一種軟硬件結合的控制流錯誤檢測和恢復技術研究.pdf

1、隨著半導體制造工藝的不斷發(fā)展和進步，集成電路的特征尺寸也不斷減小，這使得芯片的集成度和性能都得到了大幅度的提升，但由此帶來的一項重要影響是芯片對電磁干擾和粒子輻射等環(huán)境越來越敏感，計算機系統(tǒng)的可靠性問題也因為硬件的瞬時故障而日趨嚴重，尤其是在比較惡劣的工業(yè)和太空輻射環(huán)境中工作的各種嵌入式計算機系統(tǒng)。硬件瞬時故障會對程序的正確運行產生影響，造成的程序運行時錯誤被稱為軟錯誤，而軟錯誤中大部分是控制流錯誤，即指令碼或數據的改變導致程序的運行軌

2、跡和原來的邏輯產生了偏差，最終使得系統(tǒng)崩潰或運行結果出錯。因此如何有效、及時地對控制流錯誤進行檢測和恢復成為了嵌入式安全領域一個重要的研究方向。
　　當前已經有許多基于硬件或軟件的容錯技術，但基于硬件的技術往往帶來設計復雜度過高、制造成本大幅提升等問題，而基于軟件的技術一般會帶來代碼空間膨脹、系統(tǒng)性能下降、錯誤覆蓋率偏低等問題。因此，本文提出了一種軟硬件結合的控制流錯誤檢測和恢復技術:軟件方面，通過改造編譯工具鏈，使其在編譯程序時

3、對程序靜態(tài)分析進行簽名;硬件方面，在不改變其他模塊的前提下，通過對CPU模塊進行簡單的擴展使其支持動態(tài)的簽名校驗和錯誤恢復。除了提出具體的軟硬件容錯方案，本文也針對方案中的難點詳細介紹了軟件方面的編譯工具鏈的設計實現(xiàn)。
　　最后，本文在國產嵌入式CPU CSKY-CPU平臺上進行相應的實驗，對硬件仿真數據、編譯后的代碼密度、運行時性能開銷以及錯誤覆蓋率等實驗數據進行了評估和分析。實驗數據證明，本文提出的方案具有軟硬件開銷小、錯誤覆