【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冗余控制系统及方法，具体涉及一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统及方法。
技术介绍
1、随着计算机技术的迅速发展和芯片研发能力的崛起，高性能、高可靠性和高安全性计算机已成为计算机行业的前沿发展方向。在这一背景下，vpx架构、双余度设计成为了备受关注的技术方案。
2、vpx架构是一种在机械结构、导冷及抗震等方面具有突出优点的计算机架构。其内部的模块间采用了高速串行总线，如serial rapidio、pciexpress和高速以太网，大大提高了通信带宽，并能集成更多的i/o资源。这种架构特别适用于复杂计算机系统的使用，尤其在航空领域等对高性能、高可靠性和抗恶劣环境要求较高的场景中表现突出。
3、双余度设计是一种常见的设计方法，广泛应用于机载、弹载设备以及飞行控制计算机等领域。通过使用双通道热备份计算机实现随时故障切换，系统的安全性和可靠性得到了极大提高。这种设计在处理关键任务时尤其有效，能够保证系统在面对故障时依然能够正常运行，保障了航空领域等对系统可靠性要求极高的应用场景。
4、当前的双余度计算机系统主要通过两个同构(相同架构)或异构(不同架构)的通道来实现数据的采集和处理。这种设置通常涉及每个通道内的cpu同时负责数据采集和数据处理任务。在实时性要求高和大数据处理的场景中，这种配置可能导致一些问题：
5、(1)cpu资源占用高：由于每个cpu不仅要采集数据还要处理数据，数据处理尤其在大数据应用中会占用大量资源；这会影响到数据采集的效率和实时性，因为cpu在处
6、(2)系统效率低：高资源占用可能导致整个系统的工作效率下降；当cpu过载时，其对新数据的响应时间可能增加，从而影响整个系统的性能和响应速度；
7、(3)数据交叉比对与表决机制：双余度计算机系统通常采用交叉通道链路，用于进行数据的比对和表决；这是为了确保数据的准确性和可靠性，通过比较两个通道的数据来识别可能的错误或差异；然而，这种比对过程也可能进一步增加cpu的负担，尤其是在数据量大时。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决当前的双余度计算机系统主要通过两个同构或异构的通道来实现数据的采集和处理，导致cpu资源占用高、系统效率低，以及进一步增加cpu负担的不足之处，而提供一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统及方法。
2、为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
3、一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，包括机箱，其特殊之处在于：
4、所述机箱内部设置前腔体和后腔体，所述前腔体内安装有风机，前腔体内部和两个侧面板夹层内设置有风道；所述后腔体为电磁屏蔽密闭腔体，后腔体内设置有电源模块、数据同步分发模块、比较表决模块、时统模块、健康管理模块、硬件时钟网络和四个cpu模块，四个cpu模块分别为采集cpu-a模块、采集cpu-b模块、处理cpu-a模块和处理cpu-b模块；所述比较表决模块、时统模块、采集cpu-a模块、采集cpu-b模块、处理cpu-a模块和处理cpu-b模块内均设置有健康管理单元；
5、所述健康管理模块通过ipmb分别与所有健康管理单元互相连接，用于对各健康管理单元所在模块的健康信息进行监控，同时控制各模块上下电、复位，所述健康信息包括电压、电流、温度及bit，健康管理模块和所有健康管理单元构成整机健康管理系统；健康管理模块还通过风机驱动电路连接所述风机，以控制风机转速；
6、所述数据同步分发模块的输入端用于连接外部数据，输出端分别连接采集cpu-a模块、采集cpu-b模块；所述比较表决模块分别与采集cpu-a模块、采集cpu-b模块、处理cpu-a模块和处理cpu-b模块互相连接；数据同步分发模块用于对外部数据进行采集，并将采集到的数据进行时钟对齐后分为两路，分别转发给采集cpu-a模块、采集cpu-b模块；所述采集cpu-a模块、采集cpu-b模块用于按照协议对数据进行组包处理，输出组包数据a和组包数据b至比较表决模块；所述处理cpu-a模块和处理cpu-b模块用于周期性同步读取比较表决模块存储的组包数据并进行计算处理或大模型计算，输出解析数据a、解析数据b至比较表决模块；
7、所述比较表决模块用于对组包数据a、组包数据b进行第一级处理，并根据健康管理模块发送的健康信息进行取数判决，然后存储组包数据，以及对解析数据a、解析数据b进行第二级处理，并根据健康管理模块发送的健康信息进行取数判决，然后存储计算结果并对外报送；
8、所述电源模块用于输出第一输出电压为所述整机健康管理系统独立供电，并输出第二输出电压、第三输出电压为其他模块供电；
9、所述硬件时钟网络用于为各个模块提供同步时钟信号和pcif同步时钟；
10、所述时统模块用于接收外部时间信号，并通过pcie总线对比较表决模块、健康管理模块、采集cpu-a模块、采集cpu-b模块、处理cpu-a模块和处理cpu-b模块进行时间统一和对时处理，以及在外部时间信号丢失时提供守时功能。
11、进一步地，所述比较表决模块包括比较表决fpga电路、ssd存储盘和高速切换芯片；所述比较表决fpga电路分别与采集cpu-a模块、采集cpu-b模块、处理cpu-a模块和处理cpu-b模块互相连接；所述比较表决fpga电路通过sata接口与ssd存储盘互相连接；所述高速切换芯片选用sata转usb.芯片，高速切换芯片通过sata接口与ssd存储盘连接，并通过usb.接口用于连接外部设备；
12、所述对组包数据a、组包数据b进行第一级处理，并根据健康管理模块发送的健康信息进行取数判决，然后存储组包数据具体为：
13、由比较表决fpga电路检查组包数据a、组包数据b是否一致或差值在阈值范围内，如果一致或差值在阈值范围内，取组包数据a作为组包数据存入比较表决模块的ssd存储盘和比较表决fpga电路的双口ram中；否则，解析健康管理模块发送的健康信息，评估采集cpu-a模块、采集cpu-b模块的健康状态和健康分值，舍弃健康状态异常或健康分值较低的数据，选择状态正常的数据作为组包数据存入比较表决模块的ssd存储盘和比较表决fpga电路的双口ram中；所述处理cpu-a模块和处理cpu-b模块通过比较表决fpga电路的双口ram周期性同步读取比较表决模块存储的组包数据；
14、所述对解析数据a、解析数据b进行第二级处理，并根据健康管理模块发送的健康信息进行取数判决，然后存储计算结果并对外报送具体为：
15、由比较表决fpga电路检查解析数据a、解析数据b是否一致或差值在阈值范围内，如果一致或差值在阈值范围内，取解析数据a作为计算结果存入比较表决模块的ssd存储盘，并对外报送计算结果；否则，解析健康管理模块发送的健康信息，评估处理cpu-a模块和处理cpu-b模块的健康状态和健康本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，包括机箱，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
8.一种基于VPX架构的双余度采集处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于VPX架构的双余度采集处理计算机系统，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理方法，其特征在于：
10.根据权利要求8或9所述的一种基于VPX架构的双余度采集处理方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，包括机箱，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种基于vpx架构的双余度采集处理计算机系统，其特征在于：
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，彭铮，田稳宏，杨振宇，张雷涛，艾小强，张建鹏，赵永兴，
申请(专利权)人：西安翔迅科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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