本文關鍵詞：基于FPGA的軟件容錯系統研究

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【摘要】：本文主要設計基于軟件實現N模冗余(NMR)計算機系統的表決器結構,軟件冗余對于高性能、關鍵計算機系統來說是一種具有成本效益的方案。由于選擇數據的大數量和隨機性,軟件冗余系統需要一個可編程表決器。在處理器上面運行的表決軟件一般叫做“實時檢測實時使用”(time-of-check-to-time-of-use, TOCTTOU),并且TOCTTOU缺陷不能承受長時間錯誤。 為了解決這兩個問題,在該文提出了用于特殊用途的表決處理器和它的嵌入式系統結構。該處理器有一組新的指令和硬件模塊,這些均可以由軟件來調用以加速表決軟件的執(zhí)行和解決已被確定的兩個可靠性問題,該系統可以在FPGA平臺上面運行。 評估結果顯示使用該系統可以減少錯誤檢測代碼的執(zhí)行時間14%和代碼大小56%。錯誤注入實驗證實了該系統在即時和長久時間錯誤的狀態(tài)下,可以移除TOCTTOU缺陷。
【關鍵詞】：軟件容錯 N模冗余 FPGA 嵌入式結構
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP302.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• Contents9-11
• 插圖或附表清單11-12
• 引言12-15
• 1 軟件冗余15-19
• 1.1 軟件設計概述15
• 1.2 軟件組成15-16
• 1.3 軟件N元模塊冗余16-17
• 1.4 可編程表決器17-19
• 2 錯誤檢測19-22
• 2.1 錯誤檢測器的分類19-22
• 2.1.1 錯誤檢測器19-20
• 2.1.2 結果驗證20-22
• 3 故障注入實驗22-28
• 3.1 分析與聯合設計故障注入器22-24
• 3.1.1 硬件組成22-24
• 3.1.2 軟件實現過程24
• 3.2 故障結果與分析24-28
• 4 軟件設計28-38
• 4.1 TOCTTOU窗口消除29-34
• 4.1.1 保障指令30-32
• 4.1.2 檢測指令32-34
• 4.1.3 表決指令34
• 4.2 修復類型34-36
• 4.2.1 故障分析34-35
• 4.2.2 故障處理技術35-36
• 4.3 錯誤的加速檢測36-38
• 4.3.1 轉移指令36-37
• 4.3.2 配置負載與存儲指令37-38
• 5 硬件驗證38-40
• 5.1 硬件區(qū)域消耗38
• 5.2 編譯接口38-40
• 6 軟件驗證40-48
• 6.1 基于FDX系統驗證40-42
• 6.1.1 保障指令結果41
• 6.1.2 檢測指令結構41
• 6.1.3 表決指令結構41-42
• 6.2 基于無FDX系統42-43
• 6.3 使用FDX對比結果43-48
• 6.3.1 性能消耗減少43-44
• 6.3.2 代碼體積的消耗減少44-48
• 7 算法設計48-53
• 7.1 概述48
• 7.2 算法設計定義48-51
• 7.3 任務和調度51-53
• 7.3.1 無故障場景51-52
• 7.3.2 單故障場景52
• 7.3.3 其他使用方式52-53
• 結論與展望53-55
• 參考文獻55-58
• 謝辭58-59
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果59

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 朱明程,溫粵;FPGA動態(tài)可重構數字電路容錯系統的研究[J];東南大學學報(自然科學版);2000年04期

2 龔銳;陳微;劉芳;戴葵;王志英;;FT51:一種容軟錯誤高可靠微控制器[J];計算機學報;2007年10期

3 杜文志;航天器FPGA在系統局部重構容錯設計研究[J];中國空間科學技術;2005年05期

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本文編號：745945