随着计算机技术的发展,计算机系统在社会中发挥着越来越重要的作用,特别是在安全关键领域,如轨道交通、航空航天、核电站和工业控制等方面获得大量应用。安全计算机作为安全关键系统的重要部分,其安全性和可靠性是至关重要的。计算机的市场化和通用化,促使研究人员采用商用货架产品(COTS)构建安全计算机平台来替代价格高昂的专用计算机。本文分析了安全计算机平台需求,通过比较各种平台结构,确定了二乘二取二结构作为平台的硬件结构。提出了平台的总体结构设计方案,选取了MPC5643L作为系统处理器,并分析了该处理器内部结构、功能特点和功能性安全概念。阐述了安全计算机平台的功能设计,包括系内同步与数据比较、系间同步、系统通信、系统故障检测等方面,并分别进行了详细介绍。倒机单元有效提高了安全计算机平台的可靠性,本文采用两种不同的技术方法对倒机单元进行了设计。基于软硬件结合的倒机方式由硬件电路和软件相互协作,共同完成,具有互锁机制。基于通信的倒机方式完全依赖两系间的通信,为使平台具有较强的独立性、通用性,本设计采用通信接口电路,并且是基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的。在软件上,两种倒机方式都制定了相对应的倒机逻辑,包括倒机的基本原则、主备状态的确定、人工倒机和自动倒机等。最后搭建了安全计算机平台,本着先局部后整体的测试原则,设计了测试方案,并编写测试程序,然后完成了系统的测试。本文介绍的两种倒机方式,已在多种轨道交通信号系统中得到了应用,应用结果表明切实可用,能够满足系统高可靠性的要求,具有良好的借鉴作用。