一种面向二维三维卷积的GPGPU cache旁路系统

通用图形处理器作为卷积神经网络的核心加速平台，其处理二维、三维卷积的性能，决定着神经网络在实时目标识别检测领域的有效应用。然而，受其固有cache系统功能的限制，当前通用图形处理器架构无法实现二维、三维卷积的高效加速。针对此问题，首先提出一种L1Dcache动态旁路设计方案。该方案定义了一组能够动态反映指令访问cache特征的数据结构，并基于此数据结构定义访存特征记录表，以记录不同访存指令在请求cache时的执行状态。其次，采用优先线程块的warp调度策略来加速访存状态的采样。最后根据访存状态得出不同PC值下访存请求对L1Dcache的旁路的判定，并动态完成部分低局域性数据请求对L1Dcache的旁路。由此将L1Dcache空间保留给高局域性的数据并降低二维、三维卷积执行时的访存阻塞周期，进而提升了二维、三维卷积在通用图形处理器上执行时的访存效率。实验结果表明，相比原架构，在面向二维、三维卷积时分别带来了约2.16%与19.79%的性能提升，体现了设计方案的有效性与实用性。     

超临界水煤气化耦合SOFC发电系统集成及其能量转化机制

基于超临界水煤气化合成气的富氢特征，提出了一种超临界水煤气化耦合固体氧化物燃料电池(SOFC)及燃气轮机发电系统，气化产物的高温高压显焓由膨胀机回收，化学能由SOFC及燃气轮机先后利用发电，燃气轮机排气及SOFC阴极空气的大部分显热用于预热锅炉给水。在气化温度660℃、气化压力250 bar (1 bar=0.1 MPa)及气化室内煤浆浓度为11.3%(质量)条件下，系统发电效率可以达到54.01%，( 火用)效率为52.79%。相比于先进的1000 MW超超临界蒸汽朗肯循环燃煤电站，所提新系统可实现年减排CO₂39万吨。提出的煤基发电系统，进一步深化了煤炭化学能的梯级利用，实现了各子单元间的高效能级匹配，有助于实现双碳目标。     

输水隧洞结构缝打磨开槽机机头研究与应用

根据输水隧洞结构缝缺陷修复设计的开槽尺寸，研发一种输水隧洞结构缝打磨开槽设备，对开槽机的核心部件机头部分进行选型计算，设备研制后试验应用效果良好，值得其它类似工程借鉴。     

一种针对栅栏同步的GPGPU微架构优化设计

为了降低通用图形处理器（GPGPU）中栅栏同步开销对程序性能产生的不良影响，提出了一种GPGPU微架构优化设计。该设计在线程束调度模块中，根据栅栏同步开销决定各线程束的调度顺序，确保高栅栏同步开销的线程束能够优先调度执行。在一级数据缓存模块中，结合数据缓存缺失率与栅栏同步状态来共同决定各访存请求是否需要执行旁路操作，由此在不损害数据局域性开发的前提下，降低数据缓存阻塞周期对栅栏同步产生的影响。两种子模块优化设计均能够降低栅栏同步开销。实验结果表明，相比基准GPGPU架构与当前现有的栅栏同步优化策略，本设计在栅栏同步密集类程序中分别带来了4.15%、4.13%与2.62%的每周期指令数提升，证明了优化设计的有效性与实用性。