检索结果-内蒙古大学图书馆

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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基于静态特征的硬件木马检测

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高技术通讯 2017年第6期27卷 506-513页

作者：赵跃辉沈海华中国科学院大学计算机与控制学院北京101408 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

分析了集成电路全球化设计、制造致使集成电路易被植入硬件木马(HT)从而使其存在遭受恶意攻击隐患的硬件安全形势,以及现有硬件木马检测方法的技术特点,在此基础上提出了一种基于静态特征的硬件木马检测新方法——HTChecker。HTChecker... 详细信息

分析了集成电路全球化设计、制造致使集成电路易被植入硬件木马(HT)从而使其存在遭受恶意攻击隐患的硬件安全形势,以及现有硬件木马检测方法的技术特点,在此基础上提出了一种基于静态特征的硬件木马检测新方法——HTChecker。HTChecker基于硬件木马的静态特征利用子图同构技术来检测木马。与其他的检测方法相比,它可以快速精确地找出已知特征的硬件木马。为了不受限于机器内存的大小,该方法借助图数据库来存储电路,这样它对超大规模的电路也可以进行检测。使用ISCAS’89和OpenCores benchmark电路对HTChecker进行了评估,木马电路被随机地插入到这些电路中。实验结果显示HTChecker可以快速精确地找出木马,并且不需要"Golden Chip"的辅助。HTChecker可以有效地处理实际的VLSI设计。

关键词：硬件安全静态特征硬件木马(HT) 木马检测子图同构

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基于数据流块的空间指令调度方法

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计算机研究与发展 2017年第4期54卷 750-763页

作者：刘炳涛王达叶笑春范东睿张志敏唐志敏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 杭州电子科技大学信息与控制研究所 310018

分簇超标量处理器将硬件资源分区来避免大的单体部件导致的功耗与周期惩罚,动态多核处理器融合多个物理核的硬件资源提供适应程序需求的计算能力,这些结构合理使用空间分布的硬件资源实现高能效的计算.空间分区结构中指令负载不均衡和... 详细信息

分簇超标量处理器将硬件资源分区来避免大的单体部件导致的功耗与周期惩罚,动态多核处理器融合多个物理核的硬件资源提供适应程序需求的计算能力,这些结构合理使用空间分布的硬件资源实现高能效的计算.空间分区结构中指令负载不均衡和跨区操作数传递延迟等问题可导致性能惩罚,需要有效的指令调度方法将计算在分区间进行分布.提出了基于数据流块(data-flow block,DFB)的空间指令调度方法.DFB是动态构建、缓存并重用的一个或数个顺序执行的指令基本块的调度模式.DFB调度算法建模动态指令流中的数据流约束和硬件资源定义的调度空间,然后根据指令量化的相对关键性完成调度决策.介绍了DFB调度的微结构框架和算法.通过对分区数、分区间延迟和调度窗口容量等与调度方法密切相关的微结构参数的实验,证明了DFB调度的性能和稳定性优于负载均衡调度和基于依赖的调度.最后举例证明结合一种数据流块缓存实现的DFB调度达到的调度效果接近理想化的DFB调度.

关键词：处理器微结构负载均衡旨令调度数据流关键路径

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面向固态硬盘的Spark数据持久化方法设计

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计算机研究与发展 2017年第6期54卷 1381-1390页

作者：陆克中朱金彬李正民隋秀峰深圳大学计算机与软件学院广东深圳518060 广东工业大学计算机学院广州511400 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 国家计算机网络应急技术处理协调中心北京100029 中国工程院战略咨询中心北京100088

基于固态硬盘(solid-state drive,SSD)和硬盘(hard disk drive,HDD)混合存储的数据中心已经成为大数据计算领域的高性能载体,数据中心负载应该可将不同特性的数据按需持久化到SSD或HDD,以提升系统整体性能.Spark是目前产业界广泛使用的... 详细信息

基于固态硬盘(solid-state drive,SSD)和硬盘(hard disk drive,HDD)混合存储的数据中心已经成为大数据计算领域的高性能载体,数据中心负载应该可将不同特性的数据按需持久化到SSD或HDD,以提升系统整体性能.Spark是目前产业界广泛使用的高效大数据计算框架,尤其适用于多次迭代计算的应用领域,其原因在于Spark可以将中间数据持久化在内存或硬盘中,且持久化数据到硬盘打破了内存容量不足对数据集规模的限制.然而,当前的Spark实现并未专门提供显式的面向SSD的持久化接口,尽管可根据配置信息将数据按比例分布到不同的存储介质中,但是用户无法根据数据特征按需指定RDD的持久化存储介质,针对性和灵活性不足.这不仅成为进一步提升Spark性能的瓶颈,而且严重影响了混合存储系统性能的发挥.有鉴于此,首次提出面向SSD的数据持久化策略.探索了Spark数据持久化原理,基于混合存储系统优化了Spark的持久化架构,最终通过提供特定的持久化API实现用户可显式、灵活指定RDD的持久化介质.基于SparkBench的实验结果表明,经本方案优化后的Spark与原生版本相比,其性能平均提升14.02%.

关键词：大数据混合存储固态硬盘 Spark 持久化

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大规模集群上多维FFT算法的实现与优化研究

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计算机科学与探索 2017年第6期11卷 863-874页

作者：李琨贾海鹏曹婷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 中国科学院大学计算机与控制学院北京100190

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是用于计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或其逆运算的快速算法,在工程、科学和数学领域的应用非常广泛,例如信号分解、数字滤波、图像处理等。因此,在实际应用中对FFT算... 详细信息

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是用于计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或其逆运算的快速算法,在工程、科学和数学领域的应用非常广泛,例如信号分解、数字滤波、图像处理等。因此,在实际应用中对FFT算法进行细粒度优化是非常重要的。研究了FFT算法常用的分解策略以及FFT算法在大规模集群系统上的并行实现,并提出了相关的优化策略。在此基础上,对多种FFT算法在不同平台上进行了性能评估,并分析了各算法的实现、优缺点及其在大规模计算时的可扩展性。实验结果表明,相关研究有助于对现有的FFT算法进行进一步的优化,以及指导如何在大规模CPU+GPU的异构系统上根据不同需求选择实现性能更优的FFT算法。

关键词：集群快速傅里叶变换(FFT) 消息传递接口(MPI) 性能优化

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一种网络编码分布式存储系统中的数据更新策略

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小型微型计算机系统 2017年第3期38卷 645-650页

作者：刘冰星邓玉辉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

网络编码作为一种具有高可靠性和低冗余等优点的存储方案而被引入到分布式存储系统中,但是其数据更新过程的开销却很大.一些更新方案为了减少I/O开销而引入Log-based存储机制,而没有考虑优化网络带宽使用量.本文中,通过分析多个数据集,... 详细信息

网络编码作为一种具有高可靠性和低冗余等优点的存储方案而被引入到分布式存储系统中,但是其数据更新过程的开销却很大.一些更新方案为了减少I/O开销而引入Log-based存储机制,而没有考虑优化网络带宽使用量.本文中,通过分析多个数据集,发现了大部分更新数据块存在着多次更新的情况,针对这一现象,我们提出一种更新方案CUM,利用网络编码的线性特性和更新节点的缓存区域,将更新块和校验块的信息缓存起来,当数据块多次更新时则可以直接在缓存中读取信息来计算新的校验块,从而减少了到存储节点上读取数据的带宽使用量.本文在NCFS的基础上建立缓存更新模型,并在真实的数据集上对CUM进行测试.实验结果显示CUM相比当前广泛使用的Differential Update Model(DUM)在更新性能上有很大改进,带宽使用量减少最多达总量的30%,更新时间最多减少24.57%,更新速度最多提高1.326倍.

关键词：网络编码分布式存储系统再生码缓存数据更新

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基于非易失存储器件的内存键值存储系统的性能研究

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高技术通讯 2017年第6期27卷 519-529页

作者：魏巍蒋德钧熊劲陈明宇中国科学院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 中国科学院大学北京100049

分析了互联网应用为满足后端存储系统高性能要求而引用的内存键值存储系统的应用特点,指出:为了永久保存数据,这些系统还需要在后端将数据从易失性的内存拷贝到慢速的非易失存储设备中;将新型的非易失存储器件(NVM)引入内存键值存储系... 详细信息

分析了互联网应用为满足后端存储系统高性能要求而引用的内存键值存储系统的应用特点,指出:为了永久保存数据,这些系统还需要在后端将数据从易失性的内存拷贝到慢速的非易失存储设备中;将新型的非易失存储器件(NVM)引入内存键值存储系统可减少其性能开销;根据NVM的特征,内存键值系统可采用两种架构:将NVM替代磁盘作为二级存储设备和将NVM替代DRAM直接作为主存储设备。基于上述分析,实现了两种NVM架构的内存键值存储系统,并通过实验分析,总结出了内存键值存储系统选择NVM架构的原则,这些原则可有效指导内存键值存储系统在采用当前以及未来NVM器件时,对架构的选择。其次,还通过理论和实验分析,得出了不同架构下的内存键值系统在软件层的主要开销,指出了未来针对这些系统的软件设计的优化方向。

关键词：内存键值存储系统非易失存储器件(NVM) 持久内存性能分析数据持久化机制

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提升处理器指针追逐访存性能的指令标签辅助的数据预取机制

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高技术通讯 2017年第11期27卷 907-915页

作者：刘天义肖俊华章隆兵沈海华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

分析了处理器访存操作的指针追逐模式,指出了链式数据应用中的指针追逐操作的数据预取准确率低、访存延迟大的问题。为了提升处理器指针追逐访存性能,提出了指令标签辅助的数据预取(ILAMP)技术。ILAMP技术是一种指令标签提示的预取机制... 详细信息

分析了处理器访存操作的指针追逐模式,指出了链式数据应用中的指针追逐操作的数据预取准确率低、访存延迟大的问题。为了提升处理器指针追逐访存性能,提出了指令标签辅助的数据预取(ILAMP)技术。ILAMP技术是一种指令标签提示的预取机制,其通过在指令集架构中添加新的访存指令,使该指令在处理器译码阶段产生特殊访存标签,指明该访存操作的加载内容是指针。在Cache缺失的情况下,该标签一直传递到内存控制器。当加载的指针返回内存控制器时,则提取指针、发出预取请求。实验结果表明,ILAMP技术与无ILAMP情况相比,ILAMP技术降低DRAM读请求的平均访问延迟的平均值约为15%,预取精度高于77%,访存带宽增加10%左右,硬件开销约为1k B。

关键词：链式数据指针追逐指令标签数据预取增强型内存控制器

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内存过载下基于重删的内存优化策略

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小型微型计算机系统 2017年第6期38卷 1243-1249页

作者：刘瑞锴邓玉辉暨南大学信息科学技术学院广州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

内存空间紧张下频繁的外存交换严重影响程序的运行性能,在内存过载时提高内存利用率和减少外存交换问题上,现有的研究主要集中在内存压缩和去重两个方面,压缩只能删除页内重复数据,不能做到页与页之间的相同数据删除;将去重技术与系统... 详细信息

内存空间紧张下频繁的外存交换严重影响程序的运行性能,在内存过载时提高内存利用率和减少外存交换问题上,现有的研究主要集中在内存压缩和去重两个方面,压缩只能删除页内重复数据,不能做到页与页之间的相同数据删除;将去重技术与系统虚拟内存结合,删除换出页中的重复页,仍不能有效避免外存交换区访问.提出一种内存过载下基于重删的内存优化策略.利用页框回收算法选出适合去重的内存页,过滤其中全零页以减少存储和去重计算开销,删除重复页以提高内存利用率,并通过存储唯一数据页于内存去重区,有效降低外存交换操作,同时提供可配置的去重内存空间占用上限,避免过度去重引入的颠簸问题.在IO密集型、计算密集型、及常规应用场景下的实验测试表明,该策略能有效删除重复内存页,可以极大程度地减少外存交换操作,同时提高程序运行性能最高可达54.013%.

关键词：重复数据删除内存交换操作全零页过滤哈希表

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一种支持数据渗透迁移的片上缓存模型研究

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北京交通大学学报 2017年第5期41卷 1-9页

作者：胡九川范东睿李丹萍严龙叶笑春北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 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 中国科学院信息工程研究所北京100093

分析一种支持数据在处理器片上如流水般浸润迁移的渗透缓存层次模型,以及片上数据渗透迁移的基本算法.为了仿真验证渗透缓存模型的有效性、分析该模型及其上的数据迁移算法的性质,本文给出了描述渗透迁移模型基本结构的构成关系、渗透... 详细信息

分析一种支持数据在处理器片上如流水般浸润迁移的渗透缓存层次模型,以及片上数据渗透迁移的基本算法.为了仿真验证渗透缓存模型的有效性、分析该模型及其上的数据迁移算法的性质,本文给出了描述渗透迁移模型基本结构的构成关系、渗透迁移数据的形式化方法.仿真实验结果表明:该模型在改进处理器访存的命中率方面具有明显优势.

关键词：缓存结构渗透数据迁移及时局部性

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