双处理器实时嵌入式容错系统：设计与分析

"本文主要探讨了双机容错实时嵌入式系统的设计与分析，重点关注如何提高系统的可靠性和安全性，特别是在安全关键系统（SCS）中的应用。文章介绍了双处理器实时嵌入式容错系统架构，旨在确保在硬件或软件故障情况下仍能保持系统的稳定运行和任务的正确执行。" 在实时嵌入式系统的设计中，系统响应时间和高吞吐量是其核心特性。由于实时系统往往应用于安全关键领域，如航空、医疗、军事等，其失效可能导致严重后果。因此，容错技术成为了保障系统可靠性的关键。传统的容错方法主要关注实时调度算法的优化和冗余硬件的使用，但在当前的系统中，软件故障占大部分，这使得软件容错变得至关重要。 文章提出了一个基于双处理器的实时嵌入式容错系统结构。这种结构利用两台独立的计算机（A机和B机），通过松耦合与紧耦合的多处理机架构实现通信。每台机器都有自己的外围控制逻辑和外设，避免资源竞争，提高系统稳定性。通过专用的仲裁检测电路，系统能够监测A机和B机的运行状态，并在出现故障时进行适当的切换或恢复操作。 双机系统的工作模式主要包括三种情况： 1. 双机正常运行时，A机为主系统，B机为备用，A机的输出作为系统输出，A机运行至检测点后将日志信息发送给B机更新。 2. A机正常，B机故障时，A机的输出仍被使用，同时B机的故障状态会报告给A机并进行复位操作。 3. B机正常，A机故障时，系统会进行切换，B机接管运行，输出结果并尝试恢复A机。 软件设计方面，系统需要考虑如何在双机之间协调任务调度，确保在故障发生时能够快速无缝地进行切换，同时保证软件的正确性和一致性。这包括在不同计算机关机和重启时保持任务状态的一致性，以及在切换过程中尽可能减少对系统性能的影响。 此外，文章还可能深入讨论了实时调度算法的优化，如何设计高效的故障检测机制，以及如何实现软件层面的容错技术，如冗余代码、错误检测和纠正编码等。这些内容有助于构建一个能够在各种异常条件下仍然能够提供可靠服务的实时嵌入式系统。 双机容错实时嵌入式系统设计的目标是确保在各种故障场景下，系统仍能继续执行关键任务，输出正确结果，从而提高整个系统的安全性与可用性。这样的系统设计对于安全关键领域的应用至关重要，它为实时系统的可靠性提供了坚实的保障。