系統軟件前沿進展專題前言?

武延軍,陳海波,包云崗,李 玲

1(中國科學院 軟件研究所,北京 100190)

2(上海交通大學,上海 200240)

3(中國科學院 計算技術研究所,北京 100190)

系統軟件是計算系統中連接底層硬件、應用軟件和用戶的核心基礎軟件,是IT 生態的核心環節,涵蓋了操作系統、編程語言、編譯器、運行時環境、集成開發環境等.隨著移動計算、物聯網、云計算、人工智能、開源軟件、開源指令集等領域的飛速發展,相關的軟硬件都迎來了新的發展機遇.近10 多年來,傳統操作系統已經衍生出移動操作系統、物聯網操作系統、智能操作系統等,同時也涌現出了很多新的編程語言和編譯器,為用戶提供了更高效、更高質量的開發和運行支持.此外,開源軟件成為軟件行業的重要發展模式,正在重塑軟件產業格局,但安全性和可靠性問題并沒有得到很好的解決.最后,以RISC-V 為代表的開放指令集崛起,也給系統軟件帶來了新的機遇和挑戰.

本專題采取定向邀請和自由投稿相結合的方式,共收到23 篇投稿,其中19 篇通過了形式審查.特約編輯邀請了近30 位領域專家參與審稿,每篇稿件至少邀請2 位專家進行評審,每篇稿件都經過兩輪審稿.最終有9 篇論文入選本專題.這9 篇論文的作者將被邀請到全國軟件與應用學術會議NASAC 2020 年會上作報告.這9 篇文章中,前沿技術類包括:

論文“基于污點分析的數組越界缺陷的靜態檢測方法”針對C 語言數組越界的靜態檢查精度不高的問題,提出了一種基于污點分析和數據流分析的數組越界的靜態檢測方法,并實現了自動靜態分析工具Carraybound.

論文“面向移動終端智能的自治學習系統”提出了一種面向移動終端隱私數據保護的機器學習模型訓練模式(自治式學習),并設計和實現了自治學習系統AutLearn 來提升終端訓練的精度和速度.

論文“基于跨虛擬機零下陷通信的加速器虛擬化框架”針對AI 加速單元的虛擬化性能問題,提出一種基于C/S 架構的、支持跨虛擬機快速代理執行的加速器虛擬化框架,并在主流的QEMU-KVM 虛擬化平臺上實現了針對NVIDIA GPU 的原型系統.

論文“一種適應GPU 的混合訪問緩存索引框架”提出一種適應GPU 的混合訪問緩存索引框架來減少內存訪問與總線傳輸,改善了傳統散列表的性能,并在GPU 硬件上進行了實現與實驗驗證.

論文“面向操作系統可靠性保障的開源軟件供應鏈”基于供應鏈概念體系,提出一種基于知識圖譜的開源軟件供應鏈組織方法,以及可靠性風險評估和管理方法,并以主流Linux 操作系統發行版的構建過程為例進行了分析驗證.

論文“一種神經網絡指令集擴展與代碼映射機制”面向卷積神經網絡推理過程,基于RISC-V 架構設計了專用指令集RV-CNN,提出了代碼至指令的映射機制,并在FPGA 平臺上進行了驗證.

綜述類包括:

論文“FPGA 加速系統開發工具設計:綜述與實踐”綜述了FPGA 硬件及硬件加速系統開發工具的發展,并設計實現了一種基于高級硬件描述語言的FPGA 加速系統開發框架.

論文“在離線混部作業調度與資源管理技術研究綜述”從性能干擾模型、作業調度、資源隔離與資源動態分配等方面對離線混部技術進行了綜述,探討了離散混部關鍵技術在企業級混部管理系統中的應用及效果,并對未來的研究方向進行了展望.

論文“抗電路板級物理攻擊的操作系統防御技術研究”分析了軟件方式抗電路板級物理攻擊的操作系統防御技術的研究進展,總結了技術優勢和不足,討論了技術的發展趨勢.

本專題面向系統軟件的研究人員和工程人員,內容涵蓋操作系統、集成開發環境、開源軟件、人工智能、RISC-V 開源指令集等領域,反映了我國學者在相關領域的高水平研究成果.感謝《軟件學報》編委會、CCF 系統軟件專委會對專題工作的指導和幫助,感謝專題全體評審專家及時、耐心、細致的評審工作,感謝踴躍投稿的所有作者.希望本專題能夠對系統軟件的科研工作有所促進.