基于VHDL的故障注入工具的研究与实现

摘要

近年来,计算机技术呈现出迅猛的发展态势。它所应用到的航空、航天等特殊领域要求它要具有很高的可靠性。由于FPGA具有运算快速和编程简单等优点,因此它被广泛应用到航天容错计算机的设计当中。近年来,针对这种计算机的可靠性评测也被越来越多的设计人员所重视。而故障注入技术是现如今一种重要的可靠性评测方法。故障注入工具的实现则可以为容错计算机的研究带来巨大的帮助。
　　本文针对目前主流故障注入技术的理论基础进行了深入的研究,为故障注入工具的实现做好了理论储备。本文课题来源中的容错计算机使用了硬件描述语言VHDL。因此,本文主要研究了基于VHDL的故障注入技术。该技术中的“突变”方法可以很好的支持注入多种类型的故障,并且不改变目标系统模型的结构。基于这种技术,本文设计并实现了一个故障注入工具。该工具可以对基于VHDL语言建模的系统进行故障注入。它通过分析VHDL源文件中的代码来找出系统中可以注入的对象,然后使用CASE语句修改源代码,最后通过仿真器进行故障注入仿真实验。它可以支持注入多种类型的故障,包括固定0、固定1和位翻转,同时可以选择的故障时间为永久故障、瞬时故障和间歇故障。
　　最后本文使用设计实现的故障注入工具对课题来源中的容错计算机进行了多种故障注入实验,注入对象为该系统容错机制中的一些重要信号。实验结果验证了系统容错机制的可靠性。同时,实验结果也证明注入工具可以有效地对基于VHDL实现的系统进行故障注入。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文组织结构

第2章 故障注入技术的研究

2.1故障注入理论的研究

2.2故障注入技术的研究

2.3关键技术的研究

2.4本章小结

第3章 故障注入工具的设计

3.1系统功能需求

3.2系统总体架构

3.3 VHDL语法分析器的设计

3.4注入管理模块的设计

3.5用户界面的设计

3.6本章小结

第4章 故障注入工具的实现

4.1 VHDL语法分析器的实现

4.2用户界面的实现

4.3注入管理模块的实现

4.4双机冷备份容错计算机的故障注入实验

4.5本章小结

结论

参考文献

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