一种针对门替换的电路老化关键门识别方法

为解决现有针对门替换方法的关键门识别方法中存在不可防护的关键门问题,文章提出一种考虑可防护性的关键门识别方法。首先利用现有老化分析流程对电路进行老化预测,得到保护路径集合;然后对保护路径上的门进行可防护性分析,并在可防护性约束下识别关键门。基于ISCAS85基准电路和45nm晶体管模型的实验结果,与现有识别方法相比,该方案的关键门实现了全防护,平均时延退化改善率提高到3倍多,达到33.24%。     

基于输入向量控制和传输门插入的电路NBTI老化缓解

针对现有方案通过输入向量控制(input vector control,IVC)结合门替换(gate replacement,GR)技术缓解负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)引起的电路老化,存在GR应用可能破坏IVC抗老化效果的问题,文章提出了一种基于IVC和传输门(transmission gate,TG)插入的抗NBTI老化方案。将目标电路切分为多个逻辑锥子电路,然后对各子电路进行动态回溯得到其最优输入控制向量,在恢复各子电路的连接时,通过插入TG消除连线位置出现的逻辑冲突,最后得到由子电路合并后的目标电路的最优输入控制向量。采用相同条件的实验结果表明,与现有方案相比,本文方案提高了电路平均时延退化改善率超过1倍,且面积开销和电路固有时延也明显降低,更好地缓解了电路老化效应。     

缓解NBTI的有效关键门识别方法

在关键门输入端插入传输门(TG)是缓解负偏置温度不稳定性(NBTI)效应的一种有效方法,因此关键门的精确识别至关重要。针对现有关键门识别方法未考虑关键门输出对后续逻辑门影响的不足,本文提出了一种有效的关键门度量与识别方法。该方法使用路径延迟减法重新确定关键门,同时提出了应用这种有效度量的老化分析框架,最后使用传输门插入算法防护关键门,进一步缓解NBTI引起的老化。结果表明本文的老化延时改进率平均为36.76%,与原有方法相比,面积平均减少了55.08%。     

考虑NBTI的动态休眠管尺寸电源门控设计

当前纳米互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)集成电路设计中,利用电源门控(power gating,PG)技术来降低静态功耗已成为一种趋势。随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)带来的电路老化问题越来越严重。当Header型PG电路处于正常工作模式时,休眠管(sleep transistor,ST)会受到NBTI老化效应的影响,导致PG电路的性能损失加重。文章通过对PG电路的NBTI老化特性分析,提出了考虑NBTI的PG电路性能损失模型;利用PG电路的NBTI老化特性将ST进行分组,并通过间断接通ST,等效于动态调节ST的尺寸或导通电阻,来减小由ST老化引起的PG电路性能损失。结果表明,动态ST尺寸方法与传统ST尺寸方法相比,可以使PG电路的使用寿命提高30%左右,并且提出的模型与HSPICE仿真结果所得到的趋势相吻合。     

适用于超高频RFID无源标签的AES算法实现

分析了用于高安全性应用的EPC Gen2电子标签对安全算法实现的约束,在此基础上提出了一种AES算法的低功耗硬件实现方案.该方案中采用了单S盒设计,使用同一个数据通路实现了加密和解密的流程,减小了硬件资源开销.仿真结果表明电路总的门数为4 952门,可以在204个时钟周期内完成128 bit数据的加密或解密,满足安全标签的设计需求.     

ZigBee网络中基于借地址的高效分布式地址分配算法

借地址机制用于解决ZigBee网络在采用DAAM (distributed address assignment mechanism)为节点分配地址时因组网参数的限制而产生的孤节点问题。现有的借地址机制可以提高地址分配成功率,但存在其组网开销和时延较大的问题。为此提出一种高效的借地址分配算法EDAA BA (efficient distributed address assignment algorithm based on borrowed address),采用首先向同枝子孙节点借地址的方式为路由孤节点分配地址、加入借地址信息即时回复机制以及将16位地址中DAAM未使用到的剩余地址分配给终端孤节点等改进机制达到减少组网开销和时延的目的。理论分析和仿真结果表明：EDAA BA算法在保持较高地址分配成功率的前提下,其组网耗时和组网开销方面性能优于现有的两种改进方案。     

基于电荷俘获-释放机制的电路PBTI老化建模

针对传统反应扩散(reaction-diffusion,R-D)机制不适合纳米互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)集成电路正偏置温度不稳定性(positive bias temperature instability,PBTI)老化效应分析的问题,文章采用电荷俘获-释放(trapping-detrapping,T-D)机制,结合线性分析和数据拟合方法,建立了N型金属氧化物半导体(negative channel metal oxide semiconductor,NMOS)管PBTI效应引起的基本逻辑门单元的时延退化预测模型。仿真实验结果表明,采用该模型的电路PBTI老化预测结果与HSpice软件仿真得到的时延预测结果相比,平均误差为2%;关键路径时序余量评估实验表明,与基于R-D机制的老化时延模型相比,在相同的电路生命周期要求下,该模型需要的时序余量更小。     

内容中心网络中传输开销最小的协作缓存策略

针对现有缓存策略主要从用户角度对网络性能(缓存命中率、内容获取时延等)进行优化,而没有考虑网络为用户提供服务时的传输开销优化问题,提出了一种最小化内容中心网络中传输开销的协作缓存机制。首先,给出了内容中心网络中内容缓存价值的计算方法,并利用内容缓存价值来衡量缓存为网络传输开销带来的影响;然后,在此基础上给出了最小化内容中心网络传输开销的缓存决策策略及缓存替换策略;最后,利用ndnSIM对所提缓存策略进行仿真。仿真结果表明,与现有缓存机制相比,所提策略能够有效减少网络传输开销。     

基于CVSL结构的组合逻辑选择性加固方案

随着集成电路工艺进入微纳尺度,组合逻辑电路的软错误率不断增加,电路的可靠性受到严重威胁。传统的逻辑门加固结构通常会带来较大的面积开销。文章采用具有鲁棒容错性能的级联电压开关逻辑(cascade voltage switch logic,简称CVSL)门单元,提出"CVSL门对"结构对电路输出端进行选择性加固,以较小面积开销实现电路容错性能的大幅提升。Hspice仿真实验表明"CVSL门对"结构具有良好的容忍故障脉冲性能。ISCAS-89基准电路实验结果表明,被加固电路软错误防护率达90%以上,仅带来12.54%的面积开销,比CWSP单元加固法节省46.57%,比三模冗余结构加固法节省91.78%。     

软件定义网络中的快速移动性管理

软件定义网络(SDN)是未来互联网研究领域中的重要课题。该文首先测量和分析SDN中现有的移动性管理方案所面临的问题,包括用户移动过程中数据包时延大和网络控制开销大等;并以减少时延和降低控制开销为目标,设计一种快速移动性管理方案,该方案采用隧道和流表转发相结合的方式来实现移动性管理,减少数据平面与控制平面的交互。模拟实验表明:与SDN中现有的移动性管理方案相比,快速移动性管理方案使得终端移动过程中的数据包往返时延减少了10倍左右,SDN为移动用户而产生的控制开销降低了一半以上。     

压缩查找表的高精度CORDIC算法设计

目前16位精度的坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法设计存在输出时延长、硬件消耗大等问题,而在数字加密和信息安全等领域需要32位乃至更高精度的输出.文中提出了一种基于压缩查找表的32位精度CORDIC算法,根据内在迭代规律分解并压缩查找表,还采用区间折叠、角度重编码和合并迭代等,实现了一种电路资源消耗不大,输出时延仅需3个时钟周期,基于定点数格式的算法设计.仿真结果表明,查找表容量压缩到常规方法所需容量的1. 78%,输出时延从常规方法所需的8个时钟周期降低至3个时钟周期,输出平均误差为2. 3048×10-10.本设计具有电路资源消耗少、精度高、输出时延低等优点,更适合实时性强、硬件资源紧凑的现代通信应用场合.     

一种面向包含式缓存的共享末级缓存管理策略

针对传统LRU替换策略无法感知包含式缓存时间局部性的问题,提出一种适用于包含式缓存的共享末级缓存(SLLC)管理策略. 通过提前将无用数据存储于一个开销较小的旁路缓存,可以避免其与复用频率较高数据对SLLC的资源竞争,同时维护了包含属性. 为进一步寻找复用性最低的数据作为替换对象,构建一种局部性检测电路,有助于将此类数据尽早驱逐出SLLC,文中提出一种统一的管理算法,受益于两种预测器的相互校准,从而达到无用块旁路和低重用块替换的目的. 实验结果表明,所提策略将SLLC缺失率平均降低21.67%,预测精度提升至72%,而硬件开销不到SLLC的1%.      

智能车跑道识别的克隆选择算法的改进

提出了克隆选择算法在智能车跑道识别中实用化的改进方案.将原克隆选择算法中的克隆和变异部分简化为抗体库数据块的优化选择和替换操作,大量减少了算法的计算消耗.在此方案中,智能车更准确地分析了从摄像头获取的环境信息,更好地识别了跑道,从而提高了智能车舵机拐弯控制的准确性.仿真实验结果表明:此方案在智能车的跑道识别过程中具有很...     

针对最小项伪装电路的逆向工程攻击方法

为了进一步提升最小项保护的IC(integrated circuit)伪装策略的安全性,针对其电路结构缺陷提出一种攻击方法,并分析其改进点.首先,对CamoPerturb提出的最小项保护伪装策略的实现技术进行分析,采用通路敏化和逻辑蕴含技术研究逻辑门替换引起最小项扰动原理.然后,借鉴FAN算法思想计算出伪装电路中更改的最小项与逻辑门,从而恢复初始电路结构.实验采用ISCAS89基准电路和openSPARC处理器电路,结果表明利用所提方法仅需数ms即可高效地破解CamoPerturb对IC的伪装.     

基于梯度信息的ZigBee网络PAN间混合路由算法

针对现有ZigBee网络多PAN路由算法在路由构建过程中通信开销和传输时延较大,以及不相邻PAN的节点间无法建路的问题,提出一种基于梯度信息的低开销混合路由(GLHR)算法.通过网关的梯度定向扩散操作,构建PAN内节点至网关的梯度层次,并借助梯度信息限制路由发现中控制分组的路径,缩减控制分组转发次数.利用先验式和按需式的混合路由策略传输数据分组,降低通信开销、减少分组时延.仿真结果表明:与现有的典型算法IP-AODV相比,GLHR算法在数据分组平均端到端的时延、网络开销、分组传送成功率等方面的性能得到整体提升.     

一种基于搜索树的轻量级RFID标签防碰撞方案

针对现有的RFID(radio frequency identification)搜索树防冲突方案由于查询命令过长，会产生大量的冗余数据，增加通信开销的问题，提出一种基于搜索树的轻量级防冲突方案。该方案设计了一种新颖的查询-响应模式(即单查询双响应)，该方法能够使冲突标签分别根据2个后续时隙中的最大有效冲突位对下一个查询作出响应，将查询总数减少一半；该方案用计数器代替了标签中的前缀匹配电路，可消除前缀作为查询命令的参考参数。此外，该方案提出了一种预测识别方法以减少所需时隙总数。最后，该方案还提出了一种避免识别标签与未识别标签冲突的锁定技术，提高了标签的识别效率。实验结果表明，采用双应答模式和计数器触发的单次查询方式，通信开销总体上降低了42%；采用预测识别方式，吞吐量随着标签数量的增加而提高。     

一种支持高速移动的网络预先切换方案

针对现有移动网络切换方案在高速移动场景中切换时延较大、丢包率较高的问题,提出一种改进的网络移动快速预先切换方案IF-NEMO.IF-NEMO着重优化快速移动IPv6的预先模式切换信令流程,通过接入路由器来执行转交地址配置和预先注册等预先切换处理过程,以降低预先模式中网络层的预先切换时延,从而提高切换性能较反应模式更好的预先模式在网络快速移动时的成功率.性能分析表明,IF-NEMO在保持较低切换时延的同时,显著降低了预先模式切换的预先切换时延和信令开销.实验结果表明,IF-NEMO在高速移动场景中仍然可以执行预先模式的切换过程,明显提高了网络的高速移动切换性能.     

异步带限DS/CDMA系统中用户识别和时延估计

讨论了适合异步带限DS／CDMA系统的用户识别和时延估计算法,该算法基于最小输出能量（MOE）准则,可分为两个阶段：用户识别和时延估计。用户识别阶段用于判别用户是否传输信号,条件仅为已知用户扩频码。若用户传输信号,一个粗略的时延估计可同时得到,那么后续的时延估计阶段将通过有效的搜索策略来获得精确的时延估计。仿真结果表明,该用户识别／时延估计算法具有抗远近效应能力,时延估计精度高于子空间方法,根据亿真结果,提出了一个改进型算法“先时延估计,后用户识别。该改进型算法可大大提高用户识别性能。     

一种新的基于缓存的WLAN快速切换方案

通过分析移动终端切换的过程和现有的改进方案,提出了一种新的快速切换方案——基于分片Cache更新的WLAN快速切换方案.该改进方案由基于动态域值的Cache更新策略、AP负载均衡策略和分片信道扫描的Cache更新策略组成.实验表明:该方案有效的避免了移动终端在静止和AP信号较好的条件下的Cache更新;在保证Cache及时更新的同时降低每次更新Cache的开销且又能有效减小切换时延,同时在AP选择时很好的考虑了AP的负载均衡.因此该方案能够显著得提高移动终端在AP间切换得性能.     

一种基于缩短激活时间的硬件木马检测方法

通过对硬件木马的激活过程进行建模,分析了影响激活时间的主要因素,提出一种在集成电路设计阶段插入木马检测专用模块(MFTD)的方法,即在电路中翻转概率低的节点处插入特殊结构的门单元,使电路中所有节点翻转概率都大于特定值.基于ISCAS′89基准电路s386的仿真结果表明:通过合理设定电路中节点的翻转阈值,该方法能够在检测阶段有效增加电路的开关频率,缩短木马的激活时间,提高检测效率,同时使面积开销较小.