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2012中国计算机大会

作者：张帅宋风龙王栋刘志勇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市 100190 中国科学院大学北京市 100039 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 国网信息通信有限公司信息通信运维中心北京市 100761

本文探讨片上网络在执行真实并行程序时的能耗和性能关系并提出一种能耗/性能优化方法。首先，本文提出了一种精确的性能-能耗模型，(a)首次在性能和能耗模型中同时划分出与频率相关和与频率无关的因素，并分析其对性能和能耗的影响。(b... 详细信息

本文探讨片上网络在执行真实并行程序时的能耗和性能关系并提出一种能耗/性能优化方法。首先，本文提出了一种精确的性能-能耗模型，(a)首次在性能和能耗模型中同时划分出与频率相关和与频率无关的因素，并分析其对性能和能耗的影响。(b)其次，首次在性能-能耗模型中建立并行开销、片外访存开销与片上网络规模(节点数)、频率之间的关系，同时引入了并行度、通信模型等与应用相关的因素，使该模型能够同时表达软硬件特性。(c)第三，本文提出了一种基于该性能-能耗模型的性能-能耗优化方法，通过采集程序的通信模型、访存消息数量等数据选择适当的频率和网络节点数来获得片上网络能耗最低值或处理器性能最大值。最后，本文采用8个PARSEC并行程序验证前述模型的准确性并评价性能-能耗优化方法，结果显示本文性能-能耗模型相比传统模型更加精确吻合实验测量结果，性能-能耗优化方法也有效适用于不同种类的并行程序。

关键词：多核片上网络高能效能耗优化

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有向无环图的高效归约算法

有向无环图的高效归约算法

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2014全国理论计算机科学学术年会

作者：侯睿武继刚天津工业大学计算机科学与软件学院天津 300387 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

将一个应用程序部署到给定的片上网络上执行时,需要将应用程序中的每一个子任务都指派给片上网络中的一个节点执行.该问题一般被建模成由一组子任务作为顶点的有向无环图,任务在片上网络上的部署过程就等同于一个有向无环图的顶点向一... 详细信息

将一个应用程序部署到给定的片上网络上执行时,需要将应用程序中的每一个子任务都指派给片上网络中的一个节点执行.该问题一般被建模成由一组子任务作为顶点的有向无环图,任务在片上网络上的部署过程就等同于一个有向无环图的顶点向一个片上网络拓扑的映射过程.而随着应用程序和片上网络规模的增大,计算一个最优的映射方案是典型的难解问题.为了加速有向无环图到片上网络拓扑的映射过程,文中提出了有向无环图的归约算法,使归约后的图中的顶点数量尽可能的与给定片上网络中的节点数量相同.文中提出的图归约算法可以有效地识别出所有可归约子图,这些可归约子图可被归约为单一顶点.新算法的适用范围从嵌套图扩展到了任意图,并且拥有与原算法相同的复杂度量级.本文也提出了一个并行化的算法思想加速了可归约子图的搜索过程.

关键词：片上网络有向无环图归约算法可归约子图

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基于Pthreads的并行DSRC压缩算法设计与实现

基于Pthreads的并行DSRC压缩算法设计与实现

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2013全国高性能计算学术年会

作者：詹科张云泉王婷郑晶晶张鹏中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 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 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 广州中国科学院软件应用技术研究所广州511458

高通量测序仪产生大量的DNA数据,FASTQ是存储DNA数据被广泛使用的数据格式.对FASTQ格式的数据进行压缩处理,能有效的节省存储空间.DSRC算法具有压缩比高的优点,因此对DSRC算法进行并行,能提高压缩FASTQ格式的DNA数据的效率.本文基于Pthr... 详细信息

高通量测序仪产生大量的DNA数据,FASTQ是存储DNA数据被广泛使用的数据格式.对FASTQ格式的数据进行压缩处理,能有效的节省存储空间.DSRC算法具有压缩比高的优点,因此对DSRC算法进行并行,能提高压缩FASTQ格式的DNA数据的效率.本文基于Pthreads,并行了DSRC算法,测试结果表明,当使用4线程,加速比达到3.5.

关键词：脱氧核糖核酸序列并行算法数据压缩加速比

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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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BDSim:面向大数据应用的组件化高可配并行模拟框架

BDSim:面向大数据应用的组件化高可配并行模拟框架

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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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TrustZone中断隔离机制的形式化验证

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小型微型计算机系统 2023年第9期44卷 2105-2112页

作者：付俊仪张倩颖王国辉李希萌施智平关永首都师范大学信息工程学院北京100048 高可靠嵌入式系统北京市工程研究中心北京100048 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 电子系统可靠性技术北京市重点实验室北京100048 北京成像理论与技术高精尖创新中心北京100048

TrustZone技术通过对硬件进行安全扩展,为软件提供了相互隔离的可信执行环境和通用执行环境.中断隔离机制是TrustZone的关键隔离机制,确保安全中断和非安全中断分别在可信执行环境和通用执行环境中被处理,该机制不正确可能导致安全中断... 详细信息

TrustZone技术通过对硬件进行安全扩展,为软件提供了相互隔离的可信执行环境和通用执行环境.中断隔离机制是TrustZone的关键隔离机制,确保安全中断和非安全中断分别在可信执行环境和通用执行环境中被处理,该机制不正确可能导致安全中断被通用执行环境处理,从而影响可信执行环境的安全性.本文提出ARMv8 TrustZone架构中断隔离机制的形式化验证方法,在定理证明器Isabelle/HOL中建立包含中断隔离机制关键软硬件的形式化模型,该模型为状态迁移系统,包括中断处理程序、TrustZone Monitor、中断控制器等组件;在证明模型满足正确性的基础上,通过展开定理验证无干扰、无泄露、无影响等信息流安全属性,结果表明TrustZone中断隔离机制满足信息流安全属性,在中断处理过程中不存在隐蔽的信息流通道.

关键词： TrustZone 可信执行环境中断隔离信息流安全形式化验证

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基于多目标遗传算法的单指令集异构多核系统静态任务调度

基于多目标遗传算法的单指令集异构多核系统静态任务调度

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2012中国计算机大会

作者：徐远超张志敏蒋毅飞首都师范大学信息工程学院北京100048 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 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 上海高性能集成电路设计中心上海201204

与同构多核处理器相比，单指令集异构多核处理器能够更好的匹配程序行为的多样性，从而具有更好的性能功耗比。异构多核处理器的能效优势依赖于操作系统合理而有效的调度，追求性能与功耗的统一，是典型的多目标优化问题。提出将多目标... 详细信息

与同构多核处理器相比，单指令集异构多核处理器能够更好的匹配程序行为的多样性，从而具有更好的性能功耗比。异构多核处理器的能效优势依赖于操作系统合理而有效的调度，追求性能与功耗的统一，是典型的多目标优化问题。提出将多目标优化遗传算法应用于寻找异构多核环境下最优的静态任务调度方案，提出表征任务相对顺序的染色体编码结构，使种群初始化时的有效个体所占比例变为100％。提出使用先序关系矩阵来确定任务的执行顺序，克服了高度值方法存在的严重不足。仿真结果表明，先序关系矩阵方法能扩大搜索范围，在种群规模足够大时，可以找到高度值方法漏掉的部分最优解。

关键词：异构多核任务调度多目标优化遗传算法性能功耗比

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Leon3多核处理器的FPGA跨层次可靠性设计与实现

Leon3多核处理器的FPGA跨层次可靠性设计与实现

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第七届中国测试学术会议

作者：陈国路黄柯衡胡瑜李晓维刘波刘鸿谨龚健华更新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 中国科学院研究生院北京100049 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 北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术国防科技重点实验室北京100190

SRAM型FPGA具有设计开发周期短、设计制造成本低、可反复编程、灵活性高等优点，在航空航天领域中的应用逐渐受到重视。但是SRAM型FPGA极易受空间高能带电粒子导致的单粒子翻转效应的影响，严重制约芯片可靠性。本文针对SRAM型FPGA的可... 详细信息

SRAM型FPGA具有设计开发周期短、设计制造成本低、可反复编程、灵活性高等优点，在航空航天领域中的应用逐渐受到重视。但是SRAM型FPGA极易受空间高能带电粒子导致的单粒子翻转效应的影响，严重制约芯片可靠性。本文针对SRAM型FPGA的可靠性问题，提出并实现了基于动态重配置的可靠性设计和基于配置文件回读的跨层次可靠性设计方法。基于动态重配置的可靠性设计利用SRAM型FPGA动态重配置技术，在三模冗余的基础上对故障模块进行动态恢复，在功能层次对设计进行保护。基于配置文件回读的可靠性设计利用FPGA内部配置接口，对配置数据进行回读和校验，在配置层次对设计进行保护。在基于LEON3处理器的实验平台上的实验结果表明，本文实现的跨层次可靠性设计方案能有效的容忍单粒子翻转故障，提高系统可靠性。

关键词：电路设计现场可编程门阵列可靠性设计单粒子翻转故障功能模块

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一款X86架构处理器保护模式及长模式下复杂指令的验证

一款X86架构处理器保护模式及长模式下复杂指令的验证

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第七届中国测试学术会议

作者： Hao Shuai 郝帅 Lv Tao 吕涛 Li Xiao Wei 李晓维 State Key Laboratory of Computer System and Architecture Chinese Academy of Sciences Beijing 10019 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

本文对一款X86架构处理器的复杂指令在保护模式以及长模式下进行了功能验证。通过对X86架构处理器运行模式进行分析，搭建了进入保护模式以及长模式(长模式包括兼容模式及64bit模式)的模板，为指令集在这3种模式下进行功能验证奠定基础... 详细信息

本文对一款X86架构处理器的复杂指令在保护模式以及长模式下进行了功能验证。通过对X86架构处理器运行模式进行分析，搭建了进入保护模式以及长模式(长模式包括兼容模式及64bit模式)的模板，为指令集在这3种模式下进行功能验证奠定基础。基于对X86指令访存次数及访存难度的研究，将指令集分为一般指令、一般复杂指令与复杂指令，并对复杂指令：CALL FAR、JUMP FAR、RETURN FAR、INT和IRET进行了定向功能验证，编写测试激励800余条，实现功能点覆盖率100％，发现设计错误32处。

关键词：集成电路测试复杂指令运行模式功能验证

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基于数据预取的多核处理器末级缓存优化方法

基于数据预取的多核处理器末级缓存优化方法

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第十二届中国虚拟现实大会

作者： Shan Shuchang 单书畅 Hu Yu 胡瑜 Li Xiaowei 李晓维 State Key Laboratory of Computer Architecture Institute of Computing Technology Chinese Academy of 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 中国科学院研究生院北京 100049 State Key Laboratory of Computer Architecture Institute of Computing Technology Chinese Academy of 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

末级缓存的性能已成为影响多核处理器整体性能的关键因素.基于多核处理器在处理并行程序时各处理器核访存行为的相似性，提出一种降低访存缺失率的数据预取方法.首先记录各处理器核的访存缺失历史;然后通过分析历史信息预测各处理器核... 详细信息

末级缓存的性能已成为影响多核处理器整体性能的关键因素.基于多核处理器在处理并行程序时各处理器核访存行为的相似性，提出一种降低访存缺失率的数据预取方法.首先记录各处理器核的访存缺失历史;然后通过分析历史信息预测各处理器核之间末级缓存缺失的关联关系，采用数据预取的方式，在处理器核出现读缺失之前为其末级缓存提供数据块.实验结果表明，对于4核和16核处理器系统，该方法可以分别降低末级缓存缺失率9.8％和18.4％，提高性能4.0％与12.4％.

关键词：计算机结构多核处理器末级缓存性能优化

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