[发明专利]一种多核处理器及其故障注入方法

说明书

本申请公开了一种多核处理器及其故障注入方法，涉及计算机处理器领域。本申请公开的故障注入方法包括：当需要向多核处理器的某一处理器核注入硬件故障时，将该处理器核指定为被攻击核，将另外某一处理器核作为攻击核；当攻击核检测到被攻击核运行至指定故障注入点时，将被攻击核的处理器核电压更改为攻击电压，将硬件故障注入被攻击核中；在攻击电压持续预设时间后将被攻击核的处理器核电压恢复为安全电压。采用本申请提供的故障注入方法在不改变其他核电压的基础上使得除攻击核和被攻击核之外的其他核都不受影响，实现硬件故障注入，以达到向安全环境中加载不可信应用程序的目的。

技术领域

本申请涉及计算机处理器领域，尤其涉及一种多核处理器及其故障注入方法。

背景技术

随着半导体技术、超大规模集成电路、计算机体系结构的快速发展，处理器的平均指令吞吐率得到了很大的提高，然而如何降低处理器的能耗一直是一个需要重点考虑的问题，特别是在手机、笔记本、平板电脑等移动设备上。处理器的能耗是动态功耗在时间上的卷积，动态功耗由负载电容C、电压V、频率F共同决定，其关系如下所示：

P＝V²×F×C

动态功耗与电压、频率成正比，因此，降低处理器核电压和频率可以减少处理器的动态功耗，进而减少处理器的能耗，然而降低处理器核电压和频率也会降低处理器的性能。为了在处理器性能和功耗之间折衷，现代处理器广泛应用了动态电源管理(DynamicVoltage and Frequency Scaling,DVFS)技术。DVFS允许操作系统以满足用户对性能和功耗的要求为目的，根据处理器负载状态动态改变处理器的电压和频率。为了实现DVFS，系统的频率和电压硬件管理器的输出被设计成基础频率和基础电压的倍数，倍数大小由相应的操作系统内核驱动配置。为了更好地管理处理器的电压和频率，电压和频率被固定在离散元组的集合(Operating Performance Points,OPP)中，每个频率对应一个固定电压，组成频率-电压对。OPP由设备特点决定，定义在供应商提供的设备描述文件中并由内核驱动读取和使用。

Linux和Android系统提供了五种处理器频率管理模式，包括性能模式、省电模式、按需调节、保守模式、用户自定义模式，设备用户可以使用系统命令配置处理器的频率管理模式。在用户自定义模式下，设备用户可以使用内核驱动提供的命令指定处理器各个核的频率，处理器的电压也会根据频率的改变而被更改。在Windows系统中，设备用户可以通过电源计划改变处理器的频率。在DVFS中，处理器核的频率是独立的，但是所有核共享同一个硬件电压管理器，在支持DVFS的多核处理器中，各个核的电压是一样的，如果通过降低处理器核电压实现故障注入，则所有核的电压都会受到影响，如果这些核的频率也是一样的，则运行在这些核上的程序，包括操作系统程序，均会出现不可预料的错误。

发明内容

本申请提供一种基于多核处理器的故障注入方法，包括：当需要向多核处理器的某一处理器核注入硬件故障时，将该处理器核指定为被攻击核，将另外某一处理器核作为攻击核；当攻击核检测到被攻击核运行至指定故障注入点时，将被攻击核的处理器核电压更改为攻击电压，将硬件故障注入被攻击核中；在攻击电压持续预设时间后将被攻击核的处理器核电压恢复为安全电压。

如上的，其中，通过对多核处理器中的电压管理驱动程序进行修改，将处理器核电压更改为攻击电压。

如上的，其中，所述攻击电压具体为使被攻击核不能正常工作，除被攻击核外的其他处理器核均能正常工作的电压。

如上的，其中，将被攻击程序绑定到被攻击核上执行，将攻击程序绑定到攻击核上执行；攻击核中的攻击程序检测到被攻击核上的被攻击程序中的被攻击代码开始执行的时刻为指定故障注入点。

如上的，其中，在攻击核检测被攻击核运行到指定故障注入点之前，还包括执行空指令评估指令执行周期，知道被攻击程序运行至所述指定故障注入点。