ElasticSimMATE: a Fast and Accurate gem5 Trace-Driven Simulator for Multicore Systems

International audienceMulticore system analysis requires efficient solutions for architectural parameter and scalability exploration. Long simulation time is the main drawback of current simulation approaches. In order to reduce the simulation time while keeping the accuracy levels, trace-driven simulation approaches have been developed. However, existing approaches do not allow multicore exploration or do not capture the behavior of multi-threaded programs. Based on the gem5 simulator, we developed a novel synchronization mechanism for multicore analysis based on the trace collection of synchronization events, instruction and dependencies. It allows efficient architectural parameter and scalability exploration with acceptable simulation speed and accuracy

Method for dynamic power monitoring on FPGAs

International audienceThe ever-increasing integration densities make it possible to configure multi-core systems composed of hundreds of blocks on existing FPGAs that may influence overall consumption differently. Observing total consumption is not sufficient to accurately assess internal circuit activity to be able to deploy effective adaptation strategies. In this case monitoring techniques are required. This paper presents a CAD flow for high-level dynamic power estimation on FPGAs. The method is based on the monitoring of toggling activity for relevant signals by introducing event counters. The appropriate signals are selected using the Greedy Stepwise filter. Our approach is based on a generic method that is able to produce a power model for any block-based circuit. We evaluated our contribution on a SoC RTL model implemented on Spartan3, Virtex5, and Spartan6 FPGAs. A power model and monitors are automatically generated to achieve the best tradeoff between accuracy and overhead

Correlation Electromagnetic Analysis on an FPGA Implementation of CRYSTALS-Kyber

Post-quantum cryptography represents a category of cryptosystems resistant to quantum algorithms. Recently, NIST launched a process to standardize one or more of such algorithms in the key encapsulation mechanism and signature categories. Such schemes are under the scrutiny of their mathematical security, but they are not side-channel secure at the algorithm level. That is why their side-channel vulnerabilities must be assessed by the research community. In this paper, we present a non-profiled correlation electromagnetic analysis against an FPGA implementation of the chosen NIST key-encapsulation mechanism standard, CRYSTALS-Kyber. The attack correlates an electromagnetic radiation model of the polynomial multiplication execution with the captured traces. With 166,620 traces, this attack correctly recovers 100% of the subkeys. Furthermore, a countermeasure is presented for securing the target implementation against the presented attack

Loop Optimization in Presence of STT-MRAM Caches: a Study of Performance-Energy Tradeoffs

International audienceEnergy-efficiency is one of the most challenging design issues in both embedded and high-performance computing domains. The aim is to reduce as much as possible the energy consumption of considered systems while providing them with the best computing performance. Finding an adequate solution to this problem certainly requires a cross-disciplinary approach capable of addressing the energy/performance trade-off at different system design levels. In this paper, we present an empirical impact analysis of the integration of Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory (STT-MRAM) technologies in multicore architectures when applying some existing compiler optimizations. For that purpose, we use three well-established architecture and NVM evaluation tools: NVSim, gem5 and McPAT. Our results show that the integration of STT-MRAM at cache memory levels enables a significant reduction of the energy consumption (up to 24.2 % and 31 % on the considered multicore and monocore platforms respectively) while preserving the performance improvement provided by typical code optimizations. We also identify how the choice of the clock frequency impacts the relative efficiency of the considered memory technologies

Characterization and monitoing methods of technological and environmental changes for adaptive reconfigurable systems

Les circuits modernes sont de plus en plus sensibles aux variations technologiques et environnementales qui n'ont plus seulement un effet global sur les circuits mais aussi un effet local sur ceux-ci.Dans ce contexte, les composants reprogrammables que sont les FPGA représentent un support technologique intéressant. En effet, ces composants permettent d'adapter l'implantation physique du système grâce à une simple reconfiguration du circuit.C'est pourquoi, dans ce manuscrit, nous présentons un flot d'adaptation complet visant à compenser les variations des circuits. Pour cela, une étude de toutes les phases de conception des capteurs numériques est réalisée. Nous proposons ensuite une approche originale et unique de caractérisation basée sur l'analyse électromagnétique. Il est notamment montré que cette approche permet de se défaire des biais de mesure engendrés par les méthodes de mesure directe. L'utilisation conjointe des capteurs et de cette méthode d'analyse permet une caractérisation fine et précise des variations technologiques de n'importe quel type de circuit FPGA.Enfin, la cartographie issue de la phase de caractérisation permet ensuite de calibrer les capteurs pour une utilisation en ligne. Nous utilisons donc ensuite ces capteurs pour le monitoring dynamique d'un système MPSOC.Modern circuits are more and more sensitive to environmental and technology changes.In this context, reprogrammable components like FPGAs represent an interesting technological support. Indeed, these components can adapt the physical layout of the system through a simple reconfiguration of the circuit.In this manuscript, we present a comprehensive adaptative flow to compensate the variations in circuits.For this, a study of all phases of digital sensor design is realized. We then propose a novel and unique characterization approach based on the electromagnetic analysis. It is particularly shown that this approach allows to get rid of measurement bias caused by direct measurement. The joint use of sensors and the method of analysis allows a detailed and accurate characterization of technological variations of any type of FPGA.Finally, the cartography issued from the characterization phase is then used to calibrate the sensors for online use. Then, we employ these sensors for monitoring the dynamics of a system MPSOC

Méthodes de caractérisation et de surveillance des variations technologiques et environnementales pour systèmes reconfigurables adaptatifs

Modern circuits are more and more sensitive to environmental and technology changes. In this context, reprogrammable components like FPGAs represent an interesting technological support. Indeed, these components can adapt the physical layout of the system through a simple reconfiguration of the circuit. In this manuscript, we present a comprehensive adaptative flow to compensate the variations in reconfigurable circuits. For this, a study of all phases of digital sensor design is realized. We then propose a novel and unique characterization approach based on the electromagnetic analysis. It is particularly shown that this approach allows to get rid of measurement bias caused by direct measurement. The joint use of sensors and themethod of analysis allows a detailed and accurate characterization of technological variations of any type of FPGA. Finally, the cartography issued from the characterization phase is then used to calibrate the sensors for online use. Then, we employ these sensors for monitoring the dynamics of a system MPSOC.Les circuits modernes sont de plus en plus sensibles aux variations technologiques et environnementales qui n'ont plus seulement un effet global sur les circuits mais aussi un effet local sur ceux-ci. Dans ce contexte, les composants reprogrammables que sont les FPGA représentent un support technologique intéressant. En effet, ces composants permettent d'adapter l'implantation physique du système grâce à une simple reconfiguration du circuit. C'est pourquoi, dans ce manuscrit, nous présentons un flot d'adaptation complet visant à compenser les variations des circuits reconfigurables. Pour cela, une étude de toutes les phases de conception des capteurs numériques est réalisée. Nous proposons ensuite une approche originale et unique de caractérisation basée sur l'analyse électromagnétique. Il est notamment montré que cette approche permet de se défaire des biais de mesure engendrés par les méthodes de mesure directe. L'utilisation conjointe des capteurs et de cette méthode d'analyse permet une caractérisation fine et précise des variations technologiques de n'importe quel type de circuit FPGA. Enfin, la cartographie issue de la phase de caractérisation permet ensuite de calibrer les capteurs pour une utilisation en ligne. Nous utilisons donc ensuite ces capteurs pour le monitoring dynamique d'un système MPSOC

L’usage des algorithmes de chiffrement au quotidien

National audienceAujourd’hui les algorithmes de chiffrement sont à la base de la sécurité numérique tant dans les échanges de documents que dans les sauvegardes sécurisées sur le cloud. Bien que très robustes, leur utilisation par le grand public restent trop faible alors que la cyberdélinquance en fait un atout majeur avec les rançons logiciels. Bien connaître les forces et les faiblesses des algorithmes de chiffrement notamment avec l'émergence du quantique permet d'accroitre le niveau de sécurité globale de l'espace numérique tant dans la conception des projets numériques que lors de l'utilisation du produit final en remettant, à l'humain, les clés de la sécurité numérique au lieu de les confier à des outils sensibles aux cyber-menaces

Plateforme SECNUM : Sécurité Numérique

National audienc

Formation en Sécurité Numérique : Théorie et Mise en Pratique sous la Forme d’un Stage Technologique

Cet article présente une formation sur le thème de la sécurité numérique des circuits intégrés proposée par le Pôle CNFM de Montpellier (PCM). Les systèmes sécurisés sont maintenant omniprésents dans notre environnement quotidien et il est donc tout naturel de s'intéresser aux attaques que peuvent subir de tels systèmes. Cette formation de trois jours permet de sensibiliser les étudiants/professionnels aux problématiques des attaques dites par canaux cachés. Ces attaques permettent de retrouver la clé de chiffrement utilisée dans un système intégré en mesurant, par exemple des informations comme la consommation en courant