问答题
希赛公司最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。系统结构如图所示。
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③在10ms工作周期内的时间分配如表所示。
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。
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。系统结构如图所示。
③在10ms工作周期内的时间分配如表所示。
| {{B}}10ms工作周期内时间分配{{/B}} | |
| 功 能 | 时间要求(ms) |
| 余度数据采集 | 1.5 |
| 输入交叉对比 | 1 |
| 数据处理 | 4 |
| 比较监控 | 1 |
| 输出交叉对比 | 1.5 |
| 其他 | 1 |
问答题
李工接到任务后，认为本项目比较简单，很快就安排3名技术人员分别负责数据采集/输出模块、数据处理模块和比较监控模块的编写。总工程师听到汇报后，认为李工的方案和安排不妥，理由是李工忽视了系统的可靠性要求，对系统需求的理解不够深入。为实现系统关于可靠性方面的需求：
①你认为在组织结构、人员分工、设计开发等方面应做出哪些安排和规定?
②请写出关于余度表决算法的考虑。
【正确答案】(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稳当和软件功能说明书。
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。
以下假设设计计算机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1用默认数据作为输出数据。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。
【答案解析】
问答题
请用200字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略，并按照如表所示的要求实现任务流程处理。
【正确答案】设计时，将本项目的所有任务设定为统一的优先级，避免优先级抢占；根据10ms工作周期内的时间节点划分，设定操作系统的时钟节拍为0.5ms，设计出一个软件定时器；根据软件定时器的计时情况，在事先安排好的时间节点上，分别启动相应的任务工作；如果在规定的时间上任务工作未完成，则按超时处理。原则上使用上一周期的数据。
【答案解析】
问答题
如下图所示为控制软件的数据流程关系，请根据本题给出的各个功能模块，填补其中的空缺处。
【正确答案】(1)数据采集；(2)交叉对比；(3)同步；(4)同步；(5)交叉对比；(6)输出
【答案解析】
问答题
请用150字以内的文字说明什么是系统失步，系统失步后应如何处理。
【正确答案】计算机1和计算机2进行同步操作时，相互间未能同步上，则称为失步。
在一个工作周期开始时，两个计算机在时间上必须同步，一旦发生失步，为了确保系统的稳定，本周期内的工作将采用上一周期的数据进行；如果输出失步，则输出交叉对比功能无效，使用上一周期的输出数据作为本周期的输出。
【答案解析】