一种抗DPA攻击的双轨信号平行布线方法

双轨预充电逻辑是一种有效的差分功耗分析(DPA)攻击防护技术,其需要解决的关键问题在于必须保证互补的双轨信号线具有对称的电容负载.本文提出了一种双轨信号布线方法,能够基于商用的布局布线EDA工具实现双轨信号的平行布线,从而实现电容负载对称的目的.本方法首先利用EDA工具在奇数个布线轨道中对单轨网表进行布线,然后将信号线...     

程序执行的精确重现技术及其在体系结构模拟中的应用

近年来有研究提出利用动态二进制翻译技术(Dynamic Binary Translation,DBT)加速程序代表性模拟点的提取,然而这些研究并未考虑DBT方法对模拟结果准确度的影响.实验发现,对于某些程序,DBT加速方法会带来将近20％的误差.经分析,误差的根源在于程序在DBT执行和模拟执行时执行踪迹有巨大差异,即程...     

片上多核Cache资源管理机制研究

随着片上多核成为处理器发展的主流和片上Cache资源的持续增长,Cache资源的管理已成为片上多核的关键问题。介绍了片上多核Cache资源管理的研究进展,依据研究内容将Cache资源的管理分为Cache划分和Cache共享两类。对Cache划分,探讨了其主要组成部分和一般形式,分析和比较了典型的片上多核Cache划分机制。对Cache共享,给出了其主要研究内容,并介绍和比较了几种主流的片上多核Cache共享机制。通过分析,认为软硬件协同管理的页划分应是未来片上多核Cache划分机制的研究重点;而片上多核Cache共享机制的研究则应从目标应用的Cache行为特征着手。     

高准确率的应用程序行为分析方法

模拟是体系结构研究的重要手段.由于模拟的速度非常慢,有研究提出利用动态二进制翻译技术(DBT)提取程序的代表性模拟点,对代表性模拟点进行详细模拟即可获取程序的准确性能参数,从而缩短模拟时间.然而相关研究并未考虑DBT方法对模拟结果准确度的影响.实验发现,对于某些程序,DBT加速方法会给模拟结果带来近20％的误差.为消除...     

片上二级cache漏流功耗控制策略研究

 随着工艺尺寸缩小和处理器频率的提高,大容量的片上L2 cache成为处理器漏流功耗的主要来源.提出的保守多状态(C-SP&;SD)和推断多状态(S-SP&;SD)两种L2 cache漏流功耗控制策略能够将状态保留(State-Preserving)与状态破坏(State-Destroying)两种低功耗模式相结合.如果一个数据在多级cache存储层次中存在多个副本,那么只保留一个副本处于活跃状态,其他副本均被转换到低功耗模式,并且在不显著影响处理器性能的前提下尽可能转换到更低功耗的状态破坏模式.与传统的L2 cache漏流控制策略相比,C-SP&;SD策略以较小的处理器性能损失换取较大的L2 cache漏流功耗节省,而S-SP&;SD策略则实现了最优的L2 cache漏流功耗节省和处理器能量效率.     

面向片上网络路由器漏流功耗优化的自适应缓冲管理策略

随着单芯片上集成处理器数量的增加,片上网络逐渐成为多核处理器中非常有前景的互连结构.互连网络成为片上多处理器功耗的重要消耗部件之一.而输入缓冲器是路由器漏流功耗的最大消耗单元,采用门控电源是降低其漏流功耗的有效手段.自适应缓冲管理策略能够根据网络中通信量,自适应地关闭/打开缓冲的一部分,从而降低路由器漏流功耗.而为了减小对网络延迟的影响,该策略中采用的提前唤醒技术能够隐藏缓冲的唤醒延迟.在网络注入率较低情况下,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟几乎不受唤醒延迟影响.模拟结果显示,在4×4的二维Mesh中,即使网络注入率为0.7,漏流功耗的节约率依然可以高达46％;网络注入率小于0.4时,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟最大仅仅增加了3.8％.     

片上非一致Cache体系结构研究

随着集成电路制造工艺的发展,片上集成大容量Cache成为微处理器的发展趋势。然而,互连线延迟所占比例越来越大,成为大容量Cache的性能瓶颈,因此需要新的Cache体系结构来克服这些问题。非一致Cache体系结构通过在Cache内部支持多级延迟和数据块迁移来减少Cache的命中时间,提高性能,从而克服互连线延迟对大容量Cache的限制,已经成为微处理器片上存储结构的研究热点。本文回顾了非一致Cache体系结构模型的研究进展,特别是对片上多核处理器中的非一致Cache体系结构模型进行了详细介绍,比较了不同模型的贡献和不足。最后,对非一致Cache体系结构的发展进行了展望。     

利用动态二进制翻译加速应用程序行为特征分析

应用程序运行时典型行为特征分析的一种重要方法是SimPoint,但是为SimPoint生成基本块向量剖析（basic block vector profile,BBV profile）文件非常耗时.首先提出了一个利用动态二进制翻译技术生成BBVprofile的通用框架DBT-BBV,然后详细分析了几种降低开销的优化技术,最后基于DBT-BBV和提出的优化技术设计实现了一个高效的BBVProfile收集工具QPoint.利用SPEC2006测试程序集评估了所提出的优化技术和QPoint的性能和开销.与现有工具相比,QPoint有两个优势:①QPoint的性能高于现有工具,在普通PC机上最高速度为292MIPS,平均速度为109MIPS,BBV Profile收集的平均开销小于4%,在同类工具中最低;②QPoint支持众多体系结构平台,包括x86/x86₆4,ARM,POWER,SPARC,MIPS等,并且可跨指令集收集BBVProfile.结果显示,动态二进制翻译技术在应用程序行为特征分析加速方面具有非常好的效果.     

一种基于寄存器翻转时刻随机化的抗DPA攻击技术

在密码算法电路中寄存器翻转时刻随机化对芯片抗DPA(differential power analysis)攻击能力有很大影响,因此提出了一种基于寄存器翻转时刻随机化的抗DPA攻击技术,其核心是利用不同频率时钟相位差的变化实现电路中关键寄存器翻转时刻的随机变化.针对跨时钟域的数据和控制信号,提出了需要满足的时序约束条件的计算方法,同时还分析了不同时钟频率对寄存器翻转时刻随机化程度的影响.以AES密码算法协处理器为例,实现了所提出的寄存器翻转时刻随机化技术,通过实验模拟的方法验证了理论分析的正确性.实验结果显示,在合理选择电路工作时钟频率的情况下,所提出的技术能够有效提高密码算法电路的抗DPA攻击性能.     

一种面向片上互连的自适应通道双缓冲延迟模型

随着集成电路工艺的等比例缩小,互连线延迟相对门延迟增加,导致报文在片上网络路由器之间的传输需要多个时钟周期。但是,在基于信用点流控策略中,物理链路中的寄存器在发生拥塞时不能够缓冲报文。因此,本文提出了一种自适应的通道双缓冲结构,能够在发生拥塞时缓冲报文。通过门级电路的设计和分析,根据逻辑努力方法建立了CDB的延迟模型。延迟模型的准确性利用Synopsys时序分析工具Prime Time在TSMC的65nm工艺库下被验证,两者相差不超过一个τ4。结果表明,在32nm工艺下,1mm长的半全局互连线通道双缓冲(CDB)和简单流水线(SPLS)所需要的级数相同。