一种计算机中央处理器的抗干扰方法技术

本发明专利技术公开了一种计算机中央处理器的抗干扰方法，包括以下步骤：一、在计算机ＣＰＵ初始化时，将其程序所占用的最大地址写入一个增设的程序最大地址寄存器ＰＣＭＡＸ中；二、在ＣＰＵ按照程序计数器ＰＣ的内容取指令码前，将程序计数器ＰＣ与程序最大地址寄存器ＰＣＭＡＸ的内容均输入至一个增设的程序地址比较器ＰＣＰ进行比较：当前者等于或小于后者时，ＣＰＵ正常执行；当前者大于后者时，程序地址比较器ＰＣＰ输出一中断信号至一个增设的不可屏蔽中断源ＵＳＩＮＴ，不可屏蔽中断源ＵＳＩＮＴ产生中断并使得ＣＰＵ进入中断服务程序。本发明专利技术硬件设计简单且步骤少、使用操作简便，能简易解决程序在空白程序存储区和空闲程序存储区的干扰问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机应用
，尤其是涉及一种计算机中央处理器的抗干扰方法。
技术介绍
计算机控制系统的抗干扰是计算机软、硬件设计中必须考虑的重要问题，而程序计数器PC的抗干扰俗称“程序跑飞”问题，又是设计中需主要解决的问题之一。现有解决“程序跑飞”的常用方法包括设置“Watchdog”监视器、设置程序指针陷阱或使用复位指令等。上述方法虽可在程序受干扰、进入死循环或硬件故障时使系统复位，但上述存在的以下主要问题，即不能实时监测程序的运行状况，导致不能及时发现程序的干扰情形，并且相应处理干扰的方法也不合理。2005年10月5日公开的专利技术专利申请CN1677363中披露了一种计算机CPU抗干扰的设计方法，通过该方法虽然能够实时监测程序的运行，及时发现程序的干扰并能够以合理的方法处理干扰，但该方法的硬件实现较为复杂。通过对计算机控制系统抗干扰的研究，在“程序跑飞”的故障中，程序计数器PC的内容变化有一定规律的。为了便于分析，设计算机总的程序存储空间为Mt，实际程序存储器占用的空间为Mr：其中程序所占用的实际程序存储器的空间为Mo，未被程序所占用的实际程序存储器的空间为Me。这样以来，程序计数器PC被干扰后其内容可能分布于以下三个区：第一、空白程序存储区Me：未被程序所占用的实际程序存储器的空间，即Me＝Mr-Mo；第二、空闲程序存储区Mf：未使用的程序存储空间，即Mf＝Mt-Mr；第三、程序存储区Mo：程序所占用的实际程序存储器的空间，Mo＝Mr-Me。-->我们以PC被干扰后其内容分布在程序存储器空间的区域不同，将干扰分为三种：Me区干扰；Mo区干扰；Mf区干扰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其硬件设计简单且步骤少、使用操作简便，能够简易解决程序在空白程序存储区Me和空闲程序存储区Mf的干扰问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、在计算机中央处理器即CPU初始化时，将其程序所占用的最大地址写入一个增设的程序最大地址寄存器PCMAX中；步骤二、在CPU按照程序计数器PC的内容取指令码前，将程序计数器PC与程序最大地址寄存器PCMAX的内容均输入至一个增设的程序地址比较器PCP中进行比较：当前者等于或小于后者时，CPU正常执行；当前者大于后者时，所述程序地址比较器PCP输出一中断信号至一个增设的不可屏蔽中断源USINT，不可屏蔽中断源USINT产生中断并使得CPU进入中断服务程序。步骤二中所述的中断服务程序为相应干扰处理程序、系统报警程序、复位或初始化操作程序。步骤二中所述的程序地址比较器PCP与一个增设的程序地址比较专用寄存器PCPSR相接。步骤一所述的程序最大地址寄存器PCMAX和所述程序计数器PC的位数相同且均为N位。步骤二中所述程序地址比较器PCP的位数为N位。所述程序地址比较器PCP为N位的双输入比较器。-->所述程序地址比较专用寄存器PCPSR的位数为N/2位；且在CPU复位时，置所述程序最大地址寄存器PCMAX的内容为全“1”，置所述程序地址比较专用寄存器PCPSR为禁止程序地址比较器PCP工作的状态；步骤一中将CPU进行初始化且将其程序所占用的最大地址写入程序最大地址寄存器PCMAX时，置所述程序地址比较专用寄存器PCPSR为开启程序地址比较器PCP的状态。本专利技术与现有技术相比具有以下优点，1、方法简单且实时性强；2、硬件设计简单且步骤少、使用操作方便；3、能够对计算机中央处理器程序执行的整个过程进行实时监测，具体是在CPU按照程序计数器PC的内容取指令码前，及时发现Me区干扰和Mf区干扰；4、本专利技术改变了传统计算机的执行指令方式及硬件结构，其结合干扰的分布情况，通过增设一程序最大地址寄存器PCMAX、一程序地址比较器PCP、一程序地址比较专用寄存器PCPSR和一不可屏蔽中断源USINT，实现了对于Me区干扰和Mf区干扰的实时监测，并能及时发现干扰情形且根据实际情况作出相应的干扰处理，能有效解决现有“程序跑飞”解决方法较为复杂的缺陷；5、本专利技术的具体工作原理是：在计算机初始化时，将程序占用的最大地址写入程序最大地址寄存器PCMAX，同时将程序地址比较专用寄存器PCPSR置成禁止程序地址比较器PCP工作的状态；在计算机按照程序计数器PC的内容取指令码前，通过程序地址比较器PCP将程序计数器PC的内容和程序最大地址寄存器PCMAX的内容进行比较，如果前者等于或小于后者，则说明程序计数器PC的内容在正常范围，CPU按正常执行。而当前者大于后者时，说明程序计数器PC的内容超出了规定范围，即程序肯定已被干扰；此时，程序地址比较器PCP输出信号一个中断信号，并且该中断信号作为不可屏蔽中断源USINT的中断条件，产生中断并使得CPU进入中断服务程序；实践中，利用该中断，可根据不同情况编写各种处理该类干扰的干扰处理程序，另外也包括对系统进行系统报警、复位或初始化操作。总之，本专利技术对于Me区干扰和Mf区干扰而言，具有干扰性判断准确、迅速、可靠且有效-->的特点。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。具体实施方式以INTEL公司的8031单片机为例，本专利技术所述计算机中央处理器的抗干扰方法，包括以下步骤：步骤一、在计算机中央处理器即CPU初始化时，将其程序所占用的最大地址写入一个增设的程序最大地址寄存器PCMAX中，并且程序最大地址寄存器PCMAX和程序计数器PC的位数相同且均为N位。本实施例中，在现有CPU基础上增设一个程序最大地址寄存器PCMAX，并且所述程序最大地址寄存器PCMAX和程序计数器PC的位数相同且均为16位。步骤二、在CPU按照程序计数器PC的内容取指令码前，将程序计数器PC与程序最大地址寄存器PCMAX的内容均输入至一个增设的程序地址比较器PCP中进行比较：当前者等于或小于后者时，CPU正常执行；当前者大于后者时，所述程序地址比较器PCP输出一中断信号至一个增设的不可屏蔽中断源USINT，不可屏蔽中断源USINT产生中断并使得CPU进入中断服务程序。所述中断服务程序为相应干扰处理程序、系统报警程序、复位或初始化操作程序。另外，所述程序地址比较器PCP为N位的双输入比较器；所述程序地址比较专用寄存器PCPSR的位数为N/2位；且在CPU复位时，置所述程序最大地址寄存器PCMAX的内容为全“1”，置所述程序地址比较专用寄存器PCPSR为禁止程序地址比较器PCP的状态；步骤一中将CPU进行初始化且将其程序所占用的最大地址写入程序最大地址寄存器PCMAX时，置所述程序地址比较专用寄存器PCPSR为开启程序地址比较器PCP的状态。本实施例中，所述程序地址比较器PCP和不可屏蔽中断源USINT的位-->数为16位。所述程序地址比较器PCP与一个增设的程序地址比较专用寄存器PCPSR相接，并且程序地址比较专用寄存器PCPSR的位数为8位。设计算机总的程序存储空间Mt为64k，实际程序存储器占用的空间Mr为32k：其中程序所占用的实际程序存储器的空间Mo为8k，未被程序所占用的实际程序存储器的空间Me为24k。这样：程序存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其特征在于该方法包括以下步骤：　步骤一、在计算机中央处理器即ＣＰＵ初始化时，将其程序所占用的最大地址写入一个增设的程序最大地址寄存器ＰＣＭＡＸ中；　步骤二、在ＣＰＵ按照程序计数器ＰＣ的内容取指令 码前，将程序计数器ＰＣ与程序最大地址寄存器ＰＣＭＡＸ的内容均输入至一个增设的程序地址比较器ＰＣＰ中进行比较：　当前者等于或小于后者时，ＣＰＵ正常执行；　当前者大于后者时，所述程序地址比较器ＰＣＰ输出一中断信号至一个增设的不可屏蔽 中断源ＵＳＩＮＴ，不可屏蔽中断源ＵＳＩＮＴ产生中断并使得ＣＰＵ进入中断服务程序。

【技术特征摘要】
1.一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、在计算机中央处理器即CPU初始化时，将其程序所占用的最大地址写入一个增设的程序最大地址寄存器PCMAX中；步骤二、在CPU按照程序计数器PC的内容取指令码前，将程序计数器PC与程序最大地址寄存器PCMAX的内容均输入至一个增设的程序地址比较器PCP中进行比较：当前者等于或小于后者时，CPU正常执行；当前者大于后者时，所述程序地址比较器PCP输出一中断信号至一个增设的不可屏蔽中断源USINT，不可屏蔽中断源USINT产生中断并使得CPU进入中断服务程序。2.按照权利要求1所述的一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其特征在于：步骤二中所述的中断服务程序为相应干扰处理程序、系统报警程序、复位或初始化操作程序。3.按照权利要求1或2所述的一种计算机中央处理器的抗干扰方法，其特征在于：步骤二中所述的程序地址比较器PCP与一个增设的程序地址比较专用寄存器PC...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴钰，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]