检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2022年第2期32卷 152-160页

作者：赵士彭张立志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

嵌入式图形处理器(GPU)随着访存数据量越来越大,访存子系统在性能、面积及功耗等方面的瓶颈已经日益凸显。针对图形处理器的数据特点及访存需求,考虑到嵌入式图形处理器面积及功耗的约束,结合Godson GPU架构平台,提出了一种面向嵌入式... 详细信息

嵌入式图形处理器(GPU)随着访存数据量越来越大,访存子系统在性能、面积及功耗等方面的瓶颈已经日益凸显。针对图形处理器的数据特点及访存需求,考虑到嵌入式图形处理器面积及功耗的约束,结合Godson GPU架构平台,提出了一种面向嵌入式图形处理器的访存子系统结构设计。该设计主要针对图形处理流水线的访存特点,对cache的结构进行了优化,并提出了一种基于链表方式的结构,提高了访存的效率,减少了面积且降低了功耗。为了使访存子系统适配并行图形流水线,提出了一种屏幕分区方法,可以在消除cache的一致性问题的同时,使访存子系统的负载更加均衡。该设计为嵌入式图形处理器的访存子系统设计提供了借鉴。

关键词：图形处理器(GPU) 访存子系统嵌入式处理器链表设计

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面向训练的卷积神经网络加速器设计

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高技术通讯 2023年第6期33卷 568-580页

作者：杨灿王重熙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

随着深度神经网络的广泛应用,对神经网络模型的训练速度需求也不断增长,各类面向训练的加速器应运而生。然而,在训练过程的各阶段,同一个层展现出了巨大的计算差异,计算差异性使得单一数据流结构的加速器在某些阶段的处理上达不到最高... 详细信息

随着深度神经网络的广泛应用,对神经网络模型的训练速度需求也不断增长,各类面向训练的加速器应运而生。然而,在训练过程的各阶段,同一个层展现出了巨大的计算差异,计算差异性使得单一数据流结构的加速器在某些阶段的处理上达不到最高的效率。而图形处理器(GPU)等通用性设计通常不能充分地利用各阶段操作的特性使得利用率较低。为了解决这个问题,本文针对卷积神经网络(CNN)训练不同阶段的操作,分别提出了高效的执行方案,设计了一个统一的加速器处理单元硬件结构,能够将所有阶段的执行方案高效地映射到其上运行,并以这个统一的处理单元为基础实现了一个高效的支持训练的卷积神经网络加速器。实验结果显示,基于4个常用的卷积神经网络模型,卷积层训练的前向过程、反向过程的运算资源利用率分别达到了77.6%、67.3%,相比于现有主流的利用Tensor核心加速深度学习任务的GPU,运算资源利用率提高了45.1%和41.7%。

关键词：神经网络训练加速器卷积神经网络(CNN)

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融合生成对抗网络和朴素贝叶斯皮肤病诊断方法

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计算机科学与探索 2019年第6期13卷 1005-1015页

作者：商显震韩萌孙毓忠孙宇宁陈旭胡满满梅御东北方民族大学计算机科学与工程学院银川750021 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 云南大学软件学院昆明650091

不同皮肤病间发病率的差异导致了皮肤病数据类不平衡现象,对使用机器学习方法构建高效、准确的皮肤病诊断模型带来了巨大挑战。提出一种融合生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)和朴素贝叶斯的皮肤病二分类诊断方法:在... 详细信息

不同皮肤病间发病率的差异导致了皮肤病数据类不平衡现象,对使用机器学习方法构建高效、准确的皮肤病诊断模型带来了巨大挑战。提出一种融合生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)和朴素贝叶斯的皮肤病二分类诊断方法:在皮肤病数据集上训练朴素贝叶斯二分类器作为诊断器,创新性地使用GAN为前者生成补充训练样本,使其训练集正负类样本达到平衡。针对皮肤病诊断多分类问题,提出一种融合生成对抗网络和朴素贝叶斯的多分类诊断方法:使用GAN和朴素贝叶斯训练皮肤病单病种二分类器,并结合了词频-逆文档频率算法(term frequency-inverse document frequency,TF-IDF),将多个二分类器组合成一个多分类器作为诊断器。与六种诊断方法进行了对比实验,提出的两种皮肤病诊断方法准确率和召回率均有提升。

关键词：皮肤病诊断朴素贝叶斯(NB) 词频-逆文档频率(TF-IDF)算法生成对抗网络(GAN) 类不平衡数据

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基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法研究

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高技术通讯 2020年第9期30卷 875-883页

作者：卢新元陈华军许超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 龙芯中科技术有限公司北京100190

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点... 详细信息

研究了针对加密电路的扫描旁路攻击方法和安全扫描设计技术,考虑到现有的安全扫描设计存在故障覆盖率损失或者抵抗攻击性不足的问题,提出一种新的基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法。该方法充分利用功能指令序列多样性和高复杂度的特点,通过功能指令序列对测试模式进行授权,将测试模式分为非安全测试模式和安全测试模式。非安全测试模式下,加密电路的密钥被屏蔽,无法通过扫描测试获取。安全测试模式下,加密电路可以进行正常的扫描测试。实验结果表明,采用上述基于授权机制的抗扫描旁路攻击方法的电路后,不仅可以保证安全测试模式下扫描测试故障覆盖率不变,而且非安全测试模式下攻击者无法通过现有的攻击方式获取密钥。同原始电路相比,该方法只需要添加极少的硬件电路,面积开销仅为0.3%。

关键词：扫描旁路攻击密钥功能指令安全测试模式扫描设计

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基于闪存固态盘的存储系统性能优化关键技术综述

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高技术通讯 2023年第1期33卷 50-62页

作者：李天祥蒋德钧熊劲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 鹏城实验室深圳518055

闪存固态盘(SSD)具有高并行性、复杂的内部事务以及具有计算能力等特性。现有的存储系统是针对磁盘设计的,无法充分利用闪存固态盘的性能。本文介绍闪存固态盘给现有存储系统带来的问题与挑战,并从提高系统总带宽、减少固态盘内部事务... 详细信息

闪存固态盘(SSD)具有高并行性、复杂的内部事务以及具有计算能力等特性。现有的存储系统是针对磁盘设计的,无法充分利用闪存固态盘的性能。本文介绍闪存固态盘给现有存储系统带来的问题与挑战,并从提高系统总带宽、减少固态盘内部事务对性能的影响、性能服务质量保证与利用固态盘的计算能力4方面阐述其性能优化关键技术,最后讨论了基于闪存固态盘的存储系统的发展方向。本文归纳指出,软硬件协同的设计方式是优化基于闪存固态盘的存储系统的发展趋势,软硬件协同设计有助于提供可预测的性能及可控的端到端延迟。

关键词：闪存固态盘(SSD) 输入输出(IO)性能垃圾回收服务质量保证计算任务卸载

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龙芯UNCACHE加速原理及其在系统图形性能优化中的应用

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高技术通讯 2015年第4期25卷 357-364页

作者：张爽爽孟小甫汪文祥高翔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

针对当前采用独立显卡的桌面计算机系统架构普遍存在的CPU（中心处理单元）访问GPU（图形处理单元）存储空间数据传输延迟较大的瓶颈，采用了龙芯GS464处理器核心实现的UA（uncache acceleration）机制对GPU驱动程序中的GPU存储空间访... 详细信息

针对当前采用独立显卡的桌面计算机系统架构普遍存在的CPU（中心处理单元）访问GPU（图形处理单元）存储空间数据传输延迟较大的瓶颈，采用了龙芯GS464处理器核心实现的UA（uncache acceleration）机制对GPU驱动程序中的GPU存储空间访问接口进行优化，极大地提高了处理器向GPU等IO存储空间连续数据写入的速度。详细分析了龙芯处理器uA机制的原理及其相对于uncache方式IO写所能带来的性能提升。通过UA机制优化了龙芯3A＋2H平台的GPU驱动性能，x11perf测试结果显示，采用UA优化GPU驱动后，Xserver的一些接口性能提升达5％～230％。将龙芯处理器的UA机制封装到了标准MMAP系统调用，并通过该扩展后的系统调用优化了Xserver的Xvideo扩展接口，实验结果显示，播放常见较高分辨率视频时该接口性能能够有6～12倍的性能提升。

关键词：处理器核 UA 图形图像

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两级同步:面向众核处理器的并行仿真机制

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系统仿真学报 2013年第12期25卷 2806-2813页

作者：朱小东吴俊敏唐轶轩陈国良隋秀峰中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥232027 中国科学技术大学苏州研究院苏州215123 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

针对并行仿真众核处理器计算机过程中同步对仿真器性能、精度的制约问题,提出一种两级同步机制,第一级同步作用于众核处理器片上所有节点间,维持逻辑时间的全局一致性;第二级同步作用于每颗节点内的一级或二级高速缓存与片上网络路由器... 详细信息

针对并行仿真众核处理器计算机过程中同步对仿真器性能、精度的制约问题,提出一种两级同步机制,第一级同步作用于众核处理器片上所有节点间,维持逻辑时间的全局一致性;第二级同步作用于每颗节点内的一级或二级高速缓存与片上网络路由器间,在提升并行性的同时保证处理器内各组件的高精度建模。理论分析给出了两级同步性能的上下界。实验结果表明两级同步具有较好的加速比及合理的可扩展性。

关键词：并行仿真众核处理器同步机制前瞻量

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多核片上系统主控式内存控制器预取

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高技术通讯 2019年第5期29卷 423-431页

作者：李鹏王剑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京100095

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)主控式内存控制器预取方法来解决多IP核导致内存控制器端预取资源竞争的问题。该方法综合考虑了不同访存流预取的及时性和访存冲突性,将预取数据及时性差的访存流进行过滤,使之在stream buffer资源紧... 详细信息

本文提出了一种多核片上系统(MPSoC)主控式内存控制器预取方法来解决多IP核导致内存控制器端预取资源竞争的问题。该方法综合考虑了不同访存流预取的及时性和访存冲突性,将预取数据及时性差的访存流进行过滤,使之在stream buffer资源紧张的情况下不占用流缓冲空间,同时利用流缓冲地址记录表使得存在冲突的访存流优先使用stream buffer,进一步降低了访存冲突的概率。实验表明,该方法可以提升近20%的最大访存带宽,而对带宽需求小的访存IP核可以降低60%左右的访存延迟。

关键词：多核片上系统(MPSoC) 及时性访存冲突预取流缓冲

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龙芯KVM虚拟机I/O中断子系统的优化

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高技术通讯 2020年第9期30卷 893-900页

作者：朱琛王剑高翔毛碧波李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

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚... 详细信息

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚拟机处理I/O中断的吞吐量提升了300%以上。在部分I/O中断较频繁的网络和磁盘测试中,性能有60.9%~215.1%的提升,文中的优化方法同样适用于其他架构的KVM虚拟机。

关键词： KVM虚拟机 I/O中断 I/O虚拟化

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片上多核处理器的区域共享的双粒度目录

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高技术通讯 2015年第7期25卷 669-676页

作者：曾露陈新科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

研究了双粒度目录(DGD)下片上多核处理器的访存行为以及DGD对不同共享行为的目录开销,以进一步降低DGD结构的面积开销。针对DGD需要为共享缓存区域创建额外的块目录项的问题,提出了创新的区域共享的双粒度目录(RSDGD)结构。该结构可用... 详细信息

研究了双粒度目录(DGD)下片上多核处理器的访存行为以及DGD对不同共享行为的目录开销,以进一步降低DGD结构的面积开销。针对DGD需要为共享缓存区域创建额外的块目录项的问题,提出了创新的区域共享的双粒度目录(RSDGD)结构。该结构可用一个区域共享目录项同时维护最多3个共享者共享同一个缓存区域的一致性,从而能有效减少所需的块目录项数量,降低总的目录开销。实验结果表明,和原有的DGD相比,该结构平均减少了25%的目录空间需求,而仅产生了不到0.6%的性能损失。该结构有效地降低了芯片的面积开销,提高了目录结构的可伸缩性。

关键词：双粒度目录(DGD) 片上多核处理器缓存一致性区域共享目录一致性协议访存优化

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