[发明专利]一种基于支持向量回归的指令SDC脆弱性预测方法

权利要求书

1.一种基于支持向量回归的指令SDC脆弱性预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对程序集进行故障注入实验，得到指令的SDC脆弱性值，从而构建指令SDC脆弱性预测模型样本数据集；

步骤2，根据步骤1得到的程序指令样本的SDC脆弱性值，遍历样本数据集提取表征目标指令本身性质的固有特征向量F_inherent：

F_inherent＝IC,Inst_time,BBL,IN_loop,RIN_bb,DC_ratio,Call_num,RIN_fun,Var_global,Fan_out

其中，IC为指令的类型，是一个包含8个字段的特征向量，IC＝C_int,C_float,C_cmp,C_bit,C_conv,C_mem,C_call,C_load，分别表示是否为整型二元操作、浮点型二元操作、比较指令、逻辑操作、转换操作、地址相关的操作、函数调用指令、内存读指令，若是则将相应字段标记为1，否则标记为0；Inst_time为动态指令执行时间与程序总时间占比；BBL为指令所在基本块的大小；IN_loop表示指令是否在循环中；RIN_bb表示到基本块结束还需执行的指令数；DC_ratio表示指令与函数执行时间的比值；Call_num表示指令所在函数被调用的次数；RIN_fun表示到函数返回还需执行的指令数；Var_global表示指令中变量是否会影响全局变量，若是则标记为1，否则标记为0；Fan_out表示指令目的操作数的扇出值；

步骤3，遍历样本数据集，为目标指令生成数据传播依赖路径Path(I_i)；

步骤4，根据步骤3生成的数据传播依赖路径，遍历样本数据集，为目标指令计算错误屏蔽因子MF(I_i)：

MF(I_i)＝F_SDC(I_end(I_i))×(1-P_mask(I_i))

其中，P_mask(I_i)为指令I_i发生错误后在其传播路径Path(I_i)上被屏蔽的概率；I_MASK表示错误屏蔽指令集合；DO为指令I_i的目的操作数，它的总位数为BITS；P_{mask_b}(bit,I_i)为指令I_i中的bit位发生错误后会被错误屏蔽指令屏蔽的概率，这个值由错误屏蔽指令的类型及操作数共同决定；P_error(bit)为该位发生瞬时故障的概率，F_SDC(I_end(I_i))为根据指令I_i的数据依赖链末端指令I_end(I_i)是否对程序输出产生影响来衡量指令I_i的SDC脆弱性；对于数据依赖链的末端指令I_end，若该指令在程序结果输出指令I_o的后向切片中，则F_SDC(I_end)为1，若不在则为0；

步骤5，根据步骤1得到的程序指令样本的SDC脆弱性值，步骤3中的数据传播依赖路径，以及步骤4中的错误屏蔽因子，遍历样本数据集提取与数据传播依赖相关的指令的依赖特征向量F_dependent：

F_dependent＝END,CMP,Crash,MF

其中，END是一个包含五个字段的特征向量,END＝E_store,E_caller,E_icmp,E_fcmp,E_address，分别表示是否被存储指令、函数调用指令、整型比较指令、浮点型比较指令、地址相关指令引用，若是则将相应位标记为1，否则标记为0；CMP是一个包含两个字段的特征向量，用来表征末端指令为比较指令时相关的指令特征，CMP＝Loop_depth,P_branch,Loop_depth为比较指令所在的循环深度，P_branch为静态分支概率；Crash是一个包含两个字段的特征向量，用来表征与程序崩溃相关的特征；Crash＝〈Byte_dest,Addr_num，Byte_dest为目的操作位数，Addr_num为前向切片中与地址相关的指令数；MF为步骤5中计算出的错误屏蔽因子；

步骤6，根据步骤1得到的指令脆弱性值和步骤2以及步骤5得到的指令特征向量，训练基于支持向量回归的指令SDC脆弱性预测模型；

步骤7，使用步骤2和步骤5的方法提取待预测目标程序的指令特征向量，根据步骤6中训练得到的指令SDC脆弱性预测模型对目标程序指令脆弱性值进行预测，得到指令脆弱性值的预测结果。