探究三模冗余容错计算机的设计与实现

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1、西安电子科技大学硕士学位论文三模冗余容错计算机的设计与实现姓名：柳振华申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：卢智远20100101摘要随着空间任务日趋复杂，对星载计算机提出了更高要求，如何提高星载计算机的可靠性、安全性和实时性成为卫星、飞船火箭控制系统亟须解决的问题。本文设计了一种三模冗余容错星载计算机。该计算机在架构上采用三机同构的形式。在每个单机上嵌入·个同步模块和数据交互模块，实现三机同步。单机出现故障时，通过系统重构机制，将故障单机从系统中摘除，通过三机间的数据交换通道，恢复故障单机。为实现三机同步和系统重构，本文提出了一

2、种基于状态跟踪锁定机制的精确同步算法和基于传输协议帧的系统重构算法。同步算法通过对三机的执行状态进行跟踪和锁定，实现三模冗余容错计算机的精确同步；系统重构算法基于传输协议帧，实现了对故障单机的无缝重构，节省互连资源，降低成本和资源开销。为方便应用软件的开发和维护，本文开发了基于高性能、高可靠性的实时多任务操作系统VxWorks软件平台。关键词：容错计算机三模冗余同步系统重构AbstractWiththeincreasingcomplexityofspacemissions，thehigherrequirementSofon‘b0锄‘d

3、computerareputforward．Howtoimprovetheon-boardcomputerreliability,securityandreal-timeofsatellitesisanurgentproblemofspacecraftandrocketcontrolsystemtoberesolved．1histhesispresentsathree—modularredundancyfault．toleranton．boardc0／11puterdeslgnmethod·ThecomputerUSeSthesame

4、three-machineconfiguration晰le．1hesynchronizationandthedataexchangemoduleareembeddedineverysinglemachineinordertoachieVeathree_statesynchronous．Whenasinglemachineisfailure，thesinglemachinewillberemovedfromthesystembythefault．tolerantmanagementmechaIlismo士thesystemandther

5、emainingtwonormalmachineswillreconstructthesingle筋1uremachinethroughthethree-machinedataexchangechannel．InordertoaCllieve啦．ee'macllinesynchronizationandsystemreconstruction,aprecisesyncl啪rlizationalgorithmbasedonstatetrackingmechanismispresented，notonlytheprecisesynchro

6、nizationoftheTMRfault-tolerantcomputerCanbeimplemented．butalsoⅡlemadeq眦interconnectionresourceCallbesaved，thecostofimplementinga11dnleexpendingofothersystemresourceCallbedecreasedbo．Asystemrec0IlS．咖Ction砌gorithmbasedontransportprotocolfra／neisproposedtoo，itCaniIIlplemem

7、t11eseamlessreconstructionofthefaultmodules．ThethesisdevelopstheoperatingsystemVxWorkssoftwareplatformwhichisamgh-performance，highreliability,real—timemultitaskingoperatingsystem，矗lcilita

8、tingtheapplicationsoftwaredevelopmentandsystemdebugging．Keywords：FaultToleranceCom

9、puterTMRSynehronizationSystemreconstruction学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知