Direct xPU:一种新型节点间通信优化的分布式异构计算架构

人工智能大模型应用的爆发式增长,使得难以依靠单一节点、单一类型的算力实现应用的规模部署,分布式异构计算成为主流选择,而节点间通信成为大模型训练或推理过程中的主要瓶颈之一.目前,主要由GPU,FPGA等头部芯片厂商所主导的各种计算架构的节点间通信方案还存在一些问题.一方面,为了追求极致的节点间通信性能,一部分架构选择使用协议简单而可扩展性差的点对点传输方案.另一方面,传统的异构计算引擎(例如GPU)虽然在内存、计算管线等算力要素方面独立于CPU,但在通信要素方面却缺少专属的网络通信设备,需要完全或部分借助于CPU通过PCIe等物理链路来处理异构计算引擎与共享网络通信设备之间的通信.所实现的Direct xPU分布式异构计算架构,使得异构计算引擎在算力要素和通信要素两方面均具有独立的、专属的设备,实现了数据的零拷贝,并进一步消除了节点间通信过程中处理跨芯片传输数据所带来的能耗和延迟.测试结果表明,Direct xPU取得了与追求极致的节点间通信性能的计算架构相当的通信延迟,带宽接近物理通信带宽的上限.

深度学习编译器模型训练负载均衡优化方法

对于计算密集型的人工智能(AI)训练应用,其计算图网络结构更加复杂,数据加载、计算图的任务划分以及任务调度的负载均衡性都会成为影响计算性能的关键因素。为了使深度学习编译器中模型训练应用的任务调度达到负载均衡的状态,提出了三种计算图负载均衡优化方法:第一,通过自动建立数据加载与模型训练的高效流水实现中央处理器和后端计算设备的负载均衡,提高了系统整体能效;第二,通过计算图的分层优化技术,实现计算图在后端设备执行调度时的负载均衡;最后,通过自动建立层间的高效流水提高后端设备的资源利用率。实验结果表明,计算图负载均衡优化方法实现了训练任务到底层硬件设备自动映射过程中系统的负载均衡,与Tensorflow、nGraph等传统的深度学习框架和编译器相比,在不同模型训练中通过任务调度负载均衡优化技术分别获得了2%~10%的性能提升,同时能够使系统整体的能耗降低10%以上。

低抖动快锁定10.9~12.0 GHz电荷泵锁相环

基于65 nm CMOS工艺,设计适用于高速SerDes串行链路的低抖动高速电荷泵锁相环(CPPLL)电路.通过优化环路带宽以及压控振荡器(VCO)、电荷泵和鉴频鉴相器的电路结构,抑制电压纹波和内部噪声引起的抖动,以在满足SerDes链路需要的宽频范围和高速要求的同时,电荷泵锁相环能够获得较小的抖动偏差和稳定的时钟信号.包括整个焊盘在内的芯片面积为0.309 mm2.测试结果表明,电荷泵锁相环能够实现10.9~12 GHz的输出时钟信号,其在10 MHz频偏处的相位噪声、参考杂散和品质因数(FoM)分别为-111.47 dBc/Hz、-25.14 dBc和-223.5 dB.当输入参考频率为706.25 MHz时, CPPLL能够在600μs后输出稳定的11.3 GHz时钟信号,且RMS抖动为973.9 fs,约为0.065 UI.在电源电压为1.2 V下,电路的功耗为47.3 mW.所设计的锁相环(PLL)电路能够适用于20 Gb/s及以上的高速通信链路系统.

904L不锈钢在含Cl^(-)和F^(-)溶液中的耐蚀性能研究

904L不锈钢因其良好的耐蚀性被广泛应用于石油、化工、排污、管道和造纸等领域中,但是其存在的Cl^(-)和F^(-)会引起904L不锈钢发生点蚀。通过对比实验,采用扫描电子显微镜和X-射线衍射研究了904L不锈钢在不同浓度Cl^(-)与F^(-)溶液中的微观形貌和腐蚀产物。采用电化学方法研究了不同浓度Cl^(-)与F^(-)和温度对904L不锈钢点蚀行为的影响,探究了904L不锈钢的耐腐蚀机理。结果表明:当F^(-)浓度从0增加到0.05 mol/L时,极化电阻Rp从2233 kΩ·cm^(2)下降到1246 kΩ·cm^(2),表明F^(-)浓度的上升会增加904L不锈钢在Cl^(-)溶液中的点蚀倾向,这是因为F^(-)会与合金中的Ni原子形成不致密的半溶性沉淀Ni F2并参与钝化膜的形成;随着F^(-)浓度的增大(从0.05 mol/L到0.30 mol/L),极化电阻Rp从1246 kΩ·cm^(2)下降到559 kΩ·cm^(2),表明当F^(-)浓度继续升高时904L不锈钢点蚀倾向继续增加,但是增加趋势逐渐减缓。温度对904L不锈钢的点蚀行为影响较大,Cl^(-)浓度对904L不锈钢的点蚀行为影响较小。

一种通用型卷积神经网络加速器架构研究

针对当前AI专用加速器设计复杂且存在内存瓶颈等不足,提出一种通用型卷积神经网络加速器架构.其RISC(Reduced Instruction Set Computer)指令集支持不同类型卷积神经网络到硬件加速器的高效映射.其通用卷积计算模块是一个由多个基本运算单元组成的可重构三维脉动阵列,支持不同尺寸的二维卷积计算;脉动阵列规模可根据需要进行配置,适用不同的并行加速需求.为缓解内存瓶颈、提高算力,输入模块引入多级缓存结构,可实现对片外数据的高速读取;输出模块设计一种基于“乒乓”架构的多级数据累加结构,以实现卷积计算结果的高速缓存输出.将所提架构在FPGA芯片上予以实现,实验结果表明该架构凭借较少计算资源和较低功耗取得了与当前先进加速器相近的性能,且通用性更强.

面向数据库查询加速的异构体系结构设计与实现

数据库是数据分析、人工智能、云计算和大数据等领域的关键工作负载,是提高系统整体性能的关键。传统数据库系统查询执行效率偏低,并且CPU通常需要优先处理事务性负载,使数据查询逐渐成为制约整个数据库系统性能和效率提升的瓶颈。为了提高数据库在大规模并发访问时的数据处理能力,提出了一种CPU+FPGA加速数据库查询的异构体系结构,通过使用异构缓存一致性加速接口将加速器集成到CPU中,在FPGA内定制可配置的多引擎查询方式,对数据库查询进行加速。聚焦常用的SQL查询语句SELECT,详细分析了系统在延迟和简化的软件堆栈方面的优势,最后使用浪潮F37X加速卡和浪潮服务器对加速模型功能和性能进行了验证。实验结果表明,与使用POWER 9 CPU进行同样的查询操作相比,数据库系统整体处理速度提高了3~9倍,这种先进的异构计算加速结构可应用在未来数据库硬件专业化的设计中。

烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究

研究了喷淋空塔内烟气流速、液气比和吸收区高度等因素对气相阻力的影响 ,并在实验室研究的基础上建立了喷淋塔流体力学数学模型 ,讨论了烟气流速、液滴直径等工艺参数对液滴停留时间。

实施“企业进村”战略 推动新农村建设

实施"企业进村"战略是社会主义新农村建设最有效途径,但是从总体上来看,目前各地操作的规范性较差、政策的导向性不足、企业的积极性还不是很高。为此,应加强政策支持力度,促进"企业进村"的动力;发展特色农村经济,增强"企业进村"的吸引力;多形式搭建服务平台,产生"企业进村"的合力。

一种收发逻辑环回测试方法的设计与实现

环回测试通常用于检查和分析芯片收发模块接口电路、内部逻辑以及传输线路物理实现的正确性。逻辑仿真过程中的环回测试主要用来验证收发模块逻辑设计以及环回设计功能的正确性。调试阶段的环回测试能够快速定位传输线路物理实现的故障点,为研制工作节省时间开销和人力成本。介绍了一种优化设计实现的物理层芯片环回设计和测试方法,更加有效地缩短了调试周期。

一种串行高速芯片互连接口逻辑设计与实现

在计算机系统中,总线技术对整个系统的性能和功能都有直接影响,通过研究高速信号传输的特点,分析串行高速芯片互连协议,实现了一种串行高速芯片互连接口逻辑,并实现了FPGA平台的与处理器互连和芯片间互连的验证。最终达到了设计性能要求和可靠性要求,互连接口数据传输速率达到6.4GT/s。

一种物理链路检测电路设计及仿真模型实现方法

检测电路用于动态检测多节点系统中节点间物理传输链路连接故障,以便系统采用链路降宽、冗余设计等手段提高系统可靠性。其仿真模型是指在系统级功能仿真验证阶段建立合理的检测电路软件模型,以保证设计验证的顺利进展;同时也为研制工作节省时间开销和设计成本。介绍了一种物理链路检测电路的设计方法,并且实现了其软件仿真模型的设计方法。

努力探索高校高层次人才队伍建设的新路子

本文对现阶段我国高校高层次人才队伍建设的基本状况进行了总结分析 ,在概括所取得的基本经验或启示的同时 ,也找出了当前存在的主要问题 ,并有针对性地运用现代人力资源开发与管理理论 。

论高校资产经营公司的功能定位与职能配置

以我国高校产业规范化建设为背景,在追溯高校资产经营公司由来及其制度安排的基础上,对其性质进行了深入探讨,并从本质上论证了高校资产经营公司的四大功能定位,指出各高校应分类别、分阶段科学配置资产经营公司"经营、管理、服务"三项具体职能。

加快建立高校后勤国有资产保值增值的长效机制

实现后勤国有资产的保值增值是深化高校后勤社会化改革的基本要求。文章阐述了高校后勤国有资产及其保值增值的概念和内涵,从建立运营机制、进行成本补偿、实行考核管理制度、进行合理的利益分配以及强化内部监督机制等方面,对如何保障高校后勤国有资产的保值增值进行了初步探讨。

高流速强化湿式石灰石烟气脱硫工艺的实验室研究

建立了湿式石灰石烟气脱硫实验台 ,并开展高流速强化湿式石灰石烟气脱硫工艺的研究。结果表明 ,提高吸收塔烟气流速可强化传质过程 ,显著地提高脱硫率 。

论高校后勤实体的企业性质

以我国高校后勤社会化改革现状为背景,以主流企业管理理论和现代制度经济学为理论分析工具,分别对当前高校后勤实体的形态特征、产权基础和契约性质等进行了剖析,论证了高校后勤实体的企业性质,为继续深化高校后勤社会化改革作出了理论铺垫。

关于建立高校岗位管理制度的思考

根据国家对事业单位“全员聘用制”改革要求,结合分析当前高校内部管理体制改革形势,在对高校建立岗位管理制度的必要性进行系统而深刻阐述的基础上,提出(设计)了高校岗位管理制度的基本框架,为进一步完善、实施这一全新的内部管理制度作出了理论铺垫。

加拿大Lambton电厂湿式石灰石─石膏脱硫工艺的运行经验

介绍了加拿大Lambton电厂的两套石灰石一石膏法烟气脱硫系统的工艺流程，系统运行初期出现的主要问题及采取的解决措施，包括吸收塔内村的渗漏、喷嘴的堵塞、入口烟近的改造、氧化槽壁面结垢和玻璃纤维喷淋管道的磨损等问题。

论高校内部管理体制改革的目标体系构建

从改革的现实出发 ,分析构建高校内部管理体制目标体系的重要意义 ,并论述了该目标体系的构建原则 ;提出了这一目标体系的基本框架 ;

大力实施人才战略 努力开创高校职称改革工作新局面

职称工作发展至今 ,取得了一定的成绩 ,面对新的形势 ,只有统一思想 ,明确任务 ,才能把握好职改工作的发展方向 ,开创高校职称改革工作新局面。文章阐述了职称工作面临的机遇和存在的挑战 ,并从三个方面明了实施人才战略 。