针对KASLR的Linux计时攻击方法

针对开启内核地址空间布局随机化（KASLR）防护的Linux系统,提出一种基于CPU预取指令的Cache计时攻击方法。Intel CPU的预取指令在预取未映射到物理地址的数据时会发生Cache失效,导致消耗的CPU时钟周期比已映射到物理地址的数据要长。根据这一特点,通过rdtscp指令获取CPU时钟周期消耗,利用计时攻击绕过KASLR技术防护,从而准确获取内核地址映射的Offset。实验结果表明,该攻击方法能够绕过Linux操作系统的KASLR防护,获得准确的内核地址映射位置,并且避免引起大量Cache失效。     

1001机指令控制部件

1001机是一台中型计算机,中央处理机元件限制在八千块左右,主存容量64k,存取周期1.5μs,运算速度单字长每秒不低于50万次。要达到这个指标,1001中央处理机基本上采取取指令、变址、取、送数和运算四个步骤重叠工作。为了四个步骤操作的平衡,采取结构简单的先行取指令、取数和后行送数的先行控制方式。     

面向指令Cache周期预取的代码排布方法

在含Cache的处理器中,代码排布和指令预取是减少取指延迟的常用技术.代码排布侧重研究代码执行的空间相对位置,指令预取则关注于代码执行的时间相对关系.片上Trace技术非入侵地获得程序的执行路径及时间信息,将代码执行的时空关系联系起来,因此为排布技术和预取技术的结合使用提供了基础.基于YHFT-DSP平台,利用程序运行的周期行为特性设置预取,利用VLIW结构处理器的空闲单元执行预取指令,提出以增加预取容限为目标的函数级代码排布方法.实验结果表明,该方法能有效预取并减少指令Cache失效.     

以基本块为单位的非顺序指令预取

取指令能力的高低对微处理器的性能有很大影响。指令预取技术能够有效地降低指令Cache的访问失效率,提高微处理器的取指令能力,进而提高微处理器的性能。本文提出了一种由分支指令指导的、以基本块为单位的非顺序指令预取技术,每次预取将一个完整的基本块读入指令Cache。这种方法使用静态策略分析程序行为,实现所需的硬件复杂度低。模拟结果显示,该方法能够有效地提高指令Cache访问的命中率。     

高性能计算机磁盘控制器的微处理器

本文介绍了高性能计算机磁盘控制器微处理器的结构,其特点是运算速度快,指令灵活。它的运算速度提高的途径是指令的执行采用流水线方式,指令缓冲部件IB采用两个体交替接收指令和执行指令的办法来减少取指令的等待时间。同时本处理器的IB设计成在一个周期内可同时进行写、读操作,可减少地址准备的时间。这也使运算速度大大地提高。     

面向ARM平台的音视频编码优化研究

ARM是性价比很高的嵌入式内核,非常适合作音视频编码系统的CPU。ARM硬件上支持复杂的DSP操作,通常可以在一个时钟周期内完成,极大地提高了音频编码程序的运行速度。在视频编码的数据处理指令中,使用捅形移位器进行移位预处理可以增加代码密度,从而减少取指令次数;而充分利用ARM的16个通用寄存器进行数据操作,也可以减少内存存取操作。实验证明,ARM可以有效提高音视频编码的运行性能。     

一种具有QoS特性的同时多线程处理器取指策略

同时多线程处理器通过每时钟周期从多个运行的线程取指令执行,从而极大地提高了处理器的性能．建议了一种具有QoS特性的同时多线程处理器取指策略,并讨论了其在QoS管理方面的问题．该策略的核心思想是利用线程的优先级和流速来同时控制线程的取指过程,从而满足线程在执行速度上的QoS需求．与传统的基于纯优先级的取指策略相比,该策略不但具有QoS特性,同时还可以更加有效地分配取指带宽,从而能获得更高的处理器性能．该策略的物理实现非常简单．模拟实验的结果表明,该策略在提供Qos支持的基础上,可以在传统的基于优先级的取指策略ICOUNT的基础上提高15％的系统性能．     

IBM 370系列165型机的先行控制

引言自从第三代计算机在速度上获得进展以来,逻辑电路的速度提高了一个数量级,高速并行运算部件可在80毫微秒内完成一个操作。借助高速缓冲器,主存储器(简称为主存)可在80毫微秒内提供操作数或指令。然而在运算部件获得每一条指令和操作数之前,仍然必须等待若干个周期,为了改善这种状况,发展了先行控制,它可以实行以下功能: ·预先连续地取指令; ·对取出的每一条指令进行处理; ·形成预先处理指令中的操作数地址和取出操作数;     

Trace Cache及Trace处理器技术

Trace Cache和Trace处理器着力解决取指令的带宽,是一种颇具潜力的技术。本文在介绍Trace Cache技术的基础上,结合ILP研究的现状,提出了未来Trace相关技术的研究方向。     

一种有效的同时多线程处理器取指控制机制

同时多线程处理器通过每时钟周期从多个运行的线程取指令执行,极大地提高了处理器的性能.分支预测器的预测精度和取指策略的效率是影响同时多线程处理器性能的关键.通过将一个基于值的分支预测器和一个基于线程推进速度的取指策略相结合,提出一种新的取指控制机制.该结构的硬件开销较小,实现复杂度较低.实验结果表明,该取指控制机制有效地提高了处理器的性能,其相对于传统取指控制机制的性能加速比为28%且该加速比也高于目前基于流缓冲区和基于分支分类器的取指控制机制.     

防止微机失控简单而实用的方法

微机系统受干扰后,经常发生指令指针PC出错指向错误地址,程序便转向这错误地址继续执行,造成程序失控。指令指针出错后指向的地址是随机的,即指向CPU可寻址空间的任何单元。对于大量应用微机系统,程序区只占CPU可寻址空间的很少一部分,这样PC出错指向程序区以外的可能性就很大。如果我们能够及时发现PC指针指向程序区以外,就可以防止大量的程序失控。要判断PC指针是否出了程序区,只要在微机CPU的取指令周期判断地址线即可,这在硬件上是非常容易做到的。     

提高跟踪缓存存储效率

跟踪缓存是着力解决取指令的带宽的一种颇具潜力的技术.探讨了跟踪缓存中突出存在的存储冗余问题,详细分析了跟踪缓存冗余存在的原因和后果,介绍了降低跟踪缓存冗余的方案,指出依然存在的问题,提出改进意见.     

OMRON系列PLC基本指令系统介绍

在第5期,我们详细介绍了OMRON公司的CPM2AH系列PLC的基本逻辑指令:取指令(LD)、取反指令(LDNOT)、输出指令(OUT)、反相输出指令(OUTNOT)、与指令(AND)、与非指令(ANDNOT)、或指令(OR)、或非指     

基于同时多线程的IFSBSMT取指策略研究

取指策略直接影响处理器的指令吞吐率.针对传统处理器取指策略存在取指带宽利用不均衡、指令队列冲突率高的缺点,提出基于同时多线程处理器的取指策略IFSBSMT.该策略以线程的IPC值为基础,速取优先级高的线程进行取指,并利用预取指令条数预算的方式分配取指带宽,采取线程IPC值和L2 Cache缺失率的双优先级动态资源分配机制分配处理器的系统资源.研究结果表明,IFSBSMT策略有效地解决了取指带宽、指令队列冲突及资源浪费问题,进一步提高了指令吞吐率,且具有较好的取指公平性.     

高性能低功耗YHFT-XDSP的指令缓存队列

介绍定点高性能低功耗数字信号处理器YHFT-X的指令缓冲队列与其控制器的设计.为实现向运算部件源源不断地输送高密度可变长的并行指令流,提出改进型动态管理循环缓冲队列的结构.该设计改善了现有处理循环指令技术的局限性,提出当功能单元充足时,利用循环缓冲队列实现的软件流水操作,大大减少了代码量,实现了循环体内指令的并行执行,同时减轻了取指令给存储器带来的压力.该结构支持分块指令预取技术,隐藏了部分流水线停顿.经验证及对比测试满足高性能、低功耗的应用要求.     

多功能部件运算器的设计和评价

通常计算机执行一条指令的过程可分为取指令、译码、形成地址、取操作数、执行等几步。若令Ts为这一过程的总时间,那么执行n条指令的总时间为n·Ts.为了加速处理速度,在系统结构上一般采用以下两种方法:方法之一:由同一指令同步驱动n个处理器,同时去完成n个指令操作,使执行速度提高近n倍。此称并行技术。     

MU5中央处理机的基本结构

MU 5中央处理机是由指令缓冲部件(IBU)、直接操作数部件(PROP)、间接操作数部件(SEOP)、主运算器(ACC)、变址运算器(B)、存贮器访问控制器(简称存控SAC)和局部存贮器组成,如图2.1所示。 指令缓冲部件通过存控从存贮器取指令,送到直接操作数部件,直接操作数部件对每条     

一种改进的基于基本块的跟踪缓存

跟踪缓存(Trace Cache)是着力解决取指令的带宽的一种颇具潜力的技术.SimpleScalar模拟器是使用软件手段模拟和研究CPU体系结构的重要手段.本文在介绍CPU模拟器和Trace Cache技术的基础上,提出了一种改进的基于基本块构造的Trace Cache,并在SimpleScalar模拟器中实现,并且给出了在这个平台上的试验结果.     

基于主动变采样周期方法的网络控制系统的H∞控制器设计

利用主动变采样周期方法, 本文研究了具有时延及丢包的网络控制系统的 H∞ 控制器设计问题, 其中采样周期在一个有限集合内切换. 提出了一个新的线性估计方法以补偿丢包的负面影响, 并利用多目标优化方法设计系统的 H∞ 控制器. 仿真结果表明了主动变采样周期方法及基于线性估计的丢包补偿方法的有效性.     

基于多Agent传动关系的股市趋势预测

股市趋势预测是机器学习领域中一个具有挑战性的任务。由于一些因素对于股市的影响是动态且不确定的,导致股市趋势难以预测。针对已有方法在股市预测时存在的灵敏性差、适应力弱等问题,从快变量和慢变量的传动关系出发,利用Agent技术对股市中的快周期和慢周期进行联合建模,提出一种多Agent传动影响图(MATID)股市趋势预测方法。给出股市中快周期和慢周期的划分标准,并引入周期能量的概念;通过对相关趋势指标的特征融合,给出周期能量的量化计算方法;通过分析快周期和慢周期的动态作用过程,给出传动因子的表示方法;将快周期和慢周期分别对应成不同的Agent,利用多Agent影响图模型建模快周期和慢周期的传动过程;利用股市振子模型表示快Agent和慢Agent之间的传动效用,利用联合树的自动推理技术对股市趋势进行预测。在不同样本数量和不同股市趋势下进行实验,结果表明,与门控循环单元、S-LSTM和Hybrid-RNN预测方法相比,MATID方法预测精确率提升1.5%～7.0%,召回率提升5.4%～6.7%,F1值提升3.7%～6.2%,具有良好的灵敏性和适应力。