检索结果-内蒙古大学图书馆

系统仿真学报 2019年第12期31卷 2685-2695页

作者：余世干唐志敏叶笑春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京100190 中国科学院大学计算机控制与工程学院北京100049 先进微处理器技术国家工程实验室四川成都610218 阜阳师范大学信息工程学院安徽阜阳236041

异构多核是处理器重要方向之一,却面临着瞬态故障频发问题,传统TMR(三模冗余)是主要解决办法,但有效率低,功耗高特点,提出基于推测机制高性能容错调度算法FTSAS。各异构核独立执行任务,记录最先完成核的状态值,采用前向推测法继续执行... 详细信息

异构多核是处理器重要方向之一,却面临着瞬态故障频发问题,传统TMR(三模冗余)是主要解决办法,但有效率低,功耗高特点,提出基于推测机制高性能容错调度算法FTSAS。各异构核独立执行任务,记录最先完成核的状态值,采用前向推测法继续执行下一任务,采用多数一致原则,由落后的核完成结果比较,保障系统可靠性。仿真实验表明,FTSAS比当前容错方法平均性能提高了12.9%,注入200个错误时,具有相近的容错效果,但FTSAS平均执行性能提高了11.4%,平均功耗降低了15.8%。

关键词：异构多核处理器推测机制容错调度

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基于线程池的GPU任务并行计算模式研究

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计算机学报 2018年第10期41卷 2175-2192页

作者：李涛董前琨张帅孔令晏康宏杨愚鲁南开大学计算机与控制工程学院天津300071 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京100109

GPU已经成为具有高并发高内存带宽的通用协处理器,但是GPU与CPU在体系结构和编程模型上存在很大差异,导致CPU-GPU异构计算系统的编程复杂度提高,即使采用统一计算设备架构(CUDA)提供的kernel并发技术和多流技术也较难充分控制和利用GPU... 详细信息

GPU已经成为具有高并发高内存带宽的通用协处理器,但是GPU与CPU在体系结构和编程模型上存在很大差异,导致CPU-GPU异构计算系统的编程复杂度提高,即使采用统一计算设备架构(CUDA)提供的kernel并发技术和多流技术也较难充分控制和利用GPU上的计算资源,难以有效地处理不规则的并行应用问题.为从体系结构角度探索GPU硬件支持的页锁定内存和统一虚拟地址空间等特征,该文提出了CPU辅助任务调度管理下的基于线程池技术的GPU任务并行计算模型CAGTP,实现了CPU-GPU异构计算系统上的共享内存式程序设计.提出并设计了CPU端的任务队列、计算线程块级任务调度器、任务槽和GPU端的任务复用kernel函数等机制,实现了CPU与GPU间的高效细粒度任务交互,避免了原生CUDA程序中多次启停kernel函数的开销,有效地支持了GPU上的细粒度不规则并行任务计算,而且利用模型API接口函数能够降低CPU-GPU异构计算系统的编程难度.实验结果表明,CAGTP模型中任务调度的开销是kernel函数调用的5%,有效提升了通用矩阵乘、乔列斯基分解和K均值、T近邻等典型线性代数和机器学习算法的计算性能;CAGTP模型易于扩展使用多块GPU,且在性能差异较大的多个GPU之间达到负载均衡,能够高效求解混合任务和具有不规则并行性的应用问题.

关键词：异构计算系统统一计算设备架构线程池任务并行任务复用函数

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“神威·太湖之光”上Tend_lin并行优化

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山东科技大学学报（自然科学版） 2019年第2期38卷 90-99页

作者：傅游王坦郭强高希然山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 山东省计算中心(国家超级计算济南中心) 山东济南250101 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

大气环流模式是中科院地球系统模式中最为复杂的模式,在当前主流的众核异构平台上开展大气环流模式的众核并行化是高性能计算的热点研究问题。针对AGCM4.0热点程序动力框架的适应过程Tend_lin,利用神威OpenACC编程模型在"神威·... 详细信息

大气环流模式是中科院地球系统模式中最为复杂的模式,在当前主流的众核异构平台上开展大气环流模式的众核并行化是高性能计算的热点研究问题。针对AGCM4.0热点程序动力框架的适应过程Tend_lin,利用神威OpenACC编程模型在"神威·太湖之光"高性能计算平台上实现并行化,并从循环分布、循环分块、数据传输的表达、函数调用的从核化等方面提升应用性能。详细讨论了不同场景下的数据传输表达,对比测试了不同分块尺寸对程序性能的影响。相比主核串行,两种测试规模下,Tend_lin应用的单核组多线程并行均获得6倍以上的加速;且随着应用分辨率的扩大,众核处理器的性能得到更好发挥,在C规模下,多进程获得了69倍的全应用加速。

关键词：神威·太湖之光 Tend_lin 神威OpenACC 众核并行优化

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面向神威·太湖之光的国产异构众核处理器OpenCL编译系统

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计算机学报 2018年第10期41卷 2236-2250页

作者：伍明川黄磊刘颖何先波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 西华师范大学计算机学院四川南充637009

近年来硬件设计呈现出异构化的趋势,如何有效开发并行程序成为制约异构系统发展的瓶颈之一已成为业界共识.我国自主研制的"神威·太湖之光"超级计算机,采用了国产片上异构众核处理器SW26010,为了降低程序员的编程难度,同... 详细信息

近年来硬件设计呈现出异构化的趋势,如何有效开发并行程序成为制约异构系统发展的瓶颈之一已成为业界共识.我国自主研制的"神威·太湖之光"超级计算机,采用了国产片上异构众核处理器SW26010,为了降低程序员的编程难度,同时提高软件的移植效率,作者设计并实现了支持国产SW26010众核处理器的OpenCL编译系统.该编译系统实现了OpenCL平台模型、内存模型和执行模型到SW26010众核处理器的映射与优化机制,同时生成性能良好的可执行文件.最后通过实验验证了该编译系统的正确性和有效性,典型OpenCL应用经该编译系统编译后,在中小输入规模下,性能显著优于Intel Xeon Phi,与NVIDIA GPU可比;在较大输入规模下,受限于局存SPM的容量限制,性能略低于NVIDIA GPU.

关键词： OpenCL 异构国产众核处理器编译系统

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开源芯片、RISC-V与敏捷开发

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大数据 2019年第4期5卷 50-66页

作者：王诲喆唐丹余子濠刘志刚解壁伟包云岗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

随着摩尔定理的几近失效,传统的追求通用性能的芯片开发策略将难以持续,但芯片领域过高的门槛和商业限制阻碍了进一步的创新和对市场的响应速度。因此需要通过开源芯片、统一的生态平台和现代化的设计方法激发芯片领域的创造力和生产效... 详细信息

随着摩尔定理的几近失效,传统的追求通用性能的芯片开发策略将难以持续,但芯片领域过高的门槛和商业限制阻碍了进一步的创新和对市场的响应速度。因此需要通过开源芯片、统一的生态平台和现代化的设计方法激发芯片领域的创造力和生产效率。介绍了开源芯片的作用和发展历史,讨论了有望成为下一代芯片开发根基的RISC-V指令集架构的特点和影响以及前端设计中的敏捷开发实践,并对芯片开发的新发展与不足做出了总结。

关键词：开源芯片敏捷开发计算机架构指令集架构

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基于网络负载特征感知的数据流指令调度机制研究

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高技术通讯 2018年第11期28卷 885-898页

作者：冯煜晶欧焱叶笑春范东睿谭旭唐志敏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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049

研究了数据流架构的指令调度策略,基于当前普遍采用的数据流指令调度机制,提出了支持模式切换的动态指令调度机制。由于数据流架构执行模式具有并行化特点,同一时刻存在大量并行传递的数据和并行的计算,网络传输负载呈现出非均匀的分布... 详细信息

研究了数据流架构的指令调度策略,基于当前普遍采用的数据流指令调度机制,提出了支持模式切换的动态指令调度机制。由于数据流架构执行模式具有并行化特点,同一时刻存在大量并行传递的数据和并行的计算,网络传输负载呈现出非均匀的分布模式。局部网络传输压力过大导致数据流节点中的处理单元内部出现流水线停顿,片上网络(NoC)的局部传输效率降低,从而影响数据流架构的网络传输延迟、计算部件的利用率和整体的执行效率,因此针对原有的指令调度策略提出改进方案。针对网络负载的动态变化实时调整指令调度策略,从而达到缓解网络局部拥塞,提高网络传输效率的目的。本研究使用数据流模拟器对提出的机制进行验证,实验结果表明,采用本文提出的指令调度机制,数据流网络的传输延迟平均降低了12. 8%,计算部件的利用率平均提高了14. 4%,数据流架构的整体性能平均提高了14. 7%。

关键词：数据流架构动态指令调度片上网络(NoC) 网络负载单元利用率

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一种基于计算迁移的智能终端商标识别方法

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应用科学学报 2018年第4期36卷 667-678页

作者：张金冯帆孙承君宫晓利南开大学计算机与控制工程学院天津300350 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

在移动终端进行商标识别时,使用图像处理技术的传统方法已不再适用.针对这一问题,提出基于计算迁移的智能终端商标识别方法.首先通过分析商标识别应用的组织架构来划分商标识别应用的任务节点;然后构建基于任务节点的应用成本图,设计计... 详细信息

在移动终端进行商标识别时,使用图像处理技术的传统方法已不再适用.针对这一问题,提出基于计算迁移的智能终端商标识别方法.首先通过分析商标识别应用的组织架构来划分商标识别应用的任务节点;然后构建基于任务节点的应用成本图,设计计算迁移的约束条件;最后制定计算迁移的目标函数,以实现应用能耗与应用时长的均衡.实验结果表明,该方法可以提升移动终端商标识别应用的性能,降低本地能耗,增强用户体验.

关键词：计算迁移商标识别云计算目标函数

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Half-Art——一种基于Halftone和QArt的新型二维码艺术化算法

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应用科学学报 2018年第3期36卷 485-494页

作者：燕伯禹孙承君冯帆张金宫晓利南开大学计算机与控制工程学院天津300071 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

为了提高二维码的辨识度和多样性,对Halftone算法的基本思想和优缺点进行了分析,并对其应用进行了扩展.结合Halftone和QArt的部分思想,提出了一种新型的艺术化算法——Half-Art.该算法分为数据修饰和图片处理两个阶段,分别使用了里德-... 详细信息

为了提高二维码的辨识度和多样性,对Halftone算法的基本思想和优缺点进行了分析,并对其应用进行了扩展.结合Halftone和QArt的部分思想,提出了一种新型的艺术化算法——Half-Art.该算法分为数据修饰和图片处理两个阶段,分别使用了里德-所罗门码的数学特性和二值化后的图层蒙版粘贴算法将二维码向目标图片拟合.Half-Art算法综合了Halftone和QArt两种算法的优点,弥补了Halftone算法杂点过多、QArt算法拟合程度不高等缺点,优化后的二维码在通过电子渠道传播时具有良好的可读性.

关键词：二维码艺术化 Half-Art 扩展Halftone

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面向处理器微体系结构评估的高通量MicroBenchmark研究

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计算机研究与发展 2018年第7期55卷 1569-1583页

作者：薛瑞苗福涛叶笑春孙凝晖徐文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 中国科学院大学北京100049 中国农业银行北京100073 北京石油化工学院北京102617

基准测试程序是评估处理器微体系结构设计的重要手段,然而当前的基准测试程序无法有效全面地评估面向高通量应用的处理器微体系结构的设计.基于此,针对高通量应用的特征,提出了用于评估面向高通量应用的处理器微体系结构设计的基准测试... 详细信息

基准测试程序是评估处理器微体系结构设计的重要手段,然而当前的基准测试程序无法有效全面地评估面向高通量应用的处理器微体系结构的设计.基于此,针对高通量应用的特征,提出了用于评估面向高通量应用的处理器微体系结构设计的基准测试程序——HTC-MicroBench.首先,提出一种基于应用特征的高通量应用分类方法,并基于此分类方法对高通量应用中的Workload进行分类.其次,针对高通量应用的特征,提出了一种基于线程的作业处理节点并行化模型,基于此模型完成了HTCMicroBench的设计和实现.最后,从作业并发性、作业之间的耦合性和Cache使用效率等指标对HTCMicroBench进行实验评估;并基于HTC-MicroBench对TILE-Gx和Xeon两种处理器的并行加速能力做了评估,高并发、低耦合和由Workload特征所体现出的不同Cache命中率的评估结果说明了HTCMicroBench能够准确刻画高通量应用的特征,并对面向高通量应用的处理器微体系结构的设计进行有效的测评.

关键词：高通量应用处理器微体系结构设计基准测试程序并行化 Pthread模型

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面向边缘计算的嵌入式FPGA卷积神经网络构建方法

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计算机研究与发展 2018年第3期55卷 551-562页

作者：卢冶陈瑶李涛蔡瑞初宫晓利南开大学计算机与控制工程学院天津300350 广东工业大学计算机学院广州510006 新加坡高等数字科学研究中心新加坡138632 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

当前,高计算消耗的应用和服务逐渐从集中式云计算中心向网络边缘的嵌入式环境迁移,FPGA因其灵活性和高能效特性,使其在边缘计算的嵌入式系统中得到广泛的应用.传统的FPGA卷积神经网络构造方法存在设计周期长和优化空间小等缺点,无法有... 详细信息

当前,高计算消耗的应用和服务逐渐从集中式云计算中心向网络边缘的嵌入式环境迁移,FPGA因其灵活性和高能效特性,使其在边缘计算的嵌入式系统中得到广泛的应用.传统的FPGA卷积神经网络构造方法存在设计周期长和优化空间小等缺点,无法有效探索硬件加速器的设计空间,在网络边缘的的嵌入式环境下尤为明显.针对该问题,提出一种面向边缘计算的嵌入式FPGA平台卷积神经网络通用的构建方法.通过设计卷积神经网络函数中的网络层间可复用的加速器核心,以少量硬件资源实现性能优化的卷积神经网络硬件;通过拓展设计、缓存优化及数据流优化等技术,实现HLS设计优化;利用该方法在嵌入式FPGA平台上构建相应卷积神经网络,实验结果表明:优化后的网络模型在与Xeon E5-1620CPU和GTX Titan GPU相比时,在功耗与性能方面具有一定优势,适合应用于边缘计算环境中.

关键词：边缘计算卷积神经网路 FPGA 高层次综合加速器核心

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