Eine Reise ins Ausland, eine effizientere Computerchips zu entwerfen

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Als ein Student Ph.d. in Informatik ist unterwegs, um die Forschung im Ausland während des Sommers führen nicht etwas, was ich dachte, ich wäre in der Lage zu tun. Die meisten meiner Arbeit erfolgt auf einem Computer und die meiste Zeit, es spielt keine Rolle, wo sie durchgeführt wird.

An der Princeton University bin ich von Ruby Lee, beraten, mit denen ich an der Kreuzung der Rechnerarchitektur und Sicherheit forschen. Computer-Architektur umfasst die Gestaltung von EDV-Systemen, und ich interessiere mich speziell für Mikroprozessor-Design. Im Bereich Computer-Sicherheit studieren wir eine Reihe von Themen von kryptographischen Algorithmen zur Umsetzung von Sicherheitsrichtlinien zum Schutz von Computern gegen physische Angriffe.

In meiner Arbeit versuche ich Computerdesign und Sicherheit kombinieren durch architektonische Verbesserungen für Computer zu entwickeln: energieeffiziente Schaltungen für kryptographische Operationen.

Anstelle von Reisen ins Ausland in den Sommermonaten, die meisten Studenten in meinem Bereich intern mit der Industrie oder an der Heimathochschule zu bleiben. Durch die National Science Foundation-Ost-Asien und Pazifik Summer Institute (EAPSI) Programm konnte ich erkennen, die vielen Vorteile von verbringen einen Sommer an einer Universität im Ausland, Reisen nach Taiwan gemeinsam mit Professor an der National Taiwan University (NTU), in der Hauptstadt Taipeh. Meine taiwanesischen Freunde aus Graduiertenschule seien diejenigen ermutigt mich für das Stipendium bewerben und mein Reiseziel ausgewählt.

Ich hatte das Glück, mit Professor Cheng Chen-Mou in NTUs Abteilung Elektrotechnik arbeiten. Professor Cheng, der umfangreiche Kenntnisse in der Mathematik hat, führt auch Forschung in der Computersicherheit. Unser Ziel war es für mich mehr über die Mathematik der verschiedenen kryptographischen Algorithmen beim Teilen meines Wissens der Rechnerarchitektur.

Ich beabsichtigte, an das Design von neuen Schaltungen arbeiten, die kryptographische Operationen effizient durchführen und die Wissenschaft lernen, die anhand derer die zugrunde liegenden Algorithmen wurden.

Das Sommerprogramm ist acht Wochen lang – sieben Wochen der Forschung plus eine Woche Orientierung und kulturelle Aktivitäten – so dass wir bereits beschlossen, dass ich eine geänderte Projekt benötigt, die während des Sommers abgeschlossen werden konnte. Zu diesem Zweck arbeitete ich mit anderen Studenten in Professor Cheng-Gruppe zum Entwerfen und implementieren eines Mikroprozessor-Simulators.

Simulatoren sind wichtig für das Design eines Mikroprozessors zu bewerten, bevor ein tatsächliche Chip erfolgt. Beim Schreiben von Programmen Nutzer schreiben eine Reihe von Anweisungen, die der Mikroprozessor versteht jeder Mikroprozessor ist in der Lage, eine Reihe von Operationen, und es ist in der Lage, einen Vorgang für jede von den Anweisungen auszuführen.

Zum Beispiel einfache Addition. Ein Mikroprozessor hat in der Regel eine "hinzufügen" Anweisung die beiden Eingänge und produziert eine Summe. Oft ist es nützlich, um komplexere Vorgänge haben. Zum Beispiel Multiplikation N von M durch N Ergänzungen der Zahl M durchführen getan werden könnte – aber eine bessere Lösung besteht darin, eine "Multiplizieren" Anleitung zu haben.

Durch die Verwendung eines Simulators, Forscher und Ingenieure sind in der Lage zu sehen, welche bezüglich Zeit und Energie effizienter — N Ergänzungen durchführen oder die Multiplikation Anweisung haben – und die Effizienz hängt davon ab, wie der Algorithmus oder der Anweisung implementiert wird.

Zwar gibt es eine Reihe von kommerziellen und akademischen Simulatoren für eine Reihe von Mikroprozessoren, waren wir eine neue, nicht zur Verfügung Mikroprozessor-Design von Professor Cheng Mitarbeiter interessiert.

Das Ziel von unserem Simulator war Roman Anweisungen nachgehen können, die kryptografische Anwendungen in den neuen Mikroprozessor beschleunigen könnte.

Während meines Aufenthaltes an der NTU konnte ich das Projekt rechtzeitig abzuschließen, und ich hoffe, die Zusammenarbeit in Zukunft weiterzuführen. Neben der Arbeit mit meinem Gastgeber und seine Gruppe, hatte ich die Möglichkeit zur Teilnahme an zahlreichen Workshop-Klassen von meinem Sommer Gastgeber und sein Kollege organisiert. Dank des Programms konnte ich viele exzellente Forscher zu erfüllen und hoffen, in naher Zukunft nach Taiwan zurück.

Während die EAPSI Gemeinschaft gemeint war Schüler an unseren Projekten arbeiten zu können, wurden wir auch zu finden, ermutigt und voll nutzten, Möglichkeiten den Inselstaat in unserer Freizeit an den Wochenenden zu erkunden.

Ich war in einem brandneuen Wohnheim an der NTU zusammen mit ein paar anderen EAPSI Fellows untergebracht, und aus diesem Heimatbasis, konnte ich viel von der Hauptstadt Dank ausgezeichneten MRT (u-Bahn) und Buslinien zu erkunden. Während ich spreche nicht nur fünf Worte der Mandarin (und keiner in Taiwan), konnte ich umgehen mit wenig Mühe (obwohl ich viel Hilfe von meinen Freunden chinesisch-sprachigen bekommen bei der Bestellung von Essen).

Ich besuchte zahlreiche Museen und Tempel in Taipei und die nahe gelegenen Städte Danshuei und Keelung, und ich machte auch eine Reise in die Mitte der Insel, die schönen Taroko-Schlucht zu erkunden.

Die Forschungsarbeit in Kombination mit verschiedenen Ausflüge in Taiwan für eine hochproduktive Sommer gemacht. Die Forschung im Ausland, und zwar nicht nur an meinem Schreibtisch bereichert meine Karriere.

• 10 Dinge, die Sie über Malware-Infektionen wissen müssen
• 10 tief greifende Innovationen voran
• Wissenschaftler nehmen Website Hacker

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.