支持高速缓存一致的片上网络关键技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    60833004
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    180.0万
  • 负责人：
    汪东升
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    F0204.计算机系统结构与硬件技术
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2008
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2009-01-01 至2012-12-31

项目摘要

多核处理器是计算机系统结构发展的必然趋势,片上网络技术是多核处理器研发的关键。本项目拟针对大规模片上多核处理器发展的异构性和系统高带宽、低延迟、低功耗等趋势和需求，通过将优化的高速缓存（Cache）一致性协议与片上网络结构有机结合,提出一种新颖的"即插即用"片上网络结构－CCNoC。CCNoC利用多核处理器结点和通信网络片内高度集成而利于优化Cache一致性协议等特点，将Cache一致性协议集成到片上网络中，减少了系统的设计和验证周期。CCNoC同时通过区域自治的思想和网络可重构技术，降低系统整体功耗，提高系统容错性能。本项目拟采用软硬件协同的设计思想，具体研究异构多核处理器的无缝集成技术、高效的缓存一致性协议、片上网络的可重构技术、片上网络的服务质量控制和系统低功耗设计等关键技术。本项目研究对于提高大规模低功耗的异构多核处理器整体性能和缩短系统设计和验证周期具有理论和实践意义。

结项摘要

本项目针对大规模片上多核处理器发展的异构性和高带宽、低延迟、低功耗等趋势和需求，通过片上网络对一致性协议和存储系统进行优化，提出了一种新颖的“即插即用”的支持高速缓存一致的片上网络结构－CCNoC。主要研究成果有：.1. 在支持高速缓存一致的片上网络结构方面，提出了一种缓存一致性与处理器分离的片上网络新型架构，支持异构多核处理器无缝集成；提出轻量级Cache和缓存主动复制和迁移机制，对该架构下缓存一致性进行优化。.2. 在基于片上网络的一致性协议优化和存储优化方面，重点研究了缓存系统的性能优化；实现了自适应缓存替换策略；提出了层次目录结构和快速目录结构，实现了基于数据访问特性的优化策略；提出了距离敏感的缓存复制机制。.3. 在可重构片上网络结构方面，重点研究了应用程序的可重构加速部件结构及互联；实现了RNA二级结构预测算法加速器；提出了大规模矩阵分解算法QR和LU的加速结构；提出了片上网络的随机路由算法，分块NoC结构，可重构路由等。.4. 基于片上网络的多核处理器服务质量研究：利用片上网络消息的相关性，提出了基于地址标签的片上网络仲裁机制，在保证网络公平的前提下，根据消息的重要性进行优先级调度，提高了系统性能。.5. 在低功耗技术方面：提出了考虑物理信息的面向温度优化和漏功耗优化的行为级综合算法，提出了面向功耗的门控时钟优化技术，提出了面向时延和低功耗的工艺映射算法、布线和布局算法。提出了高性能低功耗时钟树综合算法、时延约束下的功耗优化算法、考虑可制造性的布图技术，以及面向线长和热的层次式三维布图技术。.6．研制面向片上互连及存储关键技术验证的软硬件协同全系统仿真平台，支持64+核处理器周期精确的仿真。.7．已发表论文101篇，其中SCI收录17篇，EI收录63篇，国家发明专利14项。培养硕士53名，博士37名。举办国际会议3次。.. CCNoC通过Cache一致性协议与片上网络的协同设计，提高了系统的性能，减少了多核芯片面积、降低了功耗。本项目研究具有重要的理论和实践意义。

项目成果

期刊论文数量（50）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（51）
专利数量（12）
面向稀疏矩阵访存特性的Cache划分
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    计算机工程与科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓林;窦勇;郑义;DENG Lin , DOU Yong , ZHENG Yi( School of Computer
  • 通讯作者：
    DENG Lin , DOU Yong , ZHENG Yi( School of Computer
High Precision Scientific Computation Accumulator on FPGA
FPGA 上的高精度科学计算累加器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Jisuanji Xuebao/chinese Journal of Computers
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lei, Yuan-Wu1;Dou, Yong1;Guo, Song1
  • 通讯作者：
    Guo, Song1
A fast routability-driven router for hierarchical FPGA
用于分层 FPGA 的快速可布线驱动路由器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Jisuanji Fuzhu Sheji Yu Tuxingxue Xuebao/Journal of Computer-Aided Design and Computer Graphics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou, Qiang1, 2;Zhang, Xingxing1, 2;Cai, Yici1, 2
  • 通讯作者：
    Cai, Yici1, 2
多核龙芯3A上二级BLAS库的优化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    计算机系统应用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李毅;何颂颂;李恺;LI Yi,HE Song-Song,LI Kai(School of Computer Scien
  • 通讯作者：
    LI Yi,HE Song-Song,LI Kai(School of Computer Scien
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    Journal of Tsinghua University (Science and Technology)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Gu Yu1;Liu Chuanyi1;Sun Linchun1;Yan Bin1;Wang Dongsheng1;Ju Dapeng2
  • 通讯作者：
    Ju Dapeng2

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    汪东升
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  • 通讯作者：
    汪东升

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AI项目解读示例

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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