x86处理器向量条件访存指令安全脆弱性分析

单指令多数据流(Single Instruction stream,Multiple Data streams,SIMD)是一种利用数据级并行提高处理器性能的技术,旨在利用多个处理器并行执行同一条指令增加数据处理的吞吐量.随着大数据、人工智能等技术的兴起,人们对数据并行化处理的需求不断提高,这使得SIMD技术愈发重要.为了支持SIMD技术,Intel和AMD等x86处理器厂商从1996年开始在其处理器中陆续引入了MMX(MultiMedia Extensions)、SSE(Streaming SIMD Extensions)、AVX(Advanced Vector eXtensions)等SIMD指令集扩展.通过调用SIMD指令,程序员能够无需理解SIMD技术的硬件层实现细节就方便地使用它的功能.然而,随着熔断、幽灵等处理器硬件漏洞的发现,人们逐渐认识到并行优化技术是一柄双刃剑,它在提高性能的同时也能带来安全风险.本文聚焦于x86 SIMD指令集扩展中的VMASKMOV指令,对它的安全脆弱性进行了分析.本文的主要贡献如下:(1)利用时间戳计数器等技术对VMASKMOV指令进行了微架构逆向工程,首次发现VMASKMOV指令与内存页管理和CPU Fill Buffer等安全风险的相关性;(2)披露了一个新的处理器漏洞EvilMask,它广泛存在于Intel和AMD处理器上,并提出了3个EvilMask攻击原语:VMASKMOVL+Time(MAP)、VMASKMOVS+Time(XD)和VMASKMOVL+MDS,可用于实施去地址空间布局随机化攻击和进程数据窃取攻击;(3)给出了2个EvilMask概念验证示例(Proof-of-Concept,PoC)验证了EvilMask对真实世界的信息安全危害;(4)讨论了针对EvilMask的防御方案,指出最根本的解决方法是在硬件层面上重新实现VMASKMOV指令,并给出了初步的实现方案.

数智赋能信息资源管理新路径:指令工程的概念、内涵和发展

新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,大数据、人工智能等系列数智技术对信息资源管理学科产生了深远影响。在大模型背景下,指令工程通过高质量、体系化、流程化的指令设计引导模型生成结果,是高效发挥大模型能力的重要途径,可以用于解决学科相关重要问题。本文首先介绍了指令工程的概念,然后详细梳理了指令的构成要素、设计模式以及指令工程的特点和意义,并探讨了指令工程赋能信息资源管理的建设路径。未来,指令工程的研究和发展还需要关注通用及领域指令工程建设、指令工程标准化、知识产权保护、安全性和体系化测试评估等问题,以期能够在各行业复杂的应用场景中更好地发挥指令的效能。

带有指令滤波的电力弹簧系统反步控制

针对新能源发电系统因间接性和不确定性导致的电压波动问题,文中首次将反步控制策略应用于电力弹簧(electric spring,ES)系统,并提出一种带有指令滤波的ES反步控制策略。根据ES的数学模型利用反步法设计控制器,并加入指令滤波器,以解决ES反步控制中的计算膨胀问题,同时设计误差补偿信号,并利用Lyapunov稳定性理论验证系统稳定性。通过仿真模拟新能源发电系统网侧电压波动时,ES对关键负载(critical load,CL)电压稳定的效果,以及不同系统参数对文中控制策略的敏感性分析。与传统的比例积分(proportional-integral,PI)控制对比,CL电压动态响应速度提高0.07 s,CL电压畸变率降低31%,参数敏感性分析中CL电压最大偏差率为0.318%,能承受的最大电压幅值波动范围提高52.9 V。仿真结果验证了文中所提出的控制策略具有响应速度快、谐波含量低、抗干扰能力强的优势。

风格迁移、指令设计与“世界模拟器”——兼论Sora模型产出艺术杰作的可能

随着生成式人工智能技术在机器监督学习和对抗神经网络的推动下不断升级,程序化算法对当代艺术创作的影响也逐渐加大。回溯人工智能技术在作品生成方面的路径与方法,有助于理解人工智能艺术不同于传统艺术的新特征。通过细审艺术风格迁移的技术迭代现象,可以发现人机交互界面上隐形存在的深层指令设计问题。围绕指令文本做出的无休止调整,在增强艺术创作的游戏化体验时,迎来了动态的涌现现象。作为世界模拟器之一的Sora模型,能够部分地呈现运动中的物理世界,却无法模拟情感动态,艺术杰作难以产出。

自定义数控挖槽G指令及其应用

通过分析数控挖槽加工的工艺特点,指出此类数控加工在编程方面存在的不足。随后基于FANUC数控系统,阐述自定义数控挖槽G指令的基本思路和方法,并结合大直径圆槽的加工,自定义挖槽指令G300,并应用该指令进行数控加工仿真,达到了预期目的。

基于X87指令集的浮点除法运算单元设计

基于X87指令集架构,在TSMC 65nm的工艺库下,采用SRT-16算法设计一种浮点除法运算单元。SRT-16算法主要是通过采用重叠商与余数计算部分的结构来进行优化处理,使得在原有传统算法SRT-4的基础上增加的电路面积较少,并且使得循环次数减少一半,并且在处理商的结果中引入商的飞速转换技术。通过对基于SystemVerilog自动对比平台的搭建,通过C对比模型,完成自动对比,加速验证的速度,进行功能覆盖统计,完成覆盖率100%。通过DC综合检测电路的时序情况,对电路进行时序优化,完成满足时序要求1.08ns,工作频率为900MHz。

幼儿园常规教育指令的限度、态度与温度

幼儿园常规教育指令的力度直接影响着幼儿自我节奏的保存。教师对常规教育指令的运用,应持懂变通的内容、有人道的力道以及能悦纳的效果三个原则。同时,教师应坚定对幼儿需要的纯粹支持、对幼儿生命发展的善性观照以及对幼儿自主能动性的助力与滋养这三重价值态度。建议教师用有温度的心践行有温度的常规教育,在指令运用前保障幼儿深度参与幼儿园常规的制定,在指令运用中充分观照幼儿的具体需要,在指令运用后坚守宽容底线,使整个指令过程满溢理解的温度。

考虑输入时滞的舵机伺服系统自适应指令滤波输出反馈控制

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出舵机伺服系统状态方程,选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计;其次,将系统中存在的复杂非线性统一为扰动,选用扩展状态观测器(ESO)加以估计,将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制;然后,选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分,实现信号滤波以抑制微分噪声;最后,基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明,所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和比例微分积分(PID)控制方法相比,响应时间分别提升了92%、88%和51%,跟踪精度分别提升了90%、84%和26%。

不确定非线性离散系统指令滤波事件触发控制

本文提出了考虑输入饱和的一类不确定非线性离散系统的事件触发指令滤波控制方法.采用指令滤波控制技术解决了传统反步法存在的“因果矛盾”问题,引入补偿机制提高了系统的控制精度;利用事件触发机制能够避免自适应律和控制律的频繁更新,降低了计算负担,提高了资源利用率;运用模糊逻辑系统逼近系统中未知的非线性函数;结合李雅普诺夫稳定性理论,验证了提出的控制方案能够保证跟踪误差收敛到原点小的邻域内以及闭环系统的所有信号有界.仿真结果表明,本文提出的控制方法具有较强的鲁棒性及较好的跟踪性能.

面向TPU粗粒度指令的自动张量化方法

张量化是通过调用硬件特定指令对张量运算进行加速的过程。TPU支持多种粗粒度指令,可表示神经网络级别的算子,且没有明确的运算规模限制。现有张量化方法对于粗粒度指令需要手写大量的IR匹配片段,且难以实现灵活的双缓存(ping-pong buffer)形式的指令并行优化,不利于扩展至TPU场景。为此,提出了一种面向TPU粗粒度指令的自动张量化方法——Tir2TPU。首先,基于TensorIR抽象语法树的分析对运算程序进行指令替换。其次,设计了一种模拟硬件行为的并行模型以实现指令并行优化。最后,构建了基于TPU硬件特征的程序调度空间以实现快速自动调优。实验对矩阵乘法等5种机器学习模型中常用的算子进行了性能评估。实验结果表明,Tir2TPU自动优化生成的算子与TPU自有编译器相比可取得最高3.1倍、平均1.78倍的运算加速,并且可取得平均90%的手工优化性能。

电液作动器摩擦补偿指令滤波控制研究

为了满足泵控电液作动器(EHA)高精度控制的要求,提出一种基于摩擦补偿的全状态反馈自适应鲁棒指令滤波控制的控制方法。随着泵控EHA高压化趋势的发展,作动器摩擦成为影响控制精度的主要因素。改进的摩擦力模型由于结构简单且能够捕获非线性摩擦的主要特征而被应用。为了解决EHA系统中的参数不确定性和模型不确定性问题,提出了自适应鲁棒指令滤波反步控制方法。其优势在于克服了传统反步控制中的“复杂性爆炸”问题,减小了系统在线负担。控制器保证系统达到渐进跟踪性能,通过系统仿真实验验证了算法的有效性。

基于异构指令图的恶意软件分类方法研究

恶意软件是当今互联网上最大的安全威胁之一。目前基于图深度学习的恶意软件分类研究未考虑同家族恶意软件的控制流信息所隐含的内在相似性。针对该问题提出了一种基于异构指令图的恶意软件分类方法MCHIG,包括三个阶段:异构指令图生成、结点嵌入和恶意软件分类,首先生成数据集MyHIG,再应用GraphSAGE对不同类型的边分别进行消息传递,完成异构指令图文件结点分类和指令结点嵌入,最后基于控制流图完成恶意软件分类任务。在BIG2015数据集上嵌入阶段的分类精度达到97.81%,分类阶段分别进行了五折和十折交叉验证,其中十折交叉验证的性能更佳,准确度达到99.91%,在BODMAS_mini少样本数据集上,在嵌入阶段达到96.53%,在分类阶段达到98.76%,优于目前较先进的其他恶意软件分类模型。

基于最优制导律的空空导弹制导指令校正算法研究

通过引入校正环节等以提高制导大回路的快速性、减少延迟,从而达到提高系统制导精度的目的。依据弹目相对运动方程,建立了状态空间方程,并利用最优控制理论,在性能指标中考虑降低对剩余飞行时间估计误差的敏感度,同时引入指令校正环节,弥补需用过载和实际过载之间传递函数的时间延迟。仿真表明,该新型制导算法在攻击大机动目标时,综合性能指标是最优的,并且对系统稳定性和带来的负面影响之间取得了良好平衡。

基于函数调用指令特征分析的固件指令集架构识别方法

不同的固件常采用不同的指令集架构,固件指令集架构的识别是对嵌入式固件进行逆向分析和漏洞挖掘的基础。现有研究和相关工具在针对特定类型的嵌入式设备固件指令集架构识别时存在识别正确率低、误报率高的情况。针对上述问题,提出了一种基于函数调用指令特征分析的固件指令集架构识别方法,通过同时利用指令中操作码和操作数所包含的信息识别目标固件中的函数调用指令,将其作为关键特征实现对不同指令集架构的分类,并基于该方法开发了原型系统EDFIR(Embedded Device Firmware Instruction set Recognizer)。实验结果表明,相比IDAPro,Ghidra,Radare2,Binwalk以及ISAdetect这些当前应用最广泛和最新的工作,该方法具有更高的识别正确率、更低的误报率并具备更强的抗干扰能力,其对1000个真实设备固件的识别正确率高达97.9%,比目前识别效果最好的ISAdetect提升了42.5%。此外,相关实验还证明,即使将分析规模缩小至完整固件的1/50,所提方法仍能保持95.31%的识别正确率,具有良好的识别性能。

多模态视角下婴幼儿指令行为的会话分析研究

亲子互动中指令行为是十分常见的社会行为,婴幼儿的指令行为能力对婴幼儿语言能力、认知能力及互动能力具有重要的影响。本研究基于两位汉语为母语的婴幼儿约9个小时的家庭亲子互动录像(6月~1岁10月),运用会话分析的研究方法,转写并析出169例婴幼儿指令的会话片段。在此基础上,描写婴幼儿在前语言阶段,执行指令行为的多模态互动资源。研究发现,婴幼儿执行指令的互动资源包括眼神、手势、身势。虽然该年龄段的婴幼儿执行指令行为的复杂程度不高,但是在家长的配合下,婴幼儿已然能够成功完成基本的指令行为。当婴幼儿指令行为并未得到及时回应时,8月龄的婴幼儿已经能够扩展指令序列,协助成人完成对其指令行为的识解。本文对汉语婴幼儿指令行为的研究具有一定的借鉴价值,对亲子互动的研究具有一定的启示。

视觉识别手势指令实现无人机飞行控制

视觉识别手势指令控制无人机具有重要的实际意义。本文提出一种基于YOLOv5的手势指令识别方法。该方法首先制作手势指令数据集,然后利用数据集对模型进行训练,最后通过评价指标对模型的性能进行评估。测试集对模型验证结果显示所构建的模型具有较好的性能。在无人机飞行控制上也取得良好的效果,对手势识别指令识别准确率达到90%以上。

基于管制指令的飞行冲突调配评估方法的研究

通过分析飞行冲突的预测与调配过程,根据飞行计划内的航迹和按调配规则调配后的航迹的对比明确飞行冲突危险指数概念,以此构建以有效性、准确性和及时性三个指标为基准的飞行冲突调配评估指标体系和评估指标的计算过程。飞行冲突评估指标体系及对比分析方法对飞行冲突的调配过程进行了量化,提高了决策结果的可信度,实现了在飞行冲突调配过程中对管制指令的分析。

基于多级空洞金字塔网络的视频指令学习框架

为了从未修剪视频中生成操作指令,提出基于多级空洞金字塔网络(MS-APN)的视频指令学习框架。具体来说,使用空洞卷积金字塔模块捕捉视频多尺度动作特征,并采用多级网络结构优化分割结果,将未修剪视频分割成一系列视频片段并抽取动作特征。运用目标检测模型提取物体特征,并将其与动作特征进行融合,输入分类器识别主体和受体物体。通过定义指令四元组生成机器人指令。在MPII Cooking 2数据集上进行了实验,视频动作分割、操作物体分类、操作指令生成的准确率分别达到了84.1%、76.5%和62.4%,并成功将系统部署到Baxter机器人上进行验证。

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。

基于RISC-V架构的向量指令集和通信扩展指令集在5G Redcap基带处理器中的开发和应用

一、引言(一)研究背景RISC-V是一种基于精简指令集计算机(RISC)原理的开源指令集架构(ISA),被定义为一个基础指令集和若干可选扩展指令集的组合。向量指令集是RISC-V指令集中的一个重要组成部分,它提供了一种高效处理大量数据的方式。5GRedcap基带处理器是为了满足特定应用需求而设计的“轻量化”5G蜂窝物联网技术。其主要特性包括降低设备能力、精简设备功能以及降低设备复杂度,从而达到节约成本、缩小尺寸、降低功耗和延长寿命等目标。