Voronezh, Russian Federation
Voronezh, Russian Federation
Russian Federation
Predlagaetsya analiticheskiy metod ocenki potencial'noy sboeustoychivosti mikroprocessornyh sistem, baziruyuschihsya na storozhevom mehanizme na osnove tegovoy pamyati programm, special'no formiruemogo mikroprocessorom priznaka «chtenie koda komandy» i organizacii dopolnitel'nogo interfeysa tipa «rukopozhatie» mezhdu mikroprocessorom i programmnoy pamyat'yu. Predlozhennyy analiticheskiy metod ocenki effektivnosti bez ogranicheniy primenim k mikroprocessoram s CISC-arhitekturoy i mnogobaytnym formatom komand lyuboy kratnosti. V chastnosti pokazano, chto dannyy storozhevoy mehanizm potencial'no pozvolyaet obnaruzhivat' do 80% oshibok potoka upravleniya i odnokratnyh ili mnogokratnyh nechetnyh oshibok chteniya programmnoy pamyati dlya mikroprocessorov s trehbaytnym formatom komand.
Sboeustoychivost', mikroprocessornaya sistema, oshibki potoka upravleniya, CISC-arhitektura, mnogobaytnyy format komand.
Цифровая микропроцессорная техника стремительно проникает во все сферы человеческой деятельности, не исключая и бытовую сферу. Это обусловлено малыми размерами и малым энергопотреблением микропроцессорных систем при огромных их возможностях по решению различных вычислительных задач и задач управления. Однако цифровые системы подвержены воздействию разнообразных сбоев, что негативно влияет на надежность их функционирования и безопасность применения. Для обеспечения требуемого уровня надёжности и безопасности, необходимо применять дополнительные специальные средства, которые обнаруживают сбои и соответствующим образом устраняют возникающие последствия непосредственно во время работы (run-time) микропроцессорных систем.
Одним из классов ошибок, существенным образом влияющих на надежность и безопасность систем управления, являются ошибки потока управления (Control-Flow Errors или CFE) [1-5], которые приводят к тому, что микропроцессорная система начинает реализовывать некоторую псевдопрограмму, интерпретируя коды команд как коды данных, а коды данных как коды команд. Подобный процесс инициализируется самоустраняющимися сбоями, которые самопроизвольно возникают в случайные моменты времени и кратковременно искажают коды программного счетчика, коды адреса или коды данных в магистралях микропроцессорной системы. Известно [1], что возникновение самоустраняющихся сбоев вызывают ошибки потока управления в 35% …75% случаях. Одним из наиболее эффективных путей, позволяющих парировать ошибки потока управления в режиме функционирования, является включение в состав микропроцессорной системы контуров повышения надежности (или отказоустойчивости, функциональной безопасности и других), на основе различных сторожевых механизмов, которые часто объединяют общим названием – «сторожевые таймеры» (watchdog timer). Сторожевые механизмы могут использоваться на различных уровнях архитектуры микропроцессорной системы. Важнейшей проблемой на сегодня представляется отсутствие понятных и доступных методик прогнозирования эффективности и целесообразного применения тех или иных сторожевых механизмов [2].
1. Fazel, S. Self-Organization And Self-Management In Control-Flow Error Mitigation / S. Faber // International journal of scientific & technology research. - 2015. - V. 4, № 11. - P. 112 - 119.
2. Platunov, A. E. Storozhevye mehanizmy vo vstraivaemyh vychislitel'nyh sistemah / A. E. Platunov, A. S. Sterhov // Nauchno-tehnicheskiy vestnik informacionnyh tehnologiy, mehaniki i optiki. - 2017. -T. 17, № 2. - S. 301-311. - doihttps://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-2-301-311.
3. Efficient mitigation of data and control flow errors in microprocessors / L. Parra, A. Lindoso, M. Portela ; L. Entrena, F. Restrepo-Calle, S. Cuenca-Asensi, A. Martinez-Alvarez // 14th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS 2013). - Oxford, United Kingdom, 2013. - P. 402-405.
4. Rozhkov, M. V. Perspektivnye podhody k povysheniyu effektivnosti programmnogo metoda obnaruzheniya oshibok potoka upravleniya / M. V. Rozhkov, S. V. Tyurin // Sistemy upravleniya i informacionnye tehnologii. - 2013. - № 1(51). - C .65-71.
5. Rozhkov, M. V Matematicheskaya model' ispolneniya programmy mikroprocessorom posle vozniknoveniya oshibok potoka upravleniya / M. V. Rozhkov // Sistemy upravleniya i informacionnye tehnologii. - 2014. -№1.1(55). - C. 190-198.
6. Patent 2530325 RF, MPK G06F. Sposob povysheniya nadezhnosti mikroEVM / M.V. Rozhkov, S.V. Tyurin ; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VPO «VGTU». - № 2012116018/08 ; zayavl. 19.04.2012 ; opubl. 10.10.2014.
7. Podval'nyy, S. L. Povyshenie sboeustoychivosti mikroprocessornyh sistem k oshibkam potoka upravleniya na osnove arhitekturnoy izbytochnosti / S. L. Podval'nyy, S. V. Tyurin, M. A. Hudyakov // Radiotehnika. - 2017. - № 6. - S. 190-195.
8. Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika dlya tehnicheskih universitetov. I. Teoriya veroyatnostey: ucheb. posobie / O. L. Krickiy, A. A. Mihal'chuk, A. Yu. Trifonov, M.L. Shinkeev. - Tomsk: Izd-vo TPU, 2010. - 212 s.
