应用Hill-Marty推论对异构多核处理器设计的分析

利用Hill-Marty的多核处理器加速比的推论(芯片中用于共享缓存、互连网络和内存控制器等片上资源不考虑在内),在异构多核处理器中的强内核和弱内核分别与同构多核处理器中的内核性能相同的情况下,计算得出使得异构多核处理器比同构多核处理器性能更优的等价基本核的结构分配方式,从而提出了最优的异构多核处理器核结构配比的设计方案。     

异构多核处理器多发射动态调度技术研究

随着多核处理器片上集成核数的不断增多,并行任务的调度能力越来越成为制约性能提升的关键因素。文章设计一种面向异构多核计算系统的动态任务调度控制器,主要实现动态监控处理单元的负载情况、动态任务唤醒、乱序任务发射、任务写回安全管理等功能;研究一种降低计算任务结果数据回写双倍数据速率(double data rate, DDR)外存储器次数的方法,大幅节省了访存开销,进一步提升了计算性能。仿真及性能测试显示,在典型应用场景下,与已有的无动态调度功能的任务发射控制器相比,实现了显示并行化编程向任务并行的自动化控制过渡,编程友好度显著提高,在不同类型的测试案例中,分别提升了11.3%～37.9%的计算性能。     

多核处理器的发展历程及其发展趋势

文章从计算机相关技术发展的角度分析了多核处理器的发展历程,根据现今人们对计算机性能、系统优化方面的高要求,分析提出了多核处理器发展的必然趋势。     

多核处理器核间互连的新型互连网络

提出了一种用于片上核间互连的新型互连网络--基三分层互连网络. 该网络具有明显的层次性和对称性以及良好的扩展性. 与2-D Mesh相比,在网络规模不大时,基三分层互连网络更适用于构建片上核间的通信网络. 仿真结果表明,该网络具有较低的平均通信延迟和较高的平均吞吐率.     

采用数据驱动机制的多核处理器

摘要：
针对当前工艺条件下多核处理器存在程序并行性不足的问题,设计了一种采用数据驱动机制、支持函数语言风格编程的多核处理器,包括通用处理器核、数据驱动模块和片内路由器.其中：通用处理器核用于执行常规程序;数据驱动模块用于检测数据的完备性;片内路由器则可提供处理器核之间及簇之间的通信.实验结果表明,所设计的多核处理器能够支持C语言“函数式语言”风格的编程模板.每个C代码段执行纯函数的操作,消除了函数间的共享变量,使得并行编程的复杂度有所降低.同时,所采用的数据驱动机制没有执行顺序的严格限制,充分挖掘了算法潜在的并行性.经测试,数据驱动多核处理器的加速比随着计算资源的增加而增大,从而验证了数据流计算机的加速倍数随处理器数目增加而线性增长的结论.
关键词：
数据驱动; 并行编程模型; 数据流机; 多核处理器
中图分类号： TP 338
文献标志码： A     

频率2 GHz的16核处理器二级缓存设计

摘要：
提出了针对多核处理器的2级缓存L2 Cache设计方案,以高效地处理访存请求.采用优化的目录协议维护与1级缓存L1 Cache的数据一致性,并结合片上目录来维护L2 Cache之间及其与3级缓存L3 Cache之间的一致性;在L2 Cache设计中,提出了基于MESIA F的Cache一致性协议,实现了最早返回取数数据的短流水线设计;采用相关链和远程链机制解决了监听应答导致的死锁问题;通过基于流水线的睡眠与唤醒技术降低了漏流功耗;通过细粒度门控时钟降低了其动态功耗.后端设计结果表明,经过优化设计的L2 Cache达到了频率2 GHz的设计目标,并已成功应用于某16核处理器芯片. 关键词：
中图分类号： 文献标志码： A     

层次化片上多核处理器性能研究

层次化片上多核处理器紧耦合多个处理核构成"簇节点",对访存和片上通信的局部性有良好支撑,能有效地缓解片上多核间数据通信带来的通信开销。文章通过构建精细的层次化片上多核处理器仿真器,利用随机任务模型研究"簇节点"大小对系统性能的影响。仿真发现,一定系统规模下,要获得良好的系统性能,层次化片上多核处理器需要在"簇节点"数目与"簇节点"的大小(节点内处理核的数目)之间仔细权衡。     

多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询方法研究

针对传统方法存在多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询不准确的问题,提出一种新的多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询方法。用一个加权有向图对多核处理器下SKLOIS多级安全数据流图进行描述。为数据流图中所有结点分配一个内核。依据数据流图中规定的执行顺序执行给定查询语句,完成查询语句的并行执行。查询语句通过LBT树模型获取,通过定义三种多核处理器下的SKLOIS多级安全数据库查询类型获取LBT搜索空间大小的上界和下界。搜索整个查询执行计划空间,获取一个具有最小开销的LBT查询树,给出LBT方法的查询代码。实验结果表明,所提方法具有很高的查询响应速度,且针对更新数据具有快速适应能力。     

采用双软核处理器的XYZ平台控制系统设计

用双软核心处理器设计出XYZ平台运动控制系统。采用双Nios II软核处理器,分别用于处理与上位机的通信接口和对指令的编译、译码及前瞻处理。开发硬件插补模块作为协处理器,完成精插补和自动加减速等功能。该控制系统可实现两轴或三轴直线插补,任意两轴圆弧插补。采用多核SOC并行处理提高了系统的插补精度和进给速度。     

片上多核处理器的结构级功耗建模与优化技术研究

功耗是导致片上多核处理器出现故障的重要诱因,也是片上多核处理器设计的重要制约因素．如何降低多核处理器的功耗并提高处理器能量效率,具有很大的研究意义与探索空间．文中主要从体系结构设计者的角度,并结合电路实现,研究并总结纳米级工艺下片上多核处理器的功耗建模与评估方法,及其不同构件的低功耗优化技术．通过提出创新高效的多核处理器结构级功耗评估方法及其模拟平台,提高多核结构功耗模拟的准确性与灵活性,并以此为依托,开展处理器核、片上网络、片上存储及其一致性协议的各方面优化,寻求提高多核处理器功耗有效性的微体系结构,为国产多核处理器的低功耗设计提供一定借鉴与参考．     

基于多核处理器的入侵防御系统

随着高速以太网的广泛应用和网络入侵行为的日益复杂化,对网络入侵防御系统性能的要求越来越高.通过对传统入侵防御系统工作原理的分析,设计并实现了基于多核处理器的入侵防御系统.通过对系统中的多核处理单元进行分组,并构建共享缓冲队列实现工作组间的数据传递,使得系统在多核处理器环境下能够并行工作.试验结果表明,改进后系统的效率有显著提高,丢包率也明显降低.     

基于多核处理器的入侵防御系统

随着高速以太网的广泛应用和网络入侵行为的日益复杂化,对网络入侵防御系统性能的要求越来越高。通过对传统入侵防御系统工作原理的分析,设计并实现了基于多核处理器的入侵防御系统。通过对系统中的多核处理单元进行分组,并构建共享缓冲队列实现工作组间的数据传递,使得系统在多核处理器环境下能够并行工作。试验结果表明,改进后系统的效率有显著提高,丢包率也明显降低。     

基于先进处理器架构的智能家居多协议网关设计

针对智能家居系统中,无线传感器网络数据传输不稳定性、数据传输协议单一、转换复杂低效等问题,特设计基于ARM Cortex-A8的多协议家用智能型网关.该网关能够将家居环境中的ZigBee协议的设备数据信息转换为以太网、蓝牙、GPRS等多种协议的数据,从而实现家居环境的数据与户主进行互联互通.实验测试表明,设计的网关具有良好性能,能够实现数据转发、协议转换、管理控制功能,并且有效降低丢包率,具有良好的实用和通用价值.     

多适性核信号处理与分析系统的设计

为了在线检测、存储、处理多种形式和多种频率的核信号,采用硬件、软件相结合的方式构造出一种基于超高速数据采集卡(3通道、1 GS/s采样率、1 ns同步精度)、利用PC平台的多适性核信号处理与分析系统。当来源核信号为脉冲形式时,采集按时间数字转换方式记录信号;当来源信号为连续形式时,采集按模拟数字转换方式记录信号。设计了对应于不同信号形式的处理流程和算法,有效得到了核信号随机过程的相关函数、功率谱估计等主要结果。     

基于FPGA的多速率发送处理器的实现

本文设计了一种基于FPGA的多速率发送处理器,采用Xilinx公司的Spartan3 ADSP系列芯片,并用该公司的ISE作为集成开发环境,利用ModelSim进行仿真,通过输入、输出信号的比对验证本设计的实际可行性。     

CSP多核处理器芯片的低功耗设计

提出了3种高主频多核处理器CSP芯片的功耗优化技术,即电源域间隔关断技术、流量感知的动态频率调节技术和层次式门控时钟技术.结果表明,3种优化技术对降低芯片功耗的作用均非常有效,能够不同程度地降低芯片的总功耗.其中,电源域间隔关断技术能够解决静态漏流功耗,流量感知的动态频率调节技术和层次式门控时钟技术能够控制动态功耗.     

多Λ超核基态性质的研究

依据多Λ超核在高能重离子碰撞或天体物理中实现的可能性,以Ca为例,用相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论研究了系统的基态性质,包括每重子结合能、重子均方根半径和超核物质半径以及单粒子能谱等。研究表明,随着超子数目的增加,超核的每重子结合能和超子均方根半径变化趋势平缓,在5100ΛCa等一些超核内超子2s1/2和1d5/2能级排列有明显的反转,丰质子区和总核子数不变的多Λ钙超核滴线所对应的最大超子数分别为6和22。     

多角度多波段的核函数及其在BRDF研究中的应用

利用叶片与土壤光谱的先验知识,在核驱动模型的基础上将基于几何学学的LiSparse核与RossThick体散射核改写为角度和波长的共同函数,以核函数的加权来描述亚像元与像元的关系,从而使核系数成为与波长无关而只与冠层结构相关的参数,并基于此模型提出了新的宽波段反照率的新算法.利用波谱数据库收录的冬小麦观层多角度多波段数据进行核系数的反演,证明了在观测角度较少的条件下,用多波段数据联合反演核系数要比用单一波段数据反演核系数的结果更为稳定.     

高性能并行计算机的发展及其在石油勘探中的应用

高性能计算机是推动工业发展的重要工具和手段。本文综述高性能计算机发展的几个关键问题,阐明处理器的发展趋势正在过渡到新一代多核心异构并行计算系统过程中,其中多核心缓存设计和多核心异构编程模型设计是关键因素,云计算技术可能成为将来高性能计算的重要推动因素。最后,结合石油勘探中对计算机的需求,以CPU+GPU的异构计算系统为例,阐明高性能计算的重要推动作用。并行算法的开发平台和程序设计方法是影响石油勘探中的高性能计算应用的主要瓶颈;磁盘I/O、高速网络和并行文件系统是制约高性能计算的重要因素。     

基于核的多超球面—类支持向量机分类算法

为了降低单超球面一类支持向量机（One Class—SVMs,简称OC—SVMs）分类算法的错分率,提出了一种基于核的多超球面一类支持向量机分类算法。算法利用核空间中样本特征差异突出的特性,首先对样本在核空间进行K-均值聚类,然后使用OC—SVMs对各子类训练建立多超球面分类模型,实现分类判决。实验结果表明,算法有效地提高了分类精度。