基于二乘二取二计算机安全平台的设计与实现

论文摘要

目前，计算机应用已经广泛使用在工业控制、铁路、金融等和人们生活息息相关的各个领域，随之出现的是人们开始更加关注计算机系统的安全性、可靠性性、故障率以及对软件或硬件故障的自测能力和容忍程度，从而吸引了许多领域开始重点关注计算机系统的可靠性设计。因此计算机容错技术作为实现可靠性的一种重要方法，逐渐成为了计算机科学研究的一个重要分支，并在计算机可靠性设计中被广泛采用。本文首先介绍了两种容错计算机的系统结构，并在此基础上提出了二乘二取二安全计算机平台结构，同时总结目前容错计算机系统的常用方法，对二乘二取二平台的架构进行了分析，从系统构成和系统层次结构的角度出发，对整个二乘二取二安全平台的框架进行了描述。然后从软件架构出发，对二乘二取二安全平台的软件进行了设计，最后根据系统的安全设计思想及详细设计，完成二乘二取二安全平台软件的实现。本文的研究成果用于构建一个安全计算机平台，以实现安全、可靠、稳定的铁路信号控制系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究背景
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 主要工作和论文的组织结构
• 第二章 理论基础
• 2.1 容错算机系统结构
• 2.1.1 双机热备容错系统
• 2.1.2 三取二安全计算机系统
• 2.1.3 二乘二取二安全计算机系统的提出
• 2.2 欧洲铁路信号标准
• 2.2.1 EN50129标准
• 2.2.2 EN50128标准
• 2.3 马尔可夫模型
• 2.3.1 二乘二取二系统安全度的马尔可夫模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统结构分析
• 3.1 二乘二取二安全平台系统结构
• 3.1.1 系统构成
• 3.1.2 层次结构
• 3.2 二乘二取二安全平台软件架构
• 3.2.1 软件结构
• 3.2.2 软件运行方式
• 3.2.3 软件接口
• 3.3 本章小结
• 第四章 二乘二取二安全平台的软件设计
• 4.1 初始化模块的设计
• 4.1.1 初始化
• 4.1.2 自举
• 4.2 系内同步与表决模块的设计
• 4.2.1 系内同步
• 4.2.2 系内数据交换
• 4.2.3 系内二取二表决数据
• 4.3 系间表决模块的设计
• 4.3.1 系间数据交换
• 4.3.2 设置系间2取2表决数据
• 4.3.3 进行系间2取2表决数据
• 4.3.4 检查系间通讯状态
• 4.4 重构模块的设计
• 4.4.1 重构数据传输
• 4.4.2 主/备系刷新重构数据
• 4.5 主备系切换
• 4.5.1 切换
• 4.6 本章小结
• 第五章 二乘二取二安全平台的软件实现
• 5.1 软件初始化
• 5.1.1 平台初始化
• 5.1.2 数据初始化
• 5.2 自举
• 5.2.1 处理流程
• 5.2.2 内部子模块
• 5.3 系内同步与表决
• 5.3.1 初始化表决
• 5.3.2 系内同步和数据交换
• 5.3.3 获取表决结果
• 5.4 系间表决
• 5.4.1 设置本ICU待表决数据
• 5.4.2 交换系间待表决数据
• 5.4.3 系间表决
• 5.5 重构
• 5.5.1 初始化重构数据
• 5.5.2 主系刷新重构数据
• 5.5.3 备系使用重构数据
• 5.6 主备系切换
• 5.6.1 接收切换数据
• 5.6.2 诊断
• 5.6.3 切换
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 问题与改进
• 6.3 结论与展望
• 致谢
• 参考文献