三維片上網路通信SoC及安全性研究

《三維片上網路通信SoC及安全性研究》是依託西安電子科技大學，由王泉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：三維片上網路通信SoC及安全性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王泉
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

基於片上網路通信的嵌入式多核SoC成為嵌入式發展主流。本項目通過分析片上網路通信特點，研究類蜂窩狀的三維網路拓撲和快速自適應路由算法，在降低片上資源占用和功耗的同時，更加快速高效的實現多核間通信；針對嵌入式作業系統在異構多核任務調度方面需求，建立能真實反映任務間制約關係的任務模型，設計快速任務調度映射算法，增強作業系統的多核任務調度能力，提高整個系統的運行效率；同時，針對嵌入式系統來自安全方面的威脅與攻擊的現實，結合NoC體系結構，研究嵌入式系統在自主安全防護方面的策略及方法，通過增強作業系統安全訪問控制模型，提高整個系統的安全等級，有效保護系統安全。研究成果將形成一個具有高安全等級、高速片上網路通信、高效任務並行調度的SoC系統，可廣泛套用於各種嵌入式環境中。

結題摘要

基於片上網路通信的嵌入式多核SoC成為嵌入式發展主流。本項目通過分析片上網路通信優缺點的基礎上，深入研究了三維網路拓撲和自適應路由方法、多核間任務快速調度與映射方法、能耗控制方法、嵌入式SoC系統（包括作業系統與硬體系統）自主安全防護策略、以及基於嵌入式平台的一系列技術套用等方法。針對三維片上網路拓撲和自適應路由方法中存在的擁塞或故障節點等問題，提出了雙連線埠的網路接口（NI），提高了整個拓撲的容錯能力；針對傳統任務模型包含有效信息少，任務調度算法效率低、效果差的問題，設計了新的任務模型，提出了一種改進的粒子群算法（oPSO）；針對NoC中典型的快取結構和替換算法存在資源消耗大、訪問延遲長、難以滿足基於NoC的多核系統對核數目不斷增加的要求，提出了一種部分共享的快取結構，並提出了一種CA-RRIP快取替換算法。針對嵌入式SoC通信過程中的能耗問題，借鑑WSNs存在的節能問題，提出了一系列降低及均衡通信能耗的策略，如EEREG, OCS, ESCMS等；針對現有的數據完整性與機密性檢查方案占用記憶體空間過多，無法直接套用到嵌入式系統中的問題，提出了一種基於最佳化的動態密鑰和壓縮計數器的記憶體機密性保護方法；針對嵌入式系統在訪問控制、識別與認證、硬體安全等防護方面存在的不足，提出了一種基於可擴展訪問控制標記語言數據流模型的敏感信息細粒度訪問控制框架、統一身份認證模型、安全IP部署策略；針對3D數據本身的缺陷機器對應關係提取方法的局限性，提出了一種距離差異矩陣；針對區域增長原理中的封閉式和自由式數據集，提出了一種基於快速自修復投影的曲面重構算法；針對現有圖像噪聲盲估計方法的局限性，提出了一種針對加性高斯噪聲和乘性高斯噪聲的強度估計方法；針對單個神經元形態結構對計算能力影響大的問題，提出對浦肯野細胞進行簡化的方法。這些研究的開展，將會進一步開拓基於NoC架構的多核SoC系統在實時性、高速性、高效性、高可靠性與安全性等方面的套用，研究成果可用於軍事、民用等相關領域，具有較好的理論和套用價值。