传输触发结构ASIP软件工具的自动定制

软件工具在ASIP设计中扮演了非常重要的角色,自动定制软件工具对于提高ASIP设计的自动化程度意义重大.详细分析了传输触发结构(TTA)ASIP软件工具的自动定制问题,提出了扩展指令、目标代码编码、保留表等关键体系结构描述信息的自动生成方法.其中,扩展指令信息通过合并相关基准指令的语法树及其他描述信息获得;目标代码编码通过对功能单元端口和寄存器端口分类并顺序编号获得;指令保留表则通过分析指令执行过程中数据传输的时序与资源使用情况获得.实验结果表明,该方法灵活简单,当ASIP的指令集和其他体系结构信息变化时可以自动生成相应的软件工具,并能够保证软件工具的效率.

触发管型气体火花开关触发电极结构研究

通过对触发管型气体火花开关触发机理和电极结构的分析,提出了圆盘型、齿轮型及多针型等新的触发电极。实验表明,这三种触发电极除多针型外都具有稳定工作性能,触发范围与常规针状电极结构相当,在纳秒前沿的触发脉冲作用下抖动可低于10 ns。其中,采用齿轮状触发电极结构,在幅值22 kV(约为主间隙静态击穿电压的20%)、前沿10 ns的触发脉冲下,触发最小时延为77 ns,抖动为2.5 ns。

英汉极性触发结构比较

汉语"连……都"结构是极性触发结构,在很多地方对应于英语even-结构,它们均触发名词极性义。极小词和含梯级义名词的极性义只需激活,普通名词本身不表极性,其极性义由even和"连……都"建构。全量否定时,赋予名词极小义,全量肯定时,则赋予名词极大义。梯级小品词even和"连"均可隐去,但隐去的情况各异。Even的语义隐含在极小词中,它激活极小词的极性义时,可与之同现,也可隐去。建构普通名词的极性义时,必须是显性形式。"连"的隐现与结构本身的重音模式有关,极性名词的焦点特征可由"连"和重音共同引出,也可只由重音引出。Even和"连……都"均触发存在预设和梯级预设,但这两种预设并不总是同时凸显。英语没有词汇标记区分存在预设与梯级预设的不对称行为,只有(Neg)even...NP一种形式,因而引发even是否引入存在预设的争议。汉语通过"都/也"更替进行区分,梯级预设凸显时多采用"连……都"结构,存在预设凸显时则倾向于采用"连……也"结构。

TTA-EC:一种基于传输触发体系结构的ECC整体算法处理器

以传输触发体系结构(TTA)为基础,为支持大数运算扩展寄存器堆,增加模乘单元以加速模乘操作,提出一种ECC整体算法处理器TTA-EC.该处理器具有如下特点:(1)利用TTA工具链,可快速开发出基于TTA-EC的完整ECC公钥系统;(2)模乘单元将以基数为处理字长的高基数Montgomery算法与行共享流水结构相结合,具有良好的可扩展性;(3)流水单元实现矢量乘操作,并同时支持GF(p)和GF(2n)双有限域;(4)通过调整总线宽度和流水单元个数,可满足不同性能/面积约束.在0.18μm1P6MCMOS工艺下,其高性能和紧缩面积版本的规模分别为117.4K和40.6K,可分别在0.87ms和7.83ms内完成一次GF(p)或GF(2n)上的192位EC标量乘运算,峰值功耗分别为242.1mW和28.5mW.

传输触发体系结构指导下的ASIP自动生成

提出传输触发体系结构(TTA)指导下的专用指令集处理器自动生成方法,可有效地解决指令集生成、可重定向编译和微结构设计等问题.TTA只包括一种指令即传输指令,避免了指令集生成的问题;在该方法的软件工具链中,语义翻译和调度相互独立,调度器无需关心语义,解决了可重定向编译的问题;微结构设计遵循统一模板,其寄存器传输级描述可自动生成.另外,针对应用的性能优化与连接优化过程是自动完成的.在密码算法领域的应用验证了该方法的有效性.

基于多孔隙触发的三电极场畸变开关设计与实验研究

场畸变开关是脉冲功率系统的关键器件,其低时延和低抖动性能参数是输出高幅值、快前沿脉冲的重要保障。在Marx发生器前级所用的场畸变开关,其要求时延和抖动尽可能小,才能保证Marx发生器装置输出特性具有快前沿、低抖动的稳定性。单孔触发电极的场畸变开关由于初始有效电子产生和扩散较慢导致时延较长,多孔触发电极结构的提出在一定程度上可以降低时延,但是抖动会增大,对于多孔触发电极场畸变开关如何同时保证低时延和低抖动需要进一步研究。因此,该文通过对传统单孔触发电极结构进行优化改进,提出了改变孔径大小和孔的个数的优化组合设计用于实现低时延,同时还显著地改善了抖动。实验结果表明:5 mm十六孔触发电极结构的场畸变开关在工作系数为71.1%~85.3%时,即工作电压在20~24 kV时,时延在45.2~41.1 ns之间,抖动在6.87~5.87 ns之间,相较于传统的单孔触发电极结构,其时延和抖动分别下降了14.8%和16.1%,性能提升明显。该文所设计的场畸变开关满足工程应用需求,为研究多孔型场畸变开关的性能提供了新思路。

一种基于传输触发体系结构的可重构Hash函数处理器:TTAH

Hash函数是密码学中保证数据完整性的有效手段,性能需求使得某些应用必须采用硬件实现。本文通过分析常用Hash函数在算法上的相似性设计出了专用可重构单元,并将这些可重构单元耦合到传输触发体系结构中,得到一种可重构Hash函数处理器TTAH。常用Hash算法在TTAH上的映射结果表明:与细粒度可重构结构相比,其速度快,资源利用率高;与ASIC相比,可以在额外开销增加较小的前提下有效地支持多种常用Hash函数。

同步数据触发体系结构中指令预取技术研究

同步数据触发体系结构SDTA将传统指令级并行细化到微操作级并行,具有较高的数据处理能力,但其特殊的指令格式及指令特性,给指令Cache访问带来了挑战。指令预取技术能够有效地降低指令Cache的访问失效率,增强处理器取指能力,提高性能。本文分析了SDTA指令集特性,提出了一种适合SDTA指令集特性的软硬件相结合的混合指令预取机制,采用硬件预取引擎和软件提示相结合进行预取。该方法能够有效地提高指令Cache命中率,且具有实现简单、无效预取率低、不会增加代码体积等特点。

传输触发体系结构指导下的ECC整体算法处理器设计

以传输触发体系结构(TTA)为基础,为支持大数运算扩展寄存器堆,并增加模乘单元以加速模乘操作,提出一种ECC整体算法处理器.该处理器具有如下特点: ①利用TTA工具链可快速开发出ECC公钥系统;②模乘单元将以基数为处理字长的高基数Montgomery算法与行共享流水结构相结合,具有良好的可扩展性;③流水站实现矢量乘操作,并同时支持GF(p)和GF(2n)双有限域;④通过调整总线宽度和流水站个数,可满足不同性能/面积要求.在0.18μm CMOS工艺下,其高性能和紧缩面积版本的电路等效门数分别为117.4×103和40.6×103,可分别在0.87ms和7.83ms内完成一次GF(p)或GF(2n)上的192位EC标量乘运算.

2017年5月7日广州极端强降水对流系统结构、触发和维持机制

2017年5月7日,广州市增城区新塘镇等地出现了小时雨量超过180mm、3h雨量超过330mm的极端强降水事件(简称"5·7"极端强降水事件),导致了严重的经济损失。这次过程的高强度降水分为两个主要阶段:花都区降水和增城区降水,每个阶段的强降水均集中在2~3h内,最大分钟级降水达到了5mm的强度,增城区新塘镇184.4mm的极端小时雨量中约120mm的雨量是在05:30—06:00的半小时内产生的。地闪监测显示,对流发展的第一阶段伴有较少的负地闪,第二阶段仅伴有几个闪电。雷达和卫星资料显示,强降水对流系统具有空间尺度小,发展迅速的特征;但发展成熟阶段的反射率因子大值区和卫星低TBB区在空间上出现明显偏离。强倾斜上升气流可能是造成反射率因子大值区和卫星低TBB区空间偏离的原因。雷达资料垂直剖面显示,对流具有回波顶高较低、云底高度低、强回波质心低等低质心暖云降水的特征。地势分布和辐射降温是花都北部低温中心的主要成因,大尺度弱冷空气和冷中心伴随的地形的共同作用,使得偏南暖湿气流向北移动受阻后,在花都地形的强迫抬升下触发了对流。偏南暖湿气流的持续输送、花都地形的阻挡和冷池的作用是01—03时对流维持的主要原因,弱冷空气的南下对03—04时对流系统的快速南移起到了重要作用,而冷池驱动的对流发展模型可以解释增城地区05—06时对流的较长时间维持。弱的环境引导气流和偏南暖湿气流使得高效的低质心、高效率强降水对流系统较长时间影响同一局地区域,从而导致了花都和增城两地局地极端强降水的出现。

密码算法在同步数据触发体系结构上的实现

研究了同步数据触发体系结构(SDTA)在密码处理中的应用。SDTA是一种基于数据传输触发的体系结构,与传统的操作触发体系结构相比具有更好的灵活性。性能测试的结果表明密码算法和单向散列算法在SDTA结构上获得了较好的性能。

触发性结构化理财产品的定价研究

本文通过将与证券、利率、汇率、指数、基金等各类金融资产表现挂钩的结构性投资产品作为研究对象,分析其在提供潜在回报及控制风险的同时,如何满足人们的投资心理需求。本文着重针对触发性结构化理财产品的定价进行了定量的研究,通过对其定价过程进行了严密的推导过程,并结合了傅立叶变换法,使最终得出的结果更加精准。

SDTA:一种适合密码处理的处理器结构

提出一种基于同步数据触发结构(SDTA)的密码处理技术。利用SDTA的高并行、广谱适应和多态易用等特点,满足密码处理的高性能、强适应性和抗攻击性等要求。基于该结构的设计优化流程进行应用分析,得出瓶颈操作,通过设计相应的计算加速单元实现应用加速,且新单元可以方便地加入该结构内核中,从而减少处理器的设计时间。

电梯制动器检测开关的动作模型及故障机理研究

制动器抱闸检测开关的准确性是影响电梯正常运行的关键性能指标。针对高温天气下制动器抱闸反馈故障频发的现象,建立了考虑温度、湿度的制动器抱闸检测开关的行程解析模型,开展了反馈故障的多因素研究。制定了影响抱闸检测开关准确性的关键参数的设计准则,分析了放大倍率的变化情况,基于其突变特性找到了解决问题的突破口,并开展了开关检测在不同温度湿度下的实验研究和现场应用验证。实验结果表明,检测开关触发结构基于放大倍率的突变特性,提高放大倍率能够有效提高制动器反馈的准确性,证明了该触发结构在改善高温天气制动器抱闸动作检测的可行性。

基于QCA的双边沿JK触发器的实现

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是一种有望替代传统半导体晶体管的新型纳米器件.本文提出了一种改进的双边沿触发结构及其相应的JK触发器电路,用概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)分析该触发结构,结果表明该结构较以往的可靠性更高.同时利用模块垂直堆叠方法来优化了JK触发器电路,新结构电路较之前的电路元胞数和整体面积均有所减少.

场畸变触发开关新型触发电极的设计与实验

气体触发开关是脉冲功率电路的重要组成器件。针对工程中对低抖动、长寿命气体触发开关的需求,结合三电极场畸变型触发开关,设计一种拥有较多孔隙的多环型触发极结构。对三种主电极-触发极分别为平板-多环、平板-圆盘、球冠-圆盘的开关进行击穿特性实验研究,结合电场仿真对比分析实验结果。实验结果表明:在22.4k V/40ns的触发脉冲和5.0~7.5k V的工作电压下,平板-多环结构的开关时延及抖动比较稳定,开关时延基本在81.0~84.5ns之间,抖动为0.8~1.1ns。平板-多环电极结构开关时延、抖动均明显优于平板-圆盘结构,其开关时延、抖动与球冠-圆盘结构基本相同但使用寿命优于球冠-圆盘结构。

配置流驱动计算体系结构指导下的ASIP设计

为了兼顾嵌入式处理器设计中的灵活性与高效性,提出配置流驱动计算体系结构.在体系结构设计中将软/硬件界面下移,使功能单元之间的互连网络对编译器可见,并由编译器来完成传输路由,从而支持复杂但更为高效的互连网络.在该体系结构指导下,提出一种支持段式可重构互连网络的专用指令集处理器(ASIP)设计方法.该方法应用到密码领域的3类ASIP设计中表明,与简单总线互连相比,在不影响性能的前提下,可平均节约53%的互连功耗和38.7%的总线数量,从而达到减少总线数量、降低互连功耗的目的.

基于TTA体系结构的嵌入式协处理器的设计与实现

本文基于TTA结构提出了一种嵌入式协处理器体系结构,并完成了其VLSI设计与实现。该协处理器具有双Cluster的运算内核,能够高效地支持多媒体应用中的数据密集型计算。为了充分发挥协处理器工作效率,本文还设计了具有流缓冲代理特征的流存储子系统,通过实现数据流存储访问机制以及计算资源与片外存储之间的低耦合结构,提高访存带宽。最后,基于该嵌入式协处理器,本文在0.18μmCMOS工艺下实现了一款多核SoC芯片,其工作主频为300MHz,实测功耗为910mW。

面向TTA结构的可重定向周期精确模拟器的设计与实现

给出了一种面向传输触发体系结构的可重定向周期精确模拟器的设计与实现。该模拟器能够在不修改的情况下,对不同的TTA硬件体系结构设计进行高效的模拟。同时提供了方便的用户自定义扩展指令的添加接口。为了加快模拟速度,提出了一种预解释模拟机制。

一种面向数字信号处理的嵌入式处理器体系结构设计

针对数字信号处理在嵌入式领域中的广泛应用,并基于数字信号处理程序的特征,本文提出了一种专门面向嵌入式应用中数字信号处理的处理器体系结构。该体系结构的设计建立在传输触发体系结构的基础上,并加入了针对sin/cos求值的特殊功能单元对性能进行加速。测试结果表明,这种体系结构对数字信号处理核心程序的运行具有极高的性能,并且具有硬件结构简单、易于开发的特征。