流寄存器文件的实现及性能测评

FT64是一款自主研发的面向科学计算的64位流处理器。本文介绍了该处理器的微体系结构及其编程模型,重点讨论了片内流寄存器文件实现的关键技术;该流寄存器文件具有硬件代价低、支持多流虚拟并发访问等特性。测试结果表明,流寄存器文件满足某些类科学计算与工程应用的带宽需求。     

科学计算程序在FT64流处理器上的实现、优化和评测

流体系结构是一种适应VLSI工艺发展的新型体系结构,它是否对科学计算程序有效是一个广泛关注的问题。本文选取NASA并行测试程序集中的一个数据密集型程序MG,研究了 它在一个64位的面向科学计算设计的流处理器FT64上的实现和优化问题。在FT64上的实测表明,经过面向片上存储层次的优化,FT64能够达到与Itanium2处理器相当的性能。
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面向高性能计算的流VLIW编译技术研究

本文基于斯坦福大学设计的KernelC编译器ISCD,针对64位流处理器体系结构,设计实现了其核心VLIW编译器,并针对高性能计算应用需求进行优化,实现了分布式寄存器负载均衡和指令自动合并技术。实验结果表明,该编译器能够很好地开发程序中的并行性,具有较高的效率。     

梅森素数并行求解算法的流式实现

本文以数论中的Lucas-Lehmer检验法为基础,提出了梅森素数并行求解算法在FT64流处理器上的流式实现,并通过重设流记录的大小对程序进行了优化。评测数据表明,在FT64上运行该应用的时间平均比1．5GHz Itanium2快2．5倍。本文为梅森素数求解问题寻找了一条可行的加速方法,同时证实了流体系结构在高性能计算领域的极大潜力。本文提出的流式算法以及各种优化手段,对于其他科学计算领域中的计算密集型问题在流体系结构上的映射有极大的借鉴意义。     

科学计算应用与流处理器

研究科学计算应用在流处理器上的适用性已成为当前研究热点之一。本文首先分析了流处理器处理科学计算应用的优势以及在流处理器上开发科学计算面临的重大挑战;然后针对不同类型的科学计算应用给出了将科学计算应用映射到流处理器上的关键与优化方法;最后将八种具有不同性能特征的典型科学计算应用映射到流处理器上,并比较和分析这些流程序在时钟精确模拟器运行性能和在处理科学计算应用的相应Fortran程序在主流Itanium 2处理器上的运行性能。实验结果表明,流处理器能有效处理科学计算应用。     

面向流处理结构的Barrier同步实现

Barrier同步操作是能够直接影响处理器性能的一类操作.针对流处理器体系结构,提出并实现了2种软件同步机制和1种硬件同步机制,即基于互斥计数器的Barrier同步、基于共享状态寄存器的Lock-free Barrier同步和基于专用硬件管理单元的Barrier同步;在一款流处理器原型系统中测试并分析了在不同负载规模、不同负载分布、典型应用情况下3种同步机制的性能.结果表明,基于专用硬件管理单元的Barrier同步机制性能更优.     

流处理器技术研究与发展

高性能计算技术在过去十年中不断向前发展,但片外存储、通信延迟等问题一直得不到本质改善,线延迟和功耗问题也越来越突出。高性能计算领域正在寻求能够解决这一问题的新型处理器体系结构。流处理器是在众多新兴的处理器体系结构中发展非常迅速、被学界和业界广泛关注的一种新型处理器,它在数字处理、多媒体以及图像等领域已取取得很好的效果。本文分析了当前流行的几种流处理器,指出了流体系结构在科学计算领域的应用前景和所面临的挑战。     

图形处理器的流执行模型

图形处理器极高的流计算能力使其成为实现实时流应用的有效方案。该文抽象出图形处理器的流执行模型,描述图形处理器流处理机制的执行过程,在图形处理器上实现了二维离散余弦变换。实验结果表明,图形处理器对标清格式的视频压缩编码效率可达70 fps。     

Imagine流处理器上流的优化组织方法

流应用的特点以及传统处理器在处理流应用上的不足,使得支持数据并行的流处理器的设计成为当前体系结构研究领域的一个热点.文中针对Imagine流处理器体系结构的特点,提出了流分割和流压缩两种流的优化组织方法.模拟结果表明,流分割和流压缩使得流应用程序能充分利用Imagine的并行结构、流水结构和多级带宽存储结构,从而减少流程序的执行时间.     

64位流处理器中运算群的设计与验证

流处理器作为新型高性能处理器,能够高效地处理32位流程序.但是对于64位流处理器的设计,由于VLSI技术的限制,存在着很多挑战.运算群作为流处理器的核心运算部件,在整个流处理器中起着重要作用.运算群部件设计的好坏直接关系到流处理器的性能.本文以典型的流处理器为模型,说明了64位流处理器中运算群的设计技术,并对其功能进行了模拟验证,达到了预期效果.     

SRF Coloring: Stream Register File Allocation via Graph Coloring

Stream Register File (SRF) is a large on-chip memory of the stream processor and its efficient management is essential for good performance. Current stream programming languages expose the management of SRF to the programmer, incurring heavy burden on the programmer and bringing difficulties to inheriting the legacy codes. SF95 is the language developed for FT64 which is the first 64-bit stream processor designed for scientific applications. SF95 conceals SRF from the programmer and leaves the management...     

On-Chip Memory System Optimization Design for the FT64 Scientific Stream Accelerator

With the extension of application domains, hardware-managed memory structures such as caches are drawing attention for dealing with irregular stream applications. However, since a real application usually has both regular and irregular stream characteristics, conventional stream register files, caches, or combinations thereof have shortcomings. This article focuses on combining software- and hardware-managed memory structures and presents a new syncretic memory system based on the FT64 stream accelerator.     

X处理器存储层次研究

随着计算机应用领域不断拓展,流媒体应用及科学计算正成为微处理器的一种重要负载.流媒体应用的特征是大量的数据并行、少量的数据重用以及每次访存带来的大量计算.因为带宽的限制,传统的微处理器结构很难满足这些特点.X处理器是一款流处理器,针对流应用特点,X处理器采用了新型的三级流式存储层次:局部寄存器文件、流寄存器文件和片外存储器,有效解决了带宽问题.本文在模拟平台采用了两种方法(RS码和测试程序)测试,验证了流存储层次解决带宽瓶颈的有效性,也证明了设计的正确性.     

支持流数据传输的互连网络控制器研究与实现

本文提出一种支持流数据传输的互连网络控制器的设计。该设计应用于FT64流处理器上,使得多个流处理器能够通过高性能网络进行数据传输,以便进行并行流数据运算。该设计采用二维环绕网,使用虚通道避免死锁,支持多个流的数据同时传输。投片后的测试结果表明,该设计功能正确,核心频率为500MHz,链路时钟频率为400MHz,满足设计要求。     

Java中的输入输出流研究

流是一个很形象的概念,当程序需要读取数据的时候,就会开启一个通向数据源的流,这个数据源可以是文件、内存或是网络连接。类似的,当程序需要写入数据的时候,就会开启一个通向目的地的流,这时候就可以想象数据好像在这其中＂流＂动一样。     

一种流处理器体系结构MASA及其在流体力学计算中的评测

提出了面向科学计算的64位流体系结构——MASA,它具有强局域性、并行性、解耦合访存操作和计算操作等特征,特别适合于计算密集型的并行应用.作者使用时钟精确的模拟器评测了流体力学中的典型应用在MASA上的运行性能,结果表明MASA在500MHz的情况下能够获得比1.6GHz的Iantium2近4倍的加速,证实了流体系结构在高性能计算领域的极大潜力.