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  3. 阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述，在回答问题1至问题4。 某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下： (1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统，控制系统的工作周期为10ms，要求控制软件能够精确地按事先预

阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述，在回答问题1至问题4。 某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下： (1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统，控制系统的工作周期为10ms，要求控制软件能够精确地按事先预

admin2009-01-12  65
问题 阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述，在回答问题1至问题4。
   某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下：
   (1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统，控制系统的工作周期为10ms，要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出。
   (2)为了提高整个系统的可靠性，控制系统采用容错处理，即用两个相对独立的计算机承担相同的工作，通过交叉对比，实现控制的双余度管理；当任何一台计算机出现故障时，系统可以进行单余度控制。系统结构如图4-1所示。
                                
   (3)在10ms工作周期内的时间分配如表4-1所示。

公司总工程师将本项任务交付给项目主管李工程师实施，要求李工按双方合同要求完成本项目的策划、需求分析和方案设计工作，重点强调系统的可靠性要求，并特别提示：目前比较流行的嵌入式操作系统普遍采用可抢占式优先级调度策略，不能满足用户关于“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”的要求。
选项
答案[解答要点] (1)成立两个独立的软件开发小组。 两个小组合作编写统一的系统需求文档和软件功能说明书。 两个小组分别进行软件开发，最好使用不同的编程设计语言(如C语言、C++语言和ADA语言)。 (2)余度表决算法一般采用主从式。 以下假设计算机1为主机、计算机2为从机。 对输入数据进行交叉对比，如果一致，则用计算机1的数据为数据处理：如果不一致，有历史数据时，计算机1用历史数据为数据处理；无历史数据时，若计算机1和计算机2的数据中有一个在门限值之内，则使用该数据作为数据处理，若无门限值之内的数据，则计算机1使用默认数据进行处理。交叉对比不一致，应建立故障记录，若故障记录超过门限值，系统变为单余度工作方式。 对输出数据进行交叉对比，如果一致，用计算机1的数据为输出数据：如果不一致，且计算机1和计算机2均无历史数据，则计算机l用默认数据为输出数据。交叉对比不一致，应建立故障记录，若故障记录超过门限值，系统变为单余度工作方式。
解析 在可靠性要求极高的控制系统中(如航空、航天和核电厂等领域)，控制设备的可靠性问题始终是嵌入式领域亟待解决的问题。一旦发生控制错误，将会引起机毁人亡的惨剧，甚至带来区域性的灾难，因此，余度技术是计算机技术中最为关键的技术。
   在传统的余度控制计算机系统中，为了保证系统的实时性和控制的完整性，一般不采用嵌入式操作系统，而是用软件直接控制硬件的方式实施，但随着计算机技术发展，软件开发手段的不断完善，目前广泛应用了嵌入式实时操作系统作为余度软件的基本支持平台。但是，为了确保实时性要求，达到余度管理同步操作的精确性，必然对操作系统加以限制。本题重点是考核考生如何应用余度技术完成高可靠性控制系统的策划与设计的能力。
   第一步：总结出问题的要点。
   本题主要是围绕具有高可靠性控制系统这—应用背景来考虑的，考察相关领域考生对具有余度需求的项目进行组织、策划和设计的方法。作为系统分析师，在启动项目之前，应学会充分论证用户需求对实施过程的组织能力。本题的主要要点应该包括以下几方面内容。
   (1)项目的组织要合理，解决由于人员素质的差异而带来的软件缺陷。
   (2)采用的编成语言要有一定冗余能力，以预防语言的二义性带来的软件缺陷。
   (3)设计方法要合理，针对两余度硬件平台的特点，重点考虑两余度的设计策略，实现余度间交叉对比和失步后的处理方法。
   因此，本题的选用具有一定的普遍性。
[问题1]
   本问题主要是要求考生通过对题目的理解，根据题目给出的技术参数和硬件结构，设计出配套的人员组织和典型余度实现的具体方法，包括软件项目组织、语言的选择和具体的表决方法。考生应抓住命题中内容要点，通过项目分解，给出余度设计的几种方法。本题主要考察考生分析问题的能力。开发人员的相互独立性、不同种高级语言的使用以及表决算法的设计是高可靠性控制系统必须考虑的三大因数。
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