试题三（25分）

阅读以下关于嵌入式软件体系架构的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。

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，如图3-1所示，并将软件设计工作交给了李工，要求其在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。

【问题3】

（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：

① N+1备份

② 冷备

③ 温备

④ 热备 

故障处理在宇航系统软件设计中非常重要，主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错（重组）。在嵌入式系统中，故障主要可以分为硬件故障、应用软件故障和操作系统故障三类。硬件故障涉及到嵌入式系统的基本组成部分，如CPU、存储器和定时器等。应用软件故障涉及到软件编程和逻辑设计方面的问题，如数值越界、异常和超时等。操作系统故障涉及到系统管理和资源分配等方面，如越权访问、死锁和资源枯竭等。

对于故障滤波算法，有多种常用的方法，包括门限算法、递减算法、递增算法和周期滤波算法等。这些算法可以帮助系统识别和滤除异常数据，提高系统的稳定性和可靠性。

在容错算法方面，常用的方法有N+1备份、冷备、温备和热备等。这些算法可以在系统发生故障时，通过备份系统或者系统重组来恢复系统的正常运行，提高系统的可靠性和稳定性。