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中国科学院院刊 2024年第2期39卷 367-372页

作者：孙凝晖李小娟中国科学院计算技术研究所北京100190

促进科技成果转化一直是我国科技创新政策关注的重点。但是,由于科技成果的特殊性、复杂性和专业性,使得科技成果转化难成为世界各国面临的共性问题。我国的科技成果转化工作同样存在许多值得商榷和探索的地方,尤其是对于科研院所是否... 详细信息

促进科技成果转化一直是我国科技创新政策关注的重点。但是,由于科技成果的特殊性、复杂性和专业性,使得科技成果转化难成为世界各国面临的共性问题。我国的科技成果转化工作同样存在许多值得商榷和探索的地方,尤其是对于科研院所是否能以创办企业的方式做成果转化,还存在争议。文章以信息技术领域为例,通过分析知识产权许可转让、产学研合作、创办企业等几种主要的成果转化形式的优缺点和适用场景,对这个问题发表一点看法。

关键词：科技成果转化知识产权许可转让产学研合作企业创办

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位宽感知的寄存器绑定算法

软件学报 2024年第6期35卷 2631-2647页

作者：高猛赵家程崔慧敏冯晓兵中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

寄存器绑定是高层次综合中的一个基础优化问题,主要目标是在保证电路功能的同时最小化寄存器资源的使用.传统的方法尝试将编译器的寄存器分配算法应用于寄存器绑定中,但却忽略了分配问题与绑定问题的差异性,因此在绑定过程中引入了额外... 详细信息

寄存器绑定是高层次综合中的一个基础优化问题,主要目标是在保证电路功能的同时最小化寄存器资源的使用.传统的方法尝试将编译器的寄存器分配算法应用于寄存器绑定中,但却忽略了分配问题与绑定问题的差异性,因此在绑定过程中引入了额外的资源约束,或采用了不适合电路设计的编译优化技巧,从而导致资源浪费.为解决这些问题,将寄存器绑定问题转化为连续多重着色问题,并提出一种基于位宽与顶点度结合的启发式求解方法.所提方法通过对变量的位宽和活跃区间等信息的细粒度刻画和建模,能够进一步优化寄存器资源的开销,同时无需插入额外的指令.将该算法与两种典型算法进行比较,实验结果表明,所提算法在MiBench测试集的96.72%的测试用例中达到理论最优解,比其他两种方法分别提高31.5%和25.1%;在Rosetta测试集的所有测试用例中均表现为最优解,比其他两种方法分别提高7.41%和7.39%.

关键词：高层次综合寄存器绑定资源共享

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面向多应用混部的性能保障方法综述

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 43-65页

作者：郭静胡存琛包云岗中国科学院计算技术研究所先进计算机系统研究中心北京100190 中国科学院大学北京100190

数据中心的高投入和低资源利用率一直是云服务提供商关注的问题.面对这个难题,直接的解决方案是在同等资源上混合部署更多的应用以提高资源使用效率.然而,由于混部应用对共享资源的竞争导致了应用间的性能干扰,从而影响了应用的性能、... 详细信息

数据中心的高投入和低资源利用率一直是云服务提供商关注的问题.面对这个难题,直接的解决方案是在同等资源上混合部署更多的应用以提高资源使用效率.然而,由于混部应用对共享资源的竞争导致了应用间的性能干扰,从而影响了应用的性能、服务质量(quality of service,QoS)和用户满意度,因此如何保障应用的性能已成为混部场景下的关键问题.着重从应用和集群特征分析(基础)、干扰检测(前提)、单节点资源分配(微观层面策略)和集群作业调度(宏观层面策略)4个方面阐述多应用混部性能保障的相关背景、挑战和关键技术.在不同的混部场景下,由于应用和集群特征等不同,性能保障工作所面临的挑战和问题复杂度也各异,例如单位资源上混合部署的应用数量会直接影响到搜索资源空间的时间开销,应用的运行方式会影响到共享资源的竞争强度.因此,从问题复杂度角度出发,从应用和集群特征、资源干扰维度和混部应用个数3个维度对相关研究工作面临的挑战进行讨论和分析.探讨了面向高密度混部场景应用性能保障方法的发展方向和挑战,认为全栈式的软硬件协同方法是保障高密度混部下应用性能的趋势,该方法有助于全面地提升应用性能的可靠性和数据中心的资源利用率.

关键词：混部性能保障服务质量资源共享资源隔离干扰检测资源管理作业调度

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基于超低延迟SSD的页交换机制关键技术

计算机研究与发展 2024年第3期61卷 557-570页

作者：王紫芮蒋德钧中国科学院计算技术研究所先进计算机系统研究中心北京100190 处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

随着内存密集型应用的快速发展,应用对单机内存容量的需求日益增大.然而,受到颗粒密度的限制,内存容量的扩展度较低.页交换机制是进行内存扩展的经典技术,该机制通过将较少使用的内存页面暂存在存储设备,以达到扩展内存的目的.过去页交... 详细信息

随着内存密集型应用的快速发展,应用对单机内存容量的需求日益增大.然而,受到颗粒密度的限制,内存容量的扩展度较低.页交换机制是进行内存扩展的经典技术,该机制通过将较少使用的内存页面暂存在存储设备,以达到扩展内存的目的.过去页交换机制由于慢速磁盘的读写速度限制,无法被广泛应用.近年来,得益于超低延迟固态硬盘(solid state drive,SSD)的快速发展,页交换机制可以利用其低延迟的读写特性,提升页交换效率.然而,在低I/O延迟的情况下,传统页交换机制的I/O栈存在巨大的软件开销.首先对使用超低延迟SSD的Linux页交换机制进行测试与分析,发现现有页交换机制的主要瓶颈在于发送请求时存在队头阻塞问题、I/O合并和调度开销,以及内核返回路径上的中断处理和直接内存回收开销.基于分析结果,提出基于超低延迟SSD的页交换机制***在Linux I/O栈的基础上增加对轮询请求的处理,并降低I/O合并与调度开销,实现轻量级的I/O栈.基于Ultraswap的I/O栈,对内核页交换机制的换入与换出路径进一步优化.通过优化对缺页、直接内存回收的处理,降低页交换机制关键路径上的时间开销.实验结果表明Ultraswap在应用测试场景下相比Linux页交换机制能够提升19%的平均性能;在可使用内存比例为20%的情况下,Ultraswap可达到33%的性能提升.

关键词：页交换 I/O栈超低延迟SSD 轮询 NVMe SSD

关于公共科研机构应对开源中知识产权问题的思考

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中国科学院院刊 2024年第8期39卷 1307-1312页

作者：包云岗李小娟中国科学院计算技术研究所北京100190

开源在创新迭代、生态拓展和国际化发展等方面可以起到积极作用,但科研院所、大学等公共科研机构在将成果进行开源或者参与建设开源社区等活动时,面临着国有资产管理、知识产权处置、法律风险防控等方面的问题。文章从开源项目的捐赠、... 详细信息

开源在创新迭代、生态拓展和国际化发展等方面可以起到积极作用,但科研院所、大学等公共科研机构在将成果进行开源或者参与建设开源社区等活动时,面临着国有资产管理、知识产权处置、法律风险防控等方面的问题。文章从开源项目的捐赠、开源许可证的选择、开源专利池的构建等几个方面,为应对上述问题提供一些思考和建议。

关键词：开源知识产权公共科研机构

构建与方法学对称的问题学——以计算机学科为例

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中国科学院院刊 2024年第7期39卷 1264-1275页

作者：刘宇航张云泉中国科学院计算技术研究所北京100190

建制化科学研究在鼓励自由探索的同时,强调研究活动的组织性、协同性。因此,如何克服科学研究过程中的分散重复,是一个亟待解决的问题。文章以计算机学科为例,为了将问题导向落到实处,提出构建与方法学对称的问题学。科学技术成果的重... 详细信息

建制化科学研究在鼓励自由探索的同时,强调研究活动的组织性、协同性。因此,如何克服科学研究过程中的分散重复,是一个亟待解决的问题。文章以计算机学科为例,为了将问题导向落到实处,提出构建与方法学对称的问题学。科学技术成果的重要表现形式是方法学,与之对称,科学研究共同体需要问题学。问题谱系是问题学的核心组成部分,代表着科学研究共同体对问题的认识水平。以问题为媒介,贯通、衔接、集聚产学研用各环节,提高建制化科学研究的质量和效率。

关键词：科学技术问题问题导向系统工程问题谱系问题学

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新通用顶级域名解析行为分析与恶意域名检测方法

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计算机研究与发展 2024年第4期61卷 1038-1048页

作者：杨东辉曾彬李振宇中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 长沙学院长沙410022

自2013年ICANN发起新通用顶级域名(new gTLD)的授权以来,域名系统(domain name system,DNS)中已增加了上千个new gTLD.已有工作表明new gTLD在为域名注册者带来了灵活性的同时,由于注册成本低等原因也经常被用于恶意行为,识别恶意new g... 详细信息

自2013年ICANN发起新通用顶级域名(new gTLD)的授权以来,域名系统(domain name system,DNS)中已增加了上千个new gTLD.已有工作表明new gTLD在为域名注册者带来了灵活性的同时,由于注册成本低等原因也经常被用于恶意行为,识别恶意new gTLD域名具有重要的意义.然而,由于new g TLD域名在域名长度等方面的独有特征,已有恶意域名识别方法应用于new gTLD恶意域名的识别时准确率低.针对这一问题,首先基于海量域名解析数据,从顶级域名对应二级域名(SLD)数量、查询量、查询失败率、内容复制和承载基础设施共享5个方面刻画了new gTLD域名解析行为.然后分析恶意域名的解析行为并发现其在内容承载基础设施集中性、SLD对应的完全限定域名(FQDN)数目、域名查询次数、请求用户网络空间分布、SLD长度分布等方面的特征.最后根据这些特征设计了一种基于随机森林的new g TLD恶意域名检测方法.实验结果表明,所提方法达到了94%的准确率,优于已有恶意域名检测方法.

关键词：域名系统新通用顶级域名互联网测量行为分析恶意域名检测

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智能化科研(AI4R):第五科研范式

中国科学院院刊 2024年第1期39卷 1-9页

作者：李国杰中国科学院计算技术研究所北京100190

文章将“智能化科研”(AI4R)称为第五科研范式,概括它的一系列特征包括:(1)人工智能(AI)全面融入科学、技术和工程研究,知识自动化,科研全过程的智能化;(2)人机智能融合,机器涌现的智能成为科研的组成部分;(3)有效应对计算复杂性非常高... 详细信息

文章将“智能化科研”(AI4R)称为第五科研范式,概括它的一系列特征包括:(1)人工智能(AI)全面融入科学、技术和工程研究,知识自动化,科研全过程的智能化;(2)人机智能融合,机器涌现的智能成为科研的组成部分;(3)有效应对计算复杂性非常高的组合爆炸问题;(4)面向非确定性问题,概率统计模型在科研中发挥更大的作用;(5)跨学科合作成为主流科研方式,实现前4种科研范式的融合;(6)科研更加依靠以大模型为特征的科研大平台等。文章指出科研的智能化是一场科技上的革命,它带来的机遇和挑战将深刻影响中国科技发展的前途,呼吁各行业的科学家本身实现智能化转型。

关键词：智能化科研涌现组合爆炸问题非确定计算大科学模型科研大平台

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二进制翻译技术综述

软件学报 2024年第6期35卷 2687-2723页

作者：谢汶兵田雪漆锋滨武成岗王俊罗巧玲无锡先进技术研究院江苏无锡214083 国家并行计算机工程技术研究中心北京100190 中国科学院计算技术研究所北京100190

随着信息技术的快速发展,涌现出各种新型处理器体系结构.新的体系结构出现为处理器多样化发展带来机遇的同时也提出了巨大挑战,需要兼容运行已有软件,确保较为丰富的软件生态群.但要在短期内从源码编译构建大量生态软件并非易事,二进制... 详细信息

随着信息技术的快速发展,涌现出各种新型处理器体系结构.新的体系结构出现为处理器多样化发展带来机遇的同时也提出了巨大挑战,需要兼容运行已有软件,确保较为丰富的软件生态群.但要在短期内从源码编译构建大量生态软件并非易事,二进制翻译作为一种直接从二进制层面迁移可执行代码技术,支持跨平台软件兼容运行,既扩大了软件生态群,又有效降低了应用程序与硬件之间的耦合度.近年来,二进制翻译技术研究取得了较大进展.为总结现有成果并分析存在的不足,首先介绍二进制翻译技术的分类以及典型的二进制翻译系统,之后从指令翻译方法、关键问题研究、优化技术等方面分别进行分析总结,接着阐述二进制翻译技术的核心应用领域,最后对二进制翻译技术的潜在研究方向进行展望.

关键词：二进制翻译翻译效率等价变换软件迁移多融合优化