mais wp5 – architectures luca negri politecnico di milano roma – novembre 05

MAIS WP5 – ArchitecturesLuca Negri

Politecnico di Milano

Roma – novembre ‘05

5.1 - Scalable and flexiblelow power architectures

3MAIS WP5 Architectures – Politecnico di Milano

Indice

L’ottica: valutare soluzioni architetturali – a livello di

processore (“nodo”) e di rete, capaci di supportare le

applicazioni MAIS in modo soddisfacente – in particolare

garantendo:

• Elevate prestazioni

• Buona sicurezza

• Basso consumo di potenza.

Aree di lavoro

1. Architetture flessibili: verso soluzioni “Chip MultiProcessor”

2. Gli aspetti di sicurezza: robustezza ai side channel attacks

3. Reti wireless: ottimizzazione in potenza


Architetture flessibili

Lo scopo: prestazioni sempre più elevate con

consumo di potenza accettabile

Linee di soluzione possibili: evolutiva e innovativa

Il lavoro degli anni precedenti:

• prevalentemente secondo la linea evolutiva (LXMT)

• si era predisposto l’ambiente di sviluppo per

architetture innovative Chip MultiProcessor (CMP)

Attività 2005: focalizzata prevalentemente sulla

soluzione innovativa


Architetture flessibili

CMP: soluzione particolarmente adeguata alle applicazioni

MAIS (parallelismo a livello di thread e di istruzione)

Problema centrale: ottimizzazione della sincronizzazione

in architetture CMP basate sull’approccio Network-on-Chip

Si è proposta una soluzione innovativa basata sulla

introduzione del Synchronization-operation Buffer (SB),

che consente guadagni significativi in termini di

prestazioni e di consumo energetico

Si è sviluppata anche la relativa piattaforma di

simulazione


Problematiche di sicurezza

Problema essenziale preso in considerazione:

robustezza contro i side-channel attacks

• attacchi in potenza (v. anche attività ST)

• attacchi mediante iniezione di guasti

Attacchi in potenza: problema affrontato in

relazione a implementazioni software (aspetto

essenziale: identificare gli aspetti più “fragili” – in

particolare legati alla gestione delle cache)


Problematiche di sicurezza

Attacchi mediante iniezione di guasti: problema

affrontato in relazione al progetto di coprocessori

hardware

per gli algoritmi AES ed RSA;

Progetto di unità capaci di autodiagnosi ( guasto

“spontaneo” o guasto iniettato dall’attacante)

e di sopravvivenza ai guasti ( capacità di generare

comunque codice corretto, superando l’attacco)

con ridondanza spaziale (area del circuito)

e temporale (latenza aggiuntiva) molto contenute.


Reti wireless

Lavoro già svolto in precedenza

• Definizione di una metodologia per la modellazione in potenza di protocolli di comunicazione e successiva caratterizzazione dei modelli per dispositivi reali

• Applicazione al protocollo Bluetooth con ottimizzazioni in potenza per il caso punto-punto

Lavoro svolto nel 2005

• Applicazione al protocollo WiFi 802.11

• Ottimizzazioni in potenza per reti Bluetooth nel caso di topologie complesse multi-hop (scatternet)


Reti wireless: modello in potenza di 802.11

ModelloDevice -independent

1


Reti wireless: modello in potenza di 802.11

Caratterizzazionesperimentalein potenza

2


Reti wireless: ottimizzazione di scatternet Bluetooth

S

S

S

M

M

S S

M

M

M

S M

D1

D2

D3

D4 D5

D6 D7

Ottimizzazione della potenza in scenari con molti dispositivi mobili (cellulari, PDA, auricolari etc.) : Bluetooth scatternet

Primo passo : modello in potenza del singolo dispositivo Secondo passo :

• Dati requisiti di QoS creare una topologia a basso consumo

• oppure dati requisiti e topologia configurare la rete per ridurre il consumo

Node

MM

MM

SS

SS

M

MM

MS

SS

S

Roles

a1

a2

aJ

aj

...

b1

b2

bK

bk

...

... ...

Power = …


Reti wireless: ottimizzazione di scatternet Bluetooth

1(Root)

2

3

4

5

6

7

8

910

1112

13

14

15

16

17

18

19

20

MS

M

S

M S

SMS

M

SM

MS

M

S

S

M

M

S

S M

MS

S

M

S

M

MS

M SS

M

SM

SM

ActiveLinks

ActiveLinks

Sniff ModeInterval = 3.3 s

Sniff Mode, Interval = 10 s

Esempio : selezione dei parametri di ogni link

• Modalità attiva o sniff (duty cycle ridotto)

• Intervallo di sniff

Controllo del tradeoff tra ritardo end-to-end e potenza

In alternativa : tradeoff tra trhoughput e potenza

Lavoro in collaborazione con ETH Zurigo

5.2Microdatabases


WP 5.2 : Stato corrente e lavoro futuro

Risultati Ottenuti Messa a punto della metodologia:

studio delle problematiche di sorgenti eterogenee e con caratteristiche paritetiche (peer to peer)

PoliDBMS

• JDBC Layer

• Driver XML

• Funzioni di aggregazione

Lavori in corso

Re-ingegnerizzazione PoliDBMS

Porting su varie piattaforme

Realizzazione di un dimostratore (caso di studio MAIS)

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