[发明专利]一种混合运行多安全等级任务的安全隔离系统

说明书

本申请提供一种混合运行多安全等级任务的安全隔离系统，所述安全隔离系统包括多核处理器、DDRx存储器、FLASH存储器、NvRAM存储器、PCIe交换芯片、TTE网络端系统和FPGA，其中：多核处理器分别与PCIe交换芯片、FPGA、X组DDRx存储器、Y组DDRx存储器和Z组DDRx存储器连接；PCIe交换芯片与TTE网络端系统连接；FPGA分别与FLASH存储器、NvRAM存储器连接；PCIe交换芯片通过PCIe总线与TTE网络端系统连接；FPGA包括看门狗电路；TTE网络端系统向安全隔离系统外扩展双余度或三余度的TTE网络接口；所述多核处理器包括处理器核A、处理器核B和处理器核C；多核处理器包括PCIe总线接口L、PCIe总线接口M和PCIe总线接口N；PCIe总线接口L、PCIe总线接口M和PCIe总线接口N均与PCIe交换芯片连接。

技术领域

本申请涉及嵌入式计算领域，具体涉及一种混合运行多安全等级任务的安全隔离系统。

背景技术

在大规模复杂嵌入式计算应用场景中，常常会有不同种类、不同特征的嵌入式计算机，面向于不同类型的计算任务。以飞行器内部的嵌入式计算系统为例，其飞行控制类计算任务一般要求高可靠、高安全，通常运行于容错能力较强的计算机；其任务载荷(MissionPayload)类计算任务一般要求高性能、高带宽，通常运行于计算性能较强的计算机。在同一个嵌入式计算应用场景中，使用多个不同种类、不同特征的嵌入式计算机来执行不同类型的计算任务，这种设计方式的优势是不同特征的计算机便于满足不同类型计算任务的特性需求，但该设计方式也有其固有的缺点：一方面系统内计算机数量较多时，系统的体积、重量、功耗难以降低；另一方面不同特征的计算机通常具有不同的体系架构、不同的总线网络，彼此间分立运行，这使得运行于不同计算机的不同计算任务在数据融合、协同工作方面具有天然的阻碍。这种阻碍使得同一个嵌入式计算应用场景中，各种计算任务无法有机统一地紧密耦合、彼此协作，从而限制了所在嵌入式计算应用场景的整体功能、性能、运行效率的提升。为解决该问题，诸多领域的大规模复杂嵌入式计算系统近年来致力于综合化水平的提升，即不断提高单个计算机的功能、性能，将原本处于多个计算机中的计算任务，综合到单个计算机之中运行，这样一方面可以提高不同计算任务之间数据融合的水平和紧密协作的能力，另一方面也有助于降低嵌入式计算系统整体的体积、重量与功耗，从而提升所在嵌入式计算应用场景的整体功能、性能与运行效率。

在诸多领域的复杂嵌入式计算系统中，各种计算任务可以根据其关键重要程度进行分类。安全关键任务：与系统安全息息相关的计算任务，通常称为安全关键(Safety－Critical)任务。以飞行器为例，其飞行控制计算任务就是典型的安全关键任务。安全关键任务通常有着很高的可靠性、安全性要求，往往在系统后台不间断地运行，并对实时性有着较高要求。安全关键任务若发生错误或丧失功能，有可能造成生命、财产损失等严重后果，因此系统需要首要保障安全关键任务的可靠运行。任务关键任务：系统所承担的任务载荷(MissionPayload)相关的计算任务，通常称为任务关键(Mission－Critical)任务。以飞行器为例，雷达、通信、导航等任务载荷相关的计算任务就是典型的任务关键任务。任务关键任务的特点是，其通常是事件触发的。当触发事件未发生或少量发生时，任务关键任务的计算量和带宽需求较低；当触发事件频繁发生或集中发生时，任务关键任务的计算量和带宽需求陡增，甚至达到峰值。任务关键任务发生错误或丧失功能时，只会导致相应任务载荷无法被正确执行，通常不会直接导致系统安全方面的后果。运行任务关键任务的计算机需要支持任务峰值时的计算量和带宽需求，所以通常要求高性能、高带宽，但对于可靠性、安全性的要求相对较低。非关键任务：在安全关键任务和任务关键任务之外的，发生异常时不会造成重要影响的任务，通常称为非关键(non－Critical)任务。例如数据记录、娱乐设备等相关的计算任务通常就属于非关键任务。非关键任务对于可靠性、安全性的要求是最低的。