基于MSC-A芯片的访存通道实现及性能优化

文章通过对所设计的MIPS系统控制器MSC—A芯片访存通道的剖析，介绍了MSC—A扩展的内存空间的分配及地址映射规则；分析了MSC—A的访存通道的组织及提高效率所采取的策略；提出了一种用DDR控制器代替MSC—A中的SDRAM控制器、进一步提高MSC—A访存速率的实现方案。     

多核中的基于优先级表达式的突发访存调度

针对多核中访存密集的特点,对一种基于优先级表达式的突发调度策略(Priority-Equation-Based Burst Scheduling,PEB_Burst调度)进行了实现以及仿真.PEB-Burst调度通过将访存以突发(burst)的形式保存,并且考虑多个仲裁因素建立优先级表达式的策略,可以很好地利用存储器带宽,改善处理器性能.与不用优先级表达式的突发调度策略,优先行命中-先来先服务(First-Ready First-Come-First-Serve,FR-FCFS)的调度策略,以及传统的顺序执行的访存策略相比,PEB_Burst在多核中的带宽可以提高34%,23%和92%,执行时间减少24%,17%和34%.     

编译技术基于调用图和指针图应用

HI-TECH Software是Microchip和Cypr-ess的微控制器编译器供应商近日宣布的一种新的编译技术,它可以在代码生成的最后一步,用检查嵌入程序所有模块时得到的调用和指针参考图生成目标代码。     

面向多任务的片上簇处理器流访存控制系统设计

为了解决分簇流处理器在进行多任务处理时访存系统效率不高的问题,提出了一种新的流访存系统.针对多任务处理情况下,各簇间工作的差异性与独立性,设计了新的流访存机制,包括流访存系统结构、访存流控制、簇间流顺序调度和流信息配置等.实验结果表明,改进后的多簇流处理器能够工作在并行与多任务两种模式下,同时在并行处理性能基本不变的情况下,获得平均20%的多任务处理性能提升.     

基于RISC-V直接访存的SM4加密单元的设计

为适应信息安全对网络加密数据吞吐率日益增长的要求,基于我国自主设计的首个商用加密算法SM4,本文在开源的RISC-V处理器中,设计了一个具有直接访存功能的SM4加脱密单元,并对RISC-V的指令集进行了扩展,扩展的指令可直接调用SM4单元。这种方法不仅通过硬件实现了SM4加脱密算法,同时有效减少了SM4单元在加解密过程中使用取数和存数指令访存的频率,大幅度提高了数据加密的速度。为了解决CPU访存与SM4单元访存的冲突,设计中采用了流水线互锁方案,并使用Modelsim进行了仿真验证。在300MHz的时钟频率下,加解密4kB数据需要10500 个时钟周期,吞吐率达到了914.28Mbit/s。     

片上多处理器共享cache的访存时间最优划分方法

提出的访存时间最优Cache划分(OMTP, optimalmemorytimeCachepartitioning)方法通过特征获取部件来获取不同应用程序的平均失效开销和Cache命中的路分布情况,以此作为划分依据来给竞争程序分配合适的Cache空间,达到优化程序整体执行性能的目的.实验结果表明,OMTP方法相比基于利用率的Cache划分(UCP)方法吞吐率平均提高3.1%,加权加速比平均提高1.3%,整体性能更优     

一种基于方法调用树的Aspect挖掘方法

Aspect挖掘的目标是识别遗产系统中的横切关注点，为遗产系统的面向方面改造提供支持。基于方法调用树提出一种自动化Aspect挖掘方法，给出方法调用轨迹和方法调用关系的定义。同时给出一致性约束和横切约束。该方法具有比使用动态轨迹的Aspect挖掘方法更高的查全率。     

基于系统调用的入侵检测技术研究

系统调用序列已经成为基于主机的入侵检测系统重要的数据源之一。通过对系统调用的分析来判断入侵事件,具有准确性高、误警率低和稳定性好等优点。目前国际上这方面的研究主要集中在如何设计一个有效的检查算法以提高检测效率。本文对当前国际上系统级入侵检测技术进行了总结,对主要的分析方法特别是数据挖掘技术进行了详细讨论和分析,然后设计一个基于系统调用入侵检测的通用模型。     

基于系统调用序列的恶意软件检测技术

随着物联网(IoT)的发展,嵌入式设备数量呈指数式增长,针对Linux内核的多样化系统的恶意软件数量不断增加。对恶意软件的自动分析检测一直是研究的重难点,且集中在基于Windows平台的恶意软件,由于Linux嵌入式设备基于的CPU架构不同、风格多元,静态分析流程复杂,对自动化分析造成阻碍,目前对于Linux恶意软件技术的检测尚不成熟。该文借鉴计算机视觉领域的图像分类思想,相较于传统的静态分析、动态分析,神经网络具有良好的处理复杂信息的能力,胶囊网络模型是近年来具有优异性能的图像分类算法,且很好地应用于小型样本图像分类任务。以可以标识软件行为的Linux软件系统调用序列作为特征,将特征转化为图像,对胶囊网络进行训练,实现对Linux恶意软件检测的目的,在自行收集的恶意软件数据集上测试准确率达到0.998 8。     

基于模拟关系的编译优化实现正确性验证方法

编译器中通常采用各种优化方法来提高目标代码的质量,为了实现较好的效果,一些编译优化算法通常十分复杂,很容易给可靠性和安全性带来隐患.现有的编译器缺陷大部分是由优化阶段引起的.传统的编译优化正确性研究大部分只关注优化算法的正确性,但是只有该算法被正确的实现了才能确保实际运行的优化过程是正确的.本文提出一种基于模拟关系的方法来验证编译优化实现的正确性.在每次优化结束后,我们通过建立优化前代码和优化后代码之间的模拟关系生成优化正确应满足的逻辑条件,然后验证逻辑条件是否成立从而判定编译优化的实现是否正确性.以优化编译中的常量折叠优化和变量替换的验证作为示例显示了本方法的有效性和可靠性.     

基于内存优化和启发式深度优先搜索的小波零树图像编码算法

本文提出了一种基于内存优化和启发式深度优先搜索的小波零树图像编码算法,采用标志位和启发式的深度优先搜索策略完成零树编码中的排序和细化过程.采用一张标志位图标识细化过程中的重要系数,代替零树编码中的链表,节省了内存占用.同时采用启发式的深度优先搜索策略检索树结构中的不重要象素集合信息,不仅省去了存储排序全局信息的链表和位图,符合优化内存的需要,还减少了排序过程中的定位信息,提高了信噪比.实验表明,和现有的小波零树编码算法相比,较大地节省了编解码内存,信噪比虽略低于SPIHT(Set Partition In Hierarchal Tree)算法,但高于EZW(Embedded Zerotree Wavelet)、LZC(Listless Zerotree Coding)等编码算法,为硬件实现小波零树编码算法探讨了一条有效途径.     

基于片上存储器的视频编码优化

为了提高视频编码器性能,并降低功耗,本文提出了一种缩短数据生命期减小存储器需求的方法.分阶段计算中间结果,减少临时结果存储,可减小存储器需求和存储器访问次数.另外提出了一种有效利用CPU寄存器字宽和桶型寄存器移位能力,缩减变字长编码输出运算复杂性的方法.实验结果表明,该方法能显著缩短视频编码中变字长编码的时间.     

MCS-DMA：一种面向SoC内DMA传输的内存控制器优化设计

当前主流片上总线协议—AHB存在访存带宽利用率较低的问题.本文基于SoC内DMA传输较多的特点,提出一种新的优化设计：在内存控制器内部增加MCS-DMA模块,并通过驱动程序将MCS-DMA模块与目标DMA传输绑定. 一方面实现数据预取,提升单个DMA传输时的总线带宽利用率;另一方面使访存请求在内存控制器内部流水化完成,提升多个DMA并发时的总线带宽利用率.将该设计应用到北大众志SK SoC后,单个DMA传输时的总线带宽利用率提升至100%,多个DMA并发时的总线带宽利用率从33.3%提升至85.5%,而芯片设计面积仅增加2.9%．     

基于相变存储器的SD卡系统设计

基于中科院上海微系统研究所自主研发的相变存储器芯片,设计并实现了国内首个以相变存储器为存储介质的SD卡系统.本系统由多接口SoC芯片、6.375 Mbits相变存储器芯片以及外围控制电路等构成.系统通过SD/MMC接口与上位机进行数据通信,并使用FAT文件系统进行管理.该SD卡系统容量为256 kb,读取速度为2Mb/s,写入速度为0.5Mb/s.     

基于概率内存分配的内存安全研究

Some unsafe languages, like C and C+ + , let programmers maximize performance but are vulnerable to memory errors which can lead to program crashes and unpredictable behavior. Aiming to solve the problem, traditional memory allocating strategy is improved and a new probabilistic memory allocation technology is presented. By combining random memory allocating algorithm and virtual memory, memory errors are avoided in all probability during software executing. By replacing default memory allocator to manage allocation of heap memory, buffer overflows and dangling pointers are prevented. Experiments show it is better than Die-hard of the following aspects: memory errors prevention, performance in memory allocation set and ability of controlling working set. So probabilistic memory allocation is a valid memory errors prevention technology and it can tolerate memory errors and provide probabilistic memory safety effectively.     

基于新型非易失存储器的混合内存架构的内存管理机制

随着互联网和云计算技术的迅猛发展,现有动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory,DRAM）已无法满足一些实时系统对性能、能耗的需求.新型非易失存储器（Non-Volatile Memory,NVM）的出现为计算机存储体系的发展带来了新的契机.本文针对NVM和DRAM混合内存系统架构,提出一种高效的混合内存页面管理机制.该机制针对内存介质写特性的不同,将具有不同访问特征的数据页保存在合适的内存空间中,以减少系统的迁移操作次数,从而提升系统性能.同时该机制使用一种两路链表使得NVM介质的写操作分布更加均匀,以提升使用寿命.最后,本文在Linux内核中对所提机制进行仿真实验.并与现有内存管理机制进行对比,实验结果证明了所提方法的有效性.     

基于XScale构架的大块内存存取性能分析与优化策略

研究Intel Xsclae构架下不同的系统设计和软件实现对大块内存存取性能的影响.实验分析DMA和处理器核心两种方式下大块内存存取的性能特点,提出了一些基于XScale构架的基本优化策略.在此策略基础上对YUV到RGB的转换进行优化,取得了较好的实验结果.     

快速DCT修剪在DSP上的内存访问优化方法

在本论文中,我们提出一个新的内存访问优化方法以减少由权重因子(在DCT的快速修剪计算图中的余弦系数)和输入点而产生的内存访问量,实现在DSP上的快速DCT修剪.该方法通过两个步骤来减少内存访问量:1.减少权重因子的个数;2.将快速DCT修剪的计算流程图中两个阶段中的蝴蝶运算单元合并到一个阶段中,从而形成一个高效的蝴蝶运算单元.我们在TI TMSC320C64x DSP上应用该方法来实现修剪FCT.实验结果表明,与传统的实现方法相比,修剪FCT方法在DSP上可以平均减少40％的内存访问量,平均减少48.6％的时钟周期和平均节约32.6％的由存储加权因子导致的内存访问.     

基于行冲突预测的内存控制器QoS管理机制

 传统内存控制器QoS管理机制对处理器访存延迟控制能力有限.针对该问题,本文提出PRCC机制.该机制基于对后续处理器访存的预测,分析发出设备访存对处理器访存延迟的影响,阻止发出会导致处理器访存从行命中变为行冲突的设备访存,从而减少设备访存对处理器访存延迟的影响.面向北大众志SK SoC的评测结果表明:相比于传统方法,应用PRCC机制使设备访存对程序执行时间的影响从24%减少到12%,并且通过参数调节,能够在处理器与设备间取得更优的性能折衷.     

基于简化控制流监控的程序入侵检测

针对程序漏洞的攻击是目前一个非常严重的安全问题.该文提出了一个程序运行时候控制流监控的简化方法.与基于系统调用的入侵检测方法相比,该方法有更细的监控粒度;而与完全函数调用关系监控的方法相比,该方法同样有效但实施更为简单.测试结果表面该方法能够有效地针对已有的多种攻击类型进行防范.