三模冗余中局部重构及模块同步技术研究

传统的三模冗余方法仅能容错,无法进行故障修复,当两个模块出错时系统将无法正常工作;采用局部动态可重构技术虽然可以修复故障,但修复后的模块与其他模块状态不同步,无法立即工作,需等待系统完成当前任务后重新同步,在同步前如果另有模块发生故障,系统仍将无法工作。本文对三模冗余系统中的模块同步方法进行了研究,当某一故障模块被重构修复后,可以迅速与其他模块同步,尽快加入系统工作,避免因故障积累造成的系统失效。该方法可以有效缩短冗余模块从故障修复到重新加入系统工作之间的等待时间,大大提高三模冗余的可靠性。     

基于SRAM型FPGA的实时容错自修复系统设计方法

为提高辐射环境中电子系统的可靠性,提出了一种基于SRAM型FPGA的实时容错自修复系统结构和设计方法。该设计方法采用粗粒度三模冗余结构和细粒度三模冗余结构对系统功能模块进行容错设计;将一种细粒度的故障检测单元嵌入到各冗余模块中对各冗余模块进行故障检测;结合动态部分重构技术可在不影响系统正常工作的前提下实现故障模块的在线修复。该设计结构于Xilinx Virtex誖-6 FPGA中进行了设计实现,实验结果表明系统故障修复时间和可靠性得到显著提高。     

连续时间滤波器的可测试可修复设计

针对连续时间集成滤波器提出了一种在线可测试可修复的设计方案.通过在芯片中设计冗余的可编程模块作为测试参考,对工作电路进行分模块在线测试.在故障情况下,可编程模块可以替换工作电路中的故障模块,实现在线修复.实验结果表明,该方案可以有效地实现在线测试和修复功能,只伴随工作电路很小的性能退化.     

利用金字塔空间注意力与特征推理的图像修复

针对现有基于深度学习的图像修复方法对图像未受损区域多尺度特征空间信息利用不足的问题,提出一种利用金字塔空间注意力与特征推理的图像修复模型.首先,采用基于部分卷积的区域识别模块,用于识别本次循环中需要推理的区域,其次,通过循环特征推理模块高效地推理待推理区域的图像特征,最后,使用基于残差去冗余特征的特征融合模块以保证在融合中间特征图的过程中减少无效特征信息对图像修复的干扰.在人脸、街景等数据集上端对端地对所提模型进行实验的结果表明,与经典方法相比,该模型在峰值信噪比、结构相似度和平均L1损失评估指标方面分别提升了3%, 1%和3%.     

基于进化硬件的自修复TMR系统设计及其可靠性分析

将进化硬件与传统TMR容错设计思想相结合,提出了一种具有在线自修复功能的自修复TMR系统设计方法。该系统具有多重容错和修复机制:总体采用TMR,可自动检测到故障模块;系统中每个模块均采用组件备份法,可通过组件切换法快速修复模块故障;而模块中每个组件也可通过进化进行修复。因而具有更强的容错能力和更高的可靠性。以具有片内三模冗余的2 bit乘法器为例进行了验证。最后,给出了该系统的可靠性模型,推出了可靠性计算公式,从理论上对该系统的可靠性进行了分析。结果表明:该系统能有效修复stuck-at故障,具有更长的使用寿命和更高的可靠性。     

嵌入式存储器的多故障自修复方法

使用冗余行覆盖占故障总数70%的单故障,导致冗余资源的浪费.为提高冗余资源的利用率,提出一种高效的修复方案,即冗余行覆盖多故障,纠错码修复单故障.当采用码率大于1/2的纠错码修复单故障时,校验住的长度小于冗余行的长度,节约了面积开销.通过2~4×8比特静态随机存取存储器(SRAM)的自修复实验,验证了新方案的可行性.实验结果表明,与冗余行结构相比,新的修复方案可以减小面积开销,提高芯片的最大工作频率.     

基于中间件的可修复分布式系统可靠性分析

中间件是大型分布式系统的核心,可以为系统应用程序提供双机热备、双网冗余服务.针对分布式冗余系统可靠性问题,利用马尔可夫模型对可修复分布式冗余系统进行可靠性分析.按照优先恢复应用程序功能的修复策略,由系统状态转移关系建立系统状态转移图,进而得出了系统可靠度的计算方法.仿真结果表明,应用程序故障对系统可靠性的影响大于网络故障,提高修复优先级较高模块的维修率可有效增加系统的可靠度.     

基于TMR-EHW的高可靠性电机控制系统

为提高恶劣环境中控制系统的可靠性,将三模块冗余（TMR）容错与演化硬件（EHW）自修复相结合,实现基于TMR—EHW结构的现场可编程门阵列电机控制系统。该系统利用TMR快速发现和定位故障,屏蔽出错模块并保持容错运行,利用EHW进行自修复,使出错模块恢复正常工作,系统可靠性得到提高。     

三维芯片中TSV链式冗余修复电路的设计与实现

由于具有高集成度、高性能及低功耗等优点,三维芯片结构逐渐成为超大规模集成电路技术中的热门研究方向之一。TSV是三维芯片进行垂直互连的关键技术,然而在TSV的制作或晶圆的减薄和绑定过程中都可能产生TSV故障,这将导致与TSV互联的模块失效,甚至整个三维芯片失效。提出了一种基于TSV链式结构的单冗余/双冗余修复电路,利用芯片测试后产生的信号来控制该修复电路,将通过故障TSV的信号转移到相邻无故障的TSV中进行传输,以达到修复失效TSV的目的。实验结果表明,该电路结构功能正确,在面积开销较低的情况下,三维芯片的整体修复率可达91.97%以上。     

利用内容可寻址技术的存储器BISR方法

随着缺陷密度的增加,在存储器中设计冗余行或冗余列替换有缺陷的存储器单元已成为提高存储器成品率的常用方法.然而基于冗余行或冗余列的修复方法不仅对冗余资源的利用率较低、冗余分析算法较复杂,且受限于存储器生产厂商提供的冗余资源结构.针对此,提出了利用内容可寻址技术结合冗余行和冗余列来修复存储器的方法.该方法中,内容可寻址存储器不仅用于存储修复信息,还被用于当作冗余字替换故障字实现字修复,而冗余行和冗余列则分别用于修复行或列地址译码故障;并在译码逻辑输出端设计控制电路,避免对已修复的故障字进行访问.文中方法简单易行、面积开销小、利于扩展且修复效果好.实验结果表明,该方法在获得同样修复效率的情况下,冗余资源和内容可寻址存储器面积开销最小约为已有二维冗余修复方法的20%.     

交替互补定位器及其用于双模比较冗余结构的差错定位

双模比较冗余结构是一种广泛应用的低成本容错结构。当两个冗余模块之一发生故障时,比较器将给出差错检测指示输出,该输出既可以按中断信号形式通知系统作出相应的差错处理,也可以按硬件信号形式直接用于终止系统工作或启动重构,目的是防止故障冗余结构给出错误输出,或者确保系统能够提供连续的服务。这种冗余结构的缺点是比较器不能确切指明故障模块,并因此而需要较大的时间开销来完成系统重构和恢复操作。为解决这一问题,提出了一种具有并发输出差错定位功能的双重比较冗余结构。其中单个冗余模块的输出是一个交替矢量,两个冗余模块的输出形成了一个交替互补矢量,该矢量送入一个交替互补定位器。在正常输入情况下,根据定位器的输出就可以确定冗余系统是无差错的、还是冗余模块或定位顺本身存在故障。交替互补定位器由D型触发器和通用门电路构成,它被证明为是一个完全故障定位的定位器。由于所提出的双模比较冗余结构是基于时间冗余原理工作的,因此它适用于对速度要求并不是非常苛刻的容错系统。     

交通流冗余数据识别和约简方法

针对交通检测器检测到的数据存在冗余现象、影响后续决策并需要进行约简的问题,提出了一种冗余数据的识别和约简方法。采用等级分组法实现对冗余数据的识别,先通过等级法计算每个交通参数的权值并按照分组思想,将大数据集分割成许多不相交的小数据集,在各个小数据集中识别冗余数据。为避免漏查,选择其他关键参数多次重复识别。识别出的冗余数据采用平均法约简。实例验证表明,等级分组法识别冗余数据具有较好的精度,随着阈值的增加,查准率和查全率减小,但仍在93%以上;同时采用平均法约简,拟合度较高,达到0.938。可见采用的冗余数据识别和约简方法能够有效地解决单数据源数据冗余问题。     

实时数据库系统双机热备机制设计与实现

双机热备计算机系统可实现高任务可靠性,广泛应用于电力系统.针对实时数据库系统提出了一种新颖的双机热备设计技术,基于系统及资源状态检测与监控、双机状态一致性同步、网络通信协议、主备切换机制、数据镜像服务等关键技术实现了模块设计.主控模块对主备服务器工作状态进行仲裁与检测,网络通信模块检测服务器故障,切换控制模块实时响应服务器故障进行切换,配置模块对双机信息进行设置,保证了系统高可靠性持续运行.     

在Windows Server2008 SP2中构建西门子WinCC冗余项目

针对WinCC单服务器故障造成数据中断、丢失的问题,介绍WinCC冗余服务器配置模式,以增强HMI系统的稳定性.     

基于ATCA架构的加固服务器主模块设计技术

为了解决传统加固服务器主模块可靠性差和稳定性差的问题,提出了一种基于ATCA架构的加固主模块设计方法;该方法包括了基于冗余-48V的高性能服务器处理器供电电路设计技术、基于ECC校验的DDR2高带宽数据存储电路设计技术、基于SATA的高速存储技术等关键技术;经过了大量的测试和试验验证,该种新型的加固服务器主模块能够在恶劣环境下稳定运行,可靠性和稳定性都有了很大的提升。     

关键部件加保险 浪潮推出Pentium Ⅲ Xeon冗余服务器

9月8日,浪潮服务器事业部在京发布了其基于Pentium III Xeon处理器的冗余服务器,该系统对影响服务器可用性的主要部件进行了冗余或纠错,同时5万元左右的基本配置价格仅相当于普通的部门级服务器。研究发现,服务器的硬件中最容易发生故障     

模块无扰冗余切换技术在DCS中的实现

故障检测技术、仲裁和切换技术是DCS系统实现模块冗余的关键,同时也是难题.采用FPGA和分立元件构建了无扰冗余切换电路,设计并实现了模块看门狗复位切主、自动抢主和智能升主等冗余切换逻辑.仿真测试表明,该设计确保了模块发生故障时的快速无扰动切换,解决了模块切换过程中的双主和重复切换等难题.通过工程应用案例,验证了该项技术的可行性.     

可扩展的分布式邮件系统的研究与实现

提出了一种可扩展、分布式的邮件系统设计方案.通过远程过程调用和负载的动态分配,可以将邮件储存在多个服务器上,解决了单台服务器CPU、磁盘I/O性能不足的问题;通过邮件的同步备份实现了故障冗余.通过用户映射表结构,可以将用户分配到各个服务器上,当系统中有服务器发生故障或者新增加服务器时,能够对用户进行重新分配,动态地维持每一个服务器的管理责任.实际的测试结果表明,系统性能随着服务器数量的增加基本呈线性增长,邮件服务不会由于部分服务器发生故障而终止.     

基于可视化异类特征优选融合的滚动轴承故障诊断

针对故障诊断过程中基于简单的多类故障特征联合决策存在特征集维数多、数据冗余、故障识别率不高的缺点,提出了一种基于异类特征优选融合的故障诊断方法。该方法根据多类特征数据的轮廓图,分析各维特征数据的聚类特性,去除聚类性弱、对故障区分无益的冗余特征维度,仅保留聚类性强的特征维度用于故障识别。在轴承故障诊断实验中,选用故障信号时域统计量和小波包能量两类多维特征进行优选融合,并采用反向传播（BP）神经网络进行故障模式识别。故障识别率达到100%,显著高于无特征优选的故障诊断方法。实验结果表明所提出的方法简便易行,可以显著提高故障识别率。     

结合S变换和mRMR特征选择的电缆早期故障识别方法

电力电缆早期故障严重威胁用电安全且难以准确识别,在基于特征提取与特征选择的识别方法中,一旦不能准确获得关键特征信息会直接导致识别精度下降.鉴于此,提出一种基于S变换特征提取和最大相关最小冗余(mRMR)特征选择的电缆早期故障识别方法.对故障相电流进行S变换,提取一些具有相关性、冗余性的统计量、熵和能量等构成初始特征集;...