差分功耗分析攻击下密码芯片风险的量化方法

针对差分功耗分析(DPA）攻击的原理及特点,利用核函数估算密码芯片工作过程中功耗泄漏量的概率分布密度,通过计算密钥猜测正确时攻击模型与功耗泄漏量之间的互信息熵,将密码芯片在面对DPA攻击时所承受的风险进行了量化。实验表明,该风险量化方法能够很好地估算出密钥猜测正确时攻击模型与功耗泄漏量之间的相关度,并为完整的密码芯片风险分析提供重要指标。     

低功耗嵌入式系统的分析与应用①

低功耗嵌入式系统设计的能量消耗问题是近几年来人们在嵌入式系统设计中普遍关注的难点与热点,它严重制约着嵌入式系统的应用及发展。以减少嵌入式系统所耗电能为目标,首先分析了嵌入式系统功耗主要来源确定解决目标,而后根据嵌入式系统功耗分析给出低功耗嵌入式系统模型以及模型各层降低功耗的具体方法,从而使嵌入式系统能充分发挥降低功耗的作用。最后,通过具体嵌入式系统平台实现系统级低功耗控制,实验结果证明可以有效降低嵌入式系统的功耗。     

一种基于统计信息的Cache漏流功耗估算模型

本文提出了一种基于统计信息的Cache漏流功耗估算模型。该模型通过对Cache访问间隔时间的统计,估算出不同衰退间隔条件下Cache的漏流功耗。根据该模型所设计的Cache 漏流功耗模拟器与Hotleakage漏流功耗模拟器相比,对于Cache漏流功耗估算的结果平均偏差小于3.46%。该模型可以用于Sleep Cache与Drowsy Cache中,估算不同衰退间隔下Cache漏流功耗比率,选取最优衰退间隔,最大程度地降低Cache漏流功耗。     

多核处理器的功耗估算模型

精确的功耗估算能够为操作系统调度、软/硬件能效优化提供有效的指导.以往的研究表明:通过监测处理器内部相关硬件事件(如提交的指令数、Cache访问次数等),可以对功耗进行估算.但是,已有的相关功耗模型的精度并不理想,误差通常在5%以上.通过分析处理器提供的硬件事件,并在众多事件中筛选出一组与程序运行功耗密切相关的事件,使用逐步多元线性回归分析,建立了一个与应用无关的实时功耗估算模型,该模型可以直接移植到支持SMT的平台上.通过PARSEC和SPLASH2两个基准测试程序集进行了验证,估算误差分别为3.01%和1.99%.针对建模耗时长的问题,提出了基于两阶聚类的优化改进方法.所提出的估算模型能为构建具有动态平衡功耗和平滑峰值功耗的智能功耗感知系统提供借鉴.     

基于功耗敏感性的降低嵌入式电路功耗方法

研究降低嵌入式系统的功耗问题。由于频繁进行电容充放电,以及晶体管瞬间导通所产生的动态和静态消耗过大,传统的嵌入式硬件系统中,大规模CMOS电路在工作状态切换存在电路的功耗过高的缺点。为解决上述问题,提出通过对动态功耗和静态功耗的产生及功耗模型进行研究,采用功耗敏感性分析的嵌入式降低功耗方法,通过分析电路的功耗敏感度,设计出功率消耗较低的电路,克服传统方法的弊端。实验表明,改进方法能够大幅降低嵌入式CMOS电路的消耗功率,取得了很好的效果,为设计提供了依据。     

面向嵌入式系统的功耗管理硬件抽象层

由于缺乏面向嵌入式系统的功耗管理硬件标准接口，嵌入式操作系统在不同硬件平台上的功耗管理功能缺乏可移植性。该文针对嵌入式系统提出了一种功耗管理硬件抽象层模型，同时引入了抽象功耗可管理组件模型，为操作系统提供了统一的功耗状态转移函数。基于此抽象层，可屏蔽不同硬件结构的功耗管理细节，有效地提高嵌入式操作系统的可移植性。     

基于性能计数事件的计算机功耗估算模型

精准快速获取计算机系统的实时功耗是功耗优化研究的基础,因此提出并建立了一种高精度的计算机功耗估算模型。通过分析统计系统运行时代表性的性能计数事件,应用机器学习理论分析性能事件与功耗的关系,建立多核计算机系统实时功耗估算模型。模型构建时使用多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法以及支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)方法分析二者关系,并对两种方法建立的功耗估算模型进行了对比分析。实验结果表明,基于性能事件的功耗估算模型可准确估计计算机实时功耗,估算误差不高于3%。同已有模型相比较,该估算模型精度更高、通用性更好。     

嵌入式系统中程序功耗的产生分析与降耗措施

分析了嵌入式系统中程序功耗产生系统及各种不同操作所产生功耗的差异，同时列举出了相关的降耗措施。     

动态可配置片上数据存储单元设计

作为嵌入式处理器的关键部件,片上Cache的功耗能占到整个处理器功耗的50%以上;一个设计良好的片上数据存储单元能有效降低处理器功耗,并且提高整个系统的性能;便签式存储器(Scratchpad memory,SPM)具有占用片上面积少、功耗低和访问时延确定等优点,因此成为嵌入式系统领域的研究热点;以SPM为基础,介绍了一种动态可配置片上数据存储单元的设计方法,并提出SPM操作函数,方便应用程序开发;实验结果表明,该片上数据存储单元能耗降低超过35%,测试程序运行时间平均减少了20.3%。     

通用图形处理器功耗估算模型

为精准快速地获得GPU功耗数据,提出一种基于硬件性能计数事件的通用图形处理器(GPGPU)功耗估算方法。通过分析GPGPU程序运行时的功耗分布情况,选择一组与应用程序运行功耗密切相关的硬件性能计数事件集合,使用反向传播人工神经网络分析硬件性能计数事件与实时功耗间的关系,最终建立GPGPU功耗估算模型。实验结果表明,与多元线性回归的功耗估算模型相比,该模型具有更高的估算准确性和通用性。