A TrustZone-assisted hypervisor supporting dynamic partial reconfiguration

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, José Pedro Antunes
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/64306
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores
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spelling A TrustZone-assisted hypervisor supporting dynamic partial reconfigurationEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e ComputadoresTraditionally, embedded systems were dedicated single-purpose systems characterised by hardware resource constraints and real-time requirements. However, with the growing computing abilities and resources on general purpose platforms, systems that were formerly divided to provide different functions are now merging into one System on Chip. One of the solutions that allows the coexistence of heterogeneous environments on the same hardware platform is virtualization technology, usually in the form of an hypervisor that manage different instances of OSes and arbitrate their execution and resource usage, according to the chosen policy. ARM TrustZone has been one of the technologies used to implement a virtualization solution with low overhead and low footprint. µRTZVisor a TrustZoneassisted hypervisor with a microkernel-like architecture - is a bare-metal embedded hypervisor that relies on TrustZone hardware to provide the foundation to implement strong spatial and temporal isolation between multiple guest OSes. The use of Partial Reconfiguration allows the designer to define partial reconfigurable regions in the FPGA and reconfigure them during runtime. This allows the system to have its functionalities changed during runtime using Dynamic Partial Reconfiguration (DPR), without needing to reconfigure all the FPGA. This is a major advantage, as it decreases the configuration overhead since partial bitstreams are smaller than full bitstreams and the reconfiguration time is shorter. Another advantage is reducing the need for larger logic areas and consequently reducing their power consumption. Therefore, a hypervisor that supports DPR brings benefits to the system. Aside from better FPGA resources usage, another improvement that it brings, is when critical hardware modules misbehave and the hardware module can be replaced. It also enables the controlling and changing of hardware accelerators dynamically, which can be used to meet the guest OSes requests for hardware resources as the need appears. The propose of this thesis is extending the µRTZVisor to have a DPR mechanism.Tradicionalmente, os sistemas embebidos eram sistemas dedicados a uma única tarefa e apenas limitados pelos seus requisitos de tempo real e de hardware. Contudo, como as plataformas de uso geral têm cada vez mais recursos e capacidade de processamento, muitos dos sistemas que executavam separadamente, passaram a apenas um sistema em plataforma recorrendo à tecnologia de virtualização, normalmente como um hipervisor que é capaz de gerir múltiplos sistemas operativos arbitrando a sua execução e acesso aos recursos da plataforma de acordo com uma politica predefinida. A tecnologia TrustZone da ARM tem sido uma das soluções implementadas sem ter grande impacto na performance dos sistemas operativos. µRTZVisor é um dos hipervisores baseados na TrustZone para implementar um isolamento espacial e temporal entre múltiplos sistemas operativos, sendo que defere de outras uma vez que é de arquitectura microkernel. O uso de Reconfiguração Parcial Dinâmica (RPD) permite ao designer definir várias regiões reconfiguráveis no FPGA que podem ser dinamicamente reconfiguradas durante o período de execução. Esta é uma grande vantagem, porque reduz os tempos de reconfiguração de módulos reconfiguráveis uma vez que os seus bitstreams são mais pequenos que bitstreams para a plataforma toda. A tecnologia também permite que nos FPGAs não sejam necessárias áreas lógicas tão grandes, o que também reduz o consumo de energia da plataforma. Um hipervisor que suporte RPD traz grandes benefícios para o sistema, nomeadamente melhor uso dos recursos de FPGA, implementação de aceleradores em hardware dinamicamente reconfiguráveis, e tratamento de falhas no hardware. Se houverem módulos que estejam a demonstrar comportamentos inesperados estes podem ser reconfigurados. O uso de aceleradores reconfiguráveis permite que o hardware seja adaptável conforme a necessidade destes pelos diferentes sistemas operativos. A proposta desta dissertação é então estender o µRTZVisor para ter a capacidade de usar módulos reconfiguráveis por RPD.Pinto, SandroUniversidade do MinhoRibeiro, José Pedro Antunes20182018-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/64306eng202348547info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:20:32Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/64306Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:13:42.066488Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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