SERDES在程控交换机系统中的应用

文章讨论了如何利用SERDES在程控交换机公共控制单元的系统冗余切换功能中实现大量并行数据的传输,详细介绍了程控交换机公共控制单元利用SERDES进行大量并行数据传输的工作原理和具体实现过程以及实际应用中的注意事项。SERDES的应用,大大提高了数据传输的可靠性和稳定性,从而使整个交换机系统的稳定性和工作效率显著提高。     

基于CPCI总线冗余控制计算机的设计与实现

针对总体用户对控制计算机系统高可靠性的要求,可靠性设计为该系统设计的要点;介绍了一种基于CPCI总线控制计算机的冗余设计方法,论述了冗余模式的选择及系统原理,详细介绍了互锁原理及设计方法,切换控制电路设计方法,数据共享方式;最后从平均故障问隔时间(MTBF)和可用度方面对该冗余控制计算机系统进行了可靠性分析;冗余设计方式有效提高了控制计算机系统的可靠性,通过试验及使用验证了该控制计算机能够满足可靠性要求.     

通信系统冗余设计

高可用性是对通信系统的主要要求之一,冗余设计是提高系统可用性的有效方法。通信系统的冗余设计包括设计高效、可靠的系统架构,系统及部件可靠性分析,冗余部件及冗余方式选择,全面、准确的告警机制设计,高速的切换互锁机制设计,高效的冗余数据同步方式设计等。冗余设计可以提高系统的可靠性,也提高了系统成本和系统复杂度,增加设计的难度,如何合理而有效地进行系统冗余设计,是值得研究的课题。     

基于WDM的冗余设备驱动模型设计

随着计算机技术的发展,冗余技术成为提高计算机系统可靠性的有效方法之一;文中提出了一种基于WDM的冗余设备驱动模型,该模型可用在实现PCI设备的故障检测或冗余设备驱动设计中,具有一定的通用性;重点介绍了此驱动模型的基本结构和实现,并利用此模型设计双冗余CAN卡驱动和双冗余网卡驱动,给出了其冗余部分的设计流程;通过对CAN卡驱动与网卡驱动的冗余切换功能测试,结果表明此模型可实现实时总线故障情况下的冗余切换,证明了此模型在提高系统级可靠性方面具有一定的实用价值。     

双口RAM在多CPU小卫星综合电子计算机中的应用

结合小卫星综合电子系统可靠性、实时性及数据共享的特点,分析双口RAM芯片的特性,提出了基于双口RAM的多CPU架构星载综合电子计算机应用设计方案;设计用双口RAM实现多CPU之间高速、可靠的并行数据通信和共享,使整个系统软硬件设计简单,数据充分共享,可靠性较高;给出基于双口RAM多CPU架构综合电子计算机的应用实例和实验分析,实验结果表明,该系统运行稳定可靠,具有很高的实时性和数据处理能力。     

基于OPC通信协议的冗余系统设计

以用于远程控制的对象连接与嵌入(OPC)标准接口为例,研究了在OPC标准接口的基础上,增加冗余通信功能和冗余切换功能。采用两路冗余接口通信和判断冗余接口通信状态的方法,实现了两条冗余通信链路的切换。采用冗余接口通信和冗余切换机制技术,实现了冗余系统的设计,满足了单一故障原则。通过在核电厂仪控系统中的实际应用,冗余的通信链路实现了正常接口通信功能和满足了核电厂对冗余系统的设计要求。研究结果证明了通过该冗余接口通信的方式实现的冗余系统在稳定性和可靠性上满足核电厂设计要求。     

双机热备份系统切换及同步设计

在航天型号系统的研制中,可靠性是衡量产品功能、性能稳定性的关键指标,采用双机热备份设计是系统提高可靠性的有效手段.任务处理单元是某型号运载火箭箭上电气系统的一个重要控制设备,是信息综合管理的核心,在高可靠性的前提下,也有较高的实时性要求.为了保障其故障时仍可以正常工作,设计了冗余热备系统双机之间的故障检测及切换策略,能够通过多种途径及时发现故障并实施主机切换.在此基础上,针对双机数据、状态同步的关键过程给出了两种基于VxWorks任务级同步的设计和实现方法,通过软件有效的控制管理使双机系统具有较强的可靠性和实时性.     

一种新型二乘二取二安全计算机系统

设计一种用于轨道交通系统的二乘二取二安全计算机系统,包括I/O模块、CPU模块和切换模块。在I/O模块中,利用动态电路实现数据安全输入及输出。在CPU模块中,提出一种基于以太网通信的同步表决方案。在切换模块中,通过输出回路控制实现主备之间的无缝切换。测试结果表明,该系统能够满足轨道交通系统对安全计算机平台的可靠性和安全性要求。     

基于Charm++运行时环境的异构计算应用容错研究

容错问题是大规模并行程序长时间运行中不可回避的问题,超级计算机中异构计算部件的加入使得该问题更加复杂。考察由CPU和GPU组成的异构并行系统中应用程序的容错,利用Charm++并行编程模型和CUDA的并行计算架构,对大规模计算宇宙学软件WIGEON进行重构。针对异构并行系统中存在的fail-stop硬件故障,设计并实现了内存检查点的应用容错机制。支持计算恢复后对产生变化的CPU/GPU资源配置进行自适应负载调整。通过在高性能计算机Mole8.5上的实验和分析,验证了异构容错方案的高效性和可行性,故障恢复时间仅需1~4 s。此外,使用分布式冗余数据改进了Charm++现有内存检查点存储模式,对比原有Double-in-Memory机制,性能未受影响,且最多降低了50%的额外内存使用量。     

基于国产网络设备的火箭地面测发控网络平台设计

高可靠的测试网络作为运载火箭远距离测发控的基础平台,是实现运载火箭地面远距离测试发控的重要技术保障;通过对运载火箭地面测发控网络架构深入研究,采用国产商用网络设备搭建原型平台、开展原理性验证试验,经过反复试验,不断改进技术方案,解决了冗余热备网络协议选用、冗余故障切换、故障切换实时性、网络可靠性等技术难题,提出了基于国产化设备的网络架构设计方案;对网络架构的工作原理、可靠性、实时性、安全性进行了详细分析;建立的国产化高可靠网络架构,不仅能够应对复杂的火箭测试现场,使网络平台具有更好的可靠性、实时性、扩展性和灵活性,更进一步提高了网络的安全性;设计的国产化网络平台架构可用于运载火箭地面测发控网络使用。     

基于DSP的水下机器人组合导航系统设计

以实际科研项目为背景,研究了基于DSP＋单片机主从式双CPU结构的组合导航系统,可以兼顾导航系统数据I／O功能和运算功能,并且实现两者合理的分配。单片机实现外部多传感器的数据采集,DSP对所采集的数据进行数据运算和处理,同时采用双口RAM共享数据的方式保证双CPU间高速的数据通信。最后通过跑车实验,验证了导航计算机可以有效的融合多传感器的导航信息,达到运载体导航定位的精度和性能要求。     

基于DSP的无人飞行器数据采集系统的设计

现有无人飞行器数据采集均由机载计算机主处理器完成,效率较低,为了提高效率,解决数据采集的可靠性、实时性及精度等问题,设计了一种基于DSP处理器的数据采集系统,该数据采集系统能够对54路模拟量进行巡回采集,给出了系统的软硬件实现方法,在数据采集结束后,系统通过双端口RAM与机载计算机主处理器进行数据传递;为了提高DSP片内ADC的采集精度,()了片内ADC的软硬件校正方法;实验证明,该系统具有较高的可靠性,能够满足飞行控制系统对传感器数据采集的实时性及精度要求.     

基于多核并行计算的无人机CFD数值模拟

随着计算机系统向多处理器多核架构发展，针对航空工程技术高精度大规模求解问题，提出了一种高效、准确的无人机CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟多核并行计算方法。对典型机翼进行了串行解法和并行解法的数值校验，验证了以N-S（Navier-Stokes）方程为主控方程的数值求解方法的正确性。接着对比了串行计算和并行计算的时间、加速比等性能，最终获得了针对无人机整机的一种高效的并行计算方法，并对某无人机整机纵向气动特性进行了数值计算。采用FLUENT脚本记录功能，实现不同工况按编译顺序自动计算、保存数据和切换，提高了计算效率。从模块角度详细介绍了CFD串行、并行计算的工作原理，为采用并行计算的方法提供了依据。     

应对多种威胁的安全计算机终端

计算机是信息系统的重要组成部分,它面临来自外部和内部的信息安全威胁。目前计算机终端上的防护方式主要针对来自网络和外部的病毒、木马和攻击等安全威胁,对于内部人员的疏忽和蓄意造成的泄密基本无能为力。此外,由于防护功能建立在待保护的计算机上,其本身可靠性受现有计算机硬件与操作系统的各种缺陷和漏洞的制约。文章提出了一种具备独立防护系统的安全计算机架构,理论分析和实践表明,该架构能够有效应对外部和内部的安全威胁,保护计算机本身及内部数据信息的安全。     

通用16位CPU的设计与实现

随着计算机技术的飞速发展,传统的计算机组成与原理以及计算机系统结构教学用计算机已经不能适应当前的要求。该文详细介绍了新一代面向教学实验的通用16位CPU设计过程。首先决定CPU的构架,经过指令集设计,数据通路和控制通路的设计,最后通过FPGA实现通用的16位CPU。实验人员可以在这个通用CPU设计平台上进行计算机组成与原理的各个部件实验,CPU内核的设计验证以及整个计算机系统的实验。     

Development of parallel explicit finite element sheet forming simulation system based on GPU architecture

Sheet forming simulation is very important for vehicle body design. Due to the increase of complexity and scale of the CAE model, a tradeoff between the accuracy and efficiency become the bottleneck for application. Therefore, a parallel explicit finite element (FE) based on graphics processing unit (GPU) architecture for sheet forming is developed. Implementation details with computer unified device architecture (CUDA) are considered in this work. A pre-index strategy is suggested for parallelization of nodal force assembling. Parallel reduction method is introduced to calculation of the global time step. To ensure the reliability and accuracy of the GPU-based program, double precision floating and intrinsic functions are implemented for the explicit FE computing. The simulation results based on a commercial NVIDIA GTX285 device can obtain about 27X speedup than on a Intel Q8200 CPU, which demonstrates the efficiency of the parallel sheet forming simulation system.     

Incorporating System Overhead in Queuing Network Models

Multiclass queuing network models of multiprogramming computer systems are frequently used to predict the performance of computing systems as a function of user workload and hardware configuration. This paper examines three different methods for incorporating operating system overhead in multiclass queuing network models. The goal of the resultant model is to provide an accurate account of the processing performance and the system CPU overhead of each of the several different types of jobs (batch, timesharing, transaction processing, etc.) that together make up the multiprogramming workload. The first method introduces an operating sysbtm workload consisting of a fixed number of jobs to represent system CPU overhead processing. The second method extends the jobs' CPU service requests to include explicitly the CPU overhead necessary for system processing. The third method employs a communicating set of user and system job classes so that the CPU overhead can be modeled by switching jobs from user to system class whenever they require system CPU service. The capabilities and accuracy of the three methods are assessed and compared against performance and overhead data measured on a Univac 1110 computer.     

LabWindows/CVI多线程技术在电负载系统中的应用

针对电负载系统程序在顺序执行时,CPU利用率低且容易阻塞等问题,提出了利用LabWindows/CVI的多线程技术,建立独立的线程池线程分别用于数据采集和数据处理的方法.用多线程的方法解决了程序任务堵塞和资源利用率低的问题,提高了整体性能和系统的可靠性、稳定性.同时利用线程安全队列TSQ在线程间传递数据解决了数据同步的...     

并行分布式计算机系统与网络的内在联系分析

分布处理结构在计算机内部从单处理器到多处理器发展，以后逐步向多机系统和计算机网络系统发展，但此时计算机网络的分布处理能力已经有一些重要的本质性变化和发展，具有不同的结构特点和应用环境，文章对并行分布式计算机系统与网络的内在联系进行了详细分析和探讨。     

基于CPCI热切换技术实现高可用适度并行系统

为了满足应用对性能、可靠性和成本的严格要求,适度并行计算机系统必须具有很高的系统可用度.CPCI总线热切换规范作为一个工业标准,为实现高可用的适度并行计算机系统提供了良好的基础.提出了一种基于热切换技术实现高可用适度并行计算机系统的体系结构.运用该结构设计的适度并行计算机系统能够实现高效的容错并行计算,系统的可用性服务机制具有标准结构,较好地满足了应用的要求.