CacheFI:基于架构级故障注入的片上缓存容错评估工具

体系架构级缓存容错技术被认为是应对较高的永久位故障率的有效手段,但目前缓存容错机制的体系架构级评估工具较少。针对这个问题,提出CacheFI,即基于Simics的缓存故障注入工具,采用故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布、模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,基于15个选自SPEC CPU2000的测试程序,利用CacheFI对Buddy和MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制进行评估,展现了其弱点和典型的片上缓存容错机制存在的问题。     

一种针对HIGHT的改进差分故障的分析

为评估HIGHT轻型分组密码抗故障攻击能力,基于单字节故障模型,提出一种改进的HIGHT故障攻击方法．首先在HIGHT最后1轮注入单字节故障恢复SK124和SK1262个轮密钥,然后增加故障注入深度,在HIGHT倒数第5轮注入单字节故障恢复HIGHT另外10个轮密钥,从而恢复HIGHT的全部主密钥．实验结果表明：仅需22次故障注入即可恢复HIGHT全部128位主密钥,优于现有故障攻击方法所需的32次故障注入．     

一种基于元胞自动机的故障样本选取方法

故障样本选取是测试性验证中的关键环节,直接影响测试性验证试验的效率和结果的正确性。在板级电路的故障样本选取过程中,运用传染病思想中的元胞自动机模型分析了电路故障的传播行为,提出了一种基于元胞自动机的故障样本选取方法,实现了故障样本的等效选取。以某型装备关键部件为例,建立了故障传播模型,计算并改进了元胞自动机状态计算方法,通过注入易操作的故障样本,简化了故障注入的流程,提高了故障注入效率。     

E 级超级计算机故障预测的数据采集方法

随着超级计算机规模向E级迅速发展，其可靠性面临巨大挑战，基于故障预测的主动容错技术成为提高系统容错能力的有效方法之一。数据采集是故障预测的基础，现有用于超级计算机故障预测的数据采集方法采集数据属性少、开销大，影响了故障预测的准确性和效率。本文面向未来E级超级计算机，提出数据采集框架（Failure Prediction Data Collection Framework, FPDC），能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据，采用自适应多层分组数据汇集方法，有效解决了随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明，该数据采集框架具有开销小，扩展性好的优点，能够适应未来大规模系统故障预测数据采集的需求。     

陆军武器装备体系需求生成支撑平台建设

分析了装备需求论证中存在的问题,探讨了武器装备体系需求生成的目标。借鉴外军武器装备需求生成的成功经验,以"需求驱动、架构主导"的系统工程思想和方法为指导,提出陆军武器装备体系需求生成支撑平台的要求、任务和组成,并结合具体工具给出支撑平台设计框架示例。     

ARM内核体系架构及ARMv6上的Linux开发与优化

介绍了各款ARM内核体系架构的特性和增强技术,讨论了在ARMv6上的Linux开发与优化。从6款ARM内核体系架构的特性分析入手,引入了对ARM内核体系架构重要增强技术的介绍,在分析ARMv6体系架构功能特性的基础之上,分别讨论了Linux内核和工具链等所做的优化与改进。     

一种具有容错能力的增量式正交译码 算法和基于模型的FPGA实现

针对磁栅或光栅形式的正交编码器译码过程中出现漏计数或错计数等问题,提出了一种具有较强容错能力的新型正交译码机制,并根据基于模型的设计思想将此机制在FPGA中实现,创新式地组合应用几种开发软件,通过Simulink?/Stateflow?/Xilinx?Systerm Generator等工具生成HDL文件、二进制比特流文件,建立了一套基于模型设计的自动化开发流程,相较于传统RTL级开发方式,不需要对硬件描述语言的熟练掌握,避免了人工编辑代码等繁冗复杂的工作。某型永磁同步直线电机控制系统的FPGA板卡测试,验证了该方法的有效性和实用性。     

超算环境科学工作流应用的容错

超算环境中科学工作流技术广泛应用于科学研究和工程仿真领域。复杂多物理过程数值模拟、多阶段数据处理等应用往往需要使用多种应用软件相互协作,构建业务流程自动执行来提升工作效率。然而在超算环境中执行科学工作流应用面临着资源失效、任务配置错误等异常情况,造成工作流执行中断,严重影响完成效率,故容错功能对超算工作流应用的稳定持续运行有重要意义。介绍了科学工作流的容错设计分类,并对典型工作流系统的容错设计进行分析评述;提出了基于决策树的事件-条件-动作容错模型,设计了非侵入式可扩展的容错架构,并针对自主研发的部署在超算环境下的科学工作流应用平台HSWAP,实现了运行时可配置的容错策略。在实际的工程仿真任务中,基于所提出模型和架构实现的容错机制为提高工作流执行效率发挥了重要作用。     

陆战平台分布式综合模块化系统架构建模方法

分布式综合模块化系统架构,成为航空应用领域的主流架构和发展趋势.我国空军已进行了分布式综合模块化系统架构研究设计和仿真评估,但缺乏系统级的架构优劣评估.兵器领域已将综合模块化系统架构应用于型号项目中,但在分布式综合模块化架构方面,尚未在具体项目中应用.针对分布式综合模块化系统架构缺乏系统级评估手段的问题,提出一种陆战平台分布式综合模块化系统架构建模方法.根据系统架构评估需求,建立不同层级实体的模型及约束,分别对应陆战平台信息控制系统的业务层、操作系统分区层、模块层、子系统层、系统层;在层级划分的基础上,定义各层级模型的属性;通过对评估指标中的综合度、耦合度进行评估计算,对系统架构建模方法进行验证.系统架构建模方法为系统架构评估提供了一种参考.     

网络中心作战体系效能评估问题

网络中心作战体系效能评估问题是网络中心战研究领域的重要问题.阐述了该问题的研究内容,分析了网络中心作战体系效能评估的概念及特点,概述了研究网络中心作战体系效能评估的基本问题:作战效能产生机制、评估指标体系、评估方法和评估工具等,为进一步研究该问题提供了一个参考体系.最后,提出一个基于探索性建模与分析方法的网络中心作战体系效能评估框架.     

利用堆栈特征的片上末级缓存访问模式在线识别方法

很多优化处理器缓存利用效率的方法依赖于对访问请求序列的特征的探测或识别,例如,预取和绕开等。如何在线有效识别访问请求序列的特征依然是一个开放的问题。通过对典型访问模式的深入分析,发现其堆栈距离频度的分布展示出鲜明的特征。而模拟实验数据表明访问请求序列的特征具有一定的持续性和稳定性,具有检测和预测的可行性。因而提出了一种基于堆栈直方图峰值的在线识别访问模式的机制和方法,空间和时间开销都较小。对SPEC CPU2000/2006的15个程序的实验表明,所提方法均可正确识别测试程序的访问模式。     

存储体编译和布局协同的片上缓存设计方法

为了提高片上缓存的速度、降低面积和功耗,提出了一种存储体编译和布局协同的片上缓存设计方法。该方法基于存储体在芯片上的不同空间位置预估该存储体的时序余量,分别采用拆分/合并、尺寸调整、阈值替换和长宽比变形等多种配置参数穷举组合进行存储体编译,根据时序余量选择最优的静态随机存取存储器存储体编译配置。将该方法与现有的物理设计步骤集成为一个完整的设计流程。实验结果表明,该方法能够降低约9.9%的功耗,同时缩短7.5%的关键路径延时。     

模拟线性电路的多故障诊断方法

提出了一种基于电路分析理论的模拟线性电路多故障诊断方法,该方法采用电路分析理论中的替代定理,叠加定理来列写电路的故障诊断方程,利用方程组的相容性原理来进行故障定位,通过计算故障支路的电导增量来完成故障定值.仿真实例表明,这种方法可以提高电路诊断的准确性,并为模拟动态电路的故障诊断提供了理论依据.     

基于一元线性回归分析的舵机故障诊断算法

针对舵机的卡死、松浮和输出偏差等故障采用基于模型的方法检测.故障诊断分两步进行,首先采用等价空间法来检测是否发生故障,在检测到故障的基础上引入一元线性回归分析对故障的性质和程度进行估计,并给出了根据舵机输入输出特性选取估计参数的方法.仿真结果表明,所采用故障诊断算法的实时性、准确性较好,具有一定的工程实用价值.     

故障传播有向图在地面电源故障诊断的应用

基于图论的故障诊断方法能够有效地缩小故障源的搜索范围,在最短的时间内找到真正产生故障的部件。采用故障传播有向图的方法对某飞行器地面电源故障诊断算法进行了研究,针对该飞行器地面电源的物理结构及相关的电气特性得到其故障传播有向图,并经过一些运算后将有向图进行了分层重构,最后利用故障定位算法模拟了故障定位的过程,得到了很好的效果。     

利用整帧翻转的SRAM型FPGA故障注入加速算法

不可恢复异常比特位(unrecoverable-sensitive bits, UR-SB)不能通过定时刷新修复,会造成卫星载荷在轨服务的长时间中断,是地面故障注入试验需要着重评估和改善的。但UR-SB占比极低,若采用传统逐位翻转故障注入方法,其测试耗时太长,效率极低。提出了一种基于整帧翻转的静态随机存取存储器型现场可编程门阵列的故障注入加速算法,其通过整帧翻转能够快速筛除不存在UR-SB的配置帧,并进一步用二分法对存在UR-SB的配置帧进行快速搜索,有效加速了UR-SB的精确定位过程。以在轨常用XQR2V3000器件为例,理论分析在较差情况下测试效率可提升207倍,信号生成载荷实测结果最高可提升949倍,理论分析和实测结果均验证了所提加速算法的有效性。     

基于BP神经网络的装备故障诊断专家系统研究

分析了神经网络和专家系统的特点,提出了基于BP神经网络与专家系统结合的某装备的故障诊断方法,构造了BP神经网络的装备故障诊断专家系统的诊断模型,克服了传统专家系统在知识获取和表达的薄弱环节,并用了某型装备的故障实际数据进行了验证,结果表明了神经网络与专家系统结合是一种有效的诊断方法。     

基于模型参数辨识的动力调谐陀螺故障诊断方法

提出了基于动调陀螺转子动力学模型参数辨识的陀螺故障诊断方法 ,详细探讨了其中的关键技术 ,并以某型捷联惯导系统中的动调陀螺为对象 ,在实测信号的基础上进行了故障仿真与实际诊断。结果表明该方法能有效地诊断动调陀螺故障 ,具有一定的实际应用价值 ,并为陀螺故障诊断研究提供了新的途径和思路。     

基于虚拟样机的供输弹机液压系统故障仿真

供输弹机是火炮实现装填自动化的重要机构,涉及机电液等多种系统的耦合,故障率较高.为了能够真实地模拟供输弹机液压系统的故障过程,提出了适用于大型复杂系统耦合仿真的协同仿真方法,建立了完整的供输弹机虚拟样机,较好地解决了机电液耦合、多碰撞拓扑等难题,并通过实装试验数据验证了虚拟样机仿真的可信性.以溢流阀发生粘滞阻力过大和液控单向阀发生控制油路故障为例,说明了故障发生时供输弹机的动力学响应特性,明确了故障机理,为快速地进行故障特征提取和积累故障样本奠定了良好的基础.     

非单调关联故障树顶事件失效概率的新算法

提出了一种计算非单调关联故障树顶事件失效概率的新方法,其基本思想是利用ＢＤＤ进行故障树中顶事件的不交化工作,可避免求ＰＩＳ和ＰＩＳ的最小覆盖的运算过程,为有效解决其运算的ＮＰ困难问题提供了一条新的途径。