基于三取二冗余结构的安全计算机系统

设计一种基于三取二冗余结构的安全计算机系统。该系统由CPU模块、通信模块、安全输入输出模块组成,利用具有同步表决功能的三模同步表决总线、冗余控制器局域网总线和冗余以太网总线实现各模块间的数据通信,采用基于动态脉冲调制的三取二表决电路保证系统输出的安全性和可靠性。测试结果表明,该三取二安全计算机系统样机能够达到预期设计目标。     

冗余I/O模块切换方法的设计与实现

在工业过程控制领域,为了提高系统的可靠性与稳定性,一般都进行冗余设计。因此,设计了一种动态可配置的冗余I/O模块系统,包括控制器、I/O底座、I/O模块和通信总线。其中,冗余通信总线集成在I/O底座中,I/O模块可通过热插拔插入I/O底座。控制器对I/O模块进行配置,可设置成单模块运行或冗余模块运行,并把设置模式下发给I/O模块。I/O模块初始化为"初始化"运行方式。当接收到控制器下发的是冗余运行方式时,I/O模块进行状态决策,决策出主I/O模块和备I/O模块,并把决策结果反馈给控制器。备I/O模块周期性地监视主I/O模块状态,当发现主I/O模块丢失或故障等级高于本身时,则发送命令给对方,让其切换为备I/O模块,当前备I/O模块主动升级为主I/O模块。该方法通过高速通信的方式,实现了主备I/O模块的决策。     

两机之间数据传送的DMA方式

<正> 两机之间实现数据通信的方法很多,概括起来,主要有两种:CPU 传送方式和DMA 传送方式。在CPU 传送方式中,CPU 与CPU 之间每传送一次数据,就要产生一次中断,需要进行I/O 的输入、输出,修改存储单元的地址,判断I/O 过程是否结束以及保     

STM32的二乘二取二的光通信系统设计

以轨道交通系统安全为背景,为了提高轨道交通传输系统的安全性和可靠性,在现有嵌入式冗余结构的研究与分析上,提出一种基于STM32的二乘二取二系统设计的光通信站间安全信息传输设备,并阐述了该设计在光通信传输设备位置及作用、系统设计以及芯片的选择。     

双冗余容错计算机系统的设计与实现

本文从容错角度出发介绍了以Intel 8088系列芯片为基础,主要用作线切割控制机的双冗余容错计算机系统。文中讨论了双CPU子系统,一套公共I/O设备的系统硬件结构以及各主要硬件电路的设计与实现,尤其对两个CPU子系统共用一套I/O总线时用硬件实现总线以机器周期切换作了论述。对系统的软件尤其是双机容错管理软件也作了较详细的论述。     

基于人工免疫安全存储区域网系统的研究

安全存储区域网系统需要保护海量数据,使用现有安全技术存在安全开销过大和存储空间浪费较多等问题,使得现有安全存储区域网系统I/O性能较低,无法使用.人工免疫算法能高效地识别异常数据,为了使安全存储区域网系统能保持较高的I/O性能,本文引入人工免疫算法,研究安全存储区域网系统.给出安全存储区域网中安全结点和基于博弈安全优化模块的结构;再针对安全存储区域网系统的特点,设计结点安全模块中的主要算法,并引入博弈论设计安全存储区域网系统优化算法.实现了结点安全模块的原型系统,测试安全模块的检测效率,验证了结点安全模块在具有较好安全性能的同时,具有安全开销较小且稳定的特点.最后在Lustre上实现了安全存储区域网原型系统,使用通用工具测试的系统I/O性能,结果表明所实现的安全存储区域网原型系统具有能保持较高I/O性能的特性.     

非线性切换系统的二次镇定

研究多输入多输出非线性切换系统在任意切换律下的二次镇定问题.当非线性切换系统有一致规范型,且一致规范型的零动态在任意切换律是渐近稳定时,设计出状态反馈控制律,并构造出所有闭环子系统的共同二次Lyapunov函数,实现了这类多输入多输出非线性切换系统在任意切换策略下的二次可镇定性,所得结果也适用于线性切换系统。     

Linux环境下I/O重定向与异步通信的实现

串口通信广泛应用于各种控制环境,在视频监控领域中通过Linux串口通信实现ARM与DSP双处理器之间的信息数据交互是关注的热点之一.针对海康威视的IP视频模块(IPMOD),提出了Linux下双处理器系统通信的实现技术:(1)采用I/O重定向的文件共享技术,使原IP视频模块开发板硬件仅有的一个控制台串行口成为普通串行通信口,实现了IP模块和TMS320DM642之间的双向串行通信;(2)采用异步非阻塞I/O的通信模式,提高I/O的读写和CPU的执行效率.     

基于MCU实现CPU卡读写驱动接口的设计

提出了一种CPU卡低层读写驱动接口的设计方案,该方案采用MCU的通用I/O引脚直接驱动CPU卡的方式实现。首先分析了CPU卡的接口特性及传输协议,介绍了方案设计时对MCU选型的注意事项和ESAM安全模块的功能及作用;接着基于Microchip公司的PIC16LF1946芯片,完成了方案中硬件接口设计和软件接口函数设计;最后对方案中给出的设计进行实现和接口验证测试。测试结果表明,该设计方案符合ISO7816标准的要求,能高效实现CPU卡的读写。     

SCSI冗余路径驱动程序在Windows NT下的设计和实现

该文研究了在NT系统中RDP设备驱动程序的设计原理和实现方法。RDP驱动程序通过对磁盘I/O请求的挂接和处理,实现故障切换和负载均衡。在路径发生故障时RDP驱动程序将I/O切换到其它路径,以增加系统的可用性。通过将I/O负载均衡分布在各SCSI路径,以增加系统数据吞吐能力。     

开关量变位信号的智能化处理方法

本文采用了ＳＴＤ总线式的主从ＣＰＵ智能化处理方法，实现大规模开关量变位信号的检测，在Ｉ／Ｏ检测系统的硬件接口中采用应答逻辑电路进行信息的处理。Ｉ／Ｏ模板的智能化处理使用了光电隔离技术。该设计方法可靠、合理。     

空分装置计算机控制系统的硬件设计

介绍了空分装置计算机控制系统的硬件设计方法，主要包括以下几个部分。计算机控制系统硬件设计依据：有输入输出信号的类型和点数，控制回路，顺序逻辑控制，联锁控制。控制系统的选择：选择计算机控制系统时除考虑要满足工艺要求和控制功能外，还考虑性能价格比，技术支持，开放性。模板的选择：主要包括CPU模板、电源模板、机架间连接模板、I／O模板等。信号地址的确定：信号地址的确定与I／O模块的分布是相互关联的。     

西门子S7-200PLC在自动称重混料系统中的应用

本文针对原有继电接触器式固体混料装置存在的不足,提出一种基于CPU222AC／DC／继电器＋扩展侵块EM231控制的吲体混料装置的系统设计方案。给出了PLC控制系统的I／O口配置、硬件设计电路图和梯形图程序。文中PLC系统具有很好的可靠性和抗干扰能力,不仅大大降低了系统的故障率,提高了生产效率,而且可在线渊试,方便系统的升级改造。     

Profibus-DP以及其在污水处理中的应用

介绍了Profibus-DP技术以及其在污水处理中的应用.系统以施耐德的TSXP574823M CPU和TSXPBY100通信模块为DP-1类主设备,利用Profibus-DP现场总线与现场I/O设备进行数据交换.     

基于I/O空闲率的硬盘功耗建模与评估方法研究

存储设备的功耗在整个计算机系统尤其是数据中心所占的比例已经越来越大。要进行硬盘功耗优化,在缺少硬件直接测量硬盘功耗的情况下就需要对硬盘功耗进行建模。现代操作系统通过文件系统层进行硬盘I/O操作管理,并提供实时监控数据。通过对EXT2、EXT4和NILFS2等常用文件系统的硬盘I/O过程进行实验分析,发现不同的文件系统对硬盘功耗具有不同的影响,为了刻画这种差异性,提出基于I/O空闲率的硬盘功耗建模与评估方法。同时使用I/O空闲率来指导硬盘进行功耗优化,将视频播放器的I/O空闲率由4.79%提高到96.55%,硬盘的功耗降低45.28%。     

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。     

基于微内核的虚拟机I/O安全机制

NOVA等微内核虚拟化架构解决了宏内核平台可信计算基体积和攻击面过大的问题, 但其仍缺乏虚拟机分等级保护和I/O资源访问控制等安全机制. 本文提出了安全域的概念, 并将虚拟机划分至不同的安全域, 进而建立可定制的I/O资源访问控制机制. 通过将访问控制模块添加至I/O资源访问的关键代码路径, 实现了不同安全域的I/O资源访问控制. 实验表明, 该机制提高了数据的隔离性与安全性, 仅对计算密集型、I/O密集型任务造成了较小的性能损耗.     

基于自适应节的多媒体流QoS保证的研究

分布式多媒体计算机系统的一个关键问题是保证连续多媒体流的服务质量（QoS),大多数多媒体流要求的QoS是在一定范围内,即[QoSmin,QoSmax]。为了保证QoS,计算机系统和网络系统必须分配足够的CPU、I/O、内存和网络带宽资源。在多媒体流传输过程中,这些资源的可利用率是动态变化的,尤其是带宽资源,如Internet,文中提出了自适应节的概念,采用PID调节技术,在[QoSmin,QoSmax]内,动态调节QoS,自适应动态的可利用资源变化,既保证了多媒体流的QoS,又提高了资源的利用率。     

WindowsNT环境下缓存磁盘技术驱动程序的设计与实现

随着计算机性能的迅速提高,系统越来越强烈地要求所配置的高速外存储器有更好的联机性能,I／O性能增长与CPU速度增长的严重失配,使I／O并颈问题日超严重,本文研究了Windows NT系统下的一种用来改善磁盘小写I／O（写请求的长度小于16K）性能的新途径0－缓存磁盘技术,它采用了多级Cache的存储思想,在办公／工程负载环境中的
峰值性能相对于常规磁盘有很大的提高。本文深入了研究了缓存磁盘技术在Windows NT环境下驱动程序的结构和原理,并详细阐述了具体的实现机制和方法。     

Power-efficient and high-performance block I/O framework for mobile virtualization systems

A virtualized system generally suffers from low I/O performance, mainly caused by its inherent abstraction overhead and frequent CPU transitions between the guest and hypervisor modes. The recent research of polling-based I/O virtualization partly solved the problem, but excessive polling trades intensive CPU usage for higher performance. This article presents a power-efficient and high-performance block I/O framework for a virtual machine, which allows us to use it even with a limited number of CPU cores in mobile or embedded systems. Our framework monitors system status, and dynamically switches the I/O process mode between the exit and polling modes, depending on the amounts of current I/O requests and CPU utilization. It also dynamically controls the polling interval to reduce redundant polling. The highly dynamic nature of our framework leads to improvements in I/O performance with lower CPU usage as well. Our experiments showed that our framework outperformed the existing exit-based mechanisms by 10.8 % higher I/O throughput, maintaining similar CPU usage by only 3.1 % increment. In comparison to the systems solely based on the polling mechanism, ours reduced the CPU usage roughly down to 10.0 % with no or negligible performance loss.