检索结果-内蒙古大学图书馆

第 23 届全国信息存储技术学术会议

作者：黄耀钦邓玉辉暨南大学信息学院计算机科学系广州510632 暨南大学信息学院计算机科学系广州510632 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

相比于传统机械磁盘,基于闪存的固态盘由于在性能、能耗、可靠性和尺寸的绝对优势而被广泛应用于便携式计算机系统、桌面计算机系统、大型服务器系统以及高性能计算系统中.而基于NAND的固态盘存储系统中由于其特殊的物理存储特性,在上...

相比于传统机械磁盘,基于闪存的固态盘由于在性能、能耗、可靠性和尺寸的绝对优势而被广泛应用于便携式计算机系统、桌面计算机系统、大型服务器系统以及高性能计算系统中.而基于NAND的固态盘存储系统中由于其特殊的物理存储特性,在上层IO请求分布到固态盘中时,闪存转换层会将每个IO请求按照页级规格划分为一个或者多个子请求在固态盘内部分别进行处理,因此其缓存系统内部会广泛存在非对齐的更新数据,这些非对齐的更新数据在存储时会带来额外的系统开销以及性能损耗.因此,对于固态盘的缓存系统而言,对这些非对齐的更新数据做针对性的优化并充分利用固态盘的存储性质进行优化,就变得十分重要.因此本文提出了一种面向固态盘缓存系统中非对齐更新数据进行合并的优化策略,核心思想在于将缓存系统中分布处理后的缓存数据节点按照对齐规格和非对齐规格划分为两个缓存区域,对于对齐规格的缓存数据节点实行优先写入的原则,对于非对齐规格的缓存数据节点则利用非对齐缓存区域进行缓存.且两个缓存区域都实行动态加载的缓存规则,即非对齐缓存区域中的节点可能会动态调整至对齐缓存区域中.因此当非对齐缓存区域的大小超过设定的页级规格阈值时,便会开始触发合并写回的操作.为了保证合并写回后满足上层IO请求的读写请求,本文提出的MFTL架构将闪存转换层中的映射系统设计为两个系统模块：页级映射模块和合并页映射模块.当发生合并写回操作时,系统会根据不同的写入情况对页级映射模块模块和合并页映射模块进行相应的映射规则调整操作;对于读取操作,需要根据页级映射模块进行判断,被分为singleread和multiread两种类型.同时,针对由于闪存特殊性质而导致的写更新操作所带来的额外读请求的损耗,MFTL映射系统通过保留页级映射模块的映射信息,可以在发生写更新时直接忽略额外读请求的处理.通过这种合并策略,可以减少固态盘的写入次数,同时优化写更新操作导致的额外读性能损耗,提高了固态盘存储系统的整体性能.实验结果表明,本文提出的基于固态盘缓存系统的非对齐更新数据合并策略可以利用固态盘读写性能不平衡的特性,通过牺牲影响较小的读性能,提高了写性能,从整体上优化了固态盘存储系统的性能.在不同负载的测试环境中,相比于FTL,MFTL可以减少最多28.6％的非对齐写操作,写请求操作平均反应时间最多减少了24.57％,并可以充分利用映射模块系统直接避免非对齐写更新操作所导致的额外读操作开销.

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面向三维多核片上系统的热感知硅后能耗优化方法

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计算机学报 2016年第9期39卷 1763-1774页

作者：靳松韩银和王瑜华北电力大学电气与电子工程学院电子与通信工程系河北保定071001 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

高能效(Energy efficiency)已成为目前嵌入式多核片上系统(System-on-Chips,SoCs)设计中的首要优化目标.基于电压/频率岛设计的三维多核片上系统能够为构建高能效系统提供一种有力的解决方案.然而,不断增加的工艺偏差导致制造后芯片中电... 详细信息

高能效(Energy efficiency)已成为目前嵌入式多核片上系统(System-on-Chips,SoCs)设计中的首要优化目标.基于电压/频率岛设计的三维多核片上系统能够为构建高能效系统提供一种有力的解决方案.然而,不断增加的工艺偏差导致制造后芯片中电压/频率岛的性能参数偏离其额定值.在较大偏差的影响下,可能无法满足任务的截止时间约束.另外,已有的研究工作大多针对二维平台,无法很好地解决因三维集成而不断恶化的发热问题.面向采用电压/频率岛设计的三维多核SoC,文中提出一个硅后优化框架,在最小化系统能耗的同时,能够满足任务截止时间和系统热约束.除了能效感知的任务调度和电压/频率分派方法,提出的优化框架还采用任务迁移平衡核栈的功耗以实现热优化.实验结果表明,与已有的热平衡方法比较,文中提出的方法能减少平均18.6%的能耗.同时,与经典的能耗优化方法比较,文中提出的方法能降低平均5.6℃的峰值温度.

关键词：系统能耗三维多核片上系统工艺偏差电压/频率岛任务调度热优化

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基于动态权衡的新型非易失存储器件体系结构研究综述

基于动态权衡的新型非易失存储器件体系结构研究综述

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第 23 届全国信息存储技术学术会议

作者：张明喆张法刘志勇中国科学院大学北京 100049 移动计算与新型终端北京市重点实验室(中国科学院计算技术研究所)北京 100190 移动计算与新型终端北京市重点实验室(中国科学院计算技术研究所)北京 100190 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 移动计算与新型终端北京市重点实验室(中国科学院计算技术研究所)北京 100190

作为现有存储器的潜在替代技术,新型非易失存储器受到了来自学术界和工业界越来越多的关注.目前,制约新型非易失存储器广泛应用的主要问题包括写延迟长、写操作动态功耗高、写寿命有限等.近年来,随着对新型非易失存储材料研究的深入,一...

作为现有存储器的潜在替代技术,新型非易失存储器受到了来自学术界和工业界越来越多的关注.目前,制约新型非易失存储器广泛应用的主要问题包括写延迟长、写操作动态功耗高、写寿命有限等.近年来,随着对新型非易失存储材料研究的深入,一系列器件自身所包含的动态权衡特性被陆续发现,这也为体系结构研究提供了新的机遇.基于器件自身的动态权衡特性,研究人员提出了一系列新的动态非易失存储器体系结构.与传统的方案相比,这类动态非易失存储器结构具有额外硬件开销小、可同时针对多个目标进行优化等特点.本文对近年来出现的此类研究进行了梳理,根据所利用的不同动态权衡关系,将相关研究分为以下几类：1.基于存储密度与写延迟关系.对于ReRAM、PCM等使用电阻值表示逻辑值的NVM材料,可通过对其不同电阻值进行重新编码,实现在单一存储单元中存储多个逻辑状态,即MLC NVM,但由于需要精确控制写入后存储单元的电阻值,因此读写操作的延迟随存储单元的层数的增加而增长.利用这一特性,可实现根据应用需要,动态地通过牺牲访问性能而临时增加存储空间.本文列举了近年来基于这一特性相关研究：基于MLC ReRAM构造的众核处理器目录表结构SpongeDirectory,可通过动态调节存储密度,在牺牲一定读写性能的情况下动态提升目录表的容量,从而满足部分应用对更大容量目录表的需求,降低目录表失效率,提升系统性能;基于MLC PCM的可扩容哈希表技术可根据应用的需要,通过动态增加PCM单元同一电阻域中存储的bit数实现哈希表的扩容,同时配合专门设计的编址和预取机制实现提高访问并行度达到提升性能的目的;基于MLC PCM的可伸缩的弹性存储技术MMS,通过对当前负载对内存的需求情况进行监测,将存储器根据应用需要动态地在单层和多层间进行切换,通过牺牲存储容量换取系统整体性能的提升.2.基于写延迟与写寿命关系.在多种NVM材料中,为了缩短写操作的延迟,往往需要在执行写操作时使用更多的能量,而过高的能量将加速器件的老化,进而导致器件寿命的降低.基于这一特性,MellowWrite技术通过延长写操作延迟("慢写")减少单次写操作对NVM存储单元的磨损程度,从而实现延长存储器寿命的目标.3.基于写延迟与状态保持时间关系.在多层PCM(MLC PCM)器件中,存在着写延迟与状态保持时间之间的动态权衡关系,即写操作性能与状态保持时间成反比.为了保证数据的正确性,在其状态保持时间结束前需要进行刷新操作,由此引入的额外的写操作也会加速存储单元的老化.基于这一特性,研究人员提出了不同的动态体系结构设计方案：CDDW和WMALT技术通过编译器对代码中数据的生存周期进行估算,并以此为其选择不同状态保持时间的存储方式;MMAS技术利用整数线性规划方法为写操作和数据项寻找近似最优调度方案;RRM技术对写访存操作的目标地址进行跟踪并对数据的生存周期做出预测,动态选择不同写模式,实现性能和MLC PCM器件寿命的协同优化;Amnesic Cache和NVM Duet技术可根据存储数据的不同用途,动态调整写模式,实现性能的提升.基于上述介绍,本文还对相关研究未来的发展方向进行了展望,提出该领域在以下几个方面仍存在着机遇与挑战：基于新材料以及新特性的动态体系结构设计;同时利用同一器件中的多个动态权衡特性的体系结构设计;基于动态权衡特性的体系结构的参数调节和优化;器件动态权衡特性与新应用相结合的体系结构设计.

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智慧城市建设模式新探索

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智库时代 2017年第5期 191-195页

作者：董慧程振林廖浩均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中科通图信息技术有限公司(北京华胜天成科技股份有限公司)

在物联网、云计算等新技术快速涌现的新时期对智慧城市内涵进行深入的重构和探索。从统一目标、统一业务的视角,提出智慧城市"系统论"和"维度论"观点及智慧城市建设模型,为新型智慧城市的战略规划、顶层设计、建设... 详细信息

在物联网、云计算等新技术快速涌现的新时期对智慧城市内涵进行深入的重构和探索。从统一目标、统一业务的视角,提出智慧城市"系统论"和"维度论"观点及智慧城市建设模型,为新型智慧城市的战略规划、顶层设计、建设实施等方面提供参考。提出新时期智慧城市建设应重视关注大数据、移动互联等新兴技术带来的红利和挑战,依托于建设实际深化信息技术与城市发展治理、产业融合转型、城市服务环境的融合,积极拓展资本合作思维,挖掘发展新动能;创新应用政府大数据,形成贴身式、便利化、符合新时代特征的信息化服务。

关键词：智慧城市政府大数据互联网+ PPP

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基于动态电路的高速发送端设计

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高技术通讯 2016年第7期26卷 625-630页

作者：孟时光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 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100095

为了降低高速串行接口中发送端的延迟,在研究、分析现有发送端结构的基础上,提出了新的数据跨时钟域传输方法并在实际电路中得到实现。此方法可以大幅降低数据跨时钟域传输时用于异步FIFO的延迟。而且,使用动态电路对高速发送端并串转... 详细信息

为了降低高速串行接口中发送端的延迟,在研究、分析现有发送端结构的基础上,提出了新的数据跨时钟域传输方法并在实际电路中得到实现。此方法可以大幅降低数据跨时钟域传输时用于异步FIFO的延迟。而且,使用动态电路对高速发送端并串转换电路进行了晶体管级的改进,放松了关键路径的时序要求,使发送端整体电路能运行在更高的频率下。发送端电路使用40nm CMOS工艺实现,实际芯片测试数据表明,使用该电路的发送端可以稳定工作在13Gb/s的速率下。

关键词：高速发送端异步FIFO 并串转换动态电路跨时钟域

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稳定的最短路径树及其构造算法

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计算机工程与科学 2016年第3期38卷 418-424页

作者：杨晓花武继刚史雯隽赵国栋天津工业大学计算机科学与软件学院天津300387 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

构建最短路径树是动态网络研究的重要问题之一。在动态网络中,当边状态发生变化时会引发最短路径树动态的重新构建,反复地计算不仅消耗大量时间,也会导致最短路径树的频繁变化。提出一种稳定的最短路径树构造算法,使得构造的路径树在动... 详细信息

构建最短路径树是动态网络研究的重要问题之一。在动态网络中,当边状态发生变化时会引发最短路径树动态的重新构建,反复地计算不仅消耗大量时间,也会导致最短路径树的频繁变化。提出一种稳定的最短路径树构造算法,使得构造的路径树在动态网络上更稳定,即更新最短路径树所需的操作数更少。该算法通过记录频繁变化的不稳定边并尽可能避免将其加入最短路径树中,从而能够高效地减少边变化带来的操作。实验结果表明,与传统的动态最短路径树算法相比,该算法可以得到更稳定的最短路径树,并且更新时间减少了57.24%,结点更新次数降低了43.6%。

关键词：最短路径树动态网络重新构建稳定的

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基于区域协作的Cache压缩

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高技术通讯 2016年第5期26卷 440-449页

作者：曾露李鹏王焕东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 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

为提高Cache的有效容量,进行了Cache压缩研究,并提出了一种区域协作压缩(RCC)方法,以提升最后一级缓存的压缩率。与传统的Cache压缩算法不同,RCC方法利用了缓存区域的压缩局部性,使用缓存区域中第一个缓存块的字典信息来协作压缩缓存区... 详细信息

为提高Cache的有效容量,进行了Cache压缩研究,并提出了一种区域协作压缩(RCC)方法,以提升最后一级缓存的压缩率。与传统的Cache压缩算法不同,RCC方法利用了缓存区域的压缩局部性,使用缓存区域中第一个缓存块的字典信息来协作压缩缓存区域中的其他各个缓存块,而不需要对缓存区域进行整体压缩。RCC有效发掘了缓存区域内缓存块之间的数据冗余,实现了接近以缓存区域为压缩粒度的字典压缩的压缩率,然而压缩、解压缩延时却仍然和压缩单个缓存块时相当。实验结果表明,与单缓存块压缩算法C-PACK相比,RCC方法的压缩率平均提升了12.34%,系统的性能提升了5%。与2倍容量的非压缩Cache相比,有效容量提升了27%,系统性能提升了8.6%,而面积却减少了63.1%。

关键词：数据压缩字典压缩区域协作压缩(RCC) 高速缓存压缩访存优化

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基于龙芯3A2000处理器的高性能Goto BLAS库的实现

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高技术通讯 2016年第10期26卷 825-832页

作者：张华亮黄启印吴少校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 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

用Linpack测试集测试了计算机系统浮点性能,测试用函数运算库为Goto BLAS库。该库对Linpach的测试结果有很大影响。为了提高Goto BLAS性能,观察了Goto BLAS库在龙芯3A2000处理器平台的性能表现,分析了测试软件的执行流程、数据的处理方... 详细信息

用Linpack测试集测试了计算机系统浮点性能,测试用函数运算库为Goto BLAS库。该库对Linpach的测试结果有很大影响。为了提高Goto BLAS性能,观察了Goto BLAS库在龙芯3A2000处理器平台的性能表现,分析了测试软件的执行流程、数据的处理方法,根据处理器的结构特点,合理配置矩阵分块参数,优化核心循环的实现方案,同时采用软硬件数据预取技术及优化的内核TLB配置策略。在这些优化方法的共同作用下,仿真平台上核心函数的浮点部件效率超过90%。优化方案在本实验中取得了显著的效果。

关键词： Goto BLAS 性能优化 Linpack 矩阵运算数据预取

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基于处理器硅前性能验证平台的基准程序库设计方法

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高技术通讯 2016年第8期26卷 713-718页

作者：张华亮刘宏伟刘天义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 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

提出了一种新的适用于处理器的硅前性能验证平台的基准程序实现方法。方法的主要思想是利用现成的广泛使用的测试程序集合,通过降低工作负载,采用基于基本块的划分、归并方式,将多个基于相同特征点的代码片段作为一个基准检测点,这些抽... 详细信息

提出了一种新的适用于处理器的硅前性能验证平台的基准程序实现方法。方法的主要思想是利用现成的广泛使用的测试程序集合,通过降低工作负载,采用基于基本块的划分、归并方式,将多个基于相同特征点的代码片段作为一个基准检测点,这些抽象的检测点构成了基准程序库。该方法将复杂的处理器内部行为的一致性判断转换为性能的宏观统计分析,充分利用了已有的权威测试基准集,无需重新编写性能验证平台的基准程序,既扩大了验证程序的规模,又节省了大量的劳动,同时可以针对验证样本通过分析系统自动展开验证工作,减少了人工核对的工作量。

关键词：基准测试程序集硅前性能验证处理器验证仿真加速器基本块验证平台基准程序库

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树形网络中面向服务质量的副本放置算法

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小型微型计算机系统 2016年第4期37卷 803-806页

作者：李帅武继刚王旭天津工业大学计算机科学与软件学院天津300387 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

副本技术广泛应用于分布式系统中,高效合理的副本放置对提高系统的可用性、可靠性,以及缩短用户访问时间都起到至关重要的作用.为了提高网络中副本的使用率,基于多访问策略,提出了一种性能较高的最远优先放置算法.通过引入了通信距离的... 详细信息

副本技术广泛应用于分布式系统中,高效合理的副本放置对提高系统的可用性、可靠性,以及缩短用户访问时间都起到至关重要的作用.为了提高网络中副本的使用率,基于多访问策略,提出了一种性能较高的最远优先放置算法.通过引入了通信距离的限制,降低了客户访问时延,进而降低了整个系统访问时间,提高了访问效率.实验分析表明,与现有算法相比,提出的算法在最大使用每个副本处理能力的同时,大大降低了网络的运行成本.在不同的距离限制下,都得到了可观的改进,其中对现有算法的改进最高可达68%.

关键词：副本放置树形网络可靠性

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