双处理器嵌入式容错实时系统设计与软件容错关键

"嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式双机容错实时系统的设计" 本文探讨了嵌入式系统特别是基于ARM技术的实时容错系统设计，着重于提高系统的可靠性和鲁棒性。在容错实时系统的研究中，有两个核心要点：一是优化实时调度算法，以确保在正常或异常情况下，实时任务都能在预定时间内得到正确处理；二是将传统的冗余容错策略应用到实时系统中，以应对硬件和软件故障。 在当前的嵌入式系统中，软件故障导致的失效比例高达65%，远超硬件故障的8%，因此软件容错能力成为了决定系统可靠性的重要因素。为了解决这一问题，文中提出了一个基于双处理器的实时嵌入式容错系统架构。这个架构利用多处理器系统，实现了处理器间的通信，并且在硬件、操作系统和应用软件层面进行了无缝集成的软件容错设计，旨在整体上提升系统可靠性。 该双机容错实时系统的体系结构如图1所示，包括两台独立的处理机A和B，每台都有自己的外围控制逻辑和外设，避免了资源竞争，增强了系统稳定性。两台机器通过特定的仲裁检测电路进行比较和故障检测。系统运行状态分为两种：正常状态下，A机为主系统，B机为备用，A机的输出作为系统结果，运行到指定点会将日志发送给B机进行同步；当A机发生故障时，B机可以接管并继续运行，保证关键任务的连续执行。 此外，实时调度算法的改进是关键，它需要保证在任何情况下都能有效分配系统资源，优先处理高优先级任务，同时考虑到错误情况下的任务重调度。这种双机系统通过冗余设计，使得即使在单个处理器故障时，系统仍能继续运行，降低了因故障导致的服务中断风险。 在软件容错设计方面，通常包括错误检测、故障隔离、恢复机制和状态备份等策略。例如，使用冗余代码进行错误检测，通过心跳信号监测系统组件的状态，以及设计故障切换逻辑，确保在检测到故障时能够快速无损地切换到备用系统。 在硬件层面，采用冗余设计，如冗余电源、冗余存储和冗余网络接口等，以提高硬件的可用性。同时，通过硬件级别的故障预测和预防措施，可以进一步增强系统的稳定性。 嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式双机容错实时系统设计是一种有效的解决方案，它结合了硬件冗余和软件容错，以确保在各种异常情况下，关键任务的执行质量和实时性不受影响，从而提高整个系统的可靠性和安全性。这对于那些对系统稳定性要求极高的应用场景，如航空航天、医疗设备、交通控制系统等，具有极大的价值。