Устройство для защиты памяти

(51)М, Кл. с присоелинением заявки РВ 6 11 С 29/00 Геауааратаевй камитат СССР ао аанм юебретенвй и атармтвй(Бй) устройство для здшиты пдмяти 1Изобретение относится к запоминающим устройствам, в частности к организации защиты памяти программ.Известно устройство, которое содержит последовательно соединенные дешифратор адресов эон и блок сравнения,входы которого подключены к первому и второму входам устройства 1. 11.Недостаток данного устройства состоит в том, что при его использовании мала вероятность выявления ошибочных или несанкционированных обращений к памяти, так как оно обеспечивает фиксацию отклонения от определяемой программой последовательности обращений к памяти программ лишь в . том случае, когда отклонение выходит за пределы зоны разрешенных адресов,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты памяти, содержащее адресный регистр, М регистров первой группы (где И - число различных областей памяти, к которым про- . 2грамма имеет право доступа), в каждый из которых записывается нижняяграница определенной эоны разрешен"ных адресов, М регистров второй группы, иэ которых в каждый записывается 5верхняя граница зоны разрешенных адресов, И блоков сравнения текущегоадреса с нижней границей адресов,И блоков сравнения текущего адресас верхней границей адресов, М элементов И, а также элемент ИЛИ, причем выход каждого регистра первойгруппы соединен с первым входом соответствующего ему блока сравнения текущего адреса с нижней границей адресов, выход каждого регистра второйгруппы соединен с первым входом блока сравнения текущего адреса с верхней границей адресов, вторые входы 20 всех блоков сравнения соединены с выходами адресного регистра, вход которого является входом устройства,входы каждого элемента И соединеныс выходами блоков сравнения текуще з 942162го адреса с верхней и нижней границами одной из разрешенных зон адресов, выходы элементов И соединены ссоответствующим входом элементаИЛИ 23,5Основным недостатком известногоустройства является то, что при егоиспользовании мала вероятность выявления ошибочных или несанкционированных обращений к памяти, так как 10они обеспечивают Фиксацию отклонения от определяемой программой последовательности обращений к памятипрограмм лишь в трех случаях, когдаотклонение выходит за пределы зоныразрешенных адресов, что снижаетнадежность устройства,Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет увеличения вероятности выявления ошибочных или несанкционированных обращений кпамяти программ.Указанная цель достигается тем, что в устройство для защиты памяти, содержащее регистр адреса, первый элемент ИЛИ, первую группу последовательно соединенных регистров адреса, выходы которых подключены к первым входам соответствующих схем сравнения выходы которых соединены с первыми входами элементов И группы, вто" рую группу последовательно соединенных регистров адреса, выходы которых подключены к вторым входам элемен-.тов И группы, введены счетчик теку 35 щего адреса, регистр числа, второй элемент ИЛИ, триггер, первую и вторую дополнительные схемы сравнения, блок местного управления, дополнительные группы элементов И и группу элементов ИЛИ, входы которых подключены к выходам элементов И группы, а выходы - к входу регистра числа, выход которого соединен с первым входом первой дополнительной схемы сравнения, выходы элементов И первой дополнительной группы подключены к одним из входов элементов И второй и третьей дополнительных групп, другие входы которых соединены с выходами триггера, а выходы - с входом регистра адреса и первым входом счетчика текущего адреса, второй вход которого подключен к выходам элементов И четвертой дополнительной группы элементов И, выход счетчика текущего адреса подключен к входам второго элемента ИЛИ, к первому входу второй 4дополнительной схемы сравнения, входам элементов И пятой дополнительной группы, выходы которых соединены с вторыми входами схем сравнения, выход регистра адреса подключен к вто-. рым входам дополнительных схем сравнения, входам элементов И четвертой дополнительной группы и входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов блока местного управления, другие входы которого подключены к выходам дополнительных схем сравнения, а выходы соединены с управляющими входами регистра адреса, регистра числа, дополнительных схем сравнения, счетчика текущего адреса и элементов И четвертой и пятой дополнительных групп, выход второго элемента ИЛИ подключен к одному из входов триггераНа фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства для защиты памяти; на фиг. 2 - Функциональная схема возможного варианта построенИя блока местного управления.Устройство (Фиг. 1) состоит из счетчика 1 текущего адреса, регистра 2 адреса, регистра 3 числа, первой группы регистров 4,-4 адреса, второй группы регистров 5 -5 адреса, первой 6 и второй 7 дополнительных схем сравнения, схем 8-8 сравнения, блока 9 местного управления, триггера 10, первой 11, второй 121, третьей 12 , четвертой 13 и пятой 14 дополнительных групп элементов И, группы элементов И 15 - 1, первого 16 и второго 17 элементов ИЛИ, группы элементов ИЛИ 18. Устройство имеет входы 19 инФормации, 19 - управляющий, 20 установки в исходное состояние, 21 и 22 записи служебной инФормации, выходы 23 нарушения защиты, 24,1 и 24 инФормации о нарушении защиты.Блок 9 местного управленияФиг.2) может быть реализован на основе микропрограммного способа управления. Он состоит из блока 25 постоянной памяти, дешиФратора 26 адреса микро- команд, регистра 27 адреса микрокоманд, модиФикатора 28, имеющего вход 29 начальной установки, Блок 9 работает в соответствии с микропрограммой, записанной в блоке 25 постоянной памяти, а анализ внешних сигна5 9421лов и ветвление микропрограмм произ.водится модификатором 28,Для работы устройства для защитыпамяти необходимо заранее выделитьи записать в служебную память попарно адреса всех команд передачи управления и адреса команд, к которымпри данной передаче управления возможен переход, Таким образом, длякаждого программного модуля составляется область служебной памяти, содержимое которой необходимо ввестив регистры41-4 щ, 5 -5,Запись информации в регистры4-45-5 производится программно: 15командамй пересылки из ячеек служебной памяти на входы 21 и 22 управляет записью операционная система.При записи каждого слова содержимоевсех регистров сдвигается из регистров 4и 5 соответственно врегистры 4и 5 , при этом содержимое регистров 4 1 и 5, теряется,запись производится в регистры 4и 5 ф25Содержание программы, т.е. производится ли в данный момент записьв Регистры 44 -4 5 -5 м или выпол няются другие операции, на работуустройства для защиты памяти влия- З 0ния не оказывает. Важно лишь предусмотреть, чтобы операционная система производила запись необходимойдля контроля каждого модуля информацию из служебной памяти в регистры51-5 до исполнения этого модуля. Устройство работает следующим образом. 40В исходном состоянии (цепи уста"новки в исходное узлов устройствана фиг, 1 не показаны как несущественные) регистры 2, 3 и счетчикне содержат никакой информации,блок 9 находится в состоянии ожидания сигнала с выхода элемента ИЛИ 16,Триггер 10 устанавливается по входу20 в положение, при котором открытцэлементы И 122 и закрыты элементыИ 121. На вход 19подается содержимое счетчика комайд защищаемого вычислительного устройства, на вход19,1 - сигналы обращения к памяти программ, С выхода элементов И 11 вустройство защиты поступают предва-рительно выбранные адреса команд.Адрес начальной команды черезгруппу элементов И 12 г. записывается 62 6в счетчик 1, При ненулевой информации на входах элемента ИЛИ 17 наего выходе формируется сигнал, который устанавливает триггер 10 в противоположное к исходному состояние,в результате чего открываются элементы И 12 и закрываются элементыИ 12 . Это положение триггера 10сохраняется до следующей установкиустройства в исходное состояние, Адрес каждой команды, следующей заначальной, записывается в регистр 2.Вследствие ненулевой информации навходах элемента ИЛИ 16 сигнал с еговыхода поступает на вход блока 9,После этого первый управляющий сигнал с блока 9 поступает на счетныйвход счетчика 1, увеличивая его содержимое на единицу. Второй сигналс блока 9 поступает на управляющийвход схемы 7 сравнения, при этомпроизводится сравнение содержимых регистра 2 и счетчика 1, т.е. адреспредыдущей команды, увеличенный наединицу (из счетчика 1), сравнивается с адресом следующей команды (изрегистра 2). В зависимости от результатов этого сравнения блок 9реализует два режима работы устройства. Если содержимое регистра 2равно содержимому счетчика 1 (т.е.в защищаемом вычислительном устройстве выполняются команды с последовательнцми адресами), то схемой 7сравнения не будет выработан сигналнеравенства, блок 9 производит гашение содержимого регистра 2 и устройство переходит в режим ожидания адресаследующей команды, выбранной в защищаемом вычислительном устройстве(блок 9 ожидает сигнала с элементаИЛИ 16),В случае неравенства содержимых счетчика 1 и регистра 2 (т,е. адрес предыдущей команды отличается от адреса последующей команды на число, отличное от единицы, - произошел ска" чок содержимого счетчика команд защищаемого вычислительного устройст- ва) необходимо удостовериться, что скачок содержимого счетчика командэто правильно вцполненный переход. Сигнал неравенства со схемы 7 сравнения приходит на вход блока 9, который подает управляющий сигнал на элементы И 14, и содержимое счетчика 1 поступает на входы схем 8- сравнения. В регистрах 4,-4 записаныкак указано выше) адреса всех команд, по которым возможен переходв данном программном модуле, увеличенные на единицу (так как содержимое счетчика 1, в котором находился 5этот адрес команды, было увеличенона единицу до сравнения в схеме 7сравнения).В том случае, если скачок был произведен от команды, не являющейся 10командой перехода (т.е. произошелсбой счетчика команд защищаемого вычислительного устройства), то ни наодном из выходов схем 81 -8; сравнения не появится сигнал равенства, 15а регистр 3 останется пуст, Факт нарушения защиты памяти команд будетопределен при сравнении содержимыхрегистров 2 и 3,В случае равенства содержимого 20счетчика 1 содержимому одного изрегистров 4-4(т.е. в том случае,если скачск является переходом) навыход соответствующей схемы 8 сравнения будет выработан сигнал, по которому содержимое регистра 5 черезэлементы И 15 и элементы ИЛИ 18 переписывается в регистр 3. Далее, цтобы проверить правильность выполнения перехода, по сигналу с блока 9 производится сравнение содержимого регистра 2 (т,е,адреса команды, к которой был произведен переход) с содержимым регист 35ра 3 (т,е. адреса команды, к которойдолжен быть осуществлен переход),В случае равенства блоком 9 производится перезапись содержимого регистра 2 через элементы И 13 в счетчик 1 и затем гашение содержимыхрегистров 2 и 3, после чего блок 9переходит в режим ожидания поступления нового выбранного в защищаемомустройстве адреса команды. При не45равенстве с выхода схемы 6 сравнения на выход 23 устройства для защиты памяти поступает сигнал нарушения защиты памяти программ, причемэтот сигнал поступает на вход бло 50ка 9 и блокирует выдачу сигналов наперезапись из регистра 2 в счетчик 1и гашение содержимых регистров 2и 3, так как информация, хранящаясяв регистре 2 й счетчике 1, определяет место и характер нарушения защиты55памяти, эту информацию в случае нарушения защиты памяти можно получить свыходов 244 и 24 а,Предлагаемое устройство обеспечивает Фиксацию всех отклонений от предусмотренной программой последовательности выполнения действий.Причинами подобных отклонений могут.быть ошибки, сделанные программистом, которые связаны с неправильным описанием переходов, технологические ошибки (некорректная прошивка памяти, набивка перфокарт и т,п.), преднамеренные искажения программ, преднамеренные попытки использовать или исказить чужие программы, сбои счетчика команд вычислительного устройства, а также нарушения в работе блока выборки команд вычислительного устройства.Формула изобретенияУстройство для защиты памяти, со" держащее регистр адреса, первый элемент ИЛИ, первую группу последовательно соединенных регистров адреса, выходы которых подключены к первым входам соответствующих схем сравнения, выходы которых соединены с первыми входами элементов И группы, вторую группу последовательно соединенных регистров адреса, выходы которых подключены к вторым входам элементов И группы, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит счетчик текущего адреса, регистр числа, второй элемент ИЛИ, триггер, первую и вторую дополнительные схемы сравнения, блок местного управления, дополнительные груп пы элементов И и группу элементов ИЛИ, входы которых подключены к выходам элементов И группы, а выходык входу регистра числа, выход которого соединен с первым входом первой дополнительной схемы сравнения, выходы элементов И первой дополнительной группы подключены к одним из входов элементов И второй и третьей дополнительных групп, другие входы которых соединены с выходами триггера, а выходы - с входом регистра адреса и первым входом счетчика текущего адреса, второй вход которого подключен к выходам элементов И четвертой дополнительной группы элементов И, выход счетчика текущего адреса подключен к входам второго элемента ИЛИ, к первому входу второй912дополнительной схемы сравнения, входам элементов И пятой дополнительной группы, выходы которых соединены с вторыми входами схем сравнения, выход регистра адреса подключен к вторым входам дополнительных схем сравнения, входам элементов И четвертой дополнительной группы и входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов блока местного управления, другие входы которого подключены к выходам дополнительных схем сравнения, а выходы соединеиы с управляющими входами регистра адреса, регистра числа, до 162 10полнительных схем сравнения, счетчика текущего адреса и элементов И четвертой и пятой дополнительных групп, выход второго элемента ИЛИ подключен к одному из входов триггера,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеДроздов Е.А., Пятибратов А,П.1 о Основы построения и функционированиявычислительных систем, И., "Энергия",1973, с. Й 9-50.2. Каган Б.И. Электронные вычислительные машины и системы. М., "Энергия", 1979, с. 150 (прототип).942 162 к 1 г Ф 1 кбИ иО ( 7 ол 7 ал Составитель В. Рудаковедактор В. Пилипенко Техред А. Бабинец орректор М. Демчик аказ 4 Ъ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Про а Тираж 622ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 113035 Москва, ЖПодписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д, 4/