一款高吞吐率RSA密码处理器的设计

介绍了采用蒙哥马利模乘法算法和指数的从右到左的二进制方法,并根据大整数模乘法运算和VLSI实现的要求进行改进的RSA处理器,在提供高速RSA处理能力的同时,可抵抗某些定时分析攻击和功耗分析攻击.该RSA处理器在其模乘法器中使用了CSA(进位保留加法器)结构以避免长进位链,并采用一种新型(4∶2)压缩器结构以减少面积和延迟.提出了信号多重备份的方法,解决信号广播带来的大的负载和线长问题.数据通路的设计采用一种基于多选器的动态重构方法,其模乘法器可以执行一个1 024位的模乘幂运算,也可以并行执行2个512位的模乘幂运算,从而支持基于中国剩余定理的加速策略.     

高性能处理器中干扰公平队列I/O调度器

高性能处理器和系统需要高存储带宽和高效的外部I/O处理, 需要同时服务吞吐率密集应用和延迟敏感应用, 给多道程序计算机系统和多租户模式的超级计算机系统的公平性带来巨大的挑战。针对这两类应用共享SSD (solid-state disks)等可并发的存储设备问题, 开发一款基于队列的干扰公平(interference fair queueing, IFQ)调度器。在Linux操作系统实现IFQ调度器, 并与其他调度器进行对比, 包括Linux的 CFQ调度器、STF调度器、MFAP的时间片流转调度器和MFAP的短时间片流转调度器。基于合成工作集、访问踪迹工作集和真实应用工作集的结果显示, IFQ调度器可以同时保证公平性和响应延迟。     

利用年龄编码的Bloom过滤算法降低Load-Store队列功耗

考虑Load-Store顺序违例和多线程及多处理器中的Load-Load顺序违例,对基于计数器的Bloom过滤算法进行改进,采用指令年龄编码消除过滤算法引起的错误判定,在不对流水线时序和性能产生影响的情况下,将过滤比率提高了5%以上。     

一种降低流水化指令缓冲存储器泄漏功耗的设计方法

流水化的指令缓冲存储器通常被用于高频率处理器中,以提高取指带宽。然而,在以往的研究工作中,对流水化指令缓冲存储器的泄漏功耗问题关注较少。在工作中发现流水化的指令缓冲存储器较之传统的指令缓冲存储器能够更好地提供降低泄漏功耗的机会。通过这一观察,提出根据取指地址的要求来动态管理指令缓冲存储器中行的活动--仅仅使需要访问的行处于正常活动状态,而其他行均被控制在低电压模式下,从而大幅度降低这些行的泄漏功耗。通过模拟评测发现,该方法使流水化的指令缓冲存储器的泄漏功耗降低了77.3%,而处理器的性能损失仅为0.32%。     

面向Mesh片上网络的快速层次化多目标映射方法

为求得片上网络(NoC)拓扑映射的近似最优解,提出一种面向MeshNoC的层次化多目标映射方法--HMMap。该方法采用分组和多目标启发式算法,自动将给定应用的IP核映射到NoC体系结构上,有效支持大规模IP核的映射,并且能够很好地权衡系统通信能耗和延迟两个关键设计指标。实验表明,HMMap相对现有方法运行时间短,所得到的拓扑映射方案在降低通信能耗和延迟方面均效果显著。随着NoC规模的增大,HMMap的优势更加明显。     

基于新型脉动阵列的RSA密码处理器

应用于RSA密码系统的蒙哥马利模乘法算法,在专用集成电路实现时可以采用脉动阵列结构。长比特（1024位以上）数据的全局信号传输和乘法器的动态分割问题,对于RSA密码处理器的速度提高是非常重要的因素。作者提出一种基于模块的全局信号广播策略,减少全局信号的影响：通过采用流水化的总线传送全局数据;通过移位寄存器传送控制信号以及用于连续的乘法的中间结果。除了全局时钟之外的信号都被限定在一个模块内部或者相邻的2个模块之间。中国剩余定理（CRT）的采用,将解密速度提高了近4倍,作者提出一种冗余结构,使得在采用CRT时乘法器可以有效的进行动态分割。     

基于贝叶斯推理和向量压缩技术的最大功耗分析

针对模拟评测电路最大功耗分析速度缓慢的问题,使用贝叶斯推理功耗模型和切片分析技术进行向量压缩,优选出可能生成最大功耗的向量进行详细分析。进一步的,基于输入信号翻转密度和最大功耗生成之间的关系分析,设计自适应翻转密度与向量生成平台,结合贝叶斯向量压缩技术进行最大功耗评测。实验表明,基于切片分析的贝叶斯模型向量压缩平均加速比达1005倍,分析误差2.40%;结合自适应翻转密度计算与向量压缩的评测方法平均加速比达163倍,最大功耗分析结果相对原始序列提高1.99%。     

MS Windows兼容的系统芯片硬件核心的分析与实践

研究了开发MS Windows兼容的系统芯片硬件核心的方法.该方法在确保MS Windows兼容的前提下,通过多次模拟运行、逐步抽取的方式获得硬件核心基本系统功能规范.实验表明,相对于完整系统,该硬件核心的复杂度大幅度降低,同时表明不同MS Windows版本所需硬件核心有明显差别.此外,还在FPGA原型上验证了支持MS Windows 98的系统芯片硬件核心.     

一种降低流水化指令缓冲存储器泄漏功耗的设计方法(英文)

流水化的指令缓冲存储器通常被用于高频率处理器中,以提高取指带宽。然而,在以往的研究工作中,对流水化指令缓冲存储器的泄漏功耗问题关注较少。在工作中发现流水化的指令缓冲存储器较之传统的指令缓冲存储器能够更好的提供降低泄漏功耗的机会。通过这一观察,提出根据取指地址的要求来动态管理指令缓冲存储器中行的活动——仅仅使需要访问的行处于正常活动状态,而其他行均被控制在低电压模式下,从而大幅度降低这些行的泄漏功耗。通过模拟评测发现,该方法使流水化的指令缓冲存储器的泄漏功耗降低了77.3%,而处理器的性能损失仅为0.32%。     

基于Adaboost人脸检测算法

针对因图像背景复杂、 光照变化及面部旋转等因素的影响, 使复杂背景下人脸检测难度大、 速度慢和准确率低的问题, 使用Adaboost算法进行人脸检测, 并在OpenCV上实现其检测过程。分别对具有面部旋转和复杂背景的图像进行了人脸检测实验, 其检测准确率分别为85%和99%, 平均检测时间分别是16.67 ms/张和76 ms/张。实验结果表明, 该算法能在复杂背景下准确、 快速地实现人脸检测, 且能满足人脸识别系统实时性的要求。