工作站集群系统高速互联技术的设计与实现

高速互联技术是构造工作站集群的关键技术之一，该文首先概述了实现高速互联的3类数据传输方式，然后提出了多路串行链路技术以实现高带宽、低延迟、灵活可扩展的互联网络,介绍了其中关键的多路数据同步逻辑，并采用FPGA和惠普GLINK串闻转换芯片组实现了一块基于PCI总线的互联通信接口卡，验证了多路串行链路技术的可行性。     

基于条件范围约束的越界访问检测方法

程序执行时的越界访问将导致异常的行为,已有的越界检测方法存在效率低或精度不高的缺点．分两步检测程序中的越界访问语句：在约束产生阶段,提出一个流敏感、过程间的约束状态产生算法,为每条语句建立一个范围约束集合和值约束集合;在约束求解阶段,利用线性规划计算程序访问的内存大小和偏移量,报告可能的越界访问漏洞．实验表明,检测效率明显高于路径敏感的范围分析方法,而平均检测精度高于80％．     

面向片上网络容错偏转路由器设计与优化

随着集成电路工艺进入纳米时代,可靠性已成为片上网络设计的一个关键因素。本文设计实现了一种基于增强学习的片上网络容错偏转路由器,该路由器在发送包的同时采用增强学习的方法对路由表进行重配置以实现容错路由。为了提高性能,我们对路由器进行了流水线优化设计,采用2级流水线实现。在TSMC65nm工艺下综合结果表明,2级流水线路由器频率提升了近一倍达到750MHz,而面积开销仅增加了22%。在合成通信模式下的模拟结果表明,2级流水线容错偏转路由器的平均网络延迟优于无流水线路由器。     

GF(2m)域上快速模乘处理局部并行结构

在分析EC上点乘操作的基础上,构造了MSB方式下局部并行线性systolic结构的模乘递推形式,设计了具体的单元结构,给出了性能分析和模拟比较结果。实验证明MSB方式下局部并行、域多项式可变的阵列结构能适应多种EC上模乘,实现灵活、高速的模乘处理,而局部并行、固定域多项式结构能在较优的硬件代价下高效实现特定EC上模乘,有效提高GF(2m)上ECC算法的性能。     

多核处理器Cache一致性协议关键技术研究

多核处理器规模的不断扩大和核间通信机制的日益复杂,使得Cache一致性维护变得更加困难。本文从多核处理器Cache一致性问题的产生背景出发,分析监听协议、目录协议、Token协议和Hammer协议的实现机制以及在多核环境中的优缺点,分别从一致性协议与片上互连结构协同设计、面向低功耗应用的协议优化策略、Cache一致性协议验证及容错机制等角度考虑,对未来多核处理器Cache一致性协议设计的发展趋势和技术挑战进行详细分析与讨论。     

基于统计信息的Cache漏流功耗估算方法

随着工艺尺寸的缩小,漏流功耗逐渐成为制约微处理器设计的主要因素之一.Sleep Cache与Drowsy Cache是两种降低Cache漏流功耗的重要技术.基于统计信息的Cache漏流功耗估算方法(SB-CLPE)用于对Sleep Cache或Drowsy Cache进行Cache漏流功耗估算,根据该方法设计的Cache体系结构能够在程序执行过程中实时估算Cache漏流功耗.通过对所有Cache块的访问间隔时间进行统计,SB_CLPE可以估算出使用不同衰退间隔时Cache的漏流功耗,从而得到使Cache漏流功耗最低的最佳衰退间隔.实验表明,SB_CLPE对Sleep Cache的漏流功耗的估算结果与HotLeakage漏流功耗模拟器通过模拟获得的结果相比,平均偏差仅为3.16%,得到的最佳衰退间隔也可以较好吻合.使用SB_CLPE的Cache体系结构可以用于在程序执行过程中对最佳衰退间隔进行实时估算,通过动态调整衰退间隔以达到最优的功耗降低效果.     

GF(2m)域上快速模乘处理结构的研究与设计

加速GF(2m)上的模乘运算是提高GF(2^m)上ECC算法性能的关键。在分析EC上点乘操作的基础上,我们构造了模乘运算在线性Systolic上实现的局部并行处理递推形式,并设计了Systolic阵列的具体单元结构和连接,给出了性能分析和模拟结果。实验证明,局部并行阵列结构能适应多种EC上的模乘处理。     

一种面向片上互连的自适应通道双缓冲延迟模型

随着集成电路工艺的等比例缩小,互连线延迟相对门延迟增加,导致报文在片上网络路由器之间的传输需要多个时钟周期。但是,在基于信用点流控策略中,物理链路中的寄存器在发生拥塞时不能够缓冲报文。因此,本文提出了一种自适应的通道双缓冲结构,能够在发生拥塞时缓冲报文。通过门级电路的设计和分析,根据逻辑努力方法建立了CDB的延迟模型。延迟模型的准确性利用Synopsys时序分析工具Prime Time在TSMC的65nm工艺库下被验证,两者相差不超过一个τ4。结果表明,在32nm工艺下,1mm长的半全局互连线通道双缓冲(CDB)和简单流水线(SPLS)所需要的级数相同。     

多核处理器片上存储系统研究

针对多核处理器计算能力和访存速度间差异不断增大对多核系统性能提升的制约问题,分析几款典型多核处理器存储系统的设计特点,探讨多核处理器片上存储系统发展的关键技术,包括延迟造成的非一致cache访问、核与cache互连形式对访存性能的束缚以及片上cache设计的复杂化等。     

基于敏感寄存器替换的电路软错误率与开销最优化

随着集成电路的发展,逻辑电路对放射性粒子引起的软错误越来越敏感.现有的电路加固技术通常会带来较大的面积开销.综合考虑电路的软错误率和面积开销,提出一种新的电路加固评估指标FAP,并提出基于贪婪算法的寄存器替换技术,通过将电路的部分敏感寄存器替换为冗余寄存器来免疫电路中的软错误.针对贪婪算法有时不能达到可靠性和开销整体最优的局限,进一步提出可靠性-开销最优的启发式替换算法.实验结果表明,基于贪婪算法的寄存器替换技术只需50%的面积开销就可降低90%的电路软错误率;而可靠性-开销最优的启发式替换算法只需45%左右的面积开销,电路软错误率就降低达90%以上.与其他已有技术相比,电路软错误免疫技术在可靠性和面积开销间达到了更好的折中.