БИВСиСС 9

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

АНАЛИЗ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ПРИ ИСПОЛНЕНИИ ИНСТРУКЦИЙ

Отчет по лабораторной работе №9

по дисциплине «Безопасность интернета вещей и сенсорных систем»

		Студент гр.
		____________
		Руководитель
		Ст. преподаватель каф. КИБЭВС
		Калинин Е.О.
		____________

Введение

Цель работы: изучить влияние различных инструкций на потребление энергии МК, изучить взаимосвязи между выполняемыми операциями и изменениями в потреблении энергии.

1 ХОД РАБОТЫ

Первоочередно была запущена виртуальная машина, запускающая Jupyter при загрузке, что представлено на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Запуск виртуальной машины

Далее был создан новый блокнот для выполнения в нем тестовых команд, что представлено на рисунках 1.2 – 1.3.

Рисунок 1.2 – Первая часть тестового кода

Рисунок 1.3 – Вторая часть тестового кода

Далее был создан блокнот для работы с ChipWhisperer-Lite и были выполнены блоки с командами, обеспечивающими правильность запуска процесса анализа сигналов и последующую запись данных для измерений, что представлено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Сборка для ChipWhisperer-Lite

Далее было выполнено подключение к оборудованию и настройка необходимых инструментов для программирования через последовательный интерфейс UART, что представлено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Подключение и настройка

Далее была выполнена функция «capture_trace()», которая будет захватывать сигнал электропитания устройства во время выполнения операций и сохранять его в виде волны для анализа инструкции NOP («no operation»), которая занимает ровно один машинный такт, что представлено на рисунках 1.6 – 1.7.

Рисунок 1.6 – Новый вызов команд в прошивке

Рисунок 1.7 – Результат выполнения 10 вызовов метода NOP

Далее было удвоено количество вызовов метода NOP и произведена повторная трассировка и построен график, что представлено на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Результат выполнения 20 вызовов метода NOP

Далее были рассмотрено энергопотребление при операциях сложения в виде разности результатов при работе в 8-битной и 32-битной архитектурах, что представлено на рисунках 1.9 – 1.10.

Рисунок 1.9 – 32 и 8 битная реализации

Рисунок 1.10 – Результаты 32 и 8 битная реализаций

Далее были рассмотрено энергопотребление при воздействии операции умножения на энергопотребление микроконтроллера, что представлено на рисунках 1.11 – 1.12.

Рисунок 1.11 – Операция умножения на различные значения множителей

Рисунок 1.12 – Результат операции умножения на энергопотребление

Далее были рассмотрено энергопотребление при работе с циклами и сложением и проанализированы результаты сложения в цикле и вне его, что представлено на рисунках 1.13 – 1.14.

Рисунок 1.13 – Цикл сложения

Рисунок 1.14 – Сравнение при сложении вне цикла и в цикле

Далее были рассмотрено энергопотребление при работе произвольными математическими операциями разных архитектур, что представлено на рисунках 1.15 – 1.16.

Рисунок 1.15 – Произвольные 8 и 32 битные математических операции

Рисунок 1.16 – Результаты при произвольных математических операциях

Заключение

В ходе выполнения лабораторной работы было произведено изучение влияние различных инструкций на потребление энергии МК, изучить взаимосвязи между выполняемыми операциями и изменениями в потреблении энергии.

Томск 2026