一、计算机容错技术的研究与应用（论文文献综述）
路红飞[1]（2020）在《三余度飞行控制计算机容错技术研究》文中研究表明飞行控制计算机（以下简称:飞控计算机）是无人机飞行控制系统的核心,其可靠性对无人机的任务可靠性和安全性起着重要影响。容错技术可以有效地提高飞控计算机的可靠性和可用性。本文以三余度飞控计算机为研究对象,开展容错技术的研究。首先,对三余度飞控计算机的功能和性能需求进行详细分析,构建了三余度飞控计算机的硬件架构。分别设计了控制单元动态冗余、接口单元信息冗余和CAN总线单元混合冗余的管理方案。其次,在深入分析各模块故障模式的基础上,重点研究了控制单元基于任务运行级别、接口单元基于数据更新率、总线单元基于交叉校验的故障检测策略。详细设计了控制单元优先级动态规划的重构策略和前后向恢复策略、接口单元整体和局部失效时的重构策略、总线单元交叉校验与主从备份机制相结合的两级重构策略。然后,详细论述了余度飞行控制软件的总体架构,基于Vx Works实时操作系统,完成了软件各功能模块和任务的设计与开发,实现了飞控计算机飞行控制和余度管理功能。最后,搭建半物理仿真环境,通过故障注入,对各模块的容错策略进行验证,仿真结果证明:本文设计的容错策略合理有效,满足设计要求。
程俊强,刘帅,解文涛[2]（2020）在《强功能无人飞机飞行器管理计算机容错体系架构研究》文中研究表明无人作战飞机作为无人飞机的新型机种,极大地扩充了无人飞机的应用范围,同时也对无人飞机的研制提出了新的要求。文章针对强功能无人飞机平台功能的需求特点,论述了其飞行器管理计算机的容错体系结构及系统构型,并进行了对比分析和选型。架构选型可满足强功能无人飞机飞行器管理计算机用作不同安全需求应用和不同余度配置需求应用的共享平台,实现具有高可靠性、可配置和可升级的飞行器管理计算机平台。
黄璜[3]（2019）在《基于故障数据预处理的超算系统容错关键技术研究》文中提出随着超级计算机的规模不断扩大,体系结构日益复杂,系统可靠性的要求也急剧增高,使得与可靠性紧密相关的系统故障预测和研究面临着极大的挑战。超级计算机系统中的故障一般具有瞬时性、多样性以及不确定性,这些因素对故障信息采集、故障预测以及容错提出了更高更复杂的要求。由高效的数据采集能力和快速准确地数据分析能力所构成的数据预处理技术,为面向超算系统的容错技术提供了强大的数据保障。于此同时,E级系统中单个科学计算应用所产生的最大数据规模将从TB级别增长到PB级。而大规模数据采集时要求更高的聚合带宽来降低延迟以增强实时性,因此实时数据采集很容易产生大量的突发性I/O请求。这样的数据密集型应用和突发性I/O可能成为影响系统I/O性能的最大瓶颈,从而影响故障数据采集的效率。与此同时,I/O性能降低也将影响超算系统容错的执行效率。本文针对超级计算机系统可靠性问题以及与之紧密相关的I/O问题,以保障大规模应用在超算系统高效运行和提高I/O密集型应用的存储利用效率为目标,对故障数据预处理技术、容错技术以及与之相关的I/O问题展开了多方位较深入的研究和实验分析,取得的主要成果如下:设计和优化了面向超算系统的故障数据预处理技术。首先,针对当前系统规模不断增大,数据采集效率较低的情况提出了面向超级计算机系统的实时数据采集框架。实时数据采集框架由数据采集器、H2FS和分布式数据采集管理器组成。针对超算系统中可能产生突发性I/O的复杂应用环境,通过加入高效的H2FS为整个采集框架提供了高性能和高可用性的支持。其次,针对运行时应用相关性能信息收集不完整的问题,优化了用来收集和分析典型应用性能特性的性能分析工具的功能,丰富了实时数据采集框架中的采集数据类型。再次,为了提高系统故障分析和诊断的准确性和时效性,提出了基于离线预处理的在线日志模板提取方法。该方法由两部分组成:第一部分,通过对现有离线日志模板技术的研究和分析,设计了一种针对天河超级计算机的离线日志模板提取流程;第二部分,采用我们设计的实时故障数据采集框架,在存储中间层当中快速增量式的在线分析日志。然后将整个设计融入到数据预处理模块当中与实时数据采集模块联合运行。最后,实验结果表明该框架具有较高的性能和较好的可扩展性,同时验证了基于离线预处理的在线日志模板提取方法的准确性,以此证明面向超算系统的故障数据预处理技术的可用性。针对大规模应用在运行时遇到系统故障可能性增大以及涉及的失效节点数量更多的问题,在XOR的检查点/恢复容错方法的基础上,提出了基于多维度XOR的检查点/恢复容错技术。系统的频繁失效会使得那些在超级计算机平台上长时间运行的任务的完成时间大大髙于任务原本所需的执行时间。而传统检查点/恢复技术在恢复所需的时间成本和恢复所需的存储容量之间往往很难取得平衡。为了解决这些问题,我们提出了基于多维度XOR的检查点/恢复容错方法,并对基于数学函数库的容错框架进行了分析和讨论。通过多维度XOR的检查点/恢复容错方法对大规模并行应用进行容错操作,在不过度增加存储容量的情况下又能够较大程度的提高系统的可靠性。最后,通过实验验证了多维度XOR的检查点/恢复容错方法的有效性。为了解决超算系统中大量突发性I/O对系统性能以及容错效率的影响,提出了面向超算系统的存储负载管理模型SWMM。它可以在多个数据密集型应用并行访问文件系统时优化I/O路径,从而提高带宽效率。同时,优化了面向超级计算机存储系统的容量均衡策略,用于解决存储扩展中的容量不平衡问题。这些技术可以进一步提高应用运行的效率,同时一定程度上缓解了容错技术中I/O性能带来的影响。我们在天河-1A超级计算机上对SWMM进行了测试,实验结果表明,I/O路径优化和容量平衡策略达到了预期的效果,数据采集模块在小数据块传输中具有低开销和高传输效率。
吴生龙[4]（2019）在《基于COTS的星载计算机硬件容错体系架构设计与实现》文中提出近年来,随着航天技术的不断进步,卫星技术也在日新月异的发展,对于卫星性能的要求也在不断地提高。星载计算机作为整个卫星系统的枢纽,集中体现了卫星优良的性能和可靠性。就传统的星载计算机而言,基本都采用宇航专用器件构成,宇航专用器件具有优良的抗干扰能力,能够抵抗大多数宇宙空间的辐射危害,可靠度较高。另一方面传统的宇航专用器件价格高昂,供货不稳定而且性能普遍低于同期的COTS（Commercial-Off-The-Shelf,商用现货产品）,因此,COTS器件用于星载计算已渐渐成为星载计算机的主流趋势。相较于传统的宇航专用器件,COTS器件的抗辐射能力略显不足,如何利用COTS型器件构建高可靠性的星载计算机是当前星载计算机研究面临的机遇与挑战。本课题从当下国内外COTS型计算机所采取的先进方案和技术出发,结合实际对星载计算机的指标性能要求,设计出了一款基于COTS器件的高可靠度、高扩展性、高实用度的星载计算机硬件容错系统。课题所设计的星载计算机硬件容错系统可以划分为处理器板、仲裁板、接口板和电源板。处理器板为星载计算机的主机,以ADSP-SC589芯片为核心构建而成;仲裁板则以ARM芯片中心构成;接口板包含星载计算机多种与外部设备通信的接口（RS485、CAN等）;电源板则是星载计算机电源管理系统的主要部分。由于COTS型器件的抗辐射能力较差,很难直接用于星载计算机。因此,本课题设计了一种双机冗余的星载计算机容错系统构架,该系统拥有两块完全相同的星载计算机板,由仲裁板实现对双机工作模式以及任务的管理,极大的提高了系统的可靠性与实用性。此外,对星载计算机的各个关键部分（如电源系统、存储系统等）均做了抗辐射的容错设计,使星载计算机能够满足实际的需求。最后,完成了星载计算机硬件系统的PCB绘制,实现星载计算机样机组装,对设计的星载计算机进行了实际的功能和性能的测试评估（包括系统的电压转换功能测试、时钟功能测试和调试功能测试等硬件功能测试,RS485、CAN和AD/DA等通信功能测）;并对星载计算机双机工作模式进行了实际的验证（包括抗单粒子闭锁自动掉电功能验证、电源强制切换验证和双机切换验证等）,验证结果表明,设计符合预期的功能需求。本课题的设计研究进一步完善后可以直接运用到实际的星载计算机中,对于推动星载计算机乃至小卫星的发展等都具有重大现实意义。
乔焱[5]（2018）在《CAN总线飞控计算机状态监测与余度管理技术研究》文中研究表明随着无人机领域的高速发展,大型高端无人机的设计目标逐渐成为飞行高度高、航时长,由此带来“工作环境恶劣,连续工作时间长”等问题,这对无人机可靠性提出了更严苛的要求。飞控计算机作为无人机的核心部件可靠性显得尤为重要。在CAN总线飞控计算机的基础之上,以“高可靠性、高可扩展性、高可维护性”为目标,本文基于CAN总线飞控计算机的硬件基础上进行了状态监测和余度管理技术研究。为了提高对飞控计算机的状态监测功能,采用对飞控计算机的软件和硬件进行状态监测。软件状态监测方案采用μC/OS实时操作系统在MPC555上的移植、优化和封装,实现了对任务堆栈、任务运行时间、任务CPU负荷、系统CPU负荷、内存大小和CAN总线状态的监测。硬件状态监测分为板卡接口层硬件状态监测和系统功能层硬件状态监测,接口层硬件状态监测通过增加额外的监测链路实现对模拟量资源和数字量资源的监测,系统功能层硬件状态监测分为传感器的链路监测和传感器有效字监测。采用频率法对传感器链路的状态进行监测,用取位对比法对传感器有效字进行监测。余度策略方案采用自闭环余度策略,通过“协同法”作为容错策略,并设计了控制单元等级制度、故障诊断、系统重构以及故障恢复等技术,最终实现了仅依靠自身板卡便可独立构成余度管理功能,针对开发完成的自闭环余度技术,利用实时仿真系统,通过故障注入,全面地测试了计算机容错功能。结果表明,软硬件状态监测达到了设计要求,自闭环余度技术是完备可靠的。
李日和[6]（2017）在《微纳卫星高可靠星务计算机容错系统设计》文中研究表明随着航天技术的不断发展,空间任务的日趋多样化,具有低成本、功能密度高、研制周期短、搭载发射方式灵活等特点的微纳卫星已成为航天领域的新热点。作为微纳卫星的控制中心,对星务计算机系统的可靠性提出了更高的要求,利用容错方式有效提高星务计算机的可靠性成为当前航天领域研究的重点和热点。论文在深入分析和研究国内外卫星星务计算机系统架构设计方法的基础上,结合微纳卫星的特点,提出了一种适用于微小卫星的基于三模冗余的高可靠性星务计算机容错系统架构。该系统采用硬件表决方式,采用三个相互独立运行的同构单机,在设置的表决点上进行数据表决输出;表决器通过硬件描述语言在FPGA上综合实现,实现了任务同步、数据表决、接口扩展、故障检测等功能。在硬件容错设计的基础上,为提高单机之间数据传输的可靠性,系统首先设计了基于CSP协议的高效、高可靠的多总线结构;其次,采用NVP技术和恢复块技术对部分程序进行容错处理;然后,采用EDAC技术、刷新机制和数据备份手段分别对不同类型的存储设备的数据存储进行容错处理;最后,对故障进行分类,并提出了针对不同故障类型的恢复方法。最后,论文设计制作了三模冗余容错的星务计算机原理样机,对论文设计的系统进行了分析与验证。通过可靠性理论分析和原理样机可靠性测试实验,结果表明论文提出的高可靠性星务计算机容错结构能够显着提高星务计算机的可靠性。
纪婷钰[7]（2016）在《BUSAT-1大学纳星星载软件设计与实现》文中研究说明随着航天活动的迅速发展,使用低成本的微纳卫星进行空间探测成为航天领域研究的热点。微纳卫星的突出特点是体积小、重量轻、成本低、研制周期短。要完成复杂的空间探测任务,使微纳卫星对星载计算机的性能提出了更高的要求,一些硬件需要完成的任务,也转移由软件完成。因此,星载软件的重要性在微纳卫星中所占的比重逐步上升,成为深空探测任务完成的关键之一。本文首先介绍了星载软件运行的硬件环境:星上综合电子系统,并对各电子设备的功能作了简介。BM3109芯片是在微纳卫星领域中首次使用。其次,分析了软件工程开发模型,根据星载软件开发的特点和对众多软件开发模型的分析,选择一套适用于星载软件的开发模型;在对星载软件功能需求和数据流分析的基础上,进行了从硬件驱动层到应用层的软件总体框架结构设计,在此基础上设计了飞行任务模块和任务优先级的划分;制定了从星地通信到星上通信的整套卫星通信协议,对有效载荷科学单元的程控指令进行了解析;对遥测、遥控、数据管理、有效载荷管理、多任务管理、安全管理等任务模块进行了详细设计并完成了代码的编写;为提高星载软件的可靠性,对软件中的一些关键变量进行了三模冗余的容错设计,启用了片内看门狗和片外看门狗,防止程序跑飞造成死机。最后,对软件进行了测试,以及提出了一种简便的三轴磁强计标定方法。根据测试中出现的问题进行了软件的修改。测试结果表明,星载计算机软件设计满足要求,可在地面模拟环境下稳定运行。
谢建洲[8]（2016）在《计算机系统容错技术研究》文中研究说明计算机技术作为目前发展最为迅速的科学技术领域,为生产生活提供了大量的便利。随着全球信息一体化进程的深入,能够快速处理信息,是各行业能够得以发展的必要保证。计算机系统的快速运算能力,是各行业生产的必要因素,为保证计算计算机系统运行的稳定,计算机系统容错技术需要受到重视。本文通过对计算机系统容错技术进行分析,研究合理进行计算机系统容错技术升级方法,为计算机系统的合理化提出行之有效的建议。
颜兴辉[9]（2015）在《容错技术在计算机网络系统中的应用》文中认为在经济发展速度逐渐加快的过程中,信息已经成为个行业发展的根本。伴随着信息时代的到来。计算机已经成为信息系统的关键设备。就当代企业而言,计算机提供及时可靠的信息与服务已经是必不可少的,同时也是多部门的关键,不少部门已经对计算机系统产生出一定的依赖性。但是计算机的硬件与软件不可能不会出现故障,一旦故障出现就会带来难以估量的损失。这其中计算机运作的关键性问题就是可靠性,而容错技术是计算机可靠性的保证。该文就容错技术在计算机网络系统中的应用进行论述。
彭嘉辉[10]（2015）在《计算机系统容错技术研究》文中研究指明在现代计算机快速发展并且对人们的工作和生活影响越来越大的前提下,人们对于计算机系统容错的需求就越来越强烈,要求计算机系统有良好的容错性能,进而保障计算机系统的正常运行。因此,需要对计算机系统软硬件的容错方法进行分析,进而探索出几种较为实用的计算机容错系统的体系结构,希望能够促进计算机系统容错性能的大幅提升。
二、计算机容错技术的研究与应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、计算机容错技术的研究与应用（论文提纲范文）
（1）三余度飞行控制计算机容错技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 余度飞控计算机架构国内外发展现状 |
| 1.2.2 余度管理和容错技术国内外发展现状 |
| 1.3 论文内容与章节安排 |
| 第二章 三余度飞控计算机总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 需求分析 |
| 2.2.1 功能要求 |
| 2.2.2 性能需求 |
| 2.3 飞控计算机硬件架构设计 |
| 2.3.1 主处理器的选择 |
| 2.3.2 接口资源配置 |
| 2.3.3 总线单元 |
| 2.4 飞控计算机余度管理技术 |
| 2.4.1 控制单元 |
| 2.4.2 接口单元 |
| 2.4.3 总线单元 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 控制单元容错策略设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 故障模式分析 |
| 3.3 控制单元故障检测策略 |
| 3.3.1 基于自适应算法的超时故障检测 |
| 3.3.2 基于任务运行级别的故障检测 |
| 3.3.3 基于任务运行频率的故障检测 |
| 3.4 CU重构策略设计 |
| 3.4.1 优先级一致性 |
| 3.4.2 优先级切换判据 |
| 3.4.3 系统重构流程 |
| 3.5 CU恢复策略 |
| 3.5.1 恢复信息筛选 |
| 3.5.2 前向恢复 |
| 3.5.3 后向恢复 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 接口单元容错策略设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 接口资源分配策略 |
| 4.2.1 分配原则 |
| 4.2.2 分配方案 |
| 4.3 故障模式分析 |
| 4.4 接口单元故障检测策略 |
| 4.4.1 基于自适应算法的超时故障检测 |
| 4.4.2 基于数据更新率的故障检测 |
| 4.4.3 基于观测器的故障检测方法 |
| 4.4.4 基于状态反馈的故障检测 |
| 4.4.5 开关量通道故障检测 |
| 4.5 接口单元重构策略 |
| 4.5.1 IU整体失效时的重构 |
| 4.5.2 IU局部失效时的重构 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 总线单元容错策略设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CAN总线通信机制 |
| 5.2.1 CAN总线物理结构 |
| 5.2.2 CAN总线数据帧结构 |
| 5.2.3 CAN总线仲裁机制 |
| 5.2.4 系统数据帧ID划分 |
| 5.3 故障模式分析 |
| 5.4 总线单元故障检测策略 |
| 5.4.1 基于心跳的故障检测 |
| 5.4.2 基于交叉校验的故障检测 |
| 5.5 总线单元重构策略 |
| 5.5.1 基于交叉校验机制的重构策略 |
| 5.5.2 基于主从备份机制的重构策略 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 飞控软件的设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 飞控软件的总体架构和功能划分 |
| 6.2.1 飞控软件总体架构设计 |
| 6.2.2 模块间数据流分析 |
| 6.2.3 飞控软件的功能划分 |
| 6.2.4 软件运行环境的选择 |
| 6.3 飞控软件任务与优先级划分 |
| 6.3.1 各模块任务划分 |
| 6.3.2 基于优先级的抢占式调度 |
| 6.4 任务调度策略 |
| 6.4.1 余度管理与容错模块 |
| 6.4.2 飞行控制与管理模块 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 系统仿真验证 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 仿真策略设计 |
| 7.2.1 半物理仿真环境的搭建 |
| 7.2.2 仿真验证方案设计 |
| 7.3 容错策略验证 |
| 7.3.1 无故障条件下仿真测试 |
| 7.3.2 控制单元容错策略验证 |
| 7.3.3 接口单元容错策略验证 |
| 7.3.4 总线单元容错策略验证 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（3）基于故障数据预处理的超算系统容错关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 故障数据处理技术研究现状 |
| 1.1.1 相关概念 |
| 1.1.2 面向超级计算机的数据采集技术 |
| 1.1.3 面向超级计算机的故障数据处理技术、 |
| 1.2 容错技术发展现状 |
| 1.2.1 面向超级计算机的容错技术 |
| 1.2.2 面向超级计算机的容错库 |
| 1.2.3 其他容错技术 |
| 1.3 I/O相关技术研究现状 |
| 1.3.1 MPI-IO |
| 1.3.2 MPI-IO、Lustre与数据密集型应用相关研究 |
| 1.3.3 I/O性能分析工具与I/O工作负载管理 |
| 1.3.4 科学数据管理 |
| 1.5 主要贡献和创新点 |
| 1.6 论文组织结构 |
| 第二章 面向超算系统的故障数据预处理技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究背景 |
| 2.2.1 I/O软件栈,I/O转发层和H~2FS |
| 2.2.2 数据采集框架和存储负载管理模型 |
| 2.2.3 资源管理器和性能分析工具 |
| 2.2.4 日志模板提取技术 |
| 2.3 面向超算系统的实时数据采集框架 |
| 2.3.1 实时数据采集框架 |
| 2.3.2 优化后的性能分析收集工具 |
| 2.4 基于离线预处理的在线日志模板提取方法 |
| 2.5 实验 |
| 2.5.1 实验环境 |
| 2.5.2 结果与讨论 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 面向超算系统的容错技术 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 超级计算机的可靠性现状 |
| 3.1.2 检查点/恢复容错技术 |
| 3.1.3 超算系统中的故障数据相关性分析 |
| 3.2 主要工作 |
| 3.2.1 基于多维度XOR容错模式 |
| 3.2.2 基于数学函数库的容错模式 |
| 3.3 性能分析与实验 |
| 3.3.1 性能分析 |
| 3.3.2 实验设计 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 面向超算系统容错的I/O优化技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究背景 |
| 4.2.1 ROMIO,Lustre以及SLURM |
| 4.2.2 I/O性能与系统状态 |
| 4.2.3 存储资源以及资源管理系统 |
| 4.3 方法 |
| 4.3.1 I/O路径优化模块 |
| 4.3.2 存储容量均衡模块 |
| 4.3.3 I/O数据采集和故障预警模块 |
| 4.4 实验设计 |
| 4.4.1 实验环境 |
| 4.4.2 实验一 |
| 4.4.3 实验二 |
| 4.4.4 实验三 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（4）基于COTS的星载计算机硬件容错体系架构设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究背景及发展现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 未来发展趋势 |
| 1.3 课题的主要研究内容 |
| 1.4 论文的结构及内容安排 |
| 第2章 星载计算机硬件容错技术 |
| 2.1 太空环境下的星载计算机系统 |
| 2.1.1 元器件的辐射环境 |
| 2.1.2 元器件的辐射效应 |
| 2.2 容错技术的基本概念和方法 |
| 2.2.1 容错技术的基本概念 |
| 2.2.2 容错技术的基本方法 |
| 2.3 COTS技术下的星载计算机容错方法概述 |
| 2.3.1 COTS技术的基本概念 |
| 2.3.2 COTS技术下的容错方法 |
| 2.3.3 COTS型星载计算机的关键技术 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 COTS下的星载计算机系统容错方案设计 |
| 3.1 COTS型星载计算机功能 |
| 3.2 星载计算机的指标要求 |
| 3.3 硬件容错架构设计 |
| 3.3.1 系统整体构架 |
| 3.3.2 星载计算机的工作模式 |
| 3.3.3 双机系统容错方案设计 |
| 3.4 星载计算机软件容错设计 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 COTS型星载计算机的物理实现 |
| 4.1 星载计算机系统的物理结构 |
| 4.2 处理器板物理实现 |
| 4.2.1 CPU的选型与电路实现 |
| 4.2.2 时钟电路的实现 |
| 4.2.3 存储器的选型与设计实现 |
| 4.2.4 仿真调试电路的设计 |
| 4.3 仲裁板物理实现 |
| 4.3.1 仲裁板器件的选型 |
| 4.3.2 仲裁板的电路实现 |
| 4.4 电源板物理实现 |
| 4.4.1 电源板需要实现的功能 |
| 4.4.2 电源电路的器件选型与容错设计 |
| 4.5 接口板物理实现 |
| 4.5.1 RS485接口器件的选型与设计 |
| 4.5.2 CAN接口器件的选型与设计 |
| 4.5.3 ADC接口器件的选型与设计 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 星载计算机原型系统的测试与验证 |
| 5.1 星载计算机原型系统样机 |
| 5.2 星载计算机系统的测试验证 |
| 5.2.1 样机评测的方案和内容 |
| 5.2.2 故障测试的原理 |
| 5.3 星载计算机的硬件功能测试 |
| 5.3.1 电压转换功能测试 |
| 5.3.2 系统时钟功能测试 |
| 5.3.3 仿真调试功能测试 |
| 5.3.4 FLASH下载功能测试 |
| 5.4 星载计算机的通信功能测试 |
| 5.4.1 通信测试方案 |
| 5.4.2 通信测试验证 |
| 5.5 星载计算机的容错性能测试 |
| 5.5.1 电源系统容错测试 |
| 5.5.2 工作模式容错测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）CAN总线飞控计算机状态监测与余度管理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 无人机飞行控制系统的结构 |
| 1.3 课题研究背景 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 实验室研究现状 |
| 1.4 论文章节安排 |
| 第二章 CAN总线飞行控制软件 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 软件环境 |
| 2.2.1 μC/OS操作系统 |
| 2.2.2 CAN总线通讯 |
| 2.3 飞行控制软件架构 |
| 2.3.1 传统集中式软件架构 |
| 2.3.2 CAN总线分布式软件架构 |
| 2.4 接口单元软件 |
| 2.4.1 软件复用策略 |
| 2.4.2 软件工程结构 |
| 2.5 控制单元软件 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 软件状态监测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 嵌入式操作系统μC/OS-III |
| 3.3 μC/OS操作系统的升级 |
| 3.3.1 μC/OS内核结构 |
| 3.3.2 核心模块的移植 |
| 3.3.3 辅助模块的移植 |
| 3.4 μC/OS-III操作系统的优化 |
| 3.4.1 无延时启动 |
| 3.4.2 优化统计任务 |
| 3.5 μC/OS-III操作系统的封装 |
| 3.5.1 创立库工程 |
| 3.5.2 封装实现 |
| 3.6 软件状态监测设计 |
| 3.6.1 任务级状态监测设计 |
| 3.6.2 系统级状态监测设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 硬件状态监测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硬件接口资源 |
| 4.3 板卡接口层硬件状态监测 |
| 4.3.1 模拟量状态监测 |
| 4.3.2 数字量状态监测 |
| 4.4 系统功能层硬件状态监测 |
| 4.4.1 传感器链路状态监测 |
| 4.4.2 传感器有效字状态监测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自闭环余度策略 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原余度策略特性分析 |
| 5.3 控制单元等级设计 |
| 5.3.1 控制单元等级分配 |
| 5.3.2 控制单元初始化等级设计 |
| 5.4 故障检测与诊断技术 |
| 5.4.1 心跳检测模型 |
| 5.4.2 故障诊断技术 |
| 5.5 重构策略技术 |
| 5.5.1 主控制单元故障重构 |
| 5.5.2 从控制单元故障重构 |
| 5.5.3 备份控制单元故障重构 |
| 5.5.4 重构技术完备性分析 |
| 5.6 故障恢复技术 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 系统集成测试与仿真 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 自闭环余度策略验证方案 |
| 6.2.1 半物理实时仿真系统 |
| 6.2.2 故障注入模块 |
| 6.2.3 实验方案设计 |
| 6.3 实验测试结果分析 |
| 6.3.1 上电夺主测试结果分析 |
| 6.3.2 静态逻辑测试结果分析 |
| 6.3.3 故障恢复结果分析 |
| 6.3.4 全过程仿真结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文主要研究内容 |
| 7.2 后续进一步研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）微纳卫星高可靠星务计算机容错系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 星务计算机研究现状 |
| 1.2.1 国外星务计算机研究现状 |
| 1.2.2 国内星务计算机研究现状 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 研究内容与章节安排 |
| 2 星务计算机可靠性概述与容错技术 |
| 2.1 可靠性评价 |
| 2.2 可靠性模型 |
| 2.2.1 串联模型 |
| 2.2.2 并联模型 |
| 2.2.3 表决模型 |
| 2.3 容错技术 |
| 2.3.1 硬件容错方式 |
| 2.3.2 软件容错方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 星务计算机硬件容错结构设计 |
| 3.1 系统容错结构方案选择 |
| 3.1.1 双模冗余结构 |
| 3.1.2 三模冗余结构 |
| 3.1.3 几种系统结构比较 |
| 3.2 三模冗余结构设计 |
| 3.2.1 系统总体结构 |
| 3.2.2 系统总线结构设计 |
| 3.2.3 同构处理器模块设计 |
| 3.2.4 系统表决器模块设计 |
| 3.3 系统重组设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 星务计算机软件容错设计 |
| 4.1 程序冗余容错设计 |
| 4.1.1 主程序多备份存储 |
| 4.1.2 基于N版本技术的程序结构设计 |
| 4.1.3 基于恢复块技术的程序结构设计 |
| 4.2 数据存储设备容错设计 |
| 4.2.1 RAM存储区容错设计 |
| 4.2.2 ROM存储区容错设计 |
| 4.2.3 FRAM存储区容错设计 |
| 4.3 数据通信可靠性设计 |
| 4.3.1 CSP协议介绍 |
| 4.3.2 基于CSP协议数据传输 |
| 4.4 故障恢复设计 |
| 4.4.1 程序故障恢复方法 |
| 4.4.2 数据故障恢复方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 星务计算机可靠性分析与测试 |
| 5.1 系统可靠性理论分析 |
| 5.1.1 马尔可夫模型 |
| 5.1.2 可靠性分析过程 |
| 5.2 原理样机可靠性测试 |
| 5.2.1 软件容错测试 |
| 5.2.2 数据表决测试 |
| 5.2.3 数据存储容错测试 |
| 5.2.4 故障恢复测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结束语 |
| 6.1 已完成工作 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）BUSAT-1大学纳星星载软件设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 QB50项目 |
| 1.1.2 BUSAT-1纳星 |
| 1.2 星载计算机研究现状分析 |
| 1.2.1 嵌入式系统星载计算机 |
| 1.2.2 国内外星载计算机技术 |
| 1.2.3 星载计算机软件系统 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 BUSAT-1星上电子系统 |
| 2.1 星务管理分系统 |
| 2.2 电源分系统 |
| 2.2.1 太阳能电池阵 |
| 2.2.2 电池 |
| 2.2.3 能源控制器 |
| 2.3 姿控分系统 |
| 2.3.1 磁强计 |
| 2.3.2 陀螺 |
| 2.3.3 磁力矩器 |
| 2.4 测控分系统 |
| 2.4.1 UV应答机 |
| 2.4.2 UV天线 |
| 2.5 有效载荷 |
| 2.5.1 科学单元 |
| 2.5.2 GPS/BD2 |
| 2.6 软件开发环境 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 星载软件总体设计 |
| 3.1 航天软件工程与软件过程模型分析 |
| 3.2 需求分析 |
| 3.2.1 卫星任务描述 |
| 3.2.2 星载软件需求分析 |
| 3.3 星载软件总体框架设计 |
| 3.4 任务模块划分 |
| 3.4.1 飞行任务划分 |
| 3.4.2 任务优先级 |
| 3.5 飞行模式设计 |
| 3.5.1 安全模式 |
| 3.5.2 姿控模式 |
| 3.5.3 科学单元模式 |
| 3.5.4 数传模式 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 通信协议设计 |
| 4.1 通信协议 |
| 4.2 星上通信协议 |
| 4.2.1 硬件接口类型及分配 |
| 4.2.2 接口驱动设计 |
| 4.3 星地测控通信协议 |
| 4.3.1 AX.25协议 |
| 4.3.2 遥控协议设计 |
| 4.3.3 遥测协议设计 |
| 4.3.4 科学单元脚本协议分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 星载软件详细设计 |
| 5.1 能源管理 |
| 5.1.1 低电量检测 |
| 5.1.2 科学单元过流保护 |
| 5.2 星务管理 |
| 5.2.1 时间管理 |
| 5.2.2 看门狗管理 |
| 5.3 任务管理 |
| 5.4 数据下传 |
| 5.5 遥控指令接收执行 |
| 5.6 数据管理 |
| 5.6.1 BM3109 Flash |
| 5.6.2 存储空间分配 |
| 5.6.3 存储及搜索方案设计 |
| 5.7 科学单元运行设计 |
| 5.7.1 对星载软件的功能要求 |
| 5.7.2 脚本的运行要求 |
| 5.7.3 脚本运行的实现 |
| 5.8 星载软件可靠性设计 |
| 5.8.1 星载软件故障 |
| 5.8.2 容错星载计算机 |
| 5.8.3 星载软件容错基本方法 |
| 5.8.4 星载软件容错新技术 |
| 5.8.5 BUSAT-1星载软件容错 |
| 5.9 本章小结 |
| 6 测试及数据分析 |
| 6.1 星上电子设备性能测试 |
| 6.2 功能模块的测试 |
| 6.2.1 遥测模块测试 |
| 6.2.2 遥控指令的接收、解析和执行 |
| 6.2.3 科学单元模块的测试 |
| 6.2.4 磁强计标定 |
| 6.3 桌面联试 |
| 6.3.1 主要任务 |
| 6.3.2 主要测试步骤 |
| 6.3.3 测试结果分析 |
| 6.4 环境试验 |
| 6.4.1 电磁兼容性试验 |
| 6.4.2 热真空试验 |
| 6.4.3 振动试验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 获得成果目录 |
| 致谢 |
（8）计算机系统容错技术研究（论文提纲范文）
| 1 计算机系统常见错误 |
| 2 计算机系统容错技术分析 |
| 1)计算机硬件容错方法 |
| 2)计算机软件容错方法 |
| 3 计算机系统错误回卷恢复机制 |
| 4 常见计算机故障排除策略 |
| 5 结论 |
（9）容错技术在计算机网络系统中的应用（论文提纲范文）
| 1容错技术的应用方法 |
| 1.1冗余设计 |
| 1.2集成技术 |
| 2 容错技术的相关性 |
| 2.1故障分类 |
| 2.2比较典型的容错设计 |
| 3 容错技术在计算机网络系统中的应用 |
| 3.1集群的概述 |
| 3.2容错接管集成技术的应用 |
| 3.3容错集成技术的应用 |
| 4 结语 |
（10）计算机系统容错技术研究（论文提纲范文）
| 1 硬件错误的容错方法 |
| 1.1 硬件冗余 |
| 1.2 信息冗余 |
| 1.3 时间冗余 |
| 1.4 硬件线程冗余 |
| 2 软件错误的容错方法 |
| 2.1 N-version programming方法 |
| 2.2 恢复块方法 |
| 2.3 防卫式程序设计方法 |
| 3 结语 |
四、计算机容错技术的研究与应用（论文参考文献）
- [1]三余度飞行控制计算机容错技术研究[D]. 路红飞. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [2]强功能无人飞机飞行器管理计算机容错体系架构研究[J]. 程俊强,刘帅,解文涛. 信息通信, 2020(02)
- [3]基于故障数据预处理的超算系统容错关键技术研究[D]. 黄璜. 国防科技大学, 2019(01)
- [4]基于COTS的星载计算机硬件容错体系架构设计与实现[D]. 吴生龙. 哈尔滨工程大学, 2019(08)
- [5]CAN总线飞控计算机状态监测与余度管理技术研究[D]. 乔焱. 南京航空航天大学, 2018(02)
- [6]微纳卫星高可靠星务计算机容错系统设计[D]. 李日和. 南京理工大学, 2017(07)
- [7]BUSAT-1大学纳星星载软件设计与实现[D]. 纪婷钰. 北京林业大学, 2016(04)
- [8]计算机系统容错技术研究[J]. 谢建洲. 电脑知识与技术, 2016(06)
- [9]容错技术在计算机网络系统中的应用[J]. 颜兴辉. 电脑知识与技术, 2015(24)
- [10]计算机系统容错技术研究[J]. 彭嘉辉. 无线互联科技, 2015(07)