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面向soc的网络拓扑结构探测及其可视化技术研究

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面向SOC的网络拓扑结构探测及其可视化技术研究

作者：季月英济南大学

学位级别：硕士

随着互联网在人们生活中的迅速普及,网络安全问题也随之增多,进行有效的网络安全管理变得尤为重要。而网络拓扑结构可视化是进行网络安全管理的一种有效手段,它不仅能展示网络的连接情况,而且可以实时、准确的反应网络异常。本文旨在研... 详细信息

随着互联网在人们生活中的迅速普及,网络安全问题也随之增多,进行有效的网络安全管理变得尤为重要。而网络拓扑结构可视化是进行网络安全管理的一种有效手段,它不仅能展示网络的连接情况,而且可以实时、准确的反应网络异常。本文旨在研究一种基于多源日志的、精确、高效的网络拓扑结构探测的方法,最终将探测到的网络拓扑结构信息以一种清晰、直观的方式进行展示。本文首先针对基于多源日志的soc系统模型进行了研究,提出了包括采集器、预处理器、分析器和展示器的四层模型,对系统中各层次主要工作进行了讨论。然后针对模型中的分析器、展示器及模型存储进行了深入研究,提出了:(1)基于多源日志的网络拓扑结构信息探测方法;(2)利用Elasticsearch对分析的网络拓扑信息进行存储方法;(3)利用WebGL技术实现3D网络拓扑结构可视化方法。针对本文所研究内容设计实现了soc原型系统,并对原型系统结果进行了验证分析,成功实现对网络拓扑结构、网络设备资产信息、网络设备报警信息以及网络攻击过程的展示。最后,本文对现阶段的研究工作进行总结,并对下一阶段的工作进行未来展望。

关键词：网络拓扑 soc系统多源日志 WebGL技术

基于FPGA对ARC处理器互连网络的原型验证

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基于FPGA对ARC处理器互连网络的原型验证

作者：王文龙西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于芯片的性能随着人们的需求和摩尔定律的推动变得越来越好,芯片设计和架构也变得越来越复杂。常用的软件验证具有激励灵活,可调试性强的优点,可以直观的将问题反馈给设计和验证工程师。但是面对大规模和复杂度高的处理器系统级的验... 详细信息

由于芯片的性能随着人们的需求和摩尔定律的推动变得越来越好,芯片设计和架构也变得越来越复杂。常用的软件验证具有激励灵活,可调试性强的优点,可以直观的将问题反馈给设计和验证工程师。但是面对大规模和复杂度高的处理器系统级的验证以及越来越短的项目周期,软件验证显示出仿真时间过长且不能准确的模拟真实电路的问题。基于FPGA的原型验证可以和软件验证的缺点形成互补,它能在真实的FPGA电路上快速的运行测试,能缩短项目周期。验证成功还能极大的提升工程师对产品和项目的信心。基于此,以参与Synopsys公司ARC处理器的一款开发中的互连网络的原型验证的项目为例。通过设计可综合的AXI事务产生模块,配合其他系统组件构建整个soc系统,搭建原型验证平台,开发专有测试用例,介绍处理器系统级原型验证的整个过程。本文的待测模块是处理器的互连网络,其主要功能是将处理器的各种事务访问操作进行路由传输。单独的互连网络不能直接在FPGA上形成原型,必须配合处理器,AXI的事务产生模块和外部的内存子系统等其他系统组件构成整个soc系统。其中单独设计了AXI事务产生模块向互连网络的设备端口发送AXI事务,以此作为验证中的主要激励事务的来源。事务产生器采用自顶向下的设计方法,具有配置灵活,发送可控等优点。在确定并集成了这些系统组件之后利用了ARChitect,Protocompiler,Vivado等EDA软件和工具进行了FPGA原型的生成。同时根据此系统的特点开发了事务检查,读写事务密集发送,不同存储位置的数据拷贝等测试,以此完成对互连网络相关性能和功能的验证。在对处理器的基本读写功能和并发能力检查通过的基础上测试出处理器互连网络模块在真实电路环境中的带宽和延迟。在128 bit数据宽度传输测试下,得到了互连网络的读事务带宽是14.22 Gb/s,写事务带宽是15.06 Gb/s,也得到了互联网络上不同端口的延迟性能,完成了对性能的验证。这一套原型系统环境能在真实的FPGA电路中说明该处理器互连网络的功能和性能表现,能准确的反映设计和验证的进度和现状。另外,在实际项目中还使用了ZeBu硬件加速仿真和VCS软件仿真,结合它们对FPGA的运行速度进行了比较。文中在同一系统构筑,相同测试用例运行条件下FPGA用时仅为0.78 s,而最慢的VCS仿真仅CPU用时就高达3190.18 s,上千倍的用时差距就可说明FPGA原型验证在速度上的优势。这种差距终会反映在验证的周期和成本上。

关键词： ARC处理器原型验证 soc系统 AXI协议带宽延迟

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非对称密码算法的硬件设计与验证

非对称密码算法的硬件设计与验证

作者：董海涛广东工业大学

学位级别：硕士

人类社会逐步进入信息化时代,信息安全威胁充斥着人们的生活,密码学技术可作为解决信息安全方法之一,进而保证信息安全。密码学算法可分为非对称密码、哈希函数、对称密码三类。非对称密码算法的密钥由公钥和私钥组成,签名者用公钥和私... 详细信息

人类社会逐步进入信息化时代,信息安全威胁充斥着人们的生活,密码学技术可作为解决信息安全方法之一,进而保证信息安全。密码学算法可分为非对称密码、哈希函数、对称密码三类。非对称密码算法的密钥由公钥和私钥组成,签名者用公钥和私钥签名,验签者用私钥验签,常见的非对称密码算法有RSA(Rivest-Shamir-Adleman)、ECC(Elliptic curve cryptography)、DF(Diffiie-Hellman)、DSA(Digital Signature Algorithm),具有安全性好,性能稍慢等特点,适用于数字签名、数字证书认证等场景。目前非对称密码算法中使用频率较高的是RSA与SM2。因而本文采用硬件设计的方法来研究算法RSA与SM2。本文先通过对国内外现状调研与分析,介绍椭圆曲线运算法则和大数运算基础,对算法SM2、RSA的原理进行阐述,通过对算法RSA的加解密与算法SM2签名验签分析,算法实现采用软硬件协同设计方法,设计出基于soc框架的非对称密码系统,硬件上,算法SM2实现点乘运算和模加减乘逆运算,算法RSA实现模幂运算和模乘运算。软件上,算法SM2通过CPU调度硬件中的点乘模块和模运算模块,算法RSA实现CPU调度模幂、模乘运算模块。硬件设计上,算法RSA模幂运算采用R-L二进制展开方法,模乘运算采用Montgomery模乘算法;算法SM2点乘运算采用NAF(k)标量乘算法,点加倍点运算是在雅可比域和素域下实现,模逆运算采用基4 Montgomery模逆算法,提升模逆运算移位效率,提高整个模逆运算能力,模乘运算通过乘法器和模约减实现。经过算法分析,两种算法中耗费资源都是模乘运算,因而两种算法模乘实现共用256bit*256bit乘法器。其乘法器通过采用KO(Karatsuba-Ofman)算法,例化66bit乘法器和512bit加法器来实现。验证中,搭建适用两种算法的UVM验证平台,验证平台中添加组件寄存器模型,对DUT中寄存器和存储器建模,便于检测出DUT的错误,通过在软件VCS编译下,运行日志中观察DUT和参考模型中结果是一样的。将算法硬件模块顶层和CPU通过总线AHB完成连接,搭建好soc系统,在Smart L仿真平台完成算法前仿,最后选用芯片Artix-7系列FPGA开发板完成FPGA验证。通过VCS前仿和FPGA验证,均实现两种算法的签名验签、加解密功能。最后基于工艺SMIC 55nm,用综合工具DC综合实现下,综合面积约为490Kum,算法SM2签名验签速率分别约为111次/s、106次/s,算法RSA加解密速率为11次/s。所设计系统具有可配置性高等特点,符合芯片设计要求,可适用于物联网等场景。

关键词：非对称密码算法乘法器 UVM验证 soc系统签名验签

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片上系统设计方法和低功耗设计

微型机与应用 2005年第10期24卷 22-25页

作者：洪锡高周玉洁上海交通大学电子系上海200030

对片上系统的设计方法进行了分析与探讨,给出了目前比较适用的soc低功耗设计方法和一种新的soc低功耗设计流程。对影响片上系统功耗的因素进行了深入分析,在此基础上从不同的层次讨论了soc系统较为有效的低功耗设计技术,通过对这些不... 详细信息

对片上系统的设计方法进行了分析与探讨,给出了目前比较适用的soc低功耗设计方法和一种新的soc低功耗设计流程。对影响片上系统功耗的因素进行了深入分析,在此基础上从不同的层次讨论了soc系统较为有效的低功耗设计技术,通过对这些不同层次低功耗设计技术的比较,指明了soc系统低功耗设计的发展方向。

关键词：集成电路片上系统低功耗系统设计方法低功耗设计 soc系统设计技术分析与探讨设计流程系统功耗

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基于soc的电能质量感知模块研制

电气自动化 2022年第6期44卷 71-73,76页

作者：梁剑王超任勇郭欣然程远楚国网宁夏电力有限公司电力科学研究院宁夏银川750011 武汉大学湖北武汉430072

为满足电网谐波的快速检测与分析需要,研制了一种智能化的电能质量感知模块。智能感知模块使用Xilinx Zynq-7000 soc系统平台采集检测点的数据并进行电能质量指标计算;同时利用4G/5G移动网络技术,将采集测点数据传到云端以实现对电网谐... 详细信息

为满足电网谐波的快速检测与分析需要,研制了一种智能化的电能质量感知模块。智能感知模块使用Xilinx Zynq-7000 soc系统平台采集检测点的数据并进行电能质量指标计算;同时利用4G/5G移动网络技术,将采集测点数据传到云端以实现对电网谐波的监测与定位。实例表明:利用soc内的FPGA实现硬件同步采样,能准确地检测出所测信号基波与各次谐波的幅值与相位。

关键词： soc系统同步测量电能质量谐波

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TIA模组在电流检测中的应用

电子制作 2011年第11期19卷 60-63页

作者：刘织财万选明不详

上期我们讲解了Psoc系统的DAC模组，以VDAC为例详细说明了DAC模组的配置和使用技巧，本文将在上一讲的基础上，介绍Psoc3的另一种模组——TIA模组。

关键词： TIA 模组电流检测应用 soc系统 DAC

基于AMBA总线的soc中UART电路的设计与实现

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信息技术 2019年第6期43卷 149-152,157页

作者：杨雪梅黄海生李鑫杨毅西安邮电大学电子工程学院

如今,在微电子应用领域发生着前所未有的革命性变化。这种变化是由系统芯片技术的研发引起的。为了实现soc系统与外部设备的通信,通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)成为一个很重要的媒介。文中设计了... 详细信息

如今,在微电子应用领域发生着前所未有的革命性变化。这种变化是由系统芯片技术的研发引起的。为了实现soc系统与外部设备的通信,通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)成为一个很重要的媒介。文中设计了一种基于AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线的soc中UART电路。该电路根据AMBA总线标准搭建soc系统,将其挂载到APB(Advanced Peripheral Bus)总线上,在系统软件的控制下实现了系统与外部设备的串行通信。在Vivado 2017. 1环境下实现了文中提及的接口电路的设计与验证,验证结果表明传输数据正确。

关键词： soc系统 UART AMBA总线 APB总线

英特尔首款soc设计的XeonD处理器问世

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中国集成电路 2015年第4期24卷 3-4页

英特尔推出首款采用soc设计的XeonD系列处理器，锁定微型伺服器、网路、储存，及物联网等市场。新款XeonD系列处理器采用14nm工艺，是英特尔首款soc设计的Xeon处理器，同时也是英特尔所推出的第三代64位元soc系统单芯片产品。

关键词： Xeon处理器 soc设计英特尔 soc系统芯片产品伺服器物联网第三代

维普期刊数据库评论

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基于Xilinx Zynq的解决方案展示

电子产品世界 2013年第1期20卷 70-71页

作者：李健

Zynq-7000系列器件将处理器的软件可编程能力与FPGA的硬件可编程能力实现完美结合,以低功耗和低成本等系统优势实现无以伦比的系统性能、灵活性、可扩展性,同时可以加速产品上市进程。与传统的soc处理解决方案不同,Zynq-7000器件的灵活... 详细信息

Zynq-7000系列器件将处理器的软件可编程能力与FPGA的硬件可编程能力实现完美结合,以低功耗和低成本等系统优势实现无以伦比的系统性能、灵活性、可扩展性,同时可以加速产品上市进程。与传统的soc处理解决方案不同,Zynq-7000器件的灵活可编程逻辑能实现优化与差异化功能,使设计人员可以根据大部分应用的要求添加外设和加速器。嵌入ARM Cortex-A9双核的Zynq芯片系列,实现了真正的All Programmable soc系统。

关键词： Xilinx soc系统编程能力可编程逻辑 FPGA 可扩展性设计人员处理器