试题三（25分）  

某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：

(1) 设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换(即LRM结构)；

(2) 应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；

(3) 由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；

(4) 宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。

公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈(TLS)软件总体架构，如下图所示，并将软件设计工作交给了李工，要求他在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。

(1),嵌入式系统中故障主要分为：

①硬件故障：如CPU、存储器和定时器等；

②应用软件故障：如数值越界、异常和超时等；

③操作系统故障：如越权访问、死锁和资源枯竭等。

(2),滤波算法：

①门限算法

②递减算法

③递增算法

④周期滤波算法

(3),容错算法：

①N+1备份

②冷备

③温备

④热备

对于嵌入式系统，故障处理是宇航系统软件设计中的关键部分。根据宇航系统的特性和组成，故障主要分为硬件故障、应用软件故障和操作系统故障三类。硬件故障涉及CPU、存储器等硬件设备的错误；应用软件故障涉及软件运行中的异常情况；操作系统故障涉及系统权限、资源分配等问题。

滤波算法主要用于鉴别瞬态故障和永久故障。常用的滤波算法包括门限算法、递减算法、递增算法和周期滤波算法等。这些算法帮助系统判断数据的真实性和稳定性，从而进行故障处理。

对于容错处理，常用的算法有N+1备份、冷备、温备和热备。这些算法的目的是在系统发生故障时，保证系统的持续运行或快速恢复。N+1备份是指当一个模块发生故障时，可以迅速切换到备用模块；冷备、温备和热备则是根据系统的需求和重要程度选择不同的备份策略。