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第二届CCF大数据学术会议

作者：李文明叶笑春张洋宋风龙王达唐士斌范东睿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中国 100190 中国科学院大学北京中国100049 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中国 100190 华为技术有限公司中央研究院北京中国 100085 高效能服务器和存储技术国家重点实验室北京中国100085

大规模并行模拟是研究大数据体系结构的重要方法,对大数据应用及众核体系结构的发展有着不可替代的推动作用.然而,目前的模拟技术不能满足大数据体系结构研究的需求,主要体现在模拟速度慢、配置过程复杂、可扩展性差等方面.为了解决此问... 详细信息

大规模并行模拟是研究大数据体系结构的重要方法,对大数据应用及众核体系结构的发展有着不可替代的推动作用.然而,目前的模拟技术不能满足大数据体系结构研究的需求,主要体现在模拟速度慢、配置过程复杂、可扩展性差等方面.为了解决此问题,评估面向大数据应用的高通量众核体系结构的性能与功耗,本文提出了面向大数据应用的并行模拟框架——BDSim.该框架基于组件化思想,将功能组件与框架服务单元组成并行功能单元,并可根据负载情况,自由配置组件与框架服务单元之间的映射关系.为了提高组件之间的通信和同步效率,本文提出了一种非阻塞无锁通信优化方法,和一种CMB保守同步算法的优化算法——NMTRT-CMB同步算法.通过模拟不同并发规模的基于2D-Mesh网络的众核系统的实验结果表明,与基于锁的并行通信方法相比,框架采用的非阻塞无锁通信优化方法可以提高并行模拟速度约10％,与CMB同步算法相比,NMTRT-CMB同步算法可以减少空消息数量达90％以上。

关键词：数据库体系结构并行模拟通信方式同步算法

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基于顶点加权的介度中心近似算法研究

基于顶点加权的介度中心近似算法研究

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2014全国高性能计算学术年会

作者：王敏王蕾冯晓兵曹宝香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 曲阜师范大学信息科学与工程学院山东日照 276800 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 曲阜师范大学信息科学与工程学院山东日照 276800

介度中心(Betweenness Centrality)是衡量网络节点重要程度的一个广泛使用的指标,最快的介度中心算法需要计算n次单源最短路径,时间复杂度是O(V*E).介度中心算法的瓶颈就在于计算量太大,导致运行时间太长,无法在实际中应用,因此需要从... 详细信息

介度中心(Betweenness Centrality)是衡量网络节点重要程度的一个广泛使用的指标,最快的介度中心算法需要计算n次单源最短路径,时间复杂度是O(V*E).介度中心算法的瓶颈就在于计算量太大,导致运行时间太长,无法在实际中应用,因此需要从近似算法的角度降低介度中心算法的计算量.目前介度中心近似算法在计算自然图时对计算量的降低并不显著.为了进一步降低介度中心算法的计算量,本文提出一种基于顶点加权的介度中心近似算法,该算法采用顶点加权的方式将多次重复计算过程累加到一次计算过程上,结合选择高影响力源点的方法可以大大降低介度中心算法的计算量,加速比平均达到了25倍,并且最大误差百分比小于0.01％.

关键词：网络节点介度中心近似算法顶点加权计算量

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基于统计学习分析多核间性能干扰

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软件学报 2013年第11期24卷 2558-2570页

作者：赵家程崔慧敏冯晓兵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控制与工程学院北京100049

普遍认为,云计算和多核处理器将会统治计算领域的未来.但是,目前云计算数据中心的计算资源使用率非常低,其主要原因在于多核处理器上存在严重且不可预知的性能干扰.为了保证关键应用程序的QoS,只能禁止这些关键程序与其他程序共同运行,... 详细信息

普遍认为,云计算和多核处理器将会统治计算领域的未来.但是,目前云计算数据中心的计算资源使用率非常低,其主要原因在于多核处理器上存在严重且不可预知的性能干扰.为了保证关键应用程序的QoS,只能禁止这些关键程序与其他程序共同运行,导致了资源的过度分配.为了提高数据中心的利用率,分析多核间的性能干扰成为一个关键的问题.观察到程序遭受的核间性能干扰可以表示为内存子系统总压力的线性分段函数,而与构成压力的具体应用程序无关.以此观察为基础,提出了一种基于统计学习的多核间性能干扰分析方法,使用主成分线性回归的方法获得干扰模型,可以精确且定量地预测任意程序由于内存子系统资源竞争导致的性能下降.实验结果表明,平均预测误差仅为1.1%.

关键词：云计算多核核间性能干扰统计学习主成分分析线性回归

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基于Hash索引的高通量基因序列比对并行加速技术研究

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计算机研究与发展 2013年第11期50卷 2463-2471页

作者：王文迪汤文段勃张春明张佩珩孙凝晖中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 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

近年来随着高通量基因测序技术的迅速发展，测序成本和周期都得到了大幅降低．然而，新一代测序技术海量数据生成能力以及各类测序算法蕴含的高并发性却对现有计算机的运算能力提出了新挑战．以一个基于Hash索引算法实现的开源重测序程... 详细信息

近年来随着高通量基因测序技术的迅速发展，测序成本和周期都得到了大幅降低．然而，新一代测序技术海量数据生成能力以及各类测序算法蕴含的高并发性却对现有计算机的运算能力提出了新挑战．以一个基于Hash索引算法实现的开源重测序程序（PerM）为例，研究了在商用多核CPU上加速该应用程序的关键技术．在一个64核SMP系统上的实验结果证明，提出的优化技术可以使Cache缺失率降低90％，性能提升4～11倍．接下来探讨了在一个包含XilinxLX330FPGA的加速卡上设计实现专用并行加速系统的相关问题．作为原型验证系统，在基于FPGA的PCIe加速卡上设计并实现了包含11个处理单元的脉动陈列并行计算系统．和IntelXeonX75508核CPU相比，提出的并行加速器有30～65倍性能功耗比优势．

关键词： Hash索引生物信息学高通量测序 FPGA 并行加速器

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一种监测函数语义信息访存地址序列的方法

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计算机研究与发展 2013年第5期50卷 1100-1109页

作者：陈荔城崔泽汉包云岗陈明宇沈林峰梁祺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(筹) 北京100190 中国科学院大学北京100049 IBM中国系统与科技开发中心北京100193

准确地获取应用程序在真实系统上运行的访存地址序列(traces)是进行内存系统调度及结构优化的基础.HMTT是自主研发的软硬件结合的内存监测分析系统,能够实时获取完整的全系统访存traces.但是得到的traces与应用程序上层事件之间存在语... 详细信息

准确地获取应用程序在真实系统上运行的访存地址序列(traces)是进行内存系统调度及结构优化的基础.HMTT是自主研发的软硬件结合的内存监测分析系统,能够实时获取完整的全系统访存traces.但是得到的traces与应用程序上层事件之间存在语义鸿沟问题,比如上层函数执行流与访存traces的同步问题.针对该问题提出了一种软硬件结合获取包含函数级别语义信息访存traces的方法,软件方面通过二进制插桩的方式,直接修改内存中的进程映像,在目标函数的入口及出口各插入标记tag访存指令,进而能够被HMTT卡监测并识别.采用二进制插桩不需要程序的源代码,不需要对程序重新编译链接,而且引入的运行开销很小.实验表明采用软硬件结合的方式能够有效地获取包含函数级别语义信息的访存traces,对于SPECCPU2006中的访存密集型程序引入的性能开销只是原程序的62%,而使用Pin工具的纯软件方式获取访存traces将导致至少10.4倍的性能开销.

关键词： HMTT 访存traces 函数级别语义鸿沟二进制插桩 ELF tag访存

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基于交互冲突的服务互操作匹配性检测

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计算机学报 2013年第12期36卷 2479-2490页

作者：公帅熊锦华刘志勇中国科学院计算技术研究所网络数据科学与工程研究中心北京100190 中国科学院大学北京100190 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

随着互联网中包含多个交互的复杂服务的大量出现,如何有效检测服务之间的匹配性至关重要.与传统的业务流程互操作匹配性验证不同,在互联网环境下匹配性检测,一方面要面临如何实现快速检测的挑战,另一方面要解决如何准确地检测完整且精... 详细信息

随着互联网中包含多个交互的复杂服务的大量出现,如何有效检测服务之间的匹配性至关重要.与传统的业务流程互操作匹配性验证不同,在互联网环境下匹配性检测,一方面要面临如何实现快速检测的挑战,另一方面要解决如何准确地检测完整且精确的不匹配原因以便及时修正.为此,文中提出了一种基于交互冲突的服务互操作性检测方法,该方法利用局部交互之间的行为约束关系检测复杂服务互操作的匹配性,并形式化证明了该方法能够获得与经典的互操作匹配性检测方法一致的检测结果.与经典的互操作匹配性检测方法相比,该文方法时间复杂度低且检测结果可以确切地给出完整、精确的互操作不匹配的原因.

关键词： Web服务业务流程互操作匹配性检测行为约束关系

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基于传播引擎的指针引用错误检测

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计算机学报 2013年第2期36卷 432-444页

作者：衷璐洁霍玮李丰陈聪明冯晓兵张兆庆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 首都师范大学信息工程学院北京100048 中国科学院研究生院北京100049

指针在C程序中应用广泛,指针引用错误多发且危害严重.目前代表性的检测工具由于使用方便性和检测精度不足以及难以处理大规模程序等原因,并不能满足实用需求.文中提出一种新型的错误检测方法,该方法基于域敏感、流敏感和上下文敏感的传... 详细信息

指针在C程序中应用广泛,指针引用错误多发且危害严重.目前代表性的检测工具由于使用方便性和检测精度不足以及难以处理大规模程序等原因,并不能满足实用需求.文中提出一种新型的错误检测方法,该方法基于域敏感、流敏感和上下文敏感的传播引擎,通过定义错误属性格、在源程序中对错误属性格值进行计算和传播来完成错误检测.在开放源码编译器Open64中实现了其原型系统Propagator.以空指针引用错误检测为实例研究内容,使用Apache、OpenSSH、gzip等应用领域广泛的典型应用为实验用例.与Saturn、Splint和Clang-SA进行对比,Propagator的平均检测时间仅为12s,误报率平均仅为13%,远低于对比工具,且没有发现漏报已知错误.上述结果表明,Propagator既提高了检测精度又保证了可扩展性,具有很好的实用前景.

关键词：空指针引用错误属性格上下文敏感静态检测传播引擎

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面向三维多核SoC的热感知硅后能耗优化方法

面向三维多核SoC的热感知硅后能耗优化方法

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第八届全国测试学术会议

作者：靳松韩银和王瑜华北电力大学电气与电子工程学院电子与通信工程系河北保定071001 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

三维多核SoC能够为构建高能效系统提供一种有力的解决方案.近年来,多核设计广泛采用电压/频率岛优化系统能耗.然而,不断增加的工艺偏差导致电压/频率岛的性能参数偏离其额定值.在较大偏差的影响下,可能无法满足任务的截止时间约束.另外... 详细信息

三维多核SoC能够为构建高能效系统提供一种有力的解决方案.近年来,多核设计广泛采用电压/频率岛优化系统能耗.然而,不断增加的工艺偏差导致电压/频率岛的性能参数偏离其额定值.在较大偏差的影响下,可能无法满足任务的截止时间约束.另外,已有的研究工作大多针对二维平台,无法很好地解决因三维集成而不断恶化的发热问题.面向采用电压/频率岛设计的三维多核SoC,本文提出一个硅后优化框架,最小化系统能耗的同时,满足任务截止时间和系统热约束.除了能效感知的任务调度和电压/频率分派,提出的优化框架还采用任务迁移平衡核栈的功耗以实现热优化.实验结果表明,与已有的热平衡方法比较,本文提出的方法能减少平均18.6％的能耗.同时,与经典的能耗优化方法比较,本文提出的方法能降低平均5.6℃的峰值温度.

关键词：片上系统多核结构设计理念热感知能耗优化

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结合循环平稳特征和自适应双门限检测的频谱感知算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第4期25卷 573-577页

作者：袁海英胡瑜北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124 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

针对单门限能量检测算法存在虚警率高、循环平稳特征检测算法计算复杂等问题,为了降低无线信道平均捕获时间和信号检测算法复杂度,提出一种联合循环平稳特征的自适应双门限能量检测算法.该算法根据无线信道占用状态自适应调整双门限值... 详细信息

针对单门限能量检测算法存在虚警率高、循环平稳特征检测算法计算复杂等问题,为了降低无线信道平均捕获时间和信号检测算法复杂度,提出一种联合循环平稳特征的自适应双门限能量检测算法.该算法根据无线信道占用状态自适应调整双门限值搜索频谱信息,将无线麦克风信号接收后直接送入第1个积分电路,在双门限区域之外采用无线信号能量检测;当第1个比较器中能量累积输出低于检测下门限时,表明未检测到无线信号;当积分电路输出超过检测下门限时则启动第2个积分电路,当第2个比较器中能量累积超过检测上门限时启动第3个比较器,超过同步门限判断虚警状态;在双门限区域之间采用循环平稳特征检测快速、准确地捕获无线麦克风信号,并合理设置保护频带,让非授权用户充分利用保护频带之外的频谱资源.仿真结果表明,文中算法有效地提高了无线认知网络的无线信号检测概率和频谱感知精度.

关键词：频谱感知无线麦克风信号双门限能量检测循环平稳特征虚警率

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基于区间必然集的测试用例生成方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第4期25卷 550-556,563页

作者：王雅文宫云战肖庆北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 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 装甲兵工程学院信息工程系北京100072

针对自动化单元测试中面向路径的测试用例生成问题,通过改进传统的基于符号执行的测试用例生成方法,提出"符号化区间"来表示和分析变量的静态取值范围,并给出简单表达式和逻辑表达式中"区间可能集"和"区间必然... 详细信息

针对自动化单元测试中面向路径的测试用例生成问题,通过改进传统的基于符号执行的测试用例生成方法,提出"符号化区间"来表示和分析变量的静态取值范围,并给出简单表达式和逻辑表达式中"区间可能集"和"区间必然集"的计算方法.提出了面向路径的值区间分析算法,通过对给定路径进行前向数据流分析来计算各条边上的区间上下文环境以及各符号的必然取值区间,在路径出口处的符号值区间必然集中任意取值,可得到覆盖给定路径的测试用例.与基于约束求解的传统方法相比,文中方法省去了表达式变换及调用约束求解器的过程,对输入变量弱关联的情况能够快速、准确地生成测试用例.

关键词：测试用例面向路径符号执行上下文环境区间必然集

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