安全實(shí)現(xiàn)汽車電子實(shí)時(shí)性能
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當(dāng)安全遇上性能
通過與市場(chǎng)領(lǐng)先的一流廠商密切合作，英飛凌推出了一個(gè)全新的多核TriCore處理器家族，以滿足在計(jì)算性能、更高內(nèi)存容量、安全性和汽車質(zhì)量等方面日益增長(zhǎng)的需求。這個(gè)命名為AURIX的全新處理器家族，是繼大獲成功的AUDO和AUDOMAX家族的后起之秀。全新設(shè)計(jì)的AURIX家族旨在以高能效、高性能的方式，提供最先進(jìn)的處理能力。TriCore內(nèi)核被重新設(shè)計(jì)為兩種不同的版本：一個(gè)是超標(biāo)量版本，可實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的300Mz性能；另一個(gè)是標(biāo)量版本，在200MHz頻率上，可實(shí)現(xiàn)最低電流消耗和最小尺寸空間，是適用于中端應(yīng)用的最高效的解決方案。這兩個(gè)版本的TriCore CPU都可實(shí)現(xiàn)鎖步，為ASIL D安全系統(tǒng)提供卓越的故障檢測(cè)能力和快速響應(yīng)時(shí)間。AURIX家族在性能、內(nèi)存容量和封裝方面的靈活擴(kuò)展性支持在不同器件之間共享一套共用安全實(shí)例，既允許在較小的器件上托管單個(gè)應(yīng)用，也允許在較大的器件上同時(shí)托管多個(gè)應(yīng)用，而無需更改軟件架構(gòu)或安全策略。這在一定程度上是由于在每個(gè)外設(shè)和每個(gè)內(nèi)部總線受控器中集成了一個(gè)獨(dú)一無二的功能，使之僅接受來自規(guī)定資源的訪問。這種機(jī)制（被稱為寄存器訪問保護(hù)）（圖2）能夠永久地阻斷或允許任何CPU、DMA或其他總線主控器訪問（或可能破壞）任何內(nèi)部共享資源（SRAM、外設(shè)、IO）的狀態(tài)。這樣，用戶就可以將任何外設(shè)和內(nèi)存組合，專用于各個(gè)CPU和DMA。許多外設(shè)也實(shí)現(xiàn)了雙配置，以便托管的各個(gè)應(yīng)用擁有自己的專用資源，確?！案蓴_免除”，而不受任何內(nèi)存保護(hù)機(jī)制或其他與操作系統(tǒng)有關(guān)的封裝機(jī)制的影響。對(duì)主控制器軟件工程和集成分析而言，節(jié)省空間的潛力很大（~30%），因?yàn)榛旌闲团R界系統(tǒng)可以在一個(gè)內(nèi)核上為ASILD應(yīng)用托管一個(gè)AUTOSAR OS，并同時(shí)在另一個(gè)核上托管一個(gè)不啟用本地內(nèi)存或定時(shí)保護(hù)的非AUTOSAR OS，該，使得非安全應(yīng)用不可能干擾單片機(jī)的與安全有關(guān)的行為。如果想要實(shí)現(xiàn)多個(gè)ASIL D應(yīng)用，那么AURIX也可托管多個(gè)AUTOSAR操作系統(tǒng)應(yīng)用，并完全支持合作模式。全新臨時(shí)保護(hù)系統(tǒng)在CPU內(nèi)核上執(zhí)行任務(wù)時(shí)間預(yù)算監(jiān)管和中斷率監(jiān)測(cè)上提供了輔助。這樣一來，ASIL C和ASIL D系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)AUTOSAR IOC，因?yàn)橛布梢员O(jiān)測(cè)內(nèi)核之間的任何相互作用，并將之限制在預(yù)先規(guī)定的限度內(nèi)。硬件強(qiáng)制執(zhí)行封裝邊界，允許在將監(jiān)測(cè)功能集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中時(shí)，進(jìn)行直截了當(dāng)?shù)陌踩撟C，因?yàn)榭梢灾苯油茢喑觥案蓴_免除度”。這些機(jī)制共同提供了實(shí)現(xiàn)“半虛擬化”所需的切入點(diǎn)?！鞍胩摂M化”是朝著全“虛擬化”和管理程序邁出的務(wù)實(shí)的第一步。因?yàn)槿缃竦钠噾?yīng)用事實(shí)上并不能提供，也不嚴(yán)格要求運(yùn)行“虛擬機(jī)”的能力。
圖2：寄存器訪問保護(hù)系統(tǒng)允許向特定CPU和DMA靈活分配外設(shè)和系統(tǒng)資源，強(qiáng)制封裝好后而不受操作系統(tǒng)內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的影響現(xiàn)在，英飛凌最新推出的AURIX家族控制器實(shí)現(xiàn)了許多創(chuàng)新技術(shù)和機(jī)制，（圖3）是一個(gè)可靈活擴(kuò)展的解決方案，既能滿足最高性能計(jì)算應(yīng)用的要求，同時(shí)又為硬件帶來了諸多安全特性，而不再依賴于應(yīng)用級(jí)軟件。隨著汽車電子控制功能和特性不斷呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，在一顆單片機(jī)上托管多個(gè)產(chǎn)自不同廠商、具備不同安全危險(xiǎn)程度的應(yīng)用的能力，將開啟通往新的域控制器架構(gòu)的大門，在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，降低復(fù)雜度。
圖3：AURIX超集框圖顯示了兩對(duì)鎖步TriCore CPU和一個(gè)高性能TriCore，可在統(tǒng)一片上系統(tǒng)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能和安全性
評(píng)論