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面向天基计算的故障表征与容错机制OA

Fault Characterization and Fault-Tolerant Mechanism for Space-Based Computing

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随着商业航天的快速发展,天基计算系统正面临空间辐射导致的高故障率与任务规模扩张带来的算力需求激增的双重挑战.为提升商用器件的可靠性与算力效率,构建一个包含物理层、故障层、任务层和评价层的四维系统模型,并提出"有效平均算力"指标,以揭示任务调度与资源分配之间的内在联系.在此基础上,设计一种动态容错机制,通过时空资源耦合建模并采用混合优化策略,实现故障−算力−资源的协同平衡.通过蒙特卡洛仿真评估,提出一种融合冗余配置、检查点优化与任务迁移的混合容错算法,使系统平均有效算力提升约39.20%,为天基计算系统的在轨可靠性保障提供理论支撑与可行技术路径.

With the rapid development of commercial aerospace,space-based computing systems are confronted with dual challenges of high failure rates caused by space radiation and the surging demand for computing power resulting from the rapid increase in mission scale.To enhance the reliability and computing efficiency of commercial devices,a four-dimensional system model that includes the physical layer,fault layer,task layer and evaluation layer is constructed,and the"effective average computing power"index to reveal the intrinsic connection between task scheduling and resource allocation is proposed.On this basis,a dynamic fault-tolerant mechanism is designed.Through the coupling modeling of spatio-temporal resources and the adoption of a hybrid optimization strategy,the collab-orative balance of faults-computing power-resources is achieved.Through Monte Carlo simulation evaluation,a hybrid fault-tolerant algorithm integrating redundant configuration,checkpoint optimization and task migration is proposed,which increased the average ef-fective computing power of the system by approximately 39.20%,providing theoretical support and feasible technical paths for the in-orbit reliability guarantee of space-based computing systems.

史冰冰;李泓辛;刘垚圻;周浩;谭海宁;韩银和

中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100089||中国科学院计算技术研究所,北京 100089||上海科技大学信息科学与技术学院,上海 201210||北京中科天算科技有限公司,北京 100094北京中科天算科技有限公司,北京 100094中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100089||中国科学院计算技术研究所,北京 100089||上海科技大学信息科学与技术学院,上海 201210||北京中科天算科技有限公司,北京 100094中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100089||中国科学院计算技术研究所,北京 100089||北京中科天算科技有限公司,北京 100094中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100089||中国科学院计算技术研究所,北京 100089中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100089||中国科学院计算技术研究所,北京 100089

信息技术与安全科学

容错计算天基计算时空资源建模混合容错算法

fault-tolerant computingspace-based computingspatio-temporal resource modelinghybrid fault-tolerant algorithm

《天地一体化信息网络》 2026 (1)

91-101,11

国家自然科学基金(No.62025404)北京市自然科学基金(No.L241013,No.L258047) The National Natural Science Foundation of China(No.62025404),The Beijing Natural Science Foundation(No.L241013,No.L258047)

10.11959/j.issn.2096-8930.2026010

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