一种双双并联体系结构计算机平台

摘要

本发明提供了一种双双并联体系结构计算机平台，所述平台包括结构不同的A计算机和B计算机；所述A计算机内集成可靠性串联结构的不完全对称的监控通道和控制通道；所述B计算机内集成可靠性网格化结构的容错计算机；所述A计算机控制输出优先级大于B计算机；所述B计算机包括热备份控制计算机。本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台将双机串联的安全结构与双机网络化结构并联构成一种新型的双双并联容错可靠性结构，理论可靠性MTBF数值是单机的1.625倍以上，并且A计算机与B计算机之间不设置同步指示电路，提升了A计算机与B计算机的运行独立性减少了双机间的线缆互联。

说明书

技术领域

本发明属于航空机载计算机领域，具体涉及一种双双并联体系结构计算机平台。

背景技术

机载计算机系统通常采用多机并联冗余的容错结构提高可靠的工作特性，其中平均故障间隔时间(MTBF)是衡量系统可靠性的重要指标。

现有技术中的二单元并联系统(如图3)相对单处理机结构MTBF 数值的提升是50％，三单元并联系统相对于二单元并联系统其MTBF 数值仅提升22.2％，依次类比，六单元的并联系统相对于五单元并联系统其MTBF数值仅仅提升了7.31％，显然二单元并联系统相对单机可靠性的提升是最显著的，但实际上二单元并联系统并不适合在对安全关键且可靠性要求较高的使用环境中直接使用，基于安全的考虑二单元系统更适合采用互比监控的工作机制仅作为串联系统结构(如图 4)进行应用。虽然，二单元采用串联结构相对单机结构重在保证系统的安全特性，但其可靠性MTBF数值仅仅是单机的1/2，为了解决可靠性偏低的问题，可以对2个二单元串联结构计算机再次进行并联后进行应用，一般的“双双”串并结构如图5所示，即计算机A与计算机B形成主/备方式的并联结构，计算机A和计算机B的内部都由监控通道和控制通道组成，控制通道负责信号输出，监控通道起辅助监控功能与控制通道形成监控对，高优先级的计算机A内部的两个通道发现危及系统安全的故障或出现数据互比不一致时，两个通道可联合实现对信号输出的切断，而转为低优先级的计算机B继续实现信号输出。但这种“双双”并联容错计算机系统的可靠性MTBF数值仍然仅是单机的0.75倍，虽然相对于双机串联结构可靠性得到了提升但还是低于单机的理论可靠性MTBF数值。如图6所示的双机网格化可靠性结构下的可靠性MTBF数值也难以达到要求。

因此，需提供一种适应于军用中大型无人机、直升机的机载核心控制管理计算机系统的双双并联容错计算机平台。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双双并联体系结构计算机平台，可以确保串联与网络结构实现有效并联，发挥出正向有效的安全特性以及增强的可靠特性。

本发明的目的在于，提供一种双双并联体系结构计算机平台，所述平台包括结构不同的A计算机和B计算机；所述A计算机内集成可靠性串联结构的不完全对称的监控通道和控制通道；所述B计算机内集成可靠性网格化结构的容错计算机；所述A计算机控制输出优先级大于B计算机；所述B计算机包括热备份控制计算机。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述监控通道包括第一处理器、第一输入信号电路、第一通道交叉链路、第一同步电路、第一监控电路、第一看门狗、第一内部电源、第一接通/故障逻辑电路、控制通道ID、信号输出电路、第一信号输送开关KA1、第二信号输出开关KA2和接通延时电路；所述控制通道包括第二处理器、第二输入信号电路、第二通道交叉链路、第二同步电路、第二监控电路、第二看门狗、第二内部电源、第二接通/故障逻辑电路、监控通道ID、释权延时电路、安全指示电路和A/B机通信电路。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述第一输入信号电路和所述第二输入信号电路之间设置双向直接通信路径；所述第一处理器电路和所述第二处理器电路之间通过第一通道交叉链路、第一同步电路、第二通道交叉链路和第二同步电路实现双向通信；所述第一接通/故障逻辑电路和所述第二接通/故障逻辑电路之间互连，以实现双向状态指示；所述控制通道ID作为优先级识别信号输入第一接通/故障逻辑电路；所述监控通道ID作为优先级识别信号输入第二通道/故障逻辑电路；A计算机ID同时输入第一接通/故障逻辑电路和第二通道/故障逻辑电路。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述第一信号输送开关KA1和第二信号输出开关KA2串联设置；所述第一信号输出开关KA1由所述第一接通/故障逻辑电路输出的控制信号所控制；所述第二信号输出开关KA2由所述第二接通/故障逻辑电路输出的控制信号控制；所述第一信号输出开关KA1和第二信号输出开关KA2的输出端通过控制通道和监控通道进行回绕监控。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述计算机B包括主处理器模块A、主处理器模块B、系统I/O 处理器模块A和系统I/O处理器模块B，所述主处理器模块A通过双口存储器A-M与所述系统I/O处理器模块A连接，通过双口存储器 B-M与所述系统I/O处理器模块B连接；所述主处理器模块B通过双口存储器A-S与所述系统I/O处理器模块A连接，通过双口存储器 B-S与所述系统I/O处理器模块B连接，所述系统I/O处理器模块A 和所述系统I/O处理器模块B与所述计算机A连接。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述主处理器模块A包括主处理器A、主处理器A总线以及第一专用数据通信线路；所述主处理器A通过主处理器A总线与所述看门狗1-1、ID识别1-1、同步A、数据发送A、数据接收A、所述双口存储器A-M、所述双口存储器B-M连接；所述主处理器A通过第一专用数据通信线路将嵌入式U盘A；所述看门狗1-1、ID识别1-1输出的监控结果信号输送至故障综合监控1-1；所述故障综合监控1-1的信号输出端与所述主处理器模块B连接。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述主处理器模块B包括主处理器B、主处理器B总线以及第二专用数据通信线路；所述主处理器B通过主处理器B总线与所述看门狗2-1、ID识别2-1、同步B、数据发送B、数据接收B连接；所述主处理器B通过第二专用数据通信线路将嵌入式U盘B；所述看门狗 2-1、ID识别2-1输出的监控结果信号输送至故障综合监控2-1；所述故障综合监控2-1的信号输出端与所述主处理器模块A连接。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述系统I/O处理器模块A包括系统I/O处理器A、ID识别1-2、看门狗1-2、系统I/O输出A、输出监控A、故障综合监控1-2以及输出信号连接控制开关KA1、KA2；所述系统I/O处理器A通过系统 I/O处理器A总线连接A机通讯电路1、ID识别1-2、看门狗1-2、系统I/O输出A、输出监控A、故障综合监控1-2；所述ID识别1-2、看门狗1-2、内部电源A监控、外部电源A监控的输出指示信号连接故障综合监控1-2；所述故障综合监控1-2的输出信号连接控制开关 KA1、KA2；所述系统I/O输出A所输出的信号、KA1开关输出信号、 KA2开关输出信号连接输出监控A；故障综合监控1-2输出指示信号连接系统I/O处理器模块A；所述B计算机ID输入故障综合监控1-2。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述系统I/O处理器模块B包括系统I/O处理器B、ID识别2-2、看门狗2-2、系统I/O输出B、输出监控B、故障综合监控2-2以及输出信号连接控制开关KB1、KB2；所述系统I/O处理器B通过系统 I/O处理器B总线连接A机通讯电路2、ID识别2-2、看门狗2-2、系统I/O输出B、输出监控B、故障综合监控2-2；所述ID识别2-2、看门狗2-2、内部电源B监控、外部电源B监控的输出指示信号连接故障综合监控2-2；所述故障综合监控2-2的输出信号连接控制开关 KB1、KB2；所述系统I/O输出B所输出的信号、KB1开关输出信号、 KB2开关输出信号连接输出监控B；故障综合监控2-2输出指示信号连接系统I/O处理器模块A；所述B计算机ID输入故障综合监控2-2。

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台，还具有这样的特征，所述A计算机还设有安全指示电路和A/B极通信电路，用于与所述B计算机连接；所述B计算机设有安全指示接收电路，用于与所述 A计算机连接并将结果反馈给安全指示电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台将双机串联的安全结构与双机网络化结构并联构成一种新型的双双并联容错可靠性结构，理论可靠性MTBF数值是单机的1.625倍以上，并且A计算机与B计算机之间不设置同步指示电路，提升了A计算机与B计算机的运行独立性减少了双机间的线缆互联。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台的可靠性框图；

图2为本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台的结构图；

图3为现有技术中的经典并联系统的可靠性框图；

图4为现有技术中的串联系统可靠性框图；

图5为现有技术中的串-并结构的可靠性框图；

图6为现有技术中的网格化结构的可靠性框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的双双并联体系结构计算机平台作具体阐述。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种双双并联体系结构计算机平台，所述平台包括结构不同的A计算机和B计算机；所述A计算机内集成可靠性串联结构的不完全对称的监控通道和控制通道；所述 B计算机内集成可靠性网格化结构的容错计算机；所述A计算机控制输出优先级大于B计算机；所述B计算机包括热备份控制计算机。双机串联的安全结构与双机网格化结构并联构成一种新型双双并联容错体系结构，其理论可靠性MTBF数值将在单机的1.625倍以上。

在部分实施例中，所述监控通道包括第一处理器、第一输入信号电路、第一通道交叉链路、第一同步电路、第一监控电路、第一看门狗、第一内部电源、第一接通/故障逻辑电路、控制通道ID、信号输出电路、第一信号输送开关KA1、第二信号输出开关KA2和接通延时电路；所述控制通道包括第二处理器、第二输入信号电路、第二通道交叉链路、第二同步电路、第二监控电路、第二看门狗、第二内部电源、第二接通/故障逻辑电路、监控通道ID、释权延时电路、安全指示电路和A/B机通信电路。

在部分实施例中，所述第一输入信号电路和所述第二输入信号电路之间设置双向直接通信路径；所述第一处理器电路和所述第二处理器电路之间通过第一通道交叉链路、第一同步电路、第二通道交叉链路和第二同步电路实现双向通信；所述第一接通/故障逻辑电路和所述第二接通/故障逻辑电路之间互连，以实现双向状态指示；所述控制通道ID作为优先级识别信号输入第一接通/故障逻辑电路；所述监控通道ID作为优先级识别信号输入第二通道/故障逻辑电路；A计算机ID同时输入第一接通/故障逻辑电路和第二通道/故障逻辑电路。

在部分实施例中，所述第一信号输送开关KA1和第二信号输出开关KA2串联设置；所述第一信号输出开关KA1由所述第一接通/故障逻辑电路输出的控制信号所控制；所述第二信号输出开关KA2由所述第二接通/故障逻辑电路输出的控制信号控制；所述第一信号输出开关KA1和第二信号输出开关KA2的输出端通过控制通道和监控通道进行回绕监控。

在部分实施例中，所述计算机B包括主处理器模块A、主处理器模块B、系统I/O处理器模块A和系统I/O处理器模块B，所述主处理器模块A通过双口存储器A-M与所述系统I/O处理器模块A连接，通过双口存储器B-M与所述系统I/O处理器模块B连接；所述主处理器模块B通过双口存储器A-S与所述系统I/O处理器模块A连接，通过双口存储器B-S与所述系统I/O处理器模块B连接，所述系统I/O 处理器模块A和所述系统I/O处理器模块B与所述计算机A连接。

在部分实施例中，所述主处理器模块A包括主处理器A、主处理器A总线以及第一专用数据通信线路；所述主处理器A通过主处理器 A总线与所述看门狗1-1、ID识别1-1、同步A、数据发送A、数据接收A、所述双口存储器A-M、所述双口存储器B-M连接；所述主处理器A通过第一专用数据通信线路将嵌入式U盘A；所述看门狗1-1、 ID识别1-1输出的监控结果信号输送至故障综合监控1-1；所述故障综合监控1-1的信号输出端与所述主处理器模块B连接。

在部分实施例中，所述主处理器模块B包括主处理器B、主处理器B总线以及第二专用数据通信线路；所述主处理器B通过主处理器 B总线与所述看门狗2-1、ID识别2-1、同步B、数据发送B、数据接收B连接；所述主处理器B通过第二专用数据通信线路将嵌入式U盘 B；所述看门狗2-1、ID识别2-1输出的监控结果信号输送至故障综合监控2-1；所述故障综合监控2-1的信号输出端与所述主处理器模块A连接。

在部分实施例中，所述系统I/O处理器模块A包括系统I/O处理器A、ID识别1-2、看门狗1-2、系统I/O输出A、输出监控A、故障综合监控1-2以及输出信号连接控制开关KA1、KA2；所述系统I/O 处理器A通过系统I/O处理器A总线连接A机通讯电路1、ID识别 1-2、看门狗1-2、系统I/O输出A、输出监控A、故障综合监控1-2；所述ID识别1-2、看门狗1-2、内部电源A监控、外部电源A监控的输出指示信号连接故障综合监控1-2；所述故障综合监控1-2的输出信号连接控制开关KA1、KA2；所述系统I/O输出A所输出的信号、 KA1开关输出信号、KA2开关输出信号连接输出监控A；故障综合监控1-2输出指示信号连接系统I/O处理器模块A；所述B计算机ID 输入故障综合监控1-2。

在部分实施例中，所述系统I/O处理器模块B包括系统I/O处理器B、ID识别2-2、看门狗2-2、系统I/O输出B、输出监控B、故障综合监控2-2以及输出信号连接控制开关KB1、KB2；所述系统I/O 处理器B通过系统I/O处理器B总线连接A机通讯电路2、ID识别2-2、看门狗2-2、系统I/O输出B、输出监控B、故障综合监控2-2；所述ID识别2-2、看门狗2-2、内部电源B监控、外部电源B监控的输出指示信号连接故障综合监控2-2；所述故障综合监控2-2的输出信号连接控制开关KB1、KB2；所述系统I/O输出B所输出的信号、 KB1开关输出信号、KB2开关输出信号连接输出监控B；故障综合监控2-2输出指示信号连接系统I/O处理器模块A；所述B计算机ID 输入故障综合监控2-2。

在部分实施例中，所述A计算机还设有安全指示电路和A/B极通信电路，用于与所述B计算机连接；所述B计算机设有安全指示接收电路，用于与所述A计算机连接并将结果反馈给安全指示电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。