ontroller，數據直接進入ORAM的stash;對于(4，5，6，7) (12，13，14，15)這些地址的寫請求，內存直接寫入對應地址即可。并且3這個邏輯對應的label在posit1n map中會隨機分配一個新的數(可能就不是3了)。
[0090]需要注意的是，公布實施例的目的在于幫助進一步理解本發明，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發明及所附權利要求的精神和范圍內，各種替換和修改都是可能的。因此，本發明不應局限于實施例所公開的內容，本發明要求保護的范圍以權利要求書界定的范圍為準。
【主權項】
1.一種針對Path ORAM的叉型訪問方法，包括:地址請求隊列ARQ處理末級緩存請求LLC階段、標簽請求隊列LRQ處理地址請求隊列ARQ請求的階段、地址轉換邏輯處理標簽請求隊列LRQ請求的階段，MAC處理地址轉換邏輯請求階段和內存處理MAC請求階段，所述叉型訪問方法通過隱藏訪存模式的硬件結構優化，達到在很小的硬件代價下降低Path ORAM的訪存代價，從而大大提尚系統整體性能;具體包括如下步驟: A.在地址請求隊列ARQ處理末級緩存LLC請求階段，執行如下操作: Al.設末級緩存(LLC)請求為{op,addr}，op表示讀操作請求或寫操作請求，addr表示末級緩存希望訪問的邏輯地址；當末級緩存LLC發生一次miss未命中時，需要對內存進行訪問； A2.當末級緩存LLC對內存進行訪問時，對于每個末級緩存LLC請求{op，addr}，當地址請求隊列ARQ中沒有和addr相同的請求時，直接將末級緩存LLC請求插入到地址請求隊列ARQ ； A3.將地址請求隊列ARQ中的所有請求轉換為標簽label; A4.將已被轉換為label請求的地址請求隊列ARQ請求傳輸至標簽請求隊列LRQ，直到標簽請求隊列LRQ充滿數據請求； B.在標簽請求隊列LRQ處理地址請求隊列ARQ請求的階段，進入到標簽請求隊列LRQ中的標簽label經過調度后，將最前的標簽請求傳遞給地址轉換邏輯； C.在地址轉換邏輯處理標簽請求隊列LRQ請求的階段，轉換邏輯對標簽label請求進行處理，通過叉型訪問方式訪問樹狀結構的模式不可見存儲器ORAM tree，將標簽label請求轉化為針對內存邏輯地址的讀寫請求序列，所述地址轉換邏輯得到的讀寫請求再被傳輸給MAC;具體執行如下操作: Cl.當前請求不訪問上一個請求訪問過的邏輯地址:將每個標簽label即將轉化成的請求中讀的部分，對應path中與標簽請求隊列LRQ中上一個標簽Iabe I’對應的path不重合的部分； C2.當前請求不寫回上一個請求即將訪問的邏輯地址:將每個label即將轉化成的請求中寫的部分，對應path中與LRQ中下一個label對應的path不重合的部分； C3.將地址轉換邏輯得到的多個讀寫請求傳輸給MAC; D.在MAC處理地址轉換邏輯請求的階段:MAC接受步驟C3所述讀寫請求后，通過對應的標簽位tag判斷所述讀寫請求是命中hit或是未命中miss;當所述讀寫請求為命中hit時，直接進行讀寫操作；當所述讀寫請求為未命中miss時，向內存發送所述讀寫請求，并通過最近使用策略替換相應的塊； E.在內存處理MAC請求階段:在內存接收到步驟D所述MAC請求后，將對應的數據返回給ORAM controlIer或者寫入內存。2.如權利要求1所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，所述步驟A2中，當地址請求隊列ARQ中有和addr相同的請求{op’，addr}時，分為下列四種情況: A21)當(op’，op) = (read,read)時，將{op,addr}當做普通請求處理即可； A22)當(op’，op) = (read,write)時，{op,addr}被掛起等待{op’，addr}被處理完才能發射； A23)當(op’，op) = (write,read)時，直接返回數據給末級緩存； A24)當(op’，op) = (write,write)時，{op，,addr}會被取消。3.如權利要求1所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，所述步驟A3所述將地址請求隊列ARQ中的所有請求轉換為標簽label，具體是當地址表中有對應的label時，通過查詢地址表轉換為對應的label;當地址表中沒有對應的label時，通過層次化的模式不可見存儲器hierarchical ORAM轉化為一個新的label。4.如權利要求1所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，所述步驟B所述調度具體執行如下操作: B1.判斷標簽請求隊列LRQ是否已滿，當標簽請求隊列LRQ不滿時，在標簽請求隊列LRQ中插入無意義標簽;當標簽請求隊列LRQ已滿時，執行步驟B2; B2.對于標簽請求隊列LRQ中的所有標簽，計算得到該標簽對應的path與當前正被訪存path的重疊部分塊數，重疊得最多的塊會被提前到LRQ的最前，成為下次被執行的LRQ請求； B3.在B2步驟執行過程中，如果有新的A步驟(A4步驟和B步驟同時進行)產生的label請求進入LRQ，新的IabeI會替換無意義label，并且這個IabeI會和LRQ最前的IabeI進行比較，看誰與當前path的重合度更高，更高的會在LRQ最前； B4.標簽請求隊列LRQ中最前的請求會被傳輸給地址轉換邏輯，等待地址轉換邏輯將其轉化為內存能理解的讀寫操作。5.如權利要求4所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，步驟B2所述計算得到該標簽對應的path與當前正被訪存path的重疊部分塊數，具體通過異或該標簽對應的path與當前正被訪存path的label值，根據異或結果中O出現的最高位得到重疊塊數。6.如權利要求1所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，步驟D所述MAC處理地址轉換邏輯請求的階段，具體執行如下操作: Dl.MAC只緩存Path ORAM從相鄰路徑平均重疊長度的層數和向上的層數的塊地址，緩存的塊數等于MAC大小除以數據塊大小;所述相鄰路徑平均重疊長度根據標簽請求隊列LRQ的長度計算得到； D2.針對每個請求，MAC判斷該請求是否屬于自己緩存的層；當該請求不屬于自己緩存的層時，直接將該請求傳輸給內存；當請求對應的塊處于相鄰路徑平均重疊長度層數和向上層數的塊地址時，將該請求緩存； D3.當該請求屬于自己緩存的層時，首先計算出在對應的組set，通過對應的標簽位tag計算得到是命中hit還是未命中miss ；當命中hit時，直接進行讀寫操作；當未命中miss時，向內存發送該請求，并通過最近使用策略替換相應的塊。7.如權利要求6所述針對PathORAM的叉型訪問方法，其特征是，步驟D3所述通過對應的組set和對應的標簽位tag計算得到是命中hit還是未命中miss，具體計算方法如下:首先將請求的地址轉化為對應樹狀結構中的X層的第y個塊;然后X除以每個set大小得到值設為w;在第w+1組中檢驗標簽位tag，根據是否有tag值等于請求的邏輯地址得到是命中hit還是未命中miss。8.如權利要求1所述針對Pa t h O R AM的叉型訪問方法，其特征是，步驟E所述O R AMcontrolIer接收返回數據后，把數據全部放在stash中，并將LLC的請求{op,addr}所需的數據返回給CPU；再隨機分配一個新的值賦給posit1n map中LLC請求對應的塊的標簽IabeI。
【專利摘要】本發明公布了一種針對Path？ORAM的叉型訪問方法，包括：地址請求隊列ARQ處理末級緩存請求LLC階段、標簽請求隊列LRQ處理地址請求隊列ARQ請求的階段、地址轉換邏輯處理標簽請求隊列LRQ請求的階段，MAC處理地址轉換邏輯請求階段和內存處理MAC請求階段；MAC處理地址轉換邏輯請求階段，樹狀結構的模式不可見存儲器ORAM？tree的被訪問方式是叉型的。本發明方法通過隱藏訪存模式的硬件結構優化，利用去除相鄰兩個路徑的重疊部分的訪問，減小了ORAM訪存的數量和代價，加快了ORAM系統的執行速度，并且還可以降低功耗，從而大大提高系統整體性能。
【IPC分類】G06F12/0802
【公開號】CN105589814
【申請號】CN201510953863
【發明人】孫廣宇, 張憲, 張超, 張瑋其
【申請人】北京大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月17日