一个基于图着色的CACHE优化方法

提出了一个编译时的Cache管理优化方法。该方法根据访存行为将程序中的数据划分成若干数据对象,根据数据对象的大小将Cache划分为一个带有别名的伪寄存器文件,每个伪寄存器由若干Cache行组成,可以容纳一个数据对象;使用一个经过改进的图着色寄存器分配算法来决定这些对象在Cache中的位置以及发生冲突时的替换关系。数据对象的划分将Cache的管理分为两个层次,一个是编译时编译器对粗粒度的数据对象的管理,另一个是运行时硬件对细粒度的Cache行的管理,这样编译器和硬件的优势都得到发挥。基于GCC进行了方法实现,并通过simplescalar构造了支持Cache Coloring的硬件模拟平台。实验结果表明Cache Coloring能较好地开发程序的局部性,降低Cache失效率。     

异构千核处理器系统的统一内存地址空间访问方法

为了达到异构多核处理器能直接交叉访问对方的内存地址空间的目的,通过构建统一的三级Cache结构和数据块状态标记方法,并优化Cache块状态的修改算法,提出了异构千核处理器系统的统一内存地址空间访问方法,避免了当前独立式异构计算机系统结构下复制和传输数据块所带来的大量额外访存开销。通过采用部分Rodinia基准测试程序测试,获得了最高9.8倍的系统加速比,最多减少了90%的访存频率。因此,采用该方法能有效减少异构核心间交换数据块所带来的系统开销,提高异构千核处理器的系统性能加速比。     

YHFT-DX高性能DSP中Cache失效流水设计

YHFT-DX是国防科技大学自主研制的一款高性能DSP.以提升YHFI-DX的 Cache 性能为目标,研究了降低 Cache 失效延迟的优化策略,设计并实现了一种针对高频高性能DSP的一级数据Cache优化策略--失效流水.与传统优化策略相比,该策略将连续访问Cache的失效请求并进行流水化处理,使多个Cache失效延迟重叠,从而达到降低平均Cache失效代价的目的.将该策略应用到YHFT-DX芯片的一级数据Cache控制器的设计与优化中,使访问Cache失效引起的流水线停顿从8拍降为2拍,显著提升了系统性能.     

面向访问模式的多核末级Cache优化方法

多核处理器架构已经成为当前处理器的主流趋势,应用程序中访问模式的多样性给多核处理器的末级Cache带来了许多挑战。提出了访问模式的多核末级Cache优化方法,它包含"可配置的共享私有Cache划分"、"可配置的旁路Cache策略"和"优先权替换策略"三个协同递进的层次。通过使用该方法,程序员能够灵活地改变末级Cache执行行为,从而高效地适应应用程序访问模式的变化。实验结果表明,提出的方法能够显著降低末级Cache的缺失率,进而提高系统的整体性能。     

一种开放式PKI身份认证模型的研究

分析了传统PKI(Public Key Infrastructure)身份认证模型存在的问题,基于OCSP(Online Certificate Status Protocol)协议的证书状态验证服务和密钥验证服务相分离,造成了传统PKI身份认证模型的信任度下降,增加了身份认证的风险,跨CA(Certificate Authority)认证复杂度高,CA机构提供的身份认证服务不完整等问题。提出了一种开放式PKI身份认证模型,由CA中心独立完成两个验证服务,将OCSP应答机制改进为提供身份证明文件的方式,可有效解决上述问题。通过云信任评估模型对两种认证模型进行了量化评估,证明了本文提出的开放式身份认证模型可有效提高信任度。对该模型进行了原型实现,重点对性能问题进行了优化,实验测试表明,该模型具有实用价值。     

基于访问模式的多核末级Cache优化方法*

多核处理器架构已经成为当前处理器的主流趋势,应用程序中访问模式的多样性给多核处理器的末级Cache带来了许多挑战。提出了一种基于访问模式的多核末级Cache优化方法,它包含“可配置的共享私有Cache划分”、“可配置的旁路Cache策略”和“优先权替换策略”三个协同递进的层次。通过使用该方法,程序员能够灵活地改变末级Cache执行行为,从而高效地适应应用程序访问模式的变化。实验结果表明,提出的方法能够显著降低末级Cache的缺失率,进而提高系统的整体性能。     

PMESI：一种优化进程私有数据访问的缓存一致性协议

并行应用程序中绝大部分的访存是对私有数据的访问,在cache一致性协议上不会产生冲突。传统一致性协议没有根据程序私有数据的访问模式进行针对性设计,存在着很大的优化空间。针对以上的问题,提出了一种支持私有状态的cache一致性协议PMESI,通过动态关闭和激活内存空间的cache一致性目录,优化私有内存空间的访问延迟和功耗。通过时钟精确模拟器的测试,PMESI协议优化了程序中54%的访存,并行程序的执行时间平均缩短了9%。     

面向武器装备体系组合规划的集成决策优化框架

针对当前武器装备体系组合规划存在选择空间规模大、决策目标数量多等问题,提出一种集成决策优化框架,用于组合选择和规划武器装备的发展型号、时间和数量。首先对武器装备体系组合规划问题的NP-Hard和高维多目标性质进行定量化分析和公式化描述;然后采用目标规划方法将该问题构建为双目标优化模型;再基于NSGA-II多目标演化计算方法,开发面向本问题的优化算法,求得该模型的Pareto解集合;最后通过TOPSIS方法,从Pareto解集合中求取符合决策者偏好的满意解。通过某侦察预警监视体系发展规划示例,验证了当给定经验数据和决策者偏好信息后,该框架可获得符合要求的武器装备体系组合规划方案,能够支撑武器装备体系发展论证和规划。     

一种高效的显式模型检验方法

随着软硬件系统规模和功能的不断扩充,状态空间爆炸问题严重影响了模型检验的进一步发展与应用,成为验证大规模系统的瓶颈.在显式模型检验工具Murphi的基础上,针对其可达状态空间组织存在的问题进行改进,提出了基于整型指针与Fibonacci散列的可达状态空间组织方法,实现了一个高效的显式模型检验原型系统,在确保验证正确的同时有效缩短了验证时间,并能在系统规范不可满足的情况下给出反例,有助于系统设计人员快速定位错误.理论分析和实验结果表明了本方法的有效性.     

面向网络系统性能优化的资源最优配置方法

如何根据网络系统的实际情况优化资源配置,充分利用有限的资源保证系统的服务质量(QoS),是网络系统性能优化研究中的一个核心问题。针对该问题,提出了一种基于PEPA nets的网络资源配置建模与分析方法。该方法首先根据网络资源配置方案的一般情形,建立了完全共享和部分共享两种资源配置方案的通用PEPA nets模型;然后,利用PEPA nets操作语义推导出了一个与模型相关的、带时间延迟标记的标记变迁系统;利用该标记变迁系统隐含对应的CTMC求解出了系统状态空间的稳态概率分布,进而由此分析得到系统性能指标,从而选出最优的资源配置方案。最后,通过试验分析验证了该方法的可行性和有效性。     

梯度学习的参数控制帮助线程预取模型

对于非规则访存的应用程序,当某个应用程序的访存开销大于计算开销时,传统帮助线程的访存开销会高于主线程的计算开销,从而导致帮助线程落后于主线程。于是提出一种改进的基于参数控制的帮助线程预取模型,该模型采用梯度下降算法对控制参数求解最优值,从而有效地控制帮助线程与主线程的访存任务量,使帮助线程领先于主线程。实验结果表明,基于参数选择的线程预取模型能获得1.1~1.5倍的系统性能加速比。     

高性能微处理器TLB的优化设计

虚拟存储是现代微处理器系统必不可少的存储模式。在虚存模式下,虚拟地址到物理地址的变换是流水线中最频繁的核心服务,容易处于决定处理器时钟周期的关键路径上。为加快虚存的访问,现代高性能微处理器实现了一种硬件地址映射结构:转换后援缓冲器(简称TLB);在分析TLB传统的地址映射机制的基础上,提出了基于虚区域和Cache块标记的预验证技术,结果表明该技术优化了TLB的设计,避免了TLB访问时延成为访存的瓶颈。     

针对滑动窗口算法的椭圆曲线密码Cache计时攻击

基于访问驱动攻击模型,提出一种针对椭圆曲线滑动窗口算法的踪迹驱动Cache计时攻击方法,引入了方差思想判断每次窗口滑动是否查找了预计算表,提高了攻击成功率．仿真实验结果表踞：由于滑动窗口算法引入了预计算表,易遭受Cache计时攻击．精确采集NITT-192一次加密过程中窗口105次滑动的Cache时间信息即可获取完整密钥．本文的攻击方法对其他使用预计算表的公钥密码具有借鉴意义．     

基于程序状态变迁的ASLR机制脆弱性分析方法

地址随机化ASLR是一种针对控制流劫持漏洞的防御机制。已有的漏洞自动分析与利用技术缺少对地址随机化机制影响的分析,导致生成的测试用例在实际环境中的运行效果受到极大限制。针对地址随机化的缺陷及其绕过技术的特点,本文提出了一种地址随机化脆弱性分析方法。该方法使用有限状态机描述程序运行路径中各关键节点的状态；针对常见的内存泄漏与控制流劫持场景建立约束条件；通过求解内存泄露状态约束与控制流劫持状态约束的兼容性,分析地址随机化机制在特定场景下的脆弱性。实验结果显示,该方法可有效检测通过内存泄漏导致的地址随机化绕过及控制流劫持攻击,实现自动化的地址随机化脆弱性分析,提高针对软件安全性分析的效率。     

ASLR机制脆弱性自动分析方法

地址随机化是一种针对控制流劫持漏洞的防御机制。已有的漏洞自动分析与利用技术缺少对地址随机化机制影响的分析,导致生成的测试用例在实际环境中的运行效果受到极大限制。针对地址随机化的缺陷及其绕过技术的特点,提出了一种地址随机化脆弱性分析方法。该方法使用有限状态机描述程序运行路径中各关键节点的状态;针对常见的内存泄漏与控制流劫持场景建立约束条件;通过求解内存泄漏状态约束与控制流劫持状态约束的兼容性,分析地址随机化机制在特定场景下的脆弱性。实验结果表明,该方法可有效检测通过内存泄漏导致的地址随机化绕过及控制流劫持攻击,实现自动化的地址随机化脆弱性分析,提高针对软件安全性分析的效率。     

高速缓冲存储器教学演示系统设计与实现

利用形象生动的动画演示来讲解教学内容是当今ＣＡＩ发展的一个重要方向。本文论述了我们设计实现的有关高速缓冲存储器工作原理的教学动画演示系统。该系统由Ｃａｃｈｅ工作过程、地址映象、ＬＲＵ替换算法、ＬＲＵ算法硬件实现等四个演示模块组成。文中介绍了这几个模块的设计思想、界面以及实现技术等。