面向神威高性能多核处理器的并行编译优化方法

在神威高性能多核服务器上,自动并行化编译系统为识别和申明程序中的并行性,产生的OpenMP程序没有经过充分的优化,其采用简单的fork-join模型,存在大量的并行循环嵌套,导致运行效率低。为提升自动并行化编译系统产生的OpenMP程序的运行效率,提出一种并行域重构优化技术。并行域重构技术通过合并程序中的并行域和扩展嵌套循环中的并行域范围,减少OpenMP程序的并行域数目,降低线程组频繁创建和合并等控制开销,将简单fork-join模型的OpenMP程序转换为性能更为高效的单程序多数据模型的OpenMP程序。实验结果表明,在新一代神威高性能多核服务器SW1621平台上,并行域重构技术在NPB3.3-OMP测试集和SPEC OMP2012测试集上的运行效率分别提高了10.77%和7.94%的,可有效提升自动并行化编译系统OpenMP程序的执行效率。     

面向网络通信的高实时压缩引擎设计

随着集成电路工艺的发展,高性能计算系统中互连网络性能提升速度远低于处理器性能的提升,互连网络带宽已成为制约高性能计算性能提高的瓶颈之一。从减少网络注入数据量的角度出发,对网络通信实时压缩技术进行了研究,给出了一种面向网络通信的硬件实时压缩引擎RTCE的设计,在网络通信过程中,硬件自动实现对网络包的压缩传输。采用SPEC2006、Graph500、CFD算法测试数据进行测试,压缩后的网络包数据量平均减少32.8%~48.7%。     

模型驱动的开发异构多核多级并行的方法

将异构多核处理器的资源分配问题抽象为一个三维优化空间,空间中的每个元素对应多任务程序的一个并行策略,确定程序有效并行策略的问题转化为优化空间的搜索问题。为了加速搜索,提出一种基于遗传算法的智能搜索方法。实验表明,模型驱动的并行策略选择方法能够在极短的时间内为程序生成较好的并行策略。     

基于网络包延迟偏差的硬件动态拥塞控制机制

互连网络已经成为提升高性能计算系统性能的技术瓶颈。对高性能互连网络中的拥塞控制进行研究,针对通信热点的形成过程,给出了一种基于网络包延迟偏差的硬件动态拥塞控制机制CMDPD,利用网络包传输延迟偏差预判网络拥塞状态,控制端到端网络注入,避免拥塞形成。构建了模拟环境,在Fat-tree和Dragonfly两种网络结构下,对CMDPD进行了模拟实验。结果表明,在Fat-tree网络中CMDPD的吞吐率可提高5%~12%。     

针对离散私钥比特泄漏的RSA格攻击方法

RSA算法是目前应用最广泛的公钥密码体制之一,而格攻击是针对RSA体制的一类重要攻击方法。为此,将RSA算法的部分私钥泄漏问题转化为多变元线性同余方程的求解问题,基于同余方程构造出特定的格,利用LLL格基约化算法进行约化,从而以一定的概率求得同余方程的小根。以上述多变元线性同余方程的小根求解技术为基础,提出一种针对离散私钥比特泄漏的RSA格攻击方法。在该方法下,如果RSA算法的公钥参数e=N~β≤N~(1/2),并且私钥d的未知部分N≤N~((1/2)-β),则能以高概率恢复出RSA算法的私钥d。通过NTL包对长度为1024 bit的大整数进行实验,结果验证了该攻击方法的有效性。     

基于软硬件协同设计的内存虚拟化研究

在纯软件实现的X86系统仿真模型中,客户机的访存性能较低,是制约X86系统仿真性能的瓶颈之一。文章借鉴协同设计虚拟机的思想,提出了一种软硬件协同设计的内存虚拟化方案,设计并实现了硬TLB及其访问扩展指令,通过交叉编程使软MMU和硬TLB协同工作,提高地址转换效率。实验表明,软硬件协同设计方案提升了36.7%的访存带宽,显著提高系统仿真性能。     

一种基于特征矩阵的软件脆弱性代码克隆检测方法

提出了一种基于特征矩阵的软件代码克隆检测方法.在此基础上,实现了针对多类脆弱性的检测模型.基于对脆弱代码的语法和语义特征分析,从语法分析树抽取特定的关键节点类型描述不同的脆弱性类型,将4种基本克隆类型细化拓展到更多类,通过遍历代码片段对应的语法分析树中关键节点的数量,构造对应的特征矩阵.从公开漏洞数据库中抽取部分实例作为基本知识库,通过对代码进行基于多种克隆类型的聚类计算,达到了从被测软件代码中检测脆弱代码的目的.与基于单一特征向量的检测方法相比,对脆弱性特征的描述更加精确,更具有针对性,并且弥补了形式化检测方法在脆弱性类型覆盖能力上的不足.在对android-kernel代码的测试中发现了9个脆弱性.对不同规模软件代码的测试结果表明,该方法的时间开销和被测代码规模成线性关系.