面向MPSoC的确定性结构化并行程序设计与分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61300010
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0202.系统软件、数据库与工业软件
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Multi-core processors have been widely used in embedded and realtime systems to meet the needs on high performance computing of compute-intensive applications. However, current approaches to parallel programming based on threading model lead to overly complexity in program reasoning and analysis. The challenges of parallel programming, as well as the non-deterministic execution of parallel programs, lead to unreliable and unpredictable softwares for embeded and real-time systems. Structured parallel programming is a more promising approach to design and implement parallel algorithms, as efficent and reliable programs can be designed with the composition of a number of common parallel patterns. Some of the well choosed paralel structures not only lead to a proper program structure, but also is deterministic in semantics. This research introduces deterministic and structured parallel programming for MPSoC(multiprocessor System-on-Chip) platforms to simplify the reasoning and analysis of parallel programs. The objective is to develop simple and domain specific parallel constructs for embedded applications. In addition to build a sound and complete race detector to verify the determinism of these programs, this project also explores various program analysis based on the proper program structure, including WCET analysis, deterministic profiling based energy analysis and optimization. The greatest impact of this project will be a novel programming approach for MPSoC platforms and technologies to improve software productivity, reliability and predictability in embedded and realtime systems.
为满足计算密集型应用对高性能计算的需求,多核处理器目前已经在嵌入式和实时系统中得到了广泛的应用,然而现有基于线程模型的并行程序设计方法使并行程序的推理与分析变得非常困难,程序的执行也具有不确定性,因此极大地影响了嵌入式实时系统的可靠性和可预测性。结构化并行程序设计中采用特定并行结构及其组合嵌套完成并行算法的描述,程序具有良好的结构特征,且部分并行结构能够从语义上保证执行的确定性。本课题提出将确定性结构化并行程序设计方法引入到嵌入式多核系统中,探讨使用精确和完全的数据竞争检测技术对该类程序进行确定性验证的方法;研究如何利用程序的良好结构特征简化并行程序的推理与分析工作;结合嵌入式多核平台的硬件特征,探讨确定性结构化并行程序的WCET分析算法,基于profiling技术的系统能耗分析与优化方法。本课题的研究对提高嵌入式并行软件的设计与验证效率,提高实时系统的可靠性和可预测性具有重要的意义。

结项摘要

现有基于线程模型的并行程序设计方法使并行程序的推理与分析变得非常困难,程序的执行也具有不确定性,因此极大地影响了嵌入式实时系统的可靠性和可预测性。结构化并行程序设计中采用特定并行结构及其组合嵌套完成并行算法的描述,程序具有良好的结构特征,且部分并行结构能够从语义上保证执行的确定性。本课题提出将确定性结构化并行程序设计方法引入到嵌入式多核系统中。课题组成员经过3年的研究取得如下研究成果:1)基于脚本语言设计并实现了结构化并行程序的确定性验证方法;2)面向MPSoC系统,提出一种基于脚本语言的结构化并行程序设计框架,能够对硬件系统和软件系统进行建模,可以方便地实现从逻辑任务到硬件执行单元的映射;3)设计并实现了适用于结构化并行程序的基于访问集合的数据竞争检测算法,能够对结构化并行程序的确定性进行验证;4)课题还进一步分析了结构化并行程序的WCET分析方法,基于任务级Trace的获取方法以及相应的分析方法,讨论了Cache/SPM存储分配方法。本课题的研究对提高嵌入式并行软件的设计与验证效率,提高实时系统的可靠性和可预测性具有重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
访存敏感的增量式MPSoC应用映射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左琦;计卫星;王小军;石峰
  • 通讯作者:
    石峰
访存与用户行为敏感的MPSoC应用映射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左琦;计卫星;王小军;石峰
  • 通讯作者:
    石峰

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其他文献

计算机编译原理课程虚拟实验设计与实践
  • DOI:
    10.16791/j.cnki.sjg.2019.08.029
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    实验技术与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余月;李凤霞;陈宇峰;计卫星
  • 通讯作者:
    计卫星
一种支持容错的任务并行程序设计模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    软件学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    计卫星;苏岩;王小军;石峰
  • 通讯作者:
    石峰
一种基于随机采样的SPM管理机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓宁;计卫星;石峰;宋红
  • 通讯作者:
    宋红

其他文献

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计卫星的其他基金

面向国产处理器的数值计算程序超优化编译技术研究
  • 批准号:
    62372046
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于形态学的大规模稀疏矩阵划分及相关计算优化
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  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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