一種通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型的一種通過PCI?Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備，包括USB控制器、PCI-E橋接控制器、供電模塊和時鐘模塊，特征在于：所述USB控制器與PCI-E橋接控制器通過CPLD邏輯器件相連接，USB控制器上設(shè)置有與取證計算機(jī)相連接的USB接口，PCI-E橋接控制器上設(shè)置有與目標(biāo)計算機(jī)相連接的PCI?Express接口。本實用新型的內(nèi)存獲取設(shè)備，基于PCI?Express總線和操作系統(tǒng)在特定情況下可開放DMA的特點，實現(xiàn)了對目標(biāo)計算機(jī)內(nèi)存改動很小的情況下內(nèi)存數(shù)據(jù)的獲取,能讀取4G以上物理內(nèi)存數(shù)據(jù)，提高了在線取證的靈活性和增強(qiáng)了在線取證的完整性、可信性，具有很高的使用價值。
【專利說明】—種通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種讀寫計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備，更具體的說，尤其涉及一種即插即用并對計算機(jī)內(nèi)存改動很小的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為計算機(jī)運(yùn)行過程中程序和中間數(shù)據(jù)的存放地，計算機(jī)內(nèi)存中含有大量的有用信息，包括程序進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接、開放端口、口令密碼、加密文件的明文甚至密鑰，這些信息往往在案件調(diào)查中起到至關(guān)重要的作用。然而如何準(zhǔn)確、完整地獲取系統(tǒng)的內(nèi)存，并盡量減少對目標(biāo)系統(tǒng)的內(nèi)存改變成為一個難題。在目標(biāo)計算機(jī)上運(yùn)行內(nèi)存獲取軟件會造成內(nèi)存大量改變，破壞了數(shù)字證據(jù)的完整性；而且由于Windows的C2安全等級，內(nèi)存獲取軟件必須在開機(jī)狀態(tài)才能運(yùn)行，在屏保待機(jī)狀態(tài)則無法運(yùn)行。通過硬件接口獲取內(nèi)存的設(shè)備必須實現(xiàn)在目標(biāo)計算機(jī)中安裝，無法實現(xiàn)即插即用，顯然，將此用于對犯罪嫌疑人的調(diào)查取證是不現(xiàn)實的。另外，隨著64位操作系統(tǒng)版本的增多及計算機(jī)內(nèi)存容量配置的不斷升高，大量重要信息被映射到4G以上內(nèi)存空間位置；然而，目前的計算機(jī)物理內(nèi)存獲取工具尋址空間為32位，因此所能訪問的物理內(nèi)存地址局限于4G空間以內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種即插即用并對計算機(jī)內(nèi)存改動很小的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備。
[0004]本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備，包括USB控制器、PC1-E橋接控制器、供電模塊和時鐘模塊，供電模塊、時鐘模塊給USB控制器和PC1-E橋接控制器分別提供電源和時鐘脈沖信號；其特別之處在于:所述USB控制器與PC1-E橋接控制器通過CPLD邏輯器件相連接，USB控制器上設(shè)置有與取證計算機(jī)相連接的USB接口，PC1-E橋接控制器上設(shè)置有與目標(biāo)計算機(jī)相連接的PCI Express接口 ；CPLD邏輯器件用于實現(xiàn)USB控制器與PC1-E橋接控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0005]USB控制器、PC1-E橋接控制器均具有數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)淖饔?，USB控制器上的USB接口與取證計算機(jī)相連接，PC1-E橋接控制器上的PCI Express接口與目標(biāo)計算機(jī)相連接。CPLD邏輯器件用于實現(xiàn)USB控制器與PC1-E控制器之間的通訊，CPLD邏輯器件可確定USB控制器與PC1-E橋接控制器的主從狀態(tài)、進(jìn)行時序和總線寬度的轉(zhuǎn)換以及在DMA模式下將內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸至取證計算機(jī)。
[0006]本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備，包括對USB控制器和PC1-E橋接控制器進(jìn)行復(fù)位操作的復(fù)位模塊，所述USB控制器連接有程序存儲器。復(fù)位電路實現(xiàn)對USB控制器和PC1-E橋接控制器的復(fù)位操作，程序存儲器可采用EEPR0M，用于存儲固件程序。
[0007]本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,所述CPLD邏輯器件中集成有總線邏輯模塊、配置接口轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊，總線邏輯模塊用于確定USB控制器與PC1-E橋接控制器的主從狀態(tài)，配置接口轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊用于轉(zhuǎn)換時序和總線寬度。
[0008]本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,所述USB控制器采用CY7C68013A型號的芯片，PC1-E橋接控制器采用PEX8311型號的芯片，所述CPLD邏輯器件的型號為EPM240 ；USB控制器的16位數(shù)據(jù)端與PC1-E橋接控制器的低16位數(shù)據(jù)端相連接，PC1-E橋接控制器的高16位數(shù)據(jù)端經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊與USB控制器的16位數(shù)據(jù)端相連接；USB控制器、PC1-E橋接控制器的控制信號均與配置接口轉(zhuǎn)換模塊相連接，USB控制器、PC1-E橋接控制器的總線仲裁信號均與總線邏輯模塊相連接。PEX8311為PLX公司的PCI Express轉(zhuǎn)本地總線的橋接芯片。CY7C68013A芯片不僅含有8051微控制器，而且還設(shè)置有USB接口，即實現(xiàn)了對整個設(shè)備的控制，還實現(xiàn)了與取證計算機(jī)的端口連接。
[0009]本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,所述供電模塊的輸入端與USB接口的上的電源線相連接。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過設(shè)置與目標(biāo)計算機(jī)相連接的PCIExpress接口以及與取證計算機(jī)相連接的USB接口，具有即插即用功能。通過PCI Express接口直接讀取計算機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了目標(biāo)計算機(jī)在密碼保護(hù)狀態(tài)(如屏保、鎖定狀態(tài))下內(nèi)存信息的讀取，不需要在計算機(jī)上運(yùn)行軟件，對目標(biāo)計算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)改動很小。由于采用了 PCI Express接口總線，使得本設(shè)備具有64位地址空間訪問能力，能讀取4G以上物理內(nèi)存數(shù)據(jù)，提高了在線取證的靈活性和增強(qiáng)了在線取證的完整性、可信性，具有很高的使用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的讀取計算機(jī)物理內(nèi)存設(shè)備的原理圖；
[0012]圖2為本實用新型的讀取計算機(jī)物理內(nèi)存設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3、圖4為PEX8311芯片與PCI Express接口的連接線路圖；
[0014]圖5為CY7C68013A芯片與外圍電路的連接方式。
[0015]圖中:1 USB接口，2 PCI Express接口，3 USB控制器，4 PC1-E橋接控制器，5供電模塊，6程序存儲器，7 CPLD邏輯器件，8時鐘模塊，9復(fù)位模塊，10總線邏輯模塊，11配置接口轉(zhuǎn)換模塊，12數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊，13指示燈，14殼體。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示,給出了本實用新型的通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備的原理圖，其包括USB控制器3、PC1-E橋接控制器4、USB接口 1、PCI Express接口 2、CPLD邏輯器件7、電源模塊5、程序存儲器6、時鐘模塊8、復(fù)位模塊9 ;所示的USB接口 1、PCIExpress接口 2分別與USB控制器3、PCI_E橋接控制器4相連接，USB接口 UPCI Express接口 2分別與取證計算機(jī)和目標(biāo)計算機(jī)相連接，分別用于接收目標(biāo)計算機(jī)傳輸?shù)膬?nèi)存數(shù)據(jù)和向取證計算機(jī)發(fā)送內(nèi)存數(shù)據(jù)。
[0018]所示的供電模塊5給USB控制器3和PC1-E橋接控制器4提供穩(wěn)定電壓，供電模塊5從USB接口 I上的電源線上獲取5V的直流電壓，將其轉(zhuǎn)化為USB控制器3和PC1-E橋接控制器4的工作電壓(3.3V)后進(jìn)行輸出。時鐘模塊8用于給USB控制器3和PC1-E橋接控制器4提供工作所需的時鐘脈沖信號。程序存儲器6可采用串行EEPROM芯片，用于存放本設(shè)備的固件程序，通過I2C總線與USB控制器3相連接。復(fù)位模塊9是USB控制器3和PC1-E橋接控制器4的復(fù)位電路，實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中的復(fù)位作用。
[0019]所示的USB控制器3與PC1-E橋接控制器4通過CPLD邏輯器件7相連接，以實現(xiàn)USB控制器3與PC1-E橋接控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。USB控制器3采用CY7C68013A芯片，CY7C68013A不僅內(nèi)置有8051微控制器，而且還設(shè)置有USB接口 ；PCI_E橋接控制器4采用PEX8311芯片，PEX8311芯片為常用的PCI Express接口轉(zhuǎn)本地總線的常用芯片。CPLD邏輯器件7由總線邏輯模塊10、配置接口轉(zhuǎn)換模塊11和數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊12構(gòu)成，CPLD邏輯器件7可選用EPM240芯片。CY7C68013A的16位數(shù)據(jù)端與PEX8311的32位數(shù)據(jù)端的低16位數(shù)據(jù)端直接相連接，PEX8311的高16位數(shù)據(jù)端經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊12與CY7C68013A的16位數(shù)據(jù)端相連接。
[0020]總線邏輯模塊10用于確定總線上USB控制器3和PC1-E橋接控制器4的主從狀態(tài)，在不同的階段，USB控制器3和PC1-E橋控制器4分別作為總線的主機(jī)和從機(jī)；在任何時候，總線上最多只能有一個主機(jī)。兩者分別通過兩條信號線連接至總線邏輯模塊10，分別是總線請求信號和總線允許信號；首先，當(dāng)CY7C68013A準(zhǔn)備開始一次傳輸時，必須首先請求占用總線，當(dāng)獲得允許后，CY7C68013A成為總線主機(jī)；當(dāng)對PEX8311的配置完成后，CY7C68013A切換為從機(jī)并釋放總線請求信號，此時PEX8311的總線請求才會獲得允許，PEX8311成為總線主機(jī)，開始DMA傳輸?？臻e時，PEX8311和CY7C68013A的總線請求信號均無效，兩者都處于空閑狀態(tài)。
[0021]配置接口轉(zhuǎn)換模塊11在配置階段實現(xiàn)接口時序轉(zhuǎn)換和總線寬度轉(zhuǎn)換；CY7C68013A的GPIF接口位寬只能配置為8bit或16bit，而PEX8311在主模式下只能是32bit寬度，兩者不匹配，對PEX8311的寄存器配置必須要使用32bit寬度的主模式通訊，因此這里需要使用配置接口轉(zhuǎn)換模塊11做總線寬度轉(zhuǎn)換。每一次對PEX8311的訪問需要分解為兩次16bit的讀寫。具體步驟如下:在寫入PEX8311寄存器時，首先將32bit數(shù)據(jù)的高16bit寫入CPLD邏輯器件7的內(nèi)部暫存器，然后在寫低16bit的同時，與CPLD邏輯器件7中的高16bit組合成完整的32bit數(shù)據(jù)一次性寫入PEX8311內(nèi)部。讀取PEX8311寄存器與此類似，首先發(fā)起的讀操作，將高16bit數(shù)據(jù)存入CPLD內(nèi)部的暫存器中，低16bit數(shù)據(jù)直接讀回至CY7C68013A內(nèi)，然后第二次讀取CPLD內(nèi)部的暫存數(shù)據(jù)，兩者合成為完整的32bit數(shù)據(jù)。
[0022]數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊12用于批量數(shù)據(jù)的讀寫，在數(shù)據(jù)傳輸模式下，PEX8311作為主機(jī)，CY68013A使用SlaveFIFO接口作為從機(jī)。PEX8311在DMA模式下可以配置為使用16bit數(shù)據(jù)寬度，這樣和CY7C68013A的數(shù)據(jù)線寬度可以匹配，不再需要作數(shù)據(jù)寬度轉(zhuǎn)換。但兩者的接口時序仍然是不匹配的，需要CPLD作時序轉(zhuǎn)換。在DMA模式下，PC1-E橋接控制器4可將從PCI Express接口獲取的目標(biāo)計算機(jī)的數(shù)據(jù)，傳輸至與USB控制器3相連接的取證計算機(jī)上。
[0023]PC1-E橋接控制器4是PCI Express總線到本地總線的橋接芯片，支持3種數(shù)據(jù)傳輸方式:主模式、從模式和DMA (直接存儲器存取)方式,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。PEX8311的3種數(shù)據(jù)傳輸模式如下:[0024]a)主模式:本地總線上的主設(shè)備通過PEX8311訪問PCI Express總線存儲空間和I/O空間。
[0025]b)從模式:PCI Express總線主設(shè)備通過PEX8311訪問本地總線存儲空間和I/O空間。
[0026]c)DMA傳輸模式:PEX8311作為兩個總線的主設(shè)備，能在PCI Express總線存儲空間和Local總線存儲空間之間互傳數(shù)據(jù)。
[0027]在本實用新型中，用到了主模式和DMA模式這兩種，沒有使用從模式。DMA模式數(shù)據(jù)傳輸速度最快，傳輸過程中不需要軟件參與，因此數(shù)據(jù)傳輸主要使用此模式。另外因為傳輸是由本地總線端發(fā)起的，所以需要使用主模式，由本地總線的主機(jī)對PEX8311芯片內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置，啟動DMA傳輸，此后切換為DMA模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0028]如圖2所示，給出了本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，所示的殼體14上設(shè)置有兩個工作指示燈13，用于指示目前設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，一個為綠燈，另一個為紅燈。綠燈為電源燈，表示設(shè)備通電；紅燈為運(yùn)行燈，表示目前設(shè)備正在進(jìn)行讀寫操作。
[0029]圖3、圖4給出了作為PC1-E橋接控制器4的PEX8311芯片的電路連接圖，其采用三對差分信號來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，端口 PETpO、PETnO實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，端口 PERpO、PERnO實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，REFCLK+、REFCLK-為參考時鐘信號。這些信號接入PEX8311對應(yīng)的引腳。其中PEX8311的發(fā)送端需要串入電容隔離直流。
[0030]CPPE#和CLKREQ#分別為卡插入檢測和時鐘請求，此處直接接地。當(dāng)卡插入插槽后，PC機(jī)即可檢測到卡，開始向其供電并提供時鐘信號。
[0031]圖5給出了 CY7C68013A芯片作為USB控制器3的電路圖，其16位數(shù)據(jù)端口與PEX8311芯片的低16位數(shù)據(jù)端口直接相連接，也通過CPLD控制器與EX8311芯片的低16位端口相連接。
[0032]本實用新型基于PCI Express總線技術(shù)和操作系統(tǒng)在特定情況下可開放DMA的特點，借助于I/O設(shè)備的DMA數(shù)據(jù)傳輸方式、各種操作系統(tǒng)的基本配置和即插即用功能，通過DMA的方式實現(xiàn)對目標(biāo)計算機(jī)物理內(nèi)存的訪問，將所讀取的物理內(nèi)存數(shù)據(jù)包通過通用USB接口 I發(fā)送至取證計算機(jī)，在對目標(biāo)計算機(jī)內(nèi)存改動很小的情況下實現(xiàn)內(nèi)存數(shù)據(jù)的獲取，并具有讀寫4G以上物理內(nèi)存的能力。
【權(quán)利要求】
1.一種通過PCI Express接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備，包括USB控制器(3)、PC1-E橋接控制器(4)、供電模塊(5 )和時鐘模塊(8 )，供電模塊、時鐘模塊給USB控制器和PC1-E橋接控制器分別提供電源和時鐘脈沖信號；其特征在于:所述USB控制器與PC1-E橋接控制器通過CPLD邏輯器件(7)相連接，USB控制器上設(shè)置有與取證計算機(jī)相連接的USB接口Cl), PC1-E橋接控制器上設(shè)置有與目標(biāo)計算機(jī)相連接的PCI Express接口(2) ；CPLD邏輯器件用于實現(xiàn)USB控制器與PC1-E橋接控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過PCIExpress接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,其特征在于:包括對USB控制器(3)和PC1-E橋接控制器(4)進(jìn)行復(fù)位操作的復(fù)位模塊(9)，所述USB控制器連接有程序存儲器(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過PCIExpress接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,其特征在于:所述CPLD邏輯器件(7)中集成有總線邏輯模塊(10)、配置接口轉(zhuǎn)換模塊(11)和數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊(12)，總線邏輯模塊用于確定USB控制器(3)與PIC-E橋接控制器(4)的主從狀態(tài)，配置接口轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊用于轉(zhuǎn)換時序和總線寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過PCIExpress接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,其特征在于:所述USB控制器(3 )采用CY7C68013A型號的芯片，PC1-E橋接控制器(4 )采用PEX8311型號的芯片，所述CPLD邏輯器件(7)的型號為EPM240 ；USB控制器的16位數(shù)據(jù)端與PC1-E橋接控制器的低16位數(shù)據(jù)端相連接，PC1-E橋接控制器的高16位數(shù)據(jù)端經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸接口轉(zhuǎn)換模塊(12)與USB控制器的16位數(shù)據(jù)端相連接;USB控制器、PC1-E橋接控制器的控制信號均與配置接口轉(zhuǎn)換模塊相連接，USB控制器、PC1-E橋接控制器的總線仲裁信號均與總線邏輯模塊(10)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過PCIExpress接口讀取計算機(jī)物理內(nèi)存的設(shè)備,其特征在于:所述供電模塊(5)的輸入端與USB接口(I)的上的電源線相連接。
【文檔編號】G06F13/16GK203386206SQ201320485615
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】王連海, 張磊, 徐麗娟 申請人:山東省計算中心