本文關(guān)鍵詞：一種軟硬件結(jié)合的控制流錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著半導(dǎo)體制造工藝的不斷發(fā)展和進(jìn)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(xiàng)重要影響是芯片對(duì)電磁干擾和粒子輻射等環(huán)境越來越敏感,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性問題也因?yàn)橛布乃矔r(shí)故障而日趨嚴(yán)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。硬件瞬時(shí)故障會(huì)對(duì)程序的正確運(yùn)行產(chǎn)生影響,造成的程序運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤被稱為軟錯(cuò)誤,而軟錯(cuò)誤中大部分是控制流錯(cuò)誤,即指令碼或數(shù)據(jù)的改變導(dǎo)致程序的運(yùn)行軌跡和原來的邏輯產(chǎn)生了偏差,最終使得系統(tǒng)崩潰或運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)。因此如何有效、及時(shí)地對(duì)控制流錯(cuò)誤進(jìn)行檢測和恢復(fù)成為了嵌入式安全領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。當(dāng)前已經(jīng)有許多基于硬件或軟件的容錯(cuò)技術(shù),但基于硬件的技術(shù)往往帶來設(shè)計(jì)復(fù)雜度過高、制造成本大幅提升等問題,而基于軟件的技術(shù)一般會(huì)帶來代碼空間膨脹、系統(tǒng)性能下降、錯(cuò)誤覆蓋率偏低等問題。因此,本文提出了一種軟硬件結(jié)合的控制流錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)技術(shù)：軟件方面,通過改造編譯工具鏈,使其在編譯程序時(shí)對(duì)程序靜態(tài)分析進(jìn)行簽名；硬件方面,在不改變其他模塊的前提下,通過對(duì)CPU模塊進(jìn)行簡單的擴(kuò)展使其支持動(dòng)態(tài)的簽名校驗(yàn)和錯(cuò)誤恢復(fù)。除了提出具體的軟硬件容錯(cuò)方案,本文也針對(duì)方案中的難點(diǎn)詳細(xì)介紹了軟件方面的編譯工具鏈的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。最后,本文在國產(chǎn)嵌入式CPU CSKY-CPU平臺(tái)上進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),對(duì)硬件仿真數(shù)據(jù)、編譯后的代碼密度、運(yùn)行時(shí)性能開銷以及錯(cuò)誤覆蓋率等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)估和分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,本文提出的方案具有軟硬件開銷小、錯(cuò)誤覆蓋率高的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：瞬時(shí)錯(cuò)誤 控制流錯(cuò)誤 錯(cuò)誤檢測 錯(cuò)誤恢復(fù) 工具鏈 CSKY-CPU
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN405
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 基于工藝的防護(hù)技術(shù)12
• 1.2.2 基于硬件的檢錯(cuò)技術(shù)12-13
• 1.2.3 基于軟件的檢錯(cuò)技術(shù)13
• 1.3 本文研究內(nèi)容13-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 傳統(tǒng)軟件容錯(cuò)技術(shù)概述16-33
• 2.1 控制流圖說明16-18
• 2.2 軟錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)的影響及模型構(gòu)建18-26
• 2.2.1 軟錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)的影響19-24
• 2.2.2 控制流錯(cuò)誤模型介紹24-26
• 2.3 軟件容錯(cuò)技術(shù)26-31
• 2.3.1 軟件錯(cuò)誤檢測技術(shù)介紹26-30
• 2.3.2 軟件錯(cuò)誤恢復(fù)技術(shù)介紹30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 3 軟硬件結(jié)合的容錯(cuò)方案設(shè)計(jì)33-54
• 3.1 控制流錯(cuò)誤檢測方案設(shè)計(jì)33-46
• 3.1.1 CPU體系結(jié)構(gòu)相關(guān)擴(kuò)展34-38
• 3.1.2 控制流錯(cuò)誤檢測流程38-39
• 3.1.3 基本塊獨(dú)立鏈劃分技術(shù)39-44
• 3.1.4 非簽名/簽名區(qū)跳轉(zhuǎn)的錯(cuò)誤覆蓋44-45
• 3.1.5 編譯器靜態(tài)計(jì)算簽名流程45-46
• 3.2 顆粒度模式錯(cuò)誤檢測方案46-49
• 3.2.1 基本塊間的簽名關(guān)聯(lián)性改進(jìn)46-48
• 3.2.2 顆粒度模式檢錯(cuò)方案48-49
• 3.3 控制流錯(cuò)誤恢復(fù)方案設(shè)計(jì)49-53
• 3.3.1 現(xiàn)場保護(hù)策略49-51
• 3.3.2 錯(cuò)誤恢復(fù)策略51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 4 工具鏈實(shí)現(xiàn)54-60
• 4.1 GNU工具鏈簡介54-55
• 4.2 GCC編譯器部分實(shí)現(xiàn)55-57
• 4.3 GAS匯編器部分實(shí)現(xiàn)57-58
• 4.4 LD鏈接器部分實(shí)現(xiàn)58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析60-65
• 5.1 檢錯(cuò)方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析60-62
• 5.1.1 硬件及代碼開銷實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.1.2 檢錯(cuò)率實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.2 錯(cuò)誤恢復(fù)方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62-64
• 5.2.1 硬件及代碼開銷實(shí)驗(yàn)62-63
• 5.2.2 錯(cuò)誤恢復(fù)率實(shí)驗(yàn)63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 6 總結(jié)與展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果69

【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：一種軟硬件結(jié)合的控制流錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：414585