系统软件前沿进展专题前言∗

武延军,陈海波,包云岗,李 玲

1(中国科学院 软件研究所,北京 100190)

2(上海交通大学,上海 200240)

3(中国科学院 计算技术研究所,北京 100190)

系统软件是计算系统中连接底层硬件、应用软件和用户的核心基础软件,是IT 生态的核心环节,涵盖了操作系统、编程语言、编译器、运行时环境、集成开发环境等.随着移动计算、物联网、云计算、人工智能、开源软件、开源指令集等领域的飞速发展,相关的软硬件都迎来了新的发展机遇.近10 多年来,传统操作系统已经衍生出移动操作系统、物联网操作系统、智能操作系统等,同时也涌现出了很多新的编程语言和编译器,为用户提供了更高效、更高质量的开发和运行支持.此外,开源软件成为软件行业的重要发展模式,正在重塑软件产业格局,但安全性和可靠性问题并没有得到很好的解决.最后,以RISC-V 为代表的开放指令集崛起,也给系统软件带来了新的机遇和挑战.

本专题采取定向邀请和自由投稿相结合的方式,共收到23 篇投稿,其中19 篇通过了形式审查.特约编辑邀请了近30 位领域专家参与审稿,每篇稿件至少邀请2 位专家进行评审,每篇稿件都经过两轮审稿.最终有9 篇论文入选本专题.这9 篇论文的作者将被邀请到全国软件与应用学术会议NASAC 2020 年会上作报告.这9 篇文章中,前沿技术类包括:

论文“基于污点分析的数组越界缺陷的静态检测方法”针对C 语言数组越界的静态检查精度不高的问题,提出了一种基于污点分析和数据流分析的数组越界的静态检测方法,并实现了自动静态分析工具Carraybound.

论文“面向移动终端智能的自治学习系统”提出了一种面向移动终端隐私数据保护的机器学习模型训练模式(自治式学习),并设计和实现了自治学习系统AutLearn 来提升终端训练的精度和速度.

论文“基于跨虚拟机零下陷通信的加速器虚拟化框架”针对AI 加速单元的虚拟化性能问题,提出一种基于C/S 架构的、支持跨虚拟机快速代理执行的加速器虚拟化框架,并在主流的QEMU-KVM 虚拟化平台上实现了针对NVIDIA GPU 的原型系统.

论文“一种适应GPU 的混合访问缓存索引框架”提出一种适应GPU 的混合访问缓存索引框架来减少内存访问与总线传输,改善了传统散列表的性能,并在GPU 硬件上进行了实现与实验验证.

论文“面向操作系统可靠性保障的开源软件供应链”基于供应链概念体系,提出一种基于知识图谱的开源软件供应链组织方法,以及可靠性风险评估和管理方法,并以主流Linux 操作系统发行版的构建过程为例进行了分析验证.

论文“一种神经网络指令集扩展与代码映射机制”面向卷积神经网络推理过程,基于RISC-V 架构设计了专用指令集RV-CNN,提出了代码至指令的映射机制,并在FPGA 平台上进行了验证.

综述类包括:

论文“FPGA 加速系统开发工具设计:综述与实践”综述了FPGA 硬件及硬件加速系统开发工具的发展,并设计实现了一种基于高级硬件描述语言的FPGA 加速系统开发框架.

论文“在离线混部作业调度与资源管理技术研究综述”从性能干扰模型、作业调度、资源隔离与资源动态分配等方面对离线混部技术进行了综述,探讨了离散混部关键技术在企业级混部管理系统中的应用及效果,并对未来的研究方向进行了展望.

论文“抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术研究”分析了软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术的研究进展,总结了技术优势和不足,讨论了技术的发展趋势.

本专题面向系统软件的研究人员和工程人员,内容涵盖操作系统、集成开发环境、开源软件、人工智能、RISC-V 开源指令集等领域,反映了我国学者在相关领域的高水平研究成果.感谢《软件学报》编委会、CCF 系统软件专委会对专题工作的指导和帮助,感谢专题全体评审专家及时、耐心、细致的评审工作,感谢踊跃投稿的所有作者.希望本专题能够对系统软件的科研工作有所促进.