本文關(guān)鍵詞：基于PowerPC的安全SoC架構(gòu)設(shè)計和建模

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【摘要】：在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中,計算機(jī)安全一直是一個很重要的問題,許多計算機(jī)系統(tǒng)要求保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和保密性,保護(hù)計算的完整性或者阻止不可信的程序執(zhí)行。隨著嵌入式設(shè)備的應(yīng)用越來越趨于多樣化,越來越多的嵌入式設(shè)備也因此成為黑客或者惡意應(yīng)用攻擊的目標(biāo),保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全成為計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的重要因素。僅通過軟件方法防御惡意攻擊已經(jīng)越來越困難,在硬件架構(gòu)層次上提供安全支撐能夠更有效的防御軟件的惡意攻擊。目前,通過硬件架構(gòu)防御軟件攻擊已經(jīng)有較多的模型。如可信平臺模塊(Trusted Platform Module,TPM),基于指令亂序執(zhí)行的安全處理器架構(gòu),ARM TrustZone,Intel TXT(Trusted Execution Technology)等,而我國還沒有一款適用于自己的自主知識產(chǎn)權(quán)的安全處理器技術(shù)。2006年IBM宣布向研究和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)免費開放PowerPC405的計劃,使得作為RISC架構(gòu)代表的PowerPC處理器的應(yīng)用變得越來越廣泛,而我國蘇州國芯公司也獲得了IBM的PowerPC軟核授權(quán),我們可以基于PowerPC研發(fā)自己的安全處理器技術(shù)。本文對PowerPC處理器及其SoC(System on Chip)架構(gòu)及相關(guān)安全技術(shù)進(jìn)行研究,基于硬件隔離的思想對PowerPC的安全SoC架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,主要工作和成果如下:(1)完成了硬件架構(gòu)的總體設(shè)計,對包括存儲系統(tǒng)、DMA、中斷、寄存器、Cache、MMU等模塊在內(nèi)的所有硬件資源進(jìn)行了安全和非安全的劃分和架構(gòu)擴(kuò)展方法設(shè)計。(2)根據(jù)硬件隔離架構(gòu),初步提出了兩種軟件架構(gòu)的設(shè)計方法。(3)使用高層建模的方法在Rabbits仿真平臺對設(shè)計進(jìn)行了建模,并進(jìn)行了正確性測試和安全性驗證。
【關(guān)鍵詞】：PowerPC 安全SoC 高層建模 Rabbits
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332;TP309
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 背景9-12
• 1.1.1 安全SoC研究現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 PowerPC處理器10-11
• 1.1.3 SoC的建模仿真技術(shù)11-12
• 1.2 論文的主要工作12
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)12-13
• 1.4 結(jié)論及意義13-14
• 第二章 相關(guān)知識14-21
• 2.1 TrustZone技術(shù)14-15
• 2.2 PowerPC架構(gòu)15-16
• 2.3 Qemu16-18
• 2.4 Rabbits仿真平臺18-20
• 2.4.1 處理器模塊19
• 2.4.2 總線設(shè)計19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 基于PowerPC的安全SoC架構(gòu)設(shè)計21-34
• 3.1 硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計21-25
• 3.1.1 總體架構(gòu)設(shè)計22-23
• 3.1.2 存儲系統(tǒng)擴(kuò)展23-24
• 3.1.3 DMA架構(gòu)擴(kuò)展24-25
• 3.2 處理器架構(gòu)擴(kuò)展25-30
• 3.2.1 處理器執(zhí)行狀態(tài)切換25-26
• 3.2.2 中斷設(shè)計26-27
• 3.2.3 寄存器擴(kuò)展27-28
• 3.2.4 Cache架構(gòu)擴(kuò)展28-29
• 3.2.5 MMU架構(gòu)擴(kuò)展29-30
• 3.3 軟件架構(gòu)設(shè)計30-33
• 3.3.1 安全操作系統(tǒng)31-32
• 3.3.2 可信運行庫32
• 3.3.3 安全啟動32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于PowerPC的安全SoC仿真實現(xiàn)34-49
• 4.1 SoC仿真34-37
• 4.1.1 地址映射表34-35
• 4.1.2 基本總線擴(kuò)展35-37
• 4.1.3 DCR總線37
• 4.2 DMA仿真37-42
• 4.2.1 DMA2PLB4功能38
• 4.2.2 DMA仿真實現(xiàn)38-41
• 4.2.3 安全擴(kuò)展41-42
• 4.3 處理器擴(kuò)展42-45
• 4.3.1 中斷42-44
• 4.3.2 Cache44-45
• 4.4 應(yīng)用程序設(shè)計45-48
• 4.4.1 基本應(yīng)用程序45-46
• 4.4.2 中斷程序46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第五章 實驗與結(jié)論49-55
• 5.1 基本DMA測試49-50
• 5.2 安全擴(kuò)展測試50-54
• 5.2.1 安全訪存測試51-52
• 5.2.2 安全DMA測試52-53
• 5.2.3 安全Cache測試53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第六章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 總結(jié)55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 趙新杰;王韜;郭世澤;劉會英;;分組密碼Cache攻擊技術(shù)研究[J];計算機(jī)研究與發(fā)展;2012年03期

2 游余新;;基于ESL設(shè)計方法學(xué)的SOC設(shè)計[J];中國集成電路;2011年09期

3 鄧崇亮;覃煥昌;;SoC片上五種總線標(biāo)準(zhǔn)的分析比較[J];百色學(xué)院學(xué)報;2008年03期

4 童琨;邊計年;;片上系統(tǒng)設(shè)計中事務(wù)級建模技術(shù)綜述[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2007年11期

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本文編號：917725