[發明專利]一種多備份啟動的宇航計算機系統以及安全啟動方法

有效

• 申請號: 201711221114.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108021473B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王明賀;欒曉娜;王德波;朱其星;伍攀峰;于俊杰;高蘭志
• 申請（專利權）人: 山東航天電子技術研究所
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 劉珂瑋

1.一種多備份啟動的宇航計算機系統，其特征在于，

包括中央處理器、多樣本存儲模塊、多樣本維護模塊以及樣本控制器；

所述中央處理器設置于所述宇航計算機中，配置用于控制所述樣本控制器進行啟動程序樣本選擇；

所述多樣本存儲模塊采用宇航用非易失性存儲器，配置用于存儲N備份的所述中央處理器的啟動程序樣本，N為2的整數次冪，且N≠0；

所述樣本控制器，配置用于在所述中央處理器的控制下選擇中央處理器的啟動程序樣本，并將所選擇的啟動程序樣本映射到所述中央處理器運行的首地址空間；所述樣本控制器監視所述中央處理器的程序運行狀態；

所述中央處理器還配置用于從所述運行的首地址空間讀取啟動程序樣本，運行啟動程序；

所述樣本控制器，包括看門狗計數器、樣本選擇模塊以及樣本切換模塊；

所述中央處理器在正常運行啟動程序時，周期性地向所述看門狗計數器發送牽狗操作信號；所述中央處理器在運行啟動程序異常時，不再向所述看門狗計數器發送牽狗操作信號；

所述看門狗計數器連接所述中央處理器，在所述中央處理器的控制下進行計時，并周期性地接收所述中央處理器發來的牽狗操作信號，若在看門狗周期內未接收到所述牽狗操作信號，則復位所述中央處理器，并產生狗咬控制信號發送給所述樣本切換模塊；

所述樣本選擇模塊連接所述中央處理器，讀取所述中央處理器運行的啟動程序樣本編號，并進行下一啟動程序樣本的選擇；

所述樣本切換模塊在接收到所述狗咬控制信號之后，在所述中央處理器復位撤銷之前，將所述樣本選擇模塊選擇的所述下一啟動程序樣本映射到所述中央處理器運行的首地址空間；

所述多樣本存儲模塊包括多個不同類型的非易失性存儲器，N備份的所述中央處理器的啟動程序樣本存儲在所述多個不同類型的非易失性存儲器中；

所述非易失性存儲器為疊層設計的可讀寫非易失性存儲器或者具有抗輻照能力的可讀寫非易失存儲器；所述樣本控制器采用FPGA芯片。

2.一種多備份啟動的宇航計算機安全啟動方法，其特征在于，

采用如權利要求1所述的宇航計算機系統，該系統的啟動流程具體為：

S1、所述中央處理器上電復位，在復位撤銷前，所述樣本切換模塊將預先設置的啟動程序樣本映射到中央處理器運行的首地址空間；

S2、所述中央處理器的復位撤銷后，所述中央處理器控制所述看門狗計數器開始計時；所述中央處理器從首地址空間中讀取啟動程序樣本，運行啟動程序，并對啟動程序運行是否正常進行判斷，若運行啟動程序正常，所述中央處理器周期性向所述看門狗計數器發送牽狗操作信號，所述中央處理器啟動成功，啟動流程結束；

若運行啟動程序異常，則執行S4；

S4、所述中央處理器不再向所述看門狗計數器發送牽狗操作信號；所述看門狗計數器在看門狗周期內未接收到所述牽狗操作信號，則復位所述中央處理器，并產生狗咬控制信號發送給所述樣本切換模塊；

所述樣本選擇模塊讀取所述中央處理器運行的當前啟動程序樣本編號，并進行下一啟動程序樣本的選擇；

所述樣本切換模塊在接收到所述狗咬控制信號之后，在所述中央處理器復位撤銷之前，將所述樣本選擇模塊選擇的所述下一啟動程序樣本映射到所述中央處理器運行的首地址空間；

判斷所述中央處理器運行所述啟動程序樣本的次數是否小于設定次數閾值；

若是則返回S2；

否則啟動流程結束；

所述啟動流程結束之后，還包括如下多樣本維護流程：

所述樣本選擇模塊讀取所述多樣本存儲模塊中存儲的啟動程序樣本，對所述啟動程序樣本進行三取二表決，區分正確的啟動程序樣本和錯誤的啟動程序樣本，并采用正確的啟動程序樣本對錯誤的啟動程序樣本進行回寫；

所述樣本選擇模塊判斷錯誤的啟動程序樣本編號是否與所述中央處理器運行的啟動程序樣本編號相同，若相同則向所述中央處理器發送禁止牽狗信號，所述中央處理器接收到所述禁止牽狗信號之后，不再向所述看門狗計數器發送牽狗操作信號。