异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点.本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析...     

一种流体系结构中软硬结合的异构核协同方法

在流体系结构中,标量核同流处理核是异构核,它们之间的协同是流处理器能够正确、高效运转的基础.文中针对异构核间所采用的软件协同方法性能低的问题,提出了一种软件和硬件相结合的异构核协同方法,并基于MASA-I流处理SOPC系统进行了实现.使用媒体和数字信号处理领域核心算法进行测试的结果表明,与软件协同方法相比,使用文中方法的协同性能有2个量级的提升,程序整体性能提高一倍.     

面向数据库查询加速的异构体系结构设计与实现

数据库是数据分析、人工智能、云计算和大数据等领域的关键工作负载,是提高系统整体性能的关键。传统数据库系统查询执行效率偏低,并且CPU通常需要优先处理事务性负载,使数据查询逐渐成为制约整个数据库系统性能和效率提升的瓶颈。为了提高数据库在大规模并发访问时的数据处理能力,提出了一种CPU+FPGA加速数据库查询的异构体系结构,通过使用异构缓存一致性加速接口将加速器集成到CPU中,在FPGA内定制可配置的多引擎查询方式,对数据库查询进行加速。聚焦常用的SQL查询语句SELECT,详细分析了系统在延迟和简化的软件堆栈方面的优势,最后使用浪潮F37X加速卡和浪潮服务器对加速模型功能和性能进行了验证。实验结果表明,与使用POWER 9 CPU进行同样的查询操作相比,数据库系统整体处理速度提高了3～9倍,这种先进的异构计算加速结构可应用在未来数据库硬件专业化的设计中。     

基于体系结构的软件可靠性模型综述

软件可靠性是软件质量评估的最重要的指标之一。阐述了基于体系结构的软件可靠性模型的比较框架、模型特性;通过分析模型存在的局限性,给出了可能的解决方案,指出了软件可靠性模型的发展趋势。     

基于体系结构的软件可靠性评估综述

为深入了解基于体系结构的软件可靠性评估方法的发展情况,针对当前该方法的发展现状,对基于体系结构的软件可靠性评估的起源、发展、分类和典型模型进行阐述,重点介绍状态模型、路径模型、构建操作剖面模型及其它模型;根据各种模型的特点,分析现有模型中存在的问题,对软件可靠性模型今后的发展趋势进行展望。     

图形处理器通用计算关键技术研究综述

当前图形处理器的通用计算取得长足发展,为适应通用计算图形处理器在硬件体系结构和软件支持方面完成相应调整和改变,面对各种应用领域中数据规模增大的趋势,多GPU系统和GPU集群的研究应用日趋增多.以流处理器及图形处理器硬件体系为依据,介绍学术和工业领域中流处理器及图形处理器体系变化趋势.从软件编程环境、硬件计算与通信等方面展开讨论,阐述通用计算中图形处理器的关键问题,包括编程模型及语言的发展和方向,存储模型的量化研究、访存模式和行为的优化以及分布式存储管理的热点问题,典型通信原型系统的对比及通信难点的分析,GPU片内和片间的负载均衡,可靠性和容错计算,GPU功耗评测及低功耗优化的研究进展.综述在海量数据处理、智能计算、复杂网络、集群应用领域中图形处理器的研究进展及成果.总结在通用计算发展中存在的技术问题和未来挑战.     

多核处理器体系结构软件仿真技术：研究综述

由于单核处理器的处理能力已经接近极限，很难再有提高，人们将目光投向了多核处理器体系结构。在处理器体系结构的设计中，体系结构软件仿真技术是最重要的一个方面。本文首先介绍处理器体系结构仿真技术的概念、分类、目的和意义，然后讨论多核处理器体系结构仿真技术的现状和面临的问题；分析了多核处理器软件仿真技术的复杂性；比较和分析了当前主流技术的优缺点。由于多核处理器体系结构的研究处于初期阶段，因此多核处理器体系结构仿真领域面临着诸多挑战和机遇。本文最后指出了多核处理器体系结构软件仿真技术今后的研究方向。     

异构环境下MPI通信技术研究

异构环境下的高性能计算技术是当前获取高性价比计算平台的重要方法,在MPI系统中提供用户透明、高性能的异构支持是实现异构环境下进程间通信的自然选择,相关技术研究已成为高性能计算领域急待解决的问题.本文对网络异构和处理器异构进行了详细阐述,分析它们对MPI通信的影响;然后基于Open MPI系统.对这两类异构问题的具体实现进行介绍,测试并分析它们对通信性能的影响;最后展望了这一研究方向的技术难点与发展趋势.     

网络处理器的体系结构技术研究

介绍了网络处理器的现状及发展趋势，在分析当前网络处理器发展所面临的主要问题的基础上提出了一种新型网络处理器结构。     

异构环境通用CSCW系统模型与体系结构的设计与实现

提出基于MVC设计模式,适用于多种应用环境(C/S、B/S、Ria等)及多种网络环境(Client-Server、P2P、Ad Hoc等)的CSCW系统模型.该系统模型通过对MVC设计模式中Model层及Control层的分离,规范了系统模块及关系,解决了异构环境下CSCW系统架构统一的难题.本文给出了通用CSCW系统模型在各种异构环境中的体系结构设计,由于各体系结构设计具有相同的模块划分及相似的模块间关系,增加了混合异构环境下系统模块的复用率,提高了开发效率.     

一种新的异构无线网络安全体系结构

随着无线通信和网络技术的高速发展和广泛应用,异构无线网络逐渐受到越来越多的关注。而异构无线网络不仅面临现有各种无线网络的安全问题,也面临着异构互联所带来的新的安全问题。论文在介绍和分析现有无线网络的安全结构和安全机制的基础上,提出了一种分层的异构无线网络安全体系结构,并引入了新的安全实体。分析表明,该结构能很好地适应异构无线网络的特点,对未来的网络融合和体系结构研究具有指导意义。     

异质环境中可靠组播的代理结构

文章提出了一种适于异质网络环境的可靠组播代理结构。这种代理结构将网络环境相异的可靠组播会话分解成若干个网络环境相似的子会话,从而缓解了异质网络环境的异构问题。不仅如此,通过在可靠组播代理中引入应用程序的语义,实现了语义可靠性,即应用程序能够根据语义控制它所需要的数据可靠性。     

面向申威异构架构的并行代码自动生成

异构架构逐渐成为高性能计算领域的主流架构,但相较于同构多核架构,其硬件结构及存储层次更为复杂,程序编写更为困难.先进的优化编译器可以协助程序开发人员实现更为高效的代码,降低程序开发复杂度.多面体编译模型通过抽象分析将程序抽象成空间多面体表示形式,能够将多种循环变换与硬件映射相结合,并面向特定体系结构生成相应的代码.设计实现了一个面向国产申威异构架构的并行代码自动生成系统,采用“源-源”编译模式,基于多面体编译模型实现.系统针对申威异构架构特点将程序计算过程进行硬件部署,同时实现数据传输与内存空间的自动管理.实验基于Polybench测试集中线性代数相关用例进行测试.结果表明,利用代码自动生成系统生成的异构并行代码能够在申威异构平台上正确运行,并能够有效发挥申威异构平台的性能,基于申威异构平台利用64线程加速计算的平均加速比达到了539.16倍.     

DLPF：基于异构体系结构的并行深度学习编程框架

深度学习在机器学习领域扮演着十分重要的角色,已被广泛应用于各种领域,具有十分巨大的研究和应用前景.然而,深度学习也面临3方面的挑战：1)现有深度学习工具使用便捷性不高,尽管深度学习领域工具越来越多,然而大多使用过程过于繁杂,不便使用;2)深度学习模型灵活性不高,限制了深度学习模型发展的多样性;3)深度学习训练时间较长,超参数搜索空间大,从而导致超参数寻优比较困难.针对这些挑战,设计了一种基于深度学习的并行编程框架,该框架设计了统一的模块库,能可视化地进行深度学习模型构建,提高了编程便捷性;同时在异构平台对算法模块进行加速优化,较大程度减少训练时间,进而提高超参数寻优效率.实验结果表明,该编程框架可以灵活构建多种模型,并且对多种应用取得了较高的分类精度.通过超参数寻优实验,可以便捷地获得最优超参数组合,从而推断各种超参数与不同应用的联系.     

异构软件体系结构的可靠性模型

现有基于软件体系结构的可靠性模型只适用于符合马尔可夫过程的软件构件转移关系,而当构件间存在由确定性和随机性转移关系组成的异构结构时,仍按照马尔可夫过程对软件体系结构建模,会导致可靠性评估结果不准确。为了解决现有模型不适用于异构结构的问题,在分析构件转移关系基础上,提出了一个新的软件可靠性模型。基于软件UML顺序图,提出将异构软件结构转换为马尔可夫链的算法。通过对一个实例的可靠性评估,验证了新模型能够比现有模型获得更准确的评估结果。     

多核缓存优化技术研究综述

随着多核技术的迅速发展,并发处理和大批量数据操作成为主流,而为了应对更加复杂的程序行为和愈发庞大的数据量,缓存系统的效率也正面临着严重的挑战.如何在复杂的多核环境中更高效的使用缓存,提高缓存响应速度和数据吞吐量一直是体系结构领域的重要课题和研究热点.针对多核环境中缓存的应用场景进行分析,从缓存的效率,内容和共享使用三个角度进行归纳和总结,提出缓存应用的时延问题,容量问题,共享问题等具有针对性的问题,并且对针对这些具体问题和情境的缓存优化技术进行总结和综述,同时对缓存优化的一些新技术和新的优化角度进行探讨,最后对多核缓存优化技术的发展前景进行展望.     

一种基于分布对象技术的异构网管系统集成框架

实现异构网管系统的集成化管理是当前网管领域的难点,分布计算正日益成为网络管理的一种热点技术。本文以电信网络管理的应用为背景,提出了一个基于CORBA的异构网管系统的集成框架INMS（Integrated Network Management System,简称INMS）。该结构结合了OSI系统管理对象的表达与多对象访问方面的优点和CORBA的易于编程、多个编程语言的绑定、应用的可移植性及分布性等优点,解决了多个异构网络管理系统的集成问题。