检索结果-南通市图书馆

面向片上网络路由器漏流功耗优化的自适应缓冲管理策略

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计算机研究与发展 2011年第12期48卷 2400-2409页

作者：齐树波李晋文乐大珩赵天磊张民选国防科学技术大学计算机学院长沙410073

随着单芯片上集成处理器数量的增加,片上网络逐渐成为多核处理器中非常有前景的互连结构.互连网络成为片上多处理器功耗的重要消耗部件之一.而输入缓冲器是路由器漏流功耗的最大消耗单元,采用门控电源是降低其漏流功耗的有效手段.自适... 详细信息

随着单芯片上集成处理器数量的增加,片上网络逐渐成为多核处理器中非常有前景的互连结构.互连网络成为片上多处理器功耗的重要消耗部件之一.而输入缓冲器是路由器漏流功耗的最大消耗单元,采用门控电源是降低其漏流功耗的有效手段.自适应缓冲管理策略能够根据网络中通信量,自适应地关闭/打开缓冲的一部分,从而降低路由器漏流功耗.而为了减小对网络延迟的影响,该策略中采用的提前唤醒技术能够隐藏缓冲的唤醒延迟.在网络注入率较低情况下,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟几乎不受唤醒延迟影响.模拟结果显示,在4×4的二维Mesh中,即使网络注入率为0.7,漏流功耗的节约率依然可以高达46%;网络注入率小于0.4时,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟最大仅仅增加了3.8%.

关键词：片上网络路由器动态功耗漏流功耗自适应缓冲管理

配置流驱动计算体系结构指导下的ASIP设计

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计算机研究与发展 2007年第4期44卷 714-721页

作者：李勇王志英赵学秘岳虹国防科学技术大学计算机学院长沙410073

为了兼顾嵌入式处理器设计中的灵活性与高效性,提出配置流驱动计算体系结构.在体系结构设计中将软/硬件界面下移,使功能单元之间的互连网络对编译器可见,并由编译器来完成传输路由,从而支持复杂但更为高效的互连网络.在该体系结构指导下... 详细信息

为了兼顾嵌入式处理器设计中的灵活性与高效性,提出配置流驱动计算体系结构.在体系结构设计中将软/硬件界面下移,使功能单元之间的互连网络对编译器可见,并由编译器来完成传输路由,从而支持复杂但更为高效的互连网络.在该体系结构指导下,提出一种支持段式可重构互连网络的专用指令集处理器(ASIP)设计方法.该方法应用到密码领域的3类ASIP设计中表明,与简单总线互连相比,在不影响性能的前提下,可平均节约53%的互连功耗和38.7%的总线数量,从而达到减少总线数量、降低互连功耗的目的.

关键词：配置流驱动计算体系结构传输触发体系结构专用指令集处理器嵌入式处理器

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DSP芯片中的高能效FFT加速器

计算机研究与发展 2016年第7期53卷 1438-1446页

作者：雷元武陈小文彭元喜国防科学技术大学计算机学院长沙410073

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是数字信号处理(digital signal processing,DSP)领域中最耗时的核心算法,该算法的计算性能和计算效率将影响整个应用的执行效率.因此,在DSP芯片上设计实现了一个基于矩阵转置操作的高能效... 详细信息

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是数字信号处理(digital signal processing,DSP)领域中最耗时的核心算法,该算法的计算性能和计算效率将影响整个应用的执行效率.因此,在DSP芯片上设计实现了一个基于矩阵转置操作的高能效可变长度FFT加速器,采用多种并行策略开发批量小规模FFT算法与大规模Cooley-Tukey FFT算法中指令级和任务级并行.设计"乒乓"多体数据存储器,重叠数据搬移和FFT计算之间的开销,提高FFT加速器计算效率.并基于此存储器,提出基于基本块的快速矩阵转置算法,从而避免对数据矩阵的列访问;提出混合旋转因子产生策略,结合查表和基于CORDIC算法在线计算方式,最大限度降低旋转因子产生的硬件开销.实验结果表明:FFT加速器原型的峰值能效为146GFLOPs/W,相比Intel Xeon CPU上的多线程FFTW实现,取得2个数量级的能效提升.

关键词：快速傅里叶变换加速器高能效矩阵转置数字信号处理

用于低开销容错设计的存储部件可靠性评估研究

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电子与信息学报 2011年第11期33卷 2753-2758页

作者：成玉马安国蒋江唐遇星张民选国防科学技术大学计算机学院长沙410073

低开销容错技术是当前软错误研究领域的热点。为了对微处理器进行低开销容错保护,首先就需要对微处理器可靠性(即体系结构弱点因子AVF(Architectural Vulnerability Factor))进行准确评估。然而,现有的AVF评估工具的精确性和适用范围都... 详细信息

低开销容错技术是当前软错误研究领域的热点。为了对微处理器进行低开销容错保护,首先就需要对微处理器可靠性(即体系结构弱点因子AVF(Architectural Vulnerability Factor))进行准确评估。然而,现有的AVF评估工具的精确性和适用范围都受到不同程度的限制。该文以微处理器上的核心部件(即存储部件)作为研究对象,对AVF评估方法进行改进,提出了一种访存操作分析和指令分析相结合的AVF评估策略HAES(Hybrid AVFEvaluation Strategy)。该文将HAES融入到通用的模拟器中,实现了更精确和更通用的AVF评估框架。实验结果表明相比其它AVF评估工具,利用该文提出的评估框架得到的AVF平均降低22.6%。基于该评估框架计算得到的AVF更加精确地反映了不同应用程序运行时存储部件的可靠性,对设计人员对微处理器进行低开销的容错设计具有重要指导意义。

关键词：软错误体系结构弱点因子(AVF) 混合AVF评估策略(HAES) 低开销容错

DOOC:一种能够有效消除抖动的软硬件合作管理Cache

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计算机研究与发展 2008年第12期45卷 2020-2032页

作者：吴俊杰杨学军曾坤张百达冯权友刘光辉唐玉华国防科学技术大学计算机学院长沙410073

作为弥补处理器和主存之间速度巨大差异的桥梁,Cache已经成为现代处理器中不可或缺的一部分.经研究发现,传统Cache单独使用硬件进行管理,使用固定的Cache策略和一致性协议难以适应程序中数据访存模式的多样性,容易造成Cache抖动,以致影... 详细信息

作为弥补处理器和主存之间速度巨大差异的桥梁,Cache已经成为现代处理器中不可或缺的一部分.经研究发现,传统Cache单独使用硬件进行管理,使用固定的Cache策略和一致性协议难以适应程序中数据访存模式的多样性,容易造成Cache抖动,以致影响性能.提出了一种新的软硬件合作管理Cache——面向数据对象Cache(data-object oriented cache,DOOC).DOOC动态地为程序中的数据对象分配Cache段,并且动态变化段容量、段内相联度、块大小和一致性协议,从而适应数据访存模式的多样性.还介绍了DOOC软件管理的编译方法以及面向数据对象的预取机制.分别使用CACTI和基于LEON3处理器的实验平台对DOOC的硬件开销进行评估,验证了DOOC的硬件可实现性.还使用软件模拟的方式分别测试了DOOC在单核和多核处理器平台上的性能.在单核处理器上对15个基准测试程序的评测结果表明,与传统Cache相比,DOOC失效率平均降低44.98%(最大降低93.02%),平均加速比为1.20(最大为2.36).同时,通过在4核处理器平台上运行NPB的OpenMP版本测试程序,失效率平均降低49.69%(最大降低73.99%).

关键词： Cache抖动层间抖动核间抖动面向数据对象Cache 数据对象段

面向多核片上Trace数据流合成的队列调度算法设计及实现

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计算机研究与发展 2008年第3期45卷 417-427页

作者：扈啸陈书明国防科学技术大学计算机学院长沙410073

多核片上Trace数据流包含各处理器核中用于调试的实时运行信息,经由专用数据通路和输出管脚传输.用于多Trace数据流合成的队列调度算法是影响片上Trace系统性能的关键技术之一.针对Trace数据流合成的特点,提出一种基于服务请求门限和最... 详细信息

多核片上Trace数据流包含各处理器核中用于调试的实时运行信息,经由专用数据通路和输出管脚传输.用于多Trace数据流合成的队列调度算法是影响片上Trace系统性能的关键技术之一.针对Trace数据流合成的特点,提出一种基于服务请求门限和最小服务粒度双重约束的懒惰队列调度算法.该算法通过设置各队列的服务请求门限控制队长分布,通过设置最小服务粒度和懒惰服务切换减少队列切换开销.提出基于溢出的缓冲利用率指标,用于评价调度算法设置队列优先级的实际效果.实验结果表明,能够按设置的队列优先级充分利用缓冲容量,有效降低各缓冲队列的溢出.用Verilog硬件设计语言实现了该算法并进行逻辑综合.同某主流算法比较,面积增加2015μm2,平均溢出率降低30%.

关键词：片上追踪多核处理器调度算法服务请求门限最小服务粒度

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一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器

计算机研究与发展 2012年第1期49卷 183-192页

作者：朱红雷彭元喜尹亚明陈胜刚国防科学技术大学计算机学院长沙410073

传统虚通道流控技术的片上路由器通过增加虚通道缓解排头阻塞引起的链路吞吐率下降以及网络拥塞的同时,面临缓冲区低利用率、仲裁开销较大等问题.而动态虚通道流控的片上路由器虽可通过动态管理缓冲单元,提高缓冲区利用率与链路吞吐率,... 详细信息

传统虚通道流控技术的片上路由器通过增加虚通道缓解排头阻塞引起的链路吞吐率下降以及网络拥塞的同时,面临缓冲区低利用率、仲裁开销较大等问题.而动态虚通道流控的片上路由器虽可通过动态管理缓冲单元,提高缓冲区利用率与链路吞吐率,但却不可避免流控与仲裁逻辑复杂度与开销的快速增长.为了提高链路吞吐率与缓冲区利用率,获得较好的性能与开销折中,提出一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器DAVOQ,该结构通过快速链表动态组织虚拟输出队列,同时使用超前路由机制以简化仲裁逻辑,优化流水线.模拟与综合的结果表明,相比传统虚通道路由器,DAVOQ路由器改善报文传输延迟与吞吐率的同时,在0.13μm CMOS工艺下,节省了15.1%的标准单元面积与12.9%的漏电流功耗;而相比动态虚通道路由器,DAVOQ路由器能够以较小的吞吐率损失获得可观的延迟改善,同时节约15.6%的标准单元面积与20.5%的漏电流功耗.

关键词：片上网络虚拟输出队列虚通道排头阻塞超前路由

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有界区域流场拓扑Voronoi图可视化

计算机研究与发展 2011年第4期48卷 666-674页

作者：徐华勋马千里蔡勋李思昆国防科学技术大学计算机学院长沙410073

特征可视化能揭示流场的拓扑结构,是流场可视化的重要手段之一.传统特征可视化侧重于描述流场中各临界点间的拓扑关系,而较少重视各特征的区域范围.作为特征的重要属性,合理定义描述特征的有效影响范围,对于研究流场特征性质及其变化非... 详细信息

特征可视化能揭示流场的拓扑结构,是流场可视化的重要手段之一.传统特征可视化侧重于描述流场中各临界点间的拓扑关系,而较少重视各特征的区域范围.作为特征的重要属性,合理定义描述特征的有效影响范围,对于研究流场特征性质及其变化非常重要.为此,分析了平面流场拓扑特征,定义了流场典型特征的有效区域范围,提出了一种描述流场性质及变化的新方法——拓扑Voronoi图.该方法借鉴了传统Voronoi图区域分割的思想,针对流场矢量性特点引入了流线距离概念.然后在此基础上,与临界点方法相结合,量化给出了流场内各临界点的特征区域范围.设计了有效的拓扑Voronoi图生成算法.实验数据与合成数据测试表明:该方法能有效描述流场特征结构,对分析流场性质变化具有重要的意义.

关键词：流场拓扑图拓扑Voronoi图特征可视化特征提取

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一种高性能大数模幂协处理器SEA

计算机研究与发展 2005年第6期42卷 924-929页

作者：赵学秘陆洪毅戴葵童元满王志英国防科学技术大学计算机学院长沙410073

大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列... 详细信息

大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列处理结构,并交替计算平方和乘以掩盖RBHRMMM算法中的相关,同时应用定向技术消除PBME算法中的相关;③基于“先拆分乘法、后将累加压缩”的思想优化关键路径.SEA完成1024b完整大数模幂仅需72738个时钟周期,采用基于标准单元的正向设计流程实现,其面积为4.2×4.2mm2,等效门数为739933.目前,SEA已经在0.18μm1P6MCMOS工艺上流片成功,主频133MHz,峰值功耗为962.26mW,使用SEA后,完成一次1024bRSA签名仅需316.9μs.

关键词：模幂协处理器高基数Montgomery算法脉动阵列重定向乘法器