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2021年中国高性能计算机发展现状分析与展望

数据与计算发展前沿 2021年第6期3卷 98-107页

作者：张云泉袁良袁国兴李希代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 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

【目的】本文根据2021年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP 500平均Linpack性能... 详细信息

【目的】本文根据2021年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP 500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP 500。中国TOP100上的超级计算系统出现了新面孔,北龙超云公司的五台机器上榜。联想为系统数量冠军,联想、曙光和浪潮三强争霸的局面逐步演化为联想和浪潮的竞争。应用领域新增算力服务,充分反映当前发展趋势。【结论】本文根据二十届排行榜的性能数据,详细阐述了算力经济发展现状,并对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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一种面向内存的混合容错编码调节设计

一种面向内存的混合容错编码调节设计

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第十五届全国容错计算学术会议(CFTC'13)

作者：李冰单书畅高翔胡瑜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 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

数据中心服务器等计算平台中采用的大容量内存系统的故障发生率高.高强度的纠错编码虽然能够保证内存系统的可靠性,但是会带来较高的硬件和功耗开销.运行在数据中心服务器上的应用程序对可靠性的要求不同,混合容错编码能使内存系统在可... 详细信息

数据中心服务器等计算平台中采用的大容量内存系统的故障发生率高.高强度的纠错编码虽然能够保证内存系统的可靠性,但是会带来较高的硬件和功耗开销.运行在数据中心服务器上的应用程序对可靠性的要求不同,混合容错编码能使内存系统在可靠性与容错代价之间取得较好的权衡.因此,本文提出了一种支持混合容错编码调节的设计,将数据与容错信息分开存放,通过地址映射逻辑实现容错编码信息的存取.本文提出的设计不仅支持内存的混合容错编码的调节,而且可扩展到其他类型存储器中.实验结果表明,本容错编码调节设计简单,给系统带来的硬件,及功耗和性能的代价小.

关键词：内存系统容错设计混合容错编码可靠性分析

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前言

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信息安全学报 2021年第6期6卷 I0001-I0002页

作者：曹元田静叶靖河海大学物联网工程学院中国常州213000 南京大学电子科学与工程学院中国南京210023 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中国北京100190

随着量子计算机的快速发展,经典密码算法受到了前所未有的挑战。为解决这个问题,一个新的密码学领域,即后量子密码学(Post-Quantum Cryptography,PQC)应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击。由于后量子密码算法通常运算... 详细信息

随着量子计算机的快速发展,经典密码算法受到了前所未有的挑战。为解决这个问题,一个新的密码学领域,即后量子密码学(Post-Quantum Cryptography,PQC)应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击。由于后量子密码算法通常运算量巨大,采用集成电路技术能够实现以较低资源开销获得满足应用需求的执行速度,当前已成为国内外研究的热门课题之一。本期专题旨在总结当前国内外研究趋势,并展示国内研究人员在后量子加密算法硬件实现上的最新研究成果。

关键词：量子计算机集成电路技术加密算法 Quantum 后量子密码密码算法密码学资源开销

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2022年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2022年第6期4卷 3-12页

作者：张云泉袁良袁国兴李希代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 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

【目的】本文根据2022年11月发布的中国高性能计算机TOP 100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP 100的入门性能门槛仍然超过TOP 500。中国TOP 100上的超级... 详细信息

【目的】本文根据2022年11月发布的中国高性能计算机TOP 100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP 100的入门性能门槛仍然超过TOP 500。中国TOP 100上的超级计算系统冠军再次更新,其Linpack性能超过200 PFlops0联想为系统数量冠军,联想、曙光和浪潮三强争霸的局面逐步演化为联想和浪潮的竞争。算力服务这一应用领域的占比继续增长,充分反映当前算力经济发展趋势。【结论】本文根据二十一届排行榜的性能数据,详细阐述了算力经济发展现状,并对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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数据流计算研究进展与概述

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数据与计算发展前沿 2021年第5期3卷 65-81页

作者：范志华李文明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科学与技术学院北京100049

【目的】本文追溯数据流计算的起源,就数据流计算理论和系统的相关研究背景、关键技术展开介绍。【文献范围】本文整理上世纪60年代至今数据流计算相关的研究文献。【方法】从数据流的起源、软件系统、硬件架构研究进展三个方面介绍了... 详细信息

【目的】本文追溯数据流计算的起源,就数据流计算理论和系统的相关研究背景、关键技术展开介绍。【文献范围】本文整理上世纪60年代至今数据流计算相关的研究文献。【方法】从数据流的起源、软件系统、硬件架构研究进展三个方面介绍了数据流计算的重要工作和关键技术。【结果】对数据流计算的发展趋势和挑战进行了分析与总结。【结论】本文将对未来数据流计算的研究提供参考,希望给该领域的研究人员带来一定的启发。

关键词：数据流执行模型数据流软件系统数据流硬件架构

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基于离线关键站点和路径阻抗的地铁路线推荐方法

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数据挖掘 2022年第3期12卷 246-258页

作者：戴政君宋莹北京信息科技大学数字文化重点实验室北京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

目前主流的路线推荐方法先通过寻径算法在满足各种约数条件下寻找K条可行路线,然后根据乘客的出行偏好从K条可行路线中选择一条路线推荐给乘客。然而,由于寻径算法的约束条件只能通过实时计算得到K条可行路线,当同时进行大量乘客的路线... 详细信息

目前主流的路线推荐方法先通过寻径算法在满足各种约数条件下寻找K条可行路线,然后根据乘客的出行偏好从K条可行路线中选择一条路线推荐给乘客。然而,由于寻径算法的约束条件只能通过实时计算得到K条可行路线,当同时进行大量乘客的路线推荐时,由于无法快速获得推荐路线从而影响乘客的用户体验。因此本文提出基于离线关键站点的K最短时间算法,通过构造关键站点图和哈希表离线辅助查找K条最短路径,从而降低算法的时间复杂度。此外,通过分析发现,乘客对出行的负面感受与地铁换乘次数及拥挤度间并不是简单的线性关系,随着换乘次数和拥挤度的增加,乘客对出行的满意度会迅速衰减,所以,目前通过最大最小值方法计算出的乘客偏好路线并不一定是最佳路线。因此,本文设计了基于路径阻抗的地铁路线推荐方法,其中路径阻抗由不同权重的地铁时间成本和拥挤成本组成,通过计算K条最短时间路径的路径阻抗,从中选出符合乘客偏好的出行线路推荐给乘客。通过理论分析,随着查询次数的增多,本文提出的基于离线关键站点的K最短时间算法时间复杂度要远小于其他约数条件下的寻径算法。最后通过具体的实验示例验证本方法完全可以满足不同乘客的路线推荐需求。

关键词：地铁刷卡数据寻径算法路线推荐

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一款基于SPARC V8指令集体系结构的系统芯片的功能验证

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南通大学学报（自然科学版） 2016年第4期15卷 9-16页

作者：杨爽王天成李华伟湘潭大学信息工程学院湖南湘潭411105 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

处理器的设计越来越复杂,如何对处理器进行完备的功能验证面临着巨大的挑战.针对一款基于可扩展处理器架构(scalable processor architecture,SPARC)V8指令集体系结构的系统芯片进行验证,提取了该芯片的验证功能点,搭建了结果自动比对... 详细信息

处理器的设计越来越复杂,如何对处理器进行完备的功能验证面临着巨大的挑战.针对一款基于可扩展处理器架构(scalable processor architecture,SPARC)V8指令集体系结构的系统芯片进行验证,提取了该芯片的验证功能点,搭建了结果自动比对的验证平台.该平台采用定向测试用例生成和约束随机测试用例生成相结合的方式产生测试用例以支持各种功能场景的验证.项目仍处于验证实施过程中,目前已设计了170个测试用例,对125个验证功能点中的109个进行了覆盖,达到了84%的功能覆盖率,并发现了7处设计错误.

关键词：可扩展处理器架构系统芯片功能验证指令集体系结构功能点

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基于聚类抽样的访存特征分析方法

基于聚类抽样的访存特征分析方法

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2013全国高性能计算学术年会

作者：查中彬崔泽汉黄永兵陈荔城包云岗陈明宇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市100190

大数据时代的来临,使得内存系统越来越成为制约系统整体性能的瓶颈,如何利用访存序列分析程序的访存特征已经成为内存系统结果研究的热点.针对完整访存序列数据量过大的问题,需要一种快速准确的访存特征分析方法.本文提出一种基于聚类... 详细信息

大数据时代的来临,使得内存系统越来越成为制约系统整体性能的瓶颈,如何利用访存序列分析程序的访存特征已经成为内存系统结果研究的热点.针对完整访存序列数据量过大的问题,需要一种快速准确的访存特征分析方法.本文提出一种基于聚类抽样的访存特征分析方法EMAT(Exti-acting representativeMelnoryAccessTrace).在EMAT中,使用由体系结构相关性能指标构成的基本性能计数向量BPCV(BasicPerformance Count Vector)反映相应访存序列片段的访存行为,根据基本性能计数向量的聚类结果找出程序的访存特征.最后使用EMAT方法分析了SPEC CPU2006和PARSEC3.0(含splash2x)中标准测试程序的访存特征,实验结果显示EMAT方法可以快速有效的找出程序的访存特征.

关键词：内存系统访存特征分析方法聚类抽样

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基于硬件辅助的用户态并行程序记录方法

基于硬件辅助的用户态并行程序记录方法

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2012中国计算机大会

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 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

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，尤其在多核必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，存在可用性差与问题。本文首次提出一种基于硬件辅... 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，尤其在多核必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，该方法通过软件协剧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纬在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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Thread id Cache:一种多线程共享的低功耗高速缓存结构

Thread id Cache:一种多线程共享的低功耗高速缓存结构

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2013全国高性能计算学术年会

作者：范灵俊徐远超唐士斌郑亚松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 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 首都师范大学信息工程学院北京100048

近年来,功耗是处理器设计领域的关键问题之一.本文提出了一种针对多线程共享缓存通过过滤不必要缓存路(Way)访问来降低CPU动态功耗的缓存结构,称为Thread id Cache.通过设置和预先访问Thread id过滤器来排除每次访问发生时不同线程对组... 详细信息

近年来,功耗是处理器设计领域的关键问题之一.本文提出了一种针对多线程共享缓存通过过滤不必要缓存路(Way)访问来降低CPU动态功耗的缓存结构,称为Thread id Cache.通过设置和预先访问Thread id过滤器来排除每次访问发生时不同线程对组相联缓存同一组(Set)中其它线程私有数据块的访问.在128KB 8路Thread id Cache上对传统并行程序和大数据处理并行程序进行的测试表明,对于不同应用、不同执行线程数,69.8％-87.5％的缓存路访问可以得到消除,相应地,由于访问操作产生的同等的动态功耗可以被有效降低.

关键词：处理器设计多线程共享缓存结构动态功耗访问操作

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