面向共享 GPU 加速器的硬件辅助空间内存安全:一种基于分析与综合层面评估的指针标记协同设计

《Computers》:Hardware-Assisted Spatial Memory Safety for Shared GPU Accelerators: A Pointer Tagging Co-Design with Analytical and Synthesis-Level Evaluation

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Computers 5.2

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图形处理单元(GPU)是高性能计算的基石,但设备分区并不能确保上下文指针始终保留在其分配范围内。我们提出了一种硬件 - 软件协同设计,其 16 位标签使用奇校验和失效安全类别编码。它结合了可变精度跨度、对齐 CRC 检查器和精确边界微缓存。对于 20 万次从 16 字节到 1 TiB 的对数均匀请求,4 类平均碎片率为 1.638%,而 2 的幂编码为 27.733%。该 7 位对齐签名具有完整的 GF(2) 秩和 1/128 的非自适应碰撞率;其确定性窗口在三个区域内确切为一个,在四个区域时最为紧密。穷举测试拒绝了所有单比特标签损坏,而双比特分析则说明了为什么奇校验不是对抗性认证。SAT 等效端点重写将 3 类通用深度从 60 层降低至 24 层。一种失效关闭的 32 通道 4 类拓扑结构可在硬件中检测非均匀活动通道标签;对于均匀标签,它将通用 CMOS 成本从 155,200 个晶体管等效值降低至 72,872 个(降幅 53.05%),并将深度从 67 层降低至 61 层。官方 SASS 追踪提供了解析暴露界限而非原生模拟;另一项独立的布局前 45 纳米映射仅作为时序敏感性实验报告。
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