Page 354 - 《软件学报》2021年第12期
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4018 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.12, December 2021
5.4.2 场景分析
Notary 使用 3 个独立的 SoC 构建构建其原型,并在 FPGA 上实例化.其中,使用基于 PicoRV32 CPU 的
RISC-V SoC 实现了代理域的设计,利用了 RISC-V 的特权机制对域进行管理.Notary 的代理域执行第三方提供
的代理代码,是抵御恶意代理的第 1 道关口.它独占显示屏和操作按钮的访问权限,可以防止攻击者伪造虚假的
屏幕输出,或者伪造虚假的按钮输入.
Notary 还需要实现多重代理之间的切换过程,为此采用了一种基于重置的交换技术:先重置 SoC,清除所有
内部状态,再执行引导程序,令内核域从闪存中加载新的代理,并通过 UART 线路更新其他域的数据.这个过程
中,基于 RISC-V 的工具简化了重置的过程,正确清除了所有的 SoC 内部状态,并显示出该技术应用到更复杂的
SoC 的可能性.
6 未来发展方向
RISC-V 是一种很有前景的指令集架构,拥有十分广阔的发展空间.本文认为,至少在以下一些方面,RISC-V
能够取得可以预见的进展.
6.1 硬件的新发展
随着社会需求的不断增长和相关技术的不断进步,会不断涌现出各种新类型硬件.如何适应新的工作环境,
适配这些新的硬件,而继续保证 RISC-V 系统的功能完整性、性能优越性、安全稳定性,将成为随之而来的问题.
现有的一些 RISC-V 异构硬件解决方案将在解决这一问题中发挥重要的作用;而在硬件方面取得新突破
后,RISC-V 架构自身是否也会随之发生新的变化,同样值得关注.
特别地,技术的进步和新硬件的出现也可能导致新的攻击形式产生,使传统的系统安全防御方法失去作用.
例如,量子计算机的出现为密码安全带来了新的威胁,需要后量子安全方案才能加以抑制.继续研究完善
RISC-V 指令集及其系统的安全机制和防御手段,将是相当重要的工作方向.
6.2 与新技术结合
RISC-V 自身也可以与新技术结合,在功能、性能、安全等领域实现新的突破.例如,随着神经科学和脑科学
的不断发展,通过脑机接口技术,可以实现生命体对机器的直接操控或影响;RISC-V 便可以与此技术结合,在生
命医疗、自动化控制等领域发挥更大的作用.目前已有研究团队在此方向上进行了尝试,如 Karageorgos 等人 [148]
设计的植入式脑机接口通用架构 HALO,已在促进医疗和脑研究方面收获了一定的经验.
7 结束语
本文对近年来 RISC-V 体系结构相关的研究进行了分析和总结.首先介绍了 RISC-V 指令集的有关概念和
发展现状,总结了各基础指令集、扩展指令集的审批状态和 RISC-V 的几种权限模式.然后,对 RISC-V 系统所依
托的硬件平台(处理器、模拟器等)进行了总结分析.接着,从功能实现、性能优化、安全策略这 3 个方面讨论了
RISC-V 系统的设计问题,并通过一些具体的应用场景,展示了 RISC-V 在促进特定领域应用研究方面所能发挥
的作用.最后,我们展望了 RISC-V 架构研究的未来研究和发展方向.根据本文的总结内容,RISC-V 作为一种新兴
的开放指令集架构,在计算机系统研究和产业发展的诸多领域都展现出了良好前景.期望通过我们的工作,能够
给今后的研究者提供有益的参考,不断扩大 RISC-V 的应用范围和影响力,为相关技术的应用和发展做出更多
贡献.
致谢 在此,我们向给予本文工作各项支持和宝贵建议的评审老师和同行们表示衷心的感谢.
