检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2022年第12期32卷 1251-1261页

作者：李策章隆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学院北京100190

由于图数据规模庞大且结构不规则,图应用运行时会产生大量高延迟内存访问,大幅度降低了通用处理器的运行效率。本文采用软硬件结合的方式设计了图计算专用预取器,利用图数据访存特点以及社区结构的存储规律,通过对图数据进行混合预取,... 详细信息

由于图数据规模庞大且结构不规则,图应用运行时会产生大量高延迟内存访问,大幅度降低了通用处理器的运行效率。本文采用软硬件结合的方式设计了图计算专用预取器,利用图数据访存特点以及社区结构的存储规律,通过对图数据进行混合预取,缩短了图计算访存的延迟,在含有较多社区的图数据集上获得了显著的性能收益。在不同图算法与图数据集上的实验表明,该预取器相对于无预取情况、流式预取器及传统图数据预取器,分别实现了65%~176%、6%~21%和4%~18%的性能提升。

关键词：图计算预取器社区结构存储规律及时性

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基于改进YOLOv8算法的实时细粒度植物病害检测

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中国农机化学报 2024年第5期45卷 188-194页

作者：薛霞刘鹏周文运城学院数学与信息技术学院山西运城044000 山西农业大学信息科学与工程学院山西晋中030800 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市100190

为解决现有识别方法在植物病害检测中遇到的密集分布、不规则形态、多尺度目标类别、纹理相似性等障碍,提出一种高性能的实时细粒度植物病害检测框架。首先,在YOLOv8主干网络和颈部设计两个新的残差块,增强特征提取和降低计算成本;其次... 详细信息

为解决现有识别方法在植物病害检测中遇到的密集分布、不规则形态、多尺度目标类别、纹理相似性等障碍,提出一种高性能的实时细粒度植物病害检测框架。首先,在YOLOv8主干网络和颈部设计两个新的残差块,增强特征提取和降低计算成本;其次,引入DenseNet层,并使用Hard-Swish函数作为主要激活函数,以提高模型的准确性;最后,设计PANet网络,用于保留细粒度的局部信息和改善特征融合。在不同的复杂环境下,对番茄植株的四种不同病害进行检测。试验结果表明,所提改进模型在检测准确性和速度上均优于现有模型的检测模型。当检测速度为71.23 FPS时,所提改进模型精确度为92.58%,召回率为97.59%,F_(1)分数为93.64%。为精准农业自动化提供有效的技术手段。

关键词：植物病害检测改进YOLOv8 实时目标检测深度神经网络残差网络

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一种结合轻量级注意力机制的人体姿态估计算法

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计算机应用与软件 2024年第5期41卷 131-137页

作者：李文星喻明毫王子牛高建瓴林宁贵州大学计算机科学与技术学院贵州贵阳550025 贵州大学大数据与信息工程学院贵州贵阳550025 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

针对现有的人体姿态估计模型存在的模型参数量和计算量大、冗余度高、耗时长等问题,提出一种基于轻量级注意力机制的网络框架。使用轻量级网络MobilenetV3替代了原OpenPose的主干网络VGG-19;对OpenPose的二分支多阶段的卷积神经网络框... 详细信息

针对现有的人体姿态估计模型存在的模型参数量和计算量大、冗余度高、耗时长等问题,提出一种基于轻量级注意力机制的网络框架。使用轻量级网络MobilenetV3替代了原OpenPose的主干网络VGG-19;对OpenPose的二分支多阶段的卷积神经网络框架进行压缩;引入空间和通道相结合的注意力机制模块CBAM对模型的速度和精度进行权衡。实验结果表明,该方法下的网络模型大小和浮点计算量分别为10.51 MB和22.65 GFlops,相对于原OpenPose减少了79.91%和83.35%;在COCO2017测试集下,能够在保持较高的检测精度和召回率的基础上显著提升检测速度。

关键词：人体姿态估计计算机视觉 OpenPose 轻量级网络注意力机制

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基于顶点度数的图数据分区域重排序

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高技术通讯 2022年第9期32卷 903-913页

作者：李策章隆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学院北京100190

图计算在机器学习、数据挖掘、网络安全等领域都有着重要应用。而图数据结构不规则且规模巨大,导致访存成为图应用运行时的瓶颈。由于图数据的顶点度数服从幂律分布,许多研究通过重排序图数据使高度数顶点连续储存在相邻位置,从而提升... 详细信息

图计算在机器学习、数据挖掘、网络安全等领域都有着重要应用。而图数据结构不规则且规模巨大,导致访存成为图应用运行时的瓶颈。由于图数据的顶点度数服从幂律分布,许多研究通过重排序图数据使高度数顶点连续储存在相邻位置,从而提升图数据被访问时的时间与空间局部性。然而重排序会破坏原始图数据中存在的群落结构,导致目前基于顶点度数信息的重排序算法在高结构性图数据集上无法产生性能提升。本文针对上述问题提出了一种新的保护图数据结构性的重排序算法,通过对自然图数据集中存在的群落结构进行研究,结合处理器访存结构特性,将图数据集合理划分成不同区域后进行重排序,保护其群落存储顺序以提高重排序后访存时的局部性。本文在通用处理器平台上,对6个不同结构性图数据集和3种图计算应用共18个测试点进行了验证,实验结果表明,该重排序方法相对于原始图数据集实现了平均18.86%的性能提升,相对于目前最优的基于顶点度数信息的轻量级重排序算法实现了平均11.3%的性能提升。

关键词：图数据重排序顶点度数访存局部性幂律分布群落结构

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面向神威·太湖之光的多核组协同的OpenCL编译方法

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高技术通讯 2022年第9期32卷 927-936页

作者：伍明川刘颖李立民冯晓兵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

近年来,科学领域对高性能计算的需求与日俱增,如何有效利用新型超算架构的计算能力成为研究重点。我国自主研制的神威·太湖之光超算平台,采用了国产异构众核处理器SW26010,其包含4个核组,但未提供核组间的同步机制。为了增加其易... 详细信息

近年来,科学领域对高性能计算的需求与日俱增,如何有效利用新型超算架构的计算能力成为研究重点。我国自主研制的神威·太湖之光超算平台,采用了国产异构众核处理器SW26010,其包含4个核组,但未提供核组间的同步机制。为了增加其易编程性,本文提出了面向神威·太湖之光的核组间同步方法,并在SWCL OpenCL编译器中实现了该核组间同步方法。该方法利用跨OpenCL主机内核的数据依赖分析来标识必要的同步操作位置,并通过SW26010的交叉段进行低开销的核组间通信,程序员在不使用消息传递接口(MPI)进行显式控制同步的情况下,可以自动地将一个OpenCL Kernel程序部署到多个核组上。使用SPEC ACCEL 1.2中的OpenCL测试用例在神威太湖之光平台的实验表明,本方法的加速效果明显优于传统的MPI实现版本。

关键词： OpenCL 国产众核处理器异构同步数据依赖分析

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面向CNN加速器的一种建模与优化设计方法研究

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高技术通讯 2022年第8期32卷 773-788页

作者：祁玉琼张明喆吴海彬叶笑春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

本文提出了一种卷积神经网络(CNN)加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel)。CNNGModel通过CNN加速器中不同结构的具体设计,可以估计该加速器处理不同任务时需要的时间与能耗。在硬件工程师使用硬件描述语言实现该加速器前,通过CNNGMo... 详细信息

本文提出了一种卷积神经网络(CNN)加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel)。CNNGModel通过CNN加速器中不同结构的具体设计,可以估计该加速器处理不同任务时需要的时间与能耗。在硬件工程师使用硬件描述语言实现该加速器前,通过CNNGModel可以提前判断当前CNN加速器的设计是否符合应用需求,从而减少后续不必要的工作量。在实验部分,首先设计并实现了3个CNN加速器;其次分析对比CNNGModel、模拟器VTA以及仿真综合3种方式得到的每个加速器在处理不同CNN时的多项结果,其中对于处理时间的估计,CNNGModel与仿真综合的差距低至3.0%,对于功率,差距则低至6.5%;最后依据CNNGModel,从能耗和性能两方面给出了多项CNN加速器优化策略。

关键词：卷积神经网络(CNN) CNN加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel) CNN加速器优化策略

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量子计算模拟及优化方法综述

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计算机工程 2022年第1期48卷 1-11页

作者：喻志超李扬中刘磊冯圣中国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心) 广东深圳518055 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

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研... 详细信息

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研究量子优越性和量子算法的有效途径。然而,随着量子比特数的增加,模拟所需的计算机资源呈指数增长。因此,研究大规模量子计算模拟在保证计算准确度、精度及效率的情况下减少模拟所需资源具有重要意义。从量子比特、量子门、量子线路、量子操作系统等方面展开,阐述量子计算的基本原理和背景知识。同时总结基于经典计算机的量子计算模拟基本方法,分析不同方法的设计思路和优缺点,列举目前常见的量子计算模拟器。在此基础上,针对量子计算模拟的通信开销问题,从节点拆分和通信优化2个方面出发,讨论基于超级计算机集群的量子计算模拟优化方法。

关键词：量子计算量子线路概率幅模拟量子计算模拟器超级计算机

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加权能耗最小化的无人机辅助移动边缘计算资源分配策略

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电子与信息学报 2022年第11期44卷 3858-3865页

作者：李安戴龙斌余礼苏王振南昌大学信息工程学院南昌330031 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 北京邮电大学人工智能学院北京100876

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹... 详细信息

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹、系统资源分配以最小化无人机和地面设备的加权能耗。该问题高度非凸,为此提出一个基于交替优化算法的两阶段资源分配策略解决该非凸问题。第1阶段在给定地面设备的卸载功率下,利用连续凸逼近(SCA)方法求解无人机轨迹规划、CPU频率资源分配及卸载时间分配;第2阶段求解地面设备的卸载功率分配。通过两阶段的交替和迭代优化找到原问题的次优解。仿真结果验证了所提算法在降低系统能耗方面的有效性。

关键词：无人机移动边缘计算连续凸逼近资源分配交替优化

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PPTM:一种面向异构系统的主动式任务映射方法

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高技术通讯 2022年第2期32卷 161-172页

作者：龚施俊鄢贵海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 中国科学院大学北京100049

在数据高速增长的背景下,异构计算作为满足新兴应用不断提高的算力需求的有效途径,涌现了许多异构加速系统。在这些异构加速系统中,高效的任务映射是充分发挥加速器潜能提升应用程序性能的关键之一。先前工作提出了许多基于有向无环图... 详细信息

在数据高速增长的背景下,异构计算作为满足新兴应用不断提高的算力需求的有效途径,涌现了许多异构加速系统。在这些异构加速系统中,高效的任务映射是充分发挥加速器潜能提升应用程序性能的关键之一。先前工作提出了许多基于有向无环图如何最小化应用程序整体执行时间和最小化异构多处理器之间通信开销等高效的任务映射方法,这些工作通常采用将任务映射到加速器上来提高整个应用的性能。但某些应用程序如果将所有子任务全部映射到加速器上执行,会带来额外的通信开销,进而可能达不到提升性能的预期,甚至造成整个应用程序的性能下降。因此,本文提出了一种基于预测的主动式任务映射算法(PPTM)来应对这样的场景,实现高效的任务映射。实验表明,本文算法能够更准确感知计算任务的运行时状态,大幅提高应用程序的整体性能。

关键词：异构计算异构加速系统任务映射主动式预测算法加速器

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可调可重构的环形振荡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 2021年第3期33卷 340-345页

作者：麻超方叶靖李晓维李华伟胡瑜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 鹏城实验室深圳518000

针对环形振荡器物理不可克隆函数均匀性与独特性不够理想的问题,提出一种可调可重构的环形振荡器物理不可克隆函数设计.该设计包含可重构环形振荡器模块、整合器模块和裁决器模块.可重构环形振荡器模块由多个独立且具有相同设计的可重... 详细信息

针对环形振荡器物理不可克隆函数均匀性与独特性不够理想的问题,提出一种可调可重构的环形振荡器物理不可克隆函数设计.该设计包含可重构环形振荡器模块、整合器模块和裁决器模块.可重构环形振荡器模块由多个独立且具有相同设计的可重构环形振荡器-计数器组构成,芯片各部分的工艺偏差由计数器的数值反映;整合器模块通过将多个计数器数值进行排序并依次作差,以减弱芯片固有时延对物理不可克隆函数均匀性与独特性的不良影响;裁决器模块经预先设计阈值后,对整合器模块产生的差值进行裁决,产生最终响应.在Xilinx Zynq-7000 Soc ZC702 FPGA实现上述可调可重构的环形振荡器物理不可克隆函数,实验结果表明,均匀性的平均值为49.36%,独特性的平均值为47.07%,均趋于50%的理想值,取得了令人满意的效果.

关键词：物理不可克隆函数均匀性独特性整合器裁决器

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