Runtime Engine for Dynamic Profile Guided Stride Prefetching

Stride prefetching is recognized as an important technique to improve memory access performance. The prior work usually profiles and/or analyzes the program behavior offline, and uses the identified stride patterns to guide the compilation process by injecting the prefetch instructions at appropriate places. There are some researches trying to enable stride prefetching in runtime systems with online profiling, but they either cannot discover cross-procedural prefetch opportunity, or require special supports in hardware or garbage collection. In this paper, we present a prefetch engine for JVM （Java Virtual Machine）. It firstly identifies the candidate load operations during just-in-time （JIT） compilation, and then instruments the compiled code to profile the addresses of those loads. The runtime profile is collected in a trace buffer, which triggers a prefetch controller upon a protection fault. The prefetch controller analyzes the trace to discover any stride patterns, then modifies the compiled code to inject the prefetch instructions in place of the instrumentations. One of the major advantages of this engine is that, it can detect striding loads in any virtual code places for both regular and irregular code, not being limited with plain loop or procedure scopes. Actually we found the cross-procedural patterns take about 30% of all the prefetchings in the representative Java benchmarks. Another major advantage of the engine is that it has runtime overhead much smaller （the maximal is less than 4.0%） than the benefits it brings. Our evaluation with Apache Harmony JVM shows that the engine can achieve an average 6.2% speed-up with SPECJVM98 and DaCapo on Intel Pentium 4 platform, in spite of the runtime overhead.     

程序阶段性分析和阶段检测技术

对称多处理器的飞速发展和近年来提出的动态异构处理器(DHMP)为性能优化提供了新的机遇。一个机遇是找出程序每个阶段的性能瓶颈,提出了静态程序阶段分析方法,即通过分析结构参数和计算相似度矩阵来找出程序每个阶段的资源瓶颈;另一个机遇是给出动态异构处理器重构的时间节点,提出了DPDA和HTPD两种动态阶段检测算法,检测出阶段的变化能够为动态可重构处理器提供重构的时间节点。DPDA算法效果很好且软硬件实现代价小,而HTPD算法是目前为止第一个使用统计学方法进行动态检测阶段的算法。实验表明,与BBV相比,DPDA和HTPD能避免BBV离线、动态算法需添加额外硬件、结果与编译器相关等限制,并且阶段划分的稳定性和正确率与BBV相当。DPDA和HTPD算法由于本身不依赖额外硬件,因此都能直接在主流处理器和动态异构处理器(DHMP)中使用。     

基于运行时验证的无人飞行系统安全威胁检测方法

无人飞行系统（Unmanned Aerial Systems,UAS）的软、硬件存在缺陷以及遇到外部恶意攻击,会给UAS的安全性带来极大威胁.由于UAS的运行环境复杂多变,很多因素在开发过程中难以准确预测,因此研究有效的运行时安全保证机制具有重要意义.本文提出一种基于运行时验证的UAS安全威胁检测方法.首先对UAS可能遇到的多种安全威胁进行分析并采用离散时间时序逻辑进行描述,提出相应的UAS-DL语言描述安全监控规约;然后基于交错自动机提出了自动生成安全威胁监控器的算法,并利用参数化方法实现对多UAS的安全监控.为了提高检测的准确性,进一步研究了将运行时验证和贝叶斯网络推断结合的方法.采用实际的UAS开发仿真平台Ardupilot进行了实验,并设计了将监控器独立部署在FPGA硬件上的方法,避免对UAS计算资源的过多占用.实验结果表明上述方法能够有效检测UAS的安全威胁.     

基于动态默认转移的深度包检测算法

由于基于确定性有限自动机（DFA）的多模式匹配算法对内存的需求比较大,因此需要对DFA进行优化,以减少其对内存的需求量。算法通过用动态默认转移来替代DFA的failto转移,将DFA中大量的failto转移删掉,从而达到优化DFA的目的。实验结果证明,该算法能有效地优化DFA对内存的需求。     

基于DSP的电动执行机构相序检测及缺相保护方法

电动执行机构的相序检测及缺相保护缺失,易造成阀门和执行机构损坏,给出一种基于DSP的智能电动执行机构相序检测和缺相保护的实现方法.通过分析三相相电压和三相线电压的相位和相序的动态关系,设计了三相电源的整流、隔离、整形处理的检测电路,给出了基于DSP的相序检测和缺相保护的程序控制流程.最后对该方法在研制的智能型电动执行机构中的使用性能进行了检测,结果表明该设计方案运行稳定,系统的相序和缺相状态判定时间小于100 ms.     

基于场景和状态转换分析的入侵检测模型的构建

从已知的入侵方法出发,对攻击序列进行拓扑排序及同构类扩充,扩展到一个场景或一类入侵,通过构建基于场景和状态转换分析的入侵检测模型来检测基于类的入侵问题。模型在某种程度上可预防入侵及检测到未知的入侵。     

GridDroid---An Effective and Efficient Approach for Android Repackaging Detection Based on Runtime Graphical User Interface

Repackaging brings serious threats to Android ecosystem.Software birthmark techniques are typically applied to detect repackaged apps.Birthmarks based on apps'runtime graphical user interfaces(GUI)are effective,especially for obfuscated or encrypted apps.However,existing studies are time-consuming and not suitable for handling apps in large scale.In this paper,we propose an effective yet efficient dynamic GUI birthmark for Android apps.Briefly,we run an app with automatically generated GUI events and dump its layout after each event.We divide each dumped layout into a grid,count in each grid cell the vertices of boundary rectangles corresponding to widgets within the layout,and generate a feature vector to encode the layout.Similar layouts are merged at runtime,and finally we obtain a graph as the birthmark of the app.Given a pair of apps to be compared,we build a weighted bipartite graph from their birthmarks and apply a modified version of the maximum-weight-bipartite-matching algorithm to determine whether they form a repackaging pair(RP)or not.We implement the proposed technique in a prototype,GridDroid,and apply it to detect RPs in three datasets involving 527 apks.GridDroid reports only six false negatives and seven false positives,and it takes GridDroid merely 20 microseconds on average to compare a pair of birthmarks.     

社群演化的稳健迁移估计及演化离群点检测

时序数据集中的社群演化模式是网络行为动力学研究与应用的重要领域.基于社群演化的离群点检测不仅能够发现新颖的异常行为模式,同时也有利于更准确地理解社群的演化趋势.运用成员关于社群隶属关系的变化,提出了社群演化迁移矩阵的概念,研究并揭示了迁移矩阵的若干性质及其与社群结构演化之间的关系.在采用稳健回归M-估计方法进一步优化迁移矩阵降低异常点干扰的同时,对社群演化离群点加以刻画和定义.鉴于复杂网络包含大量随机游走的边缘个体,所定义的离群点综合考虑其在社群中角色的变化和相对于社群总体迁移模式的差异.基于上述思想提出的演化离群点检测算法能够适应各类社群演化趋势,更有效地聚焦和发现大规模社会网络中重要成员的异常演化行为.实验结果表明,所提出的方法能够从大规模社会网络演化序列中发现重要的离群演化模式,并在现实中找到合理的解释.     

基于相变和似然性的多相图像分割方法

Sine- Sinc模型是一种基于材料科学中Modica-Mortola物理相变原理的多相图像分割方法.针对该模型分割结果不完全、易受噪声和亮度不均匀性影响的问题,提出了一个改进的Sine- Exp-Gauss多相图像分割模型.基于Sine-Sinc模型,Sine- Exp-Gauss模型用指数函数代替Sine-Sinc模型的Sinc函数,并从分段常数图像假设推广到高斯分布函数图像假设;模型偏微分方程的数值解采用凸函数分裂方法迭代,获得每个相的局部最优解,同时给出一种标准初始化方法使迭代过程易于收敛到理想局部极小值.与Sine- Sinc模型和偏差矫正模型相比,实验结果证明Sine- Exp-Gauss模型在噪声消除和自偏差矫正方面都更加鲁棒.     

改进的Duffing振子逆相变弱信号检测

针对传统Duffing振子检测系统在正向相变时容易受过渡带影响并且噪声对检测系统也会产生影响的问题,提出融合高阶累积量和Duffing振子的逆相变混沌检测方法。该方法首先利用Lyapunov指数方法计算检测系统的临界阈值 γ_d,令检测系统的周期策动力为 γ_d,其次对待检信号通过计算其高阶累积量进行预处理,能够降低噪声功率,并得到谐波信号的幅度变化规律;然后,将经过预处理的待检信号输入至检测系统,利用Lyapunov指数得到在逆相变发生时对应的周期策动力幅值;最后,根据逆相变发生前后所对应的周期策动力幅值之差,计算出待检信号的幅值及检测信噪比。仿真实验结果表明所提方法可用于-50.97 dB信噪比下微弱正弦信号的检测,相比较传统的Duffing振子检测系统具有较好的检测效果。     

变压器移相角的数字测量方法及其比较

变压器输入输出电源之间的相位差是其性能测试的一个重要指标。文章介绍了三种利用计算机实现的数字相位检测方法的原理、误差来源与现有的改进方法，并根据精度与实现复杂性这两个指标对三种方法进行了分析、比较与取舍，并给出了仿真实验的结果与实际应用的例子。实验结果表明数字测量的方法可以实现很高的相位测量精度。     

2-3-SAT问题相变现象剖析及其应用

3-SAT问题有一个非常奇妙的相变现象.对于固定的变量数N，合取范式的可满足概率随着子句个数K的变化而发生剧烈的变化;当K≈4.3*N 时,可满足概率急剧地从1变为0.相变现象决定了问题的难易分布,对于快速求解算法的设计有着非常重要的意义.文章着重讨论了SAT问题的更一般形式，即2-3-SAT问题的相变现象.研究了相变点处的2-子句和3-子句个数的关系，发现了2-子句和3-子句在约束能力意义下的当量关系，并提出了如何有效地利用2-3-SAT的相变现象.     

深度时空推理网络中的相变现象及其抗噪性能研究

在人工智能领域中有很多问题存在着相变现象,而相变现象与问题本身结构有很大关系。通过实验发现深度时空推理网络在处理带有高斯噪声的数据时,网络的识别率会随着噪声的程度增加发生相变现象,即从90%以上突然骤减为0。对这种深度学习神经网络进行网络结构本身进行研究,发现当参数值在一定范围时,这种深度学习神经网络的识别率会发生相变现象,分析原因,提出一种方法来提高深度时空推理网络的抗噪性能,并提出有待解决的问题。     

基于转换概率及RO结构的硬件木马检测

针对硬件木马倾向于在电路低转换概率节点插入的问题,提出了一种在这些节点处构建环形振荡器（RO）结构的方法来检测硬件木马。该方法首先计算电路节点的转换概率并挑选出低于转换概率阈值的节点,然后在挑选出的节点处构建RO结构,通过RO延时的变化进行木马的检测。实验以ISCAS’85基准电路为基础,并在Spartan6 FPGA开发板实现。实验结果表明,在可接受的面积和功耗开销下,可以检测到仅有一到两个门的小型木马电路,弥补了旁路信号分析法检测小型木马的不足。     

辨识及故障检测技术在铝电解生产过程中的应用

辨识及故障检测技术在铝电解生产过程中的应用＠李界家￥沈阳建筑工程学院自控系＠柴天佑￥东北大学自控系阳极效应,故障诊断,动态模型辨识及故障检测技术在铝电解生产过程中的应用李界家（沈阳建筑工程学院自控系沈阳１１００１５）柴天佑（东北大学自控系沈阳１１０００６）...     

一种基于状态迁移图的工业控制系统异常检测方法

基于状态的工业控制系统入侵检测方法以其高准确率受到研究者的青睐,但是这种方法往往依赖专家经验事先定义系统的临界状态,且处理不了系统状态变量较多的情况.针对这一问题,提出一种新的基于状态迁移图的异常检测方法.该方法利用相邻数据向量间的余弦相似度和欧氏距离建立系统正常状态迁移模型,不需要事先定义系统的临界状态,并通过以下两个条件来判定系统是否处于异常：1）新的数据向量对应的状态是否位于状态迁移图内;2）前一状态到当前状态是否可达.文章建立了恶意数据攻击模型,并以田纳西-伊斯曼（Tennessee-eastman,TE）过程MATLAB模型作为仿真平台进行了仿真测试.仿真结果表明,该方法即使在系统遭受轻微攻击的情况下也有较好的检测结果,且消耗较少的时空资源.     

基于口令应答的协作式WSNs移动复制节点检测方法研究

目前,针对无线传感器网络复制节点攻击研究主要集中在对静态网络中复制节点的检测。WSNs的应用中,节点部署在一定区域形成静态网络并采集信息,为了减少节点间通信量、降低能耗,若干个节点形成一个簇,簇内选举簇头节点作为簇间通信人。静态网络采集的信息通常由汇聚节点回收,为了方便,汇聚节点通常采用移动形式加入网络,收集完后离开。如果这类在移动中收集信息的节点是复制节点,对整个WSNs的威胁比静态网络中的复制节点威胁更大。在借鉴已有的移动网络检测方案的基础上,针对静态网络分簇和移动节点位置经常变换的特点,提出了基于口令应答的协作式WSN移动复制节点检测方法CRCDS（Challenge/Response and Collaborative Detection Scheme）,有效利用静态网络的存储空间,采取静态网络和移动节点相互协作的方式,规避因移动节点位置变化对检测结果的影响,并从理论和实验上分析了该检测方法的安全性和可行性。     

Pre‐Actuation and Optimal State Transition Based Precise Tracking for Maximum Phase System

Precise trajectory tracking for the maximum phase system can be achieved by the stable inversion method. However, its side effect is requiring the sufficient extended zero trajectory. To overcome this drawback, firstly, this paper introduces the concept of stable initial state which is of vital importance to achieve precise output tracking. And then several methods have been presented to obtain the stable initial state. Both the standard method and the pre‐actuation method can be seen as the simplified stable inversion method under certain conditions, but the two methods only perform approximate output tracking. To achieve precise trajectory tracking, the optimal state transition method and the combination method consisting of the pre‐actuation and the optimal state transition are introduced. Finally, the optimal combination method is proposed to obtain the best overall tracking effect. In brief, different methods are fit for different situation but the optimal combination method is the finest method in practical situation. The effectiveness of the proposed methods are verified through numerical simulations for the maximum phase system.     

恶意代码检测技术曼其在等级保护工作中的应用

恶意代码是影响信息系统安全的重要因素,因而在信息安全等级保护中必须加以防范。论文阐述了恶意代码的基本分析方法和主要的检测技术,比较了各种方法和技术的特点。根据等级保护相关标准对恶意代码防范的基本要求,结合作者实际工作,总结提出了恶意代码防范的工作要点。     

基于离散余弦变换和相位谱的钢管内表面缺陷检测

石油运输管道是采用钢板焊接而成的,在它的内壁表面可能会存在划痕、内断、凹坑等问题,如果不能及时发现其内表面的异常则会生产出大量的不合格品,给企业带来损失.本文设计了一种基于图像显著性的钢管内表面异常检测方法.该方法先获取图像利用离散余弦变化后的信息,然后再将其与图像的相位谱进行融合得到最终的显著图,最后通过连通区域检测...