嵌入式系統(tǒng)因其系統(tǒng)精簡、專用性強以及高實時性等優(yōu)點,被廣泛的應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。然而,隨著計算機性能大幅度的提升,芯片更容易受到空間輻射的影響。在惡劣輻射環(huán)境中,由高能粒子輻射造成的單粒子效應(yīng)是機載計算機系統(tǒng)失效的主要原因。由單粒子翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致計算機系統(tǒng)發(fā)生的瞬時故障是單粒子效應(yīng)最主要的表現(xiàn)形式。由于不同場景下對系統(tǒng)可靠性以及性能開銷指標(biāo)的要求不同,提供具有高可靠性并滿足代價約束的錯誤檢測解決方案成為設(shè)計高可靠機載計算機系統(tǒng)的一項挑戰(zhàn)。因此,研究惡劣環(huán)境下嵌入式系統(tǒng)軟件的錯誤檢測技術(shù)具有重要的意義和應(yīng)用價值。本文對面向瞬時故障的軟件錯誤檢測技術(shù)進行了深入的研究。主要研究工作如下:（1）針對基于冗余計算的數(shù)據(jù)流錯誤檢測方法性能開銷較高的問題,提出了基于支持向量回歸的數(shù)據(jù)流錯誤檢測方法。通過分析故障注入的實驗結(jié)果,結(jié)合程序分析技術(shù)給出了影響程序指令脆弱性的指令特征的提取方法,基于支持向量回歸建立了指令SDC脆弱性預(yù)測模型,根據(jù)指令SDC脆弱性預(yù)測值對目標(biāo)程序進行不同粒度的指令冗余處理。實驗結(jié)果表明,該方法能夠在保證較高錯誤檢測率的同時,具有較低的性能開銷。（2）針對基于標(biāo)簽分析的控制流錯誤檢測... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LLVMIR中間代碼示例圖

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文3 核心功能模塊的實現(xiàn)本節(jié)介紹面向瞬時故障的程序加固系統(tǒng)的核心功能模塊的實現(xiàn)，給出基于支持向量回流錯誤檢測方法和基于基本塊重劃分的控制流錯誤檢測機制在 LLVM 開發(fā)平臺下的實3.1 程序數(shù)據(jù)流加固模塊在程序數(shù)據(jù)流加固模塊中，主要實現(xiàn)了基于支持向量回歸的數(shù)據(jù)流錯誤檢測方法。其SDC 脆弱性描述特征的提取和指令的冗余處理部分是基于 LLVM 編譯器框架采用 C++的，指令特征的數(shù)據(jù)處理部分和指令 SDC 脆弱性預(yù)測模型的訓(xùn)練部分是采用 Python 的。構(gòu)建指令 SDC 脆弱性預(yù)測模型的關(guān)鍵是對指令 SDC 脆弱性描述特征的提取，通過迭程序中的函數(shù)、基本塊、指令對指令的固有特征進行提取，通過生成目標(biāo)指令的依賴結(jié)合數(shù)據(jù)依賴分析工具對指令的依賴特征進行提取。其核心代碼的實現(xiàn)如圖 5. 1 所示

圖 5. 2 指令冗余處理核心代碼為了對實現(xiàn)的具有插樁數(shù)據(jù)流錯誤檢測代碼功能的 LLVMPass 進行調(diào)用，需要執(zhí)行 shell 腳本語言來調(diào)用 LLVM 的 opt 工具，構(gòu)造的 shell 命令使用 Python 的 os 包中的 popen()函數(shù)，通過管道將數(shù)據(jù)傳輸給命令行執(zhí)行。其具體代碼的實現(xiàn)如圖 5. 3 所示。在指令冗余階段需要傳遞的參數(shù)為指令 SDC 脆弱性值預(yù)測文件和指令冗余粒度。圖 5. 3 數(shù)據(jù)流錯誤檢測 Pass 調(diào)用具體代碼5.3.2 程序控制流加固模塊在程序控制流加固模塊中，主要實現(xiàn)了基于基本塊重劃分的控制流錯誤檢測機制�；�

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]面向航天應(yīng)用軟件的源代碼級軟加固技術(shù)研究[D]. 孟憲凱.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]基于編譯中間代碼的關(guān)鍵變量容錯技術(shù)[D]. 李林虎.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[3]空間輻射環(huán)境下軟件實現(xiàn)的硬件故障檢測技術(shù)研究[D]. 李建立.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]一種星載計算機軟件檢錯技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D]. 黃振遠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3097588