基于四阶段人工优化的软件流水技术

代码体积是优化存储资源有限的嵌入式系统的重要因素之一。针对该特点,使用oprofile性能分析工具,以EEMBC基准程序集作为工作负载,提出四阶段人工优化软件流水方法(FPMO)。电信类的自相关程序实验结果表明,FPMO以2.04%的代码增量为代价换来40.678%的性能提升,而单纯的编译器自动优化则以33.35%的体积膨胀换来38.33%的性能提升。     

快速地址计算的自适应栈高速缓存

随着存储系统的访问速度与处理器运算速度的差距越来越显著,访存性能已成为提高处理器性能的瓶颈.通过对程序的访存行为进行分析,提出快速地址计算的自适应栈高速缓存方案.该方案将栈访问从数据高速缓存的访问中分离出来,充分利用栈空间数据访问的特点,提高指令级并行度,减少数据高速缓存污染,降低数据高速缓存失效率,并采用快速地址计算策略,减少栈访问的命中时间.该栈高速缓存在发生栈溢出时能够自适应地关闭,以避免栈切换对处理器性能的影响.栈高速缓存标志中增加进程标识,进程切换时不需要将数据写到低层存储系统中,适用于多进程环境.SPEC CPU2000程序运行结果表明,采用快速地址计算的自适应栈高速缓存方案,25.8%的访存指令可以并行执行,数据高速缓存失效率平均降低9.4%,IPC值平均提高6.9%.     

日钢ESP线步进梁式运输机的设计及应用

步进梁式运输机为热轧带钢生产线成品收集区的重要组成设备,其工作效率和稳定性直接影响着整条生产线的生产节奏和产量。依托日照钢铁有限公司ESP无头轧制带钢生产线工程,阐述了该生产线所使用的步进梁式运输机的设计校核、加工制造、装配检验、安装调试及使用维护等情况。     

龙芯2号同时多线程处理器的软硬件接口设计

随着生产工艺的提高,芯片上能集成越来越多的晶体管,多线程技术也逐步成为一种主流的处理器体系结构技术,而多线程处理器的软硬件接口也就成为急需解决的问题.在分析同时多线程的软件需求的基础上,提出龙芯2号同时多线程处理器的软硬件接口协同设计解决方案,给出相应的操作系统实现方案.同时,在Linux 2.4.20的基础上实现了龙芯2号同时多线程处理器相应的操作系统.通过运行SPEC CPU2000等测试程序进行性能评测,充分说明实现软硬件接口的龙芯2号同时多线程处理器极大地提高了多进程负载的性能.分析和设计方案不仅适用于同时多线程处理器,而且对于片内多核处理器的设计也有借鉴作用.     

结合访存失效队列状态的预取策略

随着存储系统的访问速度与处理器的运算速度的差距越来越显著,访存性能已成为提高计算机系统性能的瓶颈.通过对指令Cache和数据Cache失效行为的分析,提出一种预取策略--结合访存失效队列状态的预取策略.该预取策略保持了指令和数据访问的次序,有利于预取流的提取.并将指令流和数据流的预取相分离,避免相互替换.在预取发起时机的选择上,不但考虑当前总线是否空闲,而且结合访存失效队列的状态,减小对处理器正常访存请求的影响.通过流过滤机制提高预取准确性,降低预取对访存带宽的需求.结果表明,采用结合访存失效队列状态的预取策略,处理器的平均访存延时减少30%,SPEC CPU2000程序的IPC值平均提高8.3%.     

基于约束的处理器接口随机测试模型

提出了一种处理器接口测试模型，并给出了具体实现方案。该测试模型将仿真测试的方法应用于处理器接口测试，在激励生成中采用基于约束的随机测试生成方法。结果表明，基于约束的处理器接口随机测试模型的覆盖率达到83.68％，能够快速有效地完成处理器接口部件的功能验证。     

某高线旋转拨钢装置的设计及应用

直接轧制工艺将从连铸机送来的钢坯不经过加热或者补热工序直接轧制成最终产品,是一种节能环保新工艺。由于受限于钢厂车间的布置,连铸机与轧制线不在同一条中心线上时,需要设计一套机构实现钢坯的转向,使之能够顺利进入轧制线。针对某高线产线,开发了一种旋转拨钢装置,可实现钢坯的快速转向。其结构简单、维护方便,在其下游配合带保温罩的输送辊道,降低了钢坯温度的损耗,有利于实现钢坯的直接轧制,从而达到节能环保的目的。介绍了该旋转拨钢装置的技术参数、结构特点、工作原理、设计选型及液压原理,同时针对使用中存在的问题,分析了原因并提出了改进措施。当前设备运行状态稳定,维护工作量小,满足了高产量快节奏的生产方式要求。     

龙芯2号处理器设计和性能分析

介绍龙芯2号处理器设计及其性能测试结果．龙芯2号采用四发射超标量超流水结构。片内一级指令和数据高速缓存各64KB，片外二级高速缓存最多可达8MB．为了充分发挥流水线的效率，龙芯2号实现了先进的转移猜测、寄存器重命名、动态调度等乱序执行技术以及非阻塞的Cache访问和load Speculation等动态存储访问机制．龙芯2号处理器采用0．18gm的CMOS工艺实现，在正常电压下的最高工作频率为500MHz，500MHz时的实测功耗为3～5W．龙芯2号单精度峰值浮点运算速度为20亿a／秒，双精度浮点运算速度为10亿a／秒，SPECCPU2000的实测性能是龙芯1号的8～10倍，综合性能已经达到PentiumⅢ的水平．目前芯片样机能流畅运行完整的64位中文Linux操作系统，全功能的Mozilla浏览器、多媒体播放器和OpenOffice办公套件，可以满足绝大多数桌面应用的要求．     

龙芯2号处理器的同时多线程设计

提出了适合龙芯2号处理器的同时多线程处理器模型,并介绍了具体的微体系结构设计以及相应的Linux操作系统的实现方案.通过在设计的龙芯2号同时多线程处理器上启动Linux操作系统,并运行应用程序,例如SPEC CPU2000,进行性能评测.结果表明,龙芯2号同时多线程处理器通过挖掘线程级并行性,将龙芯2号处理器的性能提高了31.1%.     

同时多微线程体系结构研究

随着生产工艺的提高,芯片上能集成越来越多的晶体管,多线程技术也逐步成为一种主流的处理器体系结构技术.提出一种融合同时多线程技术和微线程技术的新型体系结构同时多微线程(simultaneous multi-microthreading,SMMT),并给出同时多微线程体系结构的实现方案.SMMT有效结合同时多线程技术硬件代价小和微线程技术能够加速单进程应用的优点,通过软硬件协同的方式充分挖掘单进程程序的微线程级并行性.通过在设计的龙芯2号同时多微线程处理器上进行性能评测,结果表明,同时多微线程体系结构能够有效地加速单进程的程序,以很小的硬件代价显著地提高了处理器的性能.