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Vortex86SX容錯功能介紹
一．關于容錯性
容錯是計算機應用系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、有效、持續(xù)運行的重要保證。許多的服務行業(yè)必須保證二十四小時不間斷運行，否則將給單位或企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟損失和社會負面影響，因此電腦的正常運行和數(shù)據(jù)的安全就顯得尤為重要。電腦首要的也是最主要的安全問題就是硬件和軟件的安全，但同時，由于PC機的安全性因素，基于該平臺業(yè)務系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定可靠和系統(tǒng)的持續(xù)運行成為系統(tǒng)的關鍵，因此，x86架構下的容錯系統(tǒng)受到越來越多的歡迎 。下面就結合我公司（昭營科技）的具體產(chǎn)品情況簡單闡述Vortex86SX（以下簡稱VSX）的容錯功能。
二．容錯原理圖
上圖為我公司產(chǎn)品容錯原理圖，我們分為仲裁區(qū)、信息交換區(qū)、數(shù)據(jù)效驗區(qū)和其他區(qū)域來講解。
1、仲裁區(qū)：
是判斷板卡在何種情況下讓沒Master把控制權轉給Slave。
A、WDT1：看門狗1啟動
B、SYSTEM RESET：系統(tǒng)重新啟動
C、SOFTWARE CONTRNOL：軟件控制
D、WDT0：看門狗0啟動
E、Ext system fail in：系統(tǒng)外在觸發(fā)
F、MANUAL SWITCH A：系統(tǒng)手動切換
G、INVALID CODE：非法指令
在以上七種情況發(fā)生時Master會把控制權推給Slave，因為轉換時間極短僅為1微秒，達到即使板卡偶出現(xiàn)意外也不會死機，。
2、信息交換區(qū)：
SRAM為暫存器有兩個作用作為數(shù)據(jù)臨時存放區(qū)域和共享空間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。在GPCS DECODER控制下Master可以向自己的4K SRAM空間寫數(shù)據(jù)，還可以通過GPCS0向Slave的4K空間寫數(shù)據(jù)，這樣不但使得Master的存儲空間擴大了一倍，從4K變?yōu)?K，而且更容易實現(xiàn)兩塊板卡信息的比較達到信息同步。
3、數(shù)據(jù)交換區(qū)：
通過高速串口COM9可以實現(xiàn)主從盤SRAM中數(shù)據(jù)的比對達到Master和Slave信息的同步，也可以實現(xiàn)兩個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。
4、其它區(qū)域：
UART1—UART4是串口數(shù)據(jù)的抑制容錯，也就是兩塊主板（Master and Slave）的串口同時接到設備的同一串口，Master主板的串口會抑制Slave主板串口的工作，設備只接受Master信息，所以串口是可控I/O。
GPIO PORT0----GPIO PORT2是指GPIO端口的抑制容錯。
KBD/MS是指鼠標和鍵盤的抑制容錯。
三．容錯的硬件設置
1. 必須有兩塊VSX CPU為核心的板卡，型號與規(guī)范一致每塊板卡必須有PC104總線.
2. 把兩塊同樣的VSX 板卡用104堆疊起來。
3. 用BoR 總線把兩塊板卡的容錯接口連接起來。如下圖
這樣硬件就設置完成了。
四．軟件的設置
開機按DEL進入BIOS設置
選擇Chipset下的 SouthBridge Configuration 目錄如圖
SouthBridge Configuration 目錄下有GPCS configuration and Redundancy Control configuration 兩項需要設置。
第一項：GPCS設置
1. 把GPCS功能打開設為[Enabled]
2. GPCS0 Command 來控制數(shù)據(jù)映射類型（內存映射與I/O映射），默認選擇內存映射 8 bit 可讀可寫。
3. GPCS0 start address 設置數(shù)據(jù)映射起始地址，默認為[000c8000]
4. GPCS0 MASK compare bit 來確定有效字段數(shù)
第二項：Redundancy Control Configuration
1. a.. Dual port 4k SRAM 設置為 [Enabled] 打開4k SRAM 暫存器空間
b. SRAM Command來控制數(shù)據(jù)映射類型（內存映射與I/O映射），默認為[Mem r/w 8 bit]
c. SRAM start Address設置數(shù)據(jù)映射起始地址，默認為[000D0000]
d. SRAM Compare Bit來確定有效字段數(shù)，默認為[FFFFF000]
2. com9設置
a. SB serial port 9選擇串口地址
b. IRQ9選擇COM9中斷地址
3.wachdog 0 and 1 看門狗容錯功能的開啟與關閉
4. Invalid opcode condition 非法指令容錯功能的開啟與關閉。
五．關于容錯涉及概念解釋
1. 堆疊： 把兩塊VSX主板通過PC104接口疊加到一起。
2. BoR： BoR(bridge of redundancy),這是我公司專為容錯性設計的一組總線，總線的兩端分別連接到兩塊主板（A,B）的容錯接口（Redundancy）線序如下圖
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A SYS |
B SYS |
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1 （GND） |
1 （GND） |
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2 (SYSTEM-A Fail out) |
3 (Ext-SYSTEM Fail in) |
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3 (Ext-SYSTEM Fail in) |
2 (SYSTEM-A Fail out) |
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4 (GPCS0) |
5 SYS-GPCS-in |
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5 SYS-GPCS-in |
4 (GPCS0) |
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6 (TxD9) |
7 (RxD9) |
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7 (RxD9) |
6 (TxD9) |
3. COM9 ：在我公司板卡上還有個com9 在BIOS 中: Chipset→Southbridge Configuration →Redundancy Control Configuration 下 設置端口地址與中斷號，COM9可以作為中兩個系統(tǒng)信息的比對，保持主從板卡信息同步，當然您還可以把com9作為一個高速串口用用于兩個板卡間任意信息的傳送。
如圖所示：
4. 可控與非可控
所謂可控I/O 是指同一個I/O被兩個設備共同使用,主機為工作機有控制I/O權，從只是追隨主在跑并不參與控制 。
常用可控I/O有：串口，并口，GPIO,鍵盤鼠標。
非可控I/O有：USB ,網(wǎng)口，LCD…………….
六．容錯理論的測試
1. 對寄存器地址6DH的測試,通過寄存器地址6DH數(shù)據(jù)的讀取判斷系統(tǒng)為Master or Slave ，你可以用軟件讀取6DH的值（00000010為主Master， 00000001 為從Slave）來判斷主從主板。
如圖所示：
2. 在debug 模式下通過對SRAM地址值的讀寫來判斷主從盤，在Master的系統(tǒng)上可以訪問Slave系統(tǒng)的SRAM空間，訪問（讀/寫）的方式可以在BIOS中設定，而SLAVE系統(tǒng)不可以訪問Master系統(tǒng)的SRAM。因為Master有主控權而Slave沒有。
七．應用典型案例分析
上圖為某一航空司地面控制臺，當主機開啟power按下，兩片VSX-6154主板同時啟動，按照時間先后隨機決定一個為Master，另一個為Slave。Master擁有主控權并抑制Slave的各項功能，所以顯示器顯示Master內容，Slave只是跟著Master跑。Mastert收到信息把信息傳遞到顯示器上，同時通過BoR總線完成與slave的信息比對，達到信息的同步。如果Master因為意外而重啟，這時Master在死機的一瞬間把控制權推向Slave，Slave接過Master的信號就變成了Master，將繼續(xù)運行。原Master通過重啟或者修復后就失去了控制權力變成跟著新的Slave，等到有時機再次接手Master的工作。
控制室在監(jiān)測飛機狀況后指揮人員指導飛機有次序的飛行，起飛和降落，這時突然Master由于意外重新啟動，Slave立即接手主的工作，采集雷達信息并在顯示器上顯示，Master在重啟完成后，變成Slave，原來的Master變成了Slave，通過COM9讀取主的信息，與主信息達到同步，時刻準備著接手主的工作，而發(fā)生的這一切在控制臺前指揮的人員并不知道。如果只有一塊主板，那么所發(fā)生的一切就可想而知了。
八．綜上所述， Vortex86SX容錯功能實現(xiàn)非常簡單，且功能強大。它主要有以下幾大特點：
Master/Slave主板諧調工作
可診斷六種不可預知的系統(tǒng)死機故障
Master/Slave主板可在1 us(10的負6次方秒)內轉換
可抑制Slave主板下的ISA總線
可編程抑制Slave主板的I/O端口(在BIOS中設置)
設計高速串口作Master/Slave主板間的數(shù)據(jù)傳輸
Master/Slave主板各提供4KB SRAM作數(shù)據(jù)交換與備份
支持系統(tǒng)死機計數(shù)
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