检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机应用研究 2021年第9期38卷 2628-2634页

作者：刘伟陈振武汉理工大学计算机科学与技术学院武汉理工大学交通物联网湖北重点实验室武汉430070 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 同济大学嵌入式与服务计算教育部重点实验室上海201804

结合边缘缓存技术与流媒体传输技术能有效提升视频服务质量,为降低视频内容提供商的边缘资源租赁成本,提出一种视频缓存、转码和传输联合优化策略。首先,综合考虑视频的缓存、转码、边缘传输和云端传输的成本,以最小总租赁成本为目标建... 详细信息

结合边缘缓存技术与流媒体传输技术能有效提升视频服务质量,为降低视频内容提供商的边缘资源租赁成本,提出一种视频缓存、转码和传输联合优化策略。首先,综合考虑视频的缓存、转码、边缘传输和云端传输的成本,以最小总租赁成本为目标建立整数规划模型,并证明其NP-complete性质;其次,根据历史请求数估计视频流行度变化,并对流行视频进行缓存;最后,基于视频的缓存状态,为用户的请求选择成本最低的响应方式。仿真实验表明,所提策略与现有策略相比,可提升请求命中率并有效降低内容提供商的资源租赁成本。

关键词：边缘计算多码率视频视频转码协作缓存协作传输

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处理器访存子系统关键队列的性能建模

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高技术通讯 2020年第7期30卷 655-665页

作者：李文青吴畏章隆兵肖俊华王剑计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

处理器访存性能对其整体性能有着很大的影响,访存子系统的设计显得尤为重要。高性能超标量处理器的访存子系统中存在多个关键队列,如何快速进行设计折中,成为设计的关键。本文采用软件模拟器和回归模型结合的建模方法,提出了一个面向访... 详细信息

处理器访存性能对其整体性能有着很大的影响,访存子系统的设计显得尤为重要。高性能超标量处理器的访存子系统中存在多个关键队列,如何快速进行设计折中,成为设计的关键。本文采用软件模拟器和回归模型结合的建模方法,提出了一个面向访存子系统关键队列的回归分析模型,并设计实现了相应的访存子系统模拟器。将软件模拟器与目标处理器设计的现场可编程门阵列(FPGA)原型验证平台进行准确性校准,并采用回归模型对软件模拟器的模拟数据进行分析,结果表明:实验验证结果稳定且对于所测试程序误差在10%以内。该建模方法可以量化分析访存子系统中关键队列大小与性能之间的关系,有效扩大硬件设计空间探索的范围,加快高性能处理器访存子系统的优化设计。

关键词：处理器设计空间探索访存子系统软件模拟器回归模型

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后量子加密算法的硬件实现综述

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信息安全学报 2021年第6期6卷 1-16页

作者：曹元陆旭吴彦泽谢浩东乔云凯姚恩义陈帅叶靖河海大学物联网工程学院中国常州213000 华南理工大学微电子学院中国广州511442 人工智能与数字经济广东省实验室(广州) 中国广州511442 磐石安全实验室中国常州213000 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室中国北京100190

现有的密码体制大多基于RSA、ECC等公钥密码体制,在信息安全系统中实现密钥交换、数字签名和身份认证等,有其独特的优势,其安全性分别依赖于解决整数分解问题和离散对数问题的难度。近年来,随着量子计算机的快速发展,破解上述数学问题... 详细信息

现有的密码体制大多基于RSA、ECC等公钥密码体制,在信息安全系统中实现密钥交换、数字签名和身份认证等,有其独特的优势,其安全性分别依赖于解决整数分解问题和离散对数问题的难度。近年来,随着量子计算机的快速发展,破解上述数学问题的时间大幅减少,这将严重损害数字通信的安全性、保密性和完整性。与此同时,一个新的密码学领域,即后量子密码学应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击,因此成为近年来的热点研究方向。2016年以来,NIST向世界各地的研究者征集候选抗量子密码学方案,并对全部方案进行安全性、成本和性能的评估,最终通过评估的候选方案将被标准化。本文比较了NIST后量子密码学算法征集(第2轮、第3轮)的各个方案,概述目前后量子加密算法的主要实现方法:基于哈希、基于编码、基于格和基于多变量,分析了各自的安全性,签名参数及计算量的特点以及后期的优化方向。PQC算法在硬件实现上的挑战其一是算法规范的数学复杂性,这些规范通常是由密码学家编写的,关注的重点是其安全性而非实现的效率,其二需要存储大型公钥、私钥和内部状态,这可能会导致不能实现真正的轻量级,从而降低硬件实现的效率。本文重点介绍了目前后量子加密算法的硬件实现方式,包括PQC硬件应用程序编程接口的开发,基于HLS的抽象实现和基于FPGA/ASIC平台的硬件实现。PQC方案的硬件化过程中不仅需要算法的高效实现,同时需要抵抗针对硬件结构的侧信道攻击。侧信道攻击可以通过来自目标设备泄露的相关信息来提取密码设备的密钥。本文讨论了后量子加密算法在具体实现和应用中受到侧信道攻击类别和防御对策。

关键词：量子计算后量子密码加密算法硬件实现

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一种运算和数据协同优化的深度学习编译框架

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高技术通讯 2020年第2期30卷 120-125页

作者：吴林阳杜伟健陈小兵庄毅敏中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 上海寒武纪信息科技有限公司上海201308

近年来,深度学习算法和深度学习处理器已被广泛应用于工业界,如何从软件层面充分挖掘深度学习处理器的性能成为目前编译器领域研究的热点和难点。现有的深度学习编译框架更侧重于对程序的运算部分进行优化,对数据的优化非常有限,这并不... 详细信息

近年来,深度学习算法和深度学习处理器已被广泛应用于工业界,如何从软件层面充分挖掘深度学习处理器的性能成为目前编译器领域研究的热点和难点。现有的深度学习编译框架更侧重于对程序的运算部分进行优化,对数据的优化非常有限,这并不能发挥深度学习处理器的峰值性能。本文分析了深度学习算法和硬件平台的特点,提出一种运算和数据协同优化的深度学习编译框架CDUCA,它包含计算图引擎、代码生成器、数据优化器3个不同层次的组件,在多个层次对运算和数据进行协同优化,最终生成高效的可部署模型。本文在现场可编程门阵列(FPGA)平台上评估了CDUCA,实验结果表明,对于典型的深度学习应用,CDUCA生成的模型性能能达到手工优化模型性能的86.5%。

关键词：深度学习深度学习处理器编译器编译优化

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基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法研究

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高技术通讯 2020年第9期30卷 875-883页

作者：卢新元陈华军许超王剑计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点... 详细信息

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点,通过功能指令序列对测试模式进行授权,将测试模式分为非安全测试模式和安全测试模式。非安全测试模式下,加密电路的密钥被屏蔽,无法通过扫描测试获取。安全测试模式下,加密电路可以进行正常的扫描测试。实验结果表明,采用上述基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法的电路后,不仅可以保证安全测试模式下扫描测试故障覆盖率不变,而且非安全测试模式下攻击者无法通过现有的攻击方式获取密钥。同原始电路相比,该方法只需要添加极少的硬件电路,面积开销仅为0.3%。

关键词：扫描旁路攻击密钥功能指令安全测试模式扫描设计

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数据流计算研究进展与概述

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数据与计算发展前沿 2021年第5期3卷 65-81页

作者：范志华李文明叶笑春范东睿中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

【目的】本文追溯数据流计算的起源,就数据流计算理论和系统的相关研究背景、关键技术展开介绍。【文献范围】本文整理上世纪60年代至今数据流计算相关的研究文献。【方法】从数据流的起源、软件系统、硬件架构研究进展三个方面介绍了... 详细信息

【目的】本文追溯数据流计算的起源,就数据流计算理论和系统的相关研究背景、关键技术展开介绍。【文献范围】本文整理上世纪60年代至今数据流计算相关的研究文献。【方法】从数据流的起源、软件系统、硬件架构研究进展三个方面介绍了数据流计算的重要工作和关键技术。【结果】对数据流计算的发展趋势和挑战进行了分析与总结。【结论】本文将对未来数据流计算的研究提供参考,希望给该领域的研究人员带来一定的启发。

关键词：数据流执行模型数据流软件系统数据流硬件架构

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龙芯KVM虚拟机I/O中断子系统的优化

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高技术通讯 2020年第9期30卷 893-900页

作者：朱琛王剑高翔毛碧波李星计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚... 详细信息

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚拟机处理I/O中断的吞吐量提升了300%以上。在部分I/O中断较频繁的网络和磁盘测试中,性能有60.9%~215.1%的提升,文中的优化方法同样适用于其他架构的KVM虚拟机。

关键词： KVM虚拟机 I/O中断 I/O虚拟化

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前言

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信息安全学报 2021年第6期6卷 I0001-I0002页

作者：曹元田静叶靖河海大学物联网工程学院中国常州213000 南京大学电子科学与工程学院中国南京210023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室中国北京100190

随着量子计算机的快速发展,经典密码算法受到了前所未有的挑战。为解决这个问题,一个新的密码学领域,即后量子密码学(Post-Quantum Cryptography,PQC)应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击。由于后量子密码算法通常运算... 详细信息

随着量子计算机的快速发展,经典密码算法受到了前所未有的挑战。为解决这个问题,一个新的密码学领域,即后量子密码学(Post-Quantum Cryptography,PQC)应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击。由于后量子密码算法通常运算量巨大,采用集成电路技术能够实现以较低资源开销获得满足应用需求的执行速度,当前已成为国内外研究的热门课题之一。本期专题旨在总结当前国内外研究趋势,并展示国内研究人员在后量子加密算法硬件实现上的最新研究成果。

关键词：量子计算机集成电路技术加密算法 Quantum 后量子密码密码算法密码学资源开销

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QingLong:一种基于常变量异步拷贝的神经网络编程模型

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计算机学报 2020年第4期43卷 587-599页

作者：杜伟健陈云霁支天吴林阳陈小兵庄毅敏中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室中国科学院大学上海寒武纪信息科技有限公司中科寒武纪科技股份有限公司张江实验室脑与智能科技研究院上海脑科学与类脑研究中心

近年来,人工神经网络的研究取得了巨大成就,在图像识别、自然语言处理等领域均有突破性的成果,同时产生了众多商业应用,方便了我们的生活,比如语音助手、辅助驾驶等.由于神经网络算法属于计算密集型和访存密集型的负载,传统CPU处理器已... 详细信息

近年来,人工神经网络的研究取得了巨大成就,在图像识别、自然语言处理等领域均有突破性的成果,同时产生了众多商业应用,方便了我们的生活,比如语音助手、辅助驾驶等.由于神经网络算法属于计算密集型和访存密集型的负载,传统CPU处理器已不能满足其大规模商业化应用的需求,因此学术界和产业界试图在GPU、FPGA和ASIC上寻求突破.其中,神经网络加速器作为一种ASIC,它提供了高性能、低功耗的硬件解决方案,相关研究也越来越多.神经网络加速器作为一种协处理器,在其计算前后需要将数据在主机与设备之间进行搬运.特别是对吞吐量要求较高的神经网络前向推理任务,需要将网络模型参数、硬件指令等常量数据和输入、输出等变量数据,分别从主机内存拷入设备内存.如果常量数据在每一份输入数据计算前都拷贝一次,就存在常量数据重复拷贝的问题,浪费了时间与存储资源.如何在神经网络开发工具软件中实现拷贝多次变量数据但只拷贝一次常量数据,如何保证指令在每次计算中都正确寻址常量和变量,如何简化用户编程,提供用户友好的接口,就成为一系列值得研究的问题.在本文中,我们提出了一种基于常变量异步拷贝的神经网络开发工具软件及其编程模型QingLong来解决上述问题. QingLong编程模型包含三个阶段:定义网络、编译网络和计算.在定义网络阶段,用户可以为神经网络的数据节点绑定常量数据;在编译网络阶段,通过REOFF数据包装法将常量数据封装为数据包;在计算网络阶段,用户拷贝一次数据包后即可多次拷入输入数据并计算输出结果 .该编程模型具有编译、计算分离,常变量异步拷贝,计算和数据拷贝可切分为三级流水线等优势.实验表明,在连续计算100份输入样本时,QingLong比DLPlib有平均17. 48倍的性能提升,且输入样本越多,性能提升的倍数越大.

关键词：神经网络编程模型常量和变量异步拷贝软件开发工具

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基于动态权衡的新型非易失存储器件体系结构研究综述

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计算机研究与发展 2019年第4期56卷 677-691页

作者：张明喆张法刘志勇中国科学院大学北京100049 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190

作为现有存储器的潜在替代技术,新型非易失存储器受到了来自学术界和工业界越来越多的关注.目前,制约新型非易失存储器广泛应用的主要问题包括写延迟长、写操作动态功耗高、写寿命有限等.针对这些问题,传统的解决方法是利用计算机体系... 详细信息

作为现有存储器的潜在替代技术,新型非易失存储器受到了来自学术界和工业界越来越多的关注.目前,制约新型非易失存储器广泛应用的主要问题包括写延迟长、写操作动态功耗高、写寿命有限等.针对这些问题,传统的解决方法是利用计算机体系结构的方法,通过增加层或者调度的方式加以避免或隐藏.但是,这类解决方案往往存在软硬件开销大、无法同时针对不同问题进行优化等问题.近年来,随着对新型非易失存储材料研究的深入,一系列器件自身所包含的动态权衡特性被陆续发现,这也为体系结构研究提供了新的机遇.基于这些器件自身的动态权衡特性,研究人员提出了一系列新的动态非易失存储器优化方案.与传统的优化方案相比,这类新型方案具有额外硬件开销小、可同时针对多个目标进行优化等优点.首先对非易失存储器存在的问题及传统的优化方案进行了概括;然后对非易失存储器件中3个重要的动态权衡关系进行了介绍;在此基础上,对近年来出现的一系列基于非易失存储器动态权衡特性的体系结构优化方案进行梳理;最后,对此类研究的特点进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望.

关键词：非易失存储器相变存储器自旋转移力矩存储器忆阻器动态权衡

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