[发明专利]一种多备份启动的宇航计算机系统以及安全启动方法

权利要求书

1.一种多备份启动的宇航计算机系统，其特征在于，

包括中央处理器、多样本存储模块、多样本维护模块以及样本控制器；

所述中央处理器设置于所述宇航计算机中，配置用于控制所述样本控制器进行启动程序样本选择；

所述多样本存储模块采用宇航用非易失性存储器，配置用于存储N备份的所述中央处理器的启动程序样本，N为2的整数次幂，且N≠0；

所述样本控制器，配置用于在所述中央处理器的控制下选择中央处理器的启动程序样本，并将所选择的启动程序样本映射到所述中央处理器运行的首地址空间；所述样本控制器监视所述中央处理器的程序运行状态；

所述中央处理器还配置用于从所述运行的首地址空间读取启动程序样本，运行启动程序；

所述样本控制器，包括看门狗计数器、样本选择模块以及样本切换模块；

所述中央处理器在正常运行启动程序时，周期性地向所述看门狗计数器发送牵狗操作信号；所述中央处理器在运行启动程序异常时，不再向所述看门狗计数器发送牵狗操作信号；

所述看门狗计数器连接所述中央处理器，在所述中央处理器的控制下进行计时，并周期性地接收所述中央处理器发来的牵狗操作信号，若在看门狗周期内未接收到所述牵狗操作信号，则复位所述中央处理器，并产生狗咬控制信号发送给所述样本切换模块；

所述样本选择模块连接所述中央处理器，读取所述中央处理器运行的启动程序样本编号，并进行下一启动程序样本的选择；

所述样本切换模块在接收到所述狗咬控制信号之后，在所述中央处理器复位撤销之前，将所述样本选择模块选择的所述下一启动程序样本映射到所述中央处理器运行的首地址空间；

所述多样本存储模块包括多个不同类型的非易失性存储器，N备份的所述中央处理器的启动程序样本存储在所述多个不同类型的非易失性存储器中；

所述非易失性存储器为叠层设计的可读写非易失性存储器或者具有抗辐照能力的可读写非易失存储器；所述样本控制器采用FPGA芯片。

2.一种多备份启动的宇航计算机安全启动方法，其特征在于，

采用如权利要求1所述的宇航计算机系统，该系统的启动流程具体为：

S1、所述中央处理器上电复位，在复位撤销前，所述样本切换模块将预先设置的启动程序样本映射到中央处理器运行的首地址空间；

S2、所述中央处理器的复位撤销后，所述中央处理器控制所述看门狗计数器开始计时；所述中央处理器从首地址空间中读取启动程序样本，运行启动程序，并对启动程序运行是否正常进行判断，若运行启动程序正常，所述中央处理器周期性向所述看门狗计数器发送牵狗操作信号，所述中央处理器启动成功，启动流程结束；

若运行启动程序异常，则执行S4；

S4、所述中央处理器不再向所述看门狗计数器发送牵狗操作信号；所述看门狗计数器在看门狗周期内未接收到所述牵狗操作信号，则复位所述中央处理器，并产生狗咬控制信号发送给所述样本切换模块；

所述样本选择模块读取所述中央处理器运行的当前启动程序样本编号，并进行下一启动程序样本的选择；

所述样本切换模块在接收到所述狗咬控制信号之后，在所述中央处理器复位撤销之前，将所述样本选择模块选择的所述下一启动程序样本映射到所述中央处理器运行的首地址空间；

判断所述中央处理器运行所述启动程序样本的次数是否小于设定次数阈值；

若是则返回S2；

否则启动流程结束；

所述启动流程结束之后，还包括如下多样本维护流程：

所述样本选择模块读取所述多样本存储模块中存储的启动程序样本，对所述启动程序样本进行三取二表决，区分正确的启动程序样本和错误的启动程序样本，并采用正确的启动程序样本对错误的启动程序样本进行回写；

所述样本选择模块判断错误的启动程序样本编号是否与所述中央处理器运行的启动程序样本编号相同，若相同则向所述中央处理器发送禁止牵狗信号，所述中央处理器接收到所述禁止牵狗信号之后，不再向所述看门狗计数器发送牵狗操作信号。