摘要：低功耗是现代处理器设计的重要目标之一,为了降低功耗,现代处理器广泛应用了动态电压频率调节(dynamic voltage and frequency scaling,DVFS)技术.本文聚焦DVFS技术的安全性开展研究工作,发现主流处理器的DVFS单元在电压和频率管理方面存在安全缺陷,由此造成3个硬件漏洞:通用处理器的低电压故障注入漏洞、图形处理器(graphics processing unit,GPU)的低电压故障注入漏洞和通用处理器的频率隐藏通道漏洞.基于此,提出软件控制的低电压故障注入攻击和频率隐藏通道攻击两种新的攻击方法,整个攻击过程完全使用软件实现但是不利用任何软件漏洞.通过4个攻击实例验证了所提出的方法的有效性,实现了攻破主流可信执行环境ARM TrustZone和Intel软件防护扩展(software guard extensions,SGX)、使GPU上的人工智能模型失效以及构建数据秘密传送通道等目标.本文分别从硬件和软件两个角度提出防御措施,可助力处理器设计人员设计新一代安全低功耗技术.

摘要：近年来存储行业经历了巨大的变革,以固态硬盘(solid state drive, SSD)为代表的半导体存储设备迅猛发展,在性能上显著超越了通过磁头移动寻址的机械硬盘(hard disk drive, HDD).目前支持SSD的2种协议主要包括非易失性内存主机控制器接口规范(nonvolatile memory express, NVMe)协议与串行SCSI(serial attached small computer system interface, SAS)协议,即SAS. NVMe是专为SSD设计的高性能存储协议,能够很大限度地发挥SSD的性能;而SAS协议则充分考虑数据中心的需求,在提供高可靠性与高可扩展性的同时,兼顾了系统性能与成本的平衡.相对于日益增速的存储介质,针对慢速存储设备所设计的软件栈在一次I/O过程中所耗费的时间开销愈发显著.针对该问题学界及工业界都相继提出了众多解决方案,例如Intel提出的高性能存储开发包(storage performance development kit, SPDK)通过将设备驱动实现在用户空间,并采用轮询感知I/O完成等方式大幅度缩短了NVMe SSD对应用程序的响应时间,极大地提升了整个系统的整体性能.然而之前的研究工作针对SAS SSD存储软件栈的优化非常有限,为此在用户空间实现了针对SAS SSD的软件栈优化.实验结果表明,该优化能够有效缩短存储设备对应用程序的响应时间,提高应用对存储设备的访存效率.此外,为了准确评估I/O栈中存储设备的时间开销,硬件性能测试工具HwPerfIO被提出,能够消除大部分软件开销的影响以测得更加准确的存储设备性能.

摘要：随着智能时代的到来,越来越多的设备拥有摄像头和显示屏,而它们具有各种各样不同接口和视频格式,视频桥接面临新的挑战.以往的解决方案是根据接口和视频格式的需求采用不同的电路,如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)和专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)等.但这种单一的电路模式难以同时满足低成本、超低功耗和小型化的要求,尤其是在移动显示领域.本文提出了一种新的异构体系架构,它将FPGA、微控制单元(MicroController Unit,MCU)、ASIC和存储器无缝集成到一个芯片中.该芯片不仅实现了小型化,而且具有低成本和低功耗的优势;更重要的是该款芯片可以支持不同接口和视频格式的桥接需求.针对不同算法的应用,本文给出了使用该芯片的评估方法和解决方案,为架构设计提供了依据.该芯片已成功在22 nm工艺流片,整体尺寸约为4 mm×4 mm,总功耗约为200 mW.它可以支持3840×2160分辨率和144 Hz刷新率的视频输入格式,1080×2340分辨率和90 Hz刷新率的视频输出格式.在实现同样视频桥接功能的应用时,本文所提芯片的面积和功耗均小于AMD芯片XC7K325T和Zynq Z7035的1/10.换而言之,针对此类场景的应用,本文方案在成本和功耗方面相比于传统商业FPGA有显著优化.

摘要：近年来,法类案检索已经成为了法律从业者工作的重要的组成部分。法律类案检索的过程中,搜索引擎从海量的数据中筛选出若干个相关案例,提供给用户。然而,这些案例是否具有性别偏置,该种偏置是否会对用户认知产生影响,却是一个未知数。设计了一个全新的用户实验框架,模拟法官进行类案检索时阅读相关案例的过程。邀请了72位具有法律背景的志愿者进行实验。志愿者被要求模拟法官的身份就指定的3个案例进行类案检索,并对案例中的被告人量刑。对任务和类案检索结果中被告人的性别均进行了编辑,以统计类案检索结果中的性别偏置对被试认知产生的影响。实验结果显示,类案检索结果中的性别偏置对法官的认知不产生显著的影响。

摘要：生成式人工智能(Generative Artificial Intelligence,GenAI)技术的出现,给高校教育教学带来了重大变革。在此背景下,文章从AI数字能力培养、教学模式构建、教学平台建设、课程设计与实践四个方面,对GenAI赋能的人机双师协同教学展开了探索:首先,文章指出人工智能时代的教学任务是培养学生的AI数字能力;接着,文章以人机双师互补、人机双师协同为理论框架,构建了GenAI赋能的人机双师协同教学模式;之后,文章从课程社区、互动社区、群学社区三个维度,介绍了人机双师协同的GenAI平台建设情况;最后,文章以清华大学计算机基础课程为例进行了案例分析,验证了人机双师协同的教学效果。研究发现,GenAI赋能的人机双师协同教学模式显著提升了学生的AI数字能力,增强了学生学习的积极性和主动性;人机协同可以实现优势互补;学生对课程的教学满意度较高,课程的推荐度良好。文章对GenAI赋能的人机双师协同教学进行了理论探索和实践应用,为高校教学探索了一条新路径,有助于推动GenAI技术与教育教学的融合。

摘要：隐蔽信道是一种在不违背计算机当前安全策略的前提下,在进程间传递信息的攻击方式。共两个进程参与到隐蔽信道的构建中:木马进程和间谍进程,具有高权限的木马进程通过隐蔽信道向低权限的间谍进程传递信息以完成攻击。隐蔽信道的传输介质种类很多,如时间、功耗、温度等。在现代处理器中,分支预测器作为重要的微架构组件,有效提高了处理器的流水线效率,但由于分支预测器在核内的多进程间共享,使得其存在被用于构建隐蔽信道的风险。目前Intel x86架构已被发现存在基于分支预测器的隐蔽信道攻击,但是Arm架构是否存在相似的攻击还没有得到充分的研究。本文中,我们成功在Arm架构的实际硬件平台上构建了三种基于分支预测器的隐蔽信道。首先我们在Arm架构下设计并实现了类似于x86架构下的基于分支预测器的隐蔽信道CC和RSC,其次我们发现了一个新的基于分支预测组件BTB的隐蔽信道BTBC。我们评估并分析了隐蔽信道参数对信道性能的影响及其成因,并给出参数设置建议。在Cortex-A53及Cortex-A72两种核心上,我们对三种隐蔽信道的信号特性、传输速率和误码率进行了测试和对比分析。实验表明在实际的Arm架构硬件平台下,BTBC的传输信号边缘清晰,震荡幅度小。在连续传输数据时表现出与CC和RSC近似的信道性能,并且在两种核心上均可以低误码率进行数据传输,其在200bps的传输速率下,仅有2%的误码率。最后我们还给出了对于此类隐蔽信道的防御措施。

摘要：Web应用的特殊性使得其测试具有挑战性,但目前针对其测试的研究同其设计开发的研究相比相对薄弱.从Web应用的体系结构、实现技术、组成成分、运行机制、运行环境、开发设计等方面分析了影响测试的因素.归纳了现有Web应用设计阶段、开发阶段、运行阶段、维护阶段所涉及的主要测试方面及使用的动态、静态测试技术.并从测试的几个关键方面,如链接测试、组件黑盒测试、组件白盒测试、WS及WSC测试及性能测试等方面综述当前研究热点难点,包括面向对象的建模、统计建模、控制流测试、数据流测试、数据组合测试、WS测试、WS组测试、WSC测试、协议测试、性能测试的负载模型与用户会话数据集的优化等问题.指出了有关研究的局限性.从模型驱动测试、基于Agent测试、WS及SOA测试、性能测试等方面探讨了Web应用测试未来的研究方向.

摘要：随着处理器速度的不断提高，互联网络逐渐成为限制网络并行计算系统性能发挥的主要瓶颈．本文中所介绍的ＴＨ－ＧＢＮｅｔ是基于动态ｃｒｏｓｂａｒ开关的可扩展高速互联网络．ＴＨ－ＧＢＮｅｔ系统以ＴＨ－Ｓｗｉｔｃｈ为基本开关单元，具有很强的扩展能力．其中的ＴＨ－Ｓｗｉｔｃｈ开关单元具有８个双向端口，单向的数据传输率能够达到１．０５６Ｇｂｐｓ．本文主要介绍了高速开关ＴＨ－Ｓｗｉｔｃｈ的结构及其在ｋ－ａｒｙｎ－ｃｕｂｅ互联网络中路由算法的设计．为了缓解Ｉｄｌｅ算法所造成的通信热点问题，提出了引入伪随机变量的Ｉｍｐｒｏｖｅｄ－Ｉｄｌｅ算法．在ＴＨ－Ｓｗｉｔｃｈ的仲裁部件设计中，采用基于令牌机制的循环检测方式，以提高资源申请仲裁的速度．在本文最后给出了仿真实验的数据结果，并介绍了进一步的研究工作．

摘要：在分析和研究机器人装配和知识库的基础上，本文建立了一个机器人装配知识库系统ＡＫＢＳ（ＡｓｓｅｍｂｌｙＫｎｏｗｌｅｄｇｅＢａｓｅＳｙｓｔｅｍ），它主要包括零件库、关系模型库、规则库及推理机。在建立零件库的过程中作者提出了一种基于ＣＳＧｒｅｐ的零件表示方法ＰＲ－ＣＳＧ，能够较全面地反映出在装配领域所需要的零件几何特征和物理特性，具有较强的表达能力；同时也容易实现与现有成熟的ＣＡＤ系统接口。在此基础上采用了统一的形式实现了对装配体中零件间的各种关系的描述，建立了具有层次结构的关系模型库。从书本和专家经验中抽取的知识存放在规则库中。

摘要：素描画是一种常见的艺术形式,它通过单色线条来表现直观世界中的事物,而能够体现场景层次的高光和阴影则是表现的重点.艺术家经常会对场景的光影进行艺术化的夸张,这种艺术夸张会更好地表现作品主题.首先提出一种二维图像平面的虚拟点光源位置估计算法,根据输入的真实图像的距离场和亮度场,计算虚拟点光源位置,使其对原图像的亮度梯度影响最小,即最符合原场景中的光照方向.然后提出基于二维虚拟点光源的阴影增强算法,加强了真实图像中的明暗对比,因此能够在最终的素描结果中表现出光影效果.使用该方法生成的素描画,在物体边界处具有更好的明暗对比,从而使得最终绘制图像更具有素描画的光影增强特点.