检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2016年第6期53卷 1211-1220页

作者：张洋王达叶笑春朱亚涛范东睿李宏亮谢向辉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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049 河北农业大学信息科学与技术学院河北保定071001 数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214125

Mesh和环拓扑结构以其实现简单、易于扩展的特点成为众核处理器片上网络应用最为广泛的拓扑结构.应用于Mesh结构中的健忘型路由算法在网络流量较大时影响片上网络的负载均衡,表现在降低吞吐量和增大数据包延迟.自适应算法中的本地自适... 详细信息

Mesh和环拓扑结构以其实现简单、易于扩展的特点成为众核处理器片上网络应用最为广泛的拓扑结构.应用于Mesh结构中的健忘型路由算法在网络流量较大时影响片上网络的负载均衡,表现在降低吞吐量和增大数据包延迟.自适应算法中的本地自适应算法和区域自适应算法均存在不同程度的短视现象,不适合大规模的Mesh结构,而目前全局自适应算法又由于路由计算量大而速度缓慢.提出一种新的层次化全局自适应路由机制,包括一个全局拥塞信息传播网络Roof-Mesh和一个层次化全局自适应路由算法(global hierarchical adaptive routing algorithm,GHARA).通过全局拥塞信息传播网络得到拥塞信息,GHARA采用全网分区逐级计算路由的方式,减少了全局路由的计算步骤,从而减少了平均数据包延迟、提升了饱和带宽.实验结果表明GHARA表现优于其他区域和全局自适应路由算法.在人工注入通信模式下,8×8 Mesh平均饱和带宽比全局自适应算法GCA提高10.7%,16×16Mesh平均饱和带宽比全局自适应算法GCA提高14.7%.在运行真实测试程序集SPLASH-2模式下,数据包延迟最高比GCA提高40%,平均提升14%.

关键词：众核处理器片上网络负载均衡全局拥塞信息传播网络层次化全局自适应路由算法 Roof-Mesh

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基于镜像层关联的Docker注册表缓存预取策略

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计算机科学与探索 2021年第2期15卷 249-260页

作者：张晨邓玉辉暨南大学信息科学技术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

随着容器技术的广泛普及,大型Docker公共注册表使用对象存储服务来解决镜像数量剧增的问题,但这种松耦合的注册表设计导致较高的延迟开销。为了增强注册表性能,提出一种基于镜像层关联的Docker注册表缓存预取策略LCPA,当注册表服务器缓... 详细信息

随着容器技术的广泛普及,大型Docker公共注册表使用对象存储服务来解决镜像数量剧增的问题,但这种松耦合的注册表设计导致较高的延迟开销。为了增强注册表性能,提出一种基于镜像层关联的Docker注册表缓存预取策略LCPA,当注册表服务器缓存未命中时,通过分析镜像元数据文件构建镜像的存储结构,由关联度模型对存储结构计算得到相关镜像层集合,并从后端存储中主动式预取回注册表中以提高缓存命中率。经真实工作负载下收集的Docker数据集测试,实验结果表明LCPA策略比LRU、LIRS和GDFS等缓存算法提高12%~29%的平均缓存命中率,拉取镜像的平均延迟节省率提高了21.1%~49.4%。与现有的LPA预取算法相比,拉取镜像的平均缓存命中率提升25.6%。仿真实验表明该策略可以有效地利用缓存空间,大幅提升注册表的缓存命中率,并降低镜像拉取的延迟开销。

关键词：公共注册表关联度模型缓存命中率主动式预取

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LFF:一种面向大数据应用的众核处理器访存公平性调度机制

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高技术通讯 2017年第2期27卷 103-111页

作者：张洋李文明叶笑春王达范东睿李宏亮唐志敏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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100049 数学工程与先进计算国家重点实验室无锡214125

研究了众核处理器的访存公平性问题。针对众核处理器距离访存资源较近的处理单元拥有较大的访存带宽而造成的访存公平性问题,提出了一种面向大数据应用的众核处理器访存公平性调度机制:最少最远(LFF)优先访存。这种机制的原理如下:依据... 详细信息

研究了众核处理器的访存公平性问题。针对众核处理器距离访存资源较近的处理单元拥有较大的访存带宽而造成的访存公平性问题,提出了一种面向大数据应用的众核处理器访存公平性调度机制:最少最远(LFF)优先访存。这种机制的原理如下:依据处理单元距离访存资源的距离以及处理单元访存的次数来调度访存顺序,以保证各个处理单元的公平性。首先,访问次数较少的节点被赋予更高的访存优先权。其次,在具有相同访问次数的节点中,距离更远的节点优先访存。再次,在相同距离的节点中,已被选中优先次数少的有优先级。实验评估表明,该调度机制能够有效解决众核处理器的访存公平性问题,其公平性调度效果优于FR-FCFS,PAR-BS、ATLAS。在1024核情况下,系统异步率由FR-FCFS的15.5%降低到1.89%。

关键词：大数据众核处理器公平性调度

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FAQ-CNN:面向量化卷积神经网络的嵌入式FPGA可扩展加速框架

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计算机研究与发展 2022年第7期59卷 1409-1427页

作者：谢坤鹏卢冶靳宗明刘义情龚成陈新伟李涛南开大学计算机学院天津300350 天津市网络与数据安全技术重点实验室(南开大学) 天津300350 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 福建省信息处理与智能控制重点实验室(闽江学院) 福州350108

卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)模型量化可有效压缩模型尺寸并提升CNN计算效率.然而,CNN模型量化算法的加速器设计,通常面临算法各异、代码模块复用性差、数据交换效率低、资源利用不充分等问题.对此,提出一种面向量... 详细信息

卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)模型量化可有效压缩模型尺寸并提升CNN计算效率.然而,CNN模型量化算法的加速器设计,通常面临算法各异、代码模块复用性差、数据交换效率低、资源利用不充分等问题.对此,提出一种面向量化CNN的嵌入式FPGA加速框架FAQ-CNN,从计算、通信和存储3方面进行联合优化,FAQ-CNN以软件工具的形式支持快速部署量化CNN模型.首先,设计面向量化算法的组件,将量化算法自身的运算操作和数值映射过程进行分离;综合运用算子融合、双缓冲和流水线等优化技术,提升CNN推理任务内部的并行执行效率.然后,提出分级编码与位宽无关编码规则和并行解码方法,支持低位宽数据的高效批量传输和并行计算.最后,建立资源配置优化模型并转为整数非线性规划问题,在求解时采用启发式剪枝策略缩小设计空间规模.实验结果表明,FAQ-CNN能够高效灵活地实现各类量化CNN加速器.在激活值和权值为16 b时,FAQ-CNN的加速器计算性能是Caffeine的1.4倍;在激活值和权值为8 b时,FAQ-CNN可获得高达1.23TOPS的优越性能.

关键词：卷积神经网络量化量化算法解耦并行编解码片上资源建模加速器设计

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二进制翻译系统中信号处理机制的研究

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高技术通讯 2015年第6期25卷 543-551页

作者：远翔武成岗王振江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 中国科学院大学北京100190

考虑到用户级二进制翻译(BT)系统需要支持在应用程序特别是多线程程序中广泛使用的信号机制,研究了用户级BT系统中的信号处理问题。详细分析了BT系统在处理信号时存在的各种问题,在此基础上设计了一种新的BT系统执行框架,用以降低用户... 详细信息

考虑到用户级二进制翻译(BT)系统需要支持在应用程序特别是多线程程序中广泛使用的信号机制,研究了用户级BT系统中的信号处理问题。详细分析了BT系统在处理信号时存在的各种问题,在此基础上设计了一种新的BT系统执行框架,用以降低用户级BT系统由于同时处理自己的信号和访客程序的信号造成的信号处理复杂度;提出了BT系统的信号隔离机制,用以避免BT系统处理信号时出现信号丢失和死锁问题,有效提高信号处理的健壮性。该机制的性能和有效性已通过测试试验得到验证。

关键词：用户级二进制翻译(BT) 信号处理多线程框架信号隔离

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一种缓解多线程访存干扰的VRB内存机制

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计算机研究与发展 2015年第11期52卷 2577-2588页

作者：高珂范东睿刘志勇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 北京市移动计算和新型终端重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190

目前处理器通过持续增加核数和同时执行的线程数来提高系统性能.但是,增加共享内存的处理器核数和线程数会使得存储器中的行缓存(row-buffer,RB)命中率下降,造成存储器访问功耗增加和访存延迟增加.设计并开发了一种细粒度的victim row-b... 详细信息

目前处理器通过持续增加核数和同时执行的线程数来提高系统性能.但是,增加共享内存的处理器核数和线程数会使得存储器中的行缓存(row-buffer,RB)命中率下降,造成存储器访问功耗增加和访存延迟增加.设计并开发了一种细粒度的victim row-buffer(VRB)内存机制系统来解决此问题.VRB机制提供附加的行缓存(VRB),暂时缓存由于行缓存(RB)冲突而从行缓存(RB)逐出的数据,以备后续可能的访问.这种机制缓解了多线程冲突,增加了DRAM中行缓存数据的重用率,避免了不必要的内存数据阵列的访问、行激活和预充电、数据传输等电路动作,可以通过少量的硬件代价提高内存系统的性能,并节约系统的功耗消耗.通过时序精确的全系统模拟器实验,对比8核的Intel Xeon处理器,所提出的VRB机制可以达到最高17.6%(平均8.7%)的系统级吞吐率改善、最高142.9%(平均51.4%)的行缓存命中率改善以及最高17.6%(平均9.2%)的系统功耗改善.

关键词： DRAM结构设计行缓存功耗消耗多线程 VRB机制

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云基础设施下的体系结构、挑战与机遇

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小型微型计算机系统 2012年第8期33卷 1715-1722页

作者：邓玉辉暨南大学计算机科学系广州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

在工业界和学术界的大力推动下,云计算作为一种新的服务模式,大致可分为将软件作为服务(Software as a service),将平台作为服务(Platform as a service),和将基础设施作为服务(Infrastructure as a Service).现有的绝大部分关于云计算... 详细信息

在工业界和学术界的大力推动下,云计算作为一种新的服务模式,大致可分为将软件作为服务(Software as a service),将平台作为服务(Platform as a service),和将基础设施作为服务(Infrastructure as a Service).现有的绝大部分关于云计算的研究和讨论都集中在前两种服务.本文试图探讨云基础设施的体系结构及其面临的挑战和机遇.从冯.诺伊曼体系结构开始,计算机系统结构的研究基本上就可简单归类于三个问题:计算、存储与传输,三者相互影响.我们认为云基础设施也不例外.本文探讨了云计算的特点和优势,并从云体系结构的角度,探讨了云基础设施下的云计算、云存储和云传输所面临的挑战及其带来的可能的各种技术革命.

关键词：云计算云存储云传输体系结构

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面向异构多核处理器的FPGA验证

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计算机研究与发展 2021年第12期58卷 2684-2695页

作者：李小波唐志敏李文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 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 上海处理器技术创新中心上海200120

随着处理器架构的发展,高性能异构多核处理器不断涌现.由于高性能异构多核处理器的设计十分复杂,为了降低设计风险,缩短验证周期,提前进行软件开发,复现硅后问题等,通常需要搭建现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)... 详细信息

随着处理器架构的发展,高性能异构多核处理器不断涌现.由于高性能异构多核处理器的设计十分复杂,为了降低设计风险,缩短验证周期,提前进行软件开发,复现硅后问题等,通常需要搭建现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的原型验证平台,并基于FPGA平台开展种类繁多,功能各异的软硬协同验证和调试工作.提出的基于同构FPGA平台对异构多核高性能处理器的FPGA调试、验证方法,有效地利用了异构多核处理器的架构特征,同构FPGA的对称特点,以层次化的方法自顶向下划分FPGA,自底向上构建FPGA平台.结合差速桥、自适应延迟调节、内嵌的虚拟逻辑分析仪(virtual logic analyzer,VLA)等技术可快速完成FPGA平台的点亮(bring-up)和部署.所提出的多核互补,核间替换模拟的调试SHELL等方法可以快速完整地对目标高性能异构多核处理器进行FPGA验证.通过该FPGA原型验证平台,成功地完成了硅前验证,软硬件协同开发和测试,硅后问题复现工作,并为下一代处理器架构设计提供了快速的硬件平台.

关键词：异构多核 FPGA原型验证差速桥自适应延迟调节虚拟逻辑分析仪核间替换模拟

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模块化片上系统中高级可扩展接口的死锁避免

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电子与信息学报 2023年第9期45卷 3175-3183页

作者：郭振江王焕东张福新肖俊华计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

模块化片上系统(MSoC)包含多个独立的IP组件及多个可能的子网络,这种异构集成的方式往往为片上网络(NoC)引入潜在的死锁。该文基于模块化异构系统MSoC研究了使用高级可扩展接口(AXI)协议的片上网络中3种类型的死锁。MSoC包含多种常见的... 详细信息

模块化片上系统(MSoC)包含多个独立的IP组件及多个可能的子网络,这种异构集成的方式往往为片上网络(NoC)引入潜在的死锁。该文基于模块化异构系统MSoC研究了使用高级可扩展接口(AXI)协议的片上网络中3种类型的死锁。MSoC包含多种常见的异构组件,以及由多个独立子网络集成的片上网络,能够充分反映真实芯片的复杂性和不规则性。该文发现除环形通道导致的死锁外,基于AXI的片上网络还涉及双重路径死锁和桥接死锁。该文还提出一种两阶段算法检测片上网络中可能存在的这3种死锁。相比于通用验证方法学(UVM)随机验证,使用该算法可以将检测时长从几个月缩短到几个小时,提高片上网络的可靠性和鲁棒性。

关键词：片上网络模块化片上系统死锁避免高级可扩展接口协议

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2018年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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计算机科学 2019年第1期46卷 1-5页

作者：张云泉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

根据2018年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,文中从总体性能、制造商、行业领域等方面对国内高性能计算机的发展现状进行了深入分析。中国TOP100的平均Linpack性能继续保持高于国际TOP500平均Linpack性能的局面,且TOP100... 详细信息

根据2018年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,文中从总体性能、制造商、行业领域等方面对国内高性能计算机的发展现状进行了深入分析。中国TOP100的平均Linpack性能继续保持高于国际TOP500平均Linpack性能的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。中国TOP100上的超级计算系统均是国产超算系统,曙光和联想并列为数量冠军,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面继续保持和加强。在此基础上,根据十七届排行榜的性能数据,对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析和预测。根据新的数据,笔者认为:峰值Exaflops的机器将在2019-2020年间出现;峰值10Exaflops的机器将在2022-2023年间出现;峰值100Exaflops的机器将在2024-2025年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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