[发明专利]一种基于指令脆弱性分析的SDC错误检测方法

权利要求书

1.一种基于指令脆弱性分析的SDC错误检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对程序集进行故障注入实验，得到指令的SDC脆弱性值，从而构建指令SDC脆弱性分析模型样本数据集；

步骤2，根据步骤1得到的程序指令样本的SDC脆弱性值，提取指令SDC脆弱性描述特征向量F，具体为：

其中，F_dependent为数据传播依赖相关的指令依赖特征向量；END是一个包含五个字段的特征向量,END＝E_store,E_caller,E_icmp,E_fcmp,E_address，分别表示是否被存储指令、函数调用指令、整型比较指令、浮点型比较指令、地址相关指令引用，若是则将相应位标记为1，否则标记为0；CMP是一个包含两个字段的特征向量，用来表征末端指令为比较指令时相关的指令特征，CMP＝Loop_depth,P_branch,Loop_depth为比较指令所在的循环深度，P_branch为静态分支概率；Crash是一个包含两个字段的特征向量，用来表征与程序崩溃相关的特征；Crash＝Byte_dest,Addr_num，Byte_dest为目的操作位数，Addr_num为前向切片中与地址相关的指令数；MF为计算出的错误屏蔽因子；F_inherent为表征指令自身性质的指令固有特征向量；IC为指令的类型，是一个包含8个字段的特征向量，IC＝C_int,C_float,C_cmp,C_bit,C_conv,C_mem,C_call,C_load，分别表示是否为整型二元操作、浮点型二元操作、比较指令、逻辑操作、转换操作、地址相关的操作、函数调用指令、内存读指令，若是则将相应字段标记为1，否则标记为0；Inst_time为动态指令执行时间与程序总时间占比；BBL为指令所在基本块的大小；IN_loop表示指令是否在循环中；RIN_bb表示到基本块结束还需执行的指令数；DC_ratio表示指令与函数执行时间的比值；Call_num表示指令所在函数被调用的次数；RIN_fun表示到函数返回还需执行的指令数；Var_global表示指令中变量是否会影响全局变量，若是则标记为1，否则标记为0；Fan_out表示指令目的操作数的扇出值；

步骤3，根据步骤1得到的指令脆弱性值和步骤2得到的指令特征向量，训练基于支持向量回归的指令SDC脆弱性分析模型；

步骤4，使用步骤2的方法提取目标程序的指令特征向量，根据步骤3中训练得到的指令SDC脆弱性分析模型对目标程序指令脆弱性值进行预测分析；

步骤5，根据步骤4预测分析得到的指令脆弱性值，对目标程序进行指令冗余处理，具体包括以下步骤：

步骤5.1：根据步骤4的指令SDC脆弱性预测分析函数分析得到指令脆弱性值，在程序中采用下式选择待冗余的指令集合：

其中，I_sort表示对指令脆弱性按递减顺序进行排序后的指令集合；为指令的SDC脆弱性值，为指令的动态指令数；I_selected表示从排序后指令I_sort中选出的前S条指令集合；Z表示对指令的冗余粒度，即对目标程序进行冗余处理的指令比例；D是程序中静态指令的总数目；

步骤5.2：对步骤5.1中的指令集合I_selected进行冗余处理得到集合遍历I_dup中所有指令，若指令数据依赖于且i＞j，则他们存在定义引用关系；若I_dup指令集合中的指令不能和其他的冗余指令构成定义引用关系，则在步骤5.3中为该冗余指令添加单独的比较指令；

步骤5.3：在基本块的最后插入比较指令，比较原始指令的执行结果和插入的冗余指令的执行结果，若结果不一致，则表明出现了瞬时故障，需要采取措施进行恢复；若结果一致，则表明该段基本块代码的执行没有出现错误；

步骤6，对步骤5得到的冗余处理后的目标程序进行故障注入实验，程序在运行时对SDC错误进行检测；

步骤7，对步骤5得到的冗余处理后的目标程序的SDC错误检测能力进行评估。