基于处理器核分配方案的众核处理器可靠性增强技术

摘要

随着航天器控制系统复杂度的提高,众核系统逐渐成为航天领域关注的技术方向之一。众核系统性能优越但对辐射的敏感度高。本文研究太空辐射条件下单粒子效应导致的失效问题,提升众核系统的可靠性。众核系统中,总线担当着通信与链接的重任,论文首先研究了如何进行总线参数的优化取值,使总线获得最高可靠性;论文然后研究了将众核系统中的空闲处理器核分配给各子系统以提高整个系统可靠性的分配策略。
　　论文首先研究了众核系统总线的可靠性问题,在分析总线位宽、时钟频率等参数与故障率之间关系的基础上,建立用于评估总线可靠性的数学模型。结合对位宽、时钟频率和带宽等参数的约束条件,给出了在不同的约束条件组合下,使总线达到最高可靠性的参数取值。
　　论文探讨了众核系统中冗余处理器核的优化分配方案,该方案基于——可用度影响度优先——的资源分配策略,选择对系统可用度影响最大的子系统优先进行分配。相比遍历所有冗余资源分配方案寻找最优解的方法,论文提出的分配策略运算复杂度低,能够实现冗余资源的实时动态调度,提升众核处理器在空间环境下的生存能力。该方案包括子系统对整个系统可用度影响程度的快速计算方法、基于马尔可夫模型的系统总体可用度精确计算方法、对应冗余处理器核分配方案的系统状态转移图完整拓展方法。论文利用理论模型分析证明了系统可用度评估方法在准确度上的改进,最后利用仿真实验对所提的冗余处理器核分配方案的运算实时性和可用度提升量进行了验证。

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第1章 绪论

1.1论文研究背景

1.2论文研究现状

1.3本文研究内容

1.4论文结构

第2章 空间环境影响与可靠性数学模型

2.1空间环境与空间效应

2.2单粒子效应失效率分析

2.3可靠性数学模型

2.4本章小结

第3章 众核系统高可靠度总线参数优化

3.1总线可靠性公式

3.2高可靠度总线参数优化

3.3本章小结

第4章 可靠性最优化分配方案

4.1可靠性最优化分配新方案综述

4.2子系统对系统可用度的影响

4.3子系统可靠性增强技术

4.4系统可用度的评估方法

4.5仿真评估与实验结果

4.6本章小结

第5章 结束语

5.1主要工作内容

5.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文与专利