1引言中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）是信息系统不可缺少的基础部件。计算机系统由5部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。其中，运算器和控制器合起来称为中央处理器，所有的软件都是在CPU上运行，如图1所示。【摘要】CPU是信息系统的基础部件，CPU的安全性对整个信息系统有关键影响。本文对信息系统中与CPU相关的安全功能进行分析,从指令系统、密码算法、可信计算、漏洞规避等方面阐述了CPU硬件层面可以采用的安全防护机制和实现方案。【关键词】硬件安全防护机制指令系统可信计算漏洞【中图分类号】TP309；TP332【文献标识码】ACPU的安全性对信息系统有关键影响[1]，包括以下方面：CPU的指令系统是软件的二进制编码规范，采用国外授权的指令系统研制CPU存在供应链风险；CPU上运行的软件执行密码算法时，存在攻击风险；计算机采用可信计算体系时，CPU是关键环节；国外CPU近年曾经暴露安全相关的漏洞，在很大范围内造成用户数据信息泄露的风险。CPU硬件安全防护机制靳国杰/龙芯中科技术股份有限公司22|保密科学技术|2022年12月特别策划2CPU硬件安全防护机制2.1指令系统指令系统[2]（InstructionSystemArchitecture，ISA）是CPU运行的软件的二进制编码格式，是一种指令编码的标准规范。由于硬件电路都是由晶体管组成的，只能识别0、1（二进制），因此CPU上运行的软件必须有一种编码格式来让CPU识别。国内信息系统使用的CPU多数基于国外指令系统，例如在桌面计算机、服务器上大量使用Intel公司的X86指令系统，在移动计算设备上大量使用Arm指令系统。国外指令系统设定了较高的授权门槛，包括授权的时间范围、研制CPU的种类、应用的范围等。如果使用国外指令系统研制自主CPU，虽然在一定时间内可以做出CPU产品，但是软件生态的主导权仍然无法自主掌握，也难以绕开专利壁垒。总体看来，基于国外指令系统存在可持续发展的风险，用于建设安全可控的信息技术体系和产业生态存在隐患。在指令系统环节消除安全风险，需要做以下工作：自主定义指令编码格式，形成独立发展的指令系统；同时要完成配套编译器的开发，为开发者提供建设软件生态的底层工具。2.2密码算法加密、解密是保护计算机信息安全的常用方法。加密（Encryption）是以某种算法改变原有的信息，使得未授权的用户即使获得了已加密的信息，但因为不知道解密的方法，仍然无法了解信息的原始内容。解密（Decryption）是加密的逆运算，是把密文还原为原始信息。常用的...
