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PPIMCE: In-Memory Computing Fabric for Privacy Preserving Computing

delete2026-01-01
delete0
PRE
AI
G
Geng, Haoran *
M
Mo, Jianqiao
D
Dayane Reis
J
Jonathan Takeshita
T
Taeho Jung
B
Brandon Reagen
M
Michael Niemier
X
Xiaobo Sharon Hu
DOI:10.1007/s11390-025-5923-9delete
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摘要

摘要

En 中文
隐私已成为主要关注点/设计考量。同态加密(HE)和混淆电路(GC)是隐私保护技术,支持对加密数据进行计算。HE和GC可以相互补充,因为HE更适用于线性操作,而GC更适用于非线性操作。两者结合使复杂的计算任务(如机器学习)能够在密文上精确执行。然而,HE和GC引入两大瓶颈:高昂的计算开销和高数据传输成本。本文提出隐私保护内存计算引擎(PPIMCE),一种内存计算(IMC)结构,旨在减轻计算开销和数据传输问题。通过使用多个IMC核心实现高并行性,并利用SRAM内IMC进行数据管理,PPIMCE提供了一种紧凑、节能的解决方案来加速HE和GC。PPIMCE相较于CPU实现的GC实现107倍加速。此外,PPIMCE相较于CPU和GPU实现的CKKS基HE乘法分别实现1 500倍和800倍加速。对于隐私保护机器学习推理,PPIMCE相较于CPU实现1 000倍加速,相较于当前最先进的隐私保护计算加速器CraterLake实现12倍加速。
Keyword:
cloud computing security
computing-in-memory
cryptographic protocol
data privacy
garbled circuit
homomorphic encryption
parallel processing
privacy-preserving machine learning

期刊

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Journal of Computer Science and Technology
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