基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器及其处理方法技术

本发明专利技术提供了一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器及其处理方法，安全处理器包括主处理器核和多个从处理器核，主处理器核包括信号获取模块、组织模块和分配调度模块；信号获取模块用于实时获取外部传输的控制信号，组织模块用于根据安全运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算逻辑的动态执行架构；分配调度模块用于根据安全运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；多个从处理器核分别用于运行主处理器核分配和调度的运算任务。具有安全运算效率高、运算结果准确、核间负载均衡和可提高多核处理器的性能等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器及其处理方法
本专利技术涉及处理器
，具体涉及一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器及其处理方法。
技术介绍
随着互联网技术的高速发展，信息安全的重要性与日俱增。要想保证信息数据的安全，就必须要确保用于传输和接收信息数据的处理器的安全性，因此，安全处理器已经成为现代信息安全交互的基础部件，是信息安全领域的关键技术，也是解决信息系统安全威胁、风险和脆弱性的重要途径。安全处理器与信息安全紧密联系，涉及到物理安全、逻辑安全、应用安全和可控安全等诸多保护技术，如针对物理攻击的电磁防护，针对逻辑攻击的病毒免疫设计，针对应用攻击的密钥保护等。由于半导体工艺的极限限制，开发工程师们认识到，继续制造高性能的单核处理器将不再现实，仅仅提高单核芯片的速度，带来的功耗与散热问题也没有解决方案，且无法带来相应的性能改善，性价比不高，而处理速度稍快的处理器价格要高很多。因此，越来越多的半导体厂商倾向于制造功耗更低、性能均衡的多核处理器以提高处理器的综合性能。多核处理器是指在一个处理器中集成两个或多个完整的内核计算引擎，能支持系统总线上的多个处理器，由总线控制器提供所有总线控制信号和命令信号。按照多核处理器的多个内核架构分，可以分为同构多核和异构多核。同构多核的每个处理器核心的结构完全相同，地位等同，但随着信息计算越来越复杂，可能每个核需要计算的复杂难度不一样，会造成部分核闲置，部分核超负荷运算，导致信息安全运算效率低，运算准确度差。针对上述问题，可以考虑采用异构多核来处理，异构多核中每个核可以进行不同功能的计算，避免部分核心的闲置或超负荷，但如何对每个内核进行计算任务的准确分配，如何对不同内核间的运算进行调度，如何优化调度长度和提高多核处理器的性能亟待解决。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于：提供一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器及其处理方法，根据安全芯片的安全运算逻辑，通过主处理器核对多个异构的从处理器核进行运算任务的分配、调度协同，并根据多核处理器的异构性和计算任务间的依赖关系，基于平均负载对内核间的调度协同方法进行优化。具有安全运算效率高、运算结果准确、核间负载均衡和可提高多核处理器的性能等优点。一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器，包括主处理器核和多个异构的从处理器核，主处理器核包括信号获取模块、组织模块和分配调度模块；信号获取模块用于实时获取外部传输的控制信号，组织模块用于根据安全运算的运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算的运算逻辑的动态执行架构；分配调度模块用于根据安全运算的运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；多个从处理器核分别用于运行主处理器核分配和调度的运算任务。进一步地，上述动态执行架构下的多个从处理器核中包括协同处理器核，协同处理器核用于处理该动态执行架构下的安全运算分解、运算任务分配和协同调度。进一步地，上述主处理器核和多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通信，同一动态执行架构下的协同处理器核、多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通信；安全运算的运算逻辑包括计算信息完整性校验位、加密校验、签名校验、指纹校验和人脸特征校验，各个处理器核的运算方式包括并行运算、串行运算和交叉运算。一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理方法，包括以下步骤：S101：实时获取外部传输的控制信号；S102：根据安全运算的运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算的运算逻辑的动态执行架构；S103：根据安全运算的运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；S104：采用多个从处理器核分别运行主处理器核分配和调度的运算任务。进一步地，所述协同调度多个从处理器核间的运算任务，协同调度方法如下：S201：基于多核心安全芯片处理的调度环境，根据多个运算任务间的依赖关系构建运算任务图；S202：根据运算任务的入度值对运算任务图进行分层，用于消除运算任务间的数据依赖和控制依赖，保证同层运算任务并行执行；S203：将每层的运算任务调度到相应的从处理器核上，基于从处理器核之间的动态执行架构，根据每个从处理器核的计算能力分配相匹配的负载。进一步地，上述动态执行架构下的运算任务分配和调度是无环有向的，存在入度值为0的顶点，基于此特性，运算任务图可以进行分层，具体步骤如下：S301：计算运算任务图中所有顶点的入度值，将所有入度值为0的顶点放在第0层中；S302：假设得到了第K个分层，去除放入0~K层顶点外，在其他剩下的顶点所组成的子图中寻找所有入度值为0的顶点，放入第K+1层；S303：令K=K+1，重复步骤S302，直到所有顶点都被放入分层中。进一步地，将每层的运算任务调度到相应的从处理器核上，分层之间的调度串行执行，同层的运算任务并行执行，具体调度步骤如下：S401：将同一分层内的所有运算任务按照运算时间长短排列，计算出每个从处理器核的参考值Ai，并将所有从处理器核按照运算速度快慢排列；S402：将同一分层内当前排第一的运算任务分配给当前排第一的从处理器核，获取当前排第二的运算任务，计算将当前排第二的运算任务分配给该从处理器核的总耗时，判断总耗时是否大于Ai值；S403：若是，则不将当前排第二的运算任务分配给该从处理器核，计算该从处理器核的总耗时，将当前排第一的运算任务从分层的运算任务中删除；若否，则将当前排第二的运算任务分配给该从处理器核，依次计算剩余运算任务耗时，直到找到使该从处理器核总耗时等于Ai值的运算任务为止，然后计算该从处理器核的总耗时，将分配给该从处理器核的所有运算任务从分层的运算任务中删除；S404：针对同一分层内剩余的运算任务，循环执行步骤S402和步骤S403，直到所有运算任务都分配完成。进一步地，若从处理器核计算第K运算任务的耗时略大于Ai值，具体调度步骤如下：S501：从第K运算任务开始，向后选取运算任务替代第K运算任务，直到找到使从处理器核总耗时等于Ai值的运算任务为止；S502：计算出假设第K运算任务被分配到该从处理器核的耗时，通过判断误差值来确定是否将第K运算任务分配给该从处理器核；S503：若是，则计算该从处理器核的总耗时，将第K运算任务从分层的运算任务中删除，执行步骤S504；若否，则不将第K运算任务从分层的运算任务中删除，将第K-1运算任务分配给该从处理器核，计算该从处理器核的总耗时，第K-1运算任务从分层的运算任务中删除；S504：循环执行步骤S501~S503，直到所有运算任务都分配完成。进一步地，上述主处理器核和多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通信，同一动态执行架构下的多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器，其特征在于：包括主处理器核和多个异构的从处理器核，主处理器核包括信号获取模块、组织模块和分配调度模块；信号获取模块用于实时获取外部传输的控制信号，组织模块用于根据安全运算的运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算的运算逻辑的动态执行架构；分配调度模块用于根据安全运算的运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；多个从处理器核分别用于运行主处理器核分配和调度的运算任务。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理器，其特征在于：包括主处理器核和多个异构的从处理器核，主处理器核包括信号获取模块、组织模块和分配调度模块；信号获取模块用于实时获取外部传输的控制信号，组织模块用于根据安全运算的运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算的运算逻辑的动态执行架构；分配调度模块用于根据安全运算的运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；多个从处理器核分别用于运行主处理器核分配和调度的运算任务。


2.根据权利要求1所述的多核心安全芯片处理器，其特征在于，上述动态执行架构下的多个从处理器核中包括协同处理器核，协同处理器核用于处理该动态执行架构下的安全运算分解、运算任务分配和协同调度。


3.根据权利要求2所述的多核心安全芯片处理器，其特征在于，上述主处理器核和多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通信，同一动态执行架构下的协同处理器核、多个从处理器核之间采用共享内存进行数据通信；安全运算的运算逻辑包括计算信息完整性校验位、加密校验、签名校验、指纹校验和人脸特征校验，各个处理器核的运算方式包括并行运算、串行运算和交叉运算。


4.一种基于逻辑扩展的多核心安全芯片处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：实时获取外部传输的控制信号；
S102：根据安全运算的运算逻辑对多个从处理器核进行动态的逻辑组织，形成匹配安全运算的运算逻辑的动态执行架构；
S103：根据安全运算的运算逻辑将安全运算分解为多个运算任务，并在上述动态执行架构下将运算任务分配给相应的从处理器核，以及协同调度多个从处理器核间的运算任务；
S104：采用多个从处理器核分别运行主处理器核分配和调度的运算任务。


5.根据权利要求4所述的多核心安全芯片处理方法，其特征在于，所述协同调度多个从处理器核间的运算任务，协同调度方法如下：
S201：基于多核心安全芯片处理的调度环境，根据多个运算任务间的依赖关系构建运算任务图；
S202：根据运算任务的入度值对运算任务图进行分层，用于消除运算任务间的数据依赖和控制依赖，保证同层运算任务并行执行；
S203：将每层的运算任务调度到相应的从处理器核上，基于从处理器核之间的动态执行架构，根据每个从处理器核的计算能力分配相匹配的负载。


6.根据权利要求5所述的多核心安全芯片处理方法，其特征在于，上述动态执行架构下的运算任务分配和调度是无环有向的，存在入度值为0的顶点，基于此特性，运算任务图可以进行分层，具体步骤如下：
S301：计算运算任务图中所有顶点的入度值，将所有入度值为0的顶点放在第0层中；
S302：假设得到了第K个分层，去除放入0~K层顶点外，在其他剩下的顶点所组成的子图中寻找所有入度值为0的顶点，放入第K+1层；
S303：令K=K+1，重复步骤S302，直到所有顶点都被放入分层中。


7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：浙江地芯引力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33