检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2023年第6期33卷 568-580页

作者：杨灿王重熙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 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

随着深度神经网络的广泛应用,对神经网络模型的训练速度需求也不断增长,各类面向训练的加速器应运而生。然而,在训练过程的各阶段,同一个层展现出了巨大的计算差异,计算差异性使得单一数据流结构的加速器在某些阶段的处理上达不到最高... 详细信息

随着深度神经网络的广泛应用,对神经网络模型的训练速度需求也不断增长,各类面向训练的加速器应运而生。然而,在训练过程的各阶段,同一个层展现出了巨大的计算差异,计算差异性使得单一数据流结构的加速器在某些阶段的处理上达不到最高的效率。而图形处理器(GPU)等通用性设计通常不能充分地利用各阶段操作的特性使得利用率较低。为了解决这个问题,本文针对卷积神经网络(CNN)训练不同阶段的操作,分别提出了高效的执行方案,设计了一个统一的加速器处理单元硬件结构,能够将所有阶段的执行方案高效地映射到其上运行,并以这个统一的处理单元为基础实现了一个高效的支持训练的卷积神经网络加速器。实验结果显示,基于4个常用的卷积神经网络模型,卷积层训练的前向过程、反向过程的运算资源利用率分别达到了77.6%、67.3%,相比于现有主流的利用Tensor核心加速深度学习任务的GPU,运算资源利用率提高了45.1%和41.7%。

关键词：神经网络训练加速器卷积神经网络(CNN)

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基于蒙特卡洛方法的触发器聚类布局算法

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高技术通讯 2017年第1期27卷 1-8页

作者：王昊刘臻王剑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 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100095

针对触发器聚类的布局问题,提出了一种基于蒙特卡洛方法的触发器聚类布局算法。该方法的核心思想为设计合理的评分函数,并通过蒙特卡洛方法模拟触发器聚类在版图上的随机游走过程,获取样本,再通过评分函数评价样本质量,逐步地在可行域... 详细信息

针对触发器聚类的布局问题,提出了一种基于蒙特卡洛方法的触发器聚类布局算法。该方法的核心思想为设计合理的评分函数,并通过蒙特卡洛方法模拟触发器聚类在版图上的随机游走过程,获取样本,再通过评分函数评价样本质量,逐步地在可行域中搜索最优解。实验结果表明,相较于现有的方法,该方法在总线长与时序性能两方面,分别得到平均约9%与17%的改善与提升。此外,该方法具有较强的健壮性,适用于复杂度较高或者版图利用率较高的设计,并能够快速收敛,以较小的时间代价完成优化。

关键词：触发器聚类布局蒙特卡洛方法层次化设计方法

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基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法研究

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高技术通讯 2020年第9期30卷 875-883页

作者：卢新元陈华军许超王剑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 龙芯中科技术有限公司北京100190

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点... 详细信息

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点,通过功能指令序列对测试模式进行授权,将测试模式分为非安全测试模式和安全测试模式。非安全测试模式下,加密电路的密钥被屏蔽,无法通过扫描测试获取。安全测试模式下,加密电路可以进行正常的扫描测试。实验结果表明,采用上述基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法的电路后,不仅可以保证安全测试模式下扫描测试故障覆盖率不变,而且非安全测试模式下攻击者无法通过现有的攻击方式获取密钥。同原始电路相比,该方法只需要添加极少的硬件电路,面积开销仅为0.3%。

关键词：扫描旁路攻击密钥功能指令安全测试模式扫描设计

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龙芯UNCACHE加速原理及其在系统图形性能优化中的应用

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高技术通讯 2015年第4期25卷 357-364页

作者：张爽爽孟小甫汪文祥高翔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 龙芯中科技术有限公司北京100095

针对当前采用独立显卡的桌面计算机系统架构普遍存在的CPU（中心处理单元）访问GPU（图形处理单元）存储空间数据传输延迟较大的瓶颈，采用了龙芯GS464处理器核心实现的UA（uncache acceleration）机制对GPU驱动程序中的GPU存储空间访... 详细信息

针对当前采用独立显卡的桌面计算机系统架构普遍存在的CPU（中心处理单元）访问GPU（图形处理单元）存储空间数据传输延迟较大的瓶颈，采用了龙芯GS464处理器核心实现的UA（uncache acceleration）机制对GPU驱动程序中的GPU存储空间访问接口进行优化，极大地提高了处理器向GPU等IO存储空间连续数据写入的速度。详细分析了龙芯处理器uA机制的原理及其相对于uncache方式IO写所能带来的性能提升。通过UA机制优化了龙芯3A＋2H平台的GPU驱动性能，x11perf测试结果显示，采用UA优化GPU驱动后，Xserver的一些接口性能提升达5％～230％。将龙芯处理器的UA机制封装到了标准MMAP系统调用，并通过该扩展后的系统调用优化了Xserver的Xvideo扩展接口，实验结果显示，播放常见较高分辨率视频时该接口性能能够有6～12倍的性能提升。

关键词：处理器核 UA 图形图像

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多核片上系统主控式内存控制器预取

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高技术通讯 2019年第5期29卷 423-431页

作者：李鹏王剑曾露王焕东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 龙芯中科技术有限公司北京100095

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)主控式内存控制器预取方法来解决多IP核导致内存控制器端预取资源竞争的问题。该方法综合考虑了不同访存流预取的及时性和访存冲突性,将预取数据及时性差的访存流进行过滤,使之在stream buffer资源紧... 详细信息

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)主控式内存控制器预取方法来解决多IP核导致内存控制器端预取资源竞争的问题。该方法综合考虑了不同访存流预取的及时性和访存冲突性,将预取数据及时性差的访存流进行过滤,使之在stream buffer资源紧张的情况下不占用流缓冲空间,同时利用流缓冲地址记录表使得存在冲突的访存流优先使用stream buffer,进一步降低了访存冲突的概率。实验表明,该方法可以提升近20%的最大访存带宽,而对带宽需求小的访存IP核可以降低60%左右的访存延迟。

关键词：多核片上系统(MPSoC) 及时性访存冲突预取流缓冲

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龙芯KVM虚拟机I/O中断子系统的优化

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高技术通讯 2020年第9期30卷 893-900页

作者：朱琛王剑高翔毛碧波李星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 龙芯中科技术有限公司北京100190

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚... 详细信息

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚拟机处理I/O中断的吞吐量提升了300%以上。在部分I/O中断较频繁的网络和磁盘测试中,性能有60.9%~215.1%的提升,文中的优化方法同样适用于其他架构的KVM虚拟机。

关键词： KVM虚拟机 I/O中断 I/O虚拟化

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片上多核处理器的区域共享的双粒度目录

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高技术通讯 2015年第7期25卷 669-676页

作者：曾露陈新科王焕东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 龙芯中科技术有限公司北京100190

研究了双粒度目录(DGD)下片上多核处理器的访存行为以及DGD对不同共享行为的目录开销,以进一步降低DGD结构的面积开销。针对DGD需要为共享缓存区域创建额外的块目录项的问题,提出了创新的区域共享的双粒度目录(RSDGD)结构。该结构可用... 详细信息

研究了双粒度目录(DGD)下片上多核处理器的访存行为以及DGD对不同共享行为的目录开销,以进一步降低DGD结构的面积开销。针对DGD需要为共享缓存区域创建额外的块目录项的问题,提出了创新的区域共享的双粒度目录(RSDGD)结构。该结构可用一个区域共享目录项同时维护最多3个共享者共享同一个缓存区域的一致性,从而能有效减少所需的块目录项数量,降低总的目录开销。实验结果表明,和原有的DGD相比,该结构平均减少了25%的目录空间需求,而仅产生了不到0.6%的性能损失。该结构有效地降低了芯片的面积开销,提高了目录结构的可伸缩性。

关键词：双粒度目录(DGD) 片上多核处理器缓存一致性区域共享目录一致性协议访存优化

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稀疏队列中的动态发射机制及电路实现

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高技术通讯 2017年第5期27卷 389-397页

作者：刘臻王剑赵鹏飞丁健平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 龙芯中科技术有限公司北京100095

针对多运算部件处理器中非流水多拍指令堵塞非相关指令的问题,提出了一种动态发射机制,该机制可以在发射当拍根据空闲运算部件数量同时选中并发射多条指令,不必提前为指令分配运算部件。动态发射稀疏队列基于一种快速的N选M电路,利用电... 详细信息

针对多运算部件处理器中非流水多拍指令堵塞非相关指令的问题,提出了一种动态发射机制,该机制可以在发射当拍根据空闲运算部件数量同时选中并发射多条指令,不必提前为指令分配运算部件。动态发射稀疏队列基于一种快速的N选M电路,利用电流的大小来表征指令在队列内驻留时间的长短,通过灵敏电流放大器实现快速的筛选,最后经过RS触发器调整波形,利用NMOS放电网络得到指令位置的掩码。动态发射队列解决了运算部件冲突问题,提高了每时钟周期执行指令数(IPC),最大程度发挥全局队列的效能,其中的调度电路使用SMIC 40nm工艺实现,通过Hspice仿真验证,该电路工作频率可达8GHz。

关键词：发射队列动态发射稀疏发射队列 N选M 灵敏放大器

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基于FPGA模拟片上多核处理器的新方法

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高技术通讯 2014年第7期24卷 661-668页

作者：陈新科黄帅王焕东吴瑞阳曾露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 龙芯中科技术有限公司北京100190

为了解决使用现场可编程门阵列(FPGA)进行大规模片上多核处理器模拟的容量限制难题,提出了一种新颖的FPGA模拟方法。该方法通过混合真实的处理器核与伪造的处理器核,使用1个或2个FPGA即可模拟整个片上多核处理器,而且可以有效克服FPGA... 详细信息

为了解决使用现场可编程门阵列(FPGA)进行大规模片上多核处理器模拟的容量限制难题,提出了一种新颖的FPGA模拟方法。该方法通过混合真实的处理器核与伪造的处理器核,使用1个或2个FPGA即可模拟整个片上多核处理器,而且可以有效克服FPGA的容量限制问题,同时又不过多损害对多核处理器行为特征的有效模拟。用此方法实现了周期精确的全芯片模拟,并使用流片后的片上多核处理器芯片对此模拟方法进行了有效性验证。实验很容易地实现了50MHz以上的模拟速度,比基于相同设计的软件仿真快10万倍以上。模拟速度的大幅度提升,使得可以启动未经修改的Linux操作系统和运行完整的多用户SPEC CPU2006 train测试集。这种混合真实处理器核与伪造处理器核的模拟方法为片上多核处理器的功能验证和性能评估提供了一种简单高效的途径。

关键词：模拟仿真模型现场可编程门阵列(FPGA) 片上多核处理器伪造的处理器核

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一种面向众核架构的数据流编译框架

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计算机学报 2014年第7期37卷 1560-1569页

作者：魏海涛秦明康于俊清范东睿华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 华中科技大学网络与计算中心武汉430074 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

数据流编程模型将程序设计与媒体处理相结合,已大量应用到各个领域.众核处理器已经成为主流和工业标准,如何利用众核架构的特性来提高流应用执行性能已成为目前研究工作的一大难点.文中提出了一个高效的流编译框架来优化流应用的执行,... 详细信息

数据流编程模型将程序设计与媒体处理相结合,已大量应用到各个领域.众核处理器已经成为主流和工业标准,如何利用众核架构的特性来提高流应用执行性能已成为目前研究工作的一大难点.文中提出了一个高效的流编译框架来优化流应用的执行,该框架包含3个优化策略:设计一个最优的软件流水调度方法;提出一个高效的数据存储分配算法;并采用合理的众核间的映射策略,减小通信以及同步的开销.文中在Godson-T上实现了该编译器框架,实验结果表明,该方法比优化前有较大性能改进.

关键词：编译框架数据流程序众核处理器软件流水并行

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