面向飞腾迈创数字处理器的内核代码自动生成框架

数字信号处理器（digital signal processor,DSP）通常采用超长指令字（very long instruction word,VLIW）和单指令多数据（single instruction multiple data,SIMD）的架构来提升处理器整体计算性能,从而适用于高性能计算、图像处理、嵌入式系统等各个领域.飞腾迈创数字处理器（FT-Matrix）作为国防科技大学自主研制的高性能通用数字信号处理器,其极致计算性能的体现依赖于对VLIW与SIMD架构特点的充分挖掘.不止是飞腾迈创系列,绝大多数处理器上高度优化的内核代码或核心库函数都依赖于底层汇编级工具或手工开发.然而,手工编写内核算子的开发方法总是需要大量的时间和人力开销来充分释放硬件的性能潜力.尤其是VLIW+SIMD的处理器,专家级汇编开发的难度更为突出.针对这些问题,提出一种面向飞腾迈创数字处理器的高性能的内核代码自动生成框架（automatic kernel code-generation framework on FT-Matrix）,将飞腾迈创处理器的架构特性引入到多层次的内核代码优化方法中.该框架...     

永定河北京段生态补水流量及模式

以永定河北京段为例，建立水文学和水力学相结合的水流演进模型，利用生态补水实测监测数据率定并验 证模型。利用建立的模型研究永定河北京段的生态补水规律及模式，结果表明：在持续稳定流量补水条件下，固 安（出境断面）通水后 11d 左右达到稳定状态，停止放水后可维持河道 12~13d 有水；在持续稳定流量下，随着补水 流量的增大，河道首次贯通的时间和损失水量占比均降低，且降低速率逐渐减缓，官厅补水下泄流量以 30~35 m3/s 为宜；在生态补水总水量受限条件下，先以大流量下泄再调整为小流量的补水方式，对快速实现全线通水、河道渗 漏回补地下水等效果更佳；平原段同步加入再生水和南水北调水，将进一步缩短全线通水时间；在官厅水库和平 原段再生水、南水北调水向河道补水 2.24 亿~4.14 亿 m3条件下，全线通水时间约需要 15d，固安断面出境水量约 1.05 亿~2.22 亿 m3，蒸发和渗漏水量 1.19 亿~1.93 亿 m3，且补水水量越大，下渗和蒸发水量的占比越低；卢沟桥-六 环路河段的入渗能力最强。本研究对永定河北京段生态补水水量、下泄过程及补水方式的确定具有实践意义。     

CNN卷积计算在移动GPU上的加速研究

卷积神经网络(CNN)凭借其优秀的表现正在诸如图像分类、语音识别等领域里扮演着越来越重要的角色,已经有一些研究人员想要将这个深度学习过程复制到手机上。但是,由于CNN巨大的计算量,移植程序的性能一直难以令人满意。为了探讨如何解决这一问题,借助MXNet这样一个深度学习的框架在手机上实现了CNN的前向过程,并且将注意力放在了使用手机上另一个强大的计算设备——GPU上。最终选择使用OpenCL通用编程框架将前向过程中最耗时的卷积操作利用矩阵乘来完成,并转移到GPU上进行。在此基础之上还针对手机GPU做了一些优化。最终,实验结果显示我们成功地将前向过程的时间降低到了原来时间的一半。     

一种基于DAG的网络流量调度器

在如今的数据中心中,各种分布式任务往往会对各种不同的资源进行竞争,特别是网络资源.如果没有有效的网络调度,那么这种竞争就会降低整个数据中心的运行效率.以往的网络资源调度研究由于忽视了任务里计算与网络需求之间的具体关系,对于任务性能的提升十分有限.因此,旨在探索如何通过网络调度来缩短数据中任务的完成时间(job completion time,JCT),从而提升数据中心的整体效率.通过对基于有向无环图(directed acyclic graph,DAG)的分布式任务的深度分析,发现可以在降低它们的网络占用的同时,却不影响它们的JCT.根据这个发现,提出了一个利用计算图来加速任务执行的网络调度器JIT.为了实现JIT,首先将调度问题建模成为一个整数线性规划问题(integer linear programming,ILP),然后证明了这个ILP可以通过一个等价的线性规划模型(linear programming,LP)来快速求解.此外,通过一些合理的简化,将求解时间降低到了1s.与其他调度器的比较实验结果说明了JIT可以取得1.55倍的整体加速效果,从而有效提升数据中心的工作效率.     

星球车车轮的滑转率估计方法

未来的勘探任务要求星球车自主运行于复杂的星球表面,车轮滑转率的有效估计是星球车高性能移动控制的关键.基于车辆地面力学理论,建立了基于滑转率的车轮-土壤相互作用力学积分模型,推导了积分模型中集中力的解析表达式.针对模型方程组的高度耦合性和复杂非线性,分析了模型参数间的耦合关系;结合被动滑转原理和参数关系分析结果,系统研究了星球车车轮的滑转率估计方法.通过开展轮壤相互作用试验,将车轮滑转率的模型计算值与试验所得值进行比较,验证了积分模型滑转率估计方法的正确性.     

硫酸改性甘草废渣生物吸附剂对Pb~(2+)离子的吸附

以甘草废渣为原料,经硫酸处理得到了改性甘草废渣生物吸附剂,并将其用于对水溶液中重金属离子Pb2+的吸附。通过扫描电镜、红外光谱、比表面积和表面官能团的测定等方法对改性前后甘草废渣进行了表征。采用静态吸附实验,考察了Pb2+初始浓度、吸附时间、溶液p H值及投入量对吸附剂吸附性能的影响。经硫酸改性后,甘草废渣表面结构发生了变化,表面活性基团的数目增加。在p H=5.5,对浓度为1 mmol·L-1的含Pb2+离子溶液,经90 min吸附后,吸附率达97.43%。等温吸附符合Langmuir模式,根据Langmuir方程计算,25℃时饱和吸附量为1.12 mmol·L-1,高于改性前(0.8 mmol·L·-1)。甘草废渣吸附剂对Pb2+离子的吸附符合二级动力学方程。解吸再生实验表明改性后的甘草废渣吸附剂可以再生重复使用5次以上,是性能良好的重金属离子吸附剂。     

对象存储器中光纤通道驱动程序设计与优化

研究并实现了Linux平台下光纤通道适配器驱动程序的多层次架构.研究光纤通道适配器驱动程序使得其硬件性能得到较大的发挥,通过使用直接访问控制中的聚散映射和中断消减的机制对驱动程序性能进行优化,提高了数据的传输速率,满足基于对象存储系统(OBS)的带宽需求.测试结果表明,通过对驱动程序的优化,通道适配器的传输速率与理论值较为接近.     

LPGEMM:低精度通用矩阵乘法计算模拟框架研究

通用矩阵乘（GEMM）算子是AI模型的核心计算,使用低精度数值格式加速GEMM对加速模型的推理和训练有重要影响。由于并不总是有合适的硬件可供选择,而且人们可能希望实验尚未在硬件中实现的新GEMM计算行为,但很难通过构建硬件的方式去进行不同计算行为的GEMM模拟,如何在算子内部进行细粒度模拟还没有被深入研究。通过提出LPGEMM——一个低精度GEMM计算模拟框架来模拟GEMM的计算过程,重新编写了GEMM算子,实现了可变分组累加长度以及低精度累加器,同时还实现了训练和推理全过程的GEMM相关数据统计,来支持用户探索模型精度的下限。实验结果证实了相较于此前的一些工作,所提出的方法模拟最高可减少56%的平均误差。