CN107264574A - 一种数据处理装置及数据传输系统 - Google Patents

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丁宁
郑义川
刘硕
周兴韬
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    • H04W4/027—Services making use of location information using location based information parameters using movement velocity, acceleration information

Abstract

本发明提出一种数据处理装置及数据传输系统。一种数据处理装置，包括：数据接收单元、运算处理单元、无线通信单元。数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的数据；运算处理单元对数据接收单元接收的数据进行运算处理后，通过无线通信单元发送到列车车载终端，其中，上述无线通信单元通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输。本发明提出的数据处理装置能够通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输，因此其通信范围更广，数据传输实时性更高。

Description

一种数据处理装置及数据传输系统
技术领域
本发明涉及列车运行控制技术领域，尤其涉及一种数据处理装置及数据传输系统。
背景技术
随着铁路运输需求的不断增长，我国铁路系统规模越来越庞大，对列车系统的控制管理也越来越重要。其中，实现铁路系统的高效数据传输，是保证铁路系统正常运转的必要条件。
列车在运行过程中，需要实时获取线路数据和临时限速信息等数据信息。其中，线路数据包括线路坡度、允许速度、分相区、应答器连接、闭塞分区制式、轨道区段信息、地理位置信息、区间特殊标志、股道特殊标志等信息。比较简单的实现列车控制系统数据传输的方法是，在铁路系统中布置应答器，通过应答器与列车车载设备进行线路数据、临时限速等信息的传输。但是，只有当列车通过应答器时，才能实现上述数据传输，因此上述数据传输方法的实时性不高。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种数据处理装置及数据传输系统，能够实现铁路系统实时数据传输。
一种数据处理装置，包括：
数据接收单元、运算处理单元，以及无线通信单元；
其中，所述数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给所述运算处理单元；
所述运算处理单元，用于接收所述无线通信单元发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述无线通信单元；
所述无线通信单元，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给所述运算处理的单元，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
优选地，该装置还包括：
参数配置单元，用于对所述数据处理装置的参数和控制规则进行配置处理。
优选地，该装置还包括：
监测报警单元，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
优选地，所述运算处理单元包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
优选地，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
一种数据传输系统，包括：
车站联锁系统、临时限速服务器、数据处理装置和列车车载设备；
其中，所述车站联锁系统用于向所述数据处理装置发送线路控制指令；
所述临时限速服务器，用于向所述数据处理装置发送临时限速指令；
所述数据处理装置，用于接收所述列车车载设备发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并通过无线通信网将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述列车车载设备；
所述列车车载设备，用于向所述数据处理装置发送列车位置信息，以及接收所述数据处理装置发送的线路数据和临时限速数据。
优选地，所述临时限速服务器还与集中控制中心连接，用于接收所述集中控制中心发送的列车控制指令，并根据所述列车控制指令生成临时限速指令。
优选地，所述数据处理装置还用于对所述数据传输系统的参数和控制规则进行配置处理。
优选地，所述数据处理装置，包括：
数据接收单元、运算处理单元，以及无线通信单元；
其中，所述数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给所述运算处理单元；
所述运算处理单元，用于接收所述无线通信单元发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述无线通信单元；
所述无线通信单元，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给所述运算处理的单元，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
优选地，所述数据处理装置还包括：
监测报警单元，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
优选地，所述运算处理单元包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
优选地，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
本发明提出的数据处理装置，包括数据接收单元、运算处理单元、无线通信单元。数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的数据；运算处理单元对数据接收单元接收的数据进行运算处理后，通过无线通信单元发送到列车车载终端，其中，上述无线通信单元通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输。由于本发明提出的数据处理装置能够通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输，因此其通信范围更广，数据传输实时性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种数据处理装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种数据处理装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种数据处理装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种数据传输系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种列车控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种数据处理装置，参见图1所示，该装置包括：
数据接收单元101、运算处理单元102，以及无线通信单元103；
其中，数据接收单元101用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给运算处理单元102；
具体的，本发明实施例提出的数据处理装置是列车控制系统的核心地面设备，主要实现数据信息的处理及转发功能。上述数据处理装置通过数据接收单元101与车站联锁系统和临时限速服务器连接，用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令。
可以理解的是，列车控制系统中传输的数据多种多样，而本发明实施例提出的数据处理装置可以通过数据接收单元101与提供数据的任意装置或控制中心相连接，获取数据，并进行数据处理及转发，实现控制中心与列车车载设备的数据传输。例如，上述数据处理装置，还可以与列车超速防护系统连接，接收列车超速防护系统发送的强制限速指令，并向列车车载设备发送限速信息。
为了保证数据传输可靠性，数据接收单元101与车站联锁系统、临时限速服务器和列车超速防护系统之间的接口安全完整性达到SIL4级；数据接收单元101与其它控制装置之间的接口安全完整性应达到SIL0级。
运算处理单元102，用于接收无线通信单元103发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给无线通信单元103；
具体的，运算处理单元102，用于对接收的指令及数据进行运算处理，然后将处理得到的数据信息发送给无线通信单元103，由无线通信单元103以无线通信的方式发送给列车车载设备。运算处理单元102的主要运算处理工作是完成临时限速计算处理、列车位置判断、进路数据组帧等功能。运算处理单元102的功能安全完整性达到SIL4级。
无线通信单元103，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给运算处理单元102，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
具体的，无线通信单元103通过无线通信网实现列车车载设备与数据处理装置的无线数据传输。无线通信网包括但不限于铁路综合数字移动通信系统(Global System forMobile Communications for Railway，GSM-R)、通用分组无线服务(General PacketRadio Service，GPRS)等无线通信网络。
基于无线通信网成熟的无线通信技术，以及广泛的无线网络覆盖范围，本发明实施例提出的数据处理装置可以通过无线通信网实现列车控制系统的实时数据传输，使列车行驶过程中可以及时地接收到线路数据和临时限速信息。
另外需要指出的是，现有技术中有的列车控制系统利用无线闭塞中心向列车车载设备发送控车信息，控车信息包括行车许可、应答器链接、线路坡度、特殊轨道条件等信息。由于列车数量多，列车行驶速度逐步提升，无线闭塞中心计算行车许可的运算量也越来越大，基于无线闭塞中心运算处理能力的局限性，无线闭塞中心剩余的运算能力，只能实现对少数几个车站的车站联锁系统的线路数据的转发，因此，整个列车控制系统中需要有大量的无线闭塞中心才能实现控车信息的实时发送。
而本发明实施例提出的数据处理装置，虽然实现对所有数据信息的发送，但是，应用本发明实施例数据处理装置的列车控制系统，单独将列车行车许可的认证工作交由专门装置处理，数据处理装置不执行行车许可验证工作。因此，数据处理装置可节省大量的运算处理能力用于处理车站联锁的数据转发。这样，本发明实施例提出的数据处理装置能够实现对更多的车站联锁系统的数据转发。经测试，本发明实施例提出的数据处理装置可以实现对40个车站联锁系统的数据发送，有效精简了列车控制系统，同时又提高的列车控制系统的数据传输实时性。
本发明实施例提出的数据处理装置，包括数据接收单元101、运算处理单元102、无线通信单元103。数据接收单元101用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的数据；运算处理单元102对数据接收单元101接收的数据进行运算处理后，通过无线通信单元103发送到列车车载终端，其中，上述无线通信单元通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输。由于本发明实施例提出的数据处理装置能够通过无线通信网实现与列车车载设备的数据传输，因此其通信范围更广，数据传输实时性更高。
可选的，在本发明的另一个实施例中，参见图2所示，该装置还包括：
参数配置单元104，用于对所述数据处理装置的参数和控制规则进行配置处理。
具体的，参数配置单元104用于配置上述数据处理装置的各项参数，协调数据处理装置的各个单元之间的数据通信，以及配置控制规则。上述配置控制规则，实际上是调整运算处理单元102中的运算规则，使得运算处理单元102根据运算规则，由接收的数据计算得到需要发送给列车车载终端的数据信息。
本实施例中其他单元的具体工作内容，请参见对应图1所示的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，参见图3所示，该装置还包括：
监测报警单元105，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
具体的，监测报警单元105用于对本发明实施例提出的数据处理装置的工作状态进行监测，以及根据无线通信单元接收的列车位置信息，监测对列车的限速状态、列车进路状态等，并对监测结果进行显示。如果监测内容发生了异常，则监测报警单元105输出报警信息。
本实施例中其他单元的具体工作内容，请参见对应图1所示的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，运算处理单元102包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
具体的，为了保证运算处理单元102的正常工作，本发明实施例设定运算处理单元由2重系组成，每系即为一个运算处理单元，2个运算处理单元根据工作状态分为主运算处理单元和从运算处理单元。主运算处理单元和从运算处理单元以主从方式并行运行，当主运算处理单元执行运算处理工作时，从运算处理单元待机并检测与各装置的连接线路是否畅通。当主运算处理单元故障不能工作时，从运算处理单元立即开始运算处理工作。
可选的，在本发明的另一个实施例中，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
具体的，在本发明实施例中，为了保证运算处理单元的运算准确性，在运算处理单元内部设置2个处理器，即2个CPU。也就是说，主运算处理单元和从运算处理单元分别包括两个处理器。当主运算处理单元或从运算处理单元进行运算处理时，主运算处理单元或从运算处理单元的两个处理器各自单独执行运算处理，当两个处理器的运算处理结果相同时，输出结果；如果两个处理器的运算处理结果不同，则不输出结果。
本发明实施例还公开了一种数据传输系统，参见图4所示，该系统包括：
车站联锁系统401、临时限速服务器402、数据处理装置403和列车车载设备404；
其中，车站联锁系统401用于向数据处理装置403发送线路控制指令；
临时限速服务器402，用于向数据处理装置403发送临时限速指令；
数据处理装置403，用于接收列车车载设备404发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并通过无线通信网将所述线路数据和所述临时限速数据发送给列车车载设备404；
列车车载设备404，用于向数据处理装置403发送列车位置信息，以及接收数据处理装置403发送的线路数据和临时限速数据。
具体的，本发明实施例提出的数据传输系统，应用于列车控制系统，实现列车控制系统中的线路数据和临时限速信息的传输。其中，车站联锁系统401和临时限速服务器402、以及列车车载设备404，与现有的列车控制系统中的车站联锁系统、临时限速服务器、和列车车载设备是相同的。不同的是，本发明实施例提出的数据传输系统，增加了数据处理装置403，数据处理装置403对车站联锁系统401和临时限速服务器402发送的指令进行运算处理，得到线路数据和临时限速信息，并将线路数据和临时限速信息通过无线通信网发送给列车车载设备404。
本发明实施例提出的数据传输系统所构成的列车控制系统如图5所示。基于无线通信网成熟的无线通信技术，以及广泛的无线网络覆盖范围，本发明实施例提出的数据传输系统可以通过无线通信网实现列车控制系统的实时数据传输，使列车行驶过程中可以及时地接收到线路数据和临时限速信息。
另外需要指出的是，现有技术中有的列车控制系统利用无线闭塞中心向列车车载设备发送控车信息，控车信息包括行车许可、应答器链接、线路坡度、特殊轨道条件等信息。由于列车数量多，列车行驶速度逐步提升，无线闭塞中心计算行车许可的运算量也越来越大，基于无线闭塞中心运算处理能力的局限性，无线闭塞中心剩余的运算能力，只能实现对少数几个车站的车站联锁系统的线路数据的转发，因此，整个列车控制系统中需要有大量的无线闭塞中心才能实现控车信息的实时发送。
而本发明实施例提出的数据传输系统，虽然实现对所有数据信息的发送，但是，应用本发明实施例数据传输系统的列车控制系统，单独将列车行车许可的认证工作交由专门装置处理，数据处理装置不执行行车许可验证工作。因此，数据处理装置可节省大量的运算处理能力用于处理车站联锁的数据转发。这样，本发明实施例提出的数据传输系统能够实现对更多的车站联锁系统的数据转发。经测试，本发明实施例提出的数据传输系统可以实现对40个车站联锁系统的数据发送，有效精简了列车控制系统，同时又提高的列车控制系统的数据传输实时性。
可选的，在本发明的另一个实施例中，临时限速服务器402还与集中控制中心连接，用于接收所述集中控制中心发送的列车控制指令，并根据所述列车控制指令生成临时限速指令。
具体的，上述集中控制中心为技术人员的操作控制中心。技术人员在集中控制中心监测列车运行状态，并根据实际情况下发列车控制指令。当技术人员下发控制列车车速的控制指令时，将控制车速指令发送到临时限速服务器402，然后临时限速服务器402根据接收的列车控制指令生成临时限速指令。
可选的，在本发明的另一个实施例中，数据处理装置403还用于对所述数据传输系统的参数和控制规则进行配置处理。
具体的，由于本发明实施例所提出的数据传输系统通过无线通信网传输数据信息，因此相对于现有的列车控制系统，必定存在一些参数改变。因此，本发明实施例设定由数据处理装置403来对上述数据传输系统的参数进行整体配置，使系统各部分之间能够协调地进行数据传输。另外，数据处理装置403还实现对数据传输系统，也可以理解为列车控制系统的控制规则进行配置处理，具体为配置数据处理装置403的运算处理规则。
可选的，在本发明的另一个实施例中，数据处理装置403，包括：
数据接收单元、运算处理单元，以及无线通信单元；
其中，所述数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给所述运算处理单元；
所述运算处理单元，用于接收所述无线通信单元发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述无线通信单元；
所述无线通信单元，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给所述运算处理的单元，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
具体的，本实施例中的各个单元的具体工作内容，请参见上述对应的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，数据处理装置403还包括：
监测报警单元，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
具体的，本实施例中的数据处理装置403的具体工作内容，请参见上述对应的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，所述运算处理单元包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
具体的，本实施例中的运算处理单元的具体工作内容，请参见上述对应的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
具体的，本实施例中的主运算处理单元和从运算处理单元的具体工作内容，请参见上述对应的装置的实施例的内容，此处不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种数据处理装置，其特征在于，包括：
数据接收单元、运算处理单元，以及无线通信单元；
其中，所述数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给所述运算处理单元；
所述运算处理单元，用于接收所述无线通信单元发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述无线通信单元；
所述无线通信单元，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给所述运算处理的单元，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
参数配置单元，用于对所述数据处理装置的参数和控制规则进行配置处理。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
监测报警单元，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运算处理单元包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
6.一种数据传输系统，其特征在于，包括：
车站联锁系统、临时限速服务器、数据处理装置和列车车载设备；
其中，所述车站联锁系统用于向所述数据处理装置发送线路控制指令；
所述临时限速服务器，用于向所述数据处理装置发送临时限速指令；
所述数据处理装置，用于接收所述列车车载设备发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并通过无线通信网将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述列车车载设备；
所述列车车载设备，用于向所述数据处理装置发送列车位置信息，以及接收所述数据处理装置发送的线路数据和临时限速数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述临时限速服务器还与集中控制中心连接，用于接收所述集中控制中心发送的列车控制指令，并根据所述列车控制指令生成临时限速指令。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于对所述数据传输系统的参数和控制规则进行配置处理。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置，包括：
数据接收单元、运算处理单元，以及无线通信单元；
其中，所述数据接收单元用于接收车站联锁系统和临时限速服务器发送的线路控制指令和临时限速指令，并将接收的线路控制指令和临时限速指令发送给所述运算处理单元；
所述运算处理单元，用于接收所述无线通信单元发送的列车位置信息，根据所述列车位置信息、所述线路控制指令及所述临时限速指令，计算得到线路数据和临时限速数据，并将所述线路数据和所述临时限速数据发送给所述无线通信单元；
所述无线通信单元，用于接收列车车载设备通过无线通信网发送的列车位置信息并将所述列车位置信息发送给所述运算处理的单元，以及将所述线路数据和所述临时限速数据通过所述无线通信网发送给所述列车车载设备。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括：
监测报警单元，用于监测列车限速状态、列车进路状态以及所述数据处理装置的运行状态，当所述列车限速状态、所述列车进路状态，或所述数据处理装置的运行状态发生异常时，输出报警信息。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述运算处理单元包括主运算处理单元和从运算处理单元，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元以主从方式并行运行。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述主运算处理单元和所述从运算处理单元，分别包括两个处理器；当所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元的两个处理器的运算结果相同时，所述主运算处理单元，或所述从运算处理单元输出运算结果。
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