【摘要】在信息時代的大背景下，電子計算機與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，并且也成為了人們正常的生產(chǎn)、生活以及休閑娛樂的重要組成部分。隨著計算機控制技術(shù)的普及，計算機控制系統(tǒng)在許多領(lǐng)域（航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、工程設計等）的生產(chǎn)以及管理中發(fā)揮著舉足輕重的作用。文中對于嵌入式計算機控制系統(tǒng)進行了簡要的介紹，并針對其控制系統(tǒng)內(nèi)的容錯機制進行了探討，以供相關(guān)從業(yè)人員進行參考。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 計算機控制系統(tǒng) 容錯策略

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0249-01

引言

隨著計算機控制系統(tǒng)的不斷完善，計算機控制系統(tǒng)的容錯性能也得到了顯著的提高，被廣泛地運用到了電子信息通信、重、輕工業(yè)制造以及各種公共服務領(lǐng)域之中，無論是在穩(wěn)定性或者準確性方面都受到了業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的認可。通過對嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯策略研究不僅能夠有效地發(fā)現(xiàn)嵌入式計算機控制系統(tǒng)當中存在的缺陷與問題，還能夠為優(yōu)化嵌入式計算機控制系統(tǒng)的容錯設計提供重要參考，對于發(fā)揮計算機控制系統(tǒng)價值具有重要意義。

一、概述計算機控制系統(tǒng)容錯內(nèi)容

為了滿足當前社會發(fā)展與工業(yè)化進程的需求，計算機系統(tǒng)也在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，構(gòu)建一個完善、健全的計算機控制系統(tǒng)也成為了當前各個行業(yè)的戰(zhàn)略性目標。隨著計算機控制系統(tǒng)的普及性越來越廣，計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性也受到了社會各界的關(guān)注。根據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計出來的數(shù)據(jù)可以看出，在大數(shù)據(jù)以及當前計算機技術(shù)水平的現(xiàn)狀，如果想要有效地提高計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性就必須要從計算機系統(tǒng)的容錯性進行著手。所謂的容錯就是允許出現(xiàn)故障或者錯誤。以嵌入式計算機控制系統(tǒng)來說，如果計算機系統(tǒng)內(nèi)多加入一個硬件設備或者軟件內(nèi)容而出現(xiàn)錯誤或者故障提示時，系統(tǒng)會進行自我診斷與修復，以確保整個計算機系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、正常地運行。由此可見，加強嵌入式計算機控制系統(tǒng)的容錯性是提高計算機系統(tǒng)的重要保障。

二、嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯工作模式

在通常情況下，嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯分為以下幾個部分：（1）系統(tǒng)故障的檢測：因為嵌入式計算機系統(tǒng)故障主要是以邏輯故障為主，而使用容錯系統(tǒng)能夠運用“統(tǒng)一性校驗”、“奇偶校驗”的方式來進行精確檢測。當前對計算機系統(tǒng)故障的檢測方式主要有兩種：在線、離線檢測。值得注意的是，在線檢測方式的優(yōu)勢是能夠進行實際檢測功能，并且能夠和計算機控制系統(tǒng)運相協(xié)調(diào)。也正是因為如此在線檢測方式被運用在高精密度的環(huán)境中（比如衛(wèi)星控制系統(tǒng)或者軍工生產(chǎn)與控制系統(tǒng)）。如果采用離線檢測的方式，計算機系統(tǒng)則必須要退出工作狀態(tài)。（2）系統(tǒng)故障限制：嵌入式計算機容錯故障限制模式就是當計算機出現(xiàn)故障或者出錯的時候，計算機系統(tǒng)會受到故障原因的影響使得系統(tǒng)的性能被局限在一個范圍之內(nèi)，通過這種方式來緩解計算機系統(tǒng)故障給生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響。（3）系統(tǒng)重試：計算機系統(tǒng)在正常運行的過程當中，突發(fā)性故障對于系統(tǒng)的影響是相當大的。但是在一般情況下許多計算機控制系統(tǒng)都設置了二次重啟，即如果計算機受到非物理方式的破壞引起的計算機系統(tǒng)故障有一定的效果。（4）系統(tǒng)重組與修復：如果計算機容錯系統(tǒng)檢測并被確認為永久性損壞或者故障，那么系統(tǒng)容錯的結(jié)果就是將失效的計算機元件或者系統(tǒng)原件進行更替。如果要修復計算機系統(tǒng)就必須要對故障元件進行替換以確保計算機系統(tǒng)的正常動行，采用該種方式的優(yōu)勢在于無論計算機系統(tǒng)是否在線都能夠進行。

三、嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯策略分析

（一）冗余技術(shù)與容錯技術(shù)相結(jié)合

嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯策略就是將冗余技術(shù)與容錯技術(shù)通過科學、合理的方式結(jié)合而成的設計。相比較于其他類型的設計模式，運用這種設計能夠有效地提高嵌入式計算機控制系統(tǒng)的容錯率，如果在某些計算機控制系統(tǒng)故障經(jīng)常發(fā)生的位置引入冗余設計能夠有效地提升系統(tǒng)容性，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常地運行。但是嵌入式計算機控制系統(tǒng)是由硬件與軟件系統(tǒng)構(gòu)成，所以也必須要把容錯策略分為系統(tǒng)硬件與系統(tǒng)軟件兩個部分。隨著計算機技術(shù)的飛速進步，嵌入式計算機控制系統(tǒng)也開始向著人工智能方向發(fā)展。智能化硬件系統(tǒng)容錯策略也是在冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上進行實現(xiàn)并得以提升。例如說電路級冗余、靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余等多元混合式設計的運用也加快了計算機系統(tǒng)容錯策略工作模式的發(fā)展腳步，這對于提升計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性具有良好的促進作用。

（二）容錯策略的表現(xiàn)形式

現(xiàn)階段國內(nèi)主流的計算機軟件系統(tǒng)的容錯策略是以“指令冗余”以及“軟件陷井”為主，而這兩種容錯策略主要表現(xiàn)為：首先，指令冗余就是以大量的“操作數(shù)”和“操作碼”在計算機的核心處理器（CPU）內(nèi)完成所有輸入到計算機內(nèi)的指令，這也是強化嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯性能的重要方式。但是對于計算機控制系統(tǒng)而言，操作數(shù)與操作碼都必須要在程序計數(shù)器（也就是PC）內(nèi)完成。如果PC設備出現(xiàn)問題或者故障那么其他指令則無法順利運行，導致系統(tǒng)程序“跑飛”。而在嵌入式計算機控制系統(tǒng)中加入指令冗余設計不但能夠有效地解決這個問題，并把程序跑飛的幾率控制到最少，還能夠用單字節(jié)指令將已跑飛的程序帶回原軌道中。除此之外，雙字或者多字節(jié)指令中加入NOP單字節(jié)指令也能夠強化不同指令的關(guān)聯(lián)性，對于提升指令質(zhì)量具有重要意義。除此之外，NOP指令還能夠結(jié)合自身的性質(zhì)與特點提高系統(tǒng)的容錯性，而且還能夠運用冗余技術(shù)將計算機系統(tǒng)中的“系統(tǒng)重復”功能發(fā)揮到極致，通俗地講就是在容錯重復系統(tǒng)中加入重復指令來用于數(shù)據(jù)審核，并能審核過程中出現(xiàn)的問題進行修復，全面提高計算機系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。其次，軟件陷阱：將經(jīng)驗分析和相關(guān)資料進行整合后構(gòu)建一個軟件陷阱，不但可以提高系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性，還能夠有效地控制程序錯誤所造成的影響。當前常用的軟件陷阱主要有“運行程序區(qū)”、“中斷服務區(qū)”、“未使用的ROM 空間”等等。

結(jié)語

綜上所述，嵌入式計算機控制系統(tǒng)容錯策略對于全面提升計算機控制系統(tǒng)的性能意義重大，因此必須要重視容錯策略的表現(xiàn)形式，并將冗余技術(shù)與容錯技術(shù)相結(jié)合，只有這樣才能夠有效地提升嵌入式計算機控制的可靠性，才能夠為我國計算機技術(shù)的發(fā)展做出應有的貢獻。

參考文獻：

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[2]李璟.高可信嵌入式計算機系統(tǒng)的安全性與易用性設計[J].哈爾濱工業(yè)大學，2016（08）：108-117.

作者簡介：

唐利紅（1988.03-），女，碩士，講師，研究方向：容錯，嵌入式開發(fā)。