电力/性能:5月4日

投机执行又脆弱
计算机科学家从弗吉尼亚大学和加州大学圣地亚哥的警告处理器体系结构的脆弱性在技术被用于安全处理器的幽灵。

2018年,幽灵和类似的危机脆弱性。这些类型的攻击可能允许恶意代理利用投机执行(其中一个处理器预测指令可能接收和准备把指令从内存)通过处理器预测指令在一个不正确的路径和辨别机密信息。

以来,各种防护方法的开发保护脆弱的方面投机执行过程。然而,他们专注于保护过程的后期。

这颗新发现的漏洞允许利用micro-op缓存。micro-op缓存加速计算通过存储简单的命令,允许处理器在投机执行过程的早期获取它们。研究人员说,micro-op缓存内置英特尔处理器自2011年以来生产。

“想想一个假想的机场安检情况TSA允许您在没有检查你的登机牌,因为(1)它是快速和高效的,和(2)你会检查您的登机牌在大门口,“引导说计算机科学助理教授UVA工程。“计算机处理器做了相似的。它预测,检查通过,可能会让指令进入管道。最终,如果预测是错误的,它会把这些指令的管道,但这可能是太晚了因为这些指令可以离开副作用等待后面的管道,攻击者可以利用来推断秘密如密码。”

研究人员在他们的文档的三个攻击纸,两个可以偷大胆的从Intel和AMD处理器访问信息,他们说。

“英特尔建议防御幽灵,这叫做LFENCE,在等候区地方敏感代码执行安全检查之前,也只有到那时是敏感的代码允许执行,“引导说。”,但事实证明这等候区有耳朵的墙壁,我们的攻击行为。我们展示了一个攻击者可以通过micro-op走私秘密缓存使用它作为一个秘密通道。”

“在前面的幽灵攻击的情况下,开发人员想出了一种相对简单的方法来防止任何形式的攻击没有主要的性能损失”计算,在UVA博士生Logan穆迪说。”这种攻击的区别是取更大的性能损失比以前的攻击。”

任神父,博士生在UVA,补充道,“补丁,禁用micro-op缓存或停止投机执行遗留硬件会有效地遏制关键性能创新在大多数现代Intel和AMD处理器,这不是可行的。”

今年4月,团队披露漏洞在Intel和AMD产品安全团队。

”真的不清楚如何解决这个问题的方式提供高性能遗留的硬件,但我们必须工作,”引导说。“确保micro-op缓存是一个有趣的研究,我们正在考虑。”

披露了响应从英特尔。芯片制造商说没有额外的缓解需要如果软件开发人员编写代码使用一个方法称为“常量时间编程,”这不是容易边信道攻击。该公司还说,程序员遵守英特尔的安全编码指南应该保护大多数边信道攻击;本指南指出,代码应该确保运行时独立的秘密值,代码访问模式是独立的秘密值,数据访问模式是独立的秘密值。

UVA的阿施施Venkat跟进,说要求程序员采用常量时间编程是不够的。“当然,我们一致认为,软件需要更安全,我们同意作为一个社区,常量时间编程写代码的一种有效手段,是无懈可击的边信道攻击,“引导说。“然而,我们发现的漏洞是在硬件,而且重要的是设计的处理器,是安全的,有弹性,抵抗这些攻击。此外,不仅常量时间编程困难的实际程序员努力,但还需要很高的性能开销和重大部署挑战相关修补所有敏感的软件。写的代码使用常量时间的比例原则实际上是非常小的。依靠这将是危险的。这就是为什么我们仍然需要安全硬件。”

人工神经元
加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一个新的人工神经元的设备神经网络计算在运行区域和更少的能量。

“神经网络计算在硬件越来越低效的神经网络模型变得更大、更复杂,”说Duygu Kuzum,电气和计算机工程教授在加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院。“我们开发出一种单一纳米人工神经元实现这些计算在硬件设备在一个地区——和节能的方式。”

该设备实现了修正线性单元,依赖于设备能够逐步改变阻力。开关是莫特过渡,它发生在一个nanometers-thin层二氧化钒。上面这一层是钛制成的纳米丝加热器和黄金。当电流流经纳米线,二氧化钒层慢慢升温,导致缓慢,从绝缘开关进行控制。

“这设备架构是非常有趣的和创新,“说Sangheon哦,在加州大学圣地亚哥分校博士生。通常,材料在莫特过渡经验突然从绝缘进行切换,因为电流直接通过材料,他解释说。“在这种情况下,我们流电流通过纳米线顶端的材料加热和诱导一个渐进的电阻改变。”

激活的团队制作的数组(或神经元)设备,以及突触设备阵列。然后他们集成定制印刷电路板上的两个数组连接在一起来创建一个硬件版本的神经网络。

研究人员利用网络来处理图像使用边缘检测演示执行运算的能力。他们认为更复杂的任务,比如面部和对象识别,是可能的。“现在,这是一个概念证明,“Kuzum说。“这是一个小系统,我们只与一个激活层堆放一层突触。通过堆积更多的在一起,你会是一个更复杂的系统,不同的应用程序。”

Multi-kilowatt非接触式电源
在慕尼黑工业大学物理学家,Wurth Elektronik eiSos,斯洛伐克科学院,沙瓦Dunnschichttechnik工作非接触式电能传输更强大。

他们的系统使用一个与超导线圈导线能够传送功率超过5千瓦的非接触式,只有小的损失。非接触式电力传输是目前用于手机和小型家用设备,但团队看到了未来收取的工业机器人,医疗设备和车辆。

通常,高性能充电千瓦范围依赖于铜线圈。在这个设备,高温超导线圈绕组由间隔器彼此分开。”这个技巧大大降低线圈交流损耗,“说Christoph Utschick中空的。“因此,电力传输高达千瓦范围是可能的。”

团队选择了一个线圈直径的原型,导致功率密度高于商用系统是可能的。“超导线圈的基本思想是实现尽可能低的交流电阻最小的绕组内的空间,从而弥补几何耦合,降低“Utschick说。

一个重要的权衡是线圈绕组之间的距离。太大,功率密度降低。太小,超导性将会崩溃。“我们优化单个线圈之间的距离使用分析和数值模拟,“Utschick说。“分离约等于一半的宽度磁带指挥。”

研究人员计划工作进一步增加数量的剧增。然而,有一个问题与广泛的适用性:线圈需要不断从液氮冷却,冷却容器不能金属。“现在还没有这样的低温恒温器是商用。这将意味着一个广泛的进一步发展努力,”鲁道夫·格罗斯表示,慕尼黑工业大学技术物理教授和主任瓦尔特-巴伐利亚科学院和人文。“但现在的成就代表重大进展为非接触式电力传输高功率水平。”