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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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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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龙芯3号多核处理器的低功耗测试技术

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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第11期22卷 2021-2028,2036页

作者：齐子初刘慧石小兵韩银和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 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京100190

龙芯3号是一款低功耗处理器芯片,要求测试时保持较低功耗.为了解决低功耗测试的问题,对龙芯3号测试功耗进行了细致分析,提出一套考虑测试时间和测试开销的低功耗测试方案,并对整套方案中的各种技术在功耗、面积、时延以及测试时间等方... 详细信息

龙芯3号是一款低功耗处理器芯片,要求测试时保持较低功耗.为了解决低功耗测试的问题,对龙芯3号测试功耗进行了细致分析,提出一套考虑测试时间和测试开销的低功耗测试方案,并对整套方案中的各种技术在功耗、面积、时延以及测试时间等方面进行了详细分析.针对龙芯3号测试功耗主要消耗在逻辑电路的翻转和测试时钟网络上的特点,采用IP级测试分割技术减少逻辑电路和时钟网络的翻转;采用门控时钟对局部扫描触发器进行控制减少单核扫描捕获期间的逻辑翻转,并采用了阻隔门技术、不关心位(X位)填充技术减少单核扫描移位的逻辑翻转.实验结果表明,龙芯3号4核处理器达到了预定小于15W的测试平均功耗需求,单个IP核最大平均功耗降低为6W左右,约是正常功能平均功耗的40%,有效地保证了芯片的测试质量.

关键词：低功耗测试微处理器测试多核微处理器测试基于IP的测试

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片上实时功耗监控与估测的分析设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第11期22卷 2053-2060页

作者：段玮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 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京100190

为了给操作系统提供实时的芯片热点和功耗统计信息,以便进行快速、准确的实时功耗管理,基于龙芯2号处理器核,提出一个基于门控时钟统计的实时功耗监控系统.通过记录处理器门控时钟的翻转信息来获得芯片热点分布状态,并使用在芯片设计流... 详细信息

为了给操作系统提供实时的芯片热点和功耗统计信息,以便进行快速、准确的实时功耗管理,基于龙芯2号处理器核,提出一个基于门控时钟统计的实时功耗监控系统.通过记录处理器门控时钟的翻转信息来获得芯片热点分布状态,并使用在芯片设计流程中由门级网表仿真而建立的功耗模型进行硬件计算,最终获得向操作系统提供的实时功耗数据.文中提出的实时功耗监控系统具有硬件集成、结构无关、快速、自身开销小、对处理器性能影响小、准确性高等优点.实验结果表明,将该实时功耗监控系统应用在FPGA平台上的功耗估测速度比传统仿真速度提高近40倍,精确度与Synosys公司的EDA工具测量相比可以保持在5%以内.

关键词：处理器实时功耗评估门控时钟

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场景前颜色缓冲区压缩

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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第9期22卷 1502-1507页

作者：蒋毅飞张戈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 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京100190

内存带宽通常是计算机图形系统的瓶颈,文中总结了用于降低图形系统带宽开销的常见机制,在纹理压缩算法S3TC基础上,提出场景前颜色缓冲区压缩方法——YCoCg-R CBC.该方法定义了2种颜色缓冲区压缩数据格式,将像素转换到YCoCg-R颜色空间,... 详细信息

内存带宽通常是计算机图形系统的瓶颈,文中总结了用于降低图形系统带宽开销的常见机制,在纹理压缩算法S3TC基础上,提出场景前颜色缓冲区压缩方法——YCoCg-R CBC.该方法定义了2种颜色缓冲区压缩数据格式,将像素转换到YCoCg-R颜色空间,对亮度和色度数据分别处理,并使亮度数据具有较高精度.实验结果表明,YCoCg-R CBC 2种数据格式的平均PSNR值各为41.71 dB和47.24 dB,较S3TC算法分别提高了7.87 dB和13.40 dB;解压图像质量得到显著改善,已经很难观察到它们与原始图像的差异.

关键词： GPU 颜色缓冲区压缩 YCoCg-R颜色空间

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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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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霞点实验室北京 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 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京 100190 中国科学院计算机系统结构霞点实验室北京 100190 中国科学院计算技术研究所北京 100190 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京 100190

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.并构多核处理器包含多种类型处理器棱，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... 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.并构多核处理器包含多种类型处理器棱，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.基于龙芯异构多棱处理器平台评估了软、硬件实现核问切换开销.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％的面积增加争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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一种复杂功能部件的形式化验证方法

一种复杂功能部件的形式化验证方法

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2010年中国计算机大会

作者：陈博文郭崎沈海华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 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京 100190 中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 100190 中国科学院计算机系统结构重点实验室北京 100190 北京龙芯中科技术服务中心有限公司北京 100190

文章给出一个通用的针对复杂功能部件的形式化验证方法.该方法基于寄存器传输级设计，利用设计中的结构信息将电路划分为控制部分和运算部分分别验证.文章给出了标识数据的时间标记法，针对控制部分中数据抽象的通用抽象规则，以及对运... 详细信息

文章给出一个通用的针对复杂功能部件的形式化验证方法.该方法基于寄存器传输级设计，利用设计中的结构信息将电路划分为控制部分和运算部分分别验证.文章给出了标识数据的时间标记法，针对控制部分中数据抽象的通用抽象规则，以及对运算部分进行分割处理的技术.本文的方法成功应用于龙芯3号处理器浮点乘加部件的验证，实践表明该方法能够发现传统模拟仿真方法难以发现的隐藏很深的错误，能够有效支持工业级功能部件的验证.

关键词：形式化验证模型检测功能部件浮点乘加部件时间标记法数据抽象

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United-FS 的数据放置策略研究

United-FS 的数据放置策略研究

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2008年全国高性能计算机学术年会

作者：陈欢熊劲孙凝晖国家智能计算机研究开发中心，中科院计算机系统结构重点实验室，中科院计算技术研究所北京 100190 中国科学院研究生院北京 100049 huanchen@*** 国家智能计算机研究开发中心，中科院计算机系统结构重点实验室，中科院计算技术研究所北京 100190

存储服务器是机群系统中的重要组成部分。随着硬件的发展，集中式的存储服务器可以提供更大的容量和带宽，可以同时为更多的高性能计算应用提供存储服务。然而，每个应用具有不同的负载特征，不同的存储部件以及本地文件系统也具有不同... 详细信息

存储服务器是机群系统中的重要组成部分。随着硬件的发展，集中式的存储服务器可以提供更大的容量和带宽，可以同时为更多的高性能计算应用提供存储服务。然而，每个应用具有不同的负载特征，不同的存储部件以及本地文件系统也具有不同的特征，单一的存储模式难以为多样的I/O负载提供高效的存储。因此如何根据负载特征及存储部件的特征，将数据放置在合适的存储部件上成为一个关键问题。本文提出了并且在United-FS文件系统中实现了一种面向负载特征及存储特征的灵活的放置策略。该策略将不同特征的负载相分离，将数据放置在最适合于该负载特征的底层存储上，同时能够充分利用存储的并发性。实验结果表明，这种灵活的数据放置策略对不同的负载类型均能表现出很好的性能。

关键词：高性能计算并行计算机存储服务器数据存贮

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龙芯1号处理器的故障注入方法与软错误敏感性分析

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计算机研究与发展 2006年第10期43卷 1820-1827页

作者：黄海林唐志敏许彤中国科学院计算技术研究所系统结构研究室中国科学院研究生院北京100049

在纳米级制造工艺下以及在航天等特殊应用场合中,可靠性将是处理器设计中的一个重要考虑因素.以龙芯1号处理器为研究对象,探讨了处理器可靠性设计中的故障注入方法,并提出了一种同时运行两个处理器RTL模型的故障注入与分析方法,可以实... 详细信息

在纳米级制造工艺下以及在航天等特殊应用场合中,可靠性将是处理器设计中的一个重要考虑因素.以龙芯1号处理器为研究对象,探讨了处理器可靠性设计中的故障注入方法,并提出了一种同时运行两个处理器RTL模型的故障注入与分析方法,可以实现连续快速的处理器仿真故障注入.在此基础上,进一步分析了龙芯1号处理器的软错误敏感性,通过快速注入大约30万个软错误,保证了分析结果具有较好的统计意义,可以有效指导后续的容错与可靠性设计.

关键词：容错处理器可靠性设计故障注入软错误

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