《计算机系统结构》教学内容改革

基于最新的教研动态,研究了《计算机系统结构》课程的教学内容在多核时代的改革。在原有的计算机系统结构教学内容上,引入多核技术知识点,探讨了课程的教学内容与教学模式,形成了多核时代计算机系统结构课程的特色。     

基于CPU仿真器的汇编语言学习系统设计与实现

提出一种基于CPU仿真器的汇编语言学习系统设计模型和实现方法.该系统利用JavaBean组件技术实现CPU的仿真;结合多线程技术和锁机制实现组件的数据触发式调度机制,有效地解决了具有复杂关系的组件之间的调度运行问题,保证了微命令的有序执行;基于脉冲信号的事件触发机制,实现了微指令的单步调试;基于所设计的CPU仿真器指令系统,采用现代编译技术设计了一种汇编器,实现了CPU仿真器上汇编指令到机器指令的快速编译.与已有的汇编语言学习系统相比,本系统不仅在通用性、交互性等方面都有较大提高,而且能形象直观地展示虚拟寄存器等各个虚拟芯片的实时状态,记录对应的微指令流,从而更精确地监视汇编指令在CPU仿真器中的执行过程.     

利用投影时序逻辑的多内核进程调度建模与验证

针对软件测试无法满足多内核处理器上进程调度的验证需要这一问题,提出利用投影时序逻辑(PTL)的定理证明方法来验证进程调度.使用PTL公式建立了支持当前主流进程调度算法的多内核处理器进程调度一般模型S,并将系统期望的性质描述为PTL公式P,在PTL公理系统的基础上,通过证明S蕴含P是否为一个定理来验证系统是否具备该性质.以2内核处理器上的多级反馈队列算法的正确性为案例进行检验,结果表明所提方法可验证多内核处理器进程调度的系统性质,保证多内核进程调度的可靠性.由于多内核处理器的进程调度具备了并发系统的主要特点,因此该方法也适用于一般的并发系统验证.     

多核乐观并行仿真的负载均衡研究

对于运行于多核计算机、基于多线程实现的乐观并行仿真,虽然操作系统可对线程进行调度以平衡各个核的负载,但它无法控制各逻辑进程本地虚拟时钟的平衡推进。提出了多核乐观并行仿真的四层负载分配模型及一种静态划分与动态负载均衡相结合的负载均衡方案。静态划分使用Metis图划分包对模型实例进行划分;动态负载均衡优先调度本地虚拟时钟较小的逻辑进程以实现各逻辑进程的平衡推进,无须进行模型迁移,易于实现。通过一序列实验检验了所提出的负载均衡方案的有效性。     

基于Bank地址的IABA冲突分析及优化

为了降低物联网应用中用于关键事务控制的硬实时任务的最坏情况响应时间（WCRT）,提出了一个基于任务地址分布的bank冲突优化框架.该框架从以下两个方面改善硬实时任务的WCRT:借助任务访问缓存地址因素约束bank冲突条件,并借此收敛任务的最差情况执行时间（WCET）;基于任务访问缓存的地址分布特征优化地址映射降低冲突延迟时间.实验结果表明,所提方法分别可提升平均18.15%的冲突延迟估值以及减少大约20%的冲突延迟时间.      

基于双空间特征提取的变压器故障诊断模型

为了提高基于油中溶解气体分析(dissolved gas analysis, DGA)的变压器故障诊断正确率,弥补单子空间特征提取的局限性,提出了基于双子空间特征提取的变压器故障分层诊断模型.首先,将DGA测试样本在一个子空间内进行特征提取后,为避免核函数及其参数的选择难题,以及利用多核支持向量机(multiple-kernel support vector machine, MKSVM)鲁棒性强和精度高的特点,采用MKSVM作为分类器对测试样本进行预测.依据预测结果将测试样本分为难分类和易分类样本,对易分类样本直接进行分类识别;对难分类样本则将该样本再次投影到另一子空间进行特征提取后,同样采用MKSVM作为分类器对难分类样本进行预测,综合两次预测结果进行分类识别,实现两分类MKSVM的双子空间特征提取算法.最后,根据故障特征,建立基于双子空间特征提取算法的变压器故障分层诊断模型.诊断实例表明,该模型具有较高的诊断正确率和推广能力.     

针对CMT架构的linux内核负载均衡算法优化(英文)

Linux 2.6的负载均衡算法调度域支持CMP,CMT,SMP,NUMA架构.针对CMT,算法尝试分配新进程到最空闲的处理器核中的最空闲的CPU上;如果某个处理器核中的第一个CPU比较空闲,它会周期性地从该核的最繁忙的CPU上的迁移适量的任务到这个CPU上以平衡系统的任务.然而在某些情况下,该策略会导致系统更加不平衡.有两种方法可以弥补该算法的缺陷:一是新进程放到整个系统的最空闲的CPU上;二是最空闲的CPU可以迁移调度域中的任务.在8处理器核32线程XLR532处理器系统上,使用HackBench测试,系统最高达到8%的性能提升.     

CPU集成热管散热器试验研究及CFD辅助设计

为满足未来大功率台式电脑CPU的冷却要求,将平板热管和常规热管散热器结合提出了集成热管散热器的新概念;并用CFD数值模拟来代替试验研究,验证了用STAR-CD软件进行数值模拟的可靠性和可行性,并用数值模拟方法对散热翅片厚度、间距以及气流速度对集成热管散热器的流动与传热特性影响进行了研究.针对未来CPU冷却要求和散热器的设计要求,设计了新结构的集成热管散热器.并进行了试验测试.测试结果表明在气流速度为2.75 m/s下,新结构的集成热管散热器的热阻在0.1～0.2℃/W,在200 W时模拟CPU的表面温度仅为53℃,完全满足了对CPU的冷却要求.     

基于现场可编程逻辑阵列的8051单片机IP核的应用

分析研究8051系列单片机内部各模块结构以及各部分的连接关系,对8051单片机系统信号进行了描述,设计了IP核层次结构,实现了在FPGA芯片上8051单片机IP核的功能,并且进行了对键盘的监测扫描、键盘确认、按键识别等应用.     

混合式可重构数字多核并行处理器平台

一种高性能、RISC-VLIW融合的多核、可重构数字媒体处理器已经从专利发明顺利形成了一个先进的数据处理器设计平台(Digital Multi-processor Platform)。研发的结果体现若干先进处理器技术的融合。(1)应用:低功耗并行运算处理覆盖数字信号处理(DSP)、数字媒体处理(DMP)和超级并行处理器(SPP)的应用扩展领域;(2)体系结构:精简指令(RISC)和超常指令字(VLIW)处理器融合于同一个可配置的平台;(3)运算能力:处理器群调用异构的通用处理器核,使用两类处理器核实例:通用处理器核(包括ALU等的通用运算)和专用处理器核(包括DDCU的用户自定义运算核);(4)可配置和可重构:硅编译器、SoC集成工具、用户自定义运算单元、多核间的和槽内的流水线、包括运算单元的现场编程;(5)设计自动化平台:专用工具用于设计、分析与验证;与商业电子自动化设计(EDA)流程接口;(6)产品模式:硅知识产权(Silicon IP)、通用处理器芯片系列(IC Series)、定制单片系统(SoC)。命名为Fusion的融合式数字多核处理器平台把数个先进处理器技术集成到一个统一的体系结构和设计环境之中...