YH-2算法a^x,logax,x^y函数的算法设计

本文讨论了ＹＨ－２机中２＾Ａ、ｌｏｇ２ｘ两条辅助指令的设计，研究了基于初值的ａ＾ｘ、ｌｏｇａｘ、ｘ＾ｙ的算法设计和误差分析。     

基于Galois线性反馈移位寄存器的随机数产生

随着FPGA计算能力的不断提高,使用FPGA进行计算加速的研究越来越多。在这些加速对象中,有许多应用都需要使用到随机数生成器。本文应用Leap Forward方法,提出了一种基于Galois类型线性反馈移位寄存器产生随机数的硬件结构。详细分析了该硬件结构中转换矩阵的特征,给出了提高工作速度和减小硬件面积的方法。应用该硬件结构,本文在Xilinx Vertex 6 FPGA上设计实现了16位输出的随机数产生器。实验结果显示,该随机数产生器仅使用了6个slices资源,工作速度可以达到951MHz,产生随机数的吞吐率可以达到15.2Gbps。文中使用K-S方法对所产生随机数的质量进行了检测,并给出了所产生的105个随机数的CDF曲线与理论CDF的比对结果。     

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

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％.     

基于条件范围约束的越界访问检测方法

程序执行时的越界访问将导致异常的行为,已有的越界检测方法存在效率低或精度不高的缺点．分两步检测程序中的越界访问语句：在约束产生阶段,提出一个流敏感、过程间的约束状态产生算法,为每条语句建立一个范围约束集合和值约束集合;在约束求解阶段,利用线性规划计算程序访问的内存大小和偏移量,报告可能的越界访问漏洞．实验表明,检测效率明显高于路径敏感的范围分析方法,而平均检测精度高于80％．     

工作站集群系统高速互联技术的设计与实现

高速互联技术是构造工作站集群的关键技术之一，该文首先概述了实现高速互联的3类数据传输方式，然后提出了多路串行链路技术以实现高带宽、低延迟、灵活可扩展的互联网络,介绍了其中关键的多路数据同步逻辑，并采用FPGA和惠普GLINK串闻转换芯片组实现了一块基于PCI总线的互联通信接口卡，验证了多路串行链路技术的可行性。     

面向片上网络容错偏转路由器设计与优化

随着集成电路工艺进入纳米时代,可靠性已成为片上网络设计的一个关键因素。本文设计实现了一种基于增强学习的片上网络容错偏转路由器,该路由器在发送包的同时采用增强学习的方法对路由表进行重配置以实现容错路由。为了提高性能,我们对路由器进行了流水线优化设计,采用2级流水线实现。在TSMC65nm工艺下综合结果表明,2级流水线路由器频率提升了近一倍达到750MHz,而面积开销仅增加了22%。在合成通信模式下的模拟结果表明,2级流水线容错偏转路由器的平均网络延迟优于无流水线路由器。     

公平运行同时多线程处理器中的线程

同时多线程(SMT,Simultaneous Multithreading)处理器中,取指策略隐式的决定了共享资源在线程之间的分配,进而决定了吞吐量和公平性.然而,前面对取指策略的研究大都集中在吞吐量优化上,对公平性的研究极少.本文把公平性作为优化目标,提出了一种新颖的取指策略FAIR.实验结果表明:对于所有类型的负载,FAIR都能获得很好的公平性,RPRrange都不超过5%.而且,FAIR并没有以牺牲吞吐量来获取公平性.与ICOUNT这种典型的以优化吞吐量为目标的取指策略相比,FAIR的吞吐量平均只降低了3.8%.     

降低亚100nm CAM电路的软错误易感性

电路的软错误易感性是VLSI设计中需要考虑的重要问题。CAM广泛应用于各种片上结构中,非常容易受软错误感染。然而,CAM的保护比其它存储元件难度更大。本文首先研究了软错误对不同类型、不同特征尺寸CAM的影响。在介绍一种软错误免疫CAM单元SSB-RCAM后,提出两种可靠CAM DCF-RCAM和DCK-RCAM。此外,本文还提出一种抛弃机制保护双单元冗余CAM免受软错误的影响。实验结果表明,11T-NOR结构的CAM单元在软错误免疫性上具有优势。基于11T-NOR结构,所提出的可靠CAM结构在可接受的开销下,平均可降低约81%的软错误率。在特定的应用中,还可以通过使用抛弃机制降低双单元冗余CAM的软错误率。     

T-CNFETs中亚阈值斜率的数值研究

隧穿碳纳米管场效应管最具吸引力的优点是具有超低的亚阈值斜率。为尽可能减小其亚阈值斜率,本文在深入研究隧穿碳纳米管场效应管工作原理的基础上提出了几种改善其亚阈值性能的方法：调整源漏电极掺杂浓度、通过减小栅氧层厚度或增大栅氧介电常数以增大栅氧电容、采用梯度掺杂策略等。基于非平衡格林函数的模拟结果表明,上述方法能获得更低的平均亚阈值斜率,对其在高频、低功耗系统中的应用十分有利。     

ELSS:一种降低数据Cache体转换能量的替换策略

随着工艺尺寸的缩小以及频率的增加,漏流能量将成为未来微处理器能量消耗的主要来源。其中,片上Cache存储结构将是整个处理器能量消耗的重要组成部分。为了降低漏流能量,组相联数据Cache中采用了分体的结构,通过使用位线隔离技术将那些未被访问的Cache存储体的位线进行隔离,使之进入低能耗状态。本文提出一种新的数据Cache替换策略——ELSS。该策略充分考虑到访问数据Cache的地址具有较好的空间局部性,特别增加了对数据地址序列中的跨步访问模式的识别,用于指导Cache块的替换。通过将符合顺序模式与跨步模式的数据块尽量放在同一个存储体中,可以减少存储体的转换次数。实验表明,使用ELSS替换策略可以进一步减少位线隔离数据Cache使用LRU策略时9%的体转换次数,多节省8%的数据Cache能量消耗,而对性能的影响比使用LRU策略时小。