[发明专利]基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统

权利要求书

1.基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于它由三台相同的控制计算机(1)、通信总线(2)、高速通信总线(3)和电源管理模块(4)组成；三台控制计算机(1)通过通信总线(2)两两互联，完成控制计算机(1)之间的同步信息传递和数据交换；每台控制计算机(1)采用三取二表决算法对三台控制计算机(1)的传感器数据和控制运算结果进行表决；三台控制计算机(1)之间通过高速通信总线(3)两两互联完成高频心跳监测信号的传递，实现控制计算机(1)之间的状态实时相互监测；三台控制计算机(1)通过运行降级程序实现冗余系统的降级运行，通过运行重构程序实现冗余系统的重构操作。

2.根据权利要求1所述的基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于三台控制计算机(1)利用同步信息的传递实现软件同步，其过程为：在每台控制计算机(1)的程序中设置若干个同步点，控制计算机(1)程序运行至同步点时，通过通信总线(2)发送同步消息，并限时等待其他控制计算机(1)的同步消息，接收到其它控制计算机(1)的同步消息后程序继续运行；三台计算机(1)通过在同步点相互等待实现计算机之间的同步。

3.根据权利要求1所述的基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于传感器数据和控制运算结果交换及表决的过程为：每台控制计算机(1)在完成传感器数据采集和控制运算之后通过通信总线(2)向另外两台控制计算机(1)发送该计算机的数据，每台控制计算机(1)完成数据交换后，运行表决程序，对数据进行监控表决，屏蔽掉传感器、控制运算的故障，并进行相应故障记录。

4.根据权利要求1所述的基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于控制计算机(1)之间的状态实时相互监测的过程为：每台控制计算机(1)通过高速通信总线(3)向另外两台控制计算机(1)发送本计算机的状态信息，包括CPU状态信息、网口状态信息、串口状态信息、存储器状态信息；该心跳监测信号的发送周期远小于控制周期；一旦某台控制计算机发送的心跳信号异常，即将该控制计算机从冗余系统中切除，系统降级为较低余度的冗余模式。

5.根据权利要求1所述的基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于运行降级程序实现冗余系统降级运行的过程为：工作在三模冗余状态时，三台控制计算机(1)设置为三个优先级别，若某台控制计算机(1)的心跳信号异常或者传感器数据和控制计算结果连续错误，另外两台控制计算机(1)运行系统降级程序，对电源管理模块进行控制，让故障计算机进行重启，同时另外两个计算机中具有较高优先级的正常计算机成为主机；若重启若干次后该故障计算机仍有故障，则对其进行断电，系统降级为双冗余工作状态；系统工作在双模冗余状态时，从计算机通过心跳信号对主计算机进行状态监测，若主计算机的心跳信号异常，则从计算机对电源管理模块进行控制，控制主计算机进行重启，从计算机升级为主计算机；若重启若干次后计算机仍有故障，则对其断电，系统降级为无冗余工作状态。

6.根据权利要求1所述的基于软件同步的可降级三模冗余计算机系统，其特征在于实现冗余系统的重构操作过程为：系统工作在无冗余状态下，当故障计算机恢复后通过通讯总线(2)和高速通信总线(3)发送开机同步消息和心跳监测信号；每当一个控制周期结束，处于工作状态的控制计算机(1)一旦检测到恢复后的计算机开机同步消息和正确心跳监测信号，将从故障状态恢复正常的控制计算机(1)加入到冗余系统中，使系统由无冗余状态升级为双冗余状态；系统工作在双冗余状态下，当故障计算机恢复后通过通讯总线(2)和高速通信总线(3)发送开机同步消息和心跳监测信号；每当一个控制周期结束，一旦检测到恢复后的计算机开机同步消息和正确心跳监测信号，两台正常计算机运行系统重构程序将其加入到冗余系统中，使系统由双冗余状态升级为三模冗余状态。