处理器微体系结构安全研究综述

在CPU指令流水线中,为了提高计算机系统的执行效率而加入的Cache、TLB等缓存结构是不同进程共享的,因此这些缓存以及相关执行单元在不同进程之间的共享在一定程度上打破了计算机系统中基于内存隔离实现的安全边界,进而打破了计算机系统的机密性和完整性。Spectre和Meltdown等漏洞的披露,进一步说明了处理器微体系结构所采用的乱序执行、分支预测和推测执行等性能优化设计存在着严重的安全缺陷,其潜在威胁将涉及到整个计算机行业的生态环境。然而,对于微体系结构的安全分析,到目前为止尚未形成较为成熟的研究框架。虽然当前针对操作系统内核及上层应用程序的漏洞检测和安全防护方面已经有较为成熟的方法和工具,但这些方法和工具并不能直接应用于对微体系结构漏洞的安全检测之中。一旦微体系结构中出现了漏洞将导致其危害更加广泛并且难以修复。此外,由于各个处理器厂商并没有公布微体系结构的实现细节,对于微体系结构安全研究人员来说,微体系结构仍然处于黑盒状态,并且缺少进行辅助分析的工具。这也使得微体系结构的安全分析变得十分困难。因此本文从当前处理器微体系结构设计中存在的安全威胁入手,分析了其在设计上导致漏洞产生的主要原因,对现有处理器微体系结构的7种主流攻击方法进行了分类描述和总结,分析对比现有的10种软硬件防护措施所采用的保护方法及实用效果,并从微体系结构漏洞研究方法、漏洞防护及安全设计等方面,进一步探讨了处理器微体系结构安全的研究方向和发展趋势。

面向处理器微体系结构评估的高通量MicroBenchmark研究

基准测试程序是评估处理器微体系结构设计的重要手段,然而当前的基准测试程序无法有效全面地评估面向高通量应用的处理器微体系结构的设计.基于此,针对高通量应用的特征,提出了用于评估面向高通量应用的处理器微体系结构设计的基准测试程序——HTC-MicroBench.首先,提出一种基于应用特征的高通量应用分类方法,并基于此分类方法对高通量应用中的Workload进行分类.其次,针对高通量应用的特征,提出了一种基于线程的作业处理节点并行化模型,基于此模型完成了HTCMicroBench的设计和实现.最后,从作业并发性、作业之间的耦合性和Cache使用效率等指标对HTCMicroBench进行实验评估;并基于HTC-MicroBench对TILE-Gx和Xeon两种处理器的并行加速能力做了评估,高并发、低耦合和由Workload特征所体现出的不同Cache命中率的评估结果说明了HTCMicroBench能够准确刻画高通量应用的特征,并对面向高通量应用的处理器微体系结构的设计进行有效的测评.

磁控溅射Cu-Nb和Cu-Mo薄膜结构与性能

采用磁控溅射制备含1.16%～15.8%(原子分数)Nb的Cu-Nb及含2.2%～27.8%Mo的Cu-Mo合金薄膜,井采用EDX、XRD、SEM、显微硬度仪和电阻计对薄膜的成分、结构和性能进行研究。结果表明,Nb和Mo的添加分别使Cu-Nb及Cu-Mo薄膜晶粒显著细化,Cu-Nb和Cu-Mo薄膜呈纳米晶结构,存在Nb在Cu中的fcc Cu(Nb)和Mo在Cu中的fcc Cu(Mo)非平衡亚稳过饱和固溶体,固溶度随Nb或Mo含量增加而上升。添加Nb和Mo显著提高Cu-Nb及Cu-Mo薄膜的显微硬度和电阻率,且随Nb或Mo含量增加而升高。经650℃热处理1h后,Cu-Nb和Cu-Mo薄膜显微硬度和电阻率均下降,且分析表明均发生基体相晶粒长大,并出现微米-亚微米级富Cu第二相,Cu-Nb及Cu-Mo薄膜结构和性能形成及演变的主要原因是添加的Nb、Mo引起的晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度的增大。

PLC控制系统的网络化控制探析

时代信息化的来临给社会各行各业都带来了网络化的发展要求。大规模和更大规模的电子集成化等技术性的工业发展,使PLC系统由原来种类单一的微处理结构发展成为现在的多处理器模式。文章从PLC控制系统定义以及系统的发展网络化进程两个方面阐述了PLC控制系统的发展。