面向云计算的众核处理器三维存储体系结构研究

众核芯片系统存在吞吐量低、加速比不能与其片内处理核数的增长成线性比例等问题,无法发挥出相应的计算能力,目前的众核微体系结构并不匹配MapReduce运行时. 针对上述问题,为实现高性能众核芯片系统巨大计算和处理能力目标,文中分析了众核MapReduce的执行模型,基于DOT模型构建了众核存储体系,对其中的片上网络、通信模式、访存流程及基于此的MapReduce存储模式进行了设计. 实验数据表明,和Tile结构相比,基于该三维存储体系的众核系统的吞吐量能提高1.2倍,加速比和片内处理核数接近线性关系.      

FPGA片上调试方法

介绍了现场可编程门阵列的片上调试的方法,分析了该方法的优缺点,并重点介绍了片上调试系统的组成结构,同时以XILINX公司现场可编程门阵列为例,结合Xilinx公司ChipScope工具的使用,详细介绍了片上调试方法的具体实现.     

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.     

三维众核片上处理器存储架构研究

三维众核片上处理器的研究近年来逐渐引起了学术界的广泛关注.三维集成电路技术可以支持将不同工艺的存储器层集成到一颗芯片上,三维众核片上处理器可以集成更大的片上缓存以及主存储器.研究三维众核片上处理器存储架构,探索了集成SRAM L2cache层,DRAM主存储器层等,对三维众核片上处理器性能的影响.从仿真结果可知,相比集成1层L2cache,集成2层L2cache的三维众核片上处理器性能最大提高了55%,平均提高34%.将DRAM主存储器集成到片上最大可以提高三维众核片上处理器80%的系统性能,平均改善34.2%.     

一种面向多核处理器的2 GHz片上网络通信单元

提出了一种面向多核微处理器的2 GHz片上网络通信单元设计方案,通信单元能够在45 nm工艺下达到2 GHz的工作频率,流水线级数为2,最多支持8个双向通信接口,每个端口单向峰值带宽32 GBps.构建了一种16核处理器片上网络测试环境,测试结果表明：使用提出的通信单元构建的片上网络能够满足16核处理器存储系统对网络带宽的要求,在对访存优化的情况下,聚合带宽能够随着处理器核心与线程的增加而线性增加.另外,通信单元还具有可重用的特性,能够通过优化与扩展进一步应用于众核处理器片上网络.研究成果已成功应用于某国产16核高性能微处理器,片上网络实测频率达到2 GHz.     

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。     

L-DSP片上调试电路的设计与实现

针对L-DSP的调试需求,设计了一种基于JTAG接口的片上调试电路.该调试电路实现了存储资源访问、CPU流水线控制、硬件断点/观察点、参数统计等调试功能.相对于传统调试方式,本文电路通过增加DT-DMA模块,实现数据在外设与内存之间直接传输,极大地提升了调试效率.调试电路在0.18μm CMOS工艺下实现,面积为167 234.76μm2,功耗为8.89mW.同时,调试电路与L-DSP全芯片在FPGA下进行验证,结果表明,该调试电路调试功能完整且DT-DMA传输调试数据的速度是CPU传输的3倍.     

面向车身控制应用的8位MCU JTAG片上调试模块设计

基于IEEE 1149.1标准,设计了面向车身控制的8位MCU的JTAG片上调试系统。该系统很好地支持断点与观察点设置、外部调试请求、内存和存储器访问等基本调试功能。在几乎不改动内核的基础上,解决了内核中编码长度和执行周期不同的指令,给片上调试带来的困难和挑战,实现了单步调试、指令插入等功能。通过提出的方法,只需保护现场PC值,避免了一系列现场保护措施,减小了硬件实现代价。     

面向Mesh片上网络的快速层次化多目标映射方法

为求得片上网络(NoC)拓扑映射的近似最优解,提出一种面向MeshNoC的层次化多目标映射方法--HMMap。该方法采用分组和多目标启发式算法,自动将给定应用的IP核映射到NoC体系结构上,有效支持大规模IP核的映射,并且能够很好地权衡系统通信能耗和延迟两个关键设计指标。实验表明,HMMap相对现有方法运行时间短,所得到的拓扑映射方案在降低通信能耗和延迟方面均效果显著。随着NoC规模的增大,HMMap的优势更加明显。     

一种时间优化的NoC低功耗测试调度方法

基于NoC重用的测试方法由于受到channel等资源的限制,测试调度问题变的非常复杂.为此提出了一种测试调度方法,综合考虑时间和功耗因素,在所有核并行测试时间最短的前提下,选取总体测试代价最小的I/O端1:2位置和IP核调度顺序.实验结果表明,本方案有效地降低了NoC的总体测试时间和功耗,提高了并行测试效率.     

基于复用测试逻辑方法的集成电路硅调试设计方案

提出了一种集成电路芯片的硅调试设计方案.采用具有短链扫描结构的扫描链复用方法,以提高对芯片触发器类信息的读写速度,为存储器内建自测试（MBIST）控制器增加异步通信调试接口,以提高静态存储器类信息的访问速度,同时,简化了MBIST控制器的物理设计难度.结果表明,所提出的硅调试设计方法可以降低硬件资源的消耗,使得调试软件设计的难度和复杂度显著降低,并使得硅调试的相关操作更加简便.     

纯转动拉曼光电雷达系统单色仪的设计与调试方法研究

纯转动拉曼光电雷达系统通过接收和分析与大气分子相互作用后产生的特定量子数的拉曼回波信号反演出温度,然而拉曼位移很小且信号又很微弱,要从复杂的回波信号中分离出我们所需要拉曼信号必须用一个高精度的单色仪.本文介绍了高精度、高光谱分辨双光栅单色仪的一种设计方案,对闪耀光栅做了一系列模拟计算,对5级和6级闪耀分别做了对比,分析表明选择第6级闪耀最为合理;其精度能够很好的满足实际测量要求.     

某焦化废水处理系统的调试及运行

详细介绍了厌氧/缺氧/两级好氧工艺处理焦化废水各构筑物的设计参数、污泥系统调试方法、调试运行中控制的各项参数等,对本工程调试中遇到的经验教训及防治方法进行了总结.     

一种基于JTAG协议的嵌入式调试接口设计方法

提出了一种新的嵌入式调试接口设计方法,设计者可以重用JTAG标准的串行接口进行监视,跟踪并分析在嵌入式微处理器上运行的程序.通过采用调试接口电路的流水线映像寄存器组和特殊数据通路,可以避免在CPU关键路径上插入扫描链实现"非侵入性"的调试功能.为了提高JTAG接口的数据传输效率,指令寄存器和相关控制逻辑被重新设计.在JTAG转换器的设计中,提出如何通过采用JTAG调试代理协议来简化调试工具的移植,这种方法通过了硅验证,调试接口已被成功应用于CK510平台上.     

芯片调试技术中插入点和监听电路区域的研究

根据硬件开销和缺陷的检测能力评估了一种可重构的调试设计方案.对于要调试的目标电路,首先设计并完成了一套由4个32位处理器核组成的多处理机系统,然后评估该调试设计电路的硬件架构.对改变调试电路排列的评估结果表明,调试电路的硬件开销占用所实现的多处理机系统在8.6%～12.7%的范围内.其次,对是否可以通过调试电路发现故障效应进行了评估.在一个16位处理器核上注入了10种不同的故障并且检查其是否会被每一个设置在处理器核上的观测点所发现,同时测量了观察所需的时钟周期数.最后还评估了每一种故障的可观察率以及每一个观察点的可观察率.     

基于CAN总线的中低速磁浮列车悬浮控制调试监控系统

为了便于监控悬浮控制器状态和现场调试,构建了基于CAN总线的悬浮控制调试监控系统,设计了CAN接口硬件电路、CAN通讯协议与CAN通信控制程序,并在上位机与悬浮控制器之间予以实现。     

基于分布式多服务系统的数据同步方法

针对传统的基于多服务器的数据同步方法在数据同步过程中易产生数据冲突问题,提出一种带有业务标号的数据同步方法及一种基于业务标号和时间戳的数据恢复策略,实现了分布式多服务系统各服务器间的数据一致性.实验结果表明,该数据同步方法与其他数据同步方法相比,有较好的执行效率,同时避免了一些数据同步过程中的数据冲突问题.     

基于代数判据的奇异系统输出反馈设计新方法

针对奇异系统提出一种静态输出反馈控制设计新方法.首先,利用矩阵迹不等式研究奇异系统容许性问题,并提出奇异系统容许(正则、无脉冲、稳定)的代数判据.其次,在系统容许性分析理论结果基础上,设计静态输出反馈控制器保证闭环奇异系统容许性,同时给出矩阵迹不等式的求解方法完成输出反馈控制器设计.与已有的基于线性矩阵不等式求解静态输出反馈控制器方法不同,本文所提方法不需要对输出矩阵进行特殊设定.最后,通过仿真例子表明所提理论方法的可行性和有效性,并且此方法也适用于正常系统输出反馈控制设计.     

Internet上的多媒体电子白板系统的设计

结合电子白板在CSCW中的应用，设计了一种Internet上的多媒体共享电子白板系统.针对电子白板所要求的安全策略，提供了相应的安全服务，并给出了系统消息和对象的实现方法.