面向软件的故障注入工具的研究与实现

论文摘要

目前,在我国航天、航空、国防等重要领域使用的计算机系统一般都为自行研制,而且大多为高可靠的容错计算机系统。故障注入技术作为一种容错计算机系统可靠性评测的重要方法,能够为容错计算机系统的研制提供重要的技术支持。本文详细分析了目前国际上常用的故障注入技术的优缺点和适用环境。针对于80486这种封装复杂的目标芯片,插入探针方式的搭接式故障注入方法已经不适用,为此,本文采用了嵌入式故障注入方法,设计并实现了一台嵌入式故障注入工具486容错测试仪。嵌入式故障注入是在目标硬件和它的电路板之间插入一个插座来代替目标硬件,从而将故障注入器嵌入到目标硬件与它的电路板之间,通过改变经过插座的信号向目标系统注入故障。在设计486容错测试仪的过程中,我们解决了同步控制、方向控制以及延迟控制等几项重要的关键技术。486容错测试仪可对基于80486的容错系统进行故障注入试验。最多可同时注入62路故障,包括486所有的地址和数据线。可注入固定0、固定1以及翻转等多种故障模型,可通过设置永久、瞬时、间歇等多种时间类型来控制故障的持续时间和注入频率。在注入触发机制方面,我们在随机触发和延时触发的基础上,增加了一种精确的目标触发机制。486容错测试仪对故障注入的结果信息进行回收和保存,以此来对目标系统的性能得出评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 可靠性的意义
• 1.1.2 构造高可靠性计算机系统的方法
• 1.1.3 评价系统可靠性的方法
• 1.2 关于故障注入
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 故障注入方法的分类
• 1.2.3 故障注入的应用
• 1.3 论文内容
• 第2章 故障注入技术的研究
• 2.1 故障注入模型
• 2.1.1 故障的分类
• 2.1.2 故障注入模型
• 2.2 故障注入环境
• 2.3 嵌入式故障注入技术
• 2.3.1 常用故障注入技术
• 2.3.2 嵌入式故障注入技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式故障注入器486 容错测试仪的设计
• 3.1 嵌入式故障注入方法的几项关键技术
• 3.2 486 容错测试仪的主要功能
• 3.3 486 容错测试仪的总体设计
• 3.3.1 486 容错测试仪的软件设计
• 3.3.2 486 容错测试仪的硬件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 486 容错测试仪硬件的实现
• 4.1 486 容错测试仪硬件部分的设计
• 4.1.1 整体设计
• 4.1.2 注入卡的设计
• 4.1.3 通讯卡的设计
• 4.1.4 宿主机与通讯器的接口
• 4.1.5 通讯器与注入器的接口
• 4.2 486 容错测试仪硬件部分的逻辑实现
• 4.2.1 主控模块的实现
• 4.2.2 同步控制模块的实现
• 4.2.3 注入单元与结果回收模块的实现
• 4.3 本章小结
• 第5章 486 容错测试仪逻辑实现
• 5.1 总体结构图
• 5.1.1 参数配置
• 5.1.2 结果回收
• 5.1.3 总线信号
• 5.1.4 通讯器信号
• 5.1.5 互连信号
• 5.2 模块的实现和仿真结果
• 5.2.1 条件判断模块
• 5.2.2 时间控制模块
• 5.2.3 地址注入模块
• 5.2.4 数据注入模块
• 5.3 总体的实现和仿真结果
• 5.3.1 总体逻辑结构图
• 5.3.2 总体逻辑仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 486 容错测试仪软件控制平台的设计
• 6.1 486 容错测试仪软件控制平台中的关键技术
• 6.2 总体设计
• 6.2.1 功能设计
• 6.2.2 486 容错测试仪软件控制平台的结构设计
• 6.3 用户界面部分的设计
• 6.4 自检测部分的设计
• 6.5 故障模式生成部分的设计
• 6.6 通讯部分的设计
• 6.7 故障注入及结果回收部分的设计
• 6.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢