面向复杂电磁环境的容错电路系统设计技术

为解决复杂电磁环境中冗余容错电路系统容错形式单一、容错能力有限、冗余单元利用不充分和可靠性低等问题,提出了一种新颖的交互式-协同故障容错(ICFT)技术。根据整个电路系统预期输出信号,利用硬件本身冗余无故障单元替换故障单元。结合硬件演化(EHW)和补偿平衡技术(RBT),当冗余无故障单元不足时,采用被动式ICFT技术对既有故障实现容错。当采用被动式ICFT技术失败时,采用主动式ICFT技术,通过注入故障并重新分配子电路功能实现容错。仿真结果表明:与常规冗余容错(CRFT)和硬件演化(EHW)相结合的技术CRFT-EHW相比,采用ICFT技术能够容忍的工作电路最大故障单元累积量为41个,远大于采用CRFT-EHW技术时的16个。     

嵌入式数字电路故障自修复技术研究

复杂电磁环境下嵌入式信息处理终端安全可靠运行的问题越来越突出,尝试利用仿生学的办法,解决嵌入式数字电路故障自修复的问题。首先,根据嵌入式系统对功耗、成本和可裁剪性的要求,选择用于数字电路内进化设计的虚拟重配置技术并利用商业现场可编程逻辑门阵列(FP-GA)芯片实现一种虚拟重配置电路。进而,提出一种具有强容错性能的冗余阵列结构,并结合Ni-osII处理器和遗传修复算法实现具有故障自修复功能的原型试验系统。最后,以2位乘法器为试验对象,利用故障注入的方法验证其故障自修复的性能,结果表明:当冗余阵列内97%的计算节点发生固定型故障时,此方法仍表现出较好的稳定性和有效性。     

基于信号跳变时间可调整的容错路由器

设计了一种基于信号跳变时间可调整(STTA)的片上网路容错路由器.首先,这种路由器能够准确预测总线的串扰故障,并通过错开信号跳变的方法容忍总线的串扰故障.然后,为了容忍寄存器上的单事件翻转(SEU),路由器中所有的寄存器被替换成双内锁单元(DICE).结果表明:基于STTA的路由器仅需在普通路由器上增加46%的面积开销和70%的功耗开销,就能容忍总线上串扰导致的故障和寄存器上的SEU.与基于TS-HC-TMR和SCAC-TMR方法的容错路由器相比,基于STTA的路由器至少减少了93%的面积和55%的功耗开销,有效地解决了容错路由器开销过大的问题.     

RAID的设备故障与系统可靠性

在讨论冗余磁盘阵列（ＲＡＩＤ—ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｏｆＩｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅＤｉｓｋｓ）的故障容错机理的基础上，研究了设备故障对ＲＡＩＤ系统可靠性的影响。其平均持续正常工作时间和系统在线修复设备故障容许的平均间隔时间的计算结果表明，只要在一定的容许时间内替换或修复故障磁盘，系统可保持持续正常工作状态。     

一种基于COTS硬件的安全苛求计算平台研究

为解决安全关键领域传统容错计算平台支持费用高、技术局限性大的问题,提出并实现了一种基于商用货架产品(COTS)的高安全容错计算平台(VIS),给出了平台的构造方法,分析了VIS平台的2 oo2×2体系结构和容错同步原理.遵循IEC 61508标准对平台进行了安全完整性等级确认.结果表明,VIS平台的硬件安全完整性达到SIL4级,能够满足安全苛求领域的需求.     

RAID的设备故障与系统可靠性

在讨论冗余磁盘阵列的故障容错机理的基础上，研究了设备故障对ＲＡＩＤ系统可靠性，其平均持续正常工作时间和系统在线修复设备故障容许的平均间隔时间的计算机结果表明，只要在一定的容许时间内替换或修复故障磁盘，系统可保持正常工作状态。     

基于LVM与Sof-RAID的网格存储体系结构

为了提高数据密集型计算的计算速度和减少数据传输的通信量,从存储角度出发,设计了一种新的网格存储结构,在设备驱动层实现单一的磁盘空间,采用逻辑卷管理(LVM:Logical Volum e M anager)和独立磁盘冗余阵列(Soft-RAID:Soft RedundantArray of Independent D isks)的思想,实现了物理磁盘的动态增加和删除,同时实现了容错功能。     

双网卡冗余在嵌入式容错网络中的设计与实现

为了尽量避免嵌入式网络中网络节点故障和链路故障所带来的损失，在容错网络中，需要经过良好设计的故障恢复方案，以便于在网络通信中获取较高的可靠性和易用性。提出并详细介绍了一种基于双网卡的网络冗余方法，该方法包含了故障检测和故障恢复方法，故障检测方法使用链路状态检测与Loop-back检测相结合的方式；故障恢复方法在发现激活物理层故障后，将引导系统使用备用物理层。这种网络冗余方式的实现有效地提高了嵌入式网络设备的通信可靠性，又由于实现方便，造价低，可靠性高的特点，使其在现实的容错网络中获得了广泛的应用。     

基于块操作的最小二乘解扩重扩多目标阵列算法

在最小二乘解扩重扩多目标阵列算法(LS＿DRMTA)的基础上,提出了基于块操作的最小二乘解扩重扩多目标阵列算法(BLS＿DRMTA),对该算法的性能进行了仿真,仿真的结果表明,在同等条件下,无论是信扰比还是误码率,BLS DRMTA算法均优于LS＿DRMTA算法.     

基于硬件演化的电路故障自修复实验系统设计与实现

面对复杂的环境,电路系统容易出现故障,且常规电路系统主要基于冗余容错技术提高系统的可靠性。在前期工作中提出了基于硬件演化(evolvable hardware, EHW)和补偿平衡技术(reparation balance technology, RBT)的故障自修复策略,其能够充分利用仿生原理,使电路系统具备自适应、自组织能力。设计实现了能够用于验证所提修复策略的实验系统,并选取了典型电路对基于EHW和RBT的故障自修复策略进行了实验验证,对设计具有自修复能力的电路系统具有重要的指导意义。     

多态k-out-of-n:G型系统可用性评测

事务处理型计算机可采用冗余等容错计算技术以延长无故障运行时间和增加可用性。为了评测事务处理型容错计算机的可用性,该文将其抽象为由独立同分布部件组成的多态k-out-of-n:G系统。针对这一类事务处理型容错计算机建立系统模型,考虑系统在不同工作状态等级下的维修率存在差异,利用状态转移方程推导得到系统可用度的表达式。进一步提出基于故障注入的平均修复时间(MTTR)测试方法,通过实地测量来获取不同工作状态等级下的系统维修率,并设计了故障集以及测试方法。     

纳米电路交叉冗余容错技术研究

提出了一种针对纳米电路的数字电路容错设计新方法.该方法基于交叉冗余原理,利用两种二进制错误的不对称性,采用模块化方法对纳米电路进行容错设计.以阵列乘法器为例,采用新方法对电路进行设计和仿真,并结合实验结果与传统的可重构和三模冗余容错方法进行比较.交叉冗余方法无需检测模块及表决器,不会增加系统延时,并且在资源消耗方面远低于传统方法,对纳米电路尤其适用.     

Fe~+催化N_2O与H_2反应的理论探究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP与耦合簇(CCSD)方法,研究了气相中四重态和六重态势能面上Fe+催化N2O氧化H2的微观机理.采用分子轨道理论和自然键轨道理论(NBO)对反应势能面进行分析,并通过自旋-轨道耦合(SOC)计算,讨论了势能面的交叉情况和自旋翻转的可能性.用Kozuch提出的能量跨度模型,确定了整个反应的决速过渡态(TDTS)和决速中间体(TDI),最后计算了催化剂的转化频率(TOF),以评价催化剂的性能.     

自适应重合闸的机理及仿真计算

对自适应重合闸的原理进行论述，并在微机保护故障选相的基础上，探讨了自适应重合闸实施中的几个问题，结合超高压输电线进行了仿真计算．仿真结果表明，提出的自适应重合闸可有效降低对系统的冲击，从而提高系统运行的稳定性．     

廉价磁盘冗余阵列RAID的技术策略

对廉价磁盘冗余阵列技术的分析，利用其可以提高存储设备速度和容错等能力，提出的不同情况下的决策方案，以提高网络服务器的性能。     

DLA模型分维度的重正化群计算

根据扩散聚集DLA模型规则，用MonteCarlo方法模拟了随机行走粒子步长分别为1，2和3个晶格常数时生成的二维聚集集团，它们的分维度分别为1．689±0．219，1．7295±0．184和1．88±0．217，并用重正化群方法计算了随机行走粒子步长为1和2个晶格常数时形成的集团分维度，计算值与模拟值接近．     

基于ReliefF-PCA和SVM的发动机故障诊断方法研究

针对柴油发动机机组振动信号非线性和非平稳性以及机组实际故障案例样本数据少的特点，提出了一种基于ReliefF、主成分分析（PCA）以及支持向量机（SVM）的柴油发动机故障诊断方法。首先提取发动机冲击信号的特征参数，运用ReliefF选择出其中的敏感特征以降低处理过程的计算难度；然后采用PCA进一步提取敏感特征，消除各特征之间的相关性，避免冗余；最后利用SVM实现机组的故障分类，诊断不同类型的故障。将本文方法应用于柴油机实际典型故障案例中，结果表明该方法能有效提取柴油机缸盖振动信号中的故障敏感特征，并实现多种典型故障的诊断。     

基于CAN总线的分布式容错系统实现

针对一种基于控制器局域网(controller areanetwork,CAN)总线的多冗余计算机构成的实时控制网络,设计并实现了分布式容错计算系统。该系统采用软总线保证数据可靠传输,使用数据表决屏蔽节点计算与传感故障,通过同步保证数据一致,利用成员关系管理维护动态成员关系。该系统完全独立于控制应用程序,包括了分布式容错计算的典型功能,充分利用分布式系统的优势和CAN总线传输的特点,在保证系统实时性的基础上为应用程序提供容错计算服务。测试结果表明,在性能指标上能够满足某实时控制系统的要求。     

几何操作的数据并行实现

为简化几何操作数据并行实现的复杂度,特别是简化几何操作中重采样数据并行实现的复杂度,提出了通过SIMD(Single Instruction Multiple Data)处理元阵列内的数据并行传送,而不是通常所采用的处理元阵列与阵列存储器之间的数据流传送实现几何操作的处理方法.讨论了几何操作正向映射的零阶内插与一阶内插的数据并行实现方法;几何操作反向映射的零阶内插与一阶内插的数据并行实现方法;以及正向映射与反向映射的3种特殊情况.结果表明,该方法使几何操作的数据并行实现方法的复杂性为O(M N),而不是数据流传送实现方法的O(MN),从而更好地满足了数字图像快速实时处理的需要.     

GE Fanuc GMR在四喷嘴水煤浆气化炉的应用

GMR是一套基于Genius总线模块式冗余容错系统，为四喷嘴水煤浆气化炉ESD紧急停车系统提供了完善的解决方案。本文详述GMR系统的三重表决机制，输入输出I／O子系统的连接方式和全局监控系统的实现。