CN109726561B - 基于拟态计算的处理装置及数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开基于拟态计算的处理装置及数据处理方法。其中，所述处理装置包括：拟态调度器、多个异构处理模块、计算处理模块和输入输出模块，拟态调度器与多个异构处理模块相连，拟态调度器分别与计算处理模块和输入输出模块相连；拟态调度器用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将计算操作数据发送至计算处理模块和将非计算操作数据分别发送至多个异构处理模块，并根据各个异构处理模块对非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果；计算处理模块用于处理计算操作数据，多个异构处理模块用于处理非计算操作数据。本发明实施例提供的基于拟态计算的处理装置及数据处理方法，降低了处理装置的能耗。

Description

基于拟态计算的处理装置及数据处理方法

技术领域

本发明实施例涉及数据处理技术领域，具体涉及基于拟态计算的处理装置及数据处理方法。

背景技术

按照拟态计算原理构造的计算机称为拟态计算机，拟态计算机是一种具备高安全属性的新型计算体系结构，通过异构冗余构建了具备安全属性的计算空间。

拟态计算从理论上解决了信息系统安全的可信和可测问题，通过广义鲁棒性概念的扩展，将信息系统的安全性问题等价为系统缺陷漏洞，并通过异构冗余的方式解决各种威胁和后门漏洞，可以实现内生安全机制。拟态计算可以在安全性和系统性能之间通过调度器的选择来进行无缝的切换，但是通常采用拟态计算技术的设备，由于异构冗余的结构，会增加成本和功耗。在嵌入式处理器市场，功耗是非常重要的衡量指标，尤其是在某些低功耗应用场合，例如电池驱动的物联网传感器上，需要兼顾安全性和功耗。

因此，如何提出一种基于拟态计算的处理装置，能够在保证安全性的基础上，降低处理装置的能耗成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供基于拟态计算的处理装置及数据处理方法。

一方面，本发明实施例提出一种基于拟态计算的处理装置，包括拟态调度器、多个异构处理模块、计算处理模块和输入输出模块，其中：

所述拟态调度器与所述多个异构处理模块相连，所述拟态调度器分别与所述计算处理模块和所述输入输出模块相连；

所述拟态调度器用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将所述计算操作数据发送至所述计算处理模块和将所述非计算操作数据分别发送至所述多个异构处理模块，并根据各个所述异构处理模块对所述非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果；

所述计算处理模块用于处理所述计算操作数据，所述多个异构处理模块用于处理所述非计算操作数据。

另一方面，本发明实施例提供一种采用上述实施例所述的基于拟态计算的处理装置的数据处理方法，包括：

拟态调度器接收输入输出模块发送的外部服务请求；

所述拟态调度器将所述外部服务请求分别发送至多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足所述一致性条件的输出结果属于计算操作数据，则根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于所述计算操作数据，则重复执行所述根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果的步骤；其中，所述一致性条件时预设的；

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于非计算操作数据，则根据满足所述一致性条件的新的输出结果获得外部服务请求的响应信息，并将所述响应信息发送给所述输入输出模块。

再一方面，本发明实施例还提出一种基于拟态计算的处理装置，包括拟态调度器、多个异构处理模块、模拟处理模块、信道处理模块和上层通信模块，其中：

所述拟态调度器与所述多个异构处理模块相连，所述拟态调度器分别与所述信道处理模块和上层通信模块相连，所述模拟处理模块与所述信道处理模块相连；

所述模拟处理模块用于将接收的模拟信号转换成数字信号；

所述信道处理模块用于将所述数字信号转换成数据帧；

所述拟态调度器用于将所述数据帧分别发送至各个所述异构处理模块进行处理，并根据各个所述异构处理模块的输出结果获取满足一致性条件的输出结果。

还一方面，本发明实施例提出一种采用上述实施例所述的基于拟态计算的处理装置的数据处理方法，包括：

模拟处理模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送给信道处理模块；

所述信道处理模块将所述数字信号转换成数据帧，并将所述数据帧发送给拟态调度器；

所述拟态调度器将所述数据帧分别发送给所述多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，则根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作；其中，所述一致性条件是预设的。

本发明实施例提供的基于拟态计算的处理装置及数据处理方法，包括拟态调度器、多个异构处理模块、计算处理模块和输入输出模块，拟态调度器与多个异构处理模块相连，拟态调度器分别与计算处理模块和输入输出模块相连，拟态调度器用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将计算操作数据发送至计算处理模块和将非计算操作数据分别发送至多个异构处理模块，并根据各个异构处理模块对非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果，计算处理模块用于处理计算操作数据，多个异构处理模块用于处理非计算操作数据，利用计算处理模块对计算操作数据进行处理，减少了多个异构处理模块的数据处理量，在保证安全性的基础上，降低了处理装置的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的基于拟态计算的处理装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的数据处理方法的流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的基于拟态计算的处理装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的数据处理方法的流程示意图；

附图标记说明：

11-拟态调度器； 12-异构处理模块；

13-计算处理模块； 14-输入输出模块；

31-拟态调度器； 32-异构处理模块；

33-信道处理模块； 34-上层通信模块；

35-模拟处理模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例基于拟态计算的处理装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的基于拟态计算的处理装置，包括拟态调度器11、多个异构处理模块12、计算处理模块13和输入输出模块14，其中：

拟态调度器11与多个异构处理模2块相连，拟态调度器11分别与计算处理模块13和输入输出模块14相连；其中，所述异构处理模2的数量根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。

拟态调度器11用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将所述计算操作数据发送至计算处理模块13和将所述非计算操作数据分别发送至多个异构处理模块12，并根据各个异构处理模块12对所述非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果；

计算处理模块13用于处理所述计算操作数据，多个异构处理模块12用于处理所述非计算操作数据。

具体地，一个典型的外部IO请求的处理过程，包括接收外部IO请求，所述外部IO请求可以是网络报文或者数据报文；所述外部IO请求被中断处理程序转入操作系统内核进行处理；如果所述外部IO请求涉及到通信协议层的处理，那么需要利用协议栈对所述外部IO请求进行处理，否则直接发送给应用程序进行处理；经过上述处理完的外部IO请求发送给应用程序进行处理，完成指定的计算处理过程；应用程序处理完成之后的返回结果，如果所述外部IO请求经过了协议栈的处理，那么上述返回结果发送至协议栈进行处理，否则直接进入所述中断处理程序进行处理；经过协议栈处理之后的返回结果，由所述中断处理程序进行处理，最后形成外部IO请求的响应发出。

由于单纯的计算操作，例如视频流的编解码，音频流处理或者是基带通讯编解码，可能会由于算法或者程序上的漏洞导致数据错误或者丢失，但是产生系统安全性问题的可能性很小，安全风险主要发生在接收外部IO请求和进行中断处理时。因此，可以将单纯的计算操作独立出来，即将低安全风险的计算操作由专用的处理模块进行处理，而其他操作依然由拟态计算机的异构处理模块进行处理，保证安全性，由于减少了异构处理模块处理的数据量，能够节约能耗。

因此，本发明实施例提供一种基于拟态计算的处理装置，输入输出模块14可以接收外部服务请求，所外部服务请求例如为外部IO请求，然后将所述外部服务请求发送给拟态调度器11，拟态调度器11将所述外部服务请求分别发送给各个异构处理模块12进行处理，各个异构处理模块12在处理完所述外部服务请求之后，分别向拟态调度器11返回各个异构处理模块12的输出结果，拟态调度器11根据各个异构处理模块12的输出结果以及一致性条件，判断各个异构处理模块12的输出结果是否满足所述一致性条件，如果各个异构处理模块12的输出结果满足所述一致性条件，获取满足所述一致性条件的输出结果。其中，所述一致性条件是预设的，是指多个异构处理模块12的输出结果中，有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的，满足所述一致性条件的输出结果为在语义上等价的超过一半的输出结果。可理解的是，各个异构处理模块12的输出结果不满足所述一致性条件，那么说明各个异构处理模块12对所述外部服务请求的处理存在安全风险，终止后续操作。

拟态调度器11在判断出各个异构处理模块12的输出结果满足所述一致性条件之后，判断满足一致性条件的输出结果是计算操作数据还是非计算操作数据，对于所述计算操作数据会发送给计算处理模块13进行处理，计算处理模块13对所述处理结果处理完成之后，获得中间结果，并将所述中间结果发送给拟态调度器11，拟态调度器11将所述中间结果分别发送给各个异构处理模块12进行处理，各个异构处理模块12在处理完所述中间结果之后，分别向拟态调度器11返回新的各个异构处理模块12的输出结果，拟态调度器11根据各个异构处理模块12新的输出结果以及所述一致性条件，判断各个异构处理模块12新的输出结果是否满足所述一致性条件，如果满足所述一致性条件，获得满足所述一致性条件的新的输出结果。如果拟态调度器11判断出新的输出结果不满足一致性条件，那么拟态调度器11终止操作，即不会对新的输出结果进行后续处理。其中，所述计算操作数据和所述非计算操作数据可以根据所述输出结果的程序语义进行判断，预先设置属于所述计算操作数据的程序语义，如果所述输出结果中包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述计算操作数据，如果所述输出结果中不包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述非计算操作数据。

拟态调度器11在判断出各个异构处理模块12新的输出结果满足所述一致性条件之后，判断满足所述一致性条件的新的输出结果是所述计算操作数据还是所述非计算操作数据，如果是所述计算操作数据，那么继续发送给计算处理模块13进行处理，重复上面的处理过程。如果不是所述计算操作数据，那么根据满足所述一致性条件的新的输出结果，获得所述外部服务请求的响应信息，然后将所述响应信息发送给输入输出模块14，例如可以将所述新的输出结果携带在所述响应信息中。

例如，异构处理模块12为三个：异构CPU核A、异构CPU核B和异构CPU核C。异构CPU核A、异构CPU核B和异构CPU核C为三个独立的和完全异构的通用拟态计算单元(MimicComputing Unit，简称MCU)内核模块。异构CPU核A可以采用ARM公司的CORTEX-M4内核，异构CPU核B可以采用Synopsis公司的ARC MCU内核，异构CPU核C可以采用中天微的M系列内核。异构CPU核A、异构CPU核B和异构CPU核C采用40nm的CMOS工艺实现时，异构CPU核A、异构CPU核B和异构CPU核C可以实现200-500M的主频。计算处理模块13用于执行复杂的指令序列或者运算程序，可以采用高性能CPU/DSP核，例如ARM公司的CORTEX-A53系列CPU核，采用40nm的CMOS工艺制造，可以实现1GHZ以上的主频，支持乱序操作。拟态调度器11和输入输出模块14根据实际需要进行选择，本发明实施例不做限定。

本发明实施例提供的基于拟态计算的处理装置，包括拟态调度器、多个异构处理模块、计算处理模块和输入输出模块，拟态调度器与多个异构处理模块相连，拟态调度器分别与计算处理模块和输入输出模块相连，拟态调度器用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将计算操作数据发送至计算处理模块和将非计算操作数据分别发送至多个异构处理模块，并根据各个异构处理模块对非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果，计算处理模块用于处理计算操作数据，多个异构处理模块用于处理非计算操作数据，利用计算处理模块对计算操作数据进行处理，减少了多个异构处理模块的数据处理量，在保证安全性的基础上，降低了处理装置的能耗。

图2为本发明一实施例提供的数据处理方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供的采用上述任一实施例所述的处理装置的数据处理方法，包括：

S201、拟态调度器接收输入输出模块发送的外部服务请求；

具体地，输入输出模块在接收到来自外部的外部服务请求之后，将所述外部服务请求发送给拟态调度器，所述拟态调度器可以接收到所述外部服务请求。其中，所述外部服务请求例如为外部IO请求。

S202、所述拟态调度器将所述外部服务请求分别发送至多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

具体地，所述拟态调度器在接收到所述外部服务请求之后，将所述外部服务请求分别发送给多个所述异构处理模块。每个所述异构处理模块接收到所述外部服务请求之后，分别对所述外部服务请求进行处理，并在处理完成之后，向所述拟态调度器返回对所述外部服务请求处理后的输出结果。所述拟态调度器可以接收各个所述异构处理模块分别发送的各个所述异构处理模块的输出结果。

S203、所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足所述一致性条件的输出结果属于计算操作数据，则根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果；

具体地，所述拟态调度器在接收到各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断各个所述异构处理模块的输出结果是否满足一致性条件，如果各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，并且满足所述一致性条件的输出结果属于计算操作数据，那么所述拟态调度器根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。其中，所述一致性条件是预设的，是指多个异构处理模块12的输出结果中，有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的；其中，所述计算操作数据和所述非计算操作数据可以根据所述输出结果的语义进行判断，预先设置属于所述计算操作数据的程序语义，如果所述输出结果中包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述计算操作数据，如果所述输出结果中不包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述非计算操作数据。

例如，所述预设处理规则为：所述拟态调度器将所述处理结果发送至计算处理模块进行处理，并接收所述计算处理模块返回的中间结果，将所述中间结果分别发送至多个所述异构处理模块进行处理，以获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。

S204、所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于所述计算操作数据，则重复执行所述根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果的步骤；

具体地，所述拟态调度器在获得新的各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断新的各个所述异构处理模块的输出结果是否满足所述一致性条件，如果新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，并且满足所述一致性条件的新的输出结果对应的处理结果属于所述计算操作数据，那么所述拟态调度器重新根据所述预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。

S205、所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于非计算操作数据，则根据满足所述一致性条件的新的输出结果对应的处理结果获得外部服务请求的响应信息，并将所述响应信息发送给所述输入输出模块。

具体地，所述拟态调度器在获得新的各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断新的各个所述异构处理模块的输出结果是否满足所述一致性条件，如果新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，并且满足所述一致性条件的新的输出结果属于非计算操作数据，那么所述拟态调度器根据满足所述一致性条件的新的输出结果获得外部服务请求的响应信息，例如将所述处理结果作为所述响应信息，并将所述响应信息发送给所述输入输出模块，所述输入输出模块再将所述响应信息发送给相应的对象。

本发明实施例提供的数据处理方法，拟态调度器接收输入输出模块发送的外部服务请求，然后将外部服务请求分别发送至多个异构处理模块进行处理，并接收各个异构处理模块分别返回的各个异构处理模块的输出结果，在判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足一致性条件的输出结果属于计算操作数据之后，根据预设处理规则获得新的各个异构处理模块的输出结果，在判断获知新的各个异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足一致性条件的新的输出结果属于计算操作数据之后，重复执行根据预设处理规则获得新的各个异构处理模块的输出结果的步骤，并在判断获知新的各个异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足一致性条件的新的输出结果属于非计算操作数据之后，根据满足一致性条件的新的输出结果获得外部服务请求的响应信息，并将响应信息发送给输入输出模块，利用计算处理模块对计算操作数据进行处理，减少了多个异构处理模块的数据处理量，在保证安全性的基础上，降低了处理装置的能耗。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述预设处理规则包括：所述拟态调度器将所述处理结果发送至计算处理模块进行处理，并接收所述计算处理模块返回的中间结果，将所述中间结果分别发送至多个所述异构处理模块进行处理，以获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。

具体地，所述拟态调度器在获得满足所述一致性条件的输出结果对应的处理结果，并确定所述处理结果属于所述计算操作数据之后，将所述处理结果发送给计算处理模块进行处理，所述计算处理模块对所述处理结果进行计算操作处理，获得中间结果，然后将所述中间结果发送给所述拟态调度器，所述拟态调度器将所述中间结果分别发送给各个所述异构处理模块进行处理，各个所述异构处理模块分别接收所述中间结果并对所述中间结果进行处理，在处理完成之后，获得新的各个所述异构处理模块的输出结果，并将新的各个所述异构处理模块的输出结果发送至所述拟态调度器，所述拟态调度器接收新的各个所述异构处理模块的输出结果。

在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的数据处理方法还包括：

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，则终止操作。

具体地，所述拟态调度器在获得新的各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断新的各个所述异构处理模块的输出结果是否满足所述一致性条件，如果所述新的各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，即新的各个所述异构处理模块的输出结果中，没有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的，那么所述拟态调度器终止操作，即不会对新的输出结果进行后续处理。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述一致性条件包括：

各个所述输出结果中，超过半数的输出结果在语义上等价。

具体地，所述拟态调度器接收到来自各个所述异构处理模块的输出结果之后，会对各个所述异构处理模块的输出结果进行比较，如果各个所述异构处理模块的输出结果有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的，那么各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件。所述拟态调度器将超过一半的在语义上是等价的输出结果作为满足所述一致性条件的输出结果。其中，语义等价的判断为现有技术，此处不进行赘述。

例如，所述异构处理模块的数量为三个：异构处理模块A、异构处理模块B和异构处理模块C。所述拟态调度器接收到异构处理模块A、异构处理模块B和异构处理模块C对相同的非计算操作数据处理后的输出结果1、输出结果2和输出结果3。所述拟态调度器判断输出结果1、输出结果2和输出结果3在语义上是否等价，如果输出结果1、输出结果2和输出结果3至少有两个在语义上是等价的，那么输出结果1、输出结果2和输出结果3满足所述一致性条件。其中，如果输出结果1、输出结果2和输出结果3在语义上等价，说明对所述非计算操作数据处理没有安全威胁；如果输出结果1和输出结果2在语义上等价，而输出结果3在语义上与输出结果1不等价，说明异构处理模块C或者异构处理模块C上的程序存在后门或者漏洞；如果输出结果1、输出结果2和输出结果3在语义上互不等价，说明同步或者处理装置出现问题，终止操作。

图3为本发明另一实施例提供的基于拟态计算的处理装置的结构示意图，如图3所述，本发明实施例提供基于拟态计算的处理装置，包括拟态调度器31、多个异构处理模块32、模拟处理模块35、信道处理模块33和上层通信模块34，其中：

拟态调度器31与多个异构处理模块32相连，拟态调度器31分别与信道处理模块33和上层通信模块34相连，模拟处理模块35与信道处理模块34相连；

模拟处理模块34用于将接收的模拟信号转换成数字信号；

信道处理模块33用于将所述数字信号转换成数据帧；

拟态调度器31用于将所述数据帧分别发送至各个异构处理模块32进行处理，并根据各个异构处理模块32的输出结果获取满足一致性条件的输出结果。

具体地，模拟处理模块34可以采用具有模拟信号收发功能的模数转换电路，将接收的模拟信号转换成数字信号。信道处理模块33可以采用具有复杂的编解码调制、信道估计、时延滤波等功能的物理层模块，例如可见光通信中的可见光接收装置包括的信号处理单元。上层通信模块34可以采用以太网接口或者RS485等与上位机进行通信的接口。异构处理模块32为独立的完全异构的通用的MCU内核模块，异构处理模块32根据实际需要进行选择，本发明实施例不做限定。拟态调度器31根据实际需要进行选择，本发明实施例不做限定。

由于数字信号转换成数据帧时计算量大，并且是单纯的计算操作，可能会出现算法缺陷，导致丢包或者性能不佳，但出现安全风险的可能性很小，可以不采用拟态计算技术验证由数字信号转换成数据帧的操作的安全性，以降低本发明实施例提供的处理装置的能耗。而对数据帧的后续处理可能在程序上存在后门或者漏洞，有安全风险，可以采用拟态计算技术验证后续处理数据帧的操作的安全性，以保证本发明实施例提供的处理装置的安全性。

模拟处理模块34接收模拟信号，例如可见光信号，将所述模拟信号转换成所述数字信号，并将所述数字信号发送给信道处理模块33，信道处理模块33将所述数字信号转换成所述数据帧，然后将所述数据帧发送给拟态调度器31，拟态调度器31将所述数据帧分别发送给各个异构处理模块32，各个异构处理模块32分别对所述数据帧进行处理，在处理完成之后，分别获得对所述数据帧处理后的各个异构处理模块32输出结果，各个异构处理模块32将各自的输出结果发送给拟态调度器31，拟态调度器31判断各个异构处理模块32的输出结果是否满足一致性条件，如果各个异构处理模块32的输出结果满足所述一致性条件，那么根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作。拟态调度器31根据满足所述一致性条件的输出结果的语义，如果判断出所述下一步操作为信道输出，那么将所述输出结果发送给所述信道处理模块33，再由所述信道处理模块进行后续处理；如果判断出所述下一步操作为发送进行上层通信，那么可以将所述输出结果携带在所述上层通信请求中发送给上层通信模块34，上层通信模块34可以将所述上层通信请求发送给上位机；如果判断出所述下一步操作为处理下一个数据帧，那么将所述下一个数据帧分别发送给多个异构处理模块32进行处理，获得各个异构处理模块32返回的新的各个异构处理模块32的输出结果。拟态调度器31对新的输出结果重复上述处理过程。其中，所述一致性条件是指各个异构处理模块32的输出结果中，有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的。

本发明实施例提供的基于拟态计算的处理装置,包括拟态调度器、多个异构处理模块、模拟处理模块、信道处理模块和上层通信模块，拟态调度器与多个异构处理模块相连，拟态调度器分别与信道处理模块和上层通信模块相连，模拟处理模块与信道处理模块相连，模拟处理模块用于将接收的模拟信号转换成数字信号，信道处理模块用于将数字信号转换成数据帧，拟态调度器用于将数据帧分别发送至各个所述异构处理模块进行处理，并根据各个异构处理模块的输出结果获取满足一致性条件的输出结果，采用信道处理模块将数字信号转换成数据帧，并通过拟态调度器和多个异构处理模块验证后续对数据帧处理操作的安全性，在保证处理装置安全性的基础上，降低了处理装置的能耗。

图4为本发明另一实施例提供的数据处理方法的流程示意图，如图4所示，本发明实施例提供的采用上述实施例所述的处理装置的数据处理方法，其特征在于，包括：

S401、模拟处理模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送给信道处理模块；

具体地，模拟处理模块接收模拟信号，例如可见光信号，并将所述模拟信号转换成数字信号，然后将所述数字信号发送给信道处理模块。其中，所述模拟处理模块可以采用具有模拟信号收发功能的模数转换电路。

S402、所述信道处理模块将所述数字信号转换成数据帧，并将所述数据帧发送给拟态调度器；

具体地，所述信道处理模块接收到所述数字信号之后，可以对所述数字信号进行滤波和解码等处理，将所述数字信号转换成数据帧，然后将所述数据帧发送给拟态调度器。

S403、所述拟态调度器将所述数据帧分别发送给所述多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

具体地，所述拟态调度器接收到所述数据帧之后，将所述数据帧分别发送给所述多个异构处理模块。每个所述异构处理模块接收到所述数据帧之后，对所述数据帧进行处理，然后将对所述数据帧的处理结果作为所述异构处理模块的输出结果发送给所述拟态调度器。所述拟态调度器可以接收各个所述异构处理模块分别发送的各个所述异构处理模块的输出结果。

S404、所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，则根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作；其中，所述一致性条件是预设的。

具体地，所述拟态调度器接收到各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断各个所述异构处理模块的输出结果是否满足一致性条件，如果各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，那么根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作。其中，所述一致性条件是预设的，例如所述一致性条件为各个所述异构处理模块的输出结果中，超过半数的输出结果在语义上等价。

本发明实施例提供的数据处理方法，模拟处理模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号发送给信道处理模块，信道处理模块将数字信号转换成数据帧，并将数据帧发送给拟态调度器，拟态调度器将数据帧分别发送给多个异构处理模块进行处理，并接收各个异构处理模块分别返回的各个异构处理模块的输出结果，拟态调度器在判断获知各个异构处理模块的输出结果满足一致性条件之后，根据满足一致性条件的输出结果确定下一步操作，采用信道处理模块将数字信号转换成数据帧，并通过拟态调度器和多个异构处理模块验证后续对数据帧处理操作的安全性，在保证处理装置安全性的基础上，降低了处理装置的能耗。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作包括：

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为信道输出，则将所述满足所述一致性条件的输出结果发送给所述信道处理模块。

具体地，所述拟态调度器在获得所述满足所述一致性条件的输出结果之后，可以根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断出下一步操作，如果判断出所述下一步操作为信道输出，那么将所述满足所述一致性条件的输出结果发送给所述信道处理模块。其中，所述满足所述一致性条件的输出结果是各个所述异构处理模块的输出结果中超过一半的在语义上是等价的输出结果。所述满足所述一致性条件的输出结果的语义的判断为现有技术，此处不进行赘述。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作包括：

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为进行上层通信，则向所述上层通信模块发送上层通信请求。

具体地，所述拟态调度器在获得所述满足所述一致性条件的输出结果之后，可以根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断出下一步操作，如果判断出所述下一步操作为进行上层通信，那么发送上层通信请求给所述上层通信模块，所述上层通信请求可以携带所述满足所述一致性条件的输出结果。其中，所述满足所述一致性条件的输出结果是各个所述异构处理模块的输出结果中超过一半的在语义上是等价的输出结果。

在上述各实施例的基础上，进一步地，所述根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作包括：

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为处理下一个数据帧，则将所述下一个数据帧分别发送给所述多个异构处理模块进行处理，并获得各个所述异构处理模块的下一个输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的下一个输出结果满足所述一致性条件，则根据满足所述一致性条件的下一个输出结果确定下一步操作。

具体地，所述拟态调度器在获得所述满足所述一致性条件的输出结果之后，可以根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断出下一步操作，那么将所述下一个数据帧分别发送给各个所述异构处理模块进行处理，每个所述异构处理模块接收到所述下一个数据帧之后，对所述下一个数据帧进行处理，然后将对所述下一个数据帧的处理结果作为所述异构处理模块的下一个输出结果发送给所述拟态调度器。所述拟态调度器可以接收各个所述异构处理模块分别发送的各个所述异构处理模块的下一个输出结果。

所述拟态调度器在获得各个所述异构处理模块的下一个输出结果之后，判断各个所述异构处理模块的下一个输出结果是否满足所述一致性条件，如果各个所述异构处理模块的下一个输出结果满足所述一致性条件，那么根据满足所述一致性条件的下一个输出结果确定下一步操作。其中，所述一致性条件是预设的，例如所述一致性条件为各个所述异构处理模块的下一个输出结果中，超过半数的下一个输出结果在语义上等价。所述拟态调度器根据满足所述一致性条件的下一个输出结果确定下一步操作的具体过程与步骤S404中根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作的过程类似，此处不再赘述。

在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的数据处理方法还包括：

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，则终止操作。

具体地，所述拟态调度器在获得各个所述异构处理模块的输出结果之后，判断各个所述异构处理模块的输出结果是否满足所述一致性条件，如果各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，即各个所述异构处理模块的输出结果中，在语义上是等价的所述输出结果的数量没有超过各个所述异构处理模块的输出结果的总数的一半，那么所述拟态调度器终止操作，即不会对所述输出结果进行后续处理。可理解的是，所述拟态调度器可以发出报警信息。

本发明实施例方法实施例的具体流程可以参照上述各装置实施例的介绍，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于拟态计算的数据处理方法，其特征在于，包括：

拟态调度器接收输入输出模块发送的外部服务请求；

所述拟态调度器将所述外部服务请求分别发送至多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，且满足所述一致性条件的输出结果属于计算操作数据，则根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于所述计算操作数据，则重复执行所述根据预设处理规则获得新的各个所述异构处理模块的输出结果的步骤；其中，所述一致性条件是预设的；

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果满足所述一致性条件，且满足所述一致性条件的新的输出结果属于非计算操作数据，则根据满足所述一致性条件的新的输出结果获得外部服务请求的响应信息，并将所述响应信息发送给所述输入输出模块；

其中，所述一致性条件是预设的，是指多个异构处理模块的输出结果中，有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的，满座所述一致性条件的输出结果为在语义上等价的超过一半的输出结果；

所述计算操作数据和所述非计算操作数据可以根据所述输出结果的程序语义进行判断，预先设置属于所述计算操作数据的程序语义，如果所述输出结果中包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述计算操作数据，如果所述输出结果中不包括属于所述计算操作数据的程序语义，那么所述输出结果属于所述非计算操作数据；

所述预设处理规则为：所述拟态调度器将所述处理结果发送至计算处理模块进行处理，并接收所述计算处理模块返回的中间结果，将所述中间结果分别发送至多个所述异构处理模块进行处理，以获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设处理规则包括：

所述拟态调度器将所述输出结果发送至计算处理模块进行处理，并接收所述计算处理模块返回的中间结果，将所述中间结果分别发送至所述多个异构处理模块进行处理，以获得新的各个所述异构处理模块的输出结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述拟态调度器若判断获知新的各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，则终止操作。

4.一种采用如权利要求1所述的基于拟态计算的数据处理方法的处理装置，其特征在于，包括拟态调度器、多个异构处理模块、计算处理模块和输入输出模块，其中：

所述拟态调度器与所述多个异构处理模块相连，所述拟态调度器分别与所述计算处理模块和所述输入输出模块相连；

所述拟态调度器用于识别计算操作数据和非计算操作数据，并将所述计算操作数据发送至所述计算处理模块和将所述非计算操作数据分别发送至所述多个异构处理模块，并根据各个所述异构处理模块对所述非计算操作数据处理后的输出结果获取满足一致性条件的输出结果；

所述计算处理模块用于处理所述计算操作数据，所述多个异构处理模块用于处理所述非计算操作数据。

5.一种基于拟态计算的数据处理方法，其特征在于，包括：

模拟处理模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送给信道处理模块；

所述信道处理模块将所述数字信号转换成数据帧，并将所述数据帧发送给拟态调度器；

所述拟态调度器将所述数据帧分别发送给多个异构处理模块进行处理，并接收各个所述异构处理模块分别返回的各个所述异构处理模块的输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果满足一致性条件，则根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作；其中，所述一致性条件是预设的：

所述根据满足所述一致性条件的输出结果确定下一步操作包括：

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为信道输出，则将所述满足所述一致性条件的输出结果发送给所述信道处理模块；

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为进行上层通信，则向上层通信模块发送上层通信请求；

所述拟态调度器根据所述满足所述一致性条件的输出结果的语义判断获知所述下一步操作为处理下一个数据帧，则将所述下一个数据帧分别发送给所述多个异构处理模块进行处理，并获得各个所述异构处理模块的下一个输出结果；

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的下一个输出结果满足所述一致性条件，则根据满足所述一致性条件的下一个输出结果确定下一步操作；

其中，所述一致性条件是预设的，是指所述多个异构处理模块的输出结果中，有超过一半的所述输出结果在语义上是等价的，满座所述一致性条件的输出结果为在语义上等价的超过一半的输出结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

所述拟态调度器若判断获知各个所述异构处理模块的输出结果不满足所述一致性条件，则终止操作。

7.采用如权利要求6所述的基于拟态计算的数据处理方法的处理装置，其特征在于，包括拟态调度器、多个异构处理模块、模拟处理模块、信道处理模块和上层通信模块，其中：

所述拟态调度器与所述多个异构处理模块相连，所述拟态调度器分别与所述信道处理模块和上层通信模块相连，所述模拟处理模块与所述信道处理模块相连；

所述模拟处理模块用于将接收的模拟信号转换成数字信号；

所述信道处理模块用于将所述数字信号转换成数据帧；

所述拟态调度器用于将所述数据帧分别发送至各个所述异构处理模块进行处理，并根据各个所述异构处理模块的输出结果获取满足一致性条件的输出结果。

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