CN111984585A - 兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备，安全计算机平台包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元。当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。二乘二取二架构和三取二架构能够互相切换，实现无缝兼容使用。

Description

兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备
技术领域
本发明涉及轨道交通控制技术领域，尤其是涉及一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备。
背景技术
安全计算机平台与轨道交通控制相关，采用容错技术可显著地提高其可靠性和可用性。但系统一旦不能正常工作，有可能向被控设备输出危险的控制信号，从而造成人员伤亡和财产损失。因此安全计算机平台不仅是高可靠和高可用的容错系统，同时也是故障安全系统。
主流安全计算机平台要么只能支持2乘2取2架构，要么只能支持3取2架构，兼容性十分有限，不同平台设计更是无法实现互相切换，也不能做到无缝兼容使用。
发明内容
本发明实施例提供一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备，用以解决现有技术中主流安全计算机平台要么只能支持2乘2取2架构，要么只能支持3取2架构，兼容性十分有限，不同平台设计更是无法实现互相切换，也不能做到无缝兼容使用的问题。
针对以上技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元；
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；
当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。
可选地，每一板卡中的任意两个计算单元均相互连接，且每一计算单元均连接母板连接器；
所述母板连接器用于接收由计算单元输出的对输入数据的处理结果，并将接收到的处理结果输入作为所述安全计算机平台的输出。
可选地，还包括切换开关；
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到二乘二取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第一标识信息，
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到三取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第二标识信息。
可选地，所述当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，主板卡中的第一计算单元确定由所述第一计算单元对所述输入数据的第一处理结果，并接收由所述主板卡中的第二计算单元对所述输入数据的第二处理结果后，判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，若是，则将所述第一处理结果或所述第二处理结果输出到与所述第一计算单元连接的母板连接器；
其中，所述主板卡为所述第一板卡或所述第二板卡；主板卡中的第一计算单元和第二计算单元为，在安全计算机切换到二乘二取二架构时，所述主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元。
可选地，还包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，备板卡中的第三计算单元确定由所述第三计算单元对所述输入数据的第三处理结果，并接收由所述备板卡中的第四计算单元对所述输入数据的第四处理结果后，判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，若是，则存储所述第三处理结果或所述第四处理结果；
将检测到所述备板卡升级为主板卡，且主板卡降级为备板卡时，将所述第三处理结果或所述第四处理结果输出到与所述第三计算单元连接的母板连接器；
其中，所述备板卡为第一板卡时，主板卡为第二板卡；所述备板卡为第二板卡时，主板卡为第一板卡。
可选地，所述判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，还包括：
若所述第一处理结果与所述第二处理结果不相同，则将当前的备板卡升级为主板卡，将当前的主板卡降级为备板卡，并发出第一提示消息；所述第一提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致。
可选地，所述判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，包括：
若所述第三处理结果与所述第四处理结果不相同，则发出第二提示消息；所述第二提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，备板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致。
可选地，所述当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当所述安全计算机切换到三取二架构时，所述第一板卡中的第五计算单元确定由所述第五计算单元对所述输入数据的第五处理结果，并接收由第六计算单元对所述输入数据的第六处理结果，以及由第七计算单元对所述输入数据的第七处理结果；
判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，若是，将所述相同处理结果输出到与所述第五计算单元连接的母板连接器；
其中，所述第五计算单元、所述第六计算单元和所述第七计算单元为所述第一板卡中的三个计算单元。
可选地，所述判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，还包括：
若所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果均不相同，则发出第三提示消息；所述第三提示消息用于提示当前在三取二架构下，对输入数据进行处理的三个计算单元的处理结果均不一致。
第二方面，本发明实施例提供一种车载设备，包括以上任一项所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台。
本发明的实施例提供了一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台和车载设备，安全计算机平台包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元。当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。二乘二取二架构和三取二架构能够互相切换，实现无缝兼容使用。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的计算单元的电路连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
图1为本实施例提供的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台的结构示意图，参见图1，该兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元；
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；
当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由第一板卡中的两个计算单元和第二板卡中的两个计算单元作为二乘二取二架构中投入使用的四个计算单元。当安全计算机切换到三取二架构时，由第一板卡中的三个计算单元作为三取二架构中投入使用的三个计算单元。
其中，所述第一板卡中用于处理输入数据的两个计算单元，以及第二板卡中用于处理输入数据的两个计算单元均为预先指定的，在安全计算机切换到二乘二取二架构时投入使用的计算单元。每一计算单元可以包括至少一个CPU。
本实施例提供了一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元。当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。二乘二取二架构和三取二架构能够互相切换，实现无缝兼容使用。
进一步地，在上述实施例的基础上，图2为本实施提供的板卡中计算单元的电路连接示意图，参见图2，每一板卡中的任意两个计算单元(图2中的CPU为计算单元)均相互连接，且每一计算单元均连接母板连接器；
所述母板连接器用于接收由计算单元输出的对输入数据的处理结果，并将接收到的处理结果输入作为所述安全计算机平台的输出。
母板连接器用于连接安全计算机平台和其它设备。
同一板卡中的计算单元之间两两连接，用于互相传输对输入数据的处理结果。
本实施例中，同一板卡中的计算单元之间两两连接，使得计算单元能够互相传输对输入数据的处理结果，以在二乘二取二架构或三取二架构下进行相应的处理。同时通过母板连接器实现了对计算单元数据的输出。
进一步地，在上述各实施例的基础上，还包括切换开关；
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到二乘二取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第一标识信息，
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到三取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第二标识信息。
其中，第一标识信息用于标识当前为二乘二取二架构，第二标识信息用于标识当前为三取二架构。第一标识信息和第二标识信息的具体形式可以根据需要设定。例如，第一标识信息用“0”表示，第二标识信息用“1”表示。
本实施例中，通过切换开关的设置实现了二乘二取二架构和三取二架构之间的切换。
对二乘二取二架构进行如下介绍：
进一步地，在上述各实施例的基础上，所述当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，主板卡中的第一计算单元确定由所述第一计算单元对所述输入数据的第一处理结果，并接收由所述主板卡中的第二计算单元对所述输入数据的第二处理结果后，判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，若是，则将所述第一处理结果或所述第二处理结果输出到与所述第一计算单元连接的母板连接器；
其中，所述主板卡为所述第一板卡或所述第二板卡；主板卡中的第一计算单元和第二计算单元为，在安全计算机切换到二乘二取二架构时，所述主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元。
在二乘二取二架构中，主板卡中的计算单元除了确定自身对输入数据的处理结果外，还接收主板卡中的另一个计算单元对输入数据的处理结果，并将两个处理结果进行对比，只有在两个处理结果相同的情况下，才将这一相同的处理结果输入到母板连接器，作为后续相关设备的输入。
本实施例中，通过计算单元自身对两个处理结果的对比，实现了“二取二”，避免单一处理结果很难发现故障的缺陷，提高了对输入数据进行处理的输出结果的正确性，有利于提高系统的稳定性。
进一步地，在上述各实施例的基础上，还包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，备板卡中的第三计算单元确定由所述第三计算单元对所述输入数据的第三处理结果，并接收由所述备板卡中的第四计算单元对所述输入数据的第四处理结果后，判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，若是，则存储所述第三处理结果或所述第四处理结果；
将检测到所述备板卡升级为主板卡，且主板卡降级为备板卡时，将所述第三处理结果或所述第四处理结果输出到与所述第三计算单元连接的母板连接器；
其中，所述备板卡为第一板卡时，主板卡为第二板卡；所述备板卡为第二板卡时，主板卡为第一板卡。
在“二乘二取二”架构中，备板卡虽然无需向母板连接器输出对输入数据的处理结果，但是备板卡需要对输入数据进行处理，并判断备板卡中的两个计算单元对输入数据的处理结果是否相同，以便在主板卡故障的情况下，将备板卡升级为主板卡后，升级后的备板卡无需重新处理输入数据，能够及时输出对输入数据的处理结果，提高了安全计算机平台的处理效率。
在本实施例中，备板卡在主板卡对输入数据进行处理的过程中，也对处理数据进行处理，只是备板卡无需向母板连接器输出对输入数据的处理结果。备板卡与主板卡同步处理输入数据，使得在将备板卡升级为主板卡后能够及时输出对输入数据的处理结果，提高了对输入数据的处理效率。
进一步地，在上述各实施例的基础上，所述判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，还包括：
若所述第一处理结果与所述第二处理结果不相同，则将当前的备板卡升级为主板卡，将当前的主板卡降级为备板卡，并发出第一提示消息；所述第一提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致
在“二乘二取二”架构中，当主板卡中的两个计算单元对输入数据的处理结果不一致时，进行主备板卡的切换，并发出提示消息。主备板卡的切换保证了安全计算机的正常运行不受主板卡故障的影响，发出提示信息告知工作人员，以便及时对故障的主板卡进行故障排查。
本实施例中，在第一处理结果与第二处理结果不相同时，及时进行主备板卡切换，并发出第一提示消息，避免主板卡故障对安全计算机的影响，保证了系统的稳定性。同时，第一提示消息能够及时提示工作人员排查主板卡故障。
进一步地，在上述各实施例的基础上，所述判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，包括：
若所述第三处理结果与所述第四处理结果不相同，则发出第二提示消息；所述第二提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，备板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致。
在“二乘二取二”架构中，当备板卡中的两个计算单元的输出结果不一致时，发出第二提示消息，以便及时对备板卡排除故障，为主备板卡的切换做好准备。
对三取二架构进行如下介绍：
进一步地，在上述各实施例的基础上，所述当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当所述安全计算机切换到三取二架构时，所述第一板卡中的第五计算单元确定由所述第五计算单元对所述输入数据的第五处理结果，并接收由第六计算单元对所述输入数据的第六处理结果，以及由第七计算单元对所述输入数据的第七处理结果；
判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，若是，将所述相同处理结果输出到与所述第五计算单元连接的母板连接器；
其中，所述第五计算单元、所述第六计算单元和所述第七计算单元为所述第一板卡中的三个计算单元。
在“三取二架构”下，三个计算单元两两互联，每一计算单元均可接收到另外两个计算单元对输入数据的处理结果，从而对比三个计算单元的处理结果，确定“三取二架构”下的正确输出。当所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果均相同，或者存在其中两个处理结果相同时，相同处理结果即可作为“三取二架构”输出到母板连接器的结果。
本实施例中，通过三取二架构中对三个计算单元的处理结果进行对比，保证了输出结果的正确性，提高了系统稳定性。
进一步地，在上述各实施例的基础上，所述判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，还包括：
若所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果均不相同，则发出第三提示消息；所述第三提示消息用于提示当前在三取二架构下，对输入数据进行处理的三个计算单元的处理结果均不一致。
在“三取二”架构中，当三个计算单元的输出结果均不一致时，发出第三提示消息，以便及时对第一板卡排除故障，尽快恢复安全计算机平台的正常工作状态。
本实施例中通过第三提示消息及时提示工作人员当前三个计算单元的输出结果均不一致，以使得及时对第一板卡排除故障，尽快恢复安全计算机平台的正常工作状态，保证系统稳定性。
如图2所示，3个计算单元(即CPU1、CPU2和CPU3)之间无直接耦合渠道，三个计算单元之间设计专用的通信通道，用于3个计算单元之间的数据交换，从而完成同步、表决等功能。同时对外接口在板卡的对外连接器上也需要独立设计，作为3个计算单元的对外信息传递路径。
当该主机用于三取二架构时，3个计算单元同时投入使用，信息相互交换，完成同步，比较运算结果，按照三取二逻辑判断正确性，进而完成对外的信息输入、信息输出，保证输出的信息功能安全性。
当该主机用于二乘二取二架构时，只有2个计算单元(CPU1和CPU2)同时投入使用，信息相互交换，完成同步，比较运算，按照二取二逻辑判断正确性，进而完成对外的信息输入、信息输出，保证输出的信息功能安全性。第3个计算单元(CPU3)虽然也存在，但不参与逻辑计算。
对外接口的兼容设计也是该方案可行的关键所在。经过这种设计之后，主机可以同时兼容三取二平台和二乘二取二平台，使得该主机可以实现不同平台的无缝兼容，互换使用。
本实施提供了一种既可以应用在三取二平台，也可应用在二乘二取二平台的安全计算机平台，可以使得主机应用到不同的平台之中，不用再单独设计改进，实现了不同平台无缝兼容和互换使用。
本实施例提供了一种车载设备，包括以上任一项所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台。
本发明的实施例提供了一种车载设备，该车载设备包括兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，该安全计算机平台包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元。当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。二乘二取二架构和三取二架构能够互相切换，实现无缝兼容使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，包括第一板卡和第二板卡，所述第一板卡中设置有三个计算单元，所述第二板卡中设置有至少两个计算单元；
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理；
当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，每一板卡中的任意两个计算单元均相互连接，且每一计算单元均连接母板连接器；
所述母板连接器用于接收由计算单元输出的对输入数据的处理结果，并将接收到的处理结果输入作为所述安全计算机平台的输出。
3.根据权利要求2所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，还包括切换开关；
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到二乘二取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第一标识信息，
所述切换开关用于在所述安全计算机切换到三取二架构时，向所述第一板卡和所述第二板卡中的每一计算单元发送第二标识信息。
4.根据权利要求1所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，所述当安全计算机切换到二乘二取二架构时，由所述第一板卡中的两个计算单元和所述第二板卡中的两个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，主板卡中的第一计算单元确定由所述第一计算单元对所述输入数据的第一处理结果，并接收由所述主板卡中的第二计算单元对所述输入数据的第二处理结果后，判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，若是，则将所述第一处理结果或所述第二处理结果输出到与所述第一计算单元连接的母板连接器；
其中，所述主板卡为所述第一板卡或所述第二板卡；主板卡中的第一计算单元和第二计算单元为，在安全计算机切换到二乘二取二架构时，所述主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元。
5.根据权利要求4所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，还包括：
当安全计算机切换到二乘二取二架构时，备板卡中的第三计算单元确定由所述第三计算单元对所述输入数据的第三处理结果，并接收由所述备板卡中的第四计算单元对所述输入数据的第四处理结果后，判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，若是，则存储所述第三处理结果或所述第四处理结果；
将检测到所述备板卡升级为主板卡，且主板卡降级为备板卡时，将所述第三处理结果或所述第四处理结果输出到与所述第三计算单元连接的母板连接器；
其中，所述备板卡为第一板卡时，主板卡为第二板卡；所述备板卡为第二板卡时，主板卡为第一板卡。
6.根据权利要求4所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，所述判断所述第一处理结果与所述第二处理结果是否相同，还包括：
若所述第一处理结果与所述第二处理结果不相同，则将当前的备板卡升级为主板卡，将当前的主板卡降级为备板卡，并发出第一提示消息；所述第一提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，主板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致。
7.根据权利要求5所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，所述判断所述第三处理结果与所述第四处理结果是否相同，包括：
若所述第三处理结果与所述第四处理结果不相同，则发出第二提示消息；所述第二提示消息用于提示当前在二乘二取二架构下，备板卡中对输入数据进行处理的两个计算单元的处理结果不一致。
8.根据权利要求1所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，所述当所述安全计算机切换到三取二架构时，由所述第一板卡中的三个计算单元对输入数据进行处理，包括：
当所述安全计算机切换到三取二架构时，所述第一板卡中的第五计算单元确定由所述第五计算单元对所述输入数据的第五处理结果，并接收由第六计算单元对所述输入数据的第六处理结果，以及由第七计算单元对所述输入数据的第七处理结果；
判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，若是，将所述相同处理结果输出到与所述第五计算单元连接的母板连接器；
其中，所述第五计算单元、所述第六计算单元和所述第七计算单元为所述第一板卡中的三个计算单元。
9.根据权利要求8所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台，其特征在于，所述判断所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果中是否存在至少两个相同处理结果，还包括：
若所述第五处理结果、所述第六处理结果和所述第七处理结果均不相同，则发出第三提示消息；所述第三提示消息用于提示当前在三取二架构下，对输入数据进行处理的三个计算单元的处理结果均不一致。
10.一种车载设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的兼容二乘二取二和三取二的安全计算机平台。
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