[發明專利]基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法

有效

• 申請號: 201710485237.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107291570B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 彭喜元;沈露;崔秀海;彭宇;王少軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07;G06F11/20
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳新勝

1.一種基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法，CPU0或CPU1中的原始數據通過軟件EDAC模塊進行編碼操作，寫入到OCM中；OCM中的Hsiao碼數據通過軟件EDAC模塊進行解碼操作，被CPU0或CPU1讀取；當數據讀取檢測到單位錯或雙位錯時，SGI產生軟件中斷進行雙核同步數據回寫或通知CPU0和CPU1進行處理，其特征在于：

A、關鍵變量定義及初始化：將需存儲在OCM且待加固的變量作為關鍵變量，定義關鍵變量的位寬，指定關鍵變量在OCM中的存儲地址，初始化關鍵變量，并對SGI進行使能；

B、數據編解碼操作：采用具有糾一檢二功能的Hsiao碼作為OCM加固的糾錯碼，根據Hsiao碼算法原理，對CPU寫入OCM的數據進行編碼操作，對CPU從OCM讀取的數據進行解碼操作；

C、錯誤中斷生成：采用Zynq-7000內部軟件生成中斷SGI處理檢測到的錯誤，當從OCM讀取數據檢測到單位錯時，SGI產生軟件中斷SEC，通知CPU0和CPU1進行同步回寫；當從OCM讀取數據檢測到雙位錯時，SGI產生軟件中斷DED，通知CPU0和CPU1進行處理；

D、雙核同步回寫：當數據讀取檢測到單位錯時，通過Hsiao碼解碼操作可以得到CPU所需的正確數據，但為便于后續數據的使用需將正確數據回寫到OCM中，同時為避免一個CPU在數據回寫過程中被另一個CPU訪問，采取雙核同步回寫操作，直到數據回寫完成才可以被訪問。

2.根據權利要求1所述的基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法，其特征在于：所述的關鍵變量定義及初始化過程中，將所有存儲到OCM的關鍵變量定義成位寬為32位的無符號長整型數，其中僅低16位有效，高16位全部清0，用作Hsiao碼校驗位的存儲；為所有的關鍵變量分配OCM存儲地址，Zynq-7000內OCM默認的映射地址空間為0x0000_0000～0x0003_FFFF和0xFFFF_0000～0xFFFF_FFFF；對存儲到OCM的關鍵變量進行初始化賦值。

3.根據權利要求1所述的基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法，其特征在于：所述的解碼操作過程中，當CPU向OCM寫入數據時，從CPU0或CPU1中讀取原始數據，將原始數據的低16位有效數據拆分成兩組8位數據，對8位數據進行移位操作存入一個長度為8的數據位數組中，使數組中各元素最低位的值為8位數據相應位的值；根據上述得到的數據數組與Hsiao碼算法獲取的生成矩陣G，對每一個8位數據進行編碼操作，并獲取一個長度為5的校驗位數組；根據Hsiao碼的數據位分配，將兩組數據位數組和校驗位數組進行移位操作，合成一個32位Hsiao碼數據，存入OCM中。

4.根據權利要求1所述的基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法，其特征在于：所述的解碼操作過程中，當CPU從OCM讀取數據時：從OCM中讀取Hsiao碼數據，并記錄該數據地址，將Hsiao碼數據拆分成兩組Hsiao碼數據，對13位編碼數據進行移位操作存入一個長度為13的編碼位數組中，使數組中各元素最低位的值為編碼數據相應位的值；根據上述得到的編碼位數組與Hsiao碼算法獲取的監督矩陣H，對每一個編碼數據進行解碼操作，并獲取一個長度為5的校驗子數組；將兩組校驗子數組進行移位操作，使校驗子S相應位的值為數組中各元素最低位的值，根據校驗子S得到無錯、單位錯和雙位錯的錯誤狀態標志，對于無錯和單位錯可以得到正確的數據，被CPU0或CPU1讀取和使用。

5.根據權利要求1所述的基于Zynq-7000的片上存儲器抗單粒子翻轉防護方法，其特征在于：所述的錯誤中斷生成過程中，為單位錯和雙位錯分別分配一個SGI ID號，初始化并開啟對應的SGI；當檢測到錯誤時，將SGI連接到所有的CPU，通過寫Zynq-7000內部ICDSGIR寄存器，產生相應的軟件中斷，同時對錯誤狀態標志SEC_Flag或DED_Flag置位；進入單位錯或雙位錯對應的軟件中斷服務函數。