检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2022年第9期32卷 903-913页

作者：李策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 中国科学院大学计算机学院北京100190

图计算在机器学习、数据挖掘、网络安全等领域都有着重要应用。而图数据结构不规则且规模巨大,导致访存成为图应用运行时的瓶颈。由于图数据的顶点度数服从幂律分布,许多研究通过重排序图数据使高度数顶点连续储存在相邻位置,从而提升... 详细信息

图计算在机器学习、数据挖掘、网络安全等领域都有着重要应用。而图数据结构不规则且规模巨大,导致访存成为图应用运行时的瓶颈。由于图数据的顶点度数服从幂律分布,许多研究通过重排序图数据使高度数顶点连续储存在相邻位置,从而提升图数据被访问时的时间与空间局部性。然而重排序会破坏原始图数据中存在的群落结构,导致目前基于顶点度数信息的重排序算法在高结构性图数据集上无法产生性能提升。本文针对上述问题提出了一种新的保护图数据结构性的重排序算法,通过对自然图数据集中存在的群落结构进行研究,结合处理器访存结构特性,将图数据集合理划分成不同区域后进行重排序,保护其群落存储顺序以提高重排序后访存时的局部性。本文在通用处理器平台上,对6个不同结构性图数据集和3种图计算应用共18个测试点进行了验证,实验结果表明,该重排序方法相对于原始图数据集实现了平均18.86%的性能提升,相对于目前最优的基于顶点度数信息的轻量级重排序算法实现了平均11.3%的性能提升。

关键词：图数据重排序顶点度数访存局部性幂律分布群落结构

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性能不对称多核处理器负载均衡调度研究

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计算机工程与科学 2013年第11期35卷 80-86页

作者：徐远超谭旭范灵俊孙卫真张志敏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 中国科学院大学北京100049

同等面积条件下,性能不对称异构多核处理器比同构多核处理器具有更好的性能功耗比,重要前提是操作系统要能够进行合理的任务调度。针对已有算法的不足,基于Linux现有调度框架提出了一种全面的异构感知负载均衡策略,保证了处理器核负载... 详细信息

同等面积条件下,性能不对称异构多核处理器比同构多核处理器具有更好的性能功耗比,重要前提是操作系统要能够进行合理的任务调度。针对已有算法的不足,基于Linux现有调度框架提出了一种全面的异构感知负载均衡策略,保证了处理器核负载均衡优先原则,无需定义阈值区分程序类别。测试结果表明,该算法既能做到负载均衡,又能实现异构感知。

关键词：调度异构多核处理器负载均衡程序行为分析硬件性能计数器

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面向CNN加速器的一种建模与优化设计方法研究

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高技术通讯 2022年第8期32卷 773-788页

作者：祁玉琼张明喆吴海彬叶笑春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

本文提出了一种卷积神经网络(CNN)加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel)。CNNGModel通过CNN加速器中不同结构的具体设计,可以估计该加速器处理不同任务时需要的时间与能耗。在硬件工程师使用硬件描述语言实现该加速器前,通过CNNGMo... 详细信息

本文提出了一种卷积神经网络(CNN)加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel)。CNNGModel通过CNN加速器中不同结构的具体设计,可以估计该加速器处理不同任务时需要的时间与能耗。在硬件工程师使用硬件描述语言实现该加速器前,通过CNNGModel可以提前判断当前CNN加速器的设计是否符合应用需求,从而减少后续不必要的工作量。在实验部分,首先设计并实现了3个CNN加速器;其次分析对比CNNGModel、模拟器VTA以及仿真综合3种方式得到的每个加速器在处理不同CNN时的多项结果,其中对于处理时间的估计,CNNGModel与仿真综合的差距低至3.0%,对于功率,差距则低至6.5%;最后依据CNNGModel,从能耗和性能两方面给出了多项CNN加速器优化策略。

关键词：卷积神经网络(CNN) CNN加速器性能与能耗通用评估模型(CNNGModel) CNN加速器优化策略

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基于非易失存储器件的内存键值存储系统的性能研究

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高技术通讯 2017年第6期27卷 519-529页

作者：魏巍蒋德钧熊劲陈明宇中国科学院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北京100190 中国科学院大学北京100049

分析了互联网应用为满足后端存储系统高性能要求而引用的内存键值存储系统的应用特点,指出:为了永久保存数据,这些系统还需要在后端将数据从易失性的内存拷贝到慢速的非易失存储设备中;将新型的非易失存储器件(NVM)引入内存键值存储系... 详细信息

分析了互联网应用为满足后端存储系统高性能要求而引用的内存键值存储系统的应用特点,指出:为了永久保存数据,这些系统还需要在后端将数据从易失性的内存拷贝到慢速的非易失存储设备中;将新型的非易失存储器件(NVM)引入内存键值存储系统可减少其性能开销;根据NVM的特征,内存键值系统可采用两种架构:将NVM替代磁盘作为二级存储设备和将NVM替代DRAM直接作为主存储设备。基于上述分析,实现了两种NVM架构的内存键值存储系统,并通过实验分析,总结出了内存键值存储系统选择NVM架构的原则,这些原则可有效指导内存键值存储系统在采用当前以及未来NVM器件时,对架构的选择。其次,还通过理论和实验分析,得出了不同架构下的内存键值系统在软件层的主要开销,指出了未来针对这些系统的软件设计的优化方向。

关键词：内存键值存储系统非易失存储器件(NVM) 持久内存性能分析数据持久化机制

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量子计算模拟及优化方法综述

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计算机工程 2022年第1期48卷 1-11页

作者：喻志超李扬中刘磊冯圣中国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心) 广东深圳518055 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

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研... 详细信息

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研究量子优越性和量子算法的有效途径。然而,随着量子比特数的增加,模拟所需的计算机资源呈指数增长。因此,研究大规模量子计算模拟在保证计算准确度、精度及效率的情况下减少模拟所需资源具有重要意义。从量子比特、量子门、量子线路、量子操作系统等方面展开,阐述量子计算的基本原理和背景知识。同时总结基于经典计算机的量子计算模拟基本方法,分析不同方法的设计思路和优缺点,列举目前常见的量子计算模拟器。在此基础上,针对量子计算模拟的通信开销问题,从节点拆分和通信优化2个方面出发,讨论基于超级计算机集群的量子计算模拟优化方法。

关键词：量子计算量子线路概率幅模拟量子计算模拟器超级计算机

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加权能耗最小化的无人机辅助移动边缘计算资源分配策略

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电子与信息学报 2022年第11期44卷 3858-3865页

作者：李安戴龙斌余礼苏王振南昌大学信息工程学院南昌330031 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 北京邮电大学人工智能学院北京100876

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹... 详细信息

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹、系统资源分配以最小化无人机和地面设备的加权能耗。该问题高度非凸,为此提出一个基于交替优化算法的两阶段资源分配策略解决该非凸问题。第1阶段在给定地面设备的卸载功率下,利用连续凸逼近(SCA)方法求解无人机轨迹规划、CPU频率资源分配及卸载时间分配;第2阶段求解地面设备的卸载功率分配。通过两阶段的交替和迭代优化找到原问题的次优解。仿真结果验证了所提算法在降低系统能耗方面的有效性。

关键词：无人机移动边缘计算连续凸逼近资源分配交替优化

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一种无目录的共享高速缓存一致性协议

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高技术通讯 2015年第5期25卷 445-452页

作者：刘道福陈天石郭琦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北京100190 中国科学院研究生院北京100049

针对使用目录记录各共享缓存块在各核心的私有备份信息的多核和众核并行系统共享高速缓存一致性协议因使用目录造成性能下降的问题进行了研究。研究发现,实际应用的多核和众核系统可以不存储共享缓存块的共享信息,因为多核和众核系统大... 详细信息

针对使用目录记录各共享缓存块在各核心的私有备份信息的多核和众核并行系统共享高速缓存一致性协议因使用目录造成性能下降的问题进行了研究。研究发现,实际应用的多核和众核系统可以不存储共享缓存块的共享信息,因为多核和众核系统大都采用弱一致性协议,根据这种协议,某个核心的写操作不需要立即被其他核心观察到,可以延迟到下一个同步点观察到。基于这一发现,提出了一种不用记录共享信息的无目录的(DirectoryLess)共享高速缓存(Shared cache)一致性协议,简称DLS协议。该协议通过在同步点对不确定是否被其他核心更改的缓存块主动无效的方法,在不需要存储共享信息的目录的情况下来保证多核系统符合弱一致性。用并行程序测试集SPLASH-2对一个16核处理器进行了试验,试验结果表明,相比基于目录的MESI协议,DLS不仅可以完全消除目录及其电路面积,而且可平均提高11.08%的程序性能,减少28.83%的片上网络通讯,以及减少15.65%的功耗。而这一切,只需要改变处理器的设计,并不需要改变编程语言和编译器,因此,该协议无需更改或重新编译即可以兼容现有的代码。

关键词：存储一致性高速缓存一致性协议多核/众核系统弱一致性

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基于硬件辅助的用户态并行程序记录方法

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小型微型计算机系统 2012年第10期33卷 2243-2248页

作者：唐士斌宋风龙王达李文明刘志勇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

程序调试工作的首要基础是错误可重现,然而并行程序执行过程存在天然的不确定性,尤其在多核处理器上,如何重现并行程序的错误是一个巨大的挑战.现有的方法或记录整个系统的状态或需要细粒度插桩,存在可用性差与运行时开销大等问题.本文... 详细信息

程序调试工作的首要基础是错误可重现,然而并行程序执行过程存在天然的不确定性,尤其在多核处理器上,如何重现并行程序的错误是一个巨大的挑战.现有的方法或记录整个系统的状态或需要细粒度插桩,存在可用性差与运行时开销大等问题.本文首次提出一种基于硬件辅助的面向用户态并行程序的轻量级记录与重放方法,该方法通过软件协助来记录信号、系统调用与操作系统调度相关的序关系;利用硬件记录访存冲突,同时在记录过程中采用基于目录的方法来压缩日志存储.通过在16核模拟平台上评估,本文提出的方法不仅方便了用户态并行程序调试,同时减少了81%的存储日志开销.

关键词：多核并行程序确定性重放访存冲突

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PPTM:一种面向异构系统的主动式任务映射方法

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高技术通讯 2022年第2期32卷 161-172页

作者：龚施俊鄢贵海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

在数据高速增长的背景下,异构计算作为满足新兴应用不断提高的算力需求的有效途径,涌现了许多异构加速系统。在这些异构加速系统中,高效的任务映射是充分发挥加速器潜能提升应用程序性能的关键之一。先前工作提出了许多基于有向无环图... 详细信息

在数据高速增长的背景下,异构计算作为满足新兴应用不断提高的算力需求的有效途径,涌现了许多异构加速系统。在这些异构加速系统中,高效的任务映射是充分发挥加速器潜能提升应用程序性能的关键之一。先前工作提出了许多基于有向无环图如何最小化应用程序整体执行时间和最小化异构多处理器之间通信开销等高效的任务映射方法,这些工作通常采用将任务映射到加速器上来提高整个应用的性能。但某些应用程序如果将所有子任务全部映射到加速器上执行,会带来额外的通信开销,进而可能达不到提升性能的预期,甚至造成整个应用程序的性能下降。因此,本文提出了一种基于预测的主动式任务映射算法(PPTM)来应对这样的场景,实现高效的任务映射。实验表明,本文算法能够更准确感知计算任务的运行时状态,大幅提高应用程序的整体性能。

关键词：异构计算异构加速系统任务映射主动式预测算法加速器

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一种基于日志结合分析的集群系统失效预测方法

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高技术通讯 2016年第6期26卷 519-527页

作者：付晓毓任睿詹剑锋孙凝晖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北京100190 中国科学院研究生院北京100049

研究了大规模超级计算机群系统的失效预测。针对现有的单一分析系统日志的方法不仅需要复杂的分布式数据挖掘技术,而且失效预测的召回率普遍不高的问题,提出了一种通过将记载集群系统负载变化的作业日志同系统日志结合起来分析来进行失... 详细信息

研究了大规模超级计算机群系统的失效预测。针对现有的单一分析系统日志的方法不仅需要复杂的分布式数据挖掘技术,而且失效预测的召回率普遍不高的问题,提出了一种通过将记载集群系统负载变化的作业日志同系统日志结合起来分析来进行失效预测的方法。该方法的原理如下:首先,通过对原始系统日志和作业日志进行预处理和过滤,分别得到细粒度的二维的事件序列和作业序列;然后从中抽取出在系统日志的失效事件发生前作业日志所表现出的三种典型失效征兆;最后,利用失效征兆进行失效预测。在真实的IBM Blue Gene/P系统的系统日志和作业日志上的实验结果表明,基于两种日志结合分析的方法能以较高的准确率和召回率实现细粒度的失效预测。

关键词：大规模集群系统系统日志作业日志日志分析失效预测

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