基于二乘二取二计算机安全平台的设计与实现

摘要

目前，计算机应用已经广泛使用在工业控制、铁路、金融等和人们生活息息相关的各个领域，随之出现的是人们开始更加关注计算机系统的安全性、可靠性、故障率以及对软件或硬件故障的自测能力和容忍程度，从而吸引了许多领域开始重点关注计算机系统的可靠性设计。因此计算机容错技术作为实现可靠性的一种重要方法，逐渐成为了计算机科学研究的一个重要分支，并在计算机可靠性设计中被广泛采用。
　　本文首先介绍了两种容错计算机的系统结构，并在此基础上提出了二乘二取二安全计算机平台结构，同时总结目前容错计算机系统的常用方法，对二乘二取二平台的架构进行了分析，从系统构成和系统层次结构的角度出发，对整个二乘二取二安全平台的框架进行了描述。然后从软件架构出发，对二乘二取二安全平台的软件进行了设计，最后根据系统的安全设计思想及详细设计，完成二乘二取二安全平台软件的实现。
　　本文的研究成果用于构建一个安全计算机平台，以实现安全、可靠、稳定的铁路信号控制系统。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 研究背景

1.3 课题研究的主要内容

1.4 主要工作和论文的组织结构

第二章 理论基础

2.1 容错算机系统结构

2.1.1 双机热备容错系统

2.1.2 三取二安全计算机系统

2.1.3 二乘二取二安全计算机系统的提出

2.2 欧洲铁路信号标准

2.2.1 EN50129标准

2.2.2E N50128标准

2.3 马尔可夫模型

2.3.1 二乘二取二系统安全度的马尔可夫模型

2.4 本章小结

第三章 系统结构分析

3.1 二乘二取二安全平台系统结构

3.1.1 系统构成

3.1.2 层次结构

3.2 二乘二取二安全平台软件架构

3.2.1 软件结构

3.2.2 软件运行方式

3.2.3 软件接口

3.3 本章小结

第四章 二乘二取二安全平台的软件设计

4.1 初始化模块的设计

4.1.1 初始化

4.1.2 自举

4.2 系内同步与表决模块的设计

4.2.1 系内同步

4.2.2 系内数据交换

4.2.3 系内二取二表决数据

4.3 系间表决模块的设计

4.3.1 系间数据交换

4.3.2 设置系间2取2表决数据

4.3.3 进行系间2取2表决数据

4.3.4 检查系间通讯状态

4.4 重构模块的设计

4.4.1 重构数据传输

4.4.2 主/备系刷新重构数据

4.5 主备系切换

4.5.1 切换

4.6 本章小结

第五章 二乘二取二安全平台的软件实现

5.1 软件初始化

5.1.1 平台初始化

5.1.2 数据初始化

5.2 自举

5.2.1 处理流程

5.2.2 内部子模块

5.3 系内同步与表决

5.3.1 初始化表决

5.3.2 系内同步和数据交换

5.3.3 获取表决结果

5.4 系间表决

5.4.1 设置本ICU待表决数据

5.4.2 交换系间待表决数据

5.4.3 系间表决

5.5 重构

5.5.1 初始化重构数据

5.5.2 主系刷新重构数据

5.5.3 备系使用重构数据

5.6 主备系切换

5.6.1 接收切换数据

5.6.2 诊断

5.6.3 切换

5.7 本章小结

第六章 结束语

6.1 工作总结

6.2 问题与改进

6.3 结论与展望

致谢

参考文献