二乘二取二安全計算機解決方案

摘 要 由于我們公司計算機集成技術的要求，所以提出了一種新的計算機解決方案，這種方案被成為二乘二取二安全計算機方案。這種方案能夠滿足公司的發展需要，且具有時效性、便捷性安全性。本文主要對二乘二取二安全計算機解決方案進行探討。

【關鍵詞】二乘二取二 同步進行 數據交叉連接

1 二乘二取二安全計算機的總體結構組成

（1）二乘二取二安全計算機的主要功能是由兩個功能完全相同的子系統組成。兩個子系統構成相互補充的體系。每個系統都有獨立的計算機信號輸入運算，通過兩個子系統運算結果進行比較可以得出一些技術上的情況是否發生變化，如果兩個子系統的運算結果一致則說明沒有故障發生，如果兩個子系統的運算結果不同說明這項技術在某個方面需要給改進，這時我們就應該對這項技術進行仔細的檢查，找出發生故障的原因，并及時解決。

（2）在二乘二取二安全計算機中子系統1的計算機是獨立進行工作的，為了能讓兩個子系統同時進行數據的采集輸入和數據交換，我們可以讓兩個子系統同步進行數據的采集。當前雙系統的同步實行工作的方式有命令同步和任務同步兩種。命令同步指的是使用兩個系統完全相同的CPU，這主要是為了能進行一致性的對比。在應用計算機技術時系統的連接口和與安全相關的零件使用不同的雙種代碼，這樣可以避免因為使用同一個代碼而發生故障。但是命令沒有使雙碼同時運行的功能，所以無法使用這種命令同步方式，所以我們要采用任務同步方式，任務同步方式指的是在系統程序運行的管理下，結合外部零件的指示作用，進行傳輸，根據指示對兩個子系統的運算結果進行分析比較，最后得到程序的成果。

2 二乘二取二的算法設計

假設二乘二取二安全計算機只有一個子系統可以輸出，在對系統進行全面檢查之后，系統要進行主次方式的選擇，具體分為以下幾種狀態。

（1）兩個運算系統檢查情況均正常，主系統可以隨機進行選擇，如果選擇子系統1為主要運算程序則子系統2就是備用運算程序。

（2）兩個運算系統檢查情況均正常，但主系統無法運用，則隨機選擇一個子系統，然后刪除另一個子系統，這樣就可以保證運算程序的正常運行。

（3）如果兩個子系統在檢查的過程中發現有一個系統不符合檢查標準，則檢查正常的子系統為主要運算程序而那個檢查異常的子系統就被安全刪除。

（4）當兩個子系統均自檢失敗，則兩個系統都安全刪除，由主系統進行程序運算。

系統內的同步包括兩種形式：最初同步和周期同步。最初同步程序的任務不是需要馬上執行的任務，在主系統開始執行的時候，主系統中的子系統2要完成初始準備工作，因此在主系統進入運行狀態之前，管理安全進行的計算機就開始令兩個子系統進行同步，若是同步失敗，就要進行最初故障的處理，若是同步成功就可以進行實時任務的執行。周期同步可以確保兩個子系統同時工作。比如在2000次的周期任務中，要進行兩次周期的程序操作，第一次是在主系統中程序發生變化的時候，兩個子系統都各自進入各自的同步程序，且當兩個子系統的得到指示器的指示時，進行同步第二中操作過程。當同步之后再進行其他操作。第二次的同步過程是在輸出數據之前，要先進行兩個系統的同步，然后再進行數據的輸出。所以，當采用兩種任務同步時結合硬件同步進行任務的執行。

3 二乘二取二安全計算機交叉模塊的設計

3.1 交叉模塊的設計

雙路計算機的相互通信采取的方式是數據交叉連接，它可以分為串連和并連兩種通信方式。數據交叉連接是通過運用共同的儲存器來實現運輸的。這種方式適用于雙機之間運輸大量信息的情況。但它與串連的設計相比，它的設計較為復雜，且抗干擾能力比較弱，這種交叉模式的優點不是很明顯。但是在通過對對交叉串連口進行數據交換，就能夠提高抗干擾能力。

3.2 數據采集模塊設計

數據采集模塊的作用是為另一個數據采集模塊（在下面我們稱之為I/O模塊）之間的一個銜接作用，最終目的是為了實現I/O模塊與總系統的通信，并且還要將I/O模塊中的所有數據通過設置在外部的傳感器儲存到共享儲存器上。數據模塊通過總系統獲得的數據進行表決，表決的結果可以斷定這個程序是否能執行下去，如果表決通體則可以進行通訊，數據采集模塊的最終作用就通過這種方式表現出來的。

3.3 同步表決模塊的設計

在每一個總系統的二乘二取二子系統中，兩個子系統的表決設計模塊之間的連接都是通過網站以數據的條換為條件實現的。同步表決模塊包含兩個核心處理器，核心處理器1的主要作用是運行任務軟件，完成想要執行的命令。核心處理器2的主要作用是運行平臺軟件，以此來實現表決功能。這兩個核心處理器共同作用，是同步表決順利進行不可缺少的兩部分。在總系統的每個運行流程圖上，核心處理器2從數據采集模塊上得到數據，然后將得到的數據進行分析，得到表決結果，再講表決結果通過雙口計算機交給核心處理器1進行合理運算。運算出來的結果再由核心處理器1傳輸給I/O模I/O模塊塊就會通過計算機的處理得出表決情況。在應用計算機技術時系統的連接口和與安全相關的零件使用不同的核心處理器，這樣可以避免因為使用同一個核心處理器而發生特殊情況。若是命令沒有使核心處理器同時運行的功能，所以無法使用這種命令同步方式，所以我們要采用任務同步方式，任務同步方式指的是在系統程序運行的管理下，結合外部零件的指示作用，進行傳輸，根據指示對核心處理器的運算結果進行分析比較，最后得到程序的成果。

3.4 通信模塊的設計

每一個二乘二取二安全計算機系統都含有通信模塊這一部分。通信模塊是由兩塊通信模板構成。通信模板的主要作用是對外提供連網接口。通信模板的主要任務就是負責二乘二取二安全計算機系統內與外的聯系功能，它主要是通過連網的方式給主機發送所要執行的命令，是得出最終結果的計算機部分。這一部分的構建對于整個計算機的使用來說具有決定性的作用。通信模塊的組成模式是它與數據采集模塊相連接，然后一起通過背板與網絡連接，以此來實現信息的傳遞。

3.5 轉換模塊的設計

在二乘二取二安全計算機的過程中，兩個系統之間是通過感應的方式構成二乘二取二的結構。總系統的主用方法和備用方法是根據系統的檢查結果進行自動轉換的。具體步驟我們已經在前半部分的二乘二取二的算法設計講過，這次我們又提出一種新的轉換方案。我們可以通過輸出回路的方法來實現主備方案的轉換。我們仍以子系統1和子系統2來表示。當總系統正常運行時，子系統1的輸出路線是運行狀態，這說明子系統1是主用方案，子系統2的輸出路線處于關閉狀態，表明子系統2是備用方案。當子系統1的核心處理器檢查出故障時，要將與總系統的轉換模塊通過網絡總線進行通信，這時轉換模塊會立即打斷總系統的輸出路線，且與子系統2的轉換模板進行通信，這樣可以使總系統打開子系統2的輸出路線，以此達到主備方案靈活切換的目的。

4 總述

這篇文章主要寫的是二乘二取二安全計算機解決方案的設計。在本文我們重點對二乘二取二安全計算機交叉模塊的設計進行了論述。二乘二取二安全計算機技術是一種具有安全性、便捷性、可靠性的網絡技術。從這篇文章中我們得到一下結論：

二乘二取二安全計算機安全技術是通過動態電路來進行I/O模塊的數據輸入和輸出的，以此來確保I/O模塊電路出現問題時會自動安全斷開連接，這樣可以避免錯誤程序的產生。與此同時核心處理器部分的軟件會用二乘二取二的計算方法進行表決，當子系統1的核心處理器檢查出問題時，要將與總系統的轉換模塊通過網絡總線進行通信聯系，這時轉換模塊會馬上打斷總系統的輸出路線，并且與子系統2的轉換模板進行通信，這樣可以使總系統打開子系統2的輸出路線，這樣就可以實現主備方案的靈活切換。

這種新型的二乘二取二安全計算機安全技術，主要是通過連網的方式來實現表決功能的。二乘二取二安全計算機安全技術可以將同步表決功能與計算功能支配到不同的核心處理器上進行快速準確的計算。二乘二取二安全計算機安全技術的轉換模塊運用的是輸出輸入回路限制的方法，從外部條件上實現了模塊與模塊之間的靈活切換。二乘二取二安全計算機安全技術可以有效的檢測出計算機系統是否穩定可靠，，同時他也是提高計算機系統穩定性的主要途徑之一。二乘二取二安全計算機安全技術具有很高的可行性，它可以節省成本，節省時間，具有廣闊的使用空間，可以高效的運用于網絡集成技術領域。它的運用將會給我們公司技術的發展帶來巨大的效益。

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作者簡介

張天瑩（1976-） 男。大學本科畢業。現供職于北京通建泰利特智能系統工程技術有限公司（高級職稱）。研究方向為大智能系統開發。

作者單位

北京通建泰利特智能系統工程技術有限公司 北京市 100080