一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法
【專利摘要】一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，基于單粒子軟錯(cuò)誤的防護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)性能和資源的影響，建立脆弱點(diǎn)識(shí)別模型分析防護(hù)的重要性功能模塊。通過(guò)編譯指令的工作原理，從設(shè)計(jì)的代碼級(jí)劃分元電路節(jié)點(diǎn)（完成預(yù)編譯代碼或者指令序列的特定功能/子功能模塊），由編譯映射關(guān)系從指令級(jí)提取元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素，進(jìn)行等級(jí)論域劃分，最終利用灰度系統(tǒng)理論對(duì)元電路節(jié)點(diǎn)的脆弱因素等級(jí)劃分的不確定區(qū)間（灰度區(qū)間）進(jìn)行可信度評(píng)估，并按照等級(jí)可信度排序得到計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明可為處理器系統(tǒng)提供簡(jiǎn)便的脆弱性分析方法，實(shí)現(xiàn)可靠性的前提下減少系統(tǒng)代價(jià)和性能損失、提高系統(tǒng)防護(hù)效果的目的。
【專利說(shuō)明】 一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，屬于系統(tǒng)抗單粒子效應(yīng)容錯(cuò)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在空間應(yīng)用中，處理器系統(tǒng)在高速數(shù)傳、信號(hào)通信、導(dǎo)航處理等數(shù)據(jù)信息處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，然而采用單粒子防護(hù)措施的系統(tǒng)設(shè)計(jì)將犧牲系統(tǒng)性能和資源，抑制系統(tǒng)性能的有效發(fā)揮。因此，在資源開(kāi)銷和性能需求相背離的前提下，脆弱點(diǎn)識(shí)別建模方法將為處理器系統(tǒng)建立有效地單粒子軟錯(cuò)誤防護(hù)的方案設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)處理器系統(tǒng)的高可靠性設(shè)計(jì)。
[0003]當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)主要側(cè)重于基于軟件系統(tǒng)架構(gòu)的故障測(cè)試程序設(shè)計(jì)與
[0004]測(cè)試算法的建模設(shè)計(jì)的研究。第一種故障測(cè)試程序設(shè)計(jì)是利用故障注入模擬完成脆弱點(diǎn)識(shí)別分析，因此該類技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的把握和故障測(cè)試的覆蓋性要求高。當(dāng)面臨結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，該類技術(shù)應(yīng)用難度較大、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高。第二種測(cè)試算法的建模設(shè)計(jì)是分析程序設(shè)計(jì)中存在的漏洞，在程序中間的代碼區(qū)采用加載動(dòng)態(tài)測(cè)試程序方法完成軟件脆弱點(diǎn)分析，因此該類技術(shù)需要研究不同的設(shè)計(jì)代碼風(fēng)格并進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，技術(shù)實(shí)施難度較大。當(dāng)面臨復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在應(yīng)用范圍和通用性較弱的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，本方法可為處理器系統(tǒng)提供簡(jiǎn)便的脆弱性分析方法，實(shí)現(xiàn)可靠性的前提下減少系統(tǒng)代價(jià)和性能損失、提高系統(tǒng)防護(hù)效果的目的。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]—種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法包括如下三個(gè)階段:
[0008]階段1:元電路節(jié)點(diǎn)劃分:根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)架構(gòu)，分析代碼的結(jié)構(gòu)，借助預(yù)編譯代碼的函數(shù)段與通過(guò)編譯器完成的指令序列集合映射關(guān)系，完成元電路節(jié)點(diǎn)的劃分；所述的元電路是完成預(yù)編譯代碼或者指令序列的特定功能或子功能模塊；
[0009]階段2:信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建；利用階段I劃分的元電路節(jié)點(diǎn)構(gòu)建以元電路節(jié)點(diǎn)為單元模塊的系統(tǒng)信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，包括系統(tǒng)函數(shù)名列表建立和利用元電路節(jié)點(diǎn)層級(jí)劃分關(guān)系搜索函數(shù)名列表進(jìn)而構(gòu)建信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖；
[0010]階段3:基于灰度系統(tǒng)理論進(jìn)行脆弱點(diǎn)識(shí)別；根據(jù)階段2所述的信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，制定脆弱性評(píng)估等級(jí)賦值劃分原則，并從匯編指令集中確定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素，建立灰度評(píng)估模型實(shí)現(xiàn)元電路節(jié)點(diǎn)的脆弱性因素等級(jí)賦值綜合評(píng)定，從而識(shí)別脆弱點(diǎn)；
[0011]所述的三個(gè)階段的具體步驟如下:
[0012](I)由編譯器導(dǎo)入預(yù)編譯的系統(tǒng)源代碼，并由編譯器生成匯編指令集，完成系統(tǒng)代碼段與匯編指令集的相互映射；[0013](2)確定以系統(tǒng)代碼中函數(shù)為元電路節(jié)點(diǎn)的劃分方法，所述的元電路節(jié)點(diǎn)劃分方法如下:
[0014](a)確定系統(tǒng)主函數(shù)，定義為系統(tǒng)的頂層元電路節(jié)點(diǎn)；
[0015](b)確定主函數(shù)中調(diào)用的非嵌套子函數(shù)和主函數(shù)的第一級(jí)嵌套子函數(shù)，定義為第二層元電路節(jié)點(diǎn)；
[0016](c)確定主函數(shù)中的第二級(jí)嵌套子函數(shù)以及第二層元電路節(jié)點(diǎn)函數(shù)的嵌套子函數(shù)，并將第二級(jí)嵌套子函數(shù)和第二層元電路節(jié)點(diǎn)函數(shù)的嵌套子函數(shù)定義為第三層元電路節(jié)占.
[0017](d)依次在同一層的各元電路節(jié)點(diǎn)中搜尋嵌套子函數(shù)，確定為屬于同層級(jí)的下一層級(jí)元電路節(jié)點(diǎn)；
[0018](3)利用步驟(2)制定的元電路節(jié)點(diǎn)的劃分方法，完成系統(tǒng)中所有元電路節(jié)點(diǎn)的層級(jí)劃分；
[0019](4)根據(jù)系統(tǒng)代碼各層函數(shù)的定義和元電路節(jié)點(diǎn)層級(jí)劃分，將各層函數(shù)名定義為各層級(jí)元電路節(jié)點(diǎn)名，進(jìn)而構(gòu)成元電路節(jié)點(diǎn)名列表；
[0020](5)利用步驟(4)中建立的元電路節(jié)點(diǎn)名列表，完成元電路節(jié)點(diǎn)與上層元電路節(jié)點(diǎn)的歸屬對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0021](6)構(gòu)建信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，所述信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建方法如下:
[0022](a)確定元電路節(jié)點(diǎn)的輸入和輸出信號(hào)變量名和端口數(shù)量；
[0023](b)根據(jù)步驟(5)的元電路節(jié)點(diǎn)與上層元電路節(jié)點(diǎn)的歸屬對(duì)應(yīng)關(guān)系，在同層級(jí)中由輸入輸出端口名確定各元電路節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳遞關(guān)系，建立元電路節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖；
[0024](7)制定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性劃分等級(jí)規(guī)則，將脆弱性劃分為m個(gè)等級(jí)，其中m=3，等級(jí)定義為:L={低、中、高} = {L1，L2，L3}；
[0025](8)確定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素Ri的等級(jí)初評(píng)賦值，其中i=l，2，3 ；
[0026](9)建立灰度評(píng)估模型，所述的灰度評(píng)估模型構(gòu)建方法如下:
[0027](a)利用步驟(8)中的元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素Ri的等級(jí)初評(píng)賦值，建立元電路節(jié)點(diǎn)的脆弱性因素Ri的η個(gè)樣本等級(jí)區(qū)間初評(píng)矩陣為:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，其特征在于包括如下三個(gè)階段: 階段1:元電路節(jié)點(diǎn)劃分:根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)架構(gòu)，分析代碼的結(jié)構(gòu)，借助預(yù)編譯代碼的函數(shù)段與通過(guò)編譯器完成的指令序列集合映射關(guān)系，完成元電路節(jié)點(diǎn)的劃分；所述的元電路是完成預(yù)編譯代碼或者指令序列的特定功能或子功能模塊； 階段2:信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建；利用階段I劃分的元電路節(jié)點(diǎn)構(gòu)建以元電路節(jié)點(diǎn)為單元模塊的系統(tǒng)信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，包括系統(tǒng)函數(shù)名列表建立和利用元電路節(jié)點(diǎn)層級(jí)劃分關(guān)系搜索函數(shù)名列表進(jìn)而構(gòu)建信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖； 階段3:基于灰度系統(tǒng)理論進(jìn)行脆弱點(diǎn)識(shí)別；根據(jù)階段2所述的信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，制定脆弱性評(píng)估等級(jí)賦值劃分原則，并從匯編指令集中確定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素，建立灰度評(píng)估模型實(shí)現(xiàn)元電路節(jié)點(diǎn)的脆弱性因素等級(jí)賦值綜合評(píng)定，從而識(shí)別脆弱點(diǎn)； 所述的三個(gè)階段的具體步驟如下: (O由編譯器導(dǎo)入預(yù)編譯的系統(tǒng)源代碼，并由編譯器生成匯編指令集，完成系統(tǒng)代碼段與匯編指令集的相互映射； (2)確定以系統(tǒng)代碼中函數(shù)為元電路節(jié)點(diǎn)的劃分方法，所述的元電路節(jié)點(diǎn)劃分方法如下: (a)確定系統(tǒng)主函數(shù)，定義為系統(tǒng)的頂層元電路節(jié)點(diǎn)； (b)確定主函數(shù)中調(diào)用的非嵌套子函數(shù)和主函數(shù)的第一級(jí)嵌套子函數(shù)，定義為第二層元電路節(jié)點(diǎn)；` (C)確定主函數(shù)中的第二級(jí)嵌套子函數(shù)以及第二層元電路節(jié)點(diǎn)函數(shù)的嵌套子函數(shù)，并將第二級(jí)嵌套子函數(shù)和第二層元電路節(jié)點(diǎn)函數(shù)的嵌套子函數(shù)定義為第三層元電路節(jié)點(diǎn)； (d)依次在同一層的各元電路節(jié)點(diǎn)中搜尋嵌套子函數(shù)，確定為屬于同層級(jí)的下一層級(jí)元電路節(jié)點(diǎn)； (3)利用步驟(2)制定的元電路節(jié)點(diǎn)的劃分方法，完成系統(tǒng)中所有元電路節(jié)點(diǎn)的層級(jí)劃分； (4)根據(jù)系統(tǒng)代碼各層函數(shù)的定義和元電路節(jié)點(diǎn)層級(jí)劃分，將各層函數(shù)名定義為各層級(jí)元電路節(jié)點(diǎn)名，進(jìn)而構(gòu)成元電路節(jié)點(diǎn)名列表； (5 )利用步驟(4 )中建立的元電路節(jié)點(diǎn)名列表，完成元電路節(jié)點(diǎn)與上層元電路節(jié)點(diǎn)的歸屬對(duì)應(yīng)關(guān)系； (6)構(gòu)建信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖，所述信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建方法如下: Ca)確定元電路節(jié)點(diǎn)的輸入和輸出信號(hào)變量名和端口數(shù)量； (b)根據(jù)步驟(5)的元電路節(jié)點(diǎn)與上層元電路節(jié)點(diǎn)的歸屬對(duì)應(yīng)關(guān)系，在同層級(jí)中由輸入輸出端口名確定各元電路節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳遞關(guān)系，建立元電路節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳播網(wǎng)絡(luò)圖； (7)制定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性劃分等級(jí)規(guī)則，將脆弱性劃分為m個(gè)等級(jí)，其中m=3，等級(jí)定義為:L={低、中、高} = {L1，L2，L3}； (8)確定元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素Ri的等級(jí)初評(píng)賦值，其中i=l，2，3； (9)建立灰度評(píng)估模型，所述的灰度評(píng)估模型構(gòu)建方法如下: (a)利用步驟(8)中的元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素Ri的等級(jí)初評(píng)賦值，建立元電路節(jié)點(diǎn)的脆弱性因素Ri的η個(gè)樣本等級(jí)區(qū)間初評(píng)矩陣為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟(8)中的元電路節(jié)點(diǎn)脆弱性因素Ri的等級(jí)初評(píng)賦值為: (a)定義脆弱性因素R1(j)為元電路節(jié)點(diǎn)j指令集在同屬等級(jí)的元電路節(jié)點(diǎn)指令集中的比例，其中j表示第j個(gè)元電路節(jié)點(diǎn)，j=l，2…N，N為系統(tǒng)元電路節(jié)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)步驟(7)中的等級(jí)劃分規(guī)則將R1 (j)等級(jí)賦值為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于處理器系統(tǒng)單粒子軟錯(cuò)誤脆弱點(diǎn)識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟(9)中的采樣概率服從隨機(jī)正態(tài)分布
【文檔編號(hào)】G06F11/36GK103678123SQ201310637395
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】高翔, 周國(guó)昌, 賴曉玲, 朱啟, 巨艇, 賈亮, 楊玉辰 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所