随着实时计算技术的飞速发展,实时系统已成为安全关键应用的核心控制部件和影响性能的决定性因素。随着软件功能和性能的大幅度提高,实时软件的可靠性成为限制系统可靠性的瓶颈。容错,作为保障实时软件可靠性的重要技术,已经成为实时系统研究的热点问题。本文首先介绍了系统可靠性的基本概念;详细分析了基本的可靠性保障技术,特别是软件容错和硬件容错的基本技术;归纳了制约容错技术在实时系统中的应用的两个核心问题:一是大多数容错系统以硬件容错为主,对于软件错误无能为力;二是实时计算机系统设计中软硬件耦合度低的特点不利于系统可靠性设计,特别是软件容错设计;导出了现代错误容忍设计急待解决的关键问题:确保硬件忍错,强化软件容错,在系统级整合软、硬件容错。在此基础上,本文对容错关键技术和多处理器系统进行了深入地研究,结合多处理器结构和现代操作系统的分层结构思想,提出了一种基于松耦合多处理器体系结构的实时嵌入式容错系统设计方案,以达到从整体上提高系统可靠性的目的。接着,基于自行研制的实时操作系统ERTOS,采用该设计方案构造了双机容错实现模型,并在予以实现。此外,论文对计算机容错系统的理论基础、模型结构、组成方法以及评价过程作了详细的论述,并具体针对三模混合冗余、带热备份的双机系统和本文设计的双机容错系统,用马尔可夫模型进行描述和可靠度仿真。总之,本文设计的嵌入式多处理器实时容错的方案无缝整合了计算机硬件级、操作系统级、应用级的容错技术,从整体上提高系统可靠性的目的。用马尔可夫状态图法进行数值模拟的结果表明:该设计方案能够从整体上显著地提高系统的可靠性水平。