收藏本站
《国防科学技术大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

星载计算机中商用处理器容错关键技术研究

胡志丹  
【摘要】: 近些年来,卫星功能的复杂化对于星载计算机的性能和可靠性提出了更高的要求。当传统的采用抗辐照芯片设计星载计算机已经不能满足该需求时,商用现货(COTS,Commercial Off The Shelf)技术应运而生。该技术利用工业级或商业级芯片代替抗辐照芯片进行星载计算机的设计,它具有高性能、低功耗、低成本、体积小等优势。但是复杂的太空环境,对于基于COTS器件尤其是商用处理器的星载计算机的可靠性是一个严峻考验。本文从处理器可靠性加固技术和多机并行计算机系统容错策略两个层次分别对提高基于COTS技术的星载计算机容错能力进行研究。 在处理器内部存在着大量的特殊寄存器,负责处理器甚至计算机系统其它功能部件的配置、控制和状态表示等功能。太空环境中的电子器件容错发生单粒子效应,同理寄存器内容会受到影响发生意外改变。本文通过模拟单粒子翻转,对特殊寄存器进行寄存器故障效应实验,将注入故障后导致处理器出现严重后果的寄存器定义为关键寄存器。然后提出一种基于动态迁移技术的寄存器保护方法,在不改变寄存器规模的前提下,对寄存器进行管理,用暂时空闲的寄存器为关键寄存器进行备份保护。 通过寄存器故障效应发现,寄存器注入故障后,经常会触发异常。通过对较为普遍的非法指令异常进行研究,发现原始的非法指令异常处理过程最后会重启处理器,导致程序复算不可行。为了降低重启带来的巨大开销,本文提出一种基于卷回机制的非法指令异常恢复技术,利用检查点技术在出现该类异常时卷回到最近的检查点重新执行,从而降低异常处理代价。 本文还从处理器阵列层次对基于COTS技术的多机并行计算机的容错策略进行了研究。通过构建多机并行计算机系统的体系结构,对多机系统容错调度策略进行研究,从多机系统底层的通信机制到上层的容错调度策略对两种系统进行设计。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V446;TP332

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 王长河;单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响[J];半导体情报;1998年01期
2 王同权,沈永平,王尚武,张树发;空间辐射环境中的辐射效应[J];国防科技大学学报;1999年04期
3 彭俊杰,洪炳镕,袁成军;软件实现的星载系统故障注入技术研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年07期
4 贺朝会,耿斌,李永宏,惠卫东;大规模集成电路单粒子闭锁辐射效应测试系统[J];核电子学与探测技术;2005年06期
5 彭俊杰;黄庆成;洪炳熔;李瑞;袁成军;;一种用于星载系统可靠性评测的软件故障注入工具[J];宇航学报;2005年06期
6 宋钦岐;CMOS 器件的单粒子效应及其加固[J];原子能科学技术;1997年03期
7 马兴瑞,张永维,白照广;实践五号卫星及其飞行成果[J];中国航天;1999年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王长河;SOI技术及其抗辐射加固性能研究[J];半导体情报;1999年01期
2 黄翌虹,张源,段东;计算机联锁系统的通信可靠性研究[J];北方交通大学学报;2004年02期
3 赵明,宁滨;列车超速防护系统的自诊断研究[J];北方交通大学学报;1995年01期
4 燕永田,张俊;计算机联锁控制系统数学模型的研究[J];北方交通大学学报;1998年05期
5 单冬,燕永田;计算机联锁控制系统安全性保障体系的一种模型[J];北方交通大学学报;1998年05期
6 杨威;计算机联锁控制系统检验方法的研究[J];北方交通大学学报;1998年05期
7 沈洁,单冬;三模冗余计算机联锁系统可靠性安全性分析[J];北方交通大学学报;1998年05期
8 肖佐,邹积清,邹鸿,钟维英,霍宏暹,包上联,徐萍芳,朱文明,吴中祥;“资源一号”卫星星内高能粒子探测器[J];北京大学学报(自然科学版);2003年03期
9 龚元明,温跃年;火控计算机容错应用的一个实例[J];北京理工大学学报;1995年05期
10 侯朝桢,凌云,金玫;多机分布式火控设备故障诊断与自修复[J];北京理工大学学报;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 秦晨飞;黄正峰;刘彦斌;梁华国;汪健;杨叔寅;;抗辐射加固的乘法器电路设计[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
2 罗尹虹;郭红霞;陈伟;姚志斌;张凤祁;郭刚;苏秀娣;陆虹;;2k SRAM重离子微束单粒子翻转实验研究[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2006年
3 王鸿欣;崔光照;杨扬;;用三模冗余结构提高列车运行监控记录装置的可靠性[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
4 赵凯;高见头;杨波;李宁;于芳;刘忠立;肖志强;洪根深;;CMOS SOI SRAM电路的抗单粒子能力研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
5 王胜;;空间用长寿命高可靠度GPS接收机研制方案探讨[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十一次学术会议论文集[C];1998年
6 齐鑫;冯文全;;基于动态重配置的SEU故障检测与修复系统的设计[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(中)[C];2009年
7 杨建伟;杨俊;邢克飞;张传胜;;一种可重构的空间信息处理平台结构设计[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
8 王同权;张若棋;;高能质子辐射屏蔽的数值模拟[A];中国空气动力学学会物理气体动力学专业委员会第十一届学术交流会会议论文集[C];2003年
9 何佳洲;周志华;陈兆乾;;基于IHMCAP算法的一个故障诊断模型[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐建军;面向寄存器软错误的容错编译技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 李天梅;装备测试性验证试验优化设计与综合评估方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 封常青;空间暗物质探测卫星量能器读出电子学方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 范雪;一种新型反熔丝存储器的研制及其抗辐射加固方法研究[D];电子科技大学;2011年
5 张大伟;苯乙烯形状记忆聚合物及其光、磁驱动特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 方美华;深空辐射粒子在介质材料中的输运及损伤研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 贾佳;异构并行计算机容错技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 宋伟;面向事务存储系统的容错技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 施宇锋;星载红外光谱仪干涉分系统的控制技术研究[D];华中科技大学;2012年
10 唐本峰;脉冲电晕法烟气脱硫自动测控系统的研究[D];大连理工大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱春雷;兵员管理系统安全机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 司继渊;一种基于FPGA的可演化CPU的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
3 张洋;铁路信号系统安全关键软件故障注入技术研究[D];北京交通大学;2011年
4 申彦波;基于改进的被动复制容错Web服务的设计与实现[D];解放军信息工程大学;2009年
5 刘志丹;全IP架构复合移动通信系统的容错机制设计[D];解放军信息工程大学;2009年
6 吴圣陶;SRAM型FPGA单粒子翻转效应的故障注入系统研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 宋大建;MOS器件单粒子翻转效应研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 曹昆;基于FPGA的SpaceWire路由器设计与分析[D];西安电子科技大学;2011年
9 蒋轶虎;宇航用FPGA单粒子效应监测方法及监测系统研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 徐连军;双CPU冗余通信控制系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 王长河;;半导体器件及集成电路抗辐射研究进展[J];半导体情报;1990年05期
2 王长河;星用微电子器件辐射效应及加固途径分析[J];半导体情报;1996年04期
3 王建莹,孙峻朝,杨孝宗;容错计算机系统可靠性评估工具:HFI-2故障注入器[J];电子学报;1999年11期
4 李璇君,辛季龄;基于后驱动技术的故障注入方法研究[J];哈尔滨工业大学学报;2001年06期
5 董剑,曲峰,刘宏伟,崔刚;嵌入式故障注入器HFI-4的研究与设计[J];小型微型计算机系统;2003年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李文忠;;V187MA-E型数字式单回路调节器的应用[J];电力建设;1989年10期
2 王存记;;LM74在温度监控中的应用[J];电气时代;2006年08期
3 李翠敏,高有行;用寄存器实现步进电机速度控制[J];微特电机;2003年05期
4 甘维群;;SCX数控线切割故障几例[J];电加工与模具;1983年02期
5 潘荣译;PC机之间的数据通讯编程[J];广西电力技术;1994年01期
6 王磊,魏少军;优化寄存器需求的资源约束调度算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年09期
7 张为民;;1位C-MOS微处理器[J];制造业自动化;1979年01期
8 柴锁柱;串行LED驱动器MAX7219及其应用[J];仪表技术;2000年06期
9 刘树波;徐正全;;结合Trimedia处理器体系结构的视频编码效率优化[J];武汉大学学报(工学版);2006年06期
10 彭和平;时晨;赵元富;于立新;陈雷;;面向空间应用的双核容错微处理器的研究与实现[J];宇航学报;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭林;张小强;刘德峰;谢伦国;田祖伟;;一种挖掘多核处理器存储级并行的算法[A];第15届全国信息存储技术学术会议论文集[C];2008年
2 陈虎;欧彦麟;陈海波;;面向多核处理器平台的并行Hash JOIN算法设计与实现[A];NDBC2010第27届中国数据库学术会议论文集(B辑)[C];2010年
3 陈虎;罗伟良;干芸芸;;Multi_MINT:一个基于MINT的多核处理器模拟器[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(B辑)[C];2011年
4 何军;王飙;;通用多核处理器发展现状和趋势研究[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
5 张毅;姜晶菲;;星载计算机寄存器保护机制研究[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
6 周巍;孙冰;战立明;吕建华;王国仁;于戈;;基于DOM模型的XML查询处理器的设计与实现[A];第十八届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2001年
7 刘玲霞;吴泉源;王洪军;;一个容错Web服务体系结构[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2004年
8 王国盛;;S1D13706的应用及与8位微处理器的接口[A];中国航海学会通信导航专业委员会2003学术年会论文集[C];2003年
9 章坚武;邹琪;;个人通信系统(PCS)中的位置管理[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年
10 王杰;安文斗;葛敏;;一种高精度多通道模数(A/D)转换电路[A];电工理论与新技术2004年学术研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 广西 姑苏飘雪;CPU背后的秘密[N];电脑报;2005年
2 ;在32和64位的马路上奔跑[N];网络世界;2004年
3 木刃;X86-64挑战IA-64[N];中国高新技术产业导报;2002年
4 广西 姑苏飘雪;走入64位运算的世界[N];电脑报;2004年
5 高博;奔向64位[N];电脑报;2004年
6 成都 张晓斌;AVP、单片机的CPU和存储器[N];电子报;2001年
7 ;自制数显PLL锁相环调频立体声收音机[N];电子报;2006年
8 河南 刘红伟;KENWOOD/TK378GC对讲机电源控制原理与电路分析[N];电子报;2006年
9 张玲;揭开至强64处理器的神秘面纱[N];中国高新技术产业导报;2004年
10 李田雨 金新民;CS5463型电能测量电路的原理及应用(上)[N];电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱海涛;面向高密度计算的多核处理器结构研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 黄立波;片上集群体系结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 徐光;分片式流处理器体系结构[D];中国科学技术大学;2010年
4 刘德峰;面向存储级并行的多核处理器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 李静梅;多核处理器的设计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈虎;面向应用的指令集处理器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 张惠臻;可重构指令集处理器设计中的软件重定向关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 任永青;逻辑核动态可重构的众核处理器体系结构[D];中国科学技术大学;2010年
9 蔡卫光;媒体数字信号处理器IP核微结构优化研究[D];浙江大学;2011年
10 郭御风;面向多核微处理器芯片的高效能I/O体系结构及其实现技术[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵丽丽;基于TTA内核的流处理器设计的研究[D];上海交通大学;2010年
2 叶新栋;一种Java处理器的体系结构设计与研究[D];复旦大学;2011年
3 董珍;异构多核处理器的任务调度分配问题及算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王光;基于FPGA的可穿戴处理器的设计与实现[D];西北大学;2010年
5 尤凯迪;高性能低功耗多核处理器研究[D];复旦大学;2011年
6 钟松延;可配置可扩展处理器编译器设计[D];天津大学;2012年
7 刘亚丽;基于SPARCV8处理器的用户开发平台设计与实现[D];天津大学;2010年
8 鲁超;基于电子系统级的C*CORE处理器建模[D];天津大学;2012年
9 陈艇;面向MIMO-OFDM系统的软件无线电处理器研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 马媛;基于多核处理器平台的分流模块的设计与实现[D];北京交通大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026