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流处理器的相变存储器主存性能优化

计算机工程 2011年第24期37卷 251-253,256页

作者：郝秀蕊安虹李小强汤旭龙中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230027

将相变存储器(PCRAM)作为流处理器Imagine的主存储器,对其性能进行优化。建立(PCRAM)性能分析模型,针对PCRAM可写次数有限的缺陷,采用避免冗余位写技术,使PCRAM的生命周期延长3.4倍。利用PCRAM的非易失性,避免不必要的缓存行写回。分析... 详细信息

将相变存储器(PCRAM)作为流处理器Imagine的主存储器,对其性能进行优化。建立(PCRAM)性能分析模型,针对PCRAM可写次数有限的缺陷,采用避免冗余位写技术,使PCRAM的生命周期延长3.4倍。利用PCRAM的非易失性,避免不必要的缓存行写回。分析访存调度算法对PCRAM性能的影响,结果表明,row/open调度算法性能较优,适合PCRAM使用。

关键词：相变存储器非易失性访存调度算法避免冗余位写技术流处理器

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流处理器MASA-I在FPGA上的实现

计算机工程与科学 2008年第3期30卷 114-118页

作者：杨乾明伍楠何义荀长庆张春元国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

流处理器与传统微处理器相比具有更高的性能和效率,已广泛应用于图像处理、媒体处理等领域。本文基于Altera EP2S180 FPGA芯片设计并实现了一款32位异构多核流处理器MASA-I,并对其硬件开销及性能进行了评估。结果表明,基于流处理的异构... 详细信息

流处理器与传统微处理器相比具有更高的性能和效率,已广泛应用于图像处理、媒体处理等领域。本文基于Altera EP2S180 FPGA芯片设计并实现了一款32位异构多核流处理器MASA-I,并对其硬件开销及性能进行了评估。结果表明,基于流处理的异构多核系统能够在FPGA上较好地实现,满足了流应用的需求。

关键词：流处理器 MASA—I FPGA MPEG

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流处理器相变存储器主存的性能优化

流处理器相变存储器主存的性能优化

作者：郝秀蕊中国科学技术大学

学位级别：硕士

单芯片多处理器的发展和应用不断增加的性能和精度要求,需要计算机的主存系统增加容量以保存更大的工作集。DRAM是过去的几十年里计算机主存系统采用的主流技术。但DRAM的工作原理决定了其可扩放性较差,且随着主存容量的扩展,DRAM的漏... 详细信息

单芯片多处理器的发展和应用不断增加的性能和精度要求,需要计算机的主存系统增加容量以保存更大的工作集。DRAM是过去的几十年里计算机主存系统采用的主流技术。但DRAM的工作原理决定了其可扩放性较差,且随着主存容量的扩展,DRAM的漏电流功耗在主存系统能耗中所占的比例逐渐和动态功耗持平。随着CMOS工艺不断向16nm的极限尺寸发展,处理器片上存储层次也需要新的存储技术代替存储密度较低而能耗较高的SRAM。以PCRAM和STT-RAM为代表的新型存储技术成为存储器系统方面的研究热点。PCRAM是非易失性的存储器,具有很低的漏电流功耗,PCRAM具有接近完美的可扩放性和数倍于DRAM的存储密度。虽然PCRAM在存储密度和漏电流功耗控制方面具备了代替DRAM的能力,但是要用PCRAM完全代替DRAM目前还需要在降低读写延时,扩展生命周期,控制动态功耗等关键技术方面进行改进。本文主要从三个方面进行研究:利用避免冗余位写技术延长PCRAM的生命周期,利用避免行缓存写回技术降低读写延时和动态功耗,并评估了访存调度算法对PCRAM性能的影响。主要研究内容和成果包括:(1)研究了PCRAM的工作原理,为PCRAM建立了抽象的性能模型,并将该模型用于模拟流处理器的主存系统。(2)研究了PCRAM的非易失性,并提出了利用该特性对PCRAM性能进行优化的新技术。采用避免冗余位写技术优化了PCRAM的可写次数,从而延长了PCRAM主存系统的生命周期;利用避免行缓存写回技术减少了无效写操作的次数,有效的弥补了避免冗余位写技术带来的性能损失,提高了PCRAM主存的性能同时降低了动态功耗。实验评测了以上两种技术的优化效果:避免冗余位写技术平均使PCRAM生命周期延长3.2倍,优化后的写操作能耗是原系统写操作能耗的42%。(3)通过对PCRAM存储技术特点和流处理器访存特征的分析,评测了不同访存调度策略对PCRAM主存性能的影响。对测试程序实验结果的分析显示,选择适合PCRAM技术特点的访存调度算法对程序性能有显著影响。

关键词：相变存储器流处理器避免冗余位写非易失性访存调度算法

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流处理器和FPGA异构计算技术研究与实现

流处理器和FPGA异构计算技术研究与实现

作者：全巍国防科学技术大学

学位级别：硕士

流处理技术以其在计算密集型应用上高效处理性能得到了学术界和工业界的青睐,可重构技术以其设计的灵活性、较高的性能功耗比得到人们的认可。这两项技术成为了当前体系结构领域中的两大研究热点,并且在近年来得到了飞速的发展。然而... 详细信息

流处理技术以其在计算密集型应用上高效处理性能得到了学术界和工业界的青睐,可重构技术以其设计的灵活性、较高的性能功耗比得到人们的认可。这两项技术成为了当前体系结构领域中的两大研究热点,并且在近年来得到了飞速的发展。然而应用的发展也毫不逊色,主要体现在两个方面:一是应用的规模在不断扩大,以视频编解码领域为例,随着高清数字技术的普遍使用,视频的分辨率越来越高。目前使用较多的高清视频分辨率为1920x1080,但是技术的发展必然会将视频分辨率领向新的高度。这必然会导致编解码所需的计算量急剧增长,为当前的处理器带来了新的挑战。第二个方面体现在应用算法的更新上,每种应用其核心算法并非一成不变的,随着人们认识的不断深入,算法本身也会有新的突破。如果针对某个应用定制一块专用的处理器,虽然在性能和功耗上是最优的,但是一旦新的算法出现后,这种定制的处理器就无法适用了。因而最好的情况是,处理器能根据应用动态变化能进行动态调整。基于应用发展过程中面临的两个问题,本研究将流处理技术和可重构技术相结合,充分发挥流处理器在计算性能上的优势和可重构技术在设计灵活性上的优势,构建一个异构计算平台来解决上述两个问题。本文首先从体系结构的角度详细阐述了异构计算平台的设计方案、实现方案,随后提出了一种基于该异构计算平台的应用开发流程,最后结合具体的应用实例——Motion JPEG进一步展示了如何在平台上进行应用的开发以及如何在平台上将应用协同运行。并就该应用在本平台上对4096x2160格式的视频序列进行了测试,并将其测试结果和PC机以及多DSP平台进行了比较,就该应用而言在其测试结果比其他两个平台好10-50倍,对4096x2160格式的视频序列能达到30.3帧/s的编码速率,满足了实时性的要求,充分体现了本异构计算平台的强大计算性能。并且平台能根据应用需求实现不同的应用映射方案,实现了平台灵活性的设计目标。

关键词：流处理技术可重构技术异构计算平台流处理器 FPGA

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流处理器技术研究与发展

计算机工程与科学 2008年第4期30卷 113-117页

作者：杨学军晏小波唐滔并行与分布处理国家重点实验室湖南长沙410073

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... 详细信息

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。

关键词：流体系结构科学计算流处理器

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一种面向流处理器的条件随机场并行计算方法

小型微型计算机系统 2011年第12期32卷 2392-2395页

作者：裴颂文王文浩马超吴百锋上海理工大学计算机科学与工程系上海200093 复旦大学计算机科学技术学院上海200433

条件随机场(Conditional Random Fields,CRF)是一种用于结构化数据标注的机器学习方法,可以应用于序列标注任务.样本训练中随着样本标签数量的增加,训练过程的计算时间呈非线性增长.利用GPU流处理器的多核计算单元和多级存储结构,在OPEC... 详细信息

条件随机场(Conditional Random Fields,CRF)是一种用于结构化数据标注的机器学习方法,可以应用于序列标注任务.样本训练中随着样本标签数量的增加,训练过程的计算时间呈非线性增长.利用GPU流处理器的多核计算单元和多级存储结构,在OPECNCL编程模型下采用并行计算方法提高样本训练的计算效率.实验结果表明,采用并行计算的性能相对于面向单核CPU环境下的单线程计算能获得16倍的计算加速比.

关键词：条件随机场流处理器并行计算 OPENCL GPU

可配置流处理器核心级指令设计及相关编译技术研究

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计算机工程与科学 2009年第11期31卷 40-44页

作者：何义任巨杨乾明管茂林文梅张春元国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

针对目前微处理器面对通用性、高性能、功耗效率的矛盾,我们提出了可配置流处理器的解决方案。本文重点研究了可配置流处理器中核心级指令设计及相关的编译技术,其核心设计思想是根据应用的计算特征设计流处理器中的核心级指令集,从而... 详细信息

针对目前微处理器面对通用性、高性能、功耗效率的矛盾,我们提出了可配置流处理器的解决方案。本文重点研究了可配置流处理器中核心级指令设计及相关的编译技术,其核心设计思想是根据应用的计算特征设计流处理器中的核心级指令集,从而降低指令集硬件资源的需求。

关键词：可配置指令集流处理器编译

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科学计算应用与流处理器

计算机工程与科学 2009年第8期31卷 73-76,81页

作者：张英李根庞征斌李永进张俊夏军杨学军并行与分布处理国家重点实验室湖南长沙410073

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... 详细信息

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。

关键词：流处理器科学计算应用流 SRF

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基于流处理器的YUV视频模糊度分析方法

黑龙江大学自然科学学报 2011年第5期28卷 749-755,762页

作者：陈庆奎肖立那丽春刘伯成庄松林上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海立信会计学院数学与信息学院

视频在传输和编码转换过程中可能会出现质量下降,因此需要对传输后或者编码转换后的视频进行质量判断,以此来确定传输或者编码转换的效果。传统使用肉眼进行主观判断的方法存在误差较大的问题,因此需要一种更加精确的评价模型。在无参... 详细信息

视频在传输和编码转换过程中可能会出现质量下降,因此需要对传输后或者编码转换后的视频进行质量判断,以此来确定传输或者编码转换的效果。传统使用肉眼进行主观判断的方法存在误差较大的问题,因此需要一种更加精确的评价模型。在无参考评价模型的基础上,给出了一个基于流处理器的模糊度分析模型,它能够并行地对大量YUV视频进行逐帧的模糊度分析,可以实现多个视频流的横向对比,并且给出比较精确的模糊度评价指标。实验表明,该模型可以在2 s以内完成对1 000帧YUV图像的分析。

关键词： YUV视频质量分析模糊度流处理器