面向并行处理的微处理器Transputer

本文在讨论了并行处理器 Transputer 的基本结构与组成并行系统的原理之后,介绍了有关器件及工业产品的目前生产水平,指出它对并行处理系统的开发与推广应用所起的重要作用,最后提出了在我国进行深入研究的建议。     

基于安腾微处理器的程序性能优化与分析

高性能计算越来越广泛地应用到科学和工程的各个领域,但实际应用程序获得的性能并未随着机器峰值性能的提高而同比例提高,应用程序只能发挥峰值性能的5%～10%左右,而且两者的差距在扩大,程序性能优化作为解决该问题的方法之一得到了学术界的广泛关注。本文基于安腾微处理器,总结了程序优化的通用方法,给出了程序优化与分析的一般步骤。根据优化与分析步骤,首先对四个程序进行了详细的性能分析,找到性能瓶颈和重点子程序;然后分别根据四个程序的特点,采用基于Cache和指令流水线的优化技术,对程序进行了性能优化;最后给出了性能优化测试结果,分别得到8%～33%的性能提高,取得了良好的优化效果。     

基于验证库的微处理器指令集验证方法

指令集作为微处理器软件和硬件的分界线在计算机体系结构中占有重要地位。测试程序自动生成（RTPG）是微处理器指令集验证的主要方法之一。该文比较目前主流的RTPG技术和验证策略,提出基于验证库的随机测试程序生成工具。使用通用脚本语言开发验证库和测试程序模板,针对不同验证阶段生成高质量的测试程序。测试结果表明,该方法实现简单,能达到较好的验证效果。     

优化并行计算的性能评价

传统的并行计算的性能评价模型是加速比,文中讨论了加速比的缺点和不足,在此基础上提出了一种新的优化并行计算的性能评价模型（我们称之为优化加速比）。利用优化加速比分析了NAS基准测试程序MG和FT在IBM SP2(66mhz/wn)上的性能。     

实时微处理器体系结构综述

实时应用已经成为嵌入式应用中一类快速崛起的典型应用。作为实时系统的核心部件,实时微处理器体系结构是微处理器领域的一个重要研究方向。与通用处理器追求最大吞吐量不同,实时处理器要求具有紧凑且可计算的最坏执行时间。传统的实时处理器往往采用较为简单的处理器结构,避免复杂结构引入执行时间的不确定性。随着实时应用对处理器性能需求越来越高,实时处理器正逐渐向多线程与多核结构发展。在多线程与多核处理器中,共享资源竞争导致实时系统的确定性变差,对实时处理器体系结构带来了更大挑战。对实时微处理器体系结构进行综述,首先从指令集、微体系结构、存储、I/O、任务调度等多个方面对传统实时处理器进行分析;然后分别对采用多线程与多核结构的高性能实时处理器展开分析;最后对几种商用实时处理器结构进行比较,总结实时处理器发展现状与未来发展趋势。     

微处理器体系结构模拟器SimpleScalar分析与优化*

WisconsinMadison大学发布的SimpleScalar模拟器为处理器体系结构设计提供了多层次的支持。分析了整个模拟器的结构和工作流程,并通过测试分析得到了优化方法,该方法通过对模拟器编译配置的改进,能够缩短模拟时间50％左右,大大提高了工作效率。     

Spark并行计算框架的内存优化

以Spark为代表的集群并行计算框架在大数据、云计算浪潮中广泛应用,其运行性能优化是应用的关键。为提高运行性能,分析了Spark框架执行流程、内存管理机制,结合Spark和JVM两个层面内存管理的特点,提出3条优化策略：(1)通过序列化和压缩方式减少缓存数据大小,使得GC消耗降低,提升性能;(2)在一定范围内减少运行内存大小,用重算代替缓存,可以提升性能;(3)配置适当的JVM新生代和老生代的比例、Spark计算与缓存空间比例等内存分配参数,能够较大程度地提升性能。实验结果表明,序列化和压缩能够减少缓存占用空间42%;提交运行内存由1 000 MB减少到800 MB时,性能增加21%;优化内存配比,性能比默认参数有10%～30%的提升。     

一种具有QoS特性的同时多线程处理器取指策略

同时多线程处理器通过每时钟周期从多个运行的线程取指令执行,从而极大地提高了处理器的性能.建议了一种具有QoS特性的同时多线程处理器取指策略,并讨论了其在QoS管理方面的问题.该策略的核心思想是利用线程的优先级和流速来同时控制线程的取指过程,从而满足线程在执行速度上的QoS需求.与传统的基于纯优先级的取指策略相比,该策略不但具有QoS特性,同时还可以更加有效地分配取指带宽,从而能获得更高的处理器性能.该策略的物理实现非常简单.模拟实验的结果表明,该策略在提供QoS支持的基础上,可以在传统的基于优先级的取指策略ICOUNT的基础上提高15%的系统性能.     

聚合组播路由并行查找算法

目前,组播主干网的核心路由器速率已经达到2.5Gbps～10Gbps,这一速率要求核心路由器每秒能够转发几百万乃至上千万个以上的分组.分组转发的重要一步就是查找路由表,因此快速的路由查找算法是实现高速分组转发的关键.为获取高性能组播路由查找算法,利用位图压缩技术,结合组播路由转发表的特点,设计出一种聚合组播路由并行查找算法,最后在IXP2800网络处理器模拟环境下对算法性能进行测试,达到了OC-192的线速转发性能.该算法适用于各种多线程结构处理器,具有较高的参考价值.     

Parallel Multithreaded Satisfiability Solver: Design and Implementation

We describe the design and implementation of a highly optimized, multithreaded algorithm for the propositional satisfiability problem. The algorithm is based on the Davis-Putnam-Logemann-Loveland sequential algorithm, but includes many of the optimization techniques introduced in recent years. We provide experimental results for the execution of the parallel algorithm on a variety of multiprocessor machines with shared memory architecture. In particular, the detrimental effect of parallel execution on the performance of processor cache is studied.     

细粒度并行与多线程计算

为实现高性能有必要采用细粒度的并行，但必须解决其中增大的通信开销问题。多线程计算不仅用来实现细粒度的并行，合理的调度策略还有助于隐藏通信延迟。但其中存在着线程切换开销的问题，多线程处理器可能是一种解决办法。     

基于共享cache多核处理器的数据库内存排序优化

针对目前主流的多核处理器,提出了共享cache敏感的数据库排序多线程执行框架(sharedcache sensitive multithreaded sorting framework,SCS-MSF).首先分析了多线程QuickSort排序在共享cache多核处理器中执行时面临的性能瓶颈,在此基础上针对SCS-MSF每个处理阶段的数据访问特点,提出了各自的多线程并行执行模式,并通过各种优化策略改善线程执行时的cache性能,特别是减少多线程访问共享cache时的访问冲突问题,以提高线程的cache性能.在实验中,基于内存数据库EaseDB实现了SCS-MSF.实验结果表明SCS-MSF具有良好cache访问性能,从而提高了多线程执行的效率,而且性能稳定,数据库排序性能得到了较大提高.     

IB网上CPU-GPU异构超算平台容器性能评估及优化

为了实现资源和系统环境的隔离,近年来新兴了多种虚拟化工具,容器便是其中之一.在超算资源上运行的问题通常是由软件配置引起的.容器的一个作用就是将依赖打包进轻量级可移植的环境中,这样可以提高超算应用程序的部署效率.为了解基于IB网的CPU-GPU异构超算平台上容器虚拟化技术的性能特征,使用标准基准测试工具对Docker容器...     

基于负载瞬时IPC性能的同时多线程处理器取指策略

同时多线程处理器在每时钟周期从多个线程读取指令执行,极大地提高了指令吞吐率.文中简单介绍了SMT技术,讨论了常用的取指策略,比较了各策略在提高性能方面的优劣.给出特定负载下理论上的最优取指策略,在此基础上提出一种基于负载瞬时IPC性能的动态取指策略IPCBFP.实验表明,该策略可以有效地提高负载的性能,平均加速比对于两线程负载可以达到17%,对于四线程负载可以达到8%.该策略还具有平均占用指令队列项少,指令队列冲突率低的特点,而且,对降低SMT的Cache失效率和TLB失效率方面也有一定的作用.     

基于MPC监控和稳态优化的流化床干燥器性能研究

本文以单级流化床干燥器为例,由于PID控制器难以对其实现有效的控制,故对它的自动化系统采用MPC进行扩展监控。介绍了单级流化床干燥器工艺过程、MPC控制理论、稳态优化,并且分别利用PID控制和MPC扩展监控流化床干燥器进行各项性能基准测试。结果表明,MPC对单级流化床干燥器监控并进行稳态优化,有效解决了常规PID控制器控制所带来的响应慢、水分含量低和波动、工作点转换与组合带来的负面影响。