计算机未来发展纲要.ppt

理解指令及操作语义 加法指令 add rd, rs, rt 指令格式 31 26 25 21 20 16 15 11 10 6 5 0 0 rs rt rd 0 0x20 000000 rs rt rd 00000 100000 操作语义 temp32..0 ← (GPR[rs]31||GPR[rs]31..0) + (GPR[rt]31||GPR[rt]31..0) if temp32 ≠ temp31 then SignalException(IntegerOverflow) else GPR[rd] ← temp31~0 endif 创建基本通路模型 处理组织成5个阶段，即5个时钟周期 取指（fetch） 译码（decode） 执行（execute） 访存（memory） 回写（write back） 根据指令操作语义设计指令的基本通路。 IF,IF/ID ,ID,ID/EX ,EX,EX/WB ,WB/IF 寄存器墙：IF/ID , ID/EX, EX/WB, WB/IF 每条指令基本通路设计具有独立性 工程综合结构 构建简单通路模型 基于基本通路，通过查表确定各个输入端嵌入选择器，构建简单通路。 多路选择器控制信号由周期信号和指令信号确定。 MMU、cache 综合CPU结构 合表排序，求控制单元的控制变量表达式 合表排序，求寄存器集合 合表排序，确定多路选择器（确定的关系集合） 求多路选择器控制信号（确定的逻辑表达式） 软件框架 指令复杂通路及CPU系统结构的软件框架 机器周期 数字逻辑部件 多路选择器（偶对集合） 部件连接关系（关系集合） 指令码信号和功能码信号（逻辑表达式） 寄存器控制信号（逻辑表达式） 多路选择器控制信号（逻辑表达式） 机器周期自动机 RISC指令集系统构建和形式验证 目标：基于verilog的逻辑门级技术设计RISC指令系统，诸如PowerPC、SPARC、MIPS以及ARM等32位指令系统，支持256~2048进程，4~8G逻辑地址空间、64~128G物理空间，64T虚拟地址空间以及二级6M~? 的cache空间；形式证明CPU结构。 技术路线图： 逐条理解指令语义 创建基本通路模型 构建简单通路模型 工程综合结构模型 构建复杂结构模型 MMU，cache，流水线 多核 RISC指令集系统构建和形式验证（续） 指令结构证明 数字逻辑作为公理 指令通路作为前提 有哪些信誉好的足球投注网站技术作为形式证明的匹配方法 实现指令结构证明。 基于指令通路的证明，结合工程综合CPU结构方法，给出控制逻辑表达式，确定指定指令码即可获得等价控制信号。 Cache MMU 流水线 实时安全关键操作系统构建和形式验证 目标：基于信息物理系统（Cyber Physical System）的应用需求，构建实时网络操作系统基础软件；构建支持RISC指令集CPU的强实时高安全（safetysecurity）的分区操作系统，及形式验证方法。 技术路线图： 以程序类型理论为基础，以逻辑和集合论为理论模型，精确定义进程概念、进程状态、进程状态迁移行为以及进程通信行为等。 精确定义操作的前置条件和后置条件。 构建基于模型的程序结构。 形式验证程序结构满足前置条件和后置条件以及鲁棒性。 通过形式建模和形式验证，使操作系统满足安全性的A级。 实时安全关键操作系统构建和形式验证（续） 结构综合 系统调用 中断处理 例外处理 组件综合 分区管理 进程管理 分区内通信 分区间通信 内存管理 时间管理 文件管理 设备管理 高可信编译系统构建和形式验证 目标：构建支持RISC指令集CPU，满足MISRA规范的C语言编译系统，并证明语法成分语义与机器代码执行语义等价性。 技术路线图： C语言语法单元对应下推自动机模型。 基于语境，即全局变量和局部变量集合，检查程序的语法结构满足MISRA规范。 给出程序的语法单元语义的等价机器码序列。 形式验证程序的语法单元语义与机器代码执行语义等价，实现高安全性。 高可信编译系统构建和形式验证（续） 结构综合 基于语境的下推自动机 组件综合 语句成份 include 变量定义 主函数及函数 表达式（逻辑、关系及算术） 赋值语句 条件语句 循环语句 符合认证审定的开发环境构建和形式验证 目标：构建符合认证审定的开发环境。 技术路线图： 针对多安全等级的大规模复杂软件的架构建模及形式验证问题，基于功能性、实时性、安全性以及必威体育官网网址性的系统需求 基于领域知识的感知概念与作动概念的因果性关系机理，领域知识子图表征方法及其任务概念模型，发现任务并发机制 基于架构的任务结构与任务功能独立性，以及软件架构