多核系統(tǒng)仍然是軍事和航空航天領(lǐng)域的一個有吸引力的選擇,這已經(jīng)不是什么秘密了。隨著嵌入式系統(tǒng)尺寸、重量和功耗 (SWaP) 的減小,依賴多核系統(tǒng)的推動力仍在繼續(xù)。
原因不難理解。同一芯片上的雙核可提高性能,而無需增加功率或增加尺寸或重量。減少芯片數(shù)量等于減少物理空間 - 例如,有助于安裝在飛機(jī)上的狹小空間中,或用于偵察任務(wù)中的士兵手持設(shè)備。不要介意減少的功率、熱量等。你知道好處!
然而,在軍事/航空航天市場,測試和認(rèn)證多核系統(tǒng)的挑戰(zhàn)總是抵消了明顯的好處 - 特別是在試圖滿足DO-178標(biāo)準(zhǔn)時。從單核轉(zhuǎn)向多核(并行處理)的相同優(yōu)勢也增加了挑戰(zhàn)。
安全關(guān)鍵型測試的動態(tài)
在研究多核挑戰(zhàn)之前,我們需要了解安全關(guān)鍵開發(fā)的典型動態(tài),這些動態(tài)必須在系統(tǒng)級別進(jìn)行測試。這是挑戰(zhàn)開始的時候。目標(biāo)系統(tǒng)永遠(yuǎn)不會具有與開發(fā)平臺相同的內(nèi)存和運(yùn)行時性能。證明結(jié)構(gòu)覆蓋所需的代碼檢測往往會使系統(tǒng)陷入困境,尤其是在需要板載 I/O 來導(dǎo)出測試結(jié)果的情況下。
由于對系統(tǒng)性能的影響,由于目標(biāo)資源有限,通常無法對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行整體檢測。通常通過一次驗證和分析一個組件的代碼,然后聚合結(jié)果來解決此限制。
在安全關(guān)鍵領(lǐng)域,由于所使用的處理器和工具鏈通常不是最新的,因此具有更大的資源限制,因此這種循序漸進(jìn)的過程更具挑戰(zhàn)性。因此,傳統(tǒng)流程要求對每個組件重復(fù)系統(tǒng)級測試,從而大大延長了整體驗證計劃。
多核提升認(rèn)證賭注
在多核系統(tǒng)上進(jìn)行測試使這些挑戰(zhàn)進(jìn)一步復(fù)雜化。當(dāng)多個進(jìn)程在不同的內(nèi)核上運(yùn)行時,有效收集結(jié)構(gòu)覆蓋數(shù)據(jù)可能會受到并發(fā)性、可靠性和穩(wěn)健性障礙的阻礙。
例如,創(chuàng)建線程安全檢測數(shù)據(jù)記錄函數(shù)的典型方法依賴于使用同步對象(如互斥鎖)。這可確保一次只有一個進(jìn)程可以執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄代碼;執(zhí)行函數(shù)的第一個進(jìn)程“抓取”互斥鎖,阻止任何其他嘗試使用同一函數(shù)的進(jìn)程執(zhí)行。
一旦第一個函數(shù)完成了數(shù)據(jù)記錄過程,它就會“釋放”互斥鎖,執(zhí)行列表中的下一個進(jìn)程會“抓取”它并繼續(xù)處理。對于多核系統(tǒng)的所有并發(fā)進(jìn)程,不難看出這種切換方法可能會對系統(tǒng)的運(yùn)行時性能產(chǎn)生不利影響。
新的輕量級檢測解決了問題
隨著開發(fā)進(jìn)度越來越緊,以及行業(yè)對降低嵌入式系統(tǒng)SWaP的推動,傳統(tǒng)儀器和數(shù)據(jù)收集技術(shù)的內(nèi)存和運(yùn)行時開銷已成為生產(chǎn)力和應(yīng)用性能的障礙。傳統(tǒng)的儀器和數(shù)據(jù)收集技術(shù)在越來越多地用于滿足SWaP要求的多核系統(tǒng)的情況下根本不可行。
滿足安全關(guān)鍵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的驗證要求要求所有測試都在系統(tǒng)級對最終系統(tǒng)硬件執(zhí)行,并且必須通過使用結(jié)構(gòu)覆蓋分析來證明測試完整性。
新的輕量級儀器技術(shù)解決了這兩個目標(biāo)。在我的下一篇文章中,我將研究一些有希望的突破,以經(jīng)濟(jì)高效地測試多核系統(tǒng),以滿足安全關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。
審核編輯:郭婷
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