[發明專利]一種多核異構域控制器核間安全通信系統

有效

• 申請號: 202110390110.3
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113312299B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 楊世春;榮冬雪;李強偉;周新岸;周思達
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F15/167
• 分類號: G06F15/167;G06F15/17;G06F9/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

本發明涉及一種多核異構域控制器核間安全通信系統，包括根據多核異構域控制器中的處理器類型劃分的若干物理分區以及與各物理分區相連的片上網絡，相同類型的處理器位于同一物理分區，各處理器包括相互連接的處理器核心和獨立緩存單元，各物理分區內還包括共享通信總線和共享內存單元，在同一物理分區內的各相同類型的處理器的同構的處理器核心均通過各自的獨立緩存單元連接共享通信總線，共享通信總線連接共享內存單元，不同物理分區內的共享通信總線均連接片上網絡。本發明建立了多個同構的處理器核心以及異構的處理器核心間的核間通信機制，優化核心間數據的傳輸量以及數據的安全性，提高了多核異構域控制器的綜合性能。

技術領域

本發明涉及新能源汽車控制領域，具體涉及一種多核異構域控制器核間安全通信系統。

背景技術

汽車自動駕駛、網聯化、動力系統電氣化和共享移動化是汽車工業未來的發展趨勢，并且這四個方向將相輔相成的發展。隨著自動駕駛與新能源技術的快速滲透，對整車電子化控制與算力要求大幅提升，推動整車集成的重點從物理架構向高速、安全、可靠的電子架構進行轉變，總體趨勢是從分散的體系結構(由中央網關連接組件的第三代汽車電子電氣結構)過渡到更集中的具有專用域控制器的系統，其中功能運行在具有高軟件到硬件集成的專用ECU上。新的控制器架構對算力的要求也呈指數級上升，車規級的中央計算未來將成為重中之重，綜合要求極高，而在提高處理器性能的方面，傳統方法是提高處理器時鐘頻率，但這會使得處理器功耗也隨之增加，而多核處理器通過增加計算核心，處理器提供了較高的計算能力，并支持并行計算技術。

多核異構控制器通常由不同構型的計算邏輯單元組成，可以發揮不同計算單元的優勢，提高處理器的綜合性能，但是由于集成了大量的不同計算邏輯單元，其計算單元之間的數據交互、跨核任務調度問題正有待研究，而核間通信技術將用于多核異構各個核心間的數據共享以及同步，對系統性能影響非常大，尤其核心間的數據一致性以及數據安全急需研究。在這種情況下，設計基于多核異構架構的新能源汽車域集中控制器的核間通信機制的意義十分重大。

發明內容

為解決現有多核異構控制器核間通信技術中存在的諸多欠缺及不足的問題，本發明提供了一種多核異構域控制器核間安全通信系統，通過物理分區以及共享通信總線與片上網絡相結合，建立多個同構的處理器核心以及異構的處理器核心間的核間通信機制，優化核心間數據的傳輸量以及數據的安全性。

本發明的技術方案如下：

一種多核異構域控制器核間安全通信系統，其特征在于，包括根據多核異構域控制器中的處理器類型劃分的若干物理分區以及與各物理分區相連的片上網絡，相同類型的處理器位于同一物理分區，各處理器包括相互連接的處理器核心和對應的獨立緩存單元，各物理分區內還包括共享通信總線和共享內存單元，在同一物理分區內的各相同類型的處理器的同構的處理器核心均通過各自的獨立緩存單元連接共享通信總線，所述共享通信總線連接共享內存單元，不同物理分區內的共享通信總線均連接片上網絡；

所述獨立緩存用于對應的處理器核心的獨立訪問，所述共享通信總線通過共享總線仲裁策略處理各處理器核心間數據與指令的交換，所述共享內存單元用于保存數據且同一物理分區的同構的處理器核心具有共享內存單元的訪問權限；所述片上網絡通過分層通信協議以及路由仲裁策略計算不同物理分區的異構的處理器核心間的數據交互需求以及協議握手，采用分層通信協議將不同物理分區的異構的處理器核心間的數據以及指令信息進行點對點的傳輸，并采用路由仲裁策略根據不同的數據請求方以及數據提供方動態地分配傳輸線路以及接口資源。

優選地，所述多核異構域控制器中的處理器包括若干CPU、GPU和FPGA，各所述CPU作為一個異構處理單元被劃分至一個物理分區，各所述GPU作為另一個異構處理單元被劃分至另一個物理分區，各所述FPGA作為第三個異構處理單元被劃分至第三個物理分區。

優選地，所述獨立緩存單元包括總線接口模塊，獨立緩存單元存儲相應處理器核心的數據請求指令并通過總線接口模塊連接共享通信總線，進而共享通信總線讀取到獨立緩存中的數據請求指令。