检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：高向能哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在学术研究和工业生产的许多领域中,常用演化算法对实值问题进行优化和求解。演化算法作为一种群体为基础的随机优化方法,与传统梯度方法相比,缺少梯度信息和优化方向,需要通过大量的迭代来优化和求解问题,存在运行效率上的不足,这是制... 详细信息

在学术研究和工业生产的许多领域中,常用演化算法对实值问题进行优化和求解。演化算法作为一种群体为基础的随机优化方法,与传统梯度方法相比,缺少梯度信息和优化方向,需要通过大量的迭代来优化和求解问题,存在运行效率上的不足,这是制约演化算法应用的一个重要因素。为了应对这一挑战,本课题从计算机体系结构的角度出发,围绕演化算法运行效率和硬件加速进行研究。基于最新的第五代精简指令集计算(Reduced Instruction Set Computing v,risc-v)体系结构,本课题对粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)、差分演化(Differential Evolution,DE)、协方差矩阵自适应演化策略(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy,CMAES)三种单目标演化算法和第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)、基于多指标的随机排序算法(Stochastic Ranking-based Multi-indicator Algorithm,SRA)两种多目标演化算法的运行效率进行研究,使用不同参数的CEC’05(2005年“IEEE Congress on Evolutionary Computation”会议发布)和DTLZ(四位作者的名字首字母缩写)基准函数作为演化算法优化的问题,使用硬件仿真作为研究成果的验证方式,以演化算法运行消耗的周期作为运行效率的评价指标。本课题的目的是研究和设计出演化算法在risc-v体系结构上的高效实现。本课题的第一部分,围绕risc-v体系结构的存储器系统,对演化算法的运行效率进行初步研究。研究发现在演化算法运行时,高速缓存存在性能下降的风险,进而影响了演化算法的运行效率。为了应对该风险,设计并得到一个在存储器系统的层面,相对高效地运行演化算法的risc-v体系结构,作为进一步研究的基础。研究还发现多目标演化算法中可能存在耗时的操作,严重影响算法的运行效率,与单目标演化算法相比,多目标演化算法的运行效率具有更大的提升空间,将是进一步研究的重点。本课题的第二部分,围绕NSGA-II和SRA两种多目标演化算法的运行效率进行进一步研究。研究针对NSGA-II算法的非支配排序和SRA算法的计算指标这两种耗时的操作,分别设计了协处理器加速其运行,并在不同规模的DTLZ基准函数上进行验证。验证结果表明,本课题设计的两个协处理器对非支配排序实现了7～11倍的加速,对NSGA-II算法整体实现了1.4～2倍的加速;对计算指标实现了18～34倍的加速,对SRA算法整体实现了11～26倍的加速。本课题设计的协处理器提升了NSGA-II和SRA算法整体的运行效率,得到了相应演化算法在risc-v体系结构上的高效实现。

关键词：演化算法的运行效率演化算法的硬件加速 risc-v体系结构多目标演化算法协处理器

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面向risc-v处理器的GCC移植与优化

引用

计算机应用与软件 2021年第9期38卷 262-267,285页

作者：唐俊龙禹智文刘远治肖仕勋邹望辉长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 柔性电子材料基因工程湖南省重点实验室湖南长沙410114

嵌入式risc-v处理器交叉开发生成高质量目标代码的关键是GCC的移植与优化。分析GCC的基本结构和risc-v体系结构的数据与指令特点,建立GCC后端移植机制,采用机器描述方法,生成32位riscv-none-embed-gcc编译器,实现risc-v处理器的GCC移植... 详细信息

嵌入式risc-v处理器交叉开发生成高质量目标代码的关键是GCC的移植与优化。分析GCC的基本结构和risc-v体系结构的数据与指令特点,建立GCC后端移植机制,采用机器描述方法,生成32位riscv-none-embed-gcc编译器,实现risc-v处理器的GCC移植,设计强度削弱的窥孔优化方法解决中间代码生成过程中CPU计算代价高的问题。验证与测试结果表明编译器编译正确并具有通用功能,优化后编译生成的目标代码体积减少约11%,提高了目标代码质量,节省了嵌入式处微理器的存储空间。

关键词：交叉开发 risc-v体系结构 GCC编译器后端移植窥孔优化强度削弱

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