Simultaneous Many-Row Activation in Off-the-Shelf DRAM Chips: Experimental Characterization and Analysis

我们对商用现成（COTS）DRAM芯片的计算能力进行了实验分析，以及在DRAM命令、数据模式、温度和电压水平之间的各种时间延迟下这些能力的稳健性。我们广泛地表征了两个主要制造商的120个COTS DDR4芯片。我们强调了我们研究的四个关键结果。首先，COTS DRAM芯片能够同时激活多达32行（即同时多行激活），执行大多数X（MAJX）操作，其中X>3（即MAJ5、MAJ7和MAJ9操作），并将DRAM行（并发地）复制到多达31个其他DRAM行中，我们称之为多行复制。第二，将MAJX的输入操作数的多个副本存储在所有同时激活的行上，大大增加了MAJX操作的成功率（即正确执行计算的DRAM单元的百分比）。例如，32行激活的MAJ3（即每个MAJ3的输入操作数复制10次）的平均成功率比4行激活的MAJ3（即不复制）高30.81%。第三，数据模式对MAJX和多行复制操作的成功率平均影响为11.52%和0.07%。第四，同时多行激活、MAJX和多行复制操作对温度和电压变化非常有弹性，所有测试操作中成功率变化最多为2.13%。我们相信这些实证结果展示了使用DRAM作为计算基础的有前途的潜力。为了帮助未来的研究和开发，我们在https://github.com/CMU-SAFARI/SiMRA-DRAM上开源了我们的基础设施。

本论文试图探究商用DRAM芯片的计算能力和其在不同条件下的鲁棒性。

商用DRAM芯片可同时激活多达32个行，执行大多数X操作，以及将一行DRAM同时复制到多达31个DRAM行。多次存储MAJX的输入操作数可以显著提高MAJX操作的成功率。同时激活多个行、MAJX和Multi-RowCopy操作对温度和电压变化高度鲁棒。

实验详细描述了120个来自两个主要制造商的COTS DDR4芯片的特性。多次存储MAJX的输入操作数可以显著提高MAJX操作的成功率。数据模式对MAJX和Multi-RowCopy操作的成功率有影响。实验结果表明DRAM作为计算基础具有巨大潜力。开源基础设施可用于未来的研究和开发。

最近的相关研究包括《Revisiting RowHammer: An Experimental Analysis of Modern DRAM Devices and Mitigation Techniques》和《A Systematic Evaluation of Transient Execution Attacks and Defenses》等。