“计算机体系结构”课程实验教学建设

实验是"计算机体系结构"课程教学的重要环节,能够有效辅助学生对课堂教学中各个关键问题的理解与掌握。文章系统分析课程的各个知识点,探讨适合每个知识点的实验方式,提出十五个实验模块。在实施教学时,可以为不同培养类型和知识结构的学生指定适合的实验模块。文章最后提出了若干与强化实验教学有关的问题。     

对数函数ln(x)在SDTA指令集结构上的实现

SDTA指令集体系结构是一种基于传输触发的VLIW体系结构。本文结合SDTA指令集结构的特点,经过循环展开和循环化简、强度消弱、过程集成、机器方言和指令归并等指令调度优化技术,高效实现了自然对数函数ln(x)。实验结果表明,在Neuron处理器上,ln(x)不但数据精度高,而且运行周期数只有gcc3.2.2数学库中自然对数函数运行周期数的33%左右。     

多核平台上的线程级猜测执行综述

多核体系结构的发展,使人们可以以猜测的方式挖掘应用中的粗粒度并行,线程级猜测执行(TLS)就是其中的典型代表。它的最大优点是编程模型非常简洁——程序员只需标识出那些可以猜测执行的代码段即可,运行时系统或硬件负责确保猜测线程之间的数据相关不被破坏。全面分析了现有的TLS技术,总结了当前TLS面临的挑战和未来的主要发展趋势。主要贡献包括:1)按照猜测变量的生命周期提出了一种新的TLS技术分类方法,并比较了各种已有方法的优缺点;2)根据猜测变量的生命周期,归纳了支持TLS的多核平台的设计空间,提出了探索该设计空间的若干方法;3)指出了TLS技术当前面临的挑战和未来的发展趋势。     

以基本块为单位的非顺序指令预取

取指令能力的高低对微处理器的性能有很大影响。指令预取技术能够有效地降低指令Cache的访问失效率,提高微处理器的取指令能力,进而提高微处理器的性能。本文提出了一种由分支指令指导的、以基本块为单位的非顺序指令预取技术,每次预取将一个完整的基本块读入指令Cache。这种方法使用静态策略分析程序行为,实现所需的硬件复杂度低。模拟结果显示,该方法能够有效地提高指令Cache访问的命中率。     

H．264中基于零块检测的模式选择算法

H．264是最新的国际视频标准。与其它视频编码标准相比，它在编码效率方面有强大的优势：在相同的重建图像质量下，H．264比H．263＋＋和MPEG-4的第2部分节约近50％的码率。但是，H．264中编码效率的提高是以增加巨大的运算量为前提的。本文提出了在模式选择算法中引入零块检测机制，并主动放弃对部分小系数块进行编码的新的模式选择算法。实验结果表明：该算法在保证图像主观质量不下降的前提下，可以大幅度提高H．264高码率下的编码效率，加快中低码率下的视频编码速度。     

一种新的基于H.264/AVC的零块判决方法

在基于运动估计和预测编码的视频编码方案中,有一种简单而有效的快速实现方法——零块判决方法,H．264／AVC使用的也是基于运动估计和预测编码的视频编码方案,所以也可以运用零块判决方法来加快其编码速度．根据H．264／AVC视频编码标准的新特点,对其中的零块判决阈值进行了推导,提出了新的适合于H．264／AVC的零块判决方法,并进行了仿真测试,实验结果表明,在中低码率的视频编码中,该方法在编码效率基本保持不变的条件下,编码时间减少了20％～47％．     

面向特定应用的指令集自动扩展

面向应用扩展指令集是面向特定应用处理器设计过程的一个重要环节,这一工作的自动实现对于缩短产品开发周期具有非常重要的意义。现有的技术未能实现该过程的完全自 动化,而且在选择指令时并没有全面考虑指令对处理器面积和功耗的影响。本文设计并实现了一个面向特定应用的指令集自动扩展系统,该系统不仅可以根据应用特征自动扩展
新指令,而且可以自动完成编译器的修改。模拟结果显示,扩展的新指令能够在保持功耗、面积基本不变的前提下,带来4.7%～16.7%的性能提升。     

基于多源信息的配网单相接地定位研究与应用*

针对配网单相接地故障区段定位困难问题,通过理论分析提出了基于相电流、零序电流突变的研判方法。利用不同配电自动化终端的采样特性,综合多设备的遥测量,实现配网线路单相接地的精准定位。将相关方法应用于配网单相接地故障研判,在不增加监测装置的条件下有效提升了故障处置效率,结果验证了所提故障定位方法原理简单、定位速度快、准确率高。     

虚拟技术在X荧光测量系统中的应用

详细阐述了基于虚拟仪器的思想,采用图形化编程环境Lab VIEW平台和通用数据采集卡开发虚拟X荧光测量系统的全过程,系统采取了连续采样和幅度提取的方法,直接对核探头输出的电压脉冲信号进行分析,给出幅度谱;经测试,系统能满足实际测量的要求,并且可以根据需要进行扩展,充分体现了虚拟仪器技术的灵活性和可重构性,扩展了虚拟仪器在核辐射测量中的应用。     

SIMD数据置换操作的自动生成和优化

SIMID指令能够高效开发数据级并行,因此当前绝大多数通用微处理器都支持这种机制。但是应用程序和算法的一些固有特性,如访存地址不对齐、非连续存储访问以及控制流等,使得编译器或程序员必须借助置换指令重新组合向量的各个元素,才能得到符合SIMD指令要求的操作数。这些冗余的置换指令已成为当前挖掘数据级并行的主要性能瓶颈。提出一种自动的数据置换指令生成和优化算法,以有效地减少置换指令带来的性能损失。该算法基于提出的一种新中间表示形式,其中包含有足够的操作数地址信息,因此可以将置换指令的生成转换为数据流图中冲突边的识别问题,而将置换指令的优化转化为用最少的置换指令来删除所有冲突边的问题。面向一组典型多媒体程序进行测试的结果表明,提出的算法可平均获得7%的性能加速。