本發(fā)明涉及計算機系統(tǒng)設(shè)計，更具體地，本發(fā)明涉及一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在許多關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域，如航空航天、軍事、工業(yè)控制等，對于計算機系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有著極高的要求?，F(xiàn)有的計算機系統(tǒng)通常采用單一的硬件架構(gòu)，雖然在某些應(yīng)用場景下能夠滿足基本需求，但在面對極端環(huán)境或意外故障時，單一架構(gòu)的脆弱性和缺乏冗余度往往會導(dǎo)致系統(tǒng)整體的不穩(wěn)定性。特別是在需要長時間連續(xù)運行的場景中，任何單一硬件的故障都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的停止工作，造成不可估量的損失。隨著技術(shù)的發(fā)展，雖然一些系統(tǒng)通過增加冗余硬件來提高可靠性，但這通常增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。此外，現(xiàn)有技術(shù)在處理硬件故障時的響應(yīng)速度和切換效率往往不盡如人意，難以實現(xiàn)真正的無縫切換和持續(xù)運行。

2、在實現(xiàn)本發(fā)明實施例過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題或缺陷：即缺乏一種能夠在保持高性能的同時，實現(xiàn)高度可靠和快速響應(yīng)的計算機系統(tǒng)架構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，包括：

2、總線；

3、cpu模塊，包括高可靠cpu單元和高性能cpu單元，通過所述總線連接；

4、電源模塊，為cpu單元提供冗余供電；

5、外設(shè)接口模塊，通過所述總線連接至cpu單元。

6、進一步地，高可靠cpu單元包括：

7、高可靠cpu；

8、高可靠處理fpga模塊。

9、進一步地，高性能cpu單元包括：

10、高性能cpu；

11、高性能處理fpga模塊。

12、進一步地，所述高可靠cpu單元和高性能cpu單元包括：

13、看門狗及復(fù)位電路，用于監(jiān)控和狀態(tài)恢復(fù)；

14、時鐘模塊，提供時序信號。

15、進一步地，所述高可靠cpu單元還包括：

16、用于連接外部存儲設(shè)備的接口，包括sram、flash、eeprom和mram；

17、用于連接外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的以太網(wǎng)接口；

18、用于連接其他外部設(shè)備的通用接口。

19、進一步地，所述高性能cpu單元還包括：

20、用于連接外部存儲設(shè)備的接口，包括ddr2、flash、eeprom和mram；

21、用于連接外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的以太網(wǎng)接口；

22、用于連接其他外部設(shè)備的通用接口。

23、進一步地，所述cpu模塊還包括電平轉(zhuǎn)換單元和隔離驅(qū)動單元；其中，

24、所述電平轉(zhuǎn)換單元用于確保與其他系統(tǒng)組件的電壓兼容性；

25、所述隔離驅(qū)動單元用于用于提高與其他系統(tǒng)組件連接的電氣安全性。

26、進一步地，所述總線包括：

27、用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線；

28、用于同步信號傳輸?shù)目刂瓶偩€；

29、用于模塊間通信的地址總線。

30、進一步地，多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)配置有心跳同步機制和任務(wù)同步周期中斷檢測機制；

31、心跳同步機制，用于周期性地檢測并確認(rèn)各高性能cpu單元和高可靠cpu單元的運行狀態(tài)，并通過并聯(lián)接收心跳信號，利用或邏輯確保系統(tǒng)的高可靠性；

32、任務(wù)同步周期中斷檢測機制，用于在檢測到當(dāng)班機的同步中斷信號異常時，自動切換至錯誤中斷處理，并通過寄存器中的中斷標(biāo)志來標(biāo)識當(dāng)班機的狀態(tài)變更。

33、進一步地，多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)配置有心跳檢測與表決機制和冷、熱備切換邏輯；

34、心跳檢測與表決機制，用于自動輸出心跳信號至其他同類型cpu單元，并接收心跳信號，以實現(xiàn)對高性能cpu單元和高可靠cpu單元心跳的實時監(jiān)控和故障判定；

35、冷、熱備切換邏輯，確保在當(dāng)前當(dāng)班機心跳異常時，能夠依據(jù)優(yōu)先鏈邏輯和心跳檢測結(jié)果，自動切換至其他正常工作的cpu單元作為新的當(dāng)班機，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行和任務(wù)的不間斷執(zhí)行。

36、根據(jù)本發(fā)明的上述實施例至少具有以下有益效果：本發(fā)明的多余度非相似架構(gòu)高可靠計算機系統(tǒng)通過集成高可靠cpu單元和高性能cpu單元，可以實現(xiàn)在關(guān)鍵任務(wù)處理中的雙重保障。系統(tǒng)設(shè)計中，通過總線連接的模塊化設(shè)計，可以不僅提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，而且通過冗余供電和多樣化的接口設(shè)計，能夠增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。特別是系統(tǒng)配置的心跳同步機制和任務(wù)同步周期中斷檢測機制，能夠?qū)崟r監(jiān)控各cpu單元的運行狀態(tài)，確保在檢測到異常時能夠迅速進行故障切換和狀態(tài)恢復(fù)，從而提升系統(tǒng)的連續(xù)運行能力和任務(wù)執(zhí)行的穩(wěn)定性。

37、此外，本發(fā)明的系統(tǒng)還特別強化了電平轉(zhuǎn)換單元和隔離驅(qū)動單元的設(shè)計，這不僅可以確保與其他系統(tǒng)組件的電壓兼容性，還能提高電氣安全性。通過冷、熱備切換邏輯的引入，系統(tǒng)能夠在當(dāng)前當(dāng)班機心跳異常時，依據(jù)優(yōu)先鏈邏輯和心跳檢測結(jié)果，自動切換至其他正常工作的cpu單元，實現(xiàn)無縫的系統(tǒng)切換和任務(wù)接管，保證關(guān)鍵任務(wù)的不間斷執(zhí)行。這些設(shè)計的綜合應(yīng)用，可以為用戶提供一個既高效又可靠的計算平臺，特別適合于對可靠性要求極高的應(yīng)用場景。

技術(shù)特征：

1.一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，包括插件式模塊，所述插件式模塊包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，高可靠cpu單元包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，高性能cpu單元包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述高可靠cpu單元和高性能cpu單元包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述高可靠cpu單元還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述高性能cpu單元還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述cpu模塊還包括電平轉(zhuǎn)換單元和隔離驅(qū)動單元；其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述總線包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)配置有心跳同步機制和任務(wù)同步周期中斷檢測機制；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，其特征在于，多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)配置有心跳檢測與表決機制和冷、熱備切換邏輯；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多余度非相似架構(gòu)的高可靠計算機系統(tǒng)，包括總線；CPU模塊，包括高可靠CPU單元和高性能CPU單元，通過所述總線連接；電源模塊，為CPU單元提供冗余供電；外設(shè)接口模塊，通過所述總線連接至CPU單元。本發(fā)明可以確保系統(tǒng)的連續(xù)運行和任務(wù)的不間斷執(zhí)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：何昭磊,盧卓君,周向宇,朱肇軒
受保護的技術(shù)使用者：湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2