【摘要】： 星載計(jì)算機(jī)作為衛(wèi)星的核心設(shè)備,是空間信息處理的基礎(chǔ)平臺(tái),對(duì)其可靠性的研究具有重大的戰(zhàn)略意義。在空間環(huán)境中,由于多種輻射引起的硬件瞬時(shí)故障使星載計(jì)算機(jī)的可靠性面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。通過(guò)抗輻射器件來(lái)提高可靠性,成本和功耗較高,且性能低下,在能量有限的星載計(jì)算機(jī)上不宜大幅使用。研究表明,在商用器件(COTS,Commercial-Off-The-Shelf)上面通過(guò)軟件技術(shù)容忍硬件瞬時(shí)故障,可以為高可靠、高性能、低成本和低功耗的星載計(jì)算機(jī)提供有效的解決方案。 本文首先對(duì)已有容錯(cuò)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于寄存器可靠性分析、針對(duì)不同程序結(jié)果的程序容錯(cuò)能力度量方法;然后,以該度量方法為導(dǎo)向,提出了編譯優(yōu)化容錯(cuò)技術(shù)(FTCO,Fault Tolerance by Compiler Optimization),相對(duì)于利用冗余提高容錯(cuò)能力的方法,該方法在開銷和原程序保持一致的基礎(chǔ)上,提高了程序的容錯(cuò)能力;最后提出了基于部分可靠寄存器提高程序容錯(cuò)能力的技術(shù)(PPRF,Fault Tolerance by Partial Protected Register Files),通過(guò)對(duì)指令進(jìn)行分類,根據(jù)數(shù)據(jù)流和錯(cuò)誤的產(chǎn)生、傳播模型,分析程序中寄存器關(guān)鍵性,和寄存器的訪問(wèn)次數(shù)定義寄存器的權(quán)重,進(jìn)而依據(jù)寄存器權(quán)重引導(dǎo)寄存器重分配。相對(duì)于全硬件保護(hù)技術(shù),PPRF在面向軟錯(cuò)誤的保護(hù)上更有針對(duì)性,且功耗大大降低,在增強(qiáng)程序容錯(cuò)能力的同時(shí),提高了能量利用率。 實(shí)驗(yàn)表明,文中提出的FTCO技術(shù)在不增加原程序任何冗余開銷的情況下可以使得程序的容錯(cuò)能力提高7.14%-10.7%,PPRF技術(shù)在功耗提高了10%-100%的基礎(chǔ)上使得程序自身容錯(cuò)能力提高了11.3%-60.05%。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TP302.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639306