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车载ATP安全技术平台同步机制

  车载ATP安全技术平台同步机制_电子/电路_工程科技_专业资料。车载ATP安全技术平台是基于三模冗余的三取二容错计算机.针对3套计算机系统的同步问题,基于采用公共外时钟同步与时钟漂移变化率有界结合的模型对本地时钟进行偏移和漂移补偿,实现系统本地时钟的同步.在此基础上,软件采用时序控制的方式实现三模系统的任务同步.多次实验结果表明,该同步机制能

  第36卷 VoL36 第11期 No.1l 计算机工程 Computer Engineering 文章编号:loof卜-3428(20loJll—-ool和_03 文献标识码:A 2010年6月 June 2010 中图分类号:TP309.2 ?博士。论文.? 车载ATP安全技术平台同步机制 林颗,王长林 (西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031) 摘要:车载ATP安全技术平台是基于三模冗余的三取二容错计算机。针对3套计算机系统的同步问题,基于采用公共外时钟同步与时钟 漂移变化率有界结合的模型对本地时钟进行偏移和漂移补偿,实现系统本地时钟的同步。在此基础上,软件采用时序控制的方式实现三模 系统的任务同步。多次实验结果表明,该同步机制能满足三取二容错计算机在同步技术上的要求。 关键诃:安全技术平台;公共外时钟同步;时钟漂移 Synchronization Mechanism for Safety Technology Platform of Onboard ATP LIN Ying.WANG Chang-lin (School ofInformation Science andTechnology,Southwest JiaotongUniversity,Chengdu 610031) [Abstract!The safety technology platform of onboard ATP is system synchronization of three computers is one a three computer channels of the fault—tolerant computer,and how at to ensure the of its key technologies.Aiming the synchronization technology,this paper brings forward the ratio mode,which combines the model of public time synchronization with the model of bounded variance and drift to of drift of time to compensate the offset to achieve achieve the synchronization of local time of three systems.Based to on this,software adopts proves scheduling—control can the synchronization of tasks of three systems.According three computer channels ofthe fault-tolerant computer. several tests,the synchronization mechanism that it satisfy the requirement of [Key wordsl safety technology platform;public time synchronization;time drift 1概述 安全计算机是在冗余(硬件冗余、时间冗余、信息冗余、 软件冗余)的基础上,通过合理的体系结构,在系统软件的有 效管理下而形成的高可靠、高安全、高可用的计算机。车载 ATP设备是列车安全运行的保证,是基于三取二容错结构设 计的安全技术平台。车载ATP三取二安全计算机采用三模冗 余结构,各模块运行相同的任务,并将其结果进行比较、表 决,从而达到检错、容错以提高整个系统的可靠性和安全性 的目的,其结构如图1所示111。 和采用时钟实现同步2种【2】。 2.1任务同步 任务同步是以一个独立运行的、具有一定逻辑任务的 一次运行作为同步的基础,用这种方式,系统在任务中设立 一个或多个比较、表决点。在相同比较表决点位置,运行正 常的仿作任务具有一致的任务进程状态数据和应用数据。因 此,可认为在相同比较表决点位置,仿作任务集处于任务同 步状态。此时可对仿作任务中间结果和最后输出进行一致性 判断,即对任务进程状态数据和应用数据进行一致性的比较、 表决、判断。如果不一致,则进行相应的故障处理。 输入 输出 2.2时钟同步 时钟同步根据其实现机制可分为用软件实现的时钟同步 和用硬件实现的时钟同步,即松散同步和硬件时钟同步。 2.2.1 图1三取二安全技术平台结构 松散同步 松散同步是以松散的算法代替硬件时钟同步的实现方 实现车载ATP安全技术平台同步的技术方式有很多种, 从同步的层次上划分,同步可分为指令级同步、线程同步、 任务同步、输入/输出同步等。本文以公共外时钟同步模型, 为三模冗余系统提供公共参考时钟信号,三模冗余系统通过 公共时钟信号对本地时钟进行偏移和漂移补偿,从而实现了 三模系统本地时钟的同步。三模冗余系统软件根据调整后的 本地系统时钟,采用任务优先级调度方式同步顺序的调用输 入、计算和输出等任务,从而保证进行表决的数据是同一输 入、计算所得。 法。系统中各个冗余模块都采用自己的时钟,它们之间工作 在接近同步的方式下进行。这类算法所获得的冗余模块的同 步程度取决于模块之间的通信能力、时钟之间的精确程度和 同步的频率。松散同步允许处理机的时钟间存在一定的异 步度。 基金项目:国家自然科学基金资助项目“基于移动闭塞的ATP算法 与关键技术研究”(60776832) 作者简介:林颖(1983一),男,博士研究生,主研方向:列车运行 控制技术,容错计算;王长林,教授 收稿日期:2010-01—05 E-mail:linyingl9830130@163.corn 2容错计算机同步机制 目前实现容错系统同步

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