微处理机CPU功能自测试

1.引言 随着微处理机在数字系统中的广泛应用,系统对微机的可靠性要求越来越高,为了保证微机的可用性,有必要对微机的CPU作周期性测试,CPU功能自测试就是一种方便、实用、有效的测试方法。采用自测试主要存在两大问题:一是因没有外部测试器CPU要执行一组特殊指令I_V={I_(V1),I_(V2),…,I_(Vk)},用以验证各测试执行结果的有效性,而在执行I_(Vi)∈I_V,时,CPU也可能发生故障;二是在执行测试时,某些故障可能导     

基于路径跟踪的控制流检测

硬件瞬时故障可以通过修改指令操作码和操作数的方式引发控制流错误,破坏程序的正常执行。针对硬件瞬时故障引起的程序控制流错误,提出一种指令级控制流检测方法,对程序执行路径进行跟踪。故障注入实验结果表明,该方法的平均错误检测率、增加的内存消耗和性能损耗分别为97.8%, 83.2%和52.9%。     

算术运算指令对条件标志位的影响

计算机在执行某个程序的时候,实际上是在逐条执行指令,有些指令的执行对CPU的状态会产生影响。CPU中的状态寄存器用来指示CPU的运行状态。下面我们以Intel8086系列的处理器为例,说一下算术运算指令对条件标志位的影响。     

硬件虚拟化rootkit检测方法研究综述

随着虚拟化技术的发展及其在云计算中的广泛应用, 传统的rootkit也开始利用硬件虚拟化技术来隐藏自己。为了对抗这一新型rootkit的攻击, 研究了传统rootkit检测方法在检测硬件虚拟化rootkit（HVMR）上的不足, 分析了现有的HVMR检测方法, 包括基于指令执行时间差异的检测方法、基于内存资源视图差异的检测方法、基于CPU异常和错误的检测方法, 以及基于指令计数的监测方法等。总结了这些检测方法的优缺点, 并在此基础上提出了两种通过扫描内存代码来检测HVMR恶意性的方法, 分别是基于hypervisor的恶意性检测方法和基于硬件的恶意性检测方法, 同时也预测了未来虚拟化检测技术的发展方向。     

基于QEMU的CPU指令频度分析

采集计算机在不同应用环境下的指令流,并对计算机各个指令使用的频度进行统计,对CPU指令设计和优化有指导意义。针对现有指令频度统计方法存在的跟踪效率低、获取速度慢等问题,提出一种新的指令频度分析方法。该方法的核心思想是在QEMU模拟器上执行用户行为脚本,利用QEMU插件获取CPU执行的指令流,并利用基于块的统计优化性能。实验结果表明,该方法可跟踪并获取指令流,能高效地分析出各指令的使用频度,并直观地展示分析结果。     

Javacard CPU的设计与实现

支持Javacard技术标准是智能卡的发展方向，目前的Javacard系统大多是采用软件虚拟机的方式来解释执行或者通过just-in-time方式执行Java指令，系统软件平台本身占用了大量的资源，且执行效率不高。解决这些问题的方法就是实现硬件Javacard指令处理器。该文给出了一种基于微码的Javacard指令处理器的FPGA设计和实现，以Javacard CPU为核心搭建Javacard CPU测试平台，并将其集成在一块FPGA上实现。     

反跟踪一技

在制造加密系统时,加密技术的好坏固然重要,但反跟踪技术的“奇”与“妙”显得更为关键。在此笔者介绍一种比较理想的反跟踪技术——指令队列预取法。 在计算机CPU中,为了提高运行速度,专门辟有一个指令流队列,以存放后续指令。CPU把取指令部分与执行指令部分分开,因而当一条指令执行时,同时可以取出其后续的一条或多条指令放于指令流队列中排队。这样,在完成一条指令时就可以马上执行下一条指令,减少了CPU取指所花的等待时间。指令队列空间的大小随CPU的不同而各异。8086 CPU为4字节、     

实用反跟踪技术（一）——逆指令技术

逆指令技术是一种比较有效的加密方法,用这种方法加密的软件有难以动态跟踪的优点。 基本原理:CPU的特点之一是顺序执行指令,各种跟踪器也都是顺序反汇编,如果能让CPU执行逆序的指令,那么跟踪器顺序反汇编出的都是乱码,从而就可以起到反跟踪的效果。如何让CPU执行逆序的指令呢?这就要设置标志寄存器中的单步标志,设置了该标志后,CPU每执行一条指令后就执行一次INT1。如果用新的INT1代替旧的INT1,在新INT1     

如何配置计算机资源

1.中断(IRQ)的配置 在微机系统中,当计算机设备向CPU提出处理请求时,便向CPU发出中断请求信号。每一个计算机设备必须有一个不同的IRQ,这样CPU才能确定执行相应指令。表1列出了微机中的中断占用情况。     

微机电源的维护及故障检测技术

微机电源故障是一种常见的微机硬件故障，一旦电源出现故障，微机就不能工作，因此对微机电源的维护以及对其故障的检测排除就是显得十分重要了，为此，本文阐述了微机电源特征及其维护，并举了常见故障和检测排除方法。     

计算机组成原理考研辅导(下)

第四章指令系统 　　1、重点、难点综述及题型分析 　　计算机的工作体现为执行指令,CPU的基本任务是解释执行指令代码,所以指令系统在很大程度上决定着计算机如何工作,它是硬件逻辑设计的基础,与CPU的总体结构及整.体设计思想密切相关.这一章主要分为四大部分:指令格式、地址结构、寻址方式和指令类型.……     

指令级并行的数学模型

目前,提高CPU性能的一种重要方法是发掘指令级并行性.在CPU里设置多个功能部件,采用复杂的指令执行机制,使尽可能多的指令同时执行.本文用数学模型分析指令并行的一般原理,阐述指令相关的数学本质,并分析消除数据相关和控制相关的基本方法.     

软件人员亦可维修故障定位具体芯片——科航8088微机维修检测系统

该系统是专为微机应用单位和维修部门研制开发的操作简便、功能实用、价格低兼的微机维修专用工具。适用于以8088为 CPU 的长城0520系列机,IBM PC 机、XT 机及其兼容机。该系统设计的指导思想是利用被修复微机本身的硬件环境分步骤、分层次地检测故障部位,从瘫痪的整机到各大部件的故障均可检测并直观显示,再根据显示结果按照维修指导专家系统或使用说明书的提示排除故障。     

一种向分支指令后插入冗余指令的容错微结构

随着深亚微米工艺的广泛应用,瞬态故障已成为芯片失效的主要原因.文中提出了一种向分支指令后插入冗余指令的容错微结构,利用分支误预测浪费的处理带宽,降低了冗余执行导致的性能损失.实验结果表明,该技术的性能损失在6%～31%之间,平均为21%,明显低于MBI技术而和DIE技术的性能损失相当.该技术能够检测流水线上各阶段发生的瞬态故障并能恢复处理器状态,故障检测延时短,需要的硬件开销也较小,非常适合提高带有简单预测机制的嵌入式微处理器的容错能力.     

微机电源的维护及故障检测技术

微机电源故障是一种常见的微机硬件故障,一旦电源出现故障,微机就不能工作.因此对微机电源的维护以及对其故障的检测排除就显得十分重要了.为此,在文中阐述了微机电源的特征及其维护,并列举了常见故障和检测排除方法.同时分析了影响开关电源可靠性的因素.     

基于分布函数的WCET快速估计

在实时软件系统中,软件时间性能的分析与评估技术是一个重要的课题,然而随着CPU的结构越来越复杂,采用传统的模拟底层硬件执行的方法越来越困难。而基于分布函数的最坏执行时间(Worst Case Execution Time,WCET)估计方法从概率角度出发,可以绕过复杂的底层硬件建模,估计程序的最坏执行时间。首先对TI TMS320C6713 DSP汇编代码进行基本块的划分,以基本块为结点构建程序流图;然后用贝塔分布模拟每条指令的运行时间并采用改进的计划评审技术(Program Evaluation and Review Technique,PERT)确定贝塔分布相关参数,指令叠加后用正态分布模拟每个基本块的执行时间;最后利用基于路径的方法得到整个程序的最坏执行时间。实验结果表明此方法是可行的和合理的。     

基于ARM_DSP架构的嵌入式微机保护装置的设计

提出一种基于双CPU架构的微机保护装置的设计方法与实现过程。以LPC2468和TMS320F2812为硬件核心,以前后台系统和嵌入式操作系统为软件平台进行微机保护装置的设计,具体介绍了系统的硬件功能以及软件流程图。具体阐述了一种基于CPLD的双CPU通信的软硬件实现过程,解决了传统单CPU处理速度慢、功能单一的缺点,使保护装置运行更加可靠、灵敏。     

基于FPGA的五级流水线CPU

基于FPGA平台设计并实现了一种五级流水线CPU.它参考MIPS机将指令的执行过程进行抽象,把指令分成取值、译码、执行、访存、写回五级流水处理.首先设计系统级的结构,决定CPU的结构和指令系统.其次对整体结构进行分解,确定模块与模块之间的信号连接,采用VHDL实现CPU.最后通过Debug-controller调试软件对五级流水线CPU进行调试.结果表明了所设计的流水线CPU的有效性.     

Xen系统中CPU间歇性故障的自适应策略

Xen虚拟化环境没有考虑CPU的间歇性故障带来的影响。基于此,建立模拟CPU间歇性故障的时间模型,在该模型下未修改的Xen系统中的虚拟机会立刻崩溃。提出一种自适应的策略来改进Xen的CPU调度,该策略主动跟踪CPU的状态变化,将发生故障的CPU上的虚拟处理器迁移到可用的其他CPU上。实验结果表明,当CPU间歇性故障频繁发生时,应用该策略可以使虚拟机继续稳定地工作,性能平滑地降低。     

基于JTAG的故障注入工具设计

针对软件模拟硬件故障注入不能突破操作系统保护而使故障注入受到限制的问题,提出一种基于JTAG调试技术的硬件故障注入方法。当目标系统处于运行状态时,通过设置断点、设置观察点、发送调试请求等方式使目标系统在硬件层次中止当前运行模式,进入硬件调试模式。通过对基于总线扫描链的移位操作插入数据或CPU本身的指令,对系统内部的总线数据、寄存器数据、存储器数据进行修改。实验结果表明,该方法可以成功地实现故障注入。