三模冗余系统中的同步研究

论文摘要

我国的铁路信号控制系统都是安全关键系统,系统一旦发生故障,不仅会造成经济损失,而且还可能危及人身安全。因此,对系统的安全性和可靠性就提出了很高的要求。三模冗余系统很好的满足了这种高可靠性、安全性的要求。三模冗余系统中,由于三台计算机要进行频繁的比较,所以多机之间的同步是关键的技术,解决得好坏直接影响到三模冗余系统的功能及运行操作的正确性。三模冗余系统主要有硬件和软件两种同步方式,硬件同步由于对硬件的要求比较高,一般采用软件同步方式。本文采用任务级同步的软件同步方法,在同一任务中设立表决点,对进程状态数据和应用数据进行比较和表决。从而很好的解决了同步过程中对表决数据状态,进程状态的处理难点。论文首先介绍了容错计算机发展状况和论文研究的主要内容。接下来介绍了基于硬件和软件同步的三模冗余系统,并以采用软件冗余的计算机联锁为研究的对象讨论本文采用的任务同步方式。在第三章里用Petri网对系统的同步方式进行建模,并分析了其性能。最后,详细描述了同步过程的具体实现,介绍了同步过程中涉及各个关键点。三模冗余系统的可靠性的高低和系统采用的同步策略有很大的关系。本文提出的一种同步方式使得各个冗余模块间能进行很好的同步,从而保证了三模冗余系统能可靠、实时的不间断的安全运行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 论文研究意义和主要内容
• 第2章 三模冗余系统及其同步方式
• 2.1 冗余技术的基本概念
• 2.2 三模冗余系统结构
• 2.3 三模冗余的同步技术
• 2.4 时钟同步的三模冗余系统
• 2.4.1 日本联锁Ⅰ型联锁主机
• 2.4.2 TANDEM（COMPAQ）INTEGRITY S2容错计算机
• 2.5 任务级同步的三模冗余系统
• 2.5.1 操作表示层
• 2.5.2 逻辑控制层
• 2.5.3 采集驱动层
• 2.5.4 任务同步方式
• 第3章 三模冗余系统同步过程的PETRI网模型
• 3.1 PETRI网概述
• 3.1.1 Petri网建模与分析的优越性
• 3.1.2 Petri网的基本概念
• 3.1.3 Petri网运算规则
• 3.1.4 Petri网的特性
• 3.1.5 Petri网系统建模与分析方法
• 3.2 基于PETRI网的三模冗余同步过程建模
• 3.2.1 三模同步过程总体Petri网的建模
• 3.2.2 三模同步过程同步状态处理Petri网的建模
• 3.3 基于PETRI网的三模冗余同步过程模型及性能分析
• 3.3.1 三模同步过程总体Petri网模型及性能分析
• 3.3.2 三模同步过程同步状态处理Petri网模型及性能分析
• 第4章 同步过程的仿真实现
• 4.1 进程间通信模块的设计
• 4.1.1 通信方式的选择
• 4.1.2 进程间通信流程
• 4.2 进程重构模块的设计
• 4.3 同步模块的设计
• 4.3.1 同步模块的结构体和变量定义
• 4.3.2 进程通信状态的检测
• 4.3.3 中间变量的内部状态变化
• 4.3.4 进程间中间变量状态的变化
• 4.4 表决模块的设计
• 4.5 系统仿真及其结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文