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2021年12月24日，第四屆中國軟件開源創(chuàng)新大賽決賽在線上舉行；12月26日決賽結(jié)果在北京CCF中國軟件大會揭曉并頒獎。本屆大賽由國家自然科學(xué)基金委信息學(xué)部、中國軟件行業(yè)協(xié)會、中國開源軟件推進(jìn)聯(lián)盟、全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會、信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟、新一代人工智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟作為指導(dǎo)單位。主辦單位為北京大學(xué)、綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。本屆大賽設(shè)有項(xiàng)目創(chuàng)新、任務(wù)挑戰(zhàn)、實(shí)踐教學(xué)、代碼標(biāo)注四大賽道；共計(jì)有36727人參賽，覆蓋1427所高校，提交有效作品7378項(xiàng)；吸引了如華為、百度、arm中國、開放原子開源基金會、飛騰、Ascend等共計(jì)225萬元獎金的贊助。由中國科大計(jì)算機(jī)學(xué)院下一代移動計(jì)算及數(shù)據(jù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室張昱老師帶領(lǐng)的s4plus-云驚隊(duì)在大賽的開源項(xiàng)目創(chuàng)新賽命題組以優(yōu)異成績榮獲一等獎。

本屆大賽賽事委員會主席、北京大學(xué)金芝教授宣布頒獎儀式的開幕。她指出，2021年“開源”被明確列入《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，這是開源首次被列入國家五年規(guī)劃。大賽指導(dǎo)委員會主任、中國科學(xué)院院士王懷民在致辭時談到，賽事名稱由原來的綠色計(jì)算大賽更名為“中國軟件開源創(chuàng)新大賽”，突出了開源創(chuàng)新的意義與價值；并希望大賽越辦越好，為中國開源產(chǎn)業(yè)賦能。

在開源項(xiàng)目創(chuàng)新賽命題組賽道，由計(jì)算機(jī)學(xué)院研究生丁伯堯、王瑞凱組成的s4plus-云驚隊(duì)在張昱老師指導(dǎo)下，選擇了賽題“OpenAtom XuperChain區(qū)塊鏈項(xiàng)目開發(fā)”中的任務(wù)：“基于x86_64指令集的國密算法性能提升”。國產(chǎn)密碼算法（國密算法）是指國家密碼局認(rèn)定的國產(chǎn)商用密碼算法?，F(xiàn)有的國密算法基于純Go語言實(shí)現(xiàn)，沒有充分利用CPU指令集里面的特殊指令進(jìn)行優(yōu)化，在性能上低于Go標(biāo)準(zhǔn)庫里的對應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)，因此希望參賽者對現(xiàn)有的國密算法進(jìn)行優(yōu)化，在確保接口兼容標(biāo)準(zhǔn)庫接口的情況下，實(shí)現(xiàn)性能上的提升。

在歷時三個多月的比賽中，s4plus-云驚隊(duì)成員密切配合、分工明確、攻堅(jiān)克難，并且積極和指導(dǎo)老師進(jìn)行討論研究，最終實(shí)現(xiàn)了對國密SM2算法的優(yōu)化。在優(yōu)化中深入調(diào)研文獻(xiàn)，通過設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)算窗口和對蒙哥馬利模乘的優(yōu)化，完成了算法層次的優(yōu)化；通過使用向量指令集，借助開源工具c2goasm快速將編寫的高效C函數(shù)翻譯成Go編譯器使用的Plan9匯編，再通過開展強(qiáng)度削弱、語句重排、循環(huán)展開等程序優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對國密算法的計(jì)算優(yōu)化；通過對國密算法實(shí)現(xiàn)代碼的深入分析以及對Go語言及其編譯系統(tǒng)的充分認(rèn)識，結(jié)合逃逸分析實(shí)現(xiàn)了Go語言特性相關(guān)的內(nèi)存優(yōu)化。最終，經(jīng)過不懈努力，將SM2算法在x86_64架構(gòu)下的整體性能提升了接近五倍，其中對于SM2算法的解密操作的性能提升更是達(dá)到了接近九倍的優(yōu)化效果。

目前，s4plus-云驚隊(duì)對XuperChain的密碼庫(https://github.com/xuperchain/crypto)所提交的反映上述優(yōu)化的Pull Request已經(jīng)于2021年12月1日被xuperchain/crypto合并接受。

s4plus意為“系統(tǒng)軟件與軟件安全+X”，旨在以系統(tǒng)軟件和軟件安全為基石，開展支撐人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、端邊云及**計(jì)算等新一代信息技術(shù)的研究與教學(xué)。在本屆中國軟件開源創(chuàng)新大賽中，s4plus隊(duì)結(jié)合課題組開展的深度學(xué)習(xí)以及Go語言運(yùn)行時的系統(tǒng)優(yōu)化研究，選擇與研究有關(guān)的賽題鍛煉同學(xué)們團(tuán)結(jié)協(xié)作、系統(tǒng)優(yōu)化、求實(shí)創(chuàng)新的能力。

附：

l 提交的Optimize SM2 nearly 5 times的PR：https://github.com/xuperchain/crypto/pull/24

l 被xuperchain/crypto項(xiàng)目合并接受的commit5d650d5：https://github.com/xuperchain/crypto/commit/5d650d

（計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）