拟态任务处理机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种拟态任务处理机，涉及电子信息技术领域。所述拟态任务处理机包括：拟态调度器、外部接口组和n个异构处理器，n≥1；n个异构处理器相互独立；所述拟态调度器分别与所述外部接口组和任意一个异构处理器连接；拟态调度器包括FPGA芯片板和集成在FPGA芯片板上的n个相互独立的PCIe硬核控制器；PCIe硬核控制器与异构处理器一一对应连接。本实用新型专利技术所述拟态任务处理机包括FPGA和多个处理器，FPGA作为拟态调度器，调度三个同时运行的异构处理器运行，实现降低拟态任务处理机所在通信系统安全风险，保证通信系统安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
拟态任务处理机
本技术涉及电子信息
，尤其涉及一种拟态任务处理机。
技术介绍
按照拟态计算原理构造的计算机称为拟态计算机。经典通用计算机采用“执行结构固定不变、靠软件编程实现计算”。拟态计算机通过基于认知的元结构的拟态变换生成应用目标所需的物理解算结构集合，“依靠动态变结构、软硬件结合实现基于效能的计算”。通用和专用计算机的体系结构是拟态计算机执行机构与应用和环境无关的应用特例，表现为执行结构固定不变。拟态计算机是迄今为止已技术的各种计算机最为一般化的体系结构表达方式。2013年9月，我国成功研制出世界首台结构动态可变的拟态计算机。但是现有拟态计算机存在以下不足：内、外部攻击者易观察到的硬件执行环境和软件工作状况，然后构建基于网络漏洞或后门的攻击链以攻击拟态任务处理机所在通信系统，导致通信系统的安全风险增大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种拟态任务处理机，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本技术所述拟态任务处理机，所述拟态任务处理机包括：拟态调度器、外部接口组和n个异构处理器，n≥1；n个异构处理器相互独立；所述拟态调度器分别与所述外部接口组和任意一个异构处理器连接；所述拟态调度器包括FPGA芯片板和集成在所述FPGA芯片板上的n个相互独立的PCIe硬核控制器；所述PCIe硬核控制器与所述异构处理器一一对应连接。优选地，每个异构处理器包括双存储器，为只读大容量存储器和固态大容量存储器。优选地，每个异构处理器均具有SATA接口、USB接口、PCIE接口、千兆网口和视频接口。优选地，所述拟态调度器与任意一个所述异构处理器通过PCI-E、CAN总线和千兆以太网口连接。优选地，所述拟态任务处理机的机箱后面板上设置外部接口组，所述外部接口组包括千兆网接口、CAN总线接口和与GPS接收机连接的RS-422接口。优选地，所述拟态调度器设置：FPGA最小处理器、时钟、电源、复位/清洗接口、PCie接口、千兆以太网、RS422总线接口、千兆以太网对外业务接口、CAN对外业务接口和调试配置接口。优选地，所述异构处理器的数量为3个，第一异构处理器为：X86处理器；第二异构处理器为：龙芯处理器；第三异构处理器为：ARM处理器。更优选地，所述龙芯处理器包括集成在龙芯开发板上的龙芯3A处理器、内存插槽、网络控制器、显示控制器、PCI扩展槽、千兆网口、VGA输出接口、DVI-I接口、音频解码器的音频插口、SATA接口、USB接口、PS2接口、RS232串口和SuperIO控制器。更优选地，所述ARM处理器采用基于Cotex-A9架构的异构多核Soc处理器，包括主频1.0GHz的四核armv7架构中央处理器CPU、主频500MHz图形加速处理器GPU、支持H.264、MPEG-4格式和1080P@30帧率的视频硬件编解码处理器VPU、基于双DSP核心的图形接口和视频流处理器IPU；所述ARM处理器还包括2GBDDR3内存、16MBNorFlash闪存、4GBeMMC存储器和可扩展60GBminiSATA存储器；所述ARM处理器还包括多个通讯接口，所述通讯接口包括USB接口、OTG接口、串行接口、CAN总线接口、百兆以太网接口、PCI-E扩展接口和辅接接口组；所述辅接接口组包括SPI接口、I2C接口和GPIO接口；所述ARM处理器还包括LVDS视频接口、VGA模拟视频接口、HDMI高清接口、PAL模拟视频接口和作为受话器、送话器或扬声器的音频输入输出接口；所述ARM处理器还包括PMIC电源转换器和LDO电源转换器。更优选地，每个异构处理器上的视频接口和键盘鼠标接口均与KVM切换器连接，所述KVM切换器上设置连接显示器的VGA接口和连接键盘和鼠标USB接口；每个异构处理器上均设置一路串口作为调试备用串口。FPGA最小处理器：为调度策略及接口实现的平台；本技术的有益效果是：本技术所述拟态任务处理机包括FPGA和多个处理器器，FPGA作为拟态调度器，调度三个同时运行的异构处理器平台云运行。尤其是在地面装备演示环境中，作为核心的拟态任务处理机动态地选择执行多种硬件变体以及相应的软件变体，使得内外部攻击者观察到的硬件执行环境和软件工作状况非常不确定，无法或很难构建基于网络漏洞或后门的攻击链，以达成降低拟态任务处理机所在通信系统安全风险的目的，保证通信系统安全可靠。附图说明图1是拟态任务处理机的结构框图；图2是拟态任务处理机的硬件结构框图；图3是拟态调度器的功能框图；图4是FPGA的功能框图；图5是FPGA最小处理器输出信号示意图；图6是时钟输出信号示意图；图7是电源输出信号示意图；图8是异构处理器状态控制单元输出信号示意图；图9是PCie接口通信输出信号示意图；图10是千兆以太网通信输出信号示意图；图11是RS422总线通信输出信号示意图；图12是千兆以太网业务接口输出信号示意图；图13是Can总线业务输出信号示意图；图14是调试配置接口输出信号示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例参照图1和图2，本实施例所述拟态任务处理机包括：拟态调度器、外部接口组和3个异构处理器；3个异构处理器相互独立；所述拟态调度器分别与所述外部接口组和任意一个异构处理器连接；所述拟态调度器包括FPGA芯片板和集成在所述FPGA芯片板上的3个相互独立的PCIe硬核控制器；所述PCIe硬核控制器与所述异构处理器一一对应连接。(一)拟态调度器，以FPGA为核心，完成对异构处理器的判决和调度。拟态调度器作为拟态任务处理机的调度判决的核心，具有接口多样性、策略复杂性、以及系统可扩展性。综合以上特性，选用FPGA芯片来实现调度管理。FPGA芯片选用XilinxXC7VX690T-2，如图4所示，完成调度板功能。FPGA上采用3个完全独立的PCIe硬核控制器(可有效隔离异构系统)。从拟态处理器系统角度来说，拟态调度器详细硬件方案设计如图3所示：拟态调度器和异构处理器之间采用Pcie、CAN总线和千兆以太网进行互联，拟态处理器对外输出1路千兆网口，一路Rs232串口，一路Can总线用于系统调试和总线接口。从业务数据角度上来说，拟态处理器对外输出2路千兆以太网(1路作为备份)，2路CAN总线(1路作为备份)。关于拟态调度器的划分，参照表1：参照图5，FPGA最小子系统：为调度策略及接口实现的平台；参照图6，时钟：为拟态调度器中各个元件提供运行所需时钟；参照图7，电源：为FPGA芯片板提供所需电源；参照图8，复位/清洗接口负责全局复位，同时还负责拟态任务处理机与拟态调度器之间的复位和清洗；参照图9、图10和图11，PCie接口、千兆以太网和RS422总线接口：均负责拟态调度器与每个异构处理器进行通信；参照图12和图13，千兆以太网对外业务接口和CAN对外业务接口：均作为拟态调度器的对外业务接口；参照图14，调试配置接口：作为拟态处理器的对外调试配置接口。拟态调度器在拟态任务处理器中起到调度管理的作用，硬件设计选用FPGA(内嵌MICROBLAZE软核)实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拟态任务处理机，其特征在于，所述拟态任务处理机包括：拟态调度器、外部接口组和n个异构处理器，n≥1；n个异构处理器相互独立；所述拟态调度器分别与所述外部接口组和任意一个异构处理器连接；所述拟态调度器包括FPGA芯片板和集成在所述FPGA芯片板上的n个相互独立的PCIe硬核控制器；所述PCIe硬核控制器与所述异构处理器一一对应连接。

【技术特征摘要】
1.一种拟态任务处理机，其特征在于，所述拟态任务处理机包括：拟态调度器、外部接口组和n个异构处理器，n≥1；n个异构处理器相互独立；所述拟态调度器分别与所述外部接口组和任意一个异构处理器连接；所述拟态调度器包括FPGA芯片板和集成在所述FPGA芯片板上的n个相互独立的PCIe硬核控制器；所述PCIe硬核控制器与所述异构处理器一一对应连接。2.根据权利要求1所述拟态任务处理机，其特征在于，每个异构处理器包括双存储器，为只读大容量存储器和固态大容量存储器。3.根据权利要求1所述拟态任务处理机，其特征在于，每个异构处理器均具有SATA接口、USB接口、PCIE接口、千兆网口和视频接口。4.根据权利要求1所述拟态任务处理机，其特征在于，所述拟态调度器与任意一个所述异构处理器通过PCI-E、CAN总线和千兆以太网口连接。5.根据权利要求1所述拟态任务处理机，其特征在于，所述拟态任务处理机的机箱后面板上设置外部接口组，所述外部接口组包括千兆网接口、CAN总线接口和与GPS接收机连接的RS-422接口。6.根据权利要求1所述拟态任务处理机，其特征在于，所述拟态调度器设置：FPGA最小处理器、时钟、电源、复位/清洗接口、PCie接口、千兆以太网、RS422总线接口、千兆以太网对外业务接口、CAN对外业务接口和调试配置接口；FPGA最小子系统单元：为调度策略及接口实现的平台；时钟单元：为各单元提供运行所需时钟；电源单元：为FPGA芯片板提供所需电源；复位/清洗接口单元：负责全局复位，同时还负责拟态任务处理机与拟态调度器之间的复位和清洗；PCie接口单元、千兆以太网单元和RS422总线接口单元：均负责拟态调度器与每个异构处理器进行通信；千兆以太网对外业务接口单元和CAN对外业务接口单元：均作为拟态调度器的对外业务接口；调试配置接口单元：作为拟态处理器的对外调试配置接口。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：夏翔，石海峰，刘江，王炜，汪晓伟，
申请(专利权)人：知新思明科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11