基于Coq的矩阵代码生成技术

矩阵程序在智能系统中扮演着越来越重要的角色.随着矩阵应用的复杂性日益增加,生成正确矩阵代码的难度也在不断变大.并行硬件能够极大地提高矩阵运算的速度,然而,使用并行硬件进行编程以实现并行运算,需要编程人员在程序中描述功能以及如何利用硬件资源来交付结果.这些程序通常是命令式语言,难以推理并且重构,以尝试不同的并行化策略.在Coq中实现了由高级矩阵算子到C代码的矩阵表达式代码生成技术,其能够将带有执行策略的函数式矩阵代码转换为高效低级命令式代码.未来,将把矩阵的形式化同矩阵代码自动生成融合在一起,对矩阵代码转换的过程进行形式化验证,以保障生成的矩阵代码的可靠性,为实现基于矩阵形式化方法的高可靠性深度学习编译器的研制打下基础.     

基于IMPULSE C的GF(P)域椭圆加密算法的硬件加速

研究了大素数域上的椭圆曲线加密算法,基于IMPULSE C语言,对该算法进行编程实现;在标准射影坐标系下,对点加和倍加算法进行并行化改进,并且在编程时利用编译器特性做了进一步的并行化。通过对加密算法合理的软硬件分割,将计算量大而且复杂的点乘运算作为硬件部分,通过现场可编程门陈列(FPGA)进行硬件加速;将加密协议的其他部分作为软件部分,在传统CPU上执行,并将硬件部分生成VHDL代码。分别进行加密算法的CoDeveloper的桌面仿真和生成的硬件VHDL代码的ISE综合仿真。最后将该加速设计在Xilinx Virtex-5 xc5vfx70t FPGA开发板上作了实现,基于FPGA的实验结果表明,P-192上点乘运算处理在133MHz时钟下用时2.9 ms,硬件资源分配合理,与现有的手工编写的HDL代码相比,具有并行加速优势。     

基于Hash函数的MD5算法研究和硬件实现

在传统 MD5算法中,最影响执行速度的步骤是对关键路径变量 B 的求取。为提高算法的执行速度,对关键路径进行优化,将加法运算分成两步,由此缩短B的求取时间。用Verilog语言描述改进算法的硬件结构,并对其进行综合。实验结果表明,该电路的面积为85678μm2、频率为142.8 MHz,与传统算法相比,改进算法的执行速度提高了1.989倍。     

面向高性能图计算的高效高层次综合方法

图计算已成为大数据处理领域的主流应用,采用特定硬件加速可以显著提高图计算的性能和能效.众所周知,硬件代码的编写和验证十分耗时,尽管通用高层次综合(high level synthesis,HLS)系统允许用户使用高级语言(如C语言)特性自动生成硬件结构,但是对于图计算这种不规则算法,其仍缺乏有效的并行性和访存技术支撑,...     

URPR——一种实现软件流水技术的方法

软件流水技术是对AP数组处理机循环程序进行优化的一种有效方法.本文介绍一种在微代码循环压缩URCR算法基础上研究的URPR算法.首先对循环体进行展开,展开的个数取决于循环体之间的数据相关程度,然后将展开后的循环体逐个进行安放,最后进行收拢得到一个优化后的新循环体.初步实验验证了URPR比目前现有一些方法具有优越性.     

基于ARM+FPGA的嵌入式安全PLC设计

传统的PLC系统由于自身系统结构和处理器性能等问题,在执行工业控制的过程中往往在执行了一定时间后系统就会发生惯性停机,影响工业生产.提出了基于ARM+FPGA高性能双处理器的嵌入式安全PLC结构模型,可以大幅降低系统失效的概率,提高工业控制可靠性.本系统分为硬件结构和软件系统两大部分.硬件部分采用了1oo2D双通道异构冗余安全体系结构,两条通道配备有安全电路,两个处理器之间设计有安全诊断电路,通过交叉检测判断系统运行是否正常.软件部分主要包括编译系统和执行系统,编译系统将编写的PLC程序转换成机器可执行的代码也叫做目标代码,再由执行系统进行目标代码的执行.     

网络处理器同步问题的编译优化方法

网络处理器具有并行体系结构,而其高级语言往往具有串行语义。对串行程序进行并行化编译要求引入同步,而同步的优劣又影响生成代码的执行效率。针对网络处理器上的程序,提出一个对同步进行优化的程序划分算法以增加程序的并行性。实验数据表明,在一些有代表性的网络应用上,该算法可提高程序的并行性,并提升性能。     

可重构指令集处理器的代码优化生成算法研究

可重构指令集处理器能够适应多变的计算任务在性能和灵活性两方面的要求,而传统的编译后端技术无法为其生成高效的可执行代码,需要有新的代码生成方法.针对传统编译后端代码生成三阶段方法进行扩展的代码混合优化生成算法正是这样一种方法.该算法很大程度地复用了原有的三阶段代码生成过程,同时针对可重构指令集具有动态性的特点,根据系统硬件资源和重构配置,扩展了针对可重构指令代码生成的优化处理,从而能够获得切合可重构指令集处理器体系结构特性的可执行代码.相关实验与分析说明了该算法针对硬件重构得到的新平台所做的可重构指令代码生成是有效的,能够较好地提高应用程序在新平台上的执行性能.     

基于宏指令集的专用汇编器的研究与实现

针对将复杂算法转化为硬件电路难度很大的问题,设计一种专用汇编器,可将由宏指令组成的汇编语言自动转化为二进制代码表示的机器语言,并根据宏指令集计算机理论的系统结构,将二进制代码组织成VHDL语言描述的状态机输出,便于进一步的硬件优化设计。性能测试结果证明,该汇编器支持从汇编语言到硬件电路设计语言的自动转化,可较大地提高用硬件电路实现复杂算法的研发效率。     

前言

随着信息技术的发展和普及,软件在计算机系统中的作用越来越重要.软件的可信性受到了日益广泛的关注.高级语言编写的软件必须经过编译才能在硬件上执行,因此编译器的可信性直接影响软件的可信性.概括地讲,可信编译是指编译器在保证编译过程正确性(编译前的源代码和编译后的目标代码语义一致)的同时,确保生成的目标代码是可信的.可信编译器不仅仅实现语义保持的代码转换功能,还     

线程级猜测并行系统代码自动生成工具的设计与实现

虽然线程级猜测(Thread Level Speculation,TLS)执行机制可以简化多线程编程模型接口,并能获得较高的性能加速,但其并行程序的开发仍然比较困难。面向一个高效的软件TLS模型HEUSPEC,研究了代码自动生成工具C2H的设计与实现方法。具体包括3部分内容:首先,为HEUSPEC设计简单的标注语句,标注出可并行段的一些特征;其次,提出将标注语句和可并行段转换为猜测线程函数的算法;最后,设计生成HEUSPEC并行代码的算法。该方法已在开源编译器Clang上实现。面向Rodinia,OmpScr等基准程序的测试结果表明,C2H能够将带有简单标注语句的串行C代码转换为HEUSPEC并行代码,且其性能与手工编写的HEUSPEC并行代码的性能十分接近。     

MATLAB到高性能C的代码转换系统设计与实现

MATLAB被广泛应用于算法设计及验证,但由于平台限制及性能因素影响,实际工作中通常使用C语言及高性能库来重写和优化代码。人工转换MATLAB到C工作繁琐,而大部分已有的自动转换方法又难以解决MATLAB的高性能矢量运算和库函数与C的对接问题。为此,设计了一个MATLAB到高性能C的自动转换系统,通过将MATLAB代码转换为中间表示,进一步转换为C代码。同时,将MATLAB的高性能矢量运算和库函数对接到高性能C函数库Math Kernel Library(MKL)上。在相同MATLAB代码上的实验结果表明,该系统转换生成的C代码性能与人工编写的C代码相当,优于已有的转换方法生成的C代码。     

基于模板的代码转换工具

代码转换是代码自动生成过程中的重要环节.提出一种基于模板、可适用于任意文法描述代码之间转换的"属性匹配-替换"算法.利用该算法,成功实现了OSEK规范中OIL语法描述代码到C语言代码的转换.     

基于AES的WSN加密算法

为增强无线传感网络WSN （wireless sensor networks）的安全性,保证节点之间信息安全、可靠的传输,提出一种基于高级加密标准（AES）算法的改进型加密算法———轻量级高级加密标准LAES （lightweight AES）算法。针对 AES算法中影响运行速度的两个关键环节进行改进,在保证加密算法安全性的前提下,对轮数进行精简,极大降低算法的计算负担;利用查表法优化算法的轮函数,进一步加快算法执行速度。轮数的精简使得算法执行的总轮数减少,轮函数优化使得每一轮速度加快,确保L A ES算法的高性能。将该算法应用在无线传感网节点上进行验证,验证结果表明,改进后的算法执行效率有较大提高,适用于无线传感网络的机密加密。     

基于F28335的飞机防滑刹车控制系统设计

采用数字信号处理器(TMS320F28335)和高精度线性频幅转换芯片(LM131)等集成芯片搭建了飞机防滑刹车系统的硬件电路,并采用基于跑道识别技术的PD+PBM复合控制算法,结合MATLAB代码自动生成技术进行软件设计。系统实现了机轮速度信号的采集、跑道辨识以及防滑控制等功能。为了验证系统设计方案的可行性,将防滑控制系统结合半物理仿真台进行仿真实验。实验结果表明,系统能够适应不同跑道状态,具有良好的防滑刹车性能。     

软件流水中隐藏存储延迟的方法

软件流水是一种重要的指令调度技术,它通过同时执行来自不同循环体的指令来加快循环的执行速度.随着处理机运行速度的逐渐提高,存储访问延迟成为性能提高的瓶颈.为了减轻存储系统影响,软件流水结合了一些存储优化技术,通过隐藏存储延迟来提高性能.提出了一种延迟可预测的模调度算法(foresighted latencymodulo scheduling,简称FLMS),它根据循环的特点来确定load指令延迟.实验结果表明,FLMS算法减少了阻塞时间,提高了程序性能.     

CLPDetector:一种基于伪孪生网络的跨语言代码抄袭检测工具

近年来,随着不同编程语言代码自动转换工具的出现,跨语言的代码抄袭检测问题受到了越来越多的关注.现有跨语言代码抄袭检测主要包括传统的基于中间特征的检测方法和近年来出现的基于机器学习的检测方法,后者在检测模型训练完成之后具有更好的检测速度,是当前跨语言代码抄袭检测的研究热点.然而,现有的基于机器学习的跨语言抄袭检测方法大多将代码作为文本来处理,未考虑代码的结构特征.结合代码基于抽象语法树的结构特征,本文提出了一个基于伪孪生神经网络框架的跨语言抄袭检测工具CLPDetector.该工具将训练数据中的源代码对转换成对应的抽象语法树,基于抽象语法树生成代码的向量表示,然后将结合BiLSTM、CNN和Attention的深度神经网络嵌入到伪孪生网络架构中训练抄袭检测模型,从而实现了跨语言代码抄袭的检测.为了提高检测精度,首先,在训练检测模型前,利用基于抽象语法树的skip-gram算法对词向量进行了预训练,并基于程序依赖图删除了训练数据集代码中的冗余代码.其次,在代码抄袭检测阶段,提出了一个基于属性计数的过滤器,用以排除不可能抄袭的代码对,提高检测效率.实验中基于一个开源的数据集,以Java代码和...     

数组地址生成算法的改进

数组元素下标到对应的存储单元地址的生成是存储器高级综合系统中研究的关键技术。基于普通逻辑运算的多维数组地址生成算法虽然具有一定的实用性,但该算法的地址转换并非最简,尤其对2^n 1附近的数组下标基值所得电路通常比较复杂。该文在韩曙等人的基础上,对地址转换逻辑进行了深入研究,提出了顺序低端组匹配算法,使得地址生成电路更加简化,从而算法更具有通用性,可更有效地应用于存储器高级综合。     

AES专用指令处理器的研究与实现

随着加密算法在嵌入式可信计算领域的广泛应用,如何提高其执行效率成为研究的热点问题.高级加密标准(AES)凭借其在安全性、费用开销和可执行性等方面的内在优势,成为使用最为广泛的对称密钥加密算法.采用指令集架构(ISA)扩展优化的方法对AES算法进行指令扩展优化.基于电子系统级(ESL)方法设计流程,使用基于LISA语言的处理器生成工具构建了一个高效AES专用指令处理器(AES_ASIP)模型,最终实现于FPGA中.经过一系列的仿真和验证,对比ARM处理器指令集架构,实验结果显示AES_ASIP以增加少许硬件资源为代价,提高了算法58.4x%的执行效率并节省了47.4x%的指令代码存储空间.     

基于结构分析的高级语言控制结构恢复方法

为正确获得嵌入式可执行程序和汇编代码的高级语言控制结构,弥补现有高级程序控制结构恢复算法在处理非结构化区域的不足,将编译领域经典的控制流分析方法——结构分析算法引入到嵌入式汇编代码高级程序控制结构恢复研究中;针对嵌入式可执行程序的特点,对结构分析算法加以改进;利用结构分析算法的结果构造程序的控制树,生成高级语言代码。与开源反编译器DCC的对比实验结果表明,改进的结构分析算法在高级程序结构恢复问题上是可行有效的。