检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2019年第3期56卷 533-543页

作者：吴嘉鑫武继刚陈龙隋秀峰广东工业大学计算机学院广州510006 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190

基于协作通信与能量收集技术,研究在能量收集认知无线电网络中,主用户和次用户的信道资源配置问题,目标是主用户安全容量最大.在该网络中,次用户发送节点具有能量收集功能,且帮助主用户发送节点进行协作传输.作为回报,在次用户协作主用... 详细信息

基于协作通信与能量收集技术,研究在能量收集认知无线电网络中,主用户和次用户的信道资源配置问题,目标是主用户安全容量最大.在该网络中,次用户发送节点具有能量收集功能,且帮助主用户发送节点进行协作传输.作为回报,在次用户协作主用户通信结束后,主用户发送节点分配频谱资源给次用户发送节点.在保证次用户服务质量的前提下,设计主用户安全容量最大化的计算方法.仿真实验结果表明:安全容量与能量收集因子成反比关系,与协作通信因子成正比关系.提出的算法可以保证主用户传输的安全容量.最后,假设次用户以恒定小功率工作,当协作通信因子从0.2～0.5变化时,提出的算法比现有策略在安全容量上平均高出79.28%,80.46%,64.23%,78.85%,此外,提出的算法比现有算法的计算效率平均高出7.34倍.

关键词：认知无线电协作通信能量收集安全容量窃听者

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2020年中国高性能计算机发展现状分析

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计算机工程与科学 2020年第12期42卷 2103-2108页

作者：袁国兴张云泉袁良北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100191

根据2020年11月发布的中国高性能计算机性能TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域、部署机构等方面进行了讨论分析,同时对未来发展进行了展望。

关键词：高性能计算机性能排行榜测评技术

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高性能GPU模拟器驱动设计研究

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高技术通讯 2020年第5期30卷 435-442页

作者：赵士彭张立志赵皓宇苏孟豪刘苏计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 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 中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026 龙芯中科技术有限公司北京100190

在研究GPU驱动设计时,考虑到驱动的开发量较大,提出了一种基于Mesa开源驱动框架的GPU模拟器驱动设计方法,在Mesa开源驱动的开发框架下,实现了一整套高性能GPU模拟器的驱动设计。本设计可适配OpenGL等多款应用程序接口(API),同时基于开... 详细信息

在研究GPU驱动设计时,考虑到驱动的开发量较大,提出了一种基于Mesa开源驱动框架的GPU模拟器驱动设计方法,在Mesa开源驱动的开发框架下,实现了一整套高性能GPU模拟器的驱动设计。本设计可适配OpenGL等多款应用程序接口(API),同时基于开源框架,大幅减小了开发难度。为了适配GPU模拟器的可编程性,在驱动设计中还集成了GPU的编译器设计,可将GLSL等编程语言转换为GPU中着色器的汇编代码,由着色器进行计算。根据模拟器驱动设计,提出了一套高性能GPU模拟器的接口设计,为模拟器各个模块提供了一套可读的驱动接口,指导了模拟器的结构设计。

关键词：开源驱动应用程序接口(API) 驱动设计 GPU模拟器模拟器接口

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高性能GPU模拟器的实现

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高技术通讯 2020年第6期30卷 553-560页

作者：张立志赵士彭赵皓宇苏孟豪刘苏计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 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 中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026 龙芯中科技术有限公司北京100190

基于图形处理器(GPU)由固定功能管线与可编程流处理器单元构成的特点,设计了一种半周期精确的模拟器实现方法,并结合一种GPU结构进行了GPU模拟器的实现。GPU模拟器支持OpenGL 2.0 API,在实现了固定功能管线的基础上,支持统一着色器渲染... 详细信息

基于图形处理器(GPU)由固定功能管线与可编程流处理器单元构成的特点,设计了一种半周期精确的模拟器实现方法,并结合一种GPU结构进行了GPU模拟器的实现。GPU模拟器支持OpenGL 2.0 API,在实现了固定功能管线的基础上,支持统一着色器渲染架构。模拟器对GPU结构进行半周期精确模拟。固定功能管线部分实现为完全周期精确模拟,可以进行3D图形算法的正确性验证以及性能评估。对可编程流处理器单元进行指令级功能模拟,在固定功能管线部分的配合下,可以快速轻量地对整个GPU结构进行结构与功能的验证。文章使用模拟器运行了glmark2测试集,并且根据测试结果对GPU结构进行3D图形算法正确性验证与性能评估,结果表明基于本文设计方法的GPU模拟器可以快速轻量地实现3D图形算法正确性验证与性能分析。

关键词：图形处理器(GPU) 模拟器半周期精确 glmark2 逆序流水

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“神威·太湖之光”上Tend_lin应用的并行优化研究

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计算机工程与科学 2020年第10期42卷 1842-1851页

作者：姜尚志唐生林高希然花嵘陈莉刘颖山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

大气环流模式是研究全球气候变化及其成因的主要工具之一,在大规模异构众核的并行计算系统上高效地并行运行复杂的大气环流模式是一个具有挑战性的课题。Tend_lin是中国科学院大气物理研究所研发的第4代大气环流模式IAP AGCM-4中动力框... 详细信息

大气环流模式是研究全球气候变化及其成因的主要工具之一,在大规模异构众核的并行计算系统上高效地并行运行复杂的大气环流模式是一个具有挑战性的课题。Tend_lin是中国科学院大气物理研究所研发的第4代大气环流模式IAP AGCM-4中动力框架的热点过程,具有计算/通信比低的特点。面向国产大规模异构众核超算平台“神威·太湖之光”,用OpenACC和AceMesh 2种不同的并行编程接口对Tend_lin进行优化。重点介绍了如何用数据驱动的任务并行编程接口AceMesh对其进行加速,介绍了计算循环和通信代码的任务并行方法,讨论了如何放松通信资源共享,对比了单层任务图和嵌套任务图下的任务映射等优化问题。测试结果表明,相比OpenACC,AceMesh在16~1024进程的不同并行配置下获得了平均2倍左右的性能提升,最后详细分析了性能收益的来源。

关键词：大气环流模式高分辨率数据驱动的任务并行语言 OpenACC MPI

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用数据驱动的编程模型并行多重网格应用

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计算机科学 2020年第8期47卷 32-40页

作者：郭杰高希然陈莉傅游刘颖山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

多重网格是数值计算领域中一种加速迭代收敛的重要技术,被广泛应用。近年来,大规模并行计算系统向多核化、异构众核化发展,多重网格应用也亟须适应新的并行计算平台。文中采用一种数据驱动的任务并行语言AceMesh将遗产的NAS MG程序移植... 详细信息

多重网格是数值计算领域中一种加速迭代收敛的重要技术,被广泛应用。近年来,大规模并行计算系统向多核化、异构众核化发展,多重网格应用也亟须适应新的并行计算平台。文中采用一种数据驱动的任务并行语言AceMesh将遗产的NAS MG程序移植到“天河二号”和“神威·太湖之光”两种不同架构的国产超算平台上,展示了使用该语言对计算循环、通信代码的任务并行方法,验证了AceMesh语言的跨平台性能可移植性。文中定性地分析了该应用的任务图特征和计算-通信重叠的特点,并分别在两个并行计算平台上将其与现有编程模型MPI/OpenMP和MPI/OpenACC进行性能对比,分析了AceMesh任务图并行程序对访存性能和通信-计算重叠的优化效果。实验数据表明,相比传统的并行编程方法,AceMesh在“神威·太湖之光”和“天河二号”平台上分别最高获得了1.19X和1.85X的性能加速。最后,针对该应用在不同网格层的通信特点以及通信序列化导致大量通信不能隐藏的问题,提出了未来的研究方向。

关键词：多重网格 MPI遗产应用数据驱动的任务并行编程模型异构众核计算-通信重叠

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面向数据流结构的指令内访存冲突优化研究

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计算机研究与发展 2019年第12期56卷 2720-2732页

作者：欧焱冯煜晶李文明叶笑春王达范东睿计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

神经网络等人工智能应用的迅速兴起给传统处理器的设计带来了巨大的挑战,粗粒度数据流架构因具有高指令并发和高通用性的特点成为研究热点.然而,由于粗粒度数据流结构处理单元采用随机访问存储器作为存储结构,加之神经网络中大部分运算... 详细信息

神经网络等人工智能应用的迅速兴起给传统处理器的设计带来了巨大的挑战,粗粒度数据流架构因具有高指令并发和高通用性的特点成为研究热点.然而,由于粗粒度数据流结构处理单元采用随机访问存储器作为存储结构,加之神经网络中大部分运算数据具有密集型特点,造成大量的指令内操作数访存冲突.通过分析典型神经网络的访存行为,发现此类应用存在指令内操作数冲突,会引起计算部件利用率的降低.基于此分析,提出了灵活的数据冗余策略.在编译指令阶段,为指令内有访存冲突的操作数申请数据冗余空间,降低指令内操作数访存延迟.实验以典型的神经网络LeNet,AlexNet为基准测试程序.采用灵活的数据冗余策略之后,能耗比相对于Round-Robin和ReHash的无数据冗余策略分别提高了30.21%和12.37%,相比于2套全数据冗余策略能耗比提高了27.95%.

关键词：数据流架构访存冲突数据冗余灵活的数据冗余策略无数据冗余策略全数据冗余策略能耗比

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面向低剂量CT图像的多生成器对抗网络降噪模型的研究

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小型微型计算机系统 2020年第12期41卷 2582-2587页

作者：裴颂文樊静沈天马顾春华上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

针对低剂量计算机断层扫描将导致扫描图像噪声高的问题,本文提出了一种用于图像降噪的多生成器的生成对抗网络(TriGAN)模型.首先提出了三个生成器的并行结构对不同类型噪声进行有针对性的图像降噪;其次引入残差网络,避免梯度消失等问题... 详细信息

针对低剂量计算机断层扫描将导致扫描图像噪声高的问题,本文提出了一种用于图像降噪的多生成器的生成对抗网络(TriGAN)模型.首先提出了三个生成器的并行结构对不同类型噪声进行有针对性的图像降噪;其次引入残差网络,避免梯度消失等问题,保证训练阶段的稳定和高效;最后,利用谱归一化方法解决生成对抗网络在训练过程中可能出现的模式坍塌和慢收敛的问题.实验结果表明,TriGAN和其他深度学习模型DnCNN和GAN等相比较,图像的峰值信噪比达到26.67,平均提高了4.5%;结构相似性达到0.98,平均提高了1.5%.此外,采用TriGAN模型降噪后的断层扫描图像亨氏单位的平均值为32.61,标准差为58.91,最接近标准剂量CT样本图像的断层扫描数.

关键词：生成对抗网络图像降噪谱归一化残差网络

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抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术研究

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软件学报 2020年第10期31卷 3120-3146页

作者：张倩颖赵世军首都师范大学信息工程学院北京100048 中国科学院软件研究所北京100190 华为技术有限公司北京100195 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 高可靠嵌入式系统北京市工程研究中心(首都师范大学) 北京100048

计算设备处理和存储日益增多的敏感信息,如口令和指纹信息等,对安全性提出更高要求.物理攻击技术的发展催生了一种通过攻击电路板级硬件组件来获取操作系统机密信息的攻击方法:电路板级物理攻击.该类攻击具有工具简单、成本低、易流程... 详细信息

计算设备处理和存储日益增多的敏感信息,如口令和指纹信息等,对安全性提出更高要求.物理攻击技术的发展催生了一种通过攻击电路板级硬件组件来获取操作系统机密信息的攻击方法:电路板级物理攻击.该类攻击具有工具简单、成本低、易流程化等特点,极容易被攻击者利用形成黑色产业,是操作系统面临的新安全威胁和挑战.在处理器上扩展内存加密引擎可抵抗该类攻击,但是目前大部分计算设备并未配备该硬件安全机制.学术界和产业界提出软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术,该类技术已成为近年来的研究热点.深入分析了该类技术的研究进展,总结其技术优势和不足,并探讨其发展趋势.首先,介绍了电路板级物理攻击的定义、威胁模型、现实攻击实例.之后,介绍软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术所依赖的一些基础技术.然后,对该类防御技术的研究进展按照保护范围进行分类总结和归纳.最后,分析了该类防御技术的优势与不足,给出工程实现建议,并探讨该类防御技术未来的研究趋势.

关键词：内存保护物理攻击内存加密内存完整性

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基于空间密铺的并行Stencil算法

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计算机科学与探索 2019年第2期13卷 181-194页

作者：郭鹏袁良张云泉黄珊中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049

Stencil计算是一种科学和工程应用中常见的循环模式,而分块技术是一种提高数据局部性和并行性的强大转换方法。与以往直接对整个迭代空间进行分块的分块技术不同,提出了一种新的两层密铺分块的并行算法。首先,利用不同分块密铺数据空间... 详细信息

Stencil计算是一种科学和工程应用中常见的循环模式,而分块技术是一种提高数据局部性和并行性的强大转换方法。与以往直接对整个迭代空间进行分块的分块技术不同,提出了一种新的两层密铺分块的并行算法。首先,利用不同分块密铺数据空间;然后,所有分块沿时间维度扩展密铺迭代空间。该算法有以下优点:(1)最大化并发执行;(2)无冗余计算;(3)简洁的循环条件;(4)适应Stencil不同的尺寸、形状、阶数和边界条件。实验结果表明,对于3D27p Stencil,非周期边界的性能比Pluto高12%,周期边界的性能比Pochoir最高提升40%。

关键词： Stencil计算空间密铺分块方法

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