弱耦合协处理器设计方法研究——以人工智能应用为例

近些年随着人工智能、大数据、元宇宙等应用的蓬勃发展和半导体工艺进步的放缓,软件应用与硬件性能之间出现了巨大的算力鸿沟,通过软硬件协同设计的特定领域架构作为应对方案得到了学术界和工业界的广泛关注和认可.所以针对特定领域应用的核心需求设计专用协处理器,研究专用协处理器的设计方法,对于提高软件应用性能和效率,提升硬件设计效率等问题具有重大意义.本文分析了不同耦合度和不同负载需求的协处理器设计空间,重点研究了弱耦合协处理器的设计方法,包括基于RISC-V定制指令设计协处理器指令架构、弱耦合协处理器在不同应用场景下的控制交互接口、访存接口和设计框架;同时归纳总结了人工智能应用的共性需求和人工智能协处理器研究现状;并给出了两种面向不同人工智能应用场景的弱耦合协处理器设计实例,为提高协处理器设计效率提供了有效支撑.

多核实时线程间干扰分析及WCET估值

在共享Cache的多核处理器中,线程在共享Cache中的指令可能被其他并行线程的指令替换,从而导致了线程间在共享Cache上的干扰.多核结构下WCET估值需要考虑并行线程间在共享Cache上的干扰.针对当前典型的共享Cache和共享总线的多核结构,本文提出了一种迭代的WCET估值分析方法.考虑共享总线对共享Cache访问的时序影响,基于该时序分析线程间在共享Cache上的干扰,得到较精确的WCET估值.理论分析证明了该方法的有效性,实验结果表明本文的分析方法较之当前的两种方法分别可以提高21%和14%的精确度.

异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点。本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析了异构多核处理器对体系结构设计带来的挑战。最后本文针对高性能应用和嵌入式实时应用分析了异构多核在这两种应用中的设计关键点,指出了高性能异构多核在性能提升、内核数量以及嵌入式异构多核在实时性、低能耗需求等方面的设计难点和研究方向。

基于取指执行时序范畴的多核共享Cache干扰分析

在多核结构中,获得并行应用线程的安全、精确的最坏情况执行时间(worst case execution time,WCET)的最大挑战之一在于共享资源的竞争冲突检测.在共享Cache的多核处理器中,线程在共享Cache中的指令可能被其他并行线程的指令替换,从而导致了线程间在共享Cache上的干扰,因此多核结构下线程WCET需要考虑并行线程间在共享Cache上的干扰.在现有的简单地址映射干扰分析基础上,考虑了指令取指执行时序因素对干扰的影响,提出了非干扰状态的充分不必要条件,根据指令的取指执行时序范畴判断线程在共享Cache上的干扰状态.通过排除非干扰状态,可以进一步精确多核结构中线程的WCET估值.理论分析证明了该方法的有效性.实验结果表明,与当前现有的考虑执行周期和基于逻辑访问先后顺序的方法相比,基于时序方法下的WCET估值分别可以提高12%和7%的精确度.

中西医结合治疗重度痤疮

根据近年来的中西医结合治疗痤疮的临床案例和实验研究等,与单纯用中药或者单用西药治疗重度痤疮的疗效对比。收集近10年来,符合标准的文献报道收纳集合,提取有研究质量的数据,并给予总结归纳。西药治疗重度痤疮见效快疗效好,但是近年来痤疮患者中,痤疮丙酸杆菌耐药性的发生率在逐年增加,临床经常出现不良反应,然而痤疮丙酸杆菌之所以会产生抗药性,主要是因为其在不良的环境条件下形成菌膜进行抵抗。中药治疗虽然起效慢但是疗效更持久,毒副作用相对更小。中西医结合治疗重度痤疮的疗效要明显优于单纯用西医治疗或者单用中医治疗,但由于中药的应用大多根据老祖宗的经验来进行,导致其缺乏科学依据和品质管理的标准化,因此需要待更进一步的临床和实验研究。所以中西医结合疗治疗重度痤疮逐渐成为临床治疗的新思路。

ADTA-1:一种嵌入式异构双核微处理器

针对多核日益严重的功耗问题,利用异步技术在低功耗方面的优势,结合数据触发结构设计并实现了一种嵌入式异构双核微处理器(ADTA-1)。该设计将异步设计应用于嵌入式多核微处理器中,并在芯片中对异步微处理器进行了测试,验证了异步电路在多核微处理器中的有效性和低功耗特性,为进一步设计和实现低功耗异步多核微处理器进行了有益的探索。

面向WCET分析的实时多核体系结构研究

随着工艺技术的发展以及嵌入式实时应用范围的不断扩大和需求的不断提升,多核处理器必将凭其高性能和低功耗特性应用到嵌入式实时领域中。但是,多核处理器体系结构很难甚至无法满足实时系统的实时限制和对WCET的可预测性要求。从多核中的共享资源入手,分析多核中的片上共享资源(共享Cache、片上互连)和片外共享资源(片外存储)对WCET分析的影响,探讨了各种干扰下的WCET分析方法。介绍了两种多核WCET分析模型:多核静态WCET分析模型和多核混合WCET分析模型;同时,针对嵌入式实时应用提出了多核设计原则。

三黄泻心汤水提物对痤疮丙酸杆菌体外抑制实验

目的研究三黄泻心汤水提物对痤疮丙酸杆菌的体外抑菌作用。方法采用厌氧培养法,常规平皿法(37℃厌氧培养48 h)对痤疮的主要致病菌痤疮丙酸杆菌进行培养并且观察其在不同浓度情况下三黄泻心汤的体外抑菌效果,求出三黄泻心汤水提物最小抑菌浓度(MIC),并与乳糖酸红霉素对痤疮丙酸杆菌的抑菌浓度相对比。结果三黄泻心汤在浓度为6.25 mg/m L时对痤疮丙酸杆菌完全抑制其生长。结论三黄泻心汤对痤疮的主要致病菌痤疮丙酸杆菌有良好的体外抑菌作用。

开销敏感的多处理器最优节能实时调度算法

嵌入式多处理器系统的能耗问题变得日益重要,如何减少能耗同时满足实时约束成为多处理器系统节能实时调度中的一个重要问题.目前绝大多数研究基于关键速度降低处理器的频率以减少动态能耗,采用关闭处理器的方法减少静态能耗.虽然这种方法可以实现节能,但是不能保证最小化能耗.而现有最优的节能实时调度未考虑处理器状态切换的时间和能量开销,因此在切换开销不可忽视的实际平台中不再是最优的.文中针对具有独立动态电压频率调节和动态功耗管理功能的多处理器系统,考虑处理器切换开销,提出一种基于帧任务模型的最优节能实时调度算法.该算法根据关键速度来判断系统负载情况,确定具有最低能耗值的活跃处理器个数,然后根据状态切换开销来确定最优调度序列.该算法允许实时任务在处理器之间任意迁移,计算复杂度小,易于实现.数学分析证明了该算法的最优性.

多核系统中基于G1obal EDF的在线节能实时调度算法

随着多核系统能耗问题日益突出,在满足时间约束条件下降低系统能耗成为多核实时节能调度研究中亟待解决的问题之一.现有研究成果基于事先已知实时任务属性的假设,而实际应用中,只有当任务到达之后才能够获得其属性.为此,针对一般任务模型,不基于任何先验知识,提出一种多核系统中基于Global EDF在线节能硬实时任务调度算法,通过引入速度调节因子,利用松弛时间,结合动态功耗管理和动态电压/频率调节技术,降低多核系统中任务的执行速度,达到实时约束与能耗节余之间的合理折衷.所提出的算法仅在上下文切换和任务完成时进行动态电压/频率调节,计算复杂度小,易于在实时操作系统中实现.实验结果表明,该算法适用于不同类型的片上动态电压/频率调节技术,节能效果始终优于Global EDF算法,最多可节能15%～20%,最少可节能5%～10%.

基于TTA的异步微处理器设计及其VLSI实现

本文针对传输触发体系结构设计了一款异步微处理器.由于异步TTA采用分布式的控制方式,数据相关会导致程序执行错误,因此提出了一种数据源选择技术来保证程序执行的正确性,并给出了异步TTA的微体系结构与电路实现.最后,在0.18μm工艺下采用基于宏单元的异步集成电路设计方法实现了该异步微处理器.实验结果表明提出的数据源选择技术能够有效保证异步TTA微处理器正确执行,同时异步TTA计算内核功耗仅为相应同步计算内核功耗的40%左右.

鹿茸多肽对骨质疏松模型大鼠的改善作用及对SIRT1/FOXO1信号通路的影响

目的:探讨鹿茸多肽(VAP)对骨质疏松(OP)模型大鼠的保护作用,并阐明其可能的作用机制。方法:60只12周龄SD大鼠随机分为对照组、模型组、阳性药组(1 mg·kg^(-1)·d^(-1)阿仑膦酸钠灌胃)、低剂量(100 mg·kg^(-1)·d^(-1))VAP组、中剂量(200 mg·kg^(-1)·d^(-1))VAP组和高剂量(300 mg·kg^(-1)·d^(-1))VAP组,每组10只。除对照组外,其余各组大鼠肌肉注射地塞米松(2 mg·kg^(-1))复制OP大鼠模型,对照组大鼠肌肉注射等体积生理盐水,每周2次,连续11周。双能X射线骨密度仪检测各组大鼠股骨骨密度(BMD),酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测各组大鼠血清中血钙(Ca^(2+))、血磷(P)、骨保护素(OPG)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)水平,生化法检测各组大鼠血清中丙二醛(MDA)水平和超氧化物歧化酶(SOD)活性,HE染色观察各组大鼠骨组织病理形态表现,Western blotting法检测各组大鼠骨组织中沉默信息调节因子1(SIRT1)、过氧化氢酶(CAT)、Runt相关转录因子2(RUNX2)和叉头框蛋白O1(FOXO1)蛋白表达水平。结果:与对照组比较,模型组大鼠股骨BMD明显降低(P<0.05);与模型组比较,阳性药组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠股骨BMD明显升高(P<0.05或P<0.01)。与对照组比较,模型组大鼠血清中Ca^(2+)、P和OPG水平及SOD活性明显降低(P<0.05),ALP、OCN和MDA水平明显升高(P<0.05);与模型组比较,低剂量VAP大鼠血清中OPG水平明显升高(P<0.05),阳性药组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠血清中Ca^(2+)、P和OPG水平及SOD活性明显升高(P<0.05或P<0.01),阳性药组和各剂量VAP组大鼠血清中ALP、OCN和MDA水平明显降低(P<0.05或P<0.01)。HE染色,与对照组比较,模型组大鼠骨组织中骨细胞数量减少且排列混乱,骨小梁纤细,出现大片断裂,髓腔扩大;与模型组比较,阳性药组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠骨组织中骨小梁粗壮,排列紧密。Western blotting法,与对照组比较,模型组大鼠骨组织中SIRT1、CAT、RUNX2和FOXO1蛋白表达水平明显降低(P<0.05);与模型组比较,阳性药组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠骨组织中SIRT1、CAT、RUNX2和FOXO1蛋白表达水平明显升高(P<0.05或P<0.01)。结论:VAP对OP模型大鼠具有保护作用,其作用机制可能与介导SIRT1/FOXO1信号通路抗氧化应激作用有关。

多核系统中基于动态电压频率调节的实时节能调度研究

在实时嵌入式领域,特别是无线移动和便携式计算领域,能耗是首要考虑的因素,这也是多核处理器尚未在嵌入式领域全面展开应用的首要因素。目前针对多核系统的实时应用,基于动态电压频率调节(DVFS)的实时节能调度技术研究得较少,还有许多问题亟待解决。本文介绍了多核系统中动态电压频率调节技术,分析讨论了当前多核系统中实时调度研究进展,主要针对同构多核、异构多核、并行任务模型和弱硬实时模型等方面,深入探讨了多核系统中基于DVFS的实时节能调度。本文结合多核系统、电压频率动态调节节能和实时调度,探索了多核系统中的实时节能调度,奠定了理论和技术基础,具有重大的理论意义和现实应用价值。

多核系统中基于动态松弛时间回收的节能实时调度算法

许多嵌入式实时任务的实际执行时间往往小于最坏情况执行时间,因此可以产生大量的动态松弛时间。针对时限等于周期的偶发任务集,提出一种基于动态松弛时间回收的多核系统节能实时调度算法DSREM。该算法基于最优在线调度算法LRE-TL,利用TL面内节能实时调度思想,在每个TL面的提前完成时刻实现动态松弛时间回收,降低后续偶发任务的执行频率,实现更多的节能。同时该算法还在每个TL面的初始时刻、偶发任务的释放时刻实现动态电压和频率调节,保证了偶发任务集最优可调度性。经过系统的数学分析和仿真,结果表明,DSREM算法不仅保证了偶发任务集的最优可调度性,而且当任务集总负载超过某一个值后,其节能效果始终优于现有方法,尤其随着总负载的增加,节能效果会更好。

低功耗微处理器中异步流水线设计

随着工艺的不断进步及芯片上资源的不断增加,微处理器设计遇到了一系列问题:为芯片提供一个全局时钟网络越来越困难,时钟扭曲等问题越来越突出,芯片的功耗问题越来越严重。上述这些因素促使人们将注意力逐渐转向异步电路设计。在设计异步微处理器过程中,异步流水线的设计是一个非常重要的问题。首先总结了微处理器设计中出现的各种流水线结构,并给出了相应的异步实现;然后提出了一种异步流水线设计流程,用于加速异步流水线的设计;最后利用提出的流程设计实现了几种异步功能单元,实验结果表明异步电路能够有效降低电路的功耗。

江苏省区域物流业发展水平的比较分析

近年来,江苏省现代物流业整体得到了快速发展,但区域物流发展水平不平衡现象较为明显。本文采用多元统计分析的因子分析和聚类分析对江苏省13个地级市物流业发展水平进行了比较分析,从中找出各地区自身的优劣势以及地区间的差距,最后就提升江苏省区域物流业发展水平提出了相应的对策建议。

基于ASM描述共享网络的实时任务可执行概率设计

利用抽象状态机(ASM),形式化描述了共享网络中实时任务接纳控制机制,提出了实时任务可执行概率设计过程的ASM模型,利用Spec Explorer给出了分析该模型的方法步骤。该模型不仅有助于验证其设计,还有利于实现实时任务接纳控制机制,并为利用ASM模型方法设计实现其他控制机制提供了范例。

鹿茸多肽对大鼠绝经后骨质疏松的改善作用及其机制

目的:探讨鹿茸多肽(VAP)对绝经后骨质疏松症(PMOP)模型大鼠的保护作用,并阐明其可能的作用机制。方法:60只12周龄SD雌性大鼠随机分为假手术组、模型组、阿仑膦酸钠组(1 mg·kg^(-1)·d^(-1)阿仑膦酸钠灌胃)、低剂量VAP组(100 mg·kg^(-1)·d^(-1) VAP灌胃)、中剂量VAP组(200 mg·kg^(-1)·d^(-1) VAP灌胃)和高剂量VAP组(300 mg·kg^(-1)·d^(-1) VAP灌胃),每组10只。除假手术组外,其余各组大鼠摘除双侧卵巢,复制PMOP大鼠模型。双能X射线骨密度仪检测各组大鼠股骨骨密度(BMD),酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测各组大鼠血清中血钙(Ca^(2+))、血磷(P)、骨碱性磷酸酶(BALP)和Ⅰ型前胶原N端前肽(PINP)水平,采用相关试剂盒检测各组大鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)水平,HE染色法观察各组大鼠骨组织病理形态表现,Western blotting法检测各组大鼠骨组织中磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)、磷酸化PI3K(p-PI3K)、蛋白激酶B(AKT)和磷酸化AKT(p-AKT)蛋白表达水平。结果:与假手术组比较,模型组大鼠股骨BMD降低(P<0.01);与模型组比较,阿仑膦酸钠组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠股骨BMD升高(P<0.05或P<0.01)。与假手术组比较,模型组大鼠血清中Ca^(2+)、P、BALP及PINP水平和SOD活性降低(P<0.05或P<0.01),MDA水平升高(P<0.01);与模型组比较,中剂量VAP组大鼠血清中P水平升高(P<0.01),阿仑膦酸钠组和高剂量VAP组大鼠血清中Ca^(2+)、P、BALP及PINP水平和SOD活性升高(P<0.05或P<0.01),MDA水平降低(P<0.05)。HE染色,与假手术组比较,模型组大鼠骨组织中骨小梁纤细,大片断裂,髓腔扩大;与模型组比较,阿仑膦酸钠组、中剂量VAP组和高剂量VAP组大鼠骨组织中骨小梁粗壮,排列紧密,骨细胞数量多。Western blotting法,与假手术组比较,模型组大鼠骨组织中p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值降低(P<0.01);与模型组比较,各剂量VAP组大鼠骨组织中p-PI3K/PI3K比值升高(P<0.05或P<0.01),阿仑膦酸钠组和高剂量VAP组大鼠骨组织中p-AKT/AKT比值升高(P<0.01)。结论:VAP对大鼠PMOP具有改善作用,其机制可能与VAP调控骨组织中PI3K/AKT信号通路及降低骨组织氧化应激有关。

鞋底观察员

鞋柜里藏着适合各个季节的、不同款式的鞋子,有运动鞋、皮鞋、拖鞋、高跟鞋……穿上这些鞋子踩出来的鞋印也各不相同。小朋友,你观察过不同鞋子的鞋底吗?它们的纹路分别是什么样的?这些纹路又有什么作用呢?今天就让我们一起探索一下鞋底的秘密吧!

基于循证护理的静脉血栓预防方案在脊柱外科患者围术期中的应用效果分析

分析脊柱外科患者应用基于循证护理的静脉血栓预防方案的效果。方法 使用随机抽取的方法将86例脊柱外科患者分为两个研究组,即对比组以及观察组,研究时间为2023年1月-2024年1月,对比组(43例)采取传统方式护理、观察组(43例)采取基于循证护理的静脉血栓预防方案。入组对比的指标为静脉血栓发生率、满意度、心理状态以及生活质量。结果 在静脉血栓发生率、满意度、心理状态以及生活质量对比上,观察组优于对比组(P<0.05)。结论 深静脉血栓是脊柱外科病人围手术期的常见并发症,建立以循证护理为基础的 DVT预防性护理计划,可以显著改善病人的凝血、下肢静脉功能,防止血栓,提升病人的护理满意度,是值得推广的。