[发明专利]一种多核处理系统的看门狗系统及控制方法

说明书

本发明提出了一种适用于混合安全等级多核处理系统的硬件看门狗系统及控制方法，使用可编程逻辑器件来实现硬件看门狗电路，利用多核处理器多个处理器核之间的共享存储空间来实现看门狗的控制方法。本发明看门狗系统可以对多核处理器内的每个处理器核各自的任务运行情况进行单独监控，并且在不同处理器核之间建立了有效的故障隔离能力，使得运行低安全等级任务的处理器核发生故障时，不会影响到高安全等级任务的正常运行。本发明可以对多核处理系统提供更全面的监控能力，并限制了其中单个处理器核故障的影响范围，从而有效地提高了多核处理系统的可靠性。

技术领域

本发明属于嵌入式计算机设计领域，具体涉及一种适用于混合安全等级多核处理系统的看门狗系统及控制方法。

背景技术

在高可靠嵌入式计算机中，通常使用硬件看门狗来对处理器的任务运行状况进行监控。硬件看门狗本质上是一个定时器电路。处理器运行的任务会定期对看门狗定时器进行计数重置操作，通常称之为“喂狗”操作。当处理器因为某些故障(例如程序指针错误进入了非程序区，或者软件分支陷入死循环等等)无法继续正常运行其任务时，便无法定期进行喂狗操作，看门狗定时器不再被及时重置，会计数至定时终点，产生相应的输出信号，通常称为“狗叫”信号。狗叫信号通常会对处理器产生高优先级的看门狗中断，或者直接引起处理器复位。

硬件看门狗通过上述机制对处理器的任务运行状况进行监控，使其可以及时处理错误或复位重启，从而保障嵌入式计算机不会长时间丧失功能，因此硬件看门狗在高可靠嵌入式计算机领域中得到了广泛应用。

近年来，单核处理器的发展进入了瓶颈，仅仅提高单核处理器的主频无法带来显著的性能改善，反而产生过多热量，并且高频单核处理器的性价比也令人难以接受。而在同一个芯片中集成多个处理器核仍可以带来较大的运算能力提升，因此，越来越多的计算系统采用多核处理器来作为运算核心。在一些复杂的高可靠嵌入式计算系统中，出于对缩小体积，减轻质量，降低功耗的需求，需要将原本运行在多个计算机或多个单核处理器上的不同安全等级的任务，集中到同一个多核处理器中运行。这就使得在同一个多核处理器中，会存在有多种不同安全等级的任务同时运行。通常，这些不同安全等级的任务，分别运行在多核处理器的不同处理器核中。

传统的硬件看门狗机制是基于单核处理器进行设计的，只能监控一个处理器核的任务运行情况，并不能对多核处理器中的多个处理器核的任务运行情况进行全面的监控。近年来，随着多核处理器日益广泛的使用，从业人员开始研究应用于多核处理器的看门狗监控机制，例如“CN201610827586.8一种基于多核系统的硬件看门狗控制方法及系统”等等。但这些新型设计，其共同点是利用处理器核间通信，用一个硬件看门狗来对所有的处理器核的运行情况进行共同监控，当任何一个处理器核死机或者无法正常进行核间通信时，看门狗就发出狗叫信号，中断或复位整个多核处理器。这类新型设计存在两个缺点：1.看门狗无法对每个处理器核的运行情况单独进行监控，无法掌握多核处理器内每个处理器核各自的任务运行状态；2.并不适用于运行混合安全等级任务的多核处理器，当运行低安全等级任务的处理器核发生故障时，会导致看门狗叫中断/复位(或者故障处理器核可能对看门狗进行预期之外的非法访问，导致看门狗出现故障)，进而影响到高安全等级任务的正常运行，这在混合安全等级的任务系统中是不可接受的。混合安全等级的任务系统中，要求不同安全等级任务之间进行故障隔离，低安全等级的任务故障不能影响到高安全等级任务的正常运行。

发明内容

本发明的目的：本发明提供一种适用于混合安全等级多核处理系统的看门狗系统及控制方法，解决了目前多核处理系统看门狗设计存在的问题，可以实时监控多核处理器内的每个处理器核各自的任务运行情况，并且适用于运行混合安全等级任务的多核处理器，当运行低安全等级任务的处理器核发生故障时，并不会影响到高安全等级任务的正常运行。

本发明的技术方案：

一种适用于混合安全等级多核处理系统的看门狗系统，包括：

一个多核处理器，其内部包含n个处理器核，即处理器核A、处理器核B……处理器核X；