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mips架构的数控系统实时性能评估与优化方法研究

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MIPS架构的数控系统实时性能评估与优化方法研究

作者：郭晓鹤中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）

学位级别：硕士

在国家科技重大专项（“高档数控机床与基础制造装备”-开放式数控系统支撑技术创新平台建设）的支持下，中国科学院沈阳计算所高档数控国家工程中心已成功研制出基于mips架构“龙芯-2F”处理器的高档数控系统。首次将“龙芯”处理器应... 详细信息

在国家科技重大专项（“高档数控机床与基础制造装备”-开放式数控系统支撑技术创新平台建设）的支持下，中国科学院沈阳计算所高档数控国家工程中心已成功研制出基于mips架构“龙芯-2F”处理器的高档数控系统。首次将“龙芯”处理器应用到工控领域，是国内该领域的前沿研究。“龙芯”在工业应用方面的研究相对较少，尤其是应用到体系庞杂实时性和稳定性要求较高的高档数控系统中，因此亟需一套能够对基于mips架构的数控系统实的实时性和稳定性进行验证并量化评估的方法。不仅为数控系统提供可靠、稳定、安全的运行环境，指导原型机数控系统的进一步优化，并且为“龙芯”处理器在实时应用的研究与开发提供有意义的参考。本文在基于mips架构的高档数控系统原型机的平台上，对数控系统的实时性和稳定性的评估和优化方法进行研究。首先，结合嵌入式实时系统常用的实时性能评估基准和数控系统软件结构的特点，以周期抖动（Periodic Jitter）和事件延迟（Event Latency）作为基本考察对象，在提出数控系统评估模型的基础上选取了影响数控系统实时性和稳定性影响的关键操作和过程作为评估的指标，本文还介绍了关键指标时间特征的采集方法，以及对实验数据的数理统计学和数据归一化的分析方法，提出一套能够对mips架构的数控系统的实时性和稳定进行量化评估的方法CNC-KDE（CNC Key Department Evaluation）方法。其次，利用CNC-KDE方法对原型机数控系统的实际工作负载（real world-bask workload）进行评估。最后，在实验数据和评估的基础上，从数控系统软件结构和硬件平台体系结构两个方面对原型机数控系统存在的问题和缺陷进行研究并提出了对应的改进和优化的方案。

关键词： mips架构龙芯处理器开放式数控系统性能评估优化方法

mips架构物联网设备固件漏洞分析技术研究

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MIPS架构物联网设备固件漏洞分析技术研究

作者：周航国防科技大学

学位级别：硕士

随着物联网技术的飞速发展,万物互联的时代正在到来,物联网在便利人们生活的同时,物联网设备固件安全也面临着严峻的考验。安全漏洞大量存在于固件中,物联网设备固件漏洞分析技术是当今安全研究的热点和重难点。mips架构是物联网设备采... 详细信息

随着物联网技术的飞速发展,万物互联的时代正在到来,物联网在便利人们生活的同时,物联网设备固件安全也面临着严峻的考验。安全漏洞大量存在于固件中,物联网设备固件漏洞分析技术是当今安全研究的热点和重难点。mips架构是物联网设备采用的主流架构。本文以mips架构物联网设备固件为研究目标,针对当前物联网设备固件漏洞分析技术的特点和存在的不足,开展物联网设备固件漏洞分析关键技术研究。本文的主要工作与创新点如下:(1)提出了基于函数距离的固件漏洞代码静态定位技术。针对传统漏洞代码静态定位技术在应用于物联网设备固件漏洞分析时误报率高的问题,根据固件漏洞具有“数据接收函数和漏洞触发函数之间距离较近及其直接调用函数是同一个函数”的特点,设计了基于函数距离的静态定位技术。首先基于固件程序的控制流程图,获取固件程序中所有函数信息,包括函数名,函数地址和函数间调用关系;然后标记可能存在漏洞的敏感函数,例如数据引入函数与漏洞触发函数,并构建敏感函数调用图;最后,基于敏感函数调用图分析数据引入函数与漏洞触发函数的关系,结合其是否存在公共祖先函数及其之间的距离等因素综合判定是否为危险代码区域。(2)提出了基于导向式模糊测试的固件漏洞分析技术。针对传统模糊测试技术在测试物联网设备时存在动态执行环境不稳定以及漏洞导向不明确的问题,本文研究了面向固件模糊测试技术的轻量级仿真技术,为固件模糊测试提供稳定、准确的动态执行环境。在静态分析获得危险代码区域的基础上,计算出危险代码区域中所有基本块达到漏洞触发函数的距离,生成基本块距离信息表;对危险代码区域进行轻量级仿真,在模糊测试过程中对种子的执行轨迹中的基本块进行记录,进而计算出种子距离,模糊测试器以种子距离为依据对种子能量进行动态调控以实现对危险代码区域的导向性。(3)设计并实现了一个mips架构物联网设备固件漏洞分析原型系统DirFirmFuzz。DirFirmFuzz包含固件收集、静态分析、导向式模糊测试和crash分析4个模块,通过对4个厂商8个设备的12个固件进行测试,证明了DirFirmFuzz在进行漏洞分析时的稳定性和有效性,并且在实际测试中发现了12个0day漏洞,均已报送相关厂商进行修补。

关键词： mips架构物联网设备固件漏洞分析模糊测试轻量级仿真

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支持mips架构的轻量型开源鸿蒙系统移植

计算机工程 2023年第12期49卷 25-34,45页

作者：王一泠吴琦安军社中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

空间数据系统咨询委员会高级在轨系统标准定义的空间数据系统分布式架构是提高星载系统整体可靠性的一种有效方案。国内通常采用基于mips架构的龙芯系列处理器作为该架构典型应用节点的航天器控制终端,但由于缺失自主可控的轻量型操作系... 详细信息

空间数据系统咨询委员会高级在轨系统标准定义的空间数据系统分布式架构是提高星载系统整体可靠性的一种有效方案。国内通常采用基于mips架构的龙芯系列处理器作为该架构典型应用节点的航天器控制终端,但由于缺失自主可控的轻量型操作系统,限制了该架构在航天领域的部署与应用。为了构建自主可控的航天信息系统技术体系,实现在龙芯控制终端上移植适配国产轻量型开源鸿蒙操作系统的目标,通过分析开源鸿蒙操作系统LiteOS-M轻量实时内核与mips架构,聚焦硬件抽象层(HAL)和内核硬件相关部分,设计并实现一种包括引导系统启动加载、HAL架构适配、串口驱动、内核裁剪、工具链搭建的移植方案。为了验证移植后系统的基础功能与实时性能指标,在基于mips架构的龙芯星载控制终端LS1J与LS1C硬件平台上设计测试用例并开展实验。实验结果表明,轻量型开源鸿蒙操作系统成功适配mips架构,能够稳定可靠地运行在龙芯控制终端上,系统任务上下文切换时延为0.229μs,中断响应时延为4.73μs,满足实时性系统指标。

关键词：移植开源鸿蒙系统 mips架构龙芯处理器控制终端分布式架构

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mips架构多周期CPU的设计

计算机教育 2014年第17期 93-96页

作者：蔡晓燕袁春风张泽生南京大学计算机科学与技术系江苏南京210046

针对教育部最新提出的计算机专业系统结构课程设置要求,分析利用Verilog HDL代码完成多周期CPU设计的具体过程和方案,以南京大学计算机科学与技术系为例,总结将其应用在教学上的效果。提出在计算机专业本科教学阶段可进行计算机组成与... 详细信息

针对教育部最新提出的计算机专业系统结构课程设置要求,分析利用Verilog HDL代码完成多周期CPU设计的具体过程和方案,以南京大学计算机科学与技术系为例,总结将其应用在教学上的效果。提出在计算机专业本科教学阶段可进行计算机组成与设计相关实践课程教学的观点。

关键词： mips架构多周期数据通路状态图

mips架构下PIC32单片机的UART通信

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单片机与嵌入式系统应用 2010年第6期10卷 71-73页

作者：刘娟王培勇清华大学医学院生物医学工程北京100084 清华大学体育部

1 PIC32系列单片机简介PIC32系列单片机是Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)推出的高性能32位单片机,它是以mips32架构为基础设计的.目前推出的PIC32MX3XX分支为通用型,PIC32MX4XX分支带有USB功能,PIC32MX5XX分支带有USB和CA... 详细信息

关键词： 32位单片机 mips架构 UART Ethernet Microchip 美国微芯科技公司通信 mips32

基于mips架构的工程技术研究和行业应用实践

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智能计算机与应用 2020年第5期10卷 273-275页

作者：于君山西集智数据服务有限公司太原030032

随着5G、物联网、大数据、人工智能、区块链等信息技术的发展和应用,计算能力作为新型生产力成为数字经济的发展基础。mips技术以其开源架构、指令简洁、易于扩展等特点在多体系架构共存的处理器产业中快速发展。阐述了处理器技术架构... 详细信息

随着5G、物联网、大数据、人工智能、区块链等信息技术的发展和应用,计算能力作为新型生产力成为数字经济的发展基础。mips技术以其开源架构、指令简洁、易于扩展等特点在多体系架构共存的处理器产业中快速发展。阐述了处理器技术架构类型和特征,论述了mips技术架构在图像识别、动态调度、克隆检测等领域的工程技术研究情况,从自动控制、仪器仪表、气象服务、航天装备、电子消费等领域论述了mips技术架构的行业应用实践。最后,对于mips技术架构的产业生态培育提出了意见和建议。

关键词： mips架构工程技术研究行业应用实践

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PMC-Sierra：与mips架构共生

电子设计技术 EDN CHINA 2004年第8期11卷 36-38页

作者：穆强 EDNCHINA执行主编

"把所有鸡蛋都放在一个篮子里",对于总是处在周期性震荡中的电子业者来说往往意味着风险.而PMC-Sierra公司mips处理器部门营销副总裁John Monson却不认为他们将所有的产品都"押宝"在mips这一单一微处理器架构上,是一种冒险.

关键词：电子业部门副总裁营销产品风险共生 mips架构 PMC-Sierra mips处理器

mips科技与翊杰科技共同合作为半导体公司提供mips架构方案

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电子与电脑 2009年第8期9卷 96-97页

美普思科技公司（mips），以及ASIC和SoC设计解决方案供应商翊杰科技公司（EE Solutions）共同宣布，两家公司将为中国大陆与中国台湾地区的半导体公司提供mips科技的业界标准技术。翊杰科技已获得可合成mips32 24KEc内核授权，作为其数... 详细信息

美普思科技公司（mips），以及ASIC和SoC设计解决方案供应商翊杰科技公司（EE Solutions）共同宣布，两家公司将为中国大陆与中国台湾地区的半导体公司提供mips科技的业界标准技术。翊杰科技已获得可合成mips32 24KEc内核授权，作为其数字IP组合的一部分，并将与mips科技合作为共同客户提供具增值的解决方案。

关键词： mips架构科技合作半导体公司中国台湾地区 mips32 SoC设计 ASIC 标准技术

基于mips架构的RISC微处理器RM7000A

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单片机与嵌入式系统应用 2004年第2期4卷 39-42页

作者：李杰贺占庄中国航天新时代电子有限公司

概要介绍基于mips指令集的RM7000A微处理器的大容量片内缓存、超标量流水线、指令双发射、大量寄存器组等主要特性,并对其两种应用方案进行探讨。

关键词： RISC 微处理器 RM7000A mips架构浮点单元指令双发射机制