本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的軟件容錯(cuò)系統(tǒng)研究

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【摘要】：本文主要設(shè)計(jì)基于軟件實(shí)現(xiàn)N模冗余(NMR)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的表決器結(jié)構(gòu),軟件冗余對(duì)于高性能、關(guān)鍵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種具有成本效益的方案。由于選擇數(shù)據(jù)的大數(shù)量和隨機(jī)性,軟件冗余系統(tǒng)需要一個(gè)可編程表決器。在處理器上面運(yùn)行的表決軟件一般叫做“實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)時(shí)使用”(time-of-check-to-time-of-use, TOCTTOU),并且TOCTTOU缺陷不能承受長(zhǎng)時(shí)間錯(cuò)誤。 為了解決這兩個(gè)問(wèn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)。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(lái)調(diào)用以加速表決軟件的執(zhí)行和解決已被確定的兩個(gè)可靠性問(wèn)題,該系統(tǒng)可以在FPGA平臺(tái)上面運(yùn)行。 評(píng)估結(jié)果顯示使用該系統(tǒng)可以減少錯(cuò)誤檢測(cè)代碼的執(zhí)行時(shí)間14%和代碼大小56%。錯(cuò)誤注入實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該系統(tǒng)在即時(shí)和長(zhǎng)久時(shí)間錯(cuò)誤的狀態(tài)下,可以移除TOCTTOU缺陷。
【關(guān)鍵詞】：軟件容錯(cuò) N模冗余 FPGA 嵌入式結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：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(shè)計(jì)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(cuò)誤檢測(cè)19-22
• 2.1 錯(cuò)誤檢測(cè)器的分類(lèi)19-22
• 2.1.1 錯(cuò)誤檢測(cè)器19-20
• 2.1.2 結(jié)果驗(yàn)證20-22
• 3 故障注入實(shí)驗(yàn)22-28
• 3.1 分析與聯(lián)合設(shè)計(jì)故障注入器22-24
• 3.1.1 硬件組成22-24
• 3.1.2 軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程24
• 3.2 故障結(jié)果與分析24-28
• 4 軟件設(shè)計(jì)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(cè)指令32-34
• 4.1.3 表決指令34
• 4.2 修復(fù)類(lèi)型34-36
• 4.2.1 故障分析34-35
• 4.2.2 故障處理技術(shù)35-36
• 4.3 錯(cuò)誤的加速檢測(cè)36-38
• 4.3.1 轉(zhuǎn)移指令36-37
• 4.3.2 配置負(fù)載與存儲(chǔ)指令37-38
• 5 硬件驗(yàn)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(yàn)證40-48
• 6.1 基于FDX系統(tǒng)驗(yàn)證40-42
• 6.1.1 保障指令結(jié)果41
• 6.1.2 檢測(cè)指令結(jié)構(gòu)41
• 6.1.3 表決指令結(jié)構(gòu)41-42
• 6.2 基于無(wú)FDX系統(tǒng)42-43
• 6.3 使用FDX對(duì)比結(jié)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(shè)計(jì)48-53
• 7.1 概述48
• 7.2 算法設(shè)計(jì)定義48-51
• 7.3 任務(wù)和調(diào)度51-53
• 7.3.1 無(wú)故障場(chǎng)景51-52
• 7.3.2 單故障場(chǎng)景52
• 7.3.3 其他使用方式52-53
• 結(jié)論與展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 謝辭58-59
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果59

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 朱明程,溫粵;FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)數(shù)字電路容錯(cuò)系統(tǒng)的研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年04期

2 龔銳;陳微;劉芳;戴葵;王志英;;FT51:一種容軟錯(cuò)誤高可靠微控制器[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年10期

3 杜文志;航天器FPGA在系統(tǒng)局部重構(gòu)容錯(cuò)設(shè)計(jì)研究[J];中國(guó)空間科學(xué)技術(shù);2005年05期

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本文編號(hào)：745945