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使用时间冗余保证处理器的可靠性

计算机工程与应用 2011年第21期47卷 17-22,72页

作者：刘光辉国防科技大学计算机学院长沙410073

在SOR模型的基础上提出了BRO-SOC(Backward Recovery Oriented Sphere Of Correctness)框架。在该框架的指导下提出了DoubleRun容错处理器方案。DoubleRun使用确定性重播(Deterministic Replay)技术保证处理器的可靠性。由于Double-Run将故障的检测边界设置在BRO-SOC框架的SOC2一级,因此只需对L1cache进行适当扩展即可容忍处理器流水线中的瞬态故障,由于它不需改动现有的处理器流水线,故相比于其他方案对处理器流水线的性能影响更小。利用SPEC2000的部分程序测试了DoubleRun的无故障性能。为将DoubleRun与其他容错方案(DCC、Slipstream)作横向比较而提出了衡量指标TAC(Timeand Area Cost)。实验结果表明,DoubleRun在提供全故障覆盖率的情况下仅增加了6.9%的面积开销和89.8%的时间开销,其TAC虽然比Slipstream大7%但却可以提供全面的故障覆盖率,其故障覆盖能力与DCC相同但TAC却比后者小14%。

关键词：瞬态故障软错误确定性重播处理器可靠性时间冗余 BRO-SOC

基于时间冗余的一致空间法在故障检测及隔离中的应用

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北京理工大学学报 2002年第4期22卷 476-480页

作者：谢铁钢张宇河北京理工大学自动控制系北京100081

研究基于时间冗余的一致空间法在线性时不变系统故障检测及隔离中的应用 .指出系统在某一时刻某个故障在一致空间中位于固定方向 .通过选取最优转换矩阵 ,将这一方向与其它因素在一致空间中所在方向相分离 ,提出一种故障隔离的方法 .仿... 详细信息

研究基于时间冗余的一致空间法在线性时不变系统故障检测及隔离中的应用 .指出系统在某一时刻某个故障在一致空间中位于固定方向 .通过选取最优转换矩阵 ,将这一方向与其它因素在一致空间中所在方向相分离 ,提出一种故障隔离的方法 .仿真实验表明 ,在传感器。

关键词：一致空间一致向量时间冗余故障检测故障隔离

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一种基于ALU单元的时间冗余模型检错技术

微电子学与计算机 2009年第2期26卷 140-143页

作者：尹立群袁国顺中国科学院微电子研究所北京100029

为了提高系统的可靠性,提出了一种以时间冗余模型为基础,针对ALU电路的失效检错方法,称之为操作数反向重计算机制(简称REIO).相对传统的时间冗余检错方法RESO,本方法检错速度更快且面积更小.对于一个含有32×32位乘法器的ALU单元,采用R... 详细信息

为了提高系统的可靠性,提出了一种以时间冗余模型为基础,针对ALU电路的失效检错方法,称之为操作数反向重计算机制(简称REIO).相对传统的时间冗余检错方法RESO,本方法检错速度更快且面积更小.对于一个含有32×32位乘法器的ALU单元,采用REIO算法相对于RESO算法,面积减少了10%左右.

关键词：冗余设计算术逻辑运算单元时间冗余错误检测

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基于时间冗余的显著测量误差处理方法

化工自动化及仪表 2003年第3期30卷 53-56页

作者：吕品晶荣冈浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027

　提出基于时间冗余的不可删显著误差处理方法。对于该类特殊变量,采用线性回归的方法,根据历史数据进行预测,进而代替实际测量值进行协调运算。大大降低显著误差对协调数据的污染,确保协调精度。通过实例数据仿真计算证实该方法的有效性。

关键词：时间冗余数据协调

基于时间冗余的一种新的切变系统的稳定条件及其算法

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北方交通大学学报 2002年第3期26卷 30-35页

作者：周达天肖扬穆建成北方交通大学电子信息工程学院北方交通大学计算机与信息技术学院北京100044

提出了一种新的时间冗余的切变系统的稳定条件及其算法 .用最小 /最大持续时间和时间冗余的概念作为分析李亚普诺夫意义下稳定的条件。

关键词：切变系统切换序列最小/最大持续时间时间冗余

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基于空间时间冗余的替代主版本冗余调度算法

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2009年第6期25卷 1198-1201页

作者：周悦刘晓林高宇沈阳建筑大学信息与控制工程学院辽宁沈阳110168 辽宁邮电规划设计院有限公司辽宁沈阳110011 沈阳职业技术学院电气工程系辽宁沈阳110045

目的研究空间冗余与时间冗余各自的特点,提出一种将时间冗余与空间冗余方式的优点相结合的容错调度算法,提高调度算法的处理器利用率.方法将每个任务分为主版本、副版本和替代主版本.根据任务利用率将任务集分为高频任务集和低频任务集... 详细信息

目的研究空间冗余与时间冗余各自的特点,提出一种将时间冗余与空间冗余方式的优点相结合的容错调度算法,提高调度算法的处理器利用率.方法将每个任务分为主版本、副版本和替代主版本.根据任务利用率将任务集分为高频任务集和低频任务集两类,分别采用空间冗余和时间冗余策略实现容错.采用EDF算法为任务分配动态优先级,且在主版本任务频繁发生错误的情况下激活替代主版本.结果所提算法将空间冗余与时间冗余相结合,满足任务的实时与容错需求,且避免系统因频繁执行一个易出错的主版本任务而造成资源的浪费.结论该算法降低了任务集对系统处理器数量的需求,提高了系统资源利用率.

关键词：容错实时调度时间冗余空间冗余处理器利用率

基于Petri网的具有时间冗余的PMS任务可靠性建模

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基于Petri网的具有时间冗余的PMS任务可靠性建模

作者：李梦珠国防科技大学

学位级别：硕士

多阶段任务系统是描述复杂系统的有效工具,随着工程应用的复杂化,复杂系统不仅具有多阶段的特性,还具有时间冗余和阶段任务备份的情况,因此,出现了具有时间冗余的多阶段任务系统。该系统阶段多、结构复杂,还具有时间冗余的特点,解析法... 详细信息

多阶段任务系统是描述复杂系统的有效工具,随着工程应用的复杂化,复杂系统不仅具有多阶段的特性,还具有时间冗余和阶段任务备份的情况,因此,出现了具有时间冗余的多阶段任务系统。该系统阶段多、结构复杂,还具有时间冗余的特点,解析法难以精确地计算其任务可靠性,Petri网具有定量分析系统功能和描述系统复杂结构的能力,可仿真评估多阶段任务系统的可靠性。针对具有时间冗余的多阶段任务系统可靠性建模问题,论文给出了时间冗余的概念,定义了时间冗余的类型;论文建立了描述任务系统可靠性信息的产品集,并给出了UML产品模板;利用分层建模的方法,基于Petri网建立了“部件层、系统逻辑层、任务层”3层相互关联的Petri网模型。部件层Petri网模型描述了部件的空闲状态、工作状态、故障状态及状态转换的条件;系统逻辑层Petri网模型描述各阶段的部件之间逻辑结构;任务层Petri网模型描述了任务执行状态及系统功能故障信息对任务成败的影响。论文还研究了可靠性描述模型与任务可靠性模型的映射规则和部分模型的转换步骤;最后以测控业务为示例,验证了建模方法的有用性。

关键词：时间冗余 PMS 任务可靠性 Petri网

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基于时间冗余的指令级容错机制设计

基于时间冗余的指令级容错机制设计

作者：卢相志山东大学

学位级别：硕士

随着半导体制造工艺的提高,芯片集成的晶体管数量的增加,计算机系统更易受到射线、高能量粒子（电子、中子、质子等）的影响,从而增加软错误的出现概率。软错误使得处理器的可靠性计算不能被保证,程序更容易因为这种软错误而运行出错。... 详细信息

随着半导体制造工艺的提高,芯片集成的晶体管数量的增加,计算机系统更易受到射线、高能量粒子（电子、中子、质子等）的影响,从而增加软错误的出现概率。软错误使得处理器的可靠性计算不能被保证,程序更容易因为这种软错误而运行出错。所以利用冗余执行和预测技术以及根据指令的被相关度作为优先级的ALU调度来提升微处理器的可靠性,在保证处理器系统准确性的同时降低计算系统的性能损失以及降低系统功耗是目前微处理器架构研究的重点之一。由于时间冗余实现起来较硬件简单,从性价比和设计复杂度方面考虑是更理想的选择。而且随着各终端电子设备应用越来越广泛,通过冗余执行来提高系统可靠性和性能具有重要的理论意义与广泛的实用价值。本文的设计属于时间冗余。是在高出错率的环境下,在性能和功耗方面都优于指令双执行的容错系统。首先,基于保留站的结构,提出了可靠站来提高传统的双执行的恢复效率。从而在保证系统可靠性的前提下,又能使处理器的性能损失低于双执行。当指令被执行两遍之后,结果会暂存在可靠站中进行对比,如果相等则流水线正常进行,否则指令会被重新执行进行容错。而传统的双执行在指令复制和冗余执行与可靠站是相同的,在错误检查时若相等则继续执行,若出错它需要清空重定序缓存ROB,然后重新取指执行。这将耗费处理器大量的操作时间和能量,因为有很多的存储器访问和数据转发的操作。其次,本文针对数据在总线传输过程中的出错提出并设计了冗余方案。当数据在转发过程中出现位翻转时双执行是探测不到错误的。例如数据由寄存器传送到发射逻辑的过程中发生了位翻转,从而发射逻辑接收到的数据是错误的,此时这个脏数据会同时被初始指令和复制指令使用。因此即使两次执行的结果相等,也是错误的。所以本文专门针对此类型错误设计了冗余电路。即经过数据总线的数据都要被两次传输,在两次传输都到达时利用比较器进行对比。如果收到的两个数据相等则可以正常使用,否则需要重新传输。最后一个是基于指令被相关程度的ALU调度,就是把被依赖的程度作为分配ALU的优先级,越被相关,越早分配ALU。这样那些和这条指令存在相关的指令因为操作条件满足而得到执行。因为在一个指令序列当中,不同指令的被依赖程度是不一样的,所以我们是先对每条指令的被相关程度进行统计,然后在发射段指令申请执行单元的时候根据这个被相关的权重大小来决定分配ALU的优先级,当然只有需要同类执行部件的指令才需要比较。

关键词：软错误时间冗余指令双执行可靠站 ALU调度

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一种时间冗余的网络接口容错方法

单片机与嵌入式系统应用 2022年第6期22卷 42-46页

作者：庄宇翔庄毅南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

本文提出了一种时间冗余的网络接口容错方法,使用记录表对每个请求数据包进行记录,并在奇偶校验检错模块检测到错误时进行快速重传,以保障网络接口的可靠性。本文对*** 28评估套件的网络接口进行了故障源分析,运用本文提出的方法设计了... 详细信息

本文提出了一种时间冗余的网络接口容错方法,使用记录表对每个请求数据包进行记录,并在奇偶校验检错模块检测到错误时进行快速重传,以保障网络接口的可靠性。本文对*** 28评估套件的网络接口进行了故障源分析,运用本文提出的方法设计了网络接口的容错方法,通过模拟网络接口故障注入实验对所提出的方法进行评估。实验结果表明,该容错方法降低了软错误导致的网络接口失效率,可以在较小的开销下提高网络接口的可靠性。

关键词：软错误时间冗余网络接口容错故障注入 i.MX 28评估套件

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