航天器控制计算机容错技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1容错技术的基本概念和理论 1

1.1.1基本概念 1

1.1.2可靠性理论 4

1.2航天器控制计算机面临的空间环境 9

1.2.1空间环境介绍 9

1.2.2空间环境的损伤效应分析 13

1.3容错技术发展状况及其展望 19

第2章 容错系统结构及其关键技术 23

2.1容错系统结构 23

2.1.1模块级冗余结构 23

2.1.2备份容错结构 26

2.1.3三机容错结构 29

2.1.4其他容错结构 32

2.2同步技术 32

2.2.1同步时钟系统 33

2.2.2系统同步方法 45

2.3硬件冗余容错设计 52

2.3.1冗余设计的通用逻辑模型和流程 52

2.3.2冗余的方案论证 53

2.3.3冗余的设计实现 54

2.3.4冗余的分析验证 59

2.3.5冗余的测试验证 63

第3章 故障检测技术 64

3.1故障模型 64

3.1.1按时间分类的故障模型 65

3.1.2按空间分类的故障模型 65

3.2故障检测技术 68

3.2.1概述 68

3.2.2 CPU的故障检测方法 69

3.2.3存储器的故障检测方法 75

3.2.4 I/O的故障检测方法 83

第4章 总线技术 85

4.1星载总线技术的概述 85

4.1.1基本概念 85

4.1.2基本术语 86

4.2 MIL-STD-1553B总线 87

4.2.1总线系统故障模型 88

4.2.2总线冗余容错机制 92

4.3 CAN总线 101

4.3.1总线协议标准 103

4.3.2物理层协议及容错性 103

4.3.3数据链路层协议及容错性 105

4.4 SpaceWire总线 109

4.4.1物理层及容错性 110

4.4.2链路层及容错性 114

4.4.3网络及路由 121

4.4.4容错机制 124

4.5其他总线 126

4.5.1 IEEE 1394总线 126

4.5.2以太网 130

4.5.3 I2C总线 132

第5章 软件容错技术 134

5.1软件容错的基本概念和原理 134

5.1.1软件故障 134

5.1.2软件容错 135

5.1.3软件故障发现和表决 135

5.1.4软件故障隔离 137

5.1.5软件故障恢复 137

5.1.6软件容错的技术体系 139

5.2单版本软件容错 140

5.2.1回卷恢复 140

5.2.2基于编译器的软件容错技术 142

5.2.3软件陷阱 145

5.3多版本软件容错 146

5.3.1恢复块 146

5.3.2多版本编程 147

5.3.3分布式恢复块 148

5.3.4 N自检软件 149

5.3.5一致性恢复块 151

5.3.6接收表决 151

5.3.7多版本的优缺点 152

5.4基于数据多样性的软件容错 152

5.4.1数据重表达 153

5.4.2重试块 153

5.4.3 N复制编程 154

5.4.4两次仲裁 154

第6章 FPGA容错技术 156

6.1空间环境对FPGA的影响 157

6.2 SRAM型FPGA的故障模式 160

6.2.1 SRAM型FPGA的结构 160

6.2.2 SRAM型FPGA的故障分类及故障模式分析 163

6.3 SRAM型FPGA容错技术 167

6.3.1 SRAM型FPGA的设计缓解技术 167

6.3.2 SRAM型FPGA重配置技术 176

6.4典型的SRAM型FPGA容错设计方案 195

6.5反熔丝型FPGA的容错技术 203

第7章 故障注入技术 206

7.1故障注入的基本概念 206

7.1.1实验者 207

7.1.2建立故障模型 207

7.1.3执行故障注入 207

7.1.4故障注入的目标系统 208

7.1.5系统行为观察 208

7.1.6实验结果分析 208

7.2故障注入技术分类 208

7.2.1仿真实现的故障注入 209

7.2.2硬件实现的故障注入 211

7.2.3软件实现的故障注入 212

7.2.4物理的故障注入 214

7.2.5混合的故障注入 216

7.3故障注入系统的评价及应用 217

7.3.1注入的可控性 217

7.3.2注入的可观性 218

7.3.3注入的有效性 218

7.3.4故障注入的应用 219

7.4故障注入平台及工具 220

7.4.1 EDA环境下的故障注入平台 222

7.4.2基于计算机总线的故障注入平台 223

7.4.3基于串列加速器的故障注入实例 226

7.4.4故障注入技术研究的发展方向 228

第8章 智能容错技术 229

8.1可进化硬件容错 229

8.1.1基本概念和原理 229

8.1.2进化算法 233

8.1.3可编程器件 243

8.1.4可进化硬件容错的实现方法 250

8.2入工免疫硬件容错 265

8.2.1基本概念和原理 265

8.2.2人工免疫容错方法 276

8.2.3人工免疫容错的实现 288

附录 术语 294

参考文献 297