RISC-V技术及生态专题前言

引用本文

邢明杰, 宋威, 张科, 易秋萍. RISC-V技术及生态专题前言. 计算机系统应用, 2023, 32(11): 1-2.http://www.c-s-a.org.cn/1003-3254/9334.html

RISC-V技术及生态专题前言

邢明杰¹, 宋威^2,4, 张科^3,4, 易秋萍⁵

1. 中国科学院软件研究所, 北京 100190;
2. 中国科学院信息工程研究所, 北京 100085;
3. 中国科学院计算技术研究所, 北京 100190;
4. 中国科学院大学, 北京 100049;
5. 北京邮电大学, 北京 100876

收稿日期：2023-07-26; csa 在线出版时间：2023-10-19

作者简介：(1980－), 男, 中国科学院软件研究所高级工程师, 硕士生导师. 主要研究领域为编译技术. 目前担任OpenHW亚洲工作组指导委员会主席, OpenCV RISC-V领域主席. 作为负责人主持国家重点研发计划课题和中国科学院先导专项课题各1项、企业合作项目多项, 涉及的工作内容包括: 指令集架构支持、程序优化、并行编程模型、异构编程框架、领域专用编程语言及编译系统等;
(1983－), 男, 博士, 中国科学院信息工程研究所副研究员, 博士生导师. 主要研究领域包括安全处理器设计、计算机体系结构安全、编译器的安全优化技术、基于RISC-V的处理器设计. 曼彻斯特大学计算机博士, 曼彻斯特大学和剑桥大学博士后, 在剑桥大学期间主持开发了RISC-V开源片上多核SoC项目lowRISC的前4版的硬件实现. 获中国科学院率先行动“引才计划”青年俊才(C类)支持, 主持国家自然科学基金青年和面上项目各1项, 发表论文近40篇;
(1982－), 男, 博士, 中国科学院计算技术研究所正高级工程师, 硕士生导师, 中国科学院大学岗位教授, CCF高级会员. 主要研究领域为芯片敏捷开发、异构加速计算与FPGA云. 主持和参与多项国家自然基金委项目、国家重点研发计划及中国科学院先导专项项目. 发表论文20余篇, 获发明专利授权20余项. 主讲的中国科学院大学《计算机组成原理》课程入选首批国家级线下一流本科课程、北京高校优质本科课程及北京市高校课程思政示范课程;
(1986－), 女, 博士, 北京邮电大学副教授, 博士生导师. 研究方向包括: 系统软件安全、软件漏洞挖掘与利用、基于大数据等人工智能AI技术的软件安全分析等. 2016年在中国科学院软件研究所获得博士学位, 随后到美国Texas A & M大学和Texas State大学做博士后. 2020年10月, 通过北京邮电大学“优秀人才计划”引进, 任特聘副研究员、博士生导师. 当前主持及参与多项国家自然科学基金项目, 并在多个CCF A类国际顶级期刊/会议(ESEC/FSE、TSE、USENIX Security、ICSE、TOSEM)上发表多篇论文. 曾担任CCF A类国际顶级会议(PLDI, CGO-PPoPP, ICSE, ISSTA, ICSE)的程序委员会委员或审稿人.

通讯作者：邢明杰, E-mail: mingjie@iscas.ac.cn.

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RISC-V作为一个开放的指令集架构标准, 已经在产业界和学术界产生广泛影响, 被《麻省理工科技评论》评选为2023年“全球十大突破性技术”之一. 随着RISC-V技术在高性能、安全、并行计算等领域的进一步发展, 必然会迎来新的挑战和机遇.

今年的专题采取了自由投稿和定向邀请相结合的方式, 共收到9篇稿件, 其中8篇通过了形式审查. 特约编辑先后邀请了12位相关领域专家参与审稿工作, 每篇投稿至少邀请2位专家进行评审. 稿件经初审、多轮复审、终审, 并在RISC-V技术及生态研讨会上进行报告, 最终有4篇论文入选本专题. 这些论文涵盖了RISC-V平台的指令追踪、内存安全、操作系统及向量扩展优化等诸多方面的内容.

指令追踪是程序分析的一种基础性技术, 能够生成有关处理器指令执行的信息, 帮助进行问题诊断, 性能优化等. 在保证指令序列完整性和信息多元性的同时降低时间和空间开销, 是指令追踪技术面临的主要挑战之一. 论文“ 基于QEMU的高效指令追踪技术”针对该问题, 提出了一种基于QEMU模拟器的指令追踪技术, 将程序中的基本块、控制流图等静态信息与分支选择等动态信息解耦, 在保证指令序列不失真的同时高效追踪执行序列, 并且面向RISC-V架构, 实现了多种场景下的指令序列离线分析.

计算机安全是RISC-V指令集架构的重要发展方向, 也是备受关注的研究热点. 论文“ RISC-V架构硬件辅助用户态内存安全防御方案概览” 围绕内存安全问题, 对RISC-V架构上实现的内存安全防御方案进行探讨, 详细梳理了基于x86、ARM、RISC-V平台内存安全防御的相关研究工作, 总结各工作的主要设计和特点, 提出基于RISC-V开放指令集架构的硬件辅助安全机制在性能开销、软硬件协同、灵活性、开发效率和成本方面的优势, 并给出了可行的研究方向.

操作系统是RISC-V软件生态的一个重要组成部分. 论文“ 基于QEMU RISC-V架构的OpenHarmony标准系统移植”针对OpenHarmony尚不支持RISC-V指令集架构且RISC-V硬件平台较少的问题, 提出了基于RISC-V QEMU平台的OpenHarmony标准系统移植的思路和方法, 实现了包括与指令集架构强耦合的关键软件栈适配和基于QEMU RISC-V虚拟化硬件平台的图形显示驱动移植工作, 为新的RISC-V硬件平台提供了OpenHarmony标准系统的移植参考.

向量扩展为RISC-V并行计算提供了强有力的支撑. 论文“ 基于musl libc库的RVV优化” 立足于musl libc基础库和RISC-V向量扩展指令集的协同研究点, 提出了兼容基础指令集和向量扩展指令集的实现方案, 利用向量扩展指令集对常见的C库函数strlen和memset进行优化, 在目前缺少最新标准RVV硬件支持的情况下, 通过gem5模拟器进行测试, 并对实验结果进行了对比分析.

本专题主要面向RISC-V软硬件相关的研究人员和工程人员, 内容涵盖了体系结构、编译器、操作系统、安全等领域, 反映了我国学者在相关领域的最新研究进展. 感谢《计算机系统应用》编委会对专题工作的指导和帮助, 感谢专题全体评审专家及时、耐心、细致的评审工作, 感谢踊跃投稿的所有作者. 希望本专题能够对RISC-V相关领域的研究工作有所促进.

(校对责编: 孙君艳)