检索结果-内蒙古大学图书馆

前沿科学 2018年第2期 36-38页

作者：孙凝晖董慧计算机体系结构国家重点实验室

计算机体系结构国家重点实验室聚焦前沿技术探索,定位本领域应用基础研究,立足国际学科发展前沿,于201 1年依托中国科学院计算技术研究所(以下简称中科院计算所)成立,2017年首次参加信息领域国家重点实验室评估获得优秀.“率先”:织就...

计算机体系结构国家重点实验室聚焦前沿技术探索,定位本领域应用基础研究,立足国际学科发展前沿,于201 1年依托中国科学院计算技术研究所(以下简称中科院计算所)成立,2017年首次参加信息领域国家重点实验室评估获得优秀.“率先”:织就中国计算机事业的摇篮计算机体系结构国家重点实验室,是一支既年轻又资深的团队,说他年轻是因为成立到现在仅有七年的时间,说他资深是因为他是由中科院计算所体系结构学科60多年的积累传承下来的立所之本,曾为国家作出重大贡献.

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面向大数据处理的基于Spark的异质内存编程框架

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计算机研究与发展 2018年第2期55卷 246-264页

作者：王晨曦吕方崔慧敏曹婷 John Zigman 庄良吉冯晓兵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 中国科学院大学北京100049 澳大利亚野外机器人中心(悉尼大学) 澳大利亚悉尼2006 数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214125

随着大数据应用的发展,需要处理的数据量急剧增长,企业为了保证数据的及时处理并快速响应客户,正在广泛部署以Apache Spark为代表的内存计算系统.然而TB级别的内存不但造成了服务器成本的上升,也促进了功耗的增长.由于DRAM的功耗、容量... 详细信息

随着大数据应用的发展,需要处理的数据量急剧增长,企业为了保证数据的及时处理并快速响应客户,正在广泛部署以Apache Spark为代表的内存计算系统.然而TB级别的内存不但造成了服务器成本的上升,也促进了功耗的增长.由于DRAM的功耗、容量密度受限于工艺瓶颈,无法满足内存计算快速增长的内存需求,因此研发人员将目光逐渐移向了新型的非易失性内存(non-volatile memory,NVM).由DRAM和NVM共同构成的异质内存,具有低成本、低功耗、高容量密度等特点,但由于NVM读写性能较差,如何合理布局数据到异质内存是一个关键的研究问题.系统分析了Spark应用的访存特征,并结合OpenJDK的内存使用特点,提出了一套管理数据在DRAM和NVM之间布局的编程框架.应用开发者通过对本文提供接口的简单调用,便可将数据合理布局在异质内存之中.仅需20%~25%的DRAM和大量的NVM,便可以达到使用等量的DRAM时90%左右的性能.该框架可以通过有效利用异质内存来满足内存计算不断增长的计算规模.同时,"性能/价格"比仅用DRAM时提高了数倍.

关键词：内存计算 Spark 异质内存非易失性内存编程框架

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“存储＋逻辑”3D集成电路的硅通孔可测试性设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第1期26卷 146-153页

作者：叶靖郭瑞峰胡瑜郑武东黄宇赖李洋李晓维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 Synopsys Inc.Hillsboro OR 97124 USA Mentor Graphics Cooperation WilsonvilleOR 97070 USA

为了缩短硅通孔的测试时间,针对符合JESD229和IEEE1149.1边界扫描协议的"存储+逻辑"3D集成电路,提出一种硅通孔可测试性设计.首先在逻辑晶片上增加控制模块,用于控制存储晶片的边界扫描链;然后通过修改逻辑晶片上原有边界扫... 详细信息

为了缩短硅通孔的测试时间,针对符合JESD229和IEEE1149.1边界扫描协议的"存储+逻辑"3D集成电路,提出一种硅通孔可测试性设计.首先在逻辑晶片上增加控制模块,用于控制存储晶片的边界扫描链;然后通过修改逻辑晶片上原有边界扫描链结构,实现串联和并联2种与存储晶片边界扫描链连接的模式;最后在逻辑晶片上增加寄存器,以保存测试过程所使用的配置比特,控制整体测试流程.实验数据表明,该设计仅比原有的IEEE1149.1边界扫描电路增加了0.4%的面积开销,而测试时间缩短为已有工作的1?6.

关键词： 3D集成电路硅通孔可测试性设计 JEDEC协议JESD229 IEEE 1149 1协议

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开源芯片生态技术体系构建面临的机遇与挑战

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中国科学院院刊 2022年第1期37卷 24-29页

作者：包云岗孙凝晖中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 计算机体系结构国家重点实验室北京100190

近年来,开源指令集RISC-Ⅴ以其“指令集应该免费”(instruction sets want to be free)的宗旨得到全世界的广泛认可与积极投入。基于RISC-Ⅴ构建开源芯片生态,有望形成普惠世界的处理器芯片领域的“人类命运共同体”。开源芯片技术体系... 详细信息

近年来,开源指令集RISC-Ⅴ以其“指令集应该免费”(instruction sets want to be free)的宗旨得到全世界的广泛认可与积极投入。基于RISC-Ⅴ构建开源芯片生态,有望形成普惠世界的处理器芯片领域的“人类命运共同体”。开源芯片技术体系仍然面临诸多挑战,而中国具备很好的条件,应抓住机遇积极参与,为开源芯片生态技术体系的建设作出贡献。

关键词：开源芯片 RISC-Ⅴ 开源生态体系

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基于PPR模型的稀疏矩阵向量乘及卷积性能优化研究

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计算机研究与发展 2021年第3期58卷 445-457页

作者：谢震谭光明孙凝晖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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049

稀疏矩阵向量乘和卷积作为高性能计算的两大计算核心,是非规则和规则访存的典型代表.目前已经做了许多针对性的优化工作,但是对于大量运行着不同指令集和拥有不同计算和访存性能的机器,仍然无法判定在特定的体系结构下导致性能效率无法... 详细信息

稀疏矩阵向量乘和卷积作为高性能计算的两大计算核心,是非规则和规则访存的典型代表.目前已经做了许多针对性的优化工作,但是对于大量运行着不同指令集和拥有不同计算和访存性能的机器,仍然无法判定在特定的体系结构下导致性能效率无法被完全释放的主要原因及性能瓶颈,同时也很难准确预测出程序在特定机器上可达到的最佳性能.通过使用性能模型方法,建模程序在真实机器上的运行细节,可以得出更加精确的性能预测,并且根据模型输出的反馈信息提出针对性的优化指导.提出了PPR(probability-process-ram)模型,并在一个通用处理器上建模程序内指令执行和数据传输开销,其中包括使用模型预测各种指令数量及内存层次之间的数据传输大小去分析程序各个阶段的性能瓶颈,并且根据模型反馈的信息提出优化方案以及优化后的性能期望.最终使用PPR建模和优化2个计算核心,同时也比较了与常用的Roofline和ECM模型的区别.

关键词：性能模型反馈优化稀疏矩阵向量乘卷积 cache模拟器

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一种面向科学计算的数据流优化方法

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计算机学报 2017年第9期40卷 2181-2196页

作者：申小伟叶笑春王达张浩王飞谭旭张志敏范东睿唐志敏孙凝晖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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049 中国科学院电子学研究所北京100090

传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心... 详细信息

传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心程序一般是对不同数据进行相同的操作,而且这些操作可以并行执行,数据之间没有直接依赖关系.传统数据流结构是面向通用计算的,通常采用循环来实现对不同数据的相同操作.在这些循环中,迭代是按照顺序依次执行的,这导致了传统数据流结构没有利用科学计算的并行性来提高性能.所以传统数据流结构在处理这些规则的科学应用时没有协调好数据流计算模式和科学计算特征,而数据流计算是非常适合科学计算这种类型的规则计算.基于科学计算的这些特征,该文提出了一种面向科学计算的数据流结构优化方法:循环流水优化方法.循环流水优化方法利用科学计算的分块和并行处理特征,对传统数据流结构中的上下文控制逻辑进行了改进,将科学计算中的循环采用硬件自迭代的方式实现,并将上下文切换逻辑进行了流水化,使数据流结构中的上下文以流水线方式进入执行单元阵列,从而提高计算单元的利用率.面对这种循环流水优化后的数据流结构,传统数据流结构上的指令映射算法不再适用.通过分析循环流水优化后的结构特征,该文进一步提出了一种改进的指令映射算法:LBC(Load Balance Centric)指令映射算法.LBC算法按照深度优先顺序依次映射数据流图中的所有指令,对每条指令分别计算执行单元阵列中所有位置的代价,取最小代价的位置作为最佳映射位置.LBC算法以执行单元负载均衡为核心,同时将定点指令和浮点指令分开处理,保证执行单元上的定点部件和浮点部件的负载均衡.每当映射一条指令时,LBC算法采用相邻节点传输延迟与已经映射的该类型指令数量的乘积作为负载代价,来实现计算部件的负载均衡.另外,LBC算法将网络拥堵也作为指令映射的影响因素.LBC算法将节点与所有父节点的距离之和作为传输代价,使指令间传输消息的路径最短,从而减小片上网络消息传递的跳数.实验结果表明,在处理典型科学应用时,相比于传统数据流结构,循环流水的优化方法将数据流结构的性能平均提高了4.6%.相比于传统指令映射算法SPDI和SPS,在循环流水优化后的数据流结构上,LBC指令映射算法将性能分别平均提升了182.6%和158.1%.

关键词：指令映射数据流循环流水科学计算处理器高性能计算

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连续微流控生物芯片下一种多阶段启发式的流层物理协同设计算法

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电子与信息学报 2023年第9期45卷 3401-3409页

作者：刘耿耿叶正阳朱予涵陈志盛黄兴徐宁福州大学计算机与大数据学院福州350116 中国科学院计算机体系结构国家重点实验室北京100190 西北工业大学计算机学院西安710072 武汉理工大学信息工程学院武汉430070

为了提高连续微流控生物芯片(CFMBs)中的流层物理协同设计质量和效率,该文分3阶段实现布局布线协同设计。(1)布局预处理阶段:通过提出的逻辑布局和组件方向布局调整方法,得到组件优异的逻辑位置和逻辑方向。(2)组件映射和包围盒间隙布... 详细信息

为了提高连续微流控生物芯片(CFMBs)中的流层物理协同设计质量和效率,该文分3阶段实现布局布线协同设计。(1)布局预处理阶段:通过提出的逻辑布局和组件方向布局调整方法,得到组件优异的逻辑位置和逻辑方向。(2)组件映射和包围盒间隙布局调整阶段:基于包围盒策略,把布局预处理结果映射到实际物理设计空间中,并通过包围盒间隙布局调整,获得最佳包围盒间隙。(3)收缩布局调整阶段:基于组件间的连通图关系,提出了沿流通道收缩和多图收缩两种新的布局调整方法。实验结果表明,与现有最佳的启发式算法对比,该文算法在芯片流层整体面积、流通道交叉点数和流通道总长度上分别优化20.22%,54.66%和71.62%,加速比为177.12,显著提升了设计质量和效率。

关键词：连续微流控生物芯片流层物理设计逻辑布局包围盒策略收缩布局调整

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一种新型信息基础设施:高通量低熵算力网(信息高铁)

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中国科学院院刊 2022年第1期37卷 46-52页

作者：徐志伟李国杰孙凝晖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北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

人类正在进入一个“人机物”三元融合的万物智能互联时代,需要一种新型信息基础设施,即全球规模的高通量低熵算力网,形象地简称为“信息高铁”。文章介绍了信息高铁的愿景,包括基础性需求、关键科学技术问题和系统结构。与互联网、云计... 详细信息

人类正在进入一个“人机物”三元融合的万物智能互联时代,需要一种新型信息基础设施,即全球规模的高通量低熵算力网,形象地简称为“信息高铁”。文章介绍了信息高铁的愿景,包括基础性需求、关键科学技术问题和系统结构。与互联网、云计算、大数据、物联网等现有网络计算系统相比,信息高铁的目标是原生支持“人机物”三元融合和低熵有序,降低系统无序的负面影响,提升系统通量与应用品质。

关键词： “人机物”融合系统低熵算力网高通量计算受限尾行为智能流

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BDSim:面向大数据应用的组件化高可配并行模拟框架

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计算机学报 2015年第10期38卷 1959-1975页

作者：李文明叶笑春张洋宋风龙王达唐士斌范东睿谢向辉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 华为技术有限公司中央研究院北京100085 高效能服务器和存储技术国家重点实验室北京100085 数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214125

大规模并行模拟是研究大数据体系结构的重要方法,对大数据应用及众核体系结构的发展有着不可替代的推动作用.然而,目前的模拟技术不能满足大数据体系结构研究的需求,主要体现在模拟速度慢、配置过程复杂以及可扩展性差等方面.为了解决... 详细信息

大规模并行模拟是研究大数据体系结构的重要方法,对大数据应用及众核体系结构的发展有着不可替代的推动作用.然而,目前的模拟技术不能满足大数据体系结构研究的需求,主要体现在模拟速度慢、配置过程复杂以及可扩展性差等方面.为了解决此问题,评估面向大数据应用的高通量众核体系结构的性能与功耗,该文提出了面向大数据应用的并行模拟框架——BDSim.该框架基于组件化思想,将功能组件与框架服务单元组成并行功能单元,并可根据负载情况,自由配置组件与框架服务单元之间的映射关系.为了提高组件之间的通信和同步效率,该文提出了一种非阻塞无锁通信优化方法,和一种CMB保守同步算法的优化算法——NMTRT-CMB同步算法.模拟不同并发规模的基于2D-Mesh网络的众核系统的实验结果表明,与基于锁的并行通信方法相比,框架采用的非阻塞无锁通信优化方法可以提高并行模拟速度约10%,该算法与CMB同步算法相比,NMTRT-CMB同步算法可以减少空消息数量达90%以上.

关键词：组件化并行模拟框架并行离散事件模拟非阻塞无锁通信 CMB算法高可配大数据

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异构平台上性能自适应FFT框架

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计算机研究与发展 2014年第3期51卷 637-649页

作者：李焱张云泉并行软件与计算科学实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 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

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在科学和工程界中具有着广泛的应用,尤其是在信号处理、图像处理以及求解偏微分方程领域.基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)和加速处理器(accelerated processing unit,APU)的异... 详细信息

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在科学和工程界中具有着广泛的应用,尤其是在信号处理、图像处理以及求解偏微分方程领域.基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)和加速处理器(accelerated processing unit,APU)的异构平台,提出了自适应性能优化的大规模并行FFT(massively parallel FFT,MPFFT)框架.MPFFT框架采用了安装时和运行时2层自适应策略.安装时借助代码产生器可以生成被GPU程序内核(kernel)调用的任意长度的代码模板库(codelet);运行时根据自动调优技术使代码产生器生成高度优化的GPU计算代码.实验结果表明:MPFFT在APU平台上,一维、二维以及三维FFT相对于AMD clAmdFft 1.6取得的平均加速比分别为3.45,15.20以及4.47,在AMD HD7970GPU上平均加速比分别为1.75,3.01和1.69.在NVIDIA Tesla C2050GPU上取得的整体性能都达到了CUFFT 4.1的93%,最大加速比能够达到1.28.

关键词：快速傅里叶变换自适应性能优化加速处理器图形处理器异构

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