片上多處理器（Chip Multi Processor,CMP）已在越來越多的領(lǐng)域被關(guān)注及應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體制造工藝持續(xù)進(jìn)步,芯片的功耗密度與發(fā)熱量也隨之升高。因此,未來的多處理器芯片無法以最高頻率同時(shí)激活所有內(nèi)核的狀態(tài)運(yùn)行,從而導(dǎo)致暗硅（Da rk Silicon）。本文針對(duì)暗硅約束下的多處理器芯片,分別研究了處理器運(yùn)算性能提升與安全性能優(yōu)化的策略。主要內(nèi)容如下:（1）介紹與討論了片上多處理器優(yōu)化所涉及的關(guān)鍵概念與技術(shù)本文介紹了熱設(shè)計(jì)功耗與硬件安全兩個(gè)概念,并討論了運(yùn)算性能優(yōu)化中常用的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放（Dynamic Voltage and Frequency Scaling,DVFS）、迸發(fā)式計(jì)算與任務(wù)映射技術(shù)以及安全性能優(yōu)化中常用的木馬檢測(cè)、任務(wù)調(diào)度與噪聲注入技術(shù)。（2）提出了基于迸發(fā)式計(jì)算的片上多處理器運(yùn)算性能優(yōu)化策略針對(duì)片上多處理器在迸發(fā)式計(jì)算中的運(yùn)算性能優(yōu)化問題,本文提出了一種新的運(yùn)算性能優(yōu)化策略。首先,本文分析了最佳計(jì)算模式（即最佳工作電壓/工作頻率）需要滿足的約束。隨后,本文通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)證明了最佳計(jì)算模式的合理性。最后,本文設(shè)計(jì)了一種基于二分查找的最佳計(jì)算模式搜索算... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

處理器示意圖

第一章 緒論暗硅的出現(xiàn)，給片上多處理器同時(shí)帶來了機(jī)遇與制造工藝進(jìn)步出現(xiàn)的，制造工藝的進(jìn)步使得單一長(zhǎng)，隨之而來的便是芯片以高頻率同時(shí)激活所有核法使所有核心同時(shí)在高頻率下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，此時(shí)量。如何在暗硅約束下充分發(fā)揮片上多處理器的優(yōu)據(jù) ARM CTO 的預(yù)測(cè)[4]，當(dāng)制造工藝達(dá)到 11 納米能夠在同一時(shí)間被激活。圖 1-3 解釋了暗硅現(xiàn)象升的變化趨勢(shì)。激活 關(guān)閉

第二章 片上多處理器優(yōu)化技術(shù)信號(hào)的波形，達(dá)到降低攻擊者從波形分析中提取關(guān)鍵信息的方法，如圖 2-5 所示，噪聲掩蓋了不同指令之間的功耗差異，從而降低了指令與溫度的相關(guān)性。將這種方法應(yīng)用到降低處理器的邊信道信息中同樣是可行的。處理器在執(zhí)行程序時(shí)，芯片上的各個(gè)模塊之間，由于模塊本身結(jié)構(gòu)以及模塊使用率等因素，會(huì)產(chǎn)生不同的功耗，因而各個(gè)模塊之間會(huì)存在溫度差異。如果攻擊者利用邊信道獲取芯片的溫度信息后，進(jìn)而結(jié)合溫度差異推測(cè)芯片的運(yùn)行狀態(tài)(例如:找到芯片中的高負(fù)載模塊進(jìn)行針對(duì)性攻擊，甚至推測(cè)芯片正在執(zhí)行的程序，對(duì)特定程序進(jìn)行針對(duì)性攻擊)。這樣的攻擊場(chǎng)景與 2.2.3 不同的是，攻擊者在空間域，利用模塊之間溫度的差異對(duì)芯片進(jìn)行攻擊。SVF 僅從時(shí)間上對(duì)邊信道信息泄漏進(jìn)行了量化，此外，也有學(xué)者注意到了空間熱量分布導(dǎo)致的邊信道泄漏，為了優(yōu)化空間熱量導(dǎo)致的邊信道泄漏，他們利用芯片上的溫度傳感器以及功耗監(jiān)視模塊，動(dòng)態(tài)地注入功耗噪聲，從而減小各個(gè)模塊之間的溫度差異，降低攻擊者從空間熱量分布上，推測(cè)芯片工作狀態(tài)的成功耗[32]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]同構(gòu)與異構(gòu)片上多核系統(tǒng)的演進(jìn)過程[J]. 黃樂天,別麗華.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2017(03)
[2]非一致Cache體系結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述[J]. 吳俊杰,楊學(xué)軍.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2011(02)
[3]片上多處理器互連技術(shù)綜述[J]. 王煒,湯志忠,喬林.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2008(09)



本文編號(hào)：3522228