冗余技术是计算机系统可靠性设计中经常采用的一种技术,是提高计算机系统可靠性最有效的方法之一。随着电子技术和计算机技术的发展,当前信息化、数字化社会对系统可靠性、安全性要求的深度和广度日益增长,二乘二取二结构是一种可靠性很高的冗余结构。本文在深入研究二乘二取二结构的基础上,以低成本、低功耗为前提,提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的单芯片多软核高可靠性、高安全性二乘二取二安全系统的设计和实现方法。论文首先研究分析了冗余技术和冗余结构的发展情况和现状,并对二乘二取二系统的结构和高可靠性FPGA的特点进行了介绍。本文以高可靠性、高安全性、低成本和低功耗为设计原则,以Actel FusionFPGA器件和CoreABC软核为核心,细致描述了单芯片多软核结构、比较判决模块、二乘切换模块等模块的设计方法。同时,以模块化的方式,详细介绍了系统硬件平台的设计方法。论文还对多CPU和单芯片多软核两种结构的二乘二取二系统进行了可靠性、安全性分析和比较,通过Matlab仿真得到其可靠度、安全度曲线。文章最后对系统测试的过程和分析结果进行了介绍。测试和实验结果表明,本文提出的系统设计方案具有很高的可行性,基于单芯片多软核SOC技术的安全系统具有高可靠性、高安全性、低功耗、低成本、设计灵活等特点,具有广阔的应用和发展空间。