检索结果-内蒙古大学图书馆

物联网技术 2025年第1期15卷 85-90,94页

作者：尹恒何乐生余圣涛廖伟权家锐云南大学信息学院云南昆明650091 云南省高校物联网技术及应用重点实验室云南昆明650504

为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,... 详细信息

为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,软件部分完成了密钥扩展和数据预处理,硬件部分完成了加密的实际运算;最后,基于ZYNQ平台实现了软硬件协同架构。实验结果表明,与硬件架构相比,所提出的架构硬件部分的逻辑资源消耗减少了约43%,具备接收可变长度的数据输入的数据预处理功能,并可单独应用于ECB和CTR模式,具有更高的灵活性和可扩展性。与ARM处理器上以软件方式实现的SM4-CCM算法相比,在100 MHz的工作频率下该架构的吞吐率达到了17.64 Mb/s,性能提高了约93.8%,满足了主流物联网通信协议的速率要求。

关键词：物联网数据安全 SM4-CCM 软硬件协同 ARM ZYNQ

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软硬件协同循环优化方法的设计与实现

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第10期25卷 1574-1581页

作者：王琪鲍丽丹张铁军王东辉侯朝焕中国科学院声学研究所数字系统集成实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了提升处理器执行循环的性能,降低循环开销,提出一种适用于多发射数字信号处理器(DSP)的软硬件协同循环优化方法.在对循环体量化分析的基础上,利用编译器进行循环标志指令的插入和循环开销指令的删除,并由新增的硬件专用循环单元根据... 详细信息

为了提升处理器执行循环的性能,降低循环开销,提出一种适用于多发射数字信号处理器(DSP)的软硬件协同循环优化方法.在对循环体量化分析的基础上,利用编译器进行循环标志指令的插入和循环开销指令的删除,并由新增的硬件专用循环单元根据循环标志指令携带的信息实现循环计数器的增减和取指地址的计算等功能,达到零开销循环的目的.在多发射DSP SuperV_EF01上的实验结果表明,应用文中方法后,指令周期数和汇编代码大小平均降低了20.94%和4.06%.

关键词：循环优化零开销循环软硬件协同

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软硬件协同设计的SEU故障注入技术研究

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电子学报 2018年第10期46卷 2534-2538页

作者：王晶荣金叶周继芹于航申娇张伟功首都师范大学信息工程学院北京100048 北京微电子技术研究所北京100076 首都师范大学电子系统可靠性技术北京市重点实验室北京100048

针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现... 详细信息

针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现了通过软件生成故障并注入到硬件设计中的软硬件协同故障注入方案,避免了在硬件设计中修改代码生成故障破坏系统完整性的问题.基于Leon2内核的故障注入实验表明,本文设计的平台为处理器容错设计提供了一个自动化、非侵入、低开销的故障注入和可靠性评估方案.

关键词：容错故障注入软硬件协同单粒子翻转微处理器寄存器传输级

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HybridTCache:一种基于专用事务Cache的软硬件协同事务内存系统

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计算机学报 2008年第11期31卷 1907-1917页

作者：王绍刚吴丹庞征斌杨晓东国防科学技术大学计算机学院长沙410073

文中提出一种高效的软硬件协同事务内存系统HybridTCache.在通常情况下,事务完全由硬件执行,当事务大小超出了硬件限制时,操作系统将协同硬件执行.HybridTCache提出了一种新的专用事务Cache,称为TCache,缓存事务执行过程中的临时数据,... 详细信息

文中提出一种高效的软硬件协同事务内存系统HybridTCache.在通常情况下,事务完全由硬件执行,当事务大小超出了硬件限制时,操作系统将协同硬件执行.HybridTCache提出了一种新的专用事务Cache,称为TCache,缓存事务执行过程中的临时数据,由操作系统协同管理TCache溢出.文中给出了基于GEMS模拟器的HybridTCache原型系统.系统的评测显示HybridTCache比传统系统在性能、可扩展性、设计复杂度方面有较好的改进.

关键词：事务内存 TCache HybridTCache 软硬件协同

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SoC软硬件协同技术的FPGA芯片测试新方法

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电子科技大学学报 2009年第5期38卷 716-720页

作者：李平廖永波阮爱武李威李文昌电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054

针对传统的基于纯硬件平台的FPGA芯片测试方法所存在的种种问题,提出并验证了一种基于软硬件协同技术的FPGA芯片测试方法。该方法引入了软件的灵活性与可观测性等软件技术优势,具有存储深度大、可测I/O管脚数目多、自动完成配置下载(不... 详细信息

针对传统的基于纯硬件平台的FPGA芯片测试方法所存在的种种问题,提出并验证了一种基于软硬件协同技术的FPGA芯片测试方法。该方法引入了软件的灵活性与可观测性等软件技术优势,具有存储深度大、可测I/O管脚数目多、自动完成配置下载(不需人工干预)和自动定位FPGA中的错误等优点,提高了FPGA的测试速度和可靠性,并降低了测试成本,与传统的自动测试仪(ATE)相比有较高的性价比。采用软硬件协同方式针对Xilinx4010的I/O单元进行了测试,实现了对FPGA芯片的自动反复配置、测试和错误定位。

关键词：配置可编辑门阵列软硬件协同片上系统测试

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软硬件协同减少媒体处理器中寄存器文件写次数的方法

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电路与系统学报 2006年第5期11卷 111-114页

作者：琚小明姚庆栋史册高磊浙江大学信息与电子工程学系浙江杭州310027

在嵌入式系统的应用中,程序代码中存在着相当多的局部变量,这些局部变量的使用范围(生存期)通常都很小。相关指令在流水中需要局部变量的值可以直接从旁路逻辑中得到,并在流水中完成局部变量值的全部使用。对这种局部变量就没有必要将... 详细信息

在嵌入式系统的应用中,程序代码中存在着相当多的局部变量,这些局部变量的使用范围(生存期)通常都很小。相关指令在流水中需要局部变量的值可以直接从旁路逻辑中得到,并在流水中完成局部变量值的全部使用。对这种局部变量就没有必要将流水输出结果写回寄存器文件,以减少对寄存器文件(RF)的读写操作次数,从而降低对寄存器文件端口的读写要求。决定是否将结果写回寄存器文件的关键的是要确定寄存器的生存期以及流水中旁路逻辑的情况,本文根据所设计的媒体处理器提出了一种确定程序代码中寄存器生存期的算法,并通过指令编码实现对硬件结构的使能控制,即对流水输出结果写回寄存器文件的控制。软件仿真结果表明,对DSP中不同的应用程序平均可以减少94%的寄存器文件写次数。

关键词：软硬件协同寄存器文件算法媒体处理器

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软硬件协同的远端内存系统研究

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高技术通讯 2023年第10期33卷 1009-1019页

作者：李海锋刘珂陈明宇中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

针对当前远端内存系统中页面预取与页面替换因操作系统与应用程序之间语义鸿沟导致的局限性问题,本文提出一个软硬件协同的远端内存系统。通过在内存控制器中增加热点页面提取表,将实时访存的热点页面信息通过内存中的缓冲区传送给操作... 详细信息

针对当前远端内存系统中页面预取与页面替换因操作系统与应用程序之间语义鸿沟导致的局限性问题,本文提出一个软硬件协同的远端内存系统。通过在内存控制器中增加热点页面提取表,将实时访存的热点页面信息通过内存中的缓冲区传送给操作系统。同时,通过对访存信息的学习,构建了高精度的异步预取框架与替换框架,降低应用关键数据路径的开销,提升远端内存系统的性能。本文利用内存跟踪工具构建了一个原型仿真系统。实验证明,在拥有全局实时访存信息后,预取框架可以实现超过90%的准确率与覆盖率,与谷歌提出的远端内存系统Fastswap相比,性能提升59%。相比于内核默认替换框架,替换框架使应用性能提升30%。

关键词：远端内存系统软硬件协同预取框架替换框架

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软硬件协同转移预测技术研究

软硬件协同转移预测技术研究

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作者：谭明星北京大学

学位级别：博士

随着对现代微处理器高性能和高能效的需求日益提高，如何在低功耗和低硬件复杂度的约束条件下进一步提高微处理器性能，已经成为微处理器设计领域所面临的重要问题。为应对这一挑战，软硬件协同优化技术，尤其是编译与微体系结构协同优... 详细信息

随着对现代微处理器高性能和高能效的需求日益提高，如何在低功耗和低硬件复杂度的约束条件下进一步提高微处理器性能，已经成为微处理器设计领域所面临的重要问题。为应对这一挑战，软硬件协同优化技术，尤其是编译与微体系结构协同优化技术，已成为提高现代微处理器性能和能效的重要手段之一。编译与微体系结构协同优化技术通过将编译时刻的高层次静态信息与运行时刻的动态信息相结合，能够在低功耗和低硬件复杂度条件下进一步提高微处理器的性能。\n 本文面向以北大众志UniCore微处理器为代表的现代微处理器，展开了编译与微体系结构相结合的软硬件协同转移预测技术研究。在现代高性能微处理器中，转移预测准确率是决定推测式执行有效性的关键因素，对微处理器的性能和能效都具有重要意义。现有的转移预测技术通常使用复杂的硬件结构以追求更高的预测准确率，但同时也会带来显著的硬件容量开销、设计复杂度开销、芯片面积和功耗开销，并且可能导致预测延时增加从而降低性能。本文针对条件转移指令和间接转移预测指令这两类主要的转移指令，分别提出了多个软硬件协同转移预测技术，通过将编译时刻所识别的高效历史关联信息和数据关联信息反馈到动态转移预测器，在低复杂度硬件条件下有效提高了转移预测准确率，从而提高了微处理器的性能和能效。\n 本文的主要内容和贡献包括:\n (1)提出了一种基于编译指导历史栈的软硬件协同条件转移预测技术。针对现有条件转移预测器难以跟踪远距离历史关联信息的问题，本文提出了一种低硬件复杂度的编译指导历史栈技术，由编译器在编译时刻根据循环、函数调用等程序结构显式标识远距离关联信息，动态转移预测器在运行时刻根据编译指导信息，使用一个小容量栈式缓冲区动态保存和恢复全局历史信息，从而跟踪到远距离的全局历史关联信息，并提高了转移预测准确率。编译指导历史栈技术可以与所有现有的基于全局历史的动态转移预测器相结合，仅需要添加64字节的额外硬件容量和简单控制逻辑。实验结果表明，编译指导历史栈技术可使得典型超标量处理器的条件转移失效数减少26％，性能提高5.2％，能效提高8％。\n (2)提出了一种基于子程序结构信息的编译指导值关联间接转移预测技术。针对现有间接转移预测器难以识别高效值关联信息的问题，本文提出了一种根据虚函数调用、Switch-case语句、函数指针调用这三种典型子程序结构识别高效关联数据值的编译方法，并设计了一种可有效使用编译指导值关联信息的低复杂度间接转移预测器硬件结构。实验结果表明，基于子程序结构的间接转移预测器仅需要384字节额外硬件容量和简单控制逻辑，即可使得典型超标量处理器的性能提高15％，能效提高28％。\n (3)提出了一种基于编译指导值模式的软硬件协同间接转移预测技术。针对现代高性能微处理器中广泛存在的关联数据值在预测时刻不可用问题，本文提出了一种新型的关联信息:编译指导值模式，将多个数据值组合形成一个复合体，使用间接转移指令关联数据值的上下文信息引导间接转移预测。值模式信息反映了间接转移指令关联数据值的上下文信息，即使在关联数据值在预测时刻不可用的情况下，值模式仍然与间接转移目标地址具有较强关联性。实验结果表明，相对于使用值关联信息的VBBI预测器和使用全局历史信息的ITTAGE预测器，本文所提出的值模式信息可使得典型超标量处理器的间接转移预测准确率分别提高9.9％和3.7％。\n (4)提出了一种软硬件协同的混合型值关联间接转移预测技术。针对单一的关联信息通常仅能在特定应用场景才能获得较高性能的特点和局限性，本文提出了一种混合型间接转移预测技术，转移预测器根据编译指导信息在运行时刻同时维护多种关联信息，并根据不同的运行场景分别选择不同的关联信息引导间接转移预测。实验结果表明，混合型关联预测器能够综合多种关联信息的优势，避免了单一关联信息的局限性，从而使得转移预测器能够适应于各种不同特征的程序，进一步提高微处理器的性能和能效。

关键词：软硬件协同性能优化能效优化条件转移预测间接转移预测

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软硬件协同实现DQN-Hadamard单单像素成像的研究

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量子电子学报 2022年第6期39卷 962-972页

作者：王之润何鹏赵文静翟爱平王东太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

为在较低成本下解决单像素成像速度问题,从硬件和算法两个层面提出解决方案,搭建软硬件协同的单像素成像体系。算法层面在Hadamard单像素成像中引入DQN算法,提出DQN-Hadamard单像素成像,获得对特定目标物体的相对最优采样顺序。硬件层... 详细信息

为在较低成本下解决单像素成像速度问题,从硬件和算法两个层面提出解决方案,搭建软硬件协同的单像素成像体系。算法层面在Hadamard单像素成像中引入DQN算法,提出DQN-Hadamard单像素成像,获得对特定目标物体的相对最优采样顺序。硬件层面基于LED阵列的高速低成本基底图案投射方案,选择ARM与FPGA特性结合的ZYNQ 7020作为主控,搭建ARM与FPGA协同的Hadamard单像素成像系统。最后结合算法与硬件,完成DQN-Hadamard单像素成像在ARM与FPGA协同的Hadamard单像素成像系统的移植,并与自适应斜Z字形采样单像素成像做了详细比较。成像结果显示,所提方案在30%的采样率下即可重建目标物体图像,验证了低成本软硬件协同单像素成像的可行性。

关键词：单像素成像 ZYNQ DQN 低成本软硬件协同

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软硬件协同仿真的自动化验证平台设计

软硬件协同仿真的自动化验证平台设计

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作者：蒋心祝西安电子科技大学

学位级别：硕士

芯片设计规模不断增大,芯片验证工作占据芯片开发过程约70%的时间,对验证技术的研究成为目前IC行业发展的重点之一。验证环节中,由于设计代码规模增大,使用传统软件模拟,耗时较长,严重影响项目进度,目前已使用的协同仿真,大多只对设计... 详细信息

芯片设计规模不断增大,芯片验证工作占据芯片开发过程约70%的时间,对验证技术的研究成为目前IC行业发展的重点之一。验证环节中,由于设计代码规模增大,使用传统软件模拟,耗时较长,严重影响项目进度,目前已使用的协同仿真,大多只对设计进行仿真加速,软硬件之间通信同步的时间较长,降低了硬件的原始性能;同时,验证平台日益复杂,验证平台搭建耗时在验证工作周期中所占比例日益凸显。因此,对于较大规模芯片验证工作,设计一个软硬件协同仿真的自动化验证平台,可以最大程度发挥硬件的原始性能,并保证验证环境的高性能和可复用性,具有重要意义。本文主要研究了软硬件协同仿真方法和利用Python语言实现验证平台自动化搭建。采用的软硬件协同仿真,相较于软件仿真与硬件加速设计代码的仿真方式,将验证平台中所有带有时序的代码移植到硬件一侧与设计代码一起进行加速,硬件与软件之前的通信不再基于准确的时钟周期,而是基于无时序的事物,更好地发挥了硬件的原始性能并极大较少了软硬件之间的通信时间;传统子系统级以上协同验证环境大多基于C语言搭建,与模块级用UVM搭建的验证环境较为脱节,本文中软件一侧验证环境仍基于UVM搭建,可更好实现从底层到顶层验证环境的复用;利用Python设计的自动化代码生成系统,相较于其他自动化系统,充分考虑到对脚本系统不熟悉的情况,只需填入待测设计相关信息,可一键生成与待测设计相匹配的验证环境,对任意待测设计适用,具有通用性。本文主要完成的工作有:1.研究了UVM验证环境层次化结构,通过分析UVM组件中时序部分与无时序部分的代码,对传统UVM验证环境进行划分,将所有包含时序的代码移植到硬件一侧,例化为可综合的总线功能模型,与设计部分代码一起在硬件中进行仿真加速,软件一侧切割后无时序部分为总线功能模型代理,实现了HVL-HDL双域结构验证环境的设计。2.研究了SCE-MI协议,基于此协议设计了HVL域与HDL域之间的通信API,主要实现了基于函数的接口,由HVL域一侧的总线功能模型代理调用HDL域一侧总线功能模型中包含时序的任务,通过C封装层完成任务的导入与导出,实现了HVL域与HDL域之间基于无时序事物的数据传输。3.基于Python脚本和Mako模板设计了自动化代码生成系统,通过Yaml格式文件收集待测设计信息,利用Mako模板对标准验证环境代码进行替换与选择,并完成中心化代码系统,实现了一键生成与待测设计相匹配的验证环境。4.将本文设计的验证平台应用到手机基带芯片的测试中,并基于仿真结果对性能优化进行了分析。以BPSS子系统为例,验证平台搭建时间缩短了15个工作日,仿真提速19倍;UPCSS子系统仿真提速17倍,PERSS子系统仿真提速21倍,ModemCu模块仿真提速1.3倍,子系统以上仿真提速明显。本文研究的软硬件协同仿真自动化验证平台,实现了仿真性能提升和验证平台搭建时间缩短的目标,具有较强的实用性。

关键词：软硬件协同仿真加速自动化 UVM

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