Исследование и разработка аппаратно-программных средств контроля потока управления в микропроцессорных системах

• Автор: Мельник, Эдуард Всеволодович
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 183 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ
ПОТОКА УПРАВЛЕНИЯ
1Л Примеры отказоустойчивых систем
1.2 Анализ традиционных методов контроля
1.3 Известные методы КПУ
1.4 Модифицированный анализ сигнатуры пути
1.5 Размещение контрольной информации
1.6 Автоматизация встраивания контрольной информации в тело
программы
1.7 Выводы
2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ
ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ПОТОКА УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Анализ способов подключения устройств контроля потока
управления, реализованных в виде сопроцессоров в различных архитектурах вычислительных систем
2.2 Задачи, решаемые при проектировании сопроцессора контроля
потока управления
2.3 Синтез обобщенной структуры сопроцессора контроля потока
управления
2.4 Возможность реализации устройства контроля в виде сопроцессора
2.5 Организация встроенного контроля микропроцессоров методами
контроля потока управления, контроль работы микропрограммных устройств управления
2.6 Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА «МОДИФИЦИРОВАННЫЙ АНАЛИЗ СИГНАТУРЫ ПУТИ»
3.1 Структура экспериментальной вычислительной системы
3.2 Имитатор неисправностей
3.3 Сопроцессор КПУ
3.4 Программное обеспечение экспериментальной вычислительной
системы
3.5 Организация эксперимента
3.6 Описание тестовых программ
3.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Задача обеспечения отказоустойчивости вычислительных систем (ВС) встала одновременно с их появлением. В качестве примера можно привести ВС SAPO (ЧССР), в которой было применено тройное модульное резервирование с голосованием в центральном процессоре /1/. Если для первых ВС необходимость обеспечения отказоустойчивости была связана, в первую очередь, с низкой надежностью элементной базы, то в настоящее время, когда доля отказов аппаратуры составляет около 20% 121, /3/, необходимость введения отказоустойчивости обусловлена наличием целого ряда областей применения, где отказ может повлечь человеческие жертвы, нанести большой материальный ущерб, а также в случае невозможности проведения обслуживания ВС. К таковым можно отнести военную область, управление транспортными средствами, космическими аппаратами /4/-/6/ и т. д. Также методы обеспечения отказоустойчивости применяются в сверхпроизводительных ВС с целью уменьшения времени простоев /7/.
В связи с высокой степенью интеграции современной элементной базы стал практически невозможен доступ к отдельным узлам ВС. Эта причина обусловила необходимость разработки и развития методов обеспечения устойчивости к отказам с использованием аппаратной и программной избыточности.
В настоящее время проблемой создания отказоустойчивых ВС занимаются такие известные зарубежные ученые /8/ как Д.Севиорек (Center for Dependable Systems, университет Карнеги-Меллон), Э.Маккласки (Center for Reliable Computing, Стендфордский университет), А.Авиженис, Д.Реннелс (Jet Propolution Laboratory, Калифорнийский университет), В.Рэндол (Ньюкаслский университет) и М.Малек (Техасский университет). Также работы в этой области ведутся в Японии, Франции, Германии. В странах СНГ данной проблемой занимаются такие ученые как А.Г.Додонов (г.Киев), Е.С.Согомонян (г.Москва), Е.В.Слабаков (г.Москва), В.Г.Хорошевский (г.Новосибирск).
В России работы в области отказоустойчивых ВС традиционно ведутся в
Рисунок 1.13 - Расположение эталонной информации при использовании метода “Анализ сигнатуры пути”