高可靠分布式容錯計算機架構的研究

吳永發

摘要：對于我國目前新的飛機平臺，其所需要的是平臺必須要在操作性能上更加的是應當下的操作環境同時也要確保載頻跳槽做的過程中應該能夠提供安全可靠的環境，只有綜合性能都完善之后才能夠有效地保證平臺的正確使用。作為飛機平臺安全管理這一環節的重要部件也就是飛機管理計算機，我們應該根據整個系統的本身結構，容錯能力等多個方面進行著手，綜合地對其提升。根據目前我們將國外先進的技術進行了引入之后，增加了一個用于提升提升可靠分布式的容錯計算機的設計，對整體的TTE進行了分析并給出了相應的分析觀點，最終驗證了TTE總線技術下的計算機架構系統具有可靠性能高、維護成本和生命力旺盛等多個優點。

關鍵詞：分布式；容錯計算機

隨著我國近年來科技水平的不斷提升，我么對于傳統的信息處理采集，數控等技術都已經有了明顯的提升，但是在計算機集中化的過程中出現的一些問題也包括了計算機的總線化結構也出現了一些問題，主要的問題包括了在總線結構中并沒有一個完全同意的物理網絡，而且網絡之間對于內部網絡和外部的通訊網絡之間并沒有進行相對應的隔離操作；總線除了在結構方面存在問題之外對于其自身的特性而言也存在問題，這其中就包括了總線式架構其在拓展上面存在著局限性，自然而然的其所具備的靈活性也就很差；最后就是總線式結構分布的結構器在安裝過程中相對應的環線數量非常大，整個的環境中因為布線非常多所以造成了復雜的現象，而布線較多也同時導致了整體的重量增加，對于日后一旦出現了故障會造成難以維修的問題。

一、確定性通信網絡的選用

首先對于一個分布式的控制系統來說，我們應該注重的是家內部的每一個節點之間是否存在這明顯的聯系，只有在確定了每一個節點之間都是蘊含了通信能力之后才可以在后續的工作中對整個系統進行實現。我國對與嵌入式的計算機系統在使用通訊的手段中大多數都是用基于事件觸發狀態下的穿行通訊協議指令，相關的人人在進行了大量的試驗之后目前得出了一個方案，該方案主要是通過增加了一個時間觸發架構的系統得以實現的。在這里時間觸發架構和事件出發架構是完全不同的。凄涼者提供控制信號的方式前者為規定時間之內產生的命令，事件觸發控制信號則是擋膜一個特定事件發生了之后才會產生的控制指令。

事件系統和時間系統其兩者之間的不同主要是因為這兩者進行控制的信號不同。在時間系統中主要進行控制的結構都是存儲在計算機的內部結構中，其在結構上基本可以看作是一個封閉的確定性系統。反觀事件系統，其所纏身的信號不僅僅局限于計算機的內部結構，往往也會受到計算機的外部環境而產生影響。

二、分布式計算機的設計

在對高可靠分布式計算機進行架構的時候，我們首先應該確定的是計算機系統應該包括了三個節點計算機，并且應該保證讓不同的計算機放置在不同結構的機箱之中，通過這樣的放時才能夠讓計算機滿足需要完成的任務，在這個系統中，我們主要采用的是基于時間觸發總線之上的一個分布式結構，在進行實際的工作中，研究人員通過模擬出該系統在經過任意的兩個故障事件產生之后仍然可以正常的運行，并且最終順利地完成工作。在結構上對其進行分析，整個系統是通過三個獨立的節點進行架構的，在邏輯結構上，該系統的每一個模塊都出在同一個網絡上，這樣就可以保證CPU在工作的過程中，其內部的每一個模塊都是對等的。只要在系統運行的過程中能夠保證有兩個CPU和一個RDC模塊能夠掙產的運行，系統的整體可靠心自然而然就有了保證。

整個系統在運行的過程中，三個計算機之間節點是不斷進行通訊的并借由時間系統總線來進行信息的傳遞，在這個過程紅每一個節點都對應一個計算機，計算機在采集到了信息之后進行每一個節點之間的交叉對比工作，最終將交叉對比的信息進行表決，將最終表決出來的數據進行計算。如果在這過程中出現了故障問題是，出現故障的處理器節點呼和另外的節點進行隔離，而且該節點上的應有工作會有另外一個節點來代替工作。

在進行系統軟件方面進行設計的時候，研究人員主要將涉及分為了三個部分，首先就是操作系統，其次是系統的余度管理功能包，最后則是應用軟件。

三、測試與證明

在最后的環節為了整個的架構是準確的，而且也能夠實現額弄錯的目的，應該對其進行相應的測試工作。想要對該結構所架構的計算機進行測試，首先應該從系統的開發、仿真等一系列內容展開綜合的測試。我們所假設的這個平臺應該能夠支持余度計算機在該平臺上進行設計工作，并且能夠進行軟件的設計和測試工作。通過這樣架構好的系統，我們應該采取軟件的測試和硬件的測試相結合來進行穩定性能的測試，。我們在對事件系統網絡進行測試是，主要是對其的通信能力進行了重點的測試，因為通訊所代表的是信息之間的傳輸，除此之外還應該考慮到的是通訊過程中對于數據的備份工作，并最終以波形進行示例。在對三節點的系統進行測試之后，我們基本可以確定三點結構的構架模式是完全可以滿足飛機在飛行過程中的控制任務的，當對系統的接口進行測試時，通過將任意的處理器進行人為的故障演示之后，可以充分的證明系統是可以在出現兩次故障時還能夠正常工作的。防止了系統在發生故障的過程中系統的功能會逐漸下降的問題。

四、總結

對于可靠分布式容錯計算機主要應該是對其的功能、網絡通訊能力進行重點的研究，本文主要是對容錯式計算機在系統的構架時可以采用時間系統來進行構架的相關建議，并且對于系統的網絡和余度同步提出了相應的技術參考，這樣在今后的構架中可以為工程師提供適當的參考方向。

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