針對空間環(huán)境造成的星載計(jì)算機(jī)內(nèi)存區(qū)域性故障,以星載最小模式軟件為研究對象,設(shè)計(jì)一種支持內(nèi)存區(qū)域故障自適應(yīng)的軟件方案,將原來軟件編譯鏈接后使用的物理地址轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷刂?使軟件具備地址重定向的能力,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)內(nèi)存地址映射。通過動態(tài)映射,使軟件能夠動態(tài)適應(yīng)發(fā)生故障的內(nèi)存區(qū)域,從而保證軟件的正常運(yùn)行。文章提出的方案成本低,效率高,可靠性強(qiáng),可大幅提高軟件在內(nèi)存區(qū)域損壞場景下的生存能力。 

【文章來源】：航天器工程. 2020,29(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

星載軟件地址空間劃分

經(jīng)過健康檢查獲得的內(nèi)存首地址非常重要,是本文方案的關(guān)鍵。該地址需要存儲在CPU的某個空閑寄存器中(可以是內(nèi)部寄存器,也可以是接口類寄存器),一旦選取了存儲該地址的寄存器,該寄存器就成為了保存這個地址的專用寄存器,需要確保在最小模式軟件中不會用到這個寄存器。本文后續(xù)示例選用SPARC系列處理器BM3803的%g7寄存器,文獻(xiàn)[10]中寄存器%g5～%g7是保留使用,因此可以確保編譯器在程序編譯時不會使用該寄存器。本文給出的所有存儲空間地址、寄存器定義等示例均以BM3803處理器為例。健康檢查后的內(nèi)存塊首地址存入選定的寄存器,尾地址寫入堆棧指針。1.2.3 程序全局屬性構(gòu)件化及實(shí)例化

測試目標(biāo)機(jī)使用星載計(jì)算機(jī),處理器為BM3803,內(nèi)存為8 Mbyte(4片SRAM芯片,每片2 Mbyte)。由于無法物理模擬芯片內(nèi)部區(qū)域損壞情況,測試時采用斷開第1片SRAM的片選信號CS1,這樣原內(nèi)存空間0x40000000～0x407FFFFF中,0x40000000～0x401FFFFF的地址全部無法正常訪問。經(jīng)測試,全局構(gòu)件首地址自動從0x40000000調(diào)整至0x40200000,完整跳過了第1片SRAM的地址空間,其功能得以穩(wěn)定運(yùn)行。圖4是運(yùn)行效果示意。性能方面,在每個需要使用全局屬性的函數(shù)起始處,都需要首先調(diào)用構(gòu)件訪問接口,以獲得全局構(gòu)件首地址。根據(jù)SPARC編譯器反匯編出的程序進(jìn)行分析,調(diào)用該接口占用4條匯編語句。另外,對全局屬性的訪問相較原來都變?yōu)榱酥羔樤L問的方式;從反匯編可以看出,每次訪問變量都需要先獲取指針,再訪問對應(yīng)變量,這樣每個全局變量的訪問較原來都增加了2條匯編語句�？傮w上來看,經(jīng)過編譯后的機(jī)器碼存儲占用空間較原來增加不足5%(不同編程風(fēng)格變化不同)。在運(yùn)算速度上,將代碼放置在ROM中運(yùn)行,速度較在RAM中運(yùn)行下降較多,但最小模式軟件功能較為簡單,運(yùn)算速度下降對軟件功能幾乎沒有影響。另外,由機(jī)器碼增多帶來的運(yùn)行速度下降幾乎可以忽略。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3293080