一种运行时消除指针别名歧义的新方法

提出一种采用软硬件结合的运行时消除指针别名歧义的新方法ＳＨＲＴＤ（ｓｏｆｔｗ ａｒｅ／ｈａｒｄｗ ａｒｅｒｕｎ－ｔｉｍ ｅ ｄｉｓａｍ ｂｉｇｕａｔｉｏｎ）．为延迟运行时不正确的内存访问及其后继操作，ＳＨＲＴＤ的功能单元执行ＮＯＰ操作．为保证所有延迟操作执行顺序的一致性，编译时就确定执行ＮＯＰ操作的所有功能单元的顺序和ＮＯＰ操作的数目．ＳＨＲＴＤ方法适用于不可逆代码，同时它的代码空间受限，也不存在严重的代码可重入性问题．新方法有效地解决了指针别名问题。

一个新的多分支全局软件流水方法

在指令级并行性很高的体系结构中，为了得到比较好的并行优化效果，通常需要设置多个分支控制机构，本文提出一个新的支持多个分支操作并行执行的全局软件流水方法──ＧＰＭＢ．并用衡量全局软件流水方法性能的两个主要参数：时间开销和空间开销把我们的方法与其它几种全局软件流水方法进行了比较．模拟实验结果表明：ＧＰＭＢ方法的时间开销和空间开销都比较小，所需要的硬件支持也比较少．

流水安全法─—一个面向软件流水技术的新的数据相关性分析方法

软件流水是一种很有效的指令级并行优化技术，而能否进行尽可能精确的数据相关性分析是决定软件流水优化效果的一个非常重要的因素．本文通过分析软件流水技术本身的特点，从保障软件流水安全为出发点，导出了一组更严洛有效的相关方程和限制不等式，大大提高了相关性判别的能力，最后与现有工作进行了比较，并用一个例子加以验证．

清华“计算机专业实践”课程的创新与实践

清华大学计算机系于2001年决定开设“计算机专业实践”课程，作为全系本科生的必修课。经过两年的准备，于2003年夏季学期在30多名本科生中进行了试点，2004年在全系185名本科生中授课，2005年在全系195名本科生中正式开课，效果很好。该课程经过4年多的建设，取得了如下主要成果。

多重循环的软件流水技术

为了解决多重循环的指令级并行编译问题，本文提出了反刍方法，以一种新的思维方式处理多重循环，将其视为一个程序流整体，有效地开发了多重循环的并行度．另外，本文还给出了实现反刍方法的基本步骤以及相应的硬件支持．最后，通过一些初步实验的结果验证了本算法的有效性，并讨论了其时间和空间效益。

一种软件流水的反流水算法

软件流水是一种循环程序的优化技术,已经广泛应用于现代优化编译器中.为了充分利用VLIWDSP处理机的指令级并行性,必须使用软件流水技术对DSP程序进行优化.然而,在串行源代码不存在的情况下,对软件流水后的原始代码进行变换、理解、测试和调试,并转换成其他处理机的代码是非常困难的.提出了一种反流水技术,它能够将软件流水后的优化汇编代码反向转换成语义等价的相应代码.通过20个程序的初步实验,验证了所提出的反流水算法的正确性.

一个支持多分支循环最优执行的VLIW体系结构

本文首先提出一个能够支持多分支循环程序最优执行的ＶＬＩＷ体系结构模型，然后在这个模型的基础上设计了一个新的主要用于数字信号处理及图象处理应用领域的单片体系结构──ＵＲＰＲ－２。在这个体系结构中，属于不同路径和不同循环体的多个分支操作可以在一个节拍内同时被执行，因此可以在更大范围内开发指令级并行性。同时还提出了一种叫作流水控制黑板的机制来支持条件分支操作。ＵＲＰＲ－２不仅能够以很高的速度执行只含有基本块的循环程序，而且还能够以较低的时间及空间开销来运行含有多个分支的循环程序。

支持多重循环软件流水的循环控制机制

ＩＬＳＰ（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄｉｎｎｅｒａｎｄｏｕｔｅｒｌｏｏｐｓｏｆｔｗａｒｅｐｉｐｅｌｉｎｉｎｇ）——内外层交替执行的多重循环的软件流水算法是对多重循环进行优化的有效方法．为了保证ＩＬＳＰ算法具有良好的时间效益和空间效益，就必须有一套支持这个算法的行之有效的多重循环软件流水控制机制．文中将比较详细地介绍一套控制机制．它与多重循环优化编译器相配合，可以有效地支持多重循环的软件流水。

URPR-1多处理机设计

URPR-1机器是一个采用VLIW体系结构的数字信号单片多处理机,具有极高的运算速度和良好的性能价格比。本文描述了URPR-1机器的硬件组成,体系结构设计上的考虑和URPR-1机器的逻辑设计特点。

一个VLIW体系结构的单片多处理机

本文介绍一个采用VLIW 超长指令字体系结构的高性能单片多处理机,在这个体系结构中采用流水寄存器堆来消除循环程序内的数据相关,从而使程序能够在指令级以极高的并行度并行运行。模拟实验结果表明这个体系结构具有很高的运算速度和很好的性能价格比。

VLIW多处理机接口部件的设计

URPR-1机器是一台采用多处理单元的VLIW体系结构单片机。它面向数字信号处理和图象处理,具有极高的运算速度和良好的性能价格比,接口部件位于主机和URPR-1机器之间。负责主机与URPR-1之间的通信,本文描述了接口部件的硬件组成,体系结构设计上的考虑和接口部件上软件的设计思想。

基于乐观性策略的分支消去法

在细粒度并行优化领域,带分支的程序较难取得好的优化结果,主要问题是空间开销在理论上是指数级上升的。本文在分析了程序的执行机制与条件分支的关系后。改进了Allen提出的分支消去法,使之无须特殊硬件的支持,使分支消去法更易于实用化。

计算机串行接口网的研究与实践

用串行接口连网由于不需要配置专门硬件,成本极低。对网上的结点不限机种,对通讯线路要求也不高,因此有极其广泛的应用前景。本文以已经实现的一个串行接口网为背景,介绍了串行接口网的机间连接方式,虚拟终端功能,文件传送功能及远程系统调用等关键技术。

计算机串行接口网

把多台同种或不同种的计算机连网,通常需要一套硬件和软件。例如,使用很广泛的以太网,在每台计算机上都要配置网络控制器、缓冲存贮器和网络收发器等硬件及一套网络软件。其主要优点是速度快,然而成本很高。一个四台计算机的网络,其网络硬件一般要花二万到三万美元。

双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯中的自聚集行为

以α-溴乙苯为引发剂, 溴化亚铜为催化剂, 2,2′-联吡啶为配体, 用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了结构一定的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯(PSt-b-PBA). 经水解制备了双亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA);采用单溶剂溶解法配制了PSt-b-PAA在甲苯中的反胶束溶液;以极性荧光化合物N-1-萘乙二胺盐酸盐(NEAH)为极性微区探针, 用荧光光谱法并配合透射电镜观察探索了双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯溶液中的自聚集行为, 考察了双亲性嵌段共聚物浓度、链结构及温度等因素对反胶束化行为的影响规律. 结果表明, 亲水链PAA短而亲油链PSt长的双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA, 用单溶剂溶解法可使其在甲苯中发生自聚集, 形成以亲水段为核, 疏水段为壳的星状反胶束结构;反胶束为10～20 nm的球形聚集态结构;PSt-b-PAA的自聚集行为及临界胶束浓度与分子链的微结构和温度等因素相关, 且随着共聚物浓度的增大, 小胶束会逐渐结合形成大的纺垂状聚集体.

软件流水中的循环展开优化

在软件流水中应用循环展开可以实现分数值的启动间距 ,提高资源的利用率 ,同时基于展开的优化技术可以降低程序的资源需求和关键路径的长度 .提出了基于程序特性的展开因子算法UTBPC(UnrollingTimesBasedProgramCharacter istics) ,解决了循环展开的核心问题———展开因子的确定 ,同时提出了基于展开的软件数据预取优化技术 ,提高了软件数据预取的效率 .所有这些都在ORC(OpenRe searchCompiler)中实现 ,并对SPEC 2 0 0 0中的程序进行了测试 ,平均性能提高了 2 .6% .实验结果表明新提出的算法和基于展开的数据预取优化技术提高了编译器的整体性能 .

基于FPGA的开放式教学CPU的设计与测试系统

设计并实现了一个CPU设计与测试实验装置,适合于计算机原理和系统结构课程的综合实验。该实验装置采用EDA工具在FPGA上实现了CPU设计,应用M CU和上位机软件对所设计的CPU进行了监控和调试,保证了CPU在实验系统上能够运行起来。

片上二维网络互连性能分析

片上互连网络已日益成为影响片上多处理器性能的重要因素之一.几乎所有的互连结构均是在二维网络的基础上演变发展而来的.首先分析了几种常见的内部结点度均为4的二维网络的静态特性,提出了一种新的二维片上网络互连路由结构和通信协议,基于全局均匀随机通信模型,通过改变网络规模和变换通信强度,分析了不同结构网络的动态特性,然后用链接数表示通信成本,提出了一种新的网络互连综合性能评估指标网络单位成本延迟负载能力,最后对二维网络片上互连的综合性能进行了对比分析,指出了其各自适用的场合.

软件流水中隐藏存储延迟的方法

软件流水是一种重要的指令调度技术,它通过同时执行来自不同循环体的指令来加快循环的执行速度.随着处理机运行速度的逐渐提高,存储访问延迟成为性能提高的瓶颈.为了减轻存储系统影响,软件流水结合了一些存储优化技术,通过隐藏存储延迟来提高性能.提出了一种延迟可预测的模调度算法(foresightedlatencymoduloscheduling,简称FLMS),它根据循环的特点来确定load指令延迟.实验结果表明,FLMS算法减少了阻塞时间,提高了程序性能.

主成分线性回归模型分析应用程序性能

应用程序的性能分析能够给体系架构设计者和性能优化者提供有效的参考和指导.采用主成分线性回归模型分析了SPEC CPU2006的整型程序性能.模型选取性能监测单元采样到的事件为自变量,每条指令的时钟周期数(CPI)作为因变量.模型中采用主成分分析法消除了性能事件之间的相关性.实验结果表明,模型的拟合优度在90%以上,对性能进行预测的平均相对误差为15%.模型从量化上分析了L1,L2高速缓存缺失作为影响性能的关键因素是怎样影响程序性能的.