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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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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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一种基于RAM的降低异构多核切换开销的方法

一种基于RAM的降低异构多核切换开销的方法

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2010年第16届全国信息存储技术大会（IST2010）

作者：刘奇郝守青沈海华章隆兵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北京龙芯中科技术服务中心有限公司

同一程序的不同执行阶段或者不同程序运行时行为特征不同.异构多核处理器包含多种类型处理器核,可以根据程序运行时的行为特征切换到性能、功耗合适的核.异构多核相对于同构多核处理器能够更好地满足性能和功耗要求,但是不同核间切换时... 详细信息

同一程序的不同执行阶段或者不同程序运行时行为特征不同.异构多核处理器包含多种类型处理器核,可以根据程序运行时的行为特征切换到性能、功耗合适的核.异构多核相对于同构多核处理器能够更好地满足性能和功耗要求,但是不同核间切换时保存、恢复程序现场开销严重影响了异构多核处理器的性能.增加少量片上随机存储单元(RAM),并适当优化处理器核硬件结构是有效降低核间切换开销的方法.上述方法使得核间切换时不需要执行切换程序,通过发送RAM读写请求实现了程序现场的保存和恢复.基于龙芯异构多核处理器平台评估了软、硬件实现核间切换开销.实验结果表明上述硬件方法将核间切换开销下降到软件开销的11%,且仅带来了2.49%的面积增加和1.8%的功耗增加.

关键词：龙芯异构多核核间切换开销寄存器重命名存储单元

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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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基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法研究

基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法研究

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第十四届全国容错计算学术会议

作者：黄柯衡胡瑜李晓维刘波刘鸿瑾华更新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中国科学院计算技术研究所北京100190 北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术国防科技重点实验室北京100190

随着FPGA集成电路制造技术的不断进步，晶体管特征尺寸已经进入到纳米级别，可靠性逐渐成为制约FPGA应用的瓶颈。由于SRAM型FPGA包含大量存储单元，芯片受软错误的影响尤为严重。已有的针对FPGA软错误的可靠性设计方法不同程度地存在... 详细信息

随着FPGA集成电路制造技术的不断进步，晶体管特征尺寸已经进入到纳米级别，可靠性逐渐成为制约FPGA应用的瓶颈。由于SRAM型FPGA包含大量存储单元，芯片受软错误的影响尤为严重。已有的针对FPGA软错误的可靠性设计方法不同程度地存在面积开销大，计算复杂度高，需要芯片特定物理结构支持等缺点。
　　本文提出一种基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法，将含有空余项的查找表替换为具有等价功能但逻辑屏蔽效应更强的查找表，从而提高电路的可靠性。实验结果表明，该方法能够降低电路的软错误率达21％以上，同时几乎不会带来任何额外的性能和面积开销。

关键词：集成电路可编程器件电路设计可靠性评价

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跨平台系统级虚拟机的访存优化

跨平台系统级虚拟机的访存优化

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2011年第17届全国信息存储技术大会(IST 2011)

作者：蔡嵩松刘奇沈海华章隆兵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 龙芯中科技术有限公司北京 100190

跨平台系统级虚拟机软件模拟访存操作效率低，严重影响了虚拟机的性能。为提高跨平台虚拟机访存效率，提出了一种使用宿主系统TLB硬件、加速跨平台系统级虚拟机访存地址转换的软硬件协同优化方法。该方法相对于软件访存模拟方法，有效... 详细信息

跨平台系统级虚拟机软件模拟访存操作效率低，严重影响了虚拟机的性能。为提高跨平台虚拟机访存效率，提出了一种使用宿主系统TLB硬件、加速跨平台系统级虚拟机访存地址转换的软硬件协同优化方法。该方法相对于软件访存模拟方法，有效利用了宿主系统的硬件资源，提高了跨平台系统级虚拟机执行访存操作效率。实验结果表明该方法将虚拟机系统的整体性能提高了近15%。提出的方法已实际应用在龙芯系统级跨平台虚拟机中。

关键词：跨平台系统级虚拟机访存效率性能优化地址转换

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基于硬件cache锁机制的Java虚拟机即时编译器优化

基于硬件cache锁机制的Java虚拟机即时编译器优化

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2011年第17届全国信息存储技术大会(IST 2011)

作者：敖琪蔡嵩松王剑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 龙芯中科技术有限公司北京 100190

Java虚拟机即时编译器以方法为单位进行编译，编译器将字节码方法编译成可执行代码，并经过数据cache存入内存中，当再次执行到该代码段时，处理器需要从包含该代码段的内存区域取指令执行，如果该内存区域在数据cache中已经建立映射，... 详细信息

Java虚拟机即时编译器以方法为单位进行编译，编译器将字节码方法编译成可执行代码，并经过数据cache存入内存中，当再次执行到该代码段时，处理器需要从包含该代码段的内存区域取指令执行，如果该内存区域在数据cache中已经建立映射，就可以直接从数据cache中读取数据，读数据的性能就会有大幅度的提高.但是编译生成的大量可执行代码在cache中频繁替换，当生成代码被替换出cache后，代码再次执行时处理器必须访问速度较慢的主存储器，成为编译器的性能瓶颈.设计并实现了硬件cache锁机制，提出了一种软硬件协同设计的即时编译方法.通过该方法，生成代码执行时的cache失效次数降低了6.9%，SPECjvm2008中程序最高获得了17.9%的性能提升，平均性能提升4.2%.

关键词： Java虚拟机即时编译器 cache锁机制性能优化

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基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法研究

基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法研究

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第十四届全国容错计算学术会议(CFTC'2011)

作者：黄柯衡胡瑜李晓维刘波刘鸿瑾华更新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北京控制工程研究所空间智能控制技术国防科技重点实验室

随着FPGA集成电路制造技术的不断进步,晶体管特征尺寸已经进入到纳米级别,可靠性逐渐成为制约FPGA应用的瓶颈。由于SRAM型FPGA包含大量存储单元,芯片受软错误的影响尤为严重。已有的针对FPGA软错误的可靠性设计方法不同程度地存在面积... 详细信息

随着FPGA集成电路制造技术的不断进步,晶体管特征尺寸已经进入到纳米级别,可靠性逐渐成为制约FPGA应用的瓶颈。由于SRAM型FPGA包含大量存储单元,芯片受软错误的影响尤为严重。已有的针对FPGA软错误的可靠性设计方法不同程度地存在面积开销大,计算复杂度高,需要芯片特定物理结构支持等缺点。本文提出一种基于功能等价类的FPGA细粒度可靠性设计方法,将含有空余项的查找表替换为具有等价功能但逻辑屏蔽效应更强的查找表,从而提高电路的可靠性。实验结果表明,该方法能够降低电路的软错误率达21%以上,同时几乎不会带来任何额外的性能和面积开销。

关键词： FPGA 软错误功能等价类细粒度可靠性设计

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带类型恢复的编译器源源翻译技术

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计算机研究与发展 2010年第7期47卷 1145-1155页

作者：米伟李玉祥陈莉冯晓兵张兆庆中国科学院计算技术研究所系统结构重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

源源翻译是使编译器的分析和优化可重定向的一种重要方式.它被广泛用来支持并行语言扩展或者各种体系结构无关的优化,并且可以帮助程序员进行正确性或者性能的调试.在多核/众核时代,程序分析和优化倾向于让用户更多地参与,这种平台无关... 详细信息

源源翻译是使编译器的分析和优化可重定向的一种重要方式.它被广泛用来支持并行语言扩展或者各种体系结构无关的优化,并且可以帮助程序员进行正确性或者性能的调试.在多核/众核时代,程序分析和优化倾向于让用户更多地参与,这种平台无关而且用户友好的代码生成方式也越来越受到欢迎.在简单的编译器中添加源源翻译的支持很容易,但在实现了复杂的程序分析和激进的优化的编译器中,却很少有编译器提供健壮的源源翻译支持.优化对程序结构的改变是造成翻译困难的首要原因.结合大量出错实例对优化给源源翻译带来的困难进行分析,提出了一套基于类型恢复的翻译技术,并在Open64编译器中实现了这种方法.通过supertest和spec2000测试集的测试,验证了这种方法对源源翻译的健壮性有很大改善.该方法的实现模块集成在源源翻译器内,与编译器各种分析优化模块独立,所以该方法容易移植到其他编译器中.

关键词：编译器源源翻译可重定向中间表示类型不一致类型恢复

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使用支持向量机的微处理器验证向量优化方法

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高技术通讯 2010年第1期20卷 68-74页

作者：王朋宇郭崎沈海华陈云霁张珩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京100039

为了解决微处理器仿真验证中随机验证向量质量不高的问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的验证向量优化方法。该方法将已仿真运行的验证向量及其覆盖率信息作为支持向量机的样本进行有监督学习,得到验证向量关于功能覆盖点的分类器。... 详细信息

为了解决微处理器仿真验证中随机验证向量质量不高的问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的验证向量优化方法。该方法将已仿真运行的验证向量及其覆盖率信息作为支持向量机的样本进行有监督学习,得到验证向量关于功能覆盖点的分类器。利用训练后的分类器对于新产生的验证向量进行预测,并丢弃预测中不能提高覆盖率的冗余验证向量。实验数据表明该方法能准确地过滤冗余验证向量,提高仿真运行的验证向量的质量。和完全随机的验证向量生成方法相比,该方法达到相同的功能覆盖率仅需要前者1/3的验证向量。

关键词：支持向量机(SVM) 功能覆盖率模型微处理器验证仿真验证验证向量优化

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