检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2022年第9期32卷 894-902页

作者：杨丽琼章隆兵肖俊华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

高性能中央处理器(CPU)进入到纳米工艺设计时代,集成度和性能大幅度提高的同时,功耗和时钟之间的平衡优化已经成为当前面临的主要问题。物理供电寄生阻抗增加明显,功耗急速增加过程导致电源网络动态压降明显,抑制了主频进一步提高。本... 详细信息

高性能中央处理器(CPU)进入到纳米工艺设计时代,集成度和性能大幅度提高的同时,功耗和时钟之间的平衡优化已经成为当前面临的主要问题。物理供电寄生阻抗增加明显,功耗急速增加过程导致电源网络动态压降明显,抑制了主频进一步提高。本文提出了一种基于全数字快速高精度Droop Sensor的供电监测优化方法。该方法采用易于集成于处理器核数字域内的单数字供电Droop Sensor进行本地供电实时监测。当Droop Sensor检测到电压快速垂降时,实时指导所在处理器核的时钟域进行时钟降频,帮助处理器度过低压危险时期,待垂降结束后再恢复正常的时钟频率。实现了局部压降的针对性时钟优化,避免了整体功耗性能损失。本文采用12 nm数字工艺实现了Droop Sensor设计。仿真结果表明,该传感器可在100 ps内进行一阶Droop的快速响应,帮助CPU度过瞬间大幅度的压降期;高阶Droop响应的阈值调节精度可达3%,支持CPU的供电水平多阈值控制。

关键词：高性能中央处理器(CPU) 供电检测 Droop Sensor

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GPU-Hi:GPU RTL平台实现及效率分析

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高技术通讯 2022年第5期32卷 484-492页

作者：张立志赵士彭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

实现了寄存器传输级(RTL)图形处理器(GPU)研究平台——GPU-Hi。GPU-Hi支持OpenGL 2.0 API,支持统一着色器渲染架构,使用专用集成电路(ASIC)完成图形流水线的固定功能算法,使用单指令多线程(SIMT)架构流处理器完成图形流水线的可编程着... 详细信息

实现了寄存器传输级(RTL)图形处理器(GPU)研究平台——GPU-Hi。GPU-Hi支持OpenGL 2.0 API,支持统一着色器渲染架构,使用专用集成电路(ASIC)完成图形流水线的固定功能算法,使用单指令多线程(SIMT)架构流处理器完成图形流水线的可编程着色器模块。在使用28 nm工艺的情况下,该平台的物理设计面积为7.9μm^(2)。使用glmark2的测试集作为性能测试程序,完成了该平台的功能正确性验证,同时使用该测试集研究了3D图形应用的计算特性,并进行了GPU微结构级的性能分析。测试结果表明,图形应用的光栅化任务与像素着色任务不随图形应用分辨率等比例增大;同时GPU硬件的光栅化模块性能受着色程序处理能力与显存访问能力的影响。本平台的实现对GPU RTL平台的研究发展有重要的借鉴价值,本文中得到的结论对GPU性能优化具有重要参考意义,有力支持了GPU硬件研究的发展。

关键词：图形处理器(GPU) 性能分析 glmark2 流处理器集群

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片上波动影响下的Mesh结构时钟系统的性能分析方法

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高技术通讯 2017年第7期27卷 587-595页

作者：王昊杨梁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

考虑到片上波动对Mesh结构时钟系统的影响,提出了一种基于统计理论的时钟系统性能分析方法。该方法的核心思想是在真实的解析函数难以求解的情况下,采用统计分析方法对该函数进行拟合。从两方面着手研究:如何拟合时钟偏差的概率分布;如... 详细信息

考虑到片上波动对Mesh结构时钟系统的影响,提出了一种基于统计理论的时钟系统性能分析方法。该方法的核心思想是在真实的解析函数难以求解的情况下,采用统计分析方法对该函数进行拟合。从两方面着手研究:如何拟合时钟偏差的概率分布;如何拟合前驱动层时钟路径的时延对时钟偏差的影响。实验证明,时钟偏差的概率分布可用正态分布拟合,而前驱动层时钟路径的时延与时钟偏差的关系可采用多元线性回归模型进行拟合。因此,这套拟合方法使设计人员能够通过正态分布的概率分布函数评估不确定性约束是否合理;在设计后期,根据多元线性回归模型调节优化前驱动层,提高时钟系统的性能。

关键词：时钟Mesh 正态分布多元线性回归片上波动

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一种同步输出的稀疏树前导零检测电路

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高技术通讯 2017年第1期27卷 38-45页

作者：刘臻王剑王昊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

为了降低前导零检测电路的延时和提高端口输出的同步性,提出了一种稀疏树前导零检测结构及动态电路的实现方法。通过递归前导零算法表达式定义了两种新的布尔运算逻辑,以构成稀疏树中的结点。精确控制动态电路中预充时钟的偏移量,在抑... 详细信息

为了降低前导零检测电路的延时和提高端口输出的同步性,提出了一种稀疏树前导零检测结构及动态电路的实现方法。通过递归前导零算法表达式定义了两种新的布尔运算逻辑,以构成稀疏树中的结点。精确控制动态电路中预充时钟的偏移量,在抑制电路漏电的同时控制输出端口延时差。该结构能够以最少的逻辑级数和均衡的运算单元负载实现检测前导零功能,对于不同数量的待测信号,通过扩展"点操作"和"块操作"单元互连网络来生成新电路。采用伪随机激励向量验证了电路功能的正确性,大幅缩短了验证时间,在SMIC 40nm工艺下仿真显示,各端口输出延时差小于1ps,数据路径长度可降低20%。

关键词：前导零检测器点操作块操作稀疏树同步输出动态电路

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基于动态电路的高速发送端设计

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高技术通讯 2016年第7期26卷 625-630页

作者：孟时光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

为了降低高速串行接口中发送端的延迟,在研究、分析现有发送端结构的基础上,提出了新的数据跨时钟域传输方法并在实际电路中得到实现。此方法可以大幅降低数据跨时钟域传输时用于异步FIFO的延迟。而且,使用动态电路对高速发送端并串转... 详细信息

为了降低高速串行接口中发送端的延迟,在研究、分析现有发送端结构的基础上,提出了新的数据跨时钟域传输方法并在实际电路中得到实现。此方法可以大幅降低数据跨时钟域传输时用于异步FIFO的延迟。而且,使用动态电路对高速发送端并串转换电路进行了晶体管级的改进,放松了关键路径的时序要求,使发送端整体电路能运行在更高的频率下。发送端电路使用40nm CMOS工艺实现,实际芯片测试数据表明,使用该电路的发送端可以稳定工作在13Gb/s的速率下。

关键词：高速发送端异步FIFO 并串转换动态电路跨时钟域

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基于扫描链的可编程片上调试系统

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高技术通讯 2015年第6期25卷 584-592页

作者：陈华军娄卓阳王焕东刘慧王琳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

研究了用于检验硅后芯片的硅后调试技术,考虑到现有的硅后调试技术缺乏实时监测芯片内部运行状态的能力,导致故障诊断的结果很不准确,提出一种基于扫描链的新的可编程片上调试系统。该系统充分利用芯片的片上传输总线,通过添加极少的硬... 详细信息

研究了用于检验硅后芯片的硅后调试技术,考虑到现有的硅后调试技术缺乏实时监测芯片内部运行状态的能力,导致故障诊断的结果很不准确,提出一种基于扫描链的新的可编程片上调试系统。该系统充分利用芯片的片上传输总线,通过添加极少的硬件电路,使芯片能够实时监测自身的运行状态,并在满足程序设定的条件后,自动触发故障诊断模式。该系统充分利用芯片内建扫描链,通过控制扫描链实现对芯片内部状态精确配置和观测。此外,该系统通过片上时钟电路对调试时钟进行精确控制,保证各模式时钟切换的正确性,同时还支持实速测试,为时序分析和调试提供新途径。该系统已在最新一款龙芯高性能通用处理器芯片上得到成功应用。

关键词：硅后调试片上调试系统可编程可调试性设计故障诊断实速测试

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基于区域协作的Cache压缩

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高技术通讯 2016年第5期26卷 440-449页

作者：曾露李鹏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

为提高Cache的有效容量,进行了Cache压缩研究,并提出了一种区域协作压缩(RCC)方法,以提升最后一级缓存的压缩率。与传统的Cache压缩算法不同,RCC方法利用了缓存区域的压缩局部性,使用缓存区域中第一个缓存块的字典信息来协作压缩缓存区... 详细信息

为提高Cache的有效容量,进行了Cache压缩研究,并提出了一种区域协作压缩(RCC)方法,以提升最后一级缓存的压缩率。与传统的Cache压缩算法不同,RCC方法利用了缓存区域的压缩局部性,使用缓存区域中第一个缓存块的字典信息来协作压缩缓存区域中的其他各个缓存块,而不需要对缓存区域进行整体压缩。RCC有效发掘了缓存区域内缓存块之间的数据冗余,实现了接近以缓存区域为压缩粒度的字典压缩的压缩率,然而压缩、解压缩延时却仍然和压缩单个缓存块时相当。实验结果表明,与单缓存块压缩算法C-PACK相比,RCC方法的压缩率平均提升了12.34%,系统的性能提升了5%。与2倍容量的非压缩Cache相比,有效容量提升了27%,系统性能提升了8.6%,而面积却减少了63.1%。

关键词：数据压缩字典压缩区域协作压缩(RCC) 高速缓存压缩访存优化

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多核片上系统全局主动访存优化研究

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高技术通讯 2019年第3期29卷 203-212页

作者：李鹏曾露王焕东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

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)全局主动访存调度优化方法(GPMS)来提升系统的访存性能。该方法利用IP(intellectual property)核的访存局部性和延迟容忍度,通过限制访存冲突的IP核使其在一个调度窗口内分别连续访问内存,从而减少访... 详细信息

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)全局主动访存调度优化方法(GPMS)来提升系统的访存性能。该方法利用IP(intellectual property)核的访存局部性和延迟容忍度,通过限制访存冲突的IP核使其在一个调度窗口内分别连续访问内存,从而减少访存冲突次数,同时不存在访存冲突的IP核在调度窗口内一直保持内存的使用权,从而可以充分发挥内存控制器端访存队列调度的自由度和DRAM的bank级并行性。实验结果表明,当IP核间访存冲突严重时,该方法相比访存队列调度方式可以提升1到2倍的访存带宽。

关键词：多核片上系统(MPSoC) 访存调度访存局部性延迟容忍度服务质量

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基于电路结构的测试捕获功耗优化方法

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高技术通讯 2019年第5期29卷 413-422页

作者：许超陈华军郝守青卢新元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京100190

研究了扫描结构和测试捕获功耗优化技术,考虑到现有的测试捕获功耗优化技术会降低单个测试向量覆盖的故障点或存在硬件开销过大的问题,提出一种新的基于电路结构的测试捕获功耗优化方法。该方法充分利用芯片内部的电路结构,分析扫描单... 详细信息

研究了扫描结构和测试捕获功耗优化技术,考虑到现有的测试捕获功耗优化技术会降低单个测试向量覆盖的故障点或存在硬件开销过大的问题,提出一种新的基于电路结构的测试捕获功耗优化方法。该方法充分利用芯片内部的电路结构,分析扫描单元之间扇入扇出的关系,并根据分析结果规划扫描单元在捕获阶段的捕获顺序以及需要修改结构的扫描单元。根据扫描链的条数添加相应的时钟控制结构,并提出一种新的扫描单元结构来避免数据捕获违例问题,在不增加测试向量的前提下降低测试捕获功耗。在ITC’99基准电路上的实验结果表明,采用上述优化方法后扫描单元的替换率在50%左右,捕获阶段的功耗能降低40%以上,扫描链条数越多,优化效果越明显。

关键词：扫描单元电路结构测试捕获功耗时钟控制结构数据捕获违例

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多核处理器系统I/O访存优化研究

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高技术通讯 2018年第6期28卷 488-499页

作者：李鹏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京100195

本文提出了一种多核处理器自适应I/O直接缓存访问(ADCA)的方法以提升I/O访存的性能,降低对其他程序的影响。与传统直接缓存访问(DCA)不同的是,该方法利用了LRU栈特性,通过采样辅助标签目录的方式动态调整DCA可使用的cache空间,同时对I/... 详细信息

本文提出了一种多核处理器自适应I/O直接缓存访问(ADCA)的方法以提升I/O访存的性能,降低对其他程序的影响。与传统直接缓存访问(DCA)不同的是,该方法利用了LRU栈特性,通过采样辅助标签目录的方式动态调整DCA可使用的cache空间,同时对I/O数据的替换和写内存策略进行优化。实验结果表明,与DCA方式相比,该方式使得I/O带宽提升了大约10%,而与SPEC和采用直接内存访问(DMA)方式的网络测试程序同时运行相比,SPEC定点和浮点性能分别提升了11. 5%和8. 9%。

关键词：直接缓存访问(DCA) LRU栈特性自适应伪划分优先替换

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