美開發出可以修補硬體漏洞的電腦程式軟體

jiming

2007年12月08日 08:30 來源：科技日報
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美國密歇根大學研究人員開發出一款新軟體，它能尋找晶片的漏洞，並提出最佳的修復方法。這項技術對如AMD和英特爾這樣的晶片製造商來說無疑是一大喜訊，因為隨著電晶體的縮小和晶片設計的複雜化，硬體的缺陷越來越普遍。在產品批量生產前，一般需要花一年的時間對原型晶片進行調試。現在，這款新軟體的出現，可通過減少原型晶片的測試數量和測試週期來縮短晶片進入市場的時間、降低成本，也使最終進入市場的晶片可靠性更高。
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　　由伊戈爾-馬爾科夫教授和他的同事開發的這種軟體，可對返回晶片製造商的首輪原型晶片的漏洞修復問題進行處理。一個新的原型晶片設計完成後，並不會立即面對消費者。工程師們需要在晶片上運行作業系統和各種軟體，檢測其是否正常工作。這個過程可能需要花去一兩個小時，也可能是一個星期，這主要取決於晶片上有多少瑕疵。

　　雖然工程師有時能確定一個漏洞，這個漏洞可能是線路安排過密或是電晶體放錯了位置等任何問題，但他們也往往不太清楚怎樣才是最好的修復方法。很多時候，工程師在一輪測試中發現並修復了一個漏洞，但在下一回合的測試中發現前次的修復方法無意中已經帶來了新的漏洞。而一個原型晶片的製作要花去數月的時間，通常是非常昂貴的，光改變外罩設計來重新安排電晶體的排放格局以及晶片上的導線，成本就高達數百萬美元。
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　　研究人員解釋說，目前一個原型晶片回到晶片製造商那�時，工程師將其鉤到電子探頭上，電子探頭將電信號傳送到晶片並記錄其輸出。不同的信號到達晶片的不同部位，經過數以千計的信號測試後，工程師通常可以定位一個漏洞所在。然後，他們會提出一系列可能的解決方案。有時，他們可能只需簡單地移除晶片頂層兩根導線之間的連接。這用實驗室現有的設備就可以做到，這樣晶片就可以很快地進行再測試。但有時，修復可能需要在晶片內較低層進行，如形成邏輯門的電晶體就在這個部位，對這些電晶體的調整和再測試工作就沒那麼容易了。
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- o) S7 E1 b  w2 P　　密歇根大學的研究人員編寫的軟體會自動標定測試晶片的電輸入，並分析其輸出來找出發生問題的地方。理想的情況下，工程師會想要知道晶片上每一個電晶體的輸出。但消費類晶片很快將擁有超過1億個電晶體，這使得這種精確的測試方法太費時。因此，密歇根大學的演算法只測試晶片大部分區域的電輸入。對應于輸出錯誤，就能知道將測試注意力集中在哪個區域，這樣就縮窄了尋找範圍來更快地找到可能的漏洞。該軟體也用類似的方式來確定修復漏洞的方法，通過在一系列模擬器中的運行來找到一個設計更改，從而提供最快和最具成本效益的解決方案。

　　這項技術的最大優勢之一是軟體有時可以提供出乎意料的解決辦法。對一名工程師來說，修復漏洞合乎邏輯的方法就是給電路重新佈線。但軟體可以提示工程師，也許只需反轉幾根導線就能得到相同的結果，而這樣的解決方法不是顯而易見的。在個案研究中，研究人員發現該軟體可以自動修復晶片上70%%左右的重要漏洞，而且可將找到一個特定漏洞的時間從幾個星期縮短到幾天。

　　美國卡內基梅隆大學電氣和電腦工程教授羅伯-盧滕巴稱，硅片調試一直以來是個有待解決的問題，而且在這方面也幾乎沒有科學文獻。英特爾公司也許有一些尖端的調試技術，但是他們從不提及。目前人們知道的方法一般都是使用手工調試，自動化程度並不高。而手工調試會留下較大的誤差空間。包括微處理器在內，差不多所有的晶片都存在漏洞。在英特爾公司的網站上就列舉了商業筆記本電腦大約130個已知的硬體漏洞。雖然大多數漏洞可以通過下載軟體來進行修復，但還有大約20個漏洞無法用軟體方法修復，這就使電腦存在遭受病毒攻擊的危險。
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) F0 `7 l9 q6 V- ?# `( {. {　　英特爾公司也對此項技術保持高度關注，因為他們一直以來都在尋求更好的方法來改進晶片製造工藝。該公司的研究人員稱，英特爾目前正在使用類似的技術，但與密歇根大學的技術在形式上有所不同。英特爾的研究人員充分肯定了密歇根大學的技術取得了一定的進展，這對於解決晶片漏洞來說將是一個非常好的開始。