第第頁一種軟硬件結合的控制流檢測與恢復方法【摘要】在計算機技術領域，控制流檢測技術是為了防止由瞬時故障所造成的程序錯誤，及時發現計算機語言程序在運行過程中的不良狀況，其恢復方法能夠將運行錯誤檢測出來并做以糾正。但控制流檢測技術在實際執行過程中，也存在檢測混淆等失誤情況，該技術也經歷了多次改良和升級，修正了程序自身的漏洞。本文針對軟硬件結合的控制流檢測技術展開論述，剖析這種技術在實踐過程中的優勢所在，以及程序恢復方法的運行機理。

【關鍵詞】軟硬件結合控制流檢測方法恢復方法

前言：控制流檢測能夠提升計算機微處理器的功能，對于程序運行過程中的容錯機能有著直接影響。在傳統的控制流檢測環節中，應用固有技術進行控制流檢測使程序運行的成本加大。基于此，應設計出一種軟硬件兼顧的控制流檢測模式，并且伴以相應的恢復方法。該模式較以往技術更為自動化，不僅能夠通過編譯自動嵌入關鍵數據，而且能夠自動執行檢測職能，甚至無需繁雜處理，就可以順利恢復正常的控制流，使程序快速修復。

一、控制流檢測方法概述

控制流檢測方法可以將計算機程序的錯誤執行通過有效的手段甄別出來。隨著技術水平的不斷提升，目前的控制流檢測方法是基于計算機軟硬件結合的處理方式，以及應用純軟件的控制流檢測方法。經實踐表明，前者的處理模式更為穩定，并且能夠將正確的恢復方法自動執行下去，從而令控制流檢測系統更加完備。

二、控制流檢測技術的研究狀況

最初，控制流檢測技術僅使用計算機硬件設備進行維護，即看門狗模塊，但該方法的應用領域較為狹窄，不能適用于所有的控制流檢測，這就催生了新方法的顯現。在之前的一段時期內，控制流檢測采用純軟件的技術方法，該方法也能夠合理的執行檢測，并且能夠將監測數據進行現場保存和恢復。又經過該系統的升級，一種軟硬結合的控制流檢測方法在實踐中嶄露頭角，得到了相關研究人員的一致認可。基于8051體系的結構問世后，較有成效的改善了系統的代碼量與性能，改善了程序控制流的檢測與執行效率[1]。即便當處理器出現錯誤后，也能夠及時會退到上一現場的保存點，成功完成恢復過程。

三、一種軟硬件結合的控制流檢測及自動修復錯誤機理

（一）軟硬結合控制檢測方法的演化

從上個世紀末開始，根據當時計算機主流處理器的研發水平，科研專家就提出了以硬件為主兼顧軟件運行的程序控制流檢測方法，該技術一經推出，就通過細致的配置發展成為現實的技術應用模型。隨著處理器及相關計算機硬件的升級，軟硬結合控制檢測方法浮出水面，且比以往的性能更佳。

（二）一種軟硬件結合控制流檢測的實現過程

首先，當程序運行之初，處理器接到指令后，程序迅速開始執行，在此時，該種軟硬件結合的控制流檢測技術從被檢測電路中得到信號源，且根據信號的指令進行自動的信息數據分析；然后，計算機中心處理器根據第一步驟的處理結果來推算下一步驟的執行地址，從而選擇按照控制流檢測所分析完成的結果繼續執行下去；最后，當經過檢測后的信息數據沒有執行，則通過處理器分支檢測的過程被重新進行檢測或自動恢復，直至通過分支檢測電路的控制流檢測，從而順利完成該種軟硬件結合的控制流檢測方法[2]。

（三）軟硬件結合控制流檢測方法的優勢

在傳統控制流檢測的處理框架中，基于源位置簽名的模式通過檢測只要能夠通過總線就能完成。但隨著技術的革新，電路技術的不斷完善，很多細節的處理更為精準，計算機芯片內開始采用新型緩存技術，以便于使程序運行更為平穩。軟硬件結合的控制流檢測技術比硬件為主的并行檢測技術更為先進，雖然在模擬設計的過程中也曾出現過諸多問題，但經過系統的改進與磨合，該種方法能夠實現控制流檢測與恢復，辨認系統存儲的空間，改變程序編碼的排列順序[3]。發展至今，高性能微處理器中應用了大量的寄存器文件與數據RAM，如果在執行編碼時，僅寫入緩沖數據，將會大大提升控制流檢測的效率，從而縮減程序恢復的時間，增強系統的整體效能。

（四）系統驗證過程中的關鍵環節與恢復方法

通過對軟硬件控制流檢測方法的實踐操作與分析而知，軟硬件結合的控制流檢測技術與以硬件為主的檢測方法相對，不僅可以降低成本，還可以使系統快速復位，順利執行正常程序。這依賴于該系統的幾個關鍵環節的有序執行[4]。首先是硬件現場的緩存過程要及時，無論以硬件為主還是以純軟件實現控制流檢測過程，處理器的緩存執行一定要及時有效，特別是多次進行錯誤簽名比對時，考驗的就是數據處理的執行速度；另外，還要注意檢測到錯誤后的直接復位系統的能效，在以往，這是一個較大的缺陷，然而，軟硬件結合的控制流檢測系統的出現，直接填補了傳統模式的漏洞，在發現程序錯誤后，能在第一時間恢復為正確控制流狀態，這是該方法的又一重要的關鍵點[5]。

四、結束語

通過對計算機匯編語言程序的細致研究，提出一種軟硬件結合的控制流檢測技術，它不僅能夠避免傳統控制流檢測過程的缺點，還能夠精準的進行實時檢測，并且對錯誤程序進行及時糾正，恢復過程極為迅速、準確。該技術使得傳統控制流檢測的成本有所降低，使用價值較為突出。軟硬件結合的控制流檢測方法及智能化恢復模式的研究成果，對于該領域的進一步拓展具有積極的推動作用。

參考文獻：

[1]龔銳，陳微，劉芳，戴葵，王志英.FT51：一種容軟錯誤高可靠微控制器[J].計算機學報，2010，11（06）：141-142.

[2]龔銳，陳微，劉芳，戴葵，王志英.一種軟硬件結合的控制流檢測與恢復方法[J].計算機研究與發展，2010，2（04）：151-153.

[3]吳艷霞，顧國昌，戴葵，劉海波，沈晶.匯編級軟硬結合的控制流檢測方法[J].計算機研究與發展，2011，10（20）：172-175.

[4]唐柳