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第十四届全国容错计算学术会议(CFTC'2011)

作者：方运潭李华伟李晓维中国科学院计算机系统结构重点实验室中国科学院计算技术研究所中国科学院研究生院

随着集成电路工艺尺寸的进一步缩小,制造出可靠或功能完全正确的数字电路越来越困难,设计成本越来越高,系统可扩展性也面临着挑战。同时,多媒体和通信领域的应用以及一些新型应用本身可以容忍部分差错,这使得差错容忍的计算成为一种新... 详细信息

随着集成电路工艺尺寸的进一步缩小,制造出可靠或功能完全正确的数字电路越来越困难,设计成本越来越高,系统可扩展性也面临着挑战。同时,多媒体和通信领域的应用以及一些新型应用本身可以容忍部分差错,这使得差错容忍的计算成为一种新的计算模式。不同于缺陷容忍和故障容忍,差错容忍依据应用特性放松了对电路输出的正确性要求。本文从差错容忍的角度提出了一种跨层次故障关键性评估方法。以一款H.264/AVC视频解码器为例,评估发现不同的功能模块内的故障由于其产生的差错对应用的影响程度不同而具有不同的重要程度,同一个模块内的故障也具有不同的重要程度。故障关键性的评估能够指导测试以提高成品率,并减少可靠性设计所需的成本。

关键词：显示存储器图像缓存成品率故障容忍功能模块存储器模块系统故障

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多核处理器瞬态故障敏感性分析

多核处理器瞬态故障敏感性分析

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第五届中国测试学术会议

作者：潘送军胡瑜李晓维中国科学院计算机系统结构重点实验室中国科学院计算技术研究所中国科学院研究生院

随着纳米制造工艺在高性能处理器制造中的广泛应用,集成电路特征尺寸进一步减小、电源电压不断降低和运行频率日益升高,使得瞬态故障日益成为处理器设计面临的严峻挑战。本文结合一款多核处理器,采用故障注入法进行瞬态故障敏感性分析... 详细信息

随着纳米制造工艺在高性能处理器制造中的广泛应用,集成电路特征尺寸进一步减小、电源电压不断降低和运行频率日益升高,使得瞬态故障日益成为处理器设计面临的严峻挑战。本文结合一款多核处理器,采用故障注入法进行瞬态故障敏感性分析。实验结果表明,多核处理器中寄存器文件、取指队列和重定序缓冲的瞬态故障敏感性较高,平均结构敏感因子接近15%,这对设计者如何提高多核处理器可靠性提供了一定的指导意义。

关键词：多核处理器瞬态故障容错故障注入敏感性分析

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多时钟域芯片调试的数据失效处理

多时钟域芯片调试的数据失效处理

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第十三届全国容错计算学术会议

作者：高建良韩银和李晓维中国科学院计算机系统结构重点实验室，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 中国科学院计算机系统结构重点实验室，北京 100190 中国科学院计算技术研究所，北京 100190

为了处理多时钟域芯片调试中的数据失效，本文提出了通过控制时钟信号和停止信号的方法，实现了跨时钟域数据交换的发送方和接收方在各种频率关系下都能有效的避免数据失效。从而提高了芯片调试的准确性、高效性。通过对工业级芯片的分... 详细信息

为了处理多时钟域芯片调试中的数据失效，本文提出了通过控制时钟信号和停止信号的方法，实现了跨时钟域数据交换的发送方和接收方在各种频率关系下都能有效的避免数据失效。从而提高了芯片调试的准确性、高效性。通过对工业级芯片的分析，验证了该方法的有效性。

关键词：多时钟域芯片调试数据失效处理失效检测

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一种面向差错容忍应用的数字系统故障关键性评估方法

一种面向差错容忍应用的数字系统故障关键性评估方法

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第十四届全国容错计算学术会议

作者：方运潭李华伟李晓维中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 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 中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院计算技术研究所北京 100190

随着集成电路工艺尺寸的进一步缩小，制造出可靠或功能完全正确的数字电路越来越困难，设计成本越来越高，系统可扩展性也面临着挑战。同时，多媒体和通信领域的应用以及一些新型应用本身可以容忍部分差错，这使得差错容忍的计算成为一... 详细信息

随着集成电路工艺尺寸的进一步缩小，制造出可靠或功能完全正确的数字电路越来越困难，设计成本越来越高，系统可扩展性也面临着挑战。同时，多媒体和通信领域的应用以及一些新型应用本身可以容忍部分差错，这使得差错容忍的计算成为一种新的计算模式。不同于缺陷容忍和故障容忍，差错容忍依据应用特性放松了对电路输出的正确性要求。
　　本文从差错容忍的角度提出了一种跨层次故障关键性评估方法。以一款H.264/AVC视频解码器为例，评估发现不同的功能模块内的故障由于其产生的差错对应用的影响程度不同而具有不同的重要程度，同一个模块内的故障也具有不同的重要程度。故障关键性的评估能够指导测试以提高成品率，并减少可靠性设计所需的成本。

关键词：集成电路差错容忍电路测试故障评估

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软硬件协同的微处理器可靠性设计评估平台

软硬件协同的微处理器可靠性设计评估平台

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第六届中国测试学术会议

作者：赵利陈中梁胡瑜李晓维中国科学院计算机系统结构重点实验室中国科学院计算技术研究所中国科学院研究生院

随着晶体管特征尺寸的缩小、晶体管密度的增大、工作电压的降低以及工作频率的升高,集成电路芯片对电压扰动、电磁干扰以及辐射等各种噪声干扰变得更加敏感,使处理器的可靠性面临日益严峻的挑战.容错设计是提高计算系统可靠性的重要方法... 详细信息

随着晶体管特征尺寸的缩小、晶体管密度的增大、工作电压的降低以及工作频率的升高,集成电路芯片对电压扰动、电磁干扰以及辐射等各种噪声干扰变得更加敏感,使处理器的可靠性面临日益严峻的挑战.容错设计是提高计算系统可靠性的重要方法.为了更好地指导容错设计,需要统计分析各种故障对计算系统可靠性的影响.搭建可靠性评估平台的主要目的就是快速准确地评估各类故障对计算系统可靠性的影响.我们分析了现有的可靠性评估方法,搭建了一个软硬件协同的微处理器可靠性设计评估平台.该平台具有良好的调试性,便于体系结构设计人员分析改进容错设计.

关键词：可靠性评估容错软硬件协同门级硬件仿真

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基于共享存储的高可伸缩嵌入式集群模型

基于共享存储的高可伸缩嵌入式集群模型

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2011年第17届全国信息存储技术大会(IST 2011)

作者：尹文轩高翔朱晓静郭德源中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室北京 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系统结构重点实验室北京 100190 清华大学微电子学研究所北京 100084

利用对称多处理机(SMP)作结点可为嵌入式集群带来更高的计算性价比，但多个并行和存储层次也会带来存储一致性、可伸缩性、性能差异等问题。提出一种基于共享存储的嵌入式集群模型LESC.该模型通过高度综合实现“计算单元一互连一致性模... 详细信息

利用对称多处理机(SMP)作结点可为嵌入式集群带来更高的计算性价比，但多个并行和存储层次也会带来存储一致性、可伸缩性、性能差异等问题。提出一种基于共享存储的嵌入式集群模型LESC.该模型通过高度综合实现“计算单元一互连一致性模块一系统”三级高可伸缩结构，获得功耗成本有效性.LESC完成分布式共享存储的基本功能，其目录缓存一致性和扩展的共享存储机制改善了传统存储层次，并利用“共享存储虚拟网络”提供模块级的高效通信，避免了网络硬件开销，同时支持MPI编程.经该模型的真实系统平台测试，模块内MPI通信性能是传统嵌入式集群的3倍以上，单元间通信性能可达单元内性能的86%以上，Linpack测试其扩展性能在最差情况下接近理想值的70%.

关键词：嵌入式集群模型对称多处理机存储机制性能优化

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一种基于节点安全的传感器网络密钥分配策略

一种基于节点安全的传感器网络密钥分配策略

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第四届中国测试学术会议

作者：谢磊何子键徐勇军李晓维祝跃飞解放军信息工程大学信息工程学院中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室、先进测试技术实验室中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室、先进测试技术实验室中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室、先进测试技术实验室解放军信息工程大学信息工程学院

综合了传感器、嵌入式计算、网络及无线通信、分布式信息处理等技术的无线传感器网络技术正在成为推动普适计算研究的重要实践领域。无线传感器网络是由大量传感器节点组成的分布式网络,确保传感器节点的安全可信对无线传感器网络的安... 详细信息

综合了传感器、嵌入式计算、网络及无线通信、分布式信息处理等技术的无线传感器网络技术正在成为推动普适计算研究的重要实践领域。无线传感器网络是由大量传感器节点组成的分布式网络,确保传感器节点的安全可信对无线传感器网络的安全攸关应用至关重要。本文首先提出无线传感器网络的主要安全目标包括消息安全和节点安全,节点安全高于消息安全;接着指出基于安全协处理器设计的传感器节点具有一定的抗篡改能力;并在此基础上提出一个简洁有效的局部簇密钥预分配策略,确保建立传感器节点信任机制, 实现传感器节点安全。

关键词：普适计算传感器网络可信计算密钥管理分簇网络结构随机密钥预分配

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一个新结构低功耗2.5 GHz CMOS LC压控振荡器的设计

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电子器件 2008年第3期31卷 814-816页

作者：张标陈岚中国科学院计算技术研究所中国科学院计算机系统结构重点实验室北京100080 中国科学院微电子研究所北京100080 中国科学院研究生院北京100080

压控振荡器是锁相环电路的关键的组成部分之一,采用新的电流复用结构,可以明显降低该电路的功耗,而且由于没有尾电流,新结构还能有效改善电路的相位噪声。在TSMC 0.18 CMOS 1P6M工艺下的仿真结果表明:在1.25 V供电电压下振荡器的调节范... 详细信息

压控振荡器是锁相环电路的关键的组成部分之一,采用新的电流复用结构,可以明显降低该电路的功耗,而且由于没有尾电流,新结构还能有效改善电路的相位噪声。在TSMC 0.18 CMOS 1P6M工艺下的仿真结果表明:在1.25 V供电电压下振荡器的调节范围是2.26 GHz到2.76 GHz,在频偏1 MHz处的相位噪声为-130 dBc/Hz,平均功耗不超过1.2 mW。

关键词：压控振荡器低功耗电流复用相位噪声锁相环

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多核处理器上基于程序访存阶段的独立任务调度

多核处理器上基于程序访存阶段的独立任务调度

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2008年全国高性能计算机学术年会

作者：张超王蕾中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院研究生院北京 100190 zhangchao@*** wlei@*** 中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院研究生院北京 100190 zhangchao@*** wlei@***

随着多核处理器的发展，片外访存带宽逐渐成为影响程序性能的主要因素。为了解决这个问题，很多研究工作通过提高cache利用率来降低程序执行过程中的片外访存数量。本文提出了一种任务调度算法来解决同时执行的多个独立任务竞争片外访... 详细信息

随着多核处理器的发展，片外访存带宽逐渐成为影响程序性能的主要因素。为了解决这个问题，很多研究工作通过提高cache利用率来降低程序执行过程中的片外访存数量。本文提出了一种任务调度算法来解决同时执行的多个独立任务竞争片外访存带宽的问题。该调度算法根据程序的访存阶段调度同时执行的多个独立任务，避免了“爆发式”的片外访存请求，改善了片外访存带宽的利用率，提高了系统吞吐率。本文基于函数调用和循环体执行轨迹识别程序访存阶段，然后计算各个访存阶段的片外访存带宽需求。根据上述信息，本文在访存阶段的边界实施任务调度并基于一个简单的运行时系统实现了该调度算法。该算法对SPEC CPU2006和SPEC CPU2000中的部分具有明显访存“波动性”特征的测试用例在Intel 双核处理器和Intel四核处理器上平均有3.3％和4.7％的吞吐率提高。

关键词：多核处理器片外访存调度程序函数调用

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MPIAlltoall通信在多核机群中的优化

MPIAlltoall通信在多核机群中的优化

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2011年全国高性能计算学术年会(HPC china2011)

作者：李强孙凝晖霍志刚马捷中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京 100190 中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院研究生院北京 100039 中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京 100190 中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京 100190

MPI Alltoall通信作为一种重要的集合通信，在高性能应用中广泛使用。在多核机群中，一个结点内的多个进程同时参与Alltoall通信。一方面，这些进程可以利用共享内存优化通信性能。虽然当前基于首进程（Leader-based）的方法利用共享内... 详细信息

MPI Alltoall通信作为一种重要的集合通信，在高性能应用中广泛使用。在多核机群中，一个结点内的多个进程同时参与Alltoall通信。一方面，这些进程可以利用共享内存优化通信性能。虽然当前基于首进程（Leader-based）的方法利用共享内存提高了Alltoall小消息通信的性能，但由于采用固定数目的首进程，这些方法不能使所有的Alltoall小消息通信都获得最优性能。另一方面，这些进程需要竞争结点内有限的网络资源。在Alltoall大消息通信中，存在许多个同步消息，然而竞争导致这些同步消息的延迟增大了数十倍，同步开销占整个Alltoall通信的很大比例。在本文中，我们针对这些问题提出了不同的优化方法。对于Alltoall小消息通信，PLP方法根据小消息的长度采用不同数目的首进程;对于Alltoall大消息通信，LSS方法将同步消息的总数从减少到。通过实验，我们验证了这两种方法。对于Alltoall小消息通信，PLP方法总是可以获得最优的性能。对于Alltoall大消息通信，LSS方法获得的性能提升比例几乎为常数，其与系统的规模无关;对于32K和64K字节的消息，它们的性能提高了25％。

关键词：首进程数目同步开销集合通信多核机群共享内存

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