检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2025年第1期48卷 19-34页

作者：刘忠沛杨翔瑞杨凌高源航吕高锋王宝生苏金树国防科技大学计算机学院长沙410073

AI时代的到来对当今算力提出了双重挑战,一方面涉及推理,另一方面涉及分布式训练。将一部分分布式应用的计算任务卸载到高速网络的网卡或交换机能够潜在提升分布式应用的性能表现,并发挥网络的关键作用。如在交换机或网卡中卸载参数聚... 详细信息

AI时代的到来对当今算力提出了双重挑战,一方面涉及推理,另一方面涉及分布式训练。将一部分分布式应用的计算任务卸载到高速网络的网卡或交换机能够潜在提升分布式应用的性能表现,并发挥网络的关键作用。如在交换机或网卡中卸载参数聚合等计算功能能够有效降低模型训练时产生的大量通信开销。基于P4语言的可编程数据平面除了使网络协议定制更加灵活外,还使得网络数据平面能够为分布式应用提供简单的网内计算服务。然而,当前典型的基于P4语言的可编程数据平面架构如协议无关交换架构(PISA)在进行矩阵运算等方面还表现得不够高效。分析该缺陷的关键原因在于:PISA架构中的超长指令字计算引擎在处理大规模并行同构计算任务时效率不高。针对上述问题,提出了一种面向AI加速的通算一体网内计算模型CAInNet。该模型在传统可编程数据平面的基础上,创新性地融合了单指令多数据流(SIMD)与多指令多数据流(MIMD)两种计算模式,使得网络设备不仅能够支持协议无关网络分组处理,还能在分组传输过程中对承载AI推理与训练的数据做网内计算。为了验证CAInNet在网内计算以及网络可编程方面的能力和效果,我们在该模型中使用带内网络遥测实现网络可视化,并部署多层感知机(MLP)模型实现基于AI的报文分类,替代传统的基于TCAM查表的路由方法。实验表明,采用机器学习推理的报文分类方法在包含5k路由表项的场景下,其准确度高达98.3%,同时节省了98.7%的存储空间,有效地解决了路由爆炸问题。与现有方法相比,将机器学习推理部署在CAInNet中不增加可编程数据平面的处理延迟,且仅消耗适量计算资源。

关键词： AI硬件加速通算一体网内计算可编程网络报文分类深度神经网络

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符合粒子输运模拟的专用加速器体系结构

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国防科技大学学报 2025年第2期47卷 155-164页

作者：张建民刘津津许炜康黎铁军国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

粒子输运模拟是高性能计算机的主要应用,对于其日益增长的计算规模需求,通用微处理器由于其单核结构复杂,无法适应程序特征,难以获得较高的性能功耗比。因此,对求解粒子输运非确定性数值模拟的程序特征进行提取与分析;基于算法特征,对... 详细信息

粒子输运模拟是高性能计算机的主要应用,对于其日益增长的计算规模需求,通用微处理器由于其单核结构复杂,无法适应程序特征,难以获得较高的性能功耗比。因此,对求解粒子输运非确定性数值模拟的程序特征进行提取与分析;基于算法特征,对开源微处理器内核架构进行定制设计,包括加速器流水线结构、分支预测部件、多级Cache层次与主存设计,构建一种符合粒子输运程序特征的专用加速器体系结构。在业界通用体系结构模拟器上运行粒子输运程序的模拟结果表明,与ARM Cortex-A15相比,所提出的专用加速器体系结构在同等功耗下可获得4.6倍的性能提升,在同等面积下可获得3.2倍的性能提升。

关键词：粒子输运模拟专用加速器程序特征分支预测多级Cache

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基于思维链的软件漏洞自动修复

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软件学报 2025年第3期36卷 1131-1151页

作者：林博王尚文毛晓光国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

随着软件漏洞的类型、数量和复杂性日渐增长,研究人员提出了诸多自动化的手段来帮助开发人员发现、检测和定位漏洞,但研究人员仍需花费大量精力对漏洞进行修复.近年来,一些研究者开始关注软件漏洞自动修复技术,然而当前的先进技术仅将... 详细信息

随着软件漏洞的类型、数量和复杂性日渐增长,研究人员提出了诸多自动化的手段来帮助开发人员发现、检测和定位漏洞,但研究人员仍需花费大量精力对漏洞进行修复.近年来,一些研究者开始关注软件漏洞自动修复技术,然而当前的先进技术仅将软件漏洞修复规约为通用的文本生成问题,没有对缺陷修复位置进行定位,导致修复程序的生成空间较大,使得生成的修复程序质量较低,将其提供给开发人员反而影响漏洞修复的效率和效果.针对上述问题,提出一种基于思维链的通用类型漏洞修复方法CotRepair,利用思维链技术,模型首先对产生漏洞概率较高的位置进行预测,而后依托预测结果,更加准确地生成修复程序.实验结果表明提出的方法在评价生成修复程序的各项指标上均显著优于基线方法,从多个维度验证所提方法的有效性.

关键词：软件漏洞缺陷自动修复深度学习

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基于强化学习的导弹突防决策建模研究

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系统仿真学报 2025年第3期37卷 763-774页

作者：张斌雷永林李群高远陈永朱佳俊鲍琛龙国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

突防能力是导弹等装备的关键评价指标,针对传统基于知识工程的突防决策方法难以自适应演进的不足,提出了基于作战仿真和深度强化学习结合的智能突防决策建模方法。搭建了基于WESS的导弹智能决策训练环境;以导弹机动突防决策建模为例进... 详细信息

突防能力是导弹等装备的关键评价指标,针对传统基于知识工程的突防决策方法难以自适应演进的不足,提出了基于作战仿真和深度强化学习结合的智能突防决策建模方法。搭建了基于WESS的导弹智能决策训练环境;以导弹机动突防决策建模为例进行了应用研究,建立了机动突防决策网络模型;基于离散SAC算法进行了决策模型的强化学习训练,并开展智能化测试对比。初步试验结果表明:基于机器学习的智能决策模型具有更好的突防效果。

关键词：导弹突防智能决策深度强化学习作战仿真 WESS仿真系统

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面向有向图的特征提取与表征学习研究

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计算机工程与应用 2025年第3期61卷 234-241页

作者：谭郁松张钰森蹇松雷国防科技大学计算机学院长沙410073

图数据是一种用于描述不同实体之间关联关系的重要数据形式。有向图作为一种特殊形式,不仅能描述实体关联,还能明确关系的方向,提供了更精细和详实的描述。因此,有向图的特征提取和表征学习对于深入理解复杂系统具有至关重要的意义。然... 详细信息

图数据是一种用于描述不同实体之间关联关系的重要数据形式。有向图作为一种特殊形式,不仅能描述实体关联,还能明确关系的方向,提供了更精细和详实的描述。因此,有向图的特征提取和表征学习对于深入理解复杂系统具有至关重要的意义。然而,现有方法在有效提取有向图的方向信息方面仍然存在挑战,主要依赖于节点的局部信息进行特征提取,难以充分利用有向边蕴含的方向信息。为解决这一问题,提出了一种名为变分有向图自编码器(variational directed graph autoencoder,VDGAE)的无监督表示学习方法。VDGAE通过关联矩阵来建模节点与边之间的关联关系,通过计算节点与边之间的亲和力,来重构输入有向图,从而实现无监督表征学习。基于此,VDGAE能够同时为输入有向图学习节点与边的表征,充分捕获有向图的结构信息和方向信息并嵌入至节点与边的表征向量中,使得有向图能够被更准确地表征。实验结果表明,相较于11个基准方法,VDGAE在5个数据集上节点分类任务均优于基准方法,提升了11.96%的预测精度,充分验证了其有效性。

关键词：有向图表征学习关联矩阵图神经网络变分自编码器

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基于混合检索重排序策略的大模型增强方法

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中文信息学报 2025年第04期39卷 42-54页

作者：张健唐晋韬王挺李莎莎国防科技大学计算机学院

检索增强生成技术通过提供外部知识帮助大语言模型更准确地回答问题，现有研究表明大语言模型对输入中知识的位置敏感，这为研究输入窗口变长后重排序策略对大语言模型性能的潜在影响提供了动机。该文通过构建检索增强生成系统进行实验... 详细信息

检索增强生成技术通过提供外部知识帮助大语言模型更准确地回答问题，现有研究表明大语言模型对输入中知识的位置敏感，这为研究输入窗口变长后重排序策略对大语言模型性能的潜在影响提供了动机。该文通过构建检索增强生成系统进行实验验证，以段落形式而不是固定长度切分存储知识更能提高大语言模型的准确率；同时发现在输入中将检索知识前置于问题时，逆序重排序更能提高大语言模型的准确率，且随着检索知识的数量增加效果会更明显。基于此，该文提出基于混合检索的逆序重排序方法。实验表明，该方法在提升大语言模型的准确率方面，相较于传统语义相似性检索逆序方法，最高实现2.5%的提升；与正序重排序相比，也能实现最高3.2%的提升。

关键词：检索增强生成大语言模型重排序方法

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混洗SRAM:SRAM中的并行按位数据混洗

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计算机研究与发展 2025年第1期62卷 75-89页

作者：张敦博曾灵灵王若曦王耀华沈立国防科技大学计算机学院长沙410073 先进微处理器芯片与系统重点实验室(国防科技大学) 长沙410073

向量处理单元(vector processing unit,VPU)已被广泛应用于神经网络、信号处理和高性能计算等处理器设计中,但其总体性能仍受限于专门用于对齐数据的混洗操作.传统上,处理器使用其数据混洗单元来处理混洗操作.然而,使用数据混洗单元来... 详细信息

向量处理单元(vector processing unit,VPU)已被广泛应用于神经网络、信号处理和高性能计算等处理器设计中,但其总体性能仍受限于专门用于对齐数据的混洗操作.传统上,处理器使用其数据混洗单元来处理混洗操作.然而,使用数据混洗单元来处理混洗指令将带来昂贵的数据移动开销,并且数据混洗单元只能串行混洗数据.事实上,混洗操作只会改变数据的布局,理想情况下混洗操作应在内存中完成.随着存内计算技术的发展,SRAM不仅可以作为存储部件,同时还能作为计算单元.为了实现存内混洗,提出了混洗SRAM,它可以在SRAM体中逐位地并行混洗多个向量.混洗SRAM的关键思想是利用SRAM体中位线的数据移动能力来改变数据的布局.这样SRAM体中位于同一位线上不同数据的相同位可以同时被移动,从而使混洗操作拥有高度的并行性.通过适当的数据布局和向量混洗扩展指令的支持,混洗SRAM可以高效地处理常用的混洗操作.评测结果表明,对于常用的混洗操作,混洗SRAM可以实现平均28倍的性能增益,对于FFT,AlexNet,VggNet等实际的应用,可以实现平均3.18倍的性能增益.混洗SRAM相较于传统SRAM的面积开销仅增加了4.4%.

关键词：向量单指令多数据体系结构静态随机访问存储器混洗操作向量内存存内计算

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面向低磨损存内计算的多状态逻辑门综合

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计算机研究与发展 2025年第3期62卷 620-632页

作者：赵安宁许诺刘康罗莉潘炳征薄子怡谭承浩国防科技大学计算机学院长沙410073 先进微处理器芯片与系统重点实验室(国防科技大学) 长沙410073

通过融合布尔逻辑和非易失存储的功能,忆阻状态逻辑电路可以消除计算过程中的数据移动,实现在存储器中计算,打破传统冯·诺依曼计算系统的“存储墙”和“能耗墙”.近年来,通过构建条件转变到数学逻辑关系之间的映射,已经有一系列存... 详细信息

通过融合布尔逻辑和非易失存储的功能,忆阻状态逻辑电路可以消除计算过程中的数据移动,实现在存储器中计算,打破传统冯·诺依曼计算系统的“存储墙”和“能耗墙”.近年来,通过构建条件转变到数学逻辑关系之间的映射,已经有一系列存内状态逻辑门被提出,功能覆盖IMP,NAND,NOR,NIMP等多个逻辑运算.然而,复杂计算过程到存内状态逻辑实现的自动化综合映射方法仍处于萌芽阶段,特别是缺少针对器件磨损的探讨,限制了设备维修不便的边缘计算场景应用.为降低复杂存内状态逻辑计算过程的磨损(翻转率),实现了一种面向低磨损存内计算的多状态逻辑门综合映射过程.与领域内熟知的SIMPLER MAGIC状态逻辑综合流程相比,该综合映射流程在复杂计算过程的翻转率上实现了对EPFL,LGSynth91的典型基准测试电路分别平均35.55%,47.26%以上的改进;与最新提出的LOSSS状态逻辑综合流程相比,在复杂计算过程的翻转率上实现了对EPFL,LGSynth91的典型基准测试电路分别平均8.48%,6.72%以上的改进.

关键词：忆阻器状态逻辑翻转率逻辑综合与映射低磨损

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多路径传输技术研究综述

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软件学报 2025年第1期36卷 289-320页

作者：苏金树宋丛溪计晓岚徐草韩彪国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 军事科学院北京100091

多路径传输技术是指通过设备上的多个网络接口,在通信双方建立多条传输路径,实现带宽聚合、负载均衡、路径冗余,增加传输的吞吐量,提高可靠性.多路径传输技术凭借其上述优势,已被广泛应用于服务器、终端和数据中心等场景,是网络体系结... 详细信息

多路径传输技术是指通过设备上的多个网络接口,在通信双方建立多条传输路径,实现带宽聚合、负载均衡、路径冗余,增加传输的吞吐量,提高可靠性.多路径传输技术凭借其上述优势,已被广泛应用于服务器、终端和数据中心等场景,是网络体系结构和传输技术研究的重要组成,具有重要研究价值和意义.为此,从概念、核心机制等方面,系统梳理了多路径传输技术.首先概述了多路径传输的基本概念、标准化进程以及应用价值.其次,阐述多路径传输技术的核心机制,包括拥塞控制、报文调度、路径管理、重传机制、安全机制,以及面向特定应用的机制设计.对每种机制的分类方法、主要研究成果给予了总结和评述,分析总结了不同机制的优缺点与发展方向.最后,探讨了多路径传输技术研究面临的挑战,展望了未来研究方向.

关键词：多路径传输 QUIC 拥塞控制报文调度智能网络

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以太网RDMA网卡综述

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计算机研究与发展 2025年第5期62卷 1262-1289页

作者：黄曼蒂李韬杨惠李成龙张毓涛孙志刚国防科技大学计算机学院长沙410073 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

目前数据中心规模迅速扩大和网络带宽大幅度提升,传统软件网络协议栈的处理器开销较大,并且难以满足众多数据中心应用程序在吞吐、延迟等方面的需求.远程直接内存访问(remote direct memory access,RDMA)技术采用零拷贝、内核旁路和处... 详细信息

目前数据中心规模迅速扩大和网络带宽大幅度提升,传统软件网络协议栈的处理器开销较大,并且难以满足众多数据中心应用程序在吞吐、延迟等方面的需求.远程直接内存访问(remote direct memory access,RDMA)技术采用零拷贝、内核旁路和处理器功能卸载等思想,能够高带宽、低延迟地读写远端主机内存数据.兼容以太网的RDMA技术正在数据中心领域展开应用,以太网RDMA网卡作为主要功能承载设备,对其部署发挥重要作用.综述从架构、优化和实现评估3个方面进行分析:1)对以太网RDMA网卡的通用架构进行了总结,并对其关键功能部件进行了介绍;2)重点阐述了存储资源、可靠传输和应用相关3方面的优化技术,包括面向网卡缓存资源的连接可扩展性和面向主机内存资源的注册访问优化,面向有损以太网实现可靠传输的拥塞控制、流量控制和重传机制优化,面向分布式存储中不同存储类型、数据库系统、云存储系统以及面向数据中心应用的多租户性能隔离、安全性、可编程性等方面的优化工作;3)调研了不同实现方式、评估方式.最后,给出总结和展望.

关键词：远程直接内存访问以太网RDMA网卡 RoCEv2 网卡架构网卡优化数据中心网络

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