安全处理器范文10篇

摘要通过对处理器技术的跟踪，给出了基于密码算法的32位安全处理器的结构，并对密码算法核的结构和软件进行设计与研究，最后结合安全处理器的应用领域，充分肯定了研究安全处理器的重要性。

关键词处理器、安全处理器、安全模块、密码模块

1引言

现有的安全技术似乎始终存在着局限性，防火墙被动防御无法阻止主动入侵行为、应用级过滤检测与处理能力存在矛盾，背负众望的IPv6技术也无法鉴别主机、用户真实身份，无法阻止攻击报文。当系统的安全越来越岌岌可危，人们开始尝试从芯片的角度去解决安全难题。要保证信息安全首先要保证拥有自有版权的安全芯片。目前，安全芯片设计在信息安全领域已取得了很大成绩，在密码学研究方面已经接近国际先进水平，嵌入式密码专用芯片也已开发成功，但密码芯片在功能与速度方面还滞后于系统和网络的发展，特别在高速密码芯片方面与国际先进水平有很大差距。同时，在CPU方面，不管是通用处理器、嵌入式处理器还是专用微处理器技术已经很成熟，国内多个单位都把嵌入式处理器作为切入点，如中科院计算所的“龙芯”、北大微处理器中心的“众志”、中芯的"方舟"等，嵌入式CPU已作为SOC芯片的核心，但很少考虑安全方面，特别是针对国内的专用密码算法。具有自主版权的CPU才是安全的CPU，只有具有自主知识产权的CPU不断取得新突破，对我国的信息安全才具有重大现实意义。随着网络速度的不断提高，微电子技术的不断发展，在芯片中加入安全功能成为一种趋势，特别是在个人电脑的芯片设计中。研制安全处理器将是今后安全产品的发展趋势。

2安全处理器的技术跟踪2.1嵌入式处理器

目前处理器的划分从应用角度出发，分三类：通用处理器、嵌入式处理器、专用处理器。这些分类都是相对的，只是在一定程度上反映CPU的特性。

摘要通过对处理器技术的跟踪，给出了基于密码算法的32位安全处理器的结构，并对密码算法核的结构和软件进行设计与研究，最后结合安全处理器的应用领域，充分肯定了研究安全处理器的重要性。

关键词处理器、安全处理器、安全模块、密码模块

1引言

现有的安全技术似乎始终存在着局限性，防火墙被动防御无法阻止主动入侵行为、应用级过滤检测与处理能力存在矛盾，背负众望的IPv6技术也无法鉴别主机、用户真实身份，无法阻止攻击报文。当系统的安全越来越岌岌可危，人们开始尝试从芯片的角度去解决安全难题。要保证信息安全首先要保证拥有自有版权的安全芯片。目前，安全芯片设计在信息安全领域已取得了很大成绩，在密码学研究方面已经接近国际先进水平，嵌入式密码专用芯片也已开发成功，但密码芯片在功能与速度方面还滞后于系统和网络的发展，特别在高速密码芯片方面与国际先进水平有很大差距。同时，在CPU方面，不管是通用处理器、嵌入式处理器还是专用微处理器技术已经很成熟，国内多个单位都把嵌入式处理器作为切入点，如中科院计算所的“龙芯”、北大微处理器中心的“众志”、中芯的"方舟"等，嵌入式CPU已作为SOC芯片的核心，但很少考虑安全方面，特别是针对国内的专用密码算法。具有自主版权的CPU才是安全的CPU，只有具有自主知识产权的CPU不断取得新突破，对我国的信息安全才具有重大现实意义。随着网络速度的不断提高，微电子技术的不断发展，在芯片中加入安全功能成为一种趋势，特别是在个人电脑的芯片设计中。研制安全处理器将是今后安全产品的发展趋势。

2安全处理器的技术跟踪

2.1嵌入式处理器

汽车正经历着一场数字革命的洗礼：纯机械系统和模拟电子的时代一去不复返。现今的汽车是数字化的汽车，内置了几十甚至上百个嵌入式处理器，它们通过数字网路相互连接，以控制和优化汽车内几乎每一个系统的运转。

将来的汽车会集成更多的处理器，因为先进的应用和性能要求更为复杂的信号处理算法，包括安全、引擎和尾气排放控制、驾驶者与汽车的交互界面，以及车内信息和娱乐系统等。

汽车市场要求处理器供应商做出长期的承诺。例如，汽车制造商有时要求其供应商对某一处理器产品提供长达10～15年的供应承诺。下面我们将探讨针对汽车数字信号处理应用的各种处理器类型，以及各个类型的优缺点。此外，我们还将分析汽车应用的特殊要求对面向汽车市场的处理器的影响。

汽车应用中处理器的选择

汽车系统所用处理器的选择受多种因素的影响。最主要的选择标准一般包括汽车认证资格、片上集成度、性能、价格和节能等。软件开发工具的质量及软件组件的可用性也会影响到处理器的选择。处理器供应商对其产品的承诺以及将来的发展规划等也是重要的考虑因素。

由于关系到生命安全，汽车引擎、气囊控制和刹车系统等关

摘要：针对车载、机载等嵌入式计算系统对小体积、低功耗、高计算能力等方面的要求，基于多核处理器设计了一款非对称嵌入式数据处理模块，该模块对外通过光纤互联网络和其余设备高速连通交互，具有良好的互连通性和互操作性。采用非对称嵌入式系统架构，模块内各处理器内核可根据不同的任务等级或安全等级，部署不同的的任务，为整体提供公共计算能力同时时兼顾容错特性，有助于上层管理系统动态规划分配任务，提升系统性能。模块可适配嵌入式实时操作系统，具备良好的计算能力和实时性。

关键词：多核处理器；非对称嵌入式系统；光纤互联网络

1概述

随着半导体技术的发展，嵌入式电子系统逐步向着更高集成度不断提升。以航空机载电子系统为例，在新型的综合核心处理平台上，既要保证具备足够高的任务/数据可靠性，又要使计算节点/单元具有更高计算的性能、更低的功耗、占用更小的体积，因此多核处理器在机载计算等方面中得到广泛的应用[1]。多核处理器通常在处理器芯片上集成两个或两个以上的内核，作为提升处理器性能的主要方式之一，相比通过提升内核主频来提升处理器性能的方式，可有效地降低处理功耗，同时还可规避处理器的主频提升带来的技术瓶颈等问题[2]。相比单核处理架构，多核处理器架构功耗更低，通信延迟更低。多核处理器以自身的优点在并行处理和高性能计算等方面得到了广泛的应用。在嵌入式系统方面，根据多核处理器上各个核心是否运行相同的任务，嵌入式系统可以分为两大类：（1）非对称结构，（2）对称结构。对称结构通常指在多核处理器的不同内核心上运行或部署相同或类似的任务，不同核心对于顶层应用程序或子任务来说可近似认为对等。非对称结构通常指多核处理器的不同内核心上运行或部署不同的任务，各核之间的使用可根据应用程序完成不同的任务，具有一定的独立性[3]。在非对称嵌入式系统每个核心可以运行自己的特殊任务，对上层管理系统而言，可近似认为不同核心分别为不同的计算资源，上层管理系统可根据系统的状态和系统实时的计算任务对不同核心资源进行动态分配，特别是在系统需要对不同安全等级或优先等级的任务进行动态分配时，非对称嵌入式系统具有无可比拟的优势。采用常见的多核处理器设计了一款非对称嵌入式数据处理模块，该模块对外通过光纤互联网络和其余设备高速连通交互，具有良好的互连通性和互操作性。模块可适配嵌入式实时操作系统，具备良好的计算能力和实时性。在此对该模块设计从需求和软硬架构方面进行阐述。

2需求分析

随着车载、机载等嵌入式计算系统的任务复杂程度的增加，对嵌入式电子设备提出更高的要求。数据处理模块作为重要的计算资源，要求具备更多、更快的数据处理和任务处理能力，要求在相同体积及功耗下具备更高计算能力、更强的通信性能，且系统需具备足够的灵活性，可以快速维修更换和系统扩展。从系统角度考虑，数据处理模块需支持高速互联总线，可接入整个机载或车载计算环境系统中，并为系统提供足够的算例。在适配操作系统方面，和整个系统需保持一致，便于进行上层应用程序，并为应用程序扩展和移植打下良好的基础。数据处理模块硬件搭载与之配套软件，可以完成系统要求的任务，为整个系统提供良好的计算资源及系统服务，可使上层应用安全稳定地运行。充分考虑到整个系统资源共享及健康管理，要求数据处理模块具备通用性，计算能力提供给整个系统实现资源共享，处理器内部不同核之间具有一定的容错特性。

摘要：网络处理器的设计、应用被认为是推动下一代网络向高性能、灵活性方向发展的核心技术。本文从网络设备研制角度，对网络协议处理基本操作、网络处理器产生技术需求、基本功能、体系结构特点、产品现状、应用前景、未来发展进行研究。

关键词：网络处理器体系结构网络设备数据分组网络协议

网络高速发展，对下一代网络设备提出以下要求：具有优异性能，支持高速分组处理；具有高度灵活性，支持不断变换高层网络服务。传统的基于GPP（GeneralPurposeProcessor）的网络设备只满足灵活性要求；基于ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)的网络设备只满足高性能要求；网络处理器能够通过灵活的软件体系提供硬件级的处理性能，基于NP（NetworkProcessor）的网络设备具有高性能和灵活性。

1网络处理器产生技术需求

以网络设备核心部件更新为标志，网络设备体系结构发展经历了三个阶段：

（1）以GPP为核心的网络设备体系结构

机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。

当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据，本文对于机械制造中的安全控制系统相关问题进行分析。

1安全控制系统

所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。

从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。

安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2)采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4)程序CRC校验;5)安全认证功能块。

自从2001年4月16日，国家环保总局正式了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(II)》，中国正逐步加快对汽车排放进行限制的步伐。

之后，随着中国汽车保有量和年产量的迅猛发展，中国为了进一步保护环境推行可持续发展战略，先后又了国III、国IV法规(见表I)，以追赶欧美等发达国家的法规要求。和国际上排放法规的推行数度相比，可以看出，我国推行的力度很强，并且推行的步伐也更快。

近几十年来，汽车技术的发展和进步是以越来越多的电子技术应用紧密联系在一起的。电子技术在在汽车里的广泛应用提高了汽车的性能，有效降低了排放，有力地推进了汽车安全性和可靠性。而汽车电子的进步又总是和汽车半导体的进步密不可分。汽车电子的革新对半导体技术提出了新的挑战，而半导体技术的创新又为汽车电子的进步提供了必不可少的条件。动力系统作为汽车电子里最重要的核心系统之一，半导体技术更是起到了非常重要的作用。半导体器件作为动力系统的基本组成部分，直接影响到整个系统的规划，布局和系统控制战略。下面从微处理器，传感器和汽车功率器件等几个方面介绍半导体技术在汽车动力系统里的应用，创新以及对汽车半导体未来的展望。

随着汽车性能包括排放，可靠性和安全性的不断提高，一代又一代汽车的动力系统发生了非常大的变化。如果比较这一代又一代的汽车动力控制系统，我们会发现，传感器，执行器的数量明显的增加了，控制系统的复杂程度也大大提高了。

为了更有效控制的汽车动力系统，越来越多的传感器被应用到系统当中。传感器可以更准确的各种测量物理参数，以便于系统了解当前的状态，为准确有效的控制提供了可能。一代又一代微处理器的推出，为动力系统提供了越来越强的实时运算能力。半导体功率器件的不断更新和进步，使得执行器，如引擎点火，喷油嘴，结气门体等的控制更加准确和有效。

汽车微控制器的进步和革新

摘要：介绍了软件无线电系统的开放式软件通信体系结构，提出在可重新配置的硬件平台上建主一种分布式处理环境，运行不同供应商提供的软件组件以支持各种服务，从而达到系统软件的可移植性、重用性和伸缩性。

关键词：软件无线电软件通信结构CORBAIDL域描述体

伴随蜂窝无线个人通信系统服务的快速发展，产生了很多无线通信标准，如GSM、IS95、IS54/136、PDC等。这些空中接口对不同的应用和服务都有各自约定的波段、调制解调机制、编解码方式、复合接人技术和协议。可以预见，在不久的将来，无线电通信系统必将把各种无线接入网集成到一个通用系统结构中，通过一个硬件平台实现多种标准和服务。二十世纪90年代初开始，无线电的服务正从长期依赖的硬导线连接向软件无线电演进。

1基本思想

软件无线电SDR(SoftwareDefinedRadio)为以软件方式实现各种空中接口，提供灵活的无线通信方式以便于实现灵活的传输机制、协议和应用。图1所示为多模式(多个性)的SDR系统的功能模块及标准接口点约定，其中无线电节点指基站或移动终端。多模式技术要求可在一个以上的信道RF频带上接人，在图1中为信道集。

图1

射频识别(RFID)技术平稳地渗透到我们日常生活的许多方面。从超市的库存管理到快速收款,这项技术正改变着许多现有的应用并支持新的应用。在RFID前端,“信号链”从有效装置上的小标签开始,将信息传送给一个或多个RFID阅读器,当标签出现在特定的区域内时,阅读器检测。在RFID后端,基于服务器的系统保持并更新标签数据库。RFID系统框图如图1所示。

当今,大多数RFID阅读器都采用多个处理器来满足应用需求。通常其中一个是连接模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的信号处理器。另一个是与本地或者远程服务器通信的网络处理器,用于信息存储和恢复。但Blackfin系列等处理器能够管理这些不同的功能——信号转换和网络连接。

本文首先介绍了RFID技术以及它能支持的当前和未来的应用。然后,针对RFID阅读器的功能,本文将研究运行在RFID阅读器和服务器连接所需要的基本软件组成。

RFID系统概述

RFID是一种采用射频(RF)传输识别代码、分类代码和(或)跟踪目标的通信系统。每个目标都有自己的RFID标签(也称为应答器)。总系统用一个标签阅读器接收每个标签的RF信号。阅读器的嵌入式软件管理查询、接收标签信息的解码和处理以及与存储系统通信、收藏标签数据库和其他相关信息。

RFID的应用

摘要：网络处理器的高速处理和灵活的可编程性，使它成为当今网络中数据处理的有效解决方案。本文深入探讨网络处理器的软件开发模型。首先，介绍IntelIXP2400网络处理器硬件结构和软件开发平台，然后给出基于网络处理器的路由转发系统的设计实例，阐述网络处理器开发的关键环节，最后提出网络处理器软件开发所面临的主要问题和挑战。

关键词：网络处理器软件开发模型微引擎微模块核心组件

引言

随着当今网络规模和性能迅速增长，Internet主干网络流量的指数性增长及新业务接连的出现，这就要求网络设备具有线速和智能的处理能力。网络处理器NP（NetworkProcessor）便是一种新兴、有效的统一解决方案。它适用于各层网络处理，具有ASIC高速处理性能和可编程特性，既能保证系统灵活性，又能完成线速处理数据包所要求的高性能硬件功能。目前，网络处理器已经涌现出了一些成功的应用范例。这些应用主要包括：基于网络处理器的路由交换设备、智能安全设备和入侵检测设备等。比如，北京联想使用IBM的PowerNP构成了电信级的防火墙设备。与此同时，围绕着网络处理器应用展开的相关研究也得到了飞速发展，一些企业和科研机构也给予了足够重视。例如，Intel专门投资支持全球100所大学进行网络处理器及其相关应用的研究。

由于网络处理器特殊的体系结构，它的软件编程模型与传统网络应用/嵌入式应用开发有较大不同，更为复杂。本文将以IntelIXP2400网络处理器为例，对网络处理器软件开发模型进行较为详细地探讨。

1网络处理器硬件架构