安全計(jì)算機(jī)研究與應(yīng)用.pdf

1、安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是指在發(fā)生故障的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)故障導(dǎo)向安全的系統(tǒng)，即系統(tǒng)的輸出在故障狀態(tài)下導(dǎo)向安全側(cè)，比如關(guān)閉信號、輸出制動(dòng)等，從而避免造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失。安全計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用在航空航天、化工、軌道交通、核電等安全苛求領(lǐng)域，要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有長時(shí)間穩(wěn)定可靠運(yùn)行的能力和避免發(fā)生重大災(zāi)害的故障處理能力。目前軌道交通控制用的安全計(jì)算機(jī)多為引進(jìn)國外廠商的成熟產(chǎn)品，開發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的安全計(jì)算機(jī)非常重要而緊迫。
　　本文分析了三種典

2、型安全計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的工作策略、各結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了安全計(jì)算機(jī)的相關(guān)概念和安全設(shè)計(jì)原理，分別從軟硬件上研究了故障檢測、同步機(jī)制、主備切換、表決與安全輸出等安全計(jì)算機(jī)技術(shù)。為進(jìn)一步提高安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全性和可靠性，本文將傳統(tǒng)二乘二取二的工作策略和三取二的工作策略相融合，取長補(bǔ)短，提出了一種二乘二取二新降級工作策略，并闡述了新降級二乘二取二系統(tǒng)的總體架構(gòu)，設(shè)計(jì)了新降級策略下同步方式和表決方式的軟硬件實(shí)現(xiàn)方式。
　　為分析驗(yàn)證新降級二乘二

3、取二系統(tǒng)的安全性和可靠性，分別對傳統(tǒng)工作策略和新降級工作策略進(jìn)行狀態(tài)劃分，研究各工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換原理，分別建立了馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，并在MATLAB上進(jìn)行仿真，研究分析了兩種策略下的安全性和可靠性。分析結(jié)果表明新降級工作策略下的二乘二取二具有更高的可靠性。本文提出的二乘二取二新降級工作策略從軟硬件上具備實(shí)現(xiàn)條件，為廣大開發(fā)設(shè)計(jì)人員提供了很好的設(shè)計(jì)參考。
　　本文基于ARM微處理器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了二乘二取二安全計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，