[发明专利]多模式三机动态容错系统

说明书

本发明公开一种多模式三机动态容错系统，包括CPU1和CPU1加断电控制电路、CPU2和CPU2加断电控制电路以及CPU3和CPU3加断电控制电路，CPU1、CPU2和CPU3与CPU1加断电控制电路、CPU2加断电控制电路和CPU3加断电控制电路之间交叉互联，三个CPU加断电控制电路结构相同，实现对相应的CPU加电和断电的控制；并对加断电控制电路的具体结构进行设计，采用完全对等的三冗余控制电路，无单点故障，可靠性高；而且三份系统通过特定的交叉互联实现三取二互控，提高设备安全性；灵活性高，支持自主切换，支持地面遥控；具有更高的实际应用价值。

技术领域

本发明属于容错计算机领域，具体涉及一种多模式三机动态容错系统。

背景技术

容错计算机主要应用在对安全性、可靠性要求较高的场合，如航空航天、船舶、一些特殊的工业控制等领域。在航天领域，因为发射风险和运营风险等，对星载计算机的安全性和可靠性要求都非常高。常规星载计算机主要使用双机备份，关键部位使用双机热备份，大部分系统使用双机冷备份，部分飞行器上也使用了三模冗余计算机。

随着空间技术的发展，出现了一种新的容错应用需求：飞行器大部分在轨运行期间采用单机工作与其它计算机冷备的方式，可满足可靠性要求，并可有效延长计算机系统寿命；当需要与其他飞行器对接或者飞行器返回时，为确保飞行器的可靠性和安全性，需依靠三机组成TMR模式来保证系统工作不被中断。

而现有技术只能支持TMR模式下的单机加电和断电，不支持冷备和热备冷备切换等的其他模式或者是由单独的一份公共电路控制三机加断电，这样就需要设计一种新的容错系统，使计算机系统能够在冷备模式和TMR模式之间进行单向、或者反复来回地切换，同时还要保证无单点故障。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提出一种多模式三机动态容错系统，为一种完全对等的三冗余控制电路，任何一处电路故障均不会导致系统失效，系统设计灵活性好、可靠性高。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种多模式三机动态容错系统，包括CPU1和CPU1加断电控制电路、CPU2和CPU2加断电控制电路以及CPU3和CPU3加断电控制电路，CPU1、CPU2和CPU3与CPU1加断电控制电路、CPU2加断电控制电路和CPU3加断电控制电路之间交叉互联，三个CPU加断电控制电路结构相同，实现对相应的CPU加电和断电的控制；

所述CPU1加断电控制电路包括继电器U1、电源模块G1、三极管V1、三极管V2以及继电器U1逻辑控制电路，继电器U1逻辑控制电路包括加电逻辑控制电路和断电逻辑控制电路，加电逻辑控制电路一端接收加电指令，另一端与三极管V1的基极相连，断电逻辑控制电路的一端接收断电指令，另一端与三极管V2的基极相连，三极管V1的集电极以及三极管V2的集电极分别对应的与继电器U1的上端开关端和下端开关端相连，三极管V1、V2的发射极接地，继电器U1的使能端与电源模块G1相连，CPU1的供电通过继电器U1控制电源模块G1的使能端实现，继电器U1为非磁保持继电器，上线包通过指令时，继电器U1开关打到上端，电源模块G1使能端悬空，电源模块G1电源使能有效，输出电源，下线包通过指令时，继电器U1开关打到下端，电源模块G1使能端接GND，电源模块G1电源处于禁止输出状态，CPU1板被断电；继电器U1指令驱动采用三极管V1和三极管V2，可满足继电器线包导通电流要求。

进一步的，所述加电逻辑控制电路接收的加电指令包括热备自主切机左机加电指令、热备自主切机右机加电指令、冷备自主切机左机加电指令、冷备自主切机右机加电指令、冷备自主切机使能指令、热备加电指令、地面遥控加电指令；所述断电逻辑控制电路接收的断电指令包括冷备自主切机使能、冷备自主切机左机断电指令、冷备自主切机右机断电指令、地面遥控断电指令、热备自主切机左机断电指令和热备自主切机右机断电指令。