检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2013年第5期36卷 1065-1075页

作者：胡杏潘送军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 中国科学院大学北京100049

时钟门控等低功耗技术引起的电流波动以及供电网络上的寄生阻抗效应,共同形成感应噪声(di/dt),引起供电电压波动.过大的电压波动可能引发时延故障并影响系统正确运行,被称之为电压紧急.文章分析了同时多线程处理器中电压紧急与程序访存... 详细信息

时钟门控等低功耗技术引起的电流波动以及供电网络上的寄生阻抗效应,共同形成感应噪声(di/dt),引起供电电压波动.过大的电压波动可能引发时延故障并影响系统正确运行,被称之为电压紧急.文章分析了同时多线程处理器中电压紧急与程序访存行为之间的关系,结合程序的存储级并行性,提出了一种线程调度方法以减少电压紧急对系统性能的影响.实验结果表明,与flush方法相比,所提方法在双线程环境下平均减少21.7%的电压紧急,在四线程环境下平均减少25.2%的电压紧急,并能够有效提高同时多线程处理器的公平性.

关键词：电压紧急感应噪声同时多线程存储级并行

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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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二进制翻译中标志位的模式化翻译方法

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计算机研究与发展 2014年第10期51卷 2336-2347页

作者：王文文武成岗白童心王振江远翔崔慧敏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

二进制翻译是在不同硬件平台之间实现软件迁移的重要手段.在二进制翻译系统中,如何在没有标志位寄存器的目标平台上模拟实现源平台上标志位寄存器的功能,是影响系统性能的关键.现有的标志位分析技术通过对标志位的定值引用进行数据流分... 详细信息

二进制翻译是在不同硬件平台之间实现软件迁移的重要手段.在二进制翻译系统中,如何在没有标志位寄存器的目标平台上模拟实现源平台上标志位寄存器的功能,是影响系统性能的关键.现有的标志位分析技术通过对标志位的定值引用进行数据流分析,尽可能多地消除冗余的标志位定值.但是,对于那些会被引用的标志位定值,现有的技术仍然需要进行翻译.这不仅会导致翻译生成代码的膨胀,还会影响二进制翻译系统的性能.提出了一种二进制翻译中基于模式化的标志位翻译方法.该方法在标志位分析技术基础上,通过将源平台上标志位定值指令和引用指令组合成固定的标志位模式,然后根据模式的具体语义选择目标平台上具有相同语义功能的指令组合进行翻译.这种模式化的翻译方法,不仅可以降低因翻译标志位而引入的代码膨胀,还可以提升二进制翻译系统的性能.实验结果表明,对于SPEC CINT2006中的程序,该方法不仅可以使翻译生成的代码量平均减少7.5%,还可以将程序的性能平均提升10%.

关键词：二进制翻译标志位寄存器标志位翻译标志位模式代码优化

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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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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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Gene Panel流程的并行设计与优化研究

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计算机学报 2019年第11期42卷 2429-2446页

作者：王元戎曾平臧大伟谭光明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 中国科学院大学北京100049

随着二代测序技术的快速发展,基因测序成本迅速下降,这导致基因数据的爆炸式增长,基因数据分析工具逐渐无法满足如此大规模的数据分析需求.一方面,基因数据分析工具大多仍为串行执行,无法有效地利用多核结构提升性能并导致计算资源的严... 详细信息

随着二代测序技术的快速发展,基因测序成本迅速下降,这导致基因数据的爆炸式增长,基因数据分析工具逐渐无法满足如此大规模的数据分析需求.一方面,基因数据分析工具大多仍为串行执行,无法有效地利用多核结构提升性能并导致计算资源的严重浪费;另一方面,由于前期设计和开发的局限性,分析工具所依赖的底层算法库不能兼顾高性能与友好的用户接口.Gene Panel是当前主流的面向癌症检测的基因数据分析流程,它也是由多种基因数据分析工具组成的.该文面向Gene Panel流程:(1)设计并实现了一套全新的并行Gene Panel基因数据分析流程,通过数据并行和任务并行两种主要并行手段并结合负载均衡等其他优化方法,有效地提升了多核平台的资源利用率,并获得了4~7倍的整体加速比;(2)设计并实现了一种接口友好的高性能基因数据分析底层库HCC.由于相似的算法特征,该文的优化方法同样适用于除Gene Panel外的其他测序流程.

关键词：大数据 Gene Panel 并行优化负载均衡底层库优化

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芯片敏捷开发实践:标签化RISC-V

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计算机研究与发展 2019年第1期56卷 35-48页

作者：余子濠刘志刚李一苇黄博文王卅孙凝晖包云岗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

随着开放指令集RISC-V的流行,开源芯片的概念逐渐进入人们的视野.但是目前的芯片设计项目需要投入相当的人力和时间才能开展,并且具有一定的风险,这些情况一定程度上限制了开源芯片的发展.为了进一步降低芯片开发的门槛,加州大学伯克利... 详细信息

随着开放指令集RISC-V的流行,开源芯片的概念逐渐进入人们的视野.但是目前的芯片设计项目需要投入相当的人力和时间才能开展,并且具有一定的风险,这些情况一定程度上限制了开源芯片的发展.为了进一步降低芯片开发的门槛,加州大学伯克利分校先后设计了开放指令集RISC-V,开放了其SoC实现Rocket Chip的项目源码,并提出了一门面向敏捷开发的硬件构建语言***-V,Rocket Chip和Chisel是如何赋能开源芯片敏捷开发?将基于中国科学院计算技术研究所的研究工作"标签化RISC-V"项目开发过程中的若干案例,展示:1)开放又活跃的指令集生态(如RISC-V)是推动芯片研发创新的必要条件;2)Chisel的信号整体连接、元编程、面向对象编程以及函数式编程等特性可大幅缩减代码量,提升代码可维护性;3)敏捷开发能在编码效率提升一个数量级的同时,达到与传统硬件开发模式相当甚至更优的性能、功耗与面积.

关键词： RISC-V Chisel 开源芯片设计敏捷开发

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图神经网络加速结构综述

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计算机研究与发展 2021年第6期58卷 1204-1229页

作者：李涵严明玉吕征阳李文明叶笑春范东睿唐志敏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,新兴的图神经网络因其强大的图学习和推理能力,得到学术界和工业界的广泛关注,被认为是推动人工智能领域迈入“认知智能”阶段的核心力量.图神经网络融合传统图计算和神经网络的执行过程,形成了不规则与规则的计算和访存行为共... 详细信息

近年来,新兴的图神经网络因其强大的图学习和推理能力,得到学术界和工业界的广泛关注,被认为是推动人工智能领域迈入“认知智能”阶段的核心力量.图神经网络融合传统图计算和神经网络的执行过程,形成了不规则与规则的计算和访存行为共存的混合执行模式.传统处理器结构设计以及面向图计算和神经网络的加速结构不能同时应对2种对立的执行行为,无法满足图神经网络的加速需求.为解决上述问题,面向图神经网络应用的专用加速结构不断涌现,它们为图神经网络定制计算硬件单元和片上存储层次,优化计算和访存行为,取得了良好的加速效果.以图神经网络执行行为带来的加速结构设计挑战为出发点,从整体结构设计以及计算、片上访存、片外访存层次对该领域的关键优化技术进行详实而系统地分析与介绍.最后还从不同角度对图神经网络加速结构设计的未来方向进行了展望,期望能为该领域的研究人员带来一定的启发.

关键词：图神经网络混合执行模式加速结构人工智能领域专用架构

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基于寄存器簇恢复的追踪信号选择方法

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计算机学报 2018年第10期41卷 2318-2329页

作者：程云李华伟王颖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

在集成电路开发中,原型芯片硅后可观测性差,使得硅后调试变得异常困难,延长了芯片的开发周期.基于追踪的可调试性设计通过在芯片中添加追踪缓存以存储关键的追踪信号,可提高芯片的可观测性.但由于调试硬件开销有限,如何选择有限的追踪... 详细信息

在集成电路开发中,原型芯片硅后可观测性差,使得硅后调试变得异常困难,延长了芯片的开发周期.基于追踪的可调试性设计通过在芯片中添加追踪缓存以存储关键的追踪信号,可提高芯片的可观测性.但由于调试硬件开销有限,如何选择有限的追踪信号以提高芯片可观测性成为硅后调试的研究热点.该文提出了一种基于寄存器簇恢复的追踪信号选择方法,其可分为两步:寄存器簇生成、寄存器簇融合和选择,其中寄存器簇生成根据寄存器的反馈环信息构建初始寄存器簇,而寄存器簇融合和选择可以通过簇合并优化初始寄存器簇,并选择对状态恢复率提升最大的寄存器簇作为追踪寄存器簇.当追踪寄存器簇确定后,簇输入即为追踪信号,簇内寄存器即为需获取的快照信号.在基准电路ISCAS89上的实验结果表明,相对于现有的追踪信号选择方法,该方法可获得更高的状态恢复率,比现有最好的选择结果平均可提高7%,最高可提高57%,同时算法运行时间更短,比现有最快的选择方法平均也有54倍的加速,而仅需增加不到2%的存储开销和不到1%的逻辑开销.

关键词：追踪调试追踪信号选择状态恢复率硅后调试

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面向Android应用隐私泄露检测的多源污点分析技术

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软件学报 2019年第2期30卷 211-230页

作者：王蕾周卿何冬杰李炼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 中国科学院大学北京100190

当前,静态污点分析检测Android应用隐私泄露存在误报率较高的问题,这给检测人员和用户带来很大的不便.针对这一问题,提出了一种多源绑定发生的污点分析技术.该技术可以精确地判断污点分析结果中多组源是否可以在一次执行中绑定发生,用... 详细信息

当前,静态污点分析检测Android应用隐私泄露存在误报率较高的问题,这给检测人员和用户带来很大的不便.针对这一问题,提出了一种多源绑定发生的污点分析技术.该技术可以精确地判断污点分析结果中多组源是否可以在一次执行中绑定发生,用户可以从单一分析1条结果转为分析有关联的多组结果,这既缩小了分析范围,又降低了检测的误报率.在精度上,该技术支持上下文敏感、流敏感、域敏感等特性,并可以有效地区分出分支互斥的情况.在效率上,提供了一种高效的实现方法,可以将高复杂度(指数级别)的分析降低为与传统方法时间相近的分析(初始阶段开销为19.7%,进一步的多源分析平均时间为0.3s).基于此,实现了一个原型系统MultiFlow,利用其对2116个良性手机软件和2089个恶意手机软件进行应用,应用结果表明,多源污点分析技术可以有效地降低隐私泄露检测的误报率(减少多源对41.1%).同时,还提出了一种污点分析结果风险评级标准,评级标准可以进一步帮助用户提高隐私泄露检测的效率.最后探讨了该技术潜在的应用场景.

关键词：程序分析污点分析软件安全静态分析 Android

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