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基于循环代价分析的循环不变量外提算法

计算机科学 2024年

作者：姜军翟彦河曾志恒顾轶超黄亮明无锡先进技术研究院

循环不变量外提算法是一种针对程序中循环结构的常用编译优化算法，通过将循环体中的不变计算移动到循环外部，来减少重复计算的开销，从而提高程序运行的速度。但在LLVM编译器中，传统的循环不变量外提算法会将全部循环不变量外提到循... 详细信息

循环不变量外提算法是一种针对程序中循环结构的常用编译优化算法，通过将循环体中的不变计算移动到循环外部，来减少重复计算的开销，从而提高程序运行的速度。但在LLVM编译器中，传统的循环不变量外提算法会将全部循环不变量外提到循环体外部，当循环不变量达到一定数量时会导致寄存器溢出，在循环内引入额外的访存代价，对循环产生负优化效果。针对上述问题，在传统LLVM循环不变量外提算法的基础上，引入了一种循环代价分析算法，计算循环不变量在循环体中的运行代价和外提操作可能带来的溢出代价，评估其外提可能带来的收益，只对产生正收益的循环不变量进行外提，在有效减少循环体内重复计算的同时，规避引入额外开销的风险。在国产申威831处理器平台，使用典型用例进行优化效果测评，在千万级循环下相较于传统循环不变量优化算法，提出的新优化算法具有17%以上的性能提升；使用SPEC CPU2017基准测试集（SPECspeed 2017 Interger套件）、Perl解释器DKbench基准测试集、Python解释器pyperformance基准测试集进行综合优化效果测评，结果表明，相较传统循环不变量优化算法，提出的新优化算法分别具有0.4%、0.63%和1%的性能提升。

关键词： LLVM编译器编译优化循环不变量外提寄存器溢出循环代价分析

ZnO/Spiro-MeOTAD异质结自驱动光电探测器的制备及性能(特邀)

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光子学报 2024年第7期53卷 58-67页

作者：李朋凡黄雨欣俞学伟冯仕亮姜岩峰闫大为于平平江南大学先进技术研究院电子工程系无锡214122

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点,被广泛用于光电探测器但响应速度较慢,采用Zn(TFSI)2和CNT∶TiO_(2)作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI,以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能,采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器... 详细信息

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点,被广泛用于光电探测器但响应速度较慢,采用Zn(TFSI)2和CNT∶TiO_(2)作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI,以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能,采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器。ZnO/Spiro-MeOTAD光电探测器在250~600 nm波长范围内,具有良好的自驱动特性。在0 V条件下,ZnO/Spiro-MeOTAD器件在368 nm的入射光照射下具有最高的光电性能,响应度为27.34 mA W^(-1),比探测率为3.62×10^(11)Jones,开关比为2029,上升/下降时间分别为0.71 s/0.55 s,相较于ZnO的光电性能(响应度为17.74 mA·W^(-1),比探测率为5.11×10^(10)Jones,开关比为63.6,上升/下降时间为11.76 s/1.49 s)分别提升提高了1.5倍、7倍、32倍。ZnO/Spiro-MeOTAD器件在550 nm处仍具有明显响应,响应度和比探测率分别为2.48 mA·W^(-1)和3.32×10^(10)Jones,对比ZnO器件提高了248倍和940倍。不同放置时间(1个月)和预处理温度(0~140℃)下光电流的变化,验证了Spiro-MeOTAD加入构筑p-n异质结,不仅可以显著提升ZnO基光电探测器的响应度、开关比和响应速度,同时使得探测器具有良好的稳定性,可以应用于较高温度工作环境。

关键词：光电探测器异质结旋涂法 ZnO Spiro-MeOTAD 自驱动

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基于申威NMII的锁死故障监测与诊断

计算机应用研究 2024年第4期41卷 1015-1021页

作者：郜晨何升杭骁骞无锡先进技术研究院江苏无锡214026

国产申威处理器的不可屏蔽核间中断(NMII)具有必须由某一核心主动发起的特性,导致目前无法适用Linux通用的锁死故障监测算法,严重情况下将影响关键领域的数据处理。针对该问题设计适用于申威架构的锁死故障监测与诊断系统。采用链式结... 详细信息

国产申威处理器的不可屏蔽核间中断(NMII)具有必须由某一核心主动发起的特性,导致目前无法适用Linux通用的锁死故障监测算法,严重情况下将影响关键领域的数据处理。针对该问题设计适用于申威架构的锁死故障监测与诊断系统。采用链式结构发送NMII请求,结合定时器事件和内核线程进行锁死时间戳检查,实现系统内单核心的软锁死与硬锁死监测;基于故障容错机制,采用主从式结构监测所有核心状态,当主核心发生故障时,执行容错措施并迁移主核心,实现系统内多核心故障的锁死监测;设计基于NMII的任务模型,实现锁死故障核心的诊断信息输出并扩展NMII应用场景。测试结果表明,所提算法在低与高故障风险下均可实现锁死故障的准确检出并作出实时诊断,满足申威平台锁死故障监测与诊断的可靠性与实时性要求。

关键词：申威处理器不可屏蔽中断操作系统锁死故障诊断看门狗

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人类移动数据生成方法:研究进展与趋势探讨

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 831-847页

作者：刘康中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055

人类移动行为与交通、传染病、安全应急等现实应用息息相关。尽管现代信息和通信技术发展使得采集大规模个体移动定位数据成为易事,但涉及个人隐私又存在冗余、缺失和噪声的原始轨迹数据在实际中的可得性和易用性仍有很大局限。通过建... 详细信息

人类移动行为与交通、传染病、安全应急等现实应用息息相关。尽管现代信息和通信技术发展使得采集大规模个体移动定位数据成为易事,但涉及个人隐私又存在冗余、缺失和噪声的原始轨迹数据在实际中的可得性和易用性仍有很大局限。通过建模方式生成个体轨迹数据和群体移动数据,使其在统计层面接近并在应用层面可替代真实数据,是值得尝试的解决思路。本文面向个体轨迹数据生成和群体移动数据生成两大研究主题,将生成方法分为基于机理模型的方法和基于机器学习的方法,对其研究进展进行了系统总结,并探讨了其发展趋势和所面临的挑战。本文提出,未来人类移动数据生成方法研究需要多学科深度交叉共同探索人类移动行为底层机制、关注机理模型与机器学习耦合建模、借助生成式人工智能与大语言模型前沿技术、平衡生成数据可用性与隐私保护效果、强调空间泛化与迁移学习能力、控制模型训练与使用成本等。本文认为,人类移动过程是典型的人地交互过程,地理信息科学应在吸纳计算机科学、统计物理学、复杂性科学等多学科理论方法的基础上,充分发挥本学科特色,将空间依赖、距离衰减、空间异质性、尺度等地理空间效应显式纳入建模过程,提升模型性能及合理性。

关键词：人类移动数据合成数据轨迹生成机器学习机理模型生成式人工智能隐私保护地理空间人工智能

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磁性微型机器人的自动化操控研究综述

控制理论与应用 2024年第4期41卷 667-680页

作者：刘佳徐天添吴新宇中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研... 详细信息

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.

关键词：磁驱动磁性微型机器人磁性软体微型机器人闭环控制路径规划

(111)取向纳米孪晶Cu的抗氧化性能及焊料润湿性

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金属学报 2024年第7期60卷 957-967页

作者：许增光周士祺李晓刘志权中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 中国科学院大学深圳先进技术学院深圳518055 深圳先进电子材料国际创新研究院深圳518103

在先进封装产业中,(111)取向纳米孪晶Cu ((111)nt-Cu)与一般随机取向多晶组织Cu (C-Cu)相比具有多种优势,包括高强度、出色的延伸率和良好的导电性。近年来,3D封装以及器件小型化的趋势对先进封装中电镀Cu材料理化性能提出了更加严苛的... 详细信息

在先进封装产业中,(111)取向纳米孪晶Cu ((111)nt-Cu)与一般随机取向多晶组织Cu (C-Cu)相比具有多种优势,包括高强度、出色的延伸率和良好的导电性。近年来,3D封装以及器件小型化的趋势对先进封装中电镀Cu材料理化性能提出了更加严苛的要求,C-Cu直接暴露在空气中容易氧化是先进封装制程中亟待解决的问题,(111)nt-Cu成为代替C-Cu的潜在方案。本工作从Cu基体的氧化层厚度和焊料在Cu基体上的润湿性2个方面,对电镀(111)nt-Cu和C-Cu的抗氧化性能进行了深入分析研究。运用TEM、XPS表征方法,对氧化层成分与厚度进行了测量;采用EBSD和FIB等手段对Cu基体表面的晶界以及晶粒尺寸进行了测量和分析;使用SEM对2种Cu基体/氧化层界面形貌进行了精细表征。结果表明,在250℃空气气氛下,(111)nt-Cu具有比C-Cu更好的抗氧化性能。氧化时间为9 min时,(111)nt-Cu氧化层厚度仅为C-Cu氧化层厚度的43.2%。氧化12 min后,(111)nt-Cu与纯Sn反应制作的焊点的接触角比C-Cu的小26.7%,且焊料铺展面积比C-Cu的大24.6%。2种Cu基体上都生成了含有纳米晶CuO和Cu2O两相混合结构氧化层。(111)nt-Cu具有更好的抗氧化性能,原因是(111)晶面和内部的孪晶界具有更低的表面能,并且其基体表面有更小的大角度晶界面积分数,有效地限制了Cu原子向外的扩散速率。

关键词： (111)取向纳米孪晶Cu 随机取向多晶Cu 抗氧化性焊料润湿性晶界扩散

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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

应用自注意力机制对抗网络进行海洋多次波压制方法研究

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石油地球物理勘探 2024年第3期59卷 454-464页

作者：叶月明曹晓初任浩然张春燕中国石油杭州地质研究院浙江杭州310023 浙江大学先进技术研究院浙江杭州310027

由于海面和海底两个强波阻界面的存在,海洋地震资料普遍发育强能量多次反射波,海洋多次波衰减贯穿着整个海洋地震资料处理的始终,是影响海洋地震资料成像品质最主要的因素之一。复杂海域情况下的多次波压制往往需要通过多方法多域分步... 详细信息

由于海面和海底两个强波阻界面的存在,海洋地震资料普遍发育强能量多次反射波,海洋多次波衰减贯穿着整个海洋地震资料处理的始终,是影响海洋地震资料成像品质最主要的因素之一。复杂海域情况下的多次波压制往往需要通过多方法多域分步组合的衰减策略,计算耗时而且多域多步骤会造成计算误差的累计,从而影响多次波的衰减效率和精度。为此,提出了一种基于自注意力机制对抗网络(SA-GAN)的海洋多次波压制方法。首先,针对特征数据利用多域分步组合法压制多次波获得标签数据集;其次,在U-Net生成器网络中引入自注意力机制(SA),构建基于SA-GAN网络的多次压制深度学习模型,并进行网络训练;最后,利用训练完备的SA-GAN网络对整体数据进行多次波压制处理。引入SA的U-Net生成器的GAN网络收敛速度快且计算稳定,在地震样本数据集上具有更好的数据泛化能力。与常规方法相比,本文提出的方法只需人工处理少量特征数据,网络训练后便可进行工区大量数据的多次波压制处理,避免了复杂多次波压制多方法串联组合的繁琐过程,为海洋实际地震数据的多次波压制提供了一种高效手段。模型和NH探区深水实际资料处理结果验证了本方法的有效性。

关键词：多次波压制海洋地震资料处理深度学习自注意力机制对抗网络

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基于多模态信息融合的四足机器人避障方法

工程科学学报 2024年第8期46卷 1426-1433页

作者：吕友豪贾袁骏庄圆董琦中国科学技术大学先进技术研究院合肥230026 中国电子科学研究院北京100049

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自... 详细信息

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自身的传感数据和外部传感器数据中学习.该模型采用监督和非监督学习技术相结合的方法进行训练,以优化机器人在避障任务中的表现.此外,还创新地引入了Transformer层和注意力机制,使机器人能够有选择地关注相关的传感信息并过滤掉无关信息,提高在未知动态环境中的规划可靠性.该方法在具有不同障碍物、不平坦地形等具有挑战性的模拟环境中进行了评估.实验结果表明,所提出的方法相较于对照组可以显著提高四足机器人的避障成功率.此外,由于引入了注意力机制,所提出的算法在动态未知环境下也具有一定的可靠性,使其在实际应用中更加实用.本文的意义主要在于引入多模态信息融合技术和Transformer层,以提高机器人在避障任务中的表现.通过仿真环境的实验结果显示,该学习策略能够显著改善机器人的运动控制能力,并且多模态Transformer模型进一步增强了其性能使其具备优越的泛化性.此外,进一步的分析和可视化也表明了学习策略利用外部输入进行决策的有效性.

关键词：四足机器人路径规划强化学习信息融合 Transformer