检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2018年第4期45卷 60-65页

作者：朱金彬武继刚隋秀峰广东工业大学计算机科学与技术学院广州510006 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

组合多个边缘云可以向用户提供更强大的云计算服务,在大量边缘云节点集合中选择适当的节点进行组合是一项具有挑战性的任务。该问题被建模成由云节点作为顶点、节点之间的链路作为边的资源拓扑图。云组合的构建过程等同于在该图中选择... 详细信息

组合多个边缘云可以向用户提供更强大的云计算服务,在大量边缘云节点集合中选择适当的节点进行组合是一项具有挑战性的任务。该问题被建模成由云节点作为顶点、节点之间的链路作为边的资源拓扑图。云组合的构建过程等同于在该图中选择子图的过程,这是一个NP完全问题。子图的选择策略是决定云组合性能的重要因素,现有的minStar算法贪心地选择节点之间通信延迟最小的子图,将最优资源分配给当前用户,导致了局部最优和全局性能不良的问题。鉴于此,提出基于极大团的边缘云资源分配算法,提取图中的极大团并将其划分为若干互不重叠的规模较小的完全子图,以子图为单位构建资源块,以资源块为单位进行资源的分配。实验结果表明,与minStar算法相比,新算法将全局最大通信延迟降至原来的50%。

关键词：边缘云云组合极大团资源块全局最优

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面向网络的快速容错恢复技术

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计算机工程与设计 2018年第9期39卷 2701-2706页

作者：张志敏吴军严明玉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计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京控制工程研究所北京100190 中国科学院大学计算机与控制学院北京100190

多节点系统的容错设计面临较大挑战,降低容错成本和提高容错实时性成为主要研究目的。介绍面向SpaceWire网络的多节点容错恢复技术研究工作,引进任务动态迁移机制,从体系结构角度,研究检查点设置、故障发现、实时任务迁移、任务恢复等技... 详细信息

多节点系统的容错设计面临较大挑战,降低容错成本和提高容错实时性成为主要研究目的。介绍面向SpaceWire网络的多节点容错恢复技术研究工作,引进任务动态迁移机制,从体系结构角度,研究检查点设置、故障发现、实时任务迁移、任务恢复等技术,突破检查点设置与卷回、任务动态恢复、消息重定向、任务迁移策略等关键技术。实测结果表明,从故障发现到任务迁移恢复平均时间为278ms,比传统任务时间提高了一个数量级,实现了一种多节点系统容错快速恢复技术途径。

关键词：多机系统容错设计任务迁移 SpaceWire网络 VxWorks操作系统

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非确定性仲裁型物理不可克隆函数设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第1期29卷 166-171页

作者：叶靖胡瑜李晓维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

物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)在信息安全领域的应用日益广泛.然而,仲裁型PUF作为一种典型的强PUF,因逻辑确定而易被建模攻击破解;弱PUF虽然对建模攻击免疫,但无法提供较多激励响应对.为解决此问题,提出了一种非... 详细信息

物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)在信息安全领域的应用日益广泛.然而,仲裁型PUF作为一种典型的强PUF,因逻辑确定而易被建模攻击破解;弱PUF虽然对建模攻击免疫,但无法提供较多激励响应对.为解决此问题,提出了一种非确定性仲裁型PUF,通过结合仲裁型PUF和弱PUF,使非确定性仲裁型PUF的部分布尔逻辑关系取决于弱PUF的不确定性输出,以提高该PUF的逻辑不确定性,进而提高了其抗建模攻击能力.同时,在FPGA上的实验也表明,所提设计具有较高的随机性(50.6%)和稳定性(94.5%).

关键词：物理不可克隆函数仲裁型PUF 弱PUF 建模攻击

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面向大规模计算集群的多轨分割网络

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计算机研究与发展 2017年第11期54卷 2534-2546页

作者：邵恩元国军郇志轩曹政孙凝晖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 中国科学院大学北京100049

在千万亿次规模的系统中,互连网络设计面临新的挑战.高性能节点和大规模是构建千万亿次系统的主要技术趋势,不断提高的节点计算能力要求互连网络提供更高的性能,而不断增大的规模又对互连网络扩展性提出了更高的要求.此外,随着系统规模... 详细信息

在千万亿次规模的系统中,互连网络设计面临新的挑战.高性能节点和大规模是构建千万亿次系统的主要技术趋势,不断提高的节点计算能力要求互连网络提供更高的性能,而不断增大的规模又对互连网络扩展性提出了更高的要求.此外,随着系统规模的增大,集合通信的执行时间也在不断增长,制约了应用的扩展性,集合通信的性能需要得到进一步优化.除性能之外,可靠性问题也随着系统规模的扩大而日益严重.而随着计算节点性能的不断提高,互连网络逐渐成为限制大规模计算机系统性能的瓶颈.互连网络核心部件交换芯片可提供的聚合网络带宽受到工艺和封装技术的限制.从网络结构与交换机结构的协同设计思想出发,提出了一种在交换机聚合带宽限定的条件下多轨分割网络结构和设计方法.通过数学建模和网络模拟仿真,分析了该多轨分割网络的性能边界.评测结果表明:该网络可将短消息(长度小于128B)的平均延迟性能提高10倍以上,为以短消息占多数的数据中心网络的性能优化提供了新思路.

关键词：大规模计算集群多轨网络带宽分割数据中心网络大规模网络模拟

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内建自调整的仲裁器物理不可克隆函数

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第9期29卷 1734-1739页

作者：龚越叶靖胡瑜李晓维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 中国科学院大学北京100190

针对仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应随机性难以保证的问题,提出具有内建自调整功能的仲裁器PUF设计,该设计包含激励产生模块、可调仲裁器PUF模块和自调整模块.首先在传统仲裁器PUF上增加由调整信号控制的时延调节电路,实现可调仲裁器... 详细信息

针对仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应随机性难以保证的问题,提出具有内建自调整功能的仲裁器PUF设计,该设计包含激励产生模块、可调仲裁器PUF模块和自调整模块.首先在传统仲裁器PUF上增加由调整信号控制的时延调节电路,实现可调仲裁器PUF结构;然后用线性反馈移位寄存器实现激励产生模块,生成用于测试PUF随机性的激励;最后加入自调整模块,通过分析PUF响应的随机性自动调整时延调节电路的调整信号,提高可调仲裁器PUF的随机性.实验结果表明,经过自调整,在FPGA上实现的多个所提仲裁器PUF,其随机性的平均值为50.62%,标准差仅为0.5%,随机性得到有效提高.

关键词：物理不可克隆函数随机性内建自调整 FPGA

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机器学习算法可近似性的量化评估分析

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计算机研究与发展 2017年第6期54卷 1337-1347页

作者：江树浩鄢贵海李家军卢文岩李晓维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 中国科学院大学北京100049

近年来,以神经网络为代表的机器学习算法发展迅速并被广泛应用在图像识别、数据搜索乃至金融趋势分析等领域.而随着问题规模的扩大和数据维度的增长,算法能耗问题日益突出,由于机器学习算法自身拥有的近似特性,近似计算这种牺牲结果的... 详细信息

近年来,以神经网络为代表的机器学习算法发展迅速并被广泛应用在图像识别、数据搜索乃至金融趋势分析等领域.而随着问题规模的扩大和数据维度的增长,算法能耗问题日益突出,由于机器学习算法自身拥有的近似特性,近似计算这种牺牲结果的少量精确度降低能耗的技术,被许多研究者用来解决学习算法的能耗问题.我们发现,目前的工作大多专注于利用特定算法的近似特性而忽视了不同算法近似特性的差别对能耗优化带来的影响,而为了分类任务使用近似计算时能够做出能耗最优的选择,了解算法"可近似性"上的差异对近似计算优化能耗至关重要.因此,选取了支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和神经网络(NN)3类常用的监督型机器学习算法,评估了针对不同类型能耗时不同算法的可近似性,并建立了存储污染敏感度、访存污染敏感度和能耗差异度等指标来表征算法可近似性的差距,评估得到的结论将有助于机器学习算法在使用近似计算技术时达到最优化能耗的目的.

关键词：监督机器学习算法近似计算可近似性能耗优化

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一种面向数据仓库周期性查询的增量优化方法

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软件学报 2017年第8期28卷 2126-2147页

作者：康炎丽李丰王蕾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 中国科学院大学北京100190

大数据蕴含着巨大的价值.分析类查询是获取数据价值的一种重要手段.为及时把握分析结果的变化,查询需要周期性地重复.为此,将不可避免地引入对旧数据的重复分析.目前,以重用历史数据的中间结果、优化冗余计算为核心思路的增量分析技术,... 详细信息

大数据蕴含着巨大的价值.分析类查询是获取数据价值的一种重要手段.为及时把握分析结果的变化,查询需要周期性地重复.为此,将不可避免地引入对旧数据的重复分析.目前,以重用历史数据的中间结果、优化冗余计算为核心思路的增量分析技术,存在用户透明性不佳、对历史结果存储位置的选择不够智能化等问题,对周期性增量查询的优化效果有限.从兼顾用户透明性和优化收益的角度出发,设计了一种以语义规则为指导的增量优化方法.该方法扩展了增量描述语法,以查询操作符的操作语义和输出语义指导对历史数据存储、合并位置的选择,再根据代价模型和物理查询任务的划分位置对选择结果进行调整,生成优化后可以在分布式计算框架(如Map Reduce)周期性调度执行的物理查询任务.以Apache Hive为基础,实现了上述方法的原型Hive Inc.实验结果表明:对于扩展了增量语法描述的TPC-H测试集,Hive Inc相对于优化前可以获得平均2.93倍、最高5.78倍的加速;与经典的优化技术Inc MR、Dryad Inc相比,分别可以获得1.69倍和1.61倍的加速.

关键词：数据仓库周期性查询增量优化中间结果重用

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2017年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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科研信息化技术与应用 2018年第1期9卷 5-12页

作者：张云泉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

本文根据2017年11月发布的中国高性能计算机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、行业领域等方面进行了深入分析。中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100... 详细信息

本文根据2017年11月发布的中国高性能计算机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、行业领域等方面进行了深入分析。中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。中国TOP100上的超级计算系统已经几乎全部都是国产超算系统,浪潮成为新的数量冠军,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面继续保持和加强。在此基础上,本文根据十五届排行榜的性能数据,对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。根据新的数据,我们认为:峰值Exaflops的机器将在2018年到2019年间出现;峰值10Exaflops的机器将在2022年到2023年间出现;峰值100Exaflops的机器将在2024年到2025年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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时分复用片上网络的设计与优化

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第2期29卷 365-371页

作者：许胜付斌章陈明宇张立新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 中国科学院大学北京100049

针对"流水线"调度的时分复用片上网络受限于复杂的全局时钟网络以及低的网络利用效率等问题,提出一种时分复用片上网络设计方案.首先建立专属的调度控制网络,有效地避免了对全局时钟网络的依赖;然后提出最小空余带宽分配算法... 详细信息

针对"流水线"调度的时分复用片上网络受限于复杂的全局时钟网络以及低的网络利用效率等问题,提出一种时分复用片上网络设计方案.首先建立专属的调度控制网络,有效地避免了对全局时钟网络的依赖;然后提出最小空余带宽分配算法,合理地选择调度周期和分配带宽;最后利用双重交换仲裁设计,使用网络中空闲时间片来提升性能.实验结果表明,与之前的工作Surf NoC相比,文中方案能够在严格保证"应用域"之间无干扰的同时取得更好的网络性能.

关键词：片上网络时分复用 “流水线”调度双重交换仲裁

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一种面向科学计算的数据流优化方法

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计算机学报 2017年第9期40卷 2181-2196页

作者：申小伟叶笑春王达张浩王飞谭旭张志敏范东睿唐志敏孙凝晖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 中国科学院电子学研究所北京100090

传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心... 详细信息

传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心程序一般是对不同数据进行相同的操作,而且这些操作可以并行执行,数据之间没有直接依赖关系.传统数据流结构是面向通用计算的,通常采用循环来实现对不同数据的相同操作.在这些循环中,迭代是按照顺序依次执行的,这导致了传统数据流结构没有利用科学计算的并行性来提高性能.所以传统数据流结构在处理这些规则的科学应用时没有协调好数据流计算模式和科学计算特征,而数据流计算是非常适合科学计算这种类型的规则计算.基于科学计算的这些特征,该文提出了一种面向科学计算的数据流结构优化方法:循环流水优化方法.循环流水优化方法利用科学计算的分块和并行处理特征,对传统数据流结构中的上下文控制逻辑进行了改进,将科学计算中的循环采用硬件自迭代的方式实现,并将上下文切换逻辑进行了流水化,使数据流结构中的上下文以流水线方式进入执行单元阵列,从而提高计算单元的利用率.面对这种循环流水优化后的数据流结构,传统数据流结构上的指令映射算法不再适用.通过分析循环流水优化后的结构特征,该文进一步提出了一种改进的指令映射算法:LBC(Load Balance Centric)指令映射算法.LBC算法按照深度优先顺序依次映射数据流图中的所有指令,对每条指令分别计算执行单元阵列中所有位置的代价,取最小代价的位置作为最佳映射位置.LBC算法以执行单元负载均衡为核心,同时将定点指令和浮点指令分开处理,保证执行单元上的定点部件和浮点部件的负载均衡.每当映射一条指令时,LBC算法采用相邻节点传输延迟与已经映射的该类型指令数量的乘积作为负载代价,来实现计算部件的负载均衡.另外,LBC算法将网络拥堵也作为指令映射的影响因素.LBC算法将节点与所有父节点的距离之和作为传输代价,使指令间传输消息的路径最短,从而减小片上网络消息传递的跳数.实验结果表明,在处理典型科学应用时,相比于传统数据流结构,循环流水的优化方法将数据流结构的性能平均提高了4.6%.相比于传统指令映射算法SPDI和SPS,在循环流水优化后的数据流结构上,LBC指令映射算法将性能分别平均提升了182.6%和158.1%.

关键词：指令映射数据流循环流水科学计算处理器高性能计算

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