1、現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性與容錯(cuò)技術(shù)(摘要王國(guó)慶中國(guó)航空工業(yè)第六三一研究所現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性與容錯(cuò)技術(shù)是當(dāng)前可靠性技術(shù)重要發(fā)展方向之一。 對(duì)于任何嵌入式系統(tǒng), 系統(tǒng)可靠性與容錯(cuò)技術(shù)是保障系統(tǒng)運(yùn)行、 增強(qiáng)系統(tǒng)控制效 能和提升系統(tǒng)管理能力的基礎(chǔ), 也是確保嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果和體現(xiàn)系統(tǒng)價(jià)值的 標(biāo)志。 特別對(duì)于高可靠性航空機(jī)載設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域, 系統(tǒng)的組織越來(lái)越復(fù)雜, 知識(shí) 涉及的領(lǐng)域越來(lái)越寬, 信息的組織越來(lái)越大, 功能的構(gòu)成越拉越強(qiáng)。 這些系統(tǒng)組 織的復(fù)雜性、 知識(shí)的涉及面、 信息的時(shí)效性、 功能的有效性都對(duì)嵌入式系統(tǒng)可靠 性和容錯(cuò)技術(shù)提出強(qiáng)烈的需求。 因此, 面對(duì)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的需求, 如何在 系統(tǒng)

2、規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi), 依據(jù)系統(tǒng)資源能力, 根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)的組織, 保證 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn),提高系統(tǒng)的性能,提升系統(tǒng)管理能力,完成系統(tǒng)需求功能、性 能和管理能力,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)是現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性研究和發(fā)展的方向。 首先,本文針對(duì)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需求變化,從現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠 性目標(biāo)從關(guān)注傳統(tǒng)的系統(tǒng)資源可靠性到系統(tǒng)任務(wù)可靠度的轉(zhuǎn)變分析入手, 提出了 現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性目標(biāo)構(gòu)成的要素。 即系統(tǒng)的資源構(gòu)成能力、 系統(tǒng)管理與處 理方式、 系統(tǒng)故障處理模式、 系統(tǒng)診斷與測(cè)試能力以及系統(tǒng)重構(gòu)能力等, 建立了 基于上述要素的系統(tǒng)可靠性目標(biāo)模型, 為現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性提升和系統(tǒng)可靠 性管理奠定了基礎(chǔ)

3、。第二,本文通過(guò)采用可靠性效用分析理論對(duì)基于資源冗余方法的容錯(cuò)方式 對(duì)嵌入式系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生的效用和貢獻(xiàn)進(jìn)行分析, 根據(jù)系統(tǒng)可靠性邊際效用遞減 理論, 提出了通過(guò)可靠性資源平衡分析和配置, 充分利用系統(tǒng)資源的能力, 建立 與其相適應(yīng)基于冗余資源的容錯(cuò)結(jié)構(gòu),形成系統(tǒng)最大可靠性的效用 /資源比。 第三,本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)容錯(cuò)方法分析,系統(tǒng)地對(duì)硬件冗余、軟 件冗余、時(shí)間冗余和信息冗余能力和有效性分析,提出了系統(tǒng)硬件、軟件、時(shí)間 和信息資源相互平衡、 相互支撐、 相互配套和相互制約的容錯(cuò)結(jié)構(gòu), 并通過(guò)其實(shí) 施方法論述, 建立了系統(tǒng)綜合的容錯(cuò)能力和方式, 有效地提高了與現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)可靠性目標(biāo)的符合

4、性。第四,本文通過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制方式分析,針對(duì)實(shí)時(shí)控制周期的不 同和劃分, 根據(jù)周期速率組劃分和管理模式, 建立了基于速率組周期不同頻度的 容錯(cuò)控制、 狀態(tài)監(jiān)控、 資源測(cè)試和系統(tǒng)重構(gòu)的界面和節(jié)點(diǎn)管理容錯(cuò)機(jī)制, 有效地 增強(qiáng)了系統(tǒng)容錯(cuò)的時(shí)效性,從而系統(tǒng)地提高了系統(tǒng)任務(wù)可靠性。第五,本文通過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)分析,系統(tǒng)地論述了基于不同容錯(cuò) 結(jié)構(gòu)的故障檢測(cè)、 故障定位、 故障屏蔽、 故障抑制和故障隔離的特征和實(shí)施方法, 為系統(tǒng)容錯(cuò)控制和管理能力的提升提供了有效地途徑?，F(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)可靠性和容錯(cuò)技術(shù)提出了強(qiáng)烈的需求。如何利用系 統(tǒng)有效資源,抑制、消除、補(bǔ)償和重構(gòu)技術(shù)消除和降低系統(tǒng)故障的影響,有效增 強(qiáng)系統(tǒng)容錯(cuò)能