计算机体系结构国重成功举办第二届前沿高峰论坛

2020年1月15日，计算机体系结构国家重点实验室第二届前沿高峰论坛在中科院计算所成功举办。来自各高校、科研院所、产业界的顶尖学者汇聚一堂，针对计算机体系结构领域的研究分享了精彩的报告。社会各界二百余人参加了此次论坛。

首先，计算所所长、实验室主任孙凝晖院士作为大会主席致欢迎辞，实验室常务副主任李晓维研究员担任大会程序主席并主持了会议。本届论坛共设四个主题：集成电路设计、计算机系统结构教育、系统安全、E级超算应用。

　　大会主席、实验室主任孙凝晖院士致欢迎辞

　　大会程序主席、实验室常务副主任李晓维研究员主持会议

集成电路设计论坛

此论坛由实验室李华伟研究员主持。论坛邀请了四位讲者：清华大学微电子学研究所所长魏少军教授、海光公司总裁/计算所唐志敏研究员、龙芯中科公司总裁/计算所总工胡伟武研究员、华大九天CTO吾立峰博士。

魏少军教授：可重构计算芯片技术

魏少军教授强调了可重构计算芯片对 AI 的意义，并介绍了清华大学微电子学研究所 Thinker 团队打造的系列芯片。魏教授指出：架构创新是使芯片智能化的重要途径。可重构芯片架构软硬件均可编程，芯片功能随着软件的变化而变化，开发者不需要底层芯片知识，能效和性能都比较高。最后，魏少军教授希望国内专家联合起来，为我国芯片创新做出更大的贡献。

　　魏少军教授作报告：可重构计算芯片技术

唐志敏研究员：海光处理器设计

唐志敏研究员介绍了海光公司的基本情况、发展历程和海光芯片的先进技术。海光芯片已在网络安全、电信、能源、高性能计算机等领域应用。同时公司建立了先进的处理器芯片研发平台、高精度处理器性能分析环境，自主研发微码编译器、开发了高性能CPU微体系结构设计平台。海光将持续从高度集成多核SOC架构、高可靠性设计(RAS)技术、基于中国标准的密码与安全技术等方面进行CPU的系统研发，为我国国产芯片发展贡献力量。

　　唐志敏研究员作报告：海光处理器设计

胡伟武研究员：关于通用CPU发展的几点认识

胡伟武研究员结合龙芯中科的技术发展情况，介绍了自主研发CPU的重要性和迫切性。自主CPU就是自主研制运算器与控制器，构建自主IT技术体系和产业生态已经成为国家战略与产业共识。经过近20年的摸索，先提高通用能力再提高专用能力、先提高单核性能再增加核数、先提高设计能力再依靠先进工艺已成为龙芯CPU发展的指导原则。最后，胡伟武研究员表示要从试错中走向成熟，顺应行业周期，在自主研发CPU核心技术的道路上坚定不移的走下去。

　　胡伟武研究员作报告：关于通用CPU发展的几点认识

吾立峰博士：探索EDA新浪潮

吾立峰博士介绍了华大九天研发的先进的电路仿真技术。报告分两部分：第一部分介绍异质架构的模拟电路仿真器，吾博士指出：算力加算法是仿真发展之路。华大九天研发团队提出了适用于GPU架构的异构仿真技术，获得超过10倍的仿真加速。第二部分介绍SPICE精度的SOC时序优化技术，团队将SPICE计算应用于关键路径的蒙特卡洛分析，有助于提高SOC产品良率。吾立峰博士最后表示，对国产EDA发展有十足的信心，并期待有更多专业人士、人才加入到EDA改革创新的浪潮中来。

　　吾立峰博士作报告：探索EDA新浪潮

　　计算机系统结构教育论坛

此论坛由实验室陈云霁研究员主持。论坛邀请了四位讲者：清华大学计算机系徐继武教授、计算所智能处理器中心主任陈云霁研究员、计算所先进计算机中心主任包云岗研究员、华为高级工程师左鹏飞博士。

舒继武教授：大数据环境下的新型高效存储系统构建探讨

舒继武教授结合大数据的数据特征、数据存储模块需要革新的问题，提出了现有系统的四大问题与挑战，基于了开放通道闪存(Open-Channel SSD)架构，设计并实现了软硬件协同的FS优化系统，并在各大软硬件公司得到了具体实践。除此之外，在持久性内存存储系统构建挑战的基础上，提出了分布式持久性内存系统TH-DPMS并做了很多优化，得到了较好的测试结果。

　　舒继武教授作报告：大数据环境下的新型高效存储系统构建探讨

陈云霁研究员：智能计算系统课程

陈云霁研究员提出，由于系统、芯片等底层教育的缺失，应该培养人工智能系统的设计者，并建议开展智能计算系统课程。同时介绍了智能计算系统的发展及智能计算系统的开设难题：没有参考课程、现成师资及成熟的教材。陈云霁研究员在中国科学院大学计算机学院开设《智能计算系统》课程进行了初步尝试，得到学生的广泛好评并在其他院校积极展开推广。

　　陈云霁研究员作报告：智能计算系统课程

包云岗研究员：处理器芯片敏捷设计方法教学实践与思考

面对我国芯片设计人才严重稀缺的现状，包云岗研究员提出降低芯片设计门槛的方法，主要包括敏捷设计和开源模式两个部分。设计了基于RISC-V的软硬件协同的敏捷开发的新模式，是非常底层的体系结构创新，可以大幅度提升芯片开发的效率，能够支撑更多的体系结构创新研究。提供SERVE平台为国科大教学使用，学生可以自主开发COOSCA芯片，主动探索，此试点得到了非常好的反馈。

　　包云岗研究员作报告：处理器芯片敏捷设计方法教学实践与思考

左鹏飞博士：计算机系统结构博士生的成长之路

左鹏飞博士在毕业之际就得到了华为200万年薪的OFFER，被誉为“华为天才少年”。此次报告中，他介绍了博士期间五年的科研经历，确立“研究未来的技术，而不是已成熟的技术”的想法，在博士期间以第一作者发表了高水平论文10余篇。其中，以第一作者身份发表在OSDI’2018和MICRO’2018/2019上的三篇论文，分别刷新了华中科技大学在相关领域顶级会议零的纪录。左博士分享了研究领域怎样扩展的问题，他超强的执行能力和自我驱动力得到了与会人员的一致好评。

　　左鹏飞博士作报告：计算机系统结构博士生的成长之路

系统安全论坛

此论坛由实验室武成岗正研级高工主持。论坛邀请了四位讲者：清华大学计算机系吕勇强博士、软件所可信计算与信息保障实验室副主任苏璞睿研究员、计算所国重内构安全实验室武成岗正研级高工、数学工程与先进计算国重甘水滔博士。

吕勇强博士：网络信息安全空间的最后一道关闸—硬件安全模型与实践

吕勇强博士此次代表清华大学汪东升教授分享了报告。在报告中介绍了在安全处理器分析的过程中发现的VoltJockey(电压骑士)漏洞，该漏洞可以用软件控制的电压故障注入对CPU的可信安全区进行攻击。吕勇强博士首先介绍了以熔断和幽灵为代表的微架构安全漏洞的成因和原理，然后介绍了VoltJockey如何使用电压故障注入破解可信安全区中的AES和RSA加密过程。

　　吕勇强博士作报告：网络信息安全空间的最后一道关闸—硬件安全模型与实践

苏璞睿研究员：APT攻击中的动态沙箱检测与对抗技术进展

苏璞睿研究员在报告中介绍了APT攻击检测方面的研究进展。他认为恶意软件的运行环境与检测环境之间的分离是一个趋势，构建高透明、细粒度、全系统的分析能力，是检测高对抗性攻击的重要思路。在探测沙箱的方面，从环境探测、图灵测试和其它检测对抗方法三个角度介绍了沙箱对抗的过程。在反探测沙箱的方面，针对构建高透明的沙箱、规避恶意软件检测、强制执行三个角度，介绍了裸机执行、迟滞代码检测等技术，最后还介绍了他的团队在沙箱对抗技术方面的最新进展。

　　苏璞睿研究员作报告：APT攻击中的动态沙箱检测与对抗技术进展

武成岗正研级高工：通过持续随机化保证代码和数据的安全性

武成岗正研级高工介绍了体系结构的研究从早期追求性能的一维目标，到追求性能和功耗的二维目标，再到以性能、功耗和安全作为三维目标的发展过程。团队正在从系统内部构建安全体系结构，以实现内构安全，并在报告中介绍了团队在代码和数据持续随机化方面的研究成果。

　　武成岗正研级高工作报告：通过持续随机化保证代码和数据的安全性

甘水滔博士：漏洞自动挖掘方法及对抗技术研究进展

甘水滔博士分享了漏洞自动挖掘方法及对抗技术的研究进展，表示漏洞已经成为国家网络空间安全对抗中关注的一个焦点。并介绍了静态分析、符号执行、污点分析和模糊测试四个自动化方法。介绍了流敏感的模糊测试系统的相关研究。针对模糊测试中路径反馈不精准、控制流和数据流分析能力弱等问题，团队提出了解决方案并展开了后续的研究工作。后从对抗静态分析、对抗执行速度、对抗路径反馈、对抗污点分析和符号执行四个方面介绍了如何对抗自动化挖掘，指出漏洞自动化挖掘还有很长的路要走。

　　甘水滔博士作报告：漏洞自动挖掘方法及对抗技术研究进展

 E级超算应用论坛

此论坛由实验室贾海鹏高级工程师主持。论坛邀请了三位讲者：江南所人工智能研究室主任吴东研究员、清华大学计算机科学与技术系/高性能计算研究所所长薛巍副教授、计算所国重并行计算组商红慧副研究员。

吴东研究员：大数分解的超常态计算方法

吴东研究员在报告中认为超级计算正在逐渐的从主要应用于物理过程模拟领域走向其他方向，数学领域中以超常态计算方法为主的大数分解问题亦是其中之一，大数分解是后E级计算的典型数学工程应用，其具有算法复杂度高、算法流程复杂和耗资巨大的特点，吴东研究员介绍了量子实现/计算机/算法之关系，主要包括量子方法中经典的Shor算法（核心：QFT-量子傅里叶变换）以及SAT求解器等应用，而人工智能算法和相关硬件的不断创新，也拓宽了大数分解问题的应用领域，从而探索更有启发性的知识。

　　吴东研究员作报告：大数分解的超常态计算方法

薛巍副教授：超级计算的应用挑战

薛巍副教授介绍了超级计算目前存在的应用挑战，分析了最新的TOP500超级计算机（www.top500.org）发展趋势，指出目前超级计算应用的短板是：无法有效发挥超级计算的“大”算力，通过评测HPCG、GRAPH500和LINPACK三种程序以及分析排名前8的超级计算机的使用性能（Summit、太湖之光、天河2A等）来评估超算上应用运行的有效性。而报告中涉及的单一应用的性能扩展问题和多应用并发运行的性能稳定性问题则具有更大的挑战，AI与科学计算机模型的深度融合已是大势所趋。

　　薛巍副教授作报告：超级计算的应用挑战

商红慧副研究员：大型科学软件在超算上的并行优化与应用

商红慧副研究员从实际的大型科学软件出发，对其在超算上的应用以及并行优化做了详细的报告，通过对比不同型号CPU的发热问题引出了第一性原理的应用，以矩阵力学DFT（密度泛函理论）和DFPT（密度泛函围绕理论）为背景的第一性原理时刻发挥着重要的作用，FHI-aims软件采用的格点并行区域分解技术、P矩阵计算等并行优化手段使其性能得到提升，但在通信消耗方面还有更大的提升空间。此外，报告由微观模拟延伸到了介观模拟，将科学计算应用在反应堆压力容器钢（RPV）的辐照损伤模拟中，并且对科学软件计算库映射到实际应用中的问题，提出了展望。

　　商红慧副研究员作报告：大型科学软件在超算上的并行优化与应用