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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的车载存算一体芯片的虚拟化与多域隔离架构.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的车载存算一体芯片的虚拟化与多域隔离架构
摘要
舱驾融合趋势下，单颗芯片需要同时运行智能座舱和自动驾驶功能，两个功能域的安全等级不同（座舱为ASIL-A/QM，驾驶为ASIL-D），需要在同一芯片上实现安全隔离。本文针对车载存算一体芯片的虚拟化需求，设计了一种面向存算一体架构的硬件虚拟化方案，通过内存管理单元（MMU）的硬件隔离、存算阵列的分区和虚拟化中断控制器，在单颗芯片上同时支持座舱和自动驾驶两个虚拟机，两个虚拟机之间的数据隔离满足ASIL-D要求，硬件开销仅为芯片面积的8%，为车载存算一体芯片提供了高安全性的多域隔离架构。
一、多域隔离的设计要求
1.1 安全等级差异
智能座舱功能的安全等级通常为ASIL-A或QM，而自动驾驶功能需要ASIL-D。两个功能域在同一芯片上运行时，需要确保ASIL-D任务不受ASIL-A任务的影响。
1.2 资源隔离
两个功能域需要独立的内存空间、计算资源和外设访问权限，避免一个域的故障或攻击影响另一个域的正常运行。
二、虚拟化架构设计
2.1 硬件内存隔离
在芯片的MMU中实现两级地址转换，第一级由Hypervisor管理，将物理内存划分为座舱域和驾驶域；第二级由各虚拟机的操作系统管理。两个域的物理内存完全隔离，驾驶域的内存空间不可被座舱域访问。
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