检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2019年第6期56卷 1192-1204页

作者：向陶然叶笑春李文明冯煜晶谭旭张浩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 中国科学院大学北京100049

深度神经网络(deep neural network,DNN)是目前最先进的图像识别算法,被广泛应用于人脸识别、图像识别、文字识别等领域.DNN具有极高的计算复杂性,为解决这个问题,近年来涌出了大量可以并行运算神经网络的硬件加速器.但是,DNN中的全连... 详细信息

深度神经网络(deep neural network,DNN)是目前最先进的图像识别算法,被广泛应用于人脸识别、图像识别、文字识别等领域.DNN具有极高的计算复杂性,为解决这个问题,近年来涌出了大量可以并行运算神经网络的硬件加速器.但是,DNN中的全连接层有大量的权重参数,对加速器的带宽提出了很高的要求.为了减轻加速器的带宽压力,一些DNN压缩算法被提出.然而基于FPGA和ASIC的DNN专用加速器,通常是通过牺牲硬件的灵活性获得更高的加速比和更低的能耗,很难实现稀疏神经网络的加速.而另一类基于CPU,GPU的CNN加速方案虽然较为灵活,但是带来很高的能耗.细粒度数据流体系结构打破了传统的控制流结构的限制,展示出了加速DNN的天然优势,它在提供高性能的运算能力的同时也保持了一定的灵活性.为此,提出了一种在基于细粒度数据流体系结构的硬件加速器上加速稀疏的DNN全连接层的方案.该方案相较于原有稠密的全连接层的计算减少了2.44×~6.17×的峰值带宽需求.此外细粒度数据流加速器在运行稀疏全连接层时的计算部件利用率远超过其他硬件平台对稀疏全连接层的实现,平均比CPU,GPU和mGPU分别高了43.15%,34.57%和44.24%.

关键词：细粒度数据流稀疏神经网络通用加速器数据重用高并行性

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面向3维片上网络的轻量级细粒度容错机制

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计算机研究与发展 2016年第2期53卷 341-353页

作者：周君李华伟王天成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

片上网络(networks-on-chip,NoC)是3维集成电路的主要通信技术之一.其中,路由器是3维片上网络的重要组成部件.现有的面向3维片上网络中路由器的容错技术,通常采取路由器整体冗余技术或者直接舍弃失效路由器的方法,这导致网络资源损失较... 详细信息

片上网络(networks-on-chip,NoC)是3维集成电路的主要通信技术之一.其中,路由器是3维片上网络的重要组成部件.现有的面向3维片上网络中路由器的容错技术,通常采取路由器整体冗余技术或者直接舍弃失效路由器的方法,这导致网络资源损失较为严重.提出一种面向3维片上网络的轻量级细粒度容错机制,充分利用故障路由器中仍能正常运行的有效资源,保障系统通信.提出的容错机制包括一种高可靠性路由器微体系结构设计和一种与之匹配的容错路由机制.通过实验对比和分析,相比较于已有的3维片上网络容错机制,提出的细粒度容错机制具备较高的通信性能和可靠性,同时面积和功耗开销较小.

关键词：片上网络 3维mesh 细粒度容错路由机制

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算礼:探索计算系统的可分析抽象

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计算机研究与发展 2020年第5期57卷 897-905页

作者：徐志伟王一帆赵永威李春典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

计算机系统结构研究正在进入多样性时代.同时,以原型系统构建和基准程序测试为主要特征的计算系统研究方法,使得计算系统的研究成本依然居高不下,难以应对多样性挑战.这个矛盾呼唤新的可分析计算系统学术抽象,其主要特征是研究某个新系... 详细信息

计算机系统结构研究正在进入多样性时代.同时,以原型系统构建和基准程序测试为主要特征的计算系统研究方法,使得计算系统的研究成本依然居高不下,难以应对多样性挑战.这个矛盾呼唤新的可分析计算系统学术抽象,其主要特征是研究某个新系统时,在原型系统实现和基准程序测试之前,就能够分析出该系统的主要性质,进而筛掉不合适的候选系统,大幅度降低研究成本.这正是作为计算机应用抽象的算法概念所具有的特征:在算法实现和基准测试之前就基本可以分析出该算法的时间复杂度和空间复杂度等主要性质.首先,归纳了算法抽象的7条优点,指出最值得计算系统研究学习的是可分析抽象.其次,回顾了系统抽象的相关工作和历史经验,并提出了一个初步候选,称为算礼(computation protocol).最后,讨论了算礼的通用定义、黑箱表示和白箱表示,并用初步的实例指出,算礼思想有助于在计算系统领域提出系统猜想、分析新的并行计算模型、拓展现有架构、启发新的系统评价方法.

关键词：算礼可分析抽象计算系统研究原型系统实现基准程序测试

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贝叶斯电流分解:利用单个传感器感知家用电器电流

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计算机研究与发展 2018年第3期55卷 662-672页

作者：刘晶杰聂磊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

通过单个传感器对家庭中各个电器的用电行为进行感知是普适计算中的一个重要应用,其关键问题是电流分解,即在给定总电流波形情况下计算各个电器的实际电流.此问题现有2类求解方法:稳态估计方法和线性分解方法.前一类方法基于电器稳态耗... 详细信息

通过单个传感器对家庭中各个电器的用电行为进行感知是普适计算中的一个重要应用,其关键问题是电流分解,即在给定总电流波形情况下计算各个电器的实际电流.此问题现有2类求解方法:稳态估计方法和线性分解方法.前一类方法基于电器稳态耗电假设,使用稳态波形估计电器的工作电流.虽然该类方法能避免电器间的相互干扰,但是其结果不能反映总电流的实时变化.后一类方法通过模型约束或数据约束对电流波形进行线性降维,之后将总电流分解到各个低维线性空间中.虽然其分解结果能够反映总电流的实时变化,但是相似电器会降低分解结果的精度.从贝叶斯统计的角度将上述方法的关键假设松弛为位置向量先验分布与噪音先验分布,并提出了基于这2个分布的贝叶斯电流分解方法.利用真实用电数据,构造了多组仿真实验对此方法进行评测.实验结果表明:提出方法分解精度高于原有2类方法,其感知结果既能够反映总电流及各个电器电流的实时变化,又能够降低相似电器对分解结果的干扰.

关键词：家庭用电单点感知电流分解普适计算贝叶斯方法

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基于持久化内存的索引设计重新思考与优化

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计算机研究与发展 2021年第2期58卷 356-370页

作者：韩书楷熊子威蒋德钧熊劲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

非易失性内存(non-volatile memory,NVM)是近几年来出现的一种新型存储介质.一方面,同传统的易失性内存一样,它有着低访问延迟、可字节寻址的特性;另一方面,与易失性内存不同的是,掉电后它存储的数据不会丢失,此外它还有着更高的密度以... 详细信息

非易失性内存(non-volatile memory,NVM)是近几年来出现的一种新型存储介质.一方面,同传统的易失性内存一样,它有着低访问延迟、可字节寻址的特性;另一方面,与易失性内存不同的是,掉电后它存储的数据不会丢失,此外它还有着更高的密度以及更低的能耗开销.这些特性使得非易失性内存有望被大规模应用在未来的计算机系统中.非易失性内存的出现为构建高效的持久化索引提供了新的思路.由于非易失性硬件还处于研究阶段,因此大多数面向非易失性内存的索引研究工作基于模拟环境开展.在2019年4月英特尔发布了基于3D-XPoint技术的非易失性内存硬件apache pass(AEP),这使得研究人员可以基于真实的硬件环境去进行相关研究工作.首先评测了真实的非易失性内存器件,结果显示AEP的写延迟接近DRAM,而读延迟是DRAM的3~4倍.基于对硬件的实际评测结果,研究发现过去很多工作对非易失性内存的性能假设存在偏差,这使得过去的一些工作大多只针对写性能进行优化,并没有针对读性能进行优化.因此,重新审视了之前研究工作,针对过去的混合索引工作进行了读优化.此外,还提出了一种基于混合内存的异步缓存方法.实验结果表明,经过异步缓存方法优化后的混合索引读性能是优化前的1.8倍,此外,经过异步缓存优化后的持久化索引最多可以降低50%的读延迟.

关键词：非易失性内存持久化内存索引存储系统键值存储系统

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基于GPU的最大化1～n倍检测的测试向量选择方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第1期26卷 154-165页

作者：许达文李华伟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

针对已有的测试向量选择方法采用串行程序实现，难以应对测试程序时间及测试数据量迅速增加的问题，提出一种基于GPU的测试向量选择方法，用于高效地从大测试向量集（n倍检测的测试向量集或随机的测试向量集）中选择出较高测试质量的测... 详细信息

针对已有的测试向量选择方法采用串行程序实现，难以应对测试程序时间及测试数据量迅速增加的问题，提出一种基于GPU的测试向量选择方法，用于高效地从大测试向量集（n倍检测的测试向量集或随机的测试向量集）中选择出较高测试质量的测试向量．在考虑受限的测试时间／成本的条件下，采用GPU编程将测试向量选择过程并行化，以最大化1～n倍检测覆盖率为目的，将测试向量按照故障检测能力从大到小排序，从而在实际芯片测试时能够尽快淘汰故障芯片，减少测试时间．实验结果表明，与国际上考虑”倍检测的测试选择工作相比，该方法获得了21．9倍加速；与商业工具产生的同样大小的测试集相比，该方法得到的测试集具有更好的1～n倍检测覆盖率（平均提升3．2％～8．3％），同时也能获得更加陡峭的故障覆盖率曲线．

关键词：测试向量选择 n倍检测 GPU 并行编程

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异构平台上性能自适应FFT框架

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计算机研究与发展 2014年第3期51卷 637-649页

作者：李焱张云泉并行软件与计算科学实验室(中国科学院软件研究所) 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

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在科学和工程界中具有着广泛的应用,尤其是在信号处理、图像处理以及求解偏微分方程领域.基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)和加速处理器(accelerated processing unit,APU)的异... 详细信息

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在科学和工程界中具有着广泛的应用,尤其是在信号处理、图像处理以及求解偏微分方程领域.基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)和加速处理器(accelerated processing unit,APU)的异构平台,提出了自适应性能优化的大规模并行FFT(massively parallel FFT,MPFFT)框架.MPFFT框架采用了安装时和运行时2层自适应策略.安装时借助代码产生器可以生成被GPU程序内核(kernel)调用的任意长度的代码模板库(codelet);运行时根据自动调优技术使代码产生器生成高度优化的GPU计算代码.实验结果表明:MPFFT在APU平台上,一维、二维以及三维FFT相对于AMD clAmdFft 1.6取得的平均加速比分别为3.45,15.20以及4.47,在AMD HD7970GPU上平均加速比分别为1.75,3.01和1.69.在NVIDIA Tesla C2050GPU上取得的整体性能都达到了CUFFT 4.1的93%,最大加速比能够达到1.28.

关键词：快速傅里叶变换自适应性能优化加速处理器图形处理器异构

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静态检测中断驱动程序的数据竞争

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计算机研究与发展 2011年第12期48卷 2290-2299页

作者：霍玮于洪涛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(筹) 北京100190

直接运行于微控制器上的中断驱动程序中可能存在一种重要的程序错误:数据竞争.然而当前主流的数据竞争静态检测技术因其服务于多线程模型程序而不适用.设计简明、易用的中断特征描述语言可以使得竞争检测具有平台无关性;同时,提出了一... 详细信息

直接运行于微控制器上的中断驱动程序中可能存在一种重要的程序错误:数据竞争.然而当前主流的数据竞争静态检测技术因其服务于多线程模型程序而不适用.设计简明、易用的中断特征描述语言可以使得竞争检测具有平台无关性;同时,提出了一个流敏感的、上下文敏感的、考虑中断驱动程序原子性、易变性和部分随机性的数据竞争检测算法.该算法具有高效、精确的特点.实验表明,其检测时间与代码规模基本呈线性关系,分析17850行代码仅用时3.6s;同时,相比于基于锁集技术的典型数据竞争检测方法,其准确率平均是后者的2.13倍.

关键词：微控制器中断驱动程序数据竞争检测过程间数据流分析副作用分析

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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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带权图的均衡k划分

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计算机研究与发展 2015年第3期52卷 769-776页

作者：郑丽丽武继刚陈勇朱梅霞天津工业大学计算机科学与软件学院天津300387 计算机系统结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190

带权图的均衡k划分是把一个图的顶点集分成k个不相交的子集,使得任意2个子集中顶点的权值之和的差异达到极小,并且连接不同子集的边权之和也达到极小.这种图的k划分问题已被应用在软硬件协同设计、大规模集成电路设计和数据划分等领域,... 详细信息

带权图的均衡k划分是把一个图的顶点集分成k个不相交的子集,使得任意2个子集中顶点的权值之和的差异达到极小,并且连接不同子集的边权之和也达到极小.这种图的k划分问题已被应用在软硬件协同设计、大规模集成电路设计和数据划分等领域,它已被证明是NP完全问题.首先针对带权图的均衡k划分问题提出了能够生成优质近似解的启发式算法.该算法在保证子集均衡的条件下,采用最大化同一子集内部边权之和的策略来构造每一个顶点子集;构建子集S的思想是每次从候选集中选择与子集S相连的具有最大增益的顶点放入子集S中,直到子集S的顶点权值之和满足要求.此外,采用了定制的禁忌搜索算法对生成的初始近似解实施进一步优化.实验结果表明,当k分别取值为2,4,8时所提算法分别在86%,81%,68%的基准图上求得的平均解优于当前最新算法求得的平均解;解的最大改进幅度可达60%以上.

关键词：带权图 k划分启发式算法禁忌搜索算法设计

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