将容错吉赫兹计算引入太空：面向微型航天器的多阶段软件侧容错方法
分布式、并行与集群计算
2019-02-26 v1 操作系统
摘要
现代嵌入式技术是卫星微型化的驱动因素，促成了卫星发射的大规模激增和迅速发展的新太空产业。然而，微型卫星的可靠性较低，因为传统的基于硬件的容错（FT）概念对于使用现代片上系统的星载计算机（OBC）无效。因此，较大的卫星继续依赖特征尺寸较大的成熟处理器。基于软件的概念在很大程度上被航天工业所忽视，因为它们仅在理论上得到研究，尚未达到实现所需的成熟度。我们提出了首个完整的现实解决方案，以实现现代多处理器片上系统（MPSoC）在航天中的容错通用计算，从而使它们能够在未来的高优先级太空任务中使用。所提出的多阶段方法由三个 FT 阶段组成，结合了粗粒度线程级分布式自验证、FPGA 重配置和混合关键性，以确保在资源受限和高优先级关键太空任务中均具有长期容错性和出色的可扩展性。早期基准测试结果表明，与最先进的抗辐射 OBC 设计相比，性能大幅提升，且软件和硬件开发成本显著降低。该方法是为一个为期 4 年的欧洲空间局（ESA）项目开发的，我们正在与两个工业合作伙伴共同实现一个分块 MPSoC 原型。
引用
@article{arxiv.1708.06931,
title = {Bringing Fault-Tolerant GigaHertz-Computing to Space: A Multi-Stage Software-Side Fault-Tolerance Approach for Miniaturized Spacecraft},
author = {Christian M. Fuchs and Todor Stefanov and Nadia Murillo and Aske Plaat},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.06931},
year = {2019}
}
备注
26th IEEE Asian Test Symposium 2017, 27-30 Nov 2017, Taipei City, Taiwan