"RISC-V Instruction Set Architecture Extension: A Survey"を読む (4. 特定用途向けのRISC-V拡張の研究)

ieeexplore.ieee.org

IEEE Explorerにて、上記の論文が公開されていた。最近の命令拡張の動向についてあまりよく知らなかったので、せっかくなので読んでみることにした。 続き。

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• Post Quantum Cryptography (ポスト量子暗号)
  • 量子コンピュータに耐えるための暗号技術のこと。これをポスト量子暗号 (Post Quantum Cryptography：QPC)と呼んでいる。
    • 格子ベースPKC
    • コードベースPKC
    • アイソジェニーベースPKC
  • 格子コードベース暗号を高速に実行するためのいくつかのRISC-V命令セット拡張が提案されている。
  • (注：よく分からないので論文は省略)
• High Performance Computing
  • グローバルアドレス空間拡張
    • 1. Wang, J. D. Leidel, B. Williams, A. Ehret, M. Mark, M. A. Kinsy, and Y. Chen, ‘‘xBGAS: A global address space extension on RISC-V for high performance computing,’’ in Proc. IEEE Int. Parallel Distrib. Process. Symp. (IPDPS), May 2021, pp. 454–463.
    • リモートノードへの直接的な共有メモリアクセスのためのISAサポート
    • Extended Base Global Address Space (xBGAS)
  • リモートアトミック拡張
    • 1. Wang, B. Williams, J. D. Leidel, A. Ehret, M. Kinsy, and Y. Chen, ‘‘Remote atomic extension (RAE) for scalable high performance computing,’’ in Proc. 57th ACM/IEEE Design Autom. Conf. (DAC), Jul. 2020, pp. 1–6.
    • xBGASのためのアトミック操作のサポート
• Virtualization
  • 仮想化のためのハイパーバイザー拡張はまだ発展が必要である。
  • 物理メモリ保護機構PMPによるセキュリティ保護
  • (注：よく分からないので論文は省略)
• Security
  • RISC-Vのセキュリティ手法を徹底的に調査し、再度チャネル攻撃耐性、制御フローの整合性強化など、RISC-Vの主要なセキュリティ強化についての調査を行っている。
    • 1. Lu, ‘‘A survey on RISC-V security: Hardware and architecture,’’ 2021, arXiv:2107.04175
  • Shakti-TとShakti-MSシリーズ
    • メモリ保護のための新しい命令をカスタマイズISAとしてサポートしている。
    • コンパイラを修正するだけで、ハードウェア動作中にメモリ保護を実現する。
    • 1. Menon, S. Murugan, C. Rebeiro, N. Gala, and K. Veezhinathan, ‘‘Shakti-T: A RISC-V processor with light weight security extensions,’’ in Proc. Hardw. Architectural Support Secur. Privacy (HASP), Jun. 2017, pp. 1–8.
    • 1. Das, R. H. Unnithan, A. Menon, C. Rebeiro, and K. Veezhinathan, ‘‘SHAKTI-MS: A RISC-V processor for memory safety in c,’’ in Proc. 20th ACM SIGPLAN/SIGBED Int. Conf. Lang., Compil., Tools Embedded Syst., Jun. 2019, pp. 19–32.
  • 制御フロー攻撃対策のためのMorpheus II
    • コードポインタとコード暗号化を実装する
    • 1. Harris, T. Verma, S. Wei, L. Biernacki, A. Kisil, M. T. Aga, V. Bertacco, B. Kasikci, M. Tiwari, and T. Austin, ‘‘Morpheus II: A RISC-V security extension for protecting vulnerable software and hardware,’’ in Proc. IEEE Int. Symp. Hardw. Oriented Secur. Trust (HOST), Dec. 2021, pp. 1–18.