计算机芯片关键技术前沿与进展专题前言 - 刘志勇, 窦勇.pdf
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前
言
我们高兴地向大家推出
“
计算机体系结构前沿技术
２０２１
”
专题
———“
计算机芯片关键
技术前沿与进展
”,
集中介绍计算机芯片设计
、
测试
、
验证方面的新理论
、
新技术
,
以及新型
部件和新型芯片系统
．
本专题包括关于处理器芯片敏捷设计和类脑计算的
２
篇特邀论文
、
５
篇普通投稿论文
和
４
篇介绍国产自主芯片的短文
．
包云岗等作者的论文
“
处理器芯片敏捷设计方法
:
问题与挑战
”
介绍了处理器芯片敏
捷设计技术
．
论文借鉴面向对象软件设计思想
,
以敏捷度为新的导向指标
,
在兼顾性能和可
靠性的前提下
,
提出以面向对象体系结构设计范式为基础的处理器敏捷设计方法
,
实现通
用处理器
CPU
和专用处理器
XPU
体系结构细粒度对象的易分解
、
易组合和易扩展
．
论文
详细梳理了相关技术领域的研究现状
,
并深入探讨了现有处理器设计方法向
OOA
设计目
标转化所存在的挑战性问题
．
渠鹏等作者的论文
“
实现软硬件解耦合的类脑计算硬件设计方法
”
介绍了一种类脑计
算硬件设计方法
．
类脑计算是一个涉及到多领域
、
多学科的新兴领域
,
对计算神经科学
、
人
工智能和新型体系结构设计都具有重要的支持和启发意义
．
该论文对神经形态完备性和
类脑计算层次结构中部分关键的概念进行了阐述与讨论
,
并提出了实现支持软硬件解耦
合的类脑计算硬件设计方法的构想
,
最后展示了正在进行的基于
FPGA
的相应评估平台
工作
．
胡向东等作者的论文
“
高性能众核处理器申威
２６０１０
”
介绍了该芯片的研制工作
．
该芯
片通过高频率设计
、
稳定可靠性设计和成品率设计等方面的技术创新
,
有效解决了芯片在
实现高性能目标中所遇到的高频率目标
、
功耗墙
、
稳定可靠性和成品率等难题
,
成功大规
模应用于国产十万万亿次超级计算机系统
“
神威
太湖之光
”,
有效满足了科学与工程应用
的计算需求
．
论文具体介绍了申威
２６０１０
芯片的系统结构与组成
、
正确性验证方法
、
物理设
计和实现技术
、
可靠性与成品率设计
,
并且介绍了其测试与应用的概况
．
论文给出了申威
２６０１０
与国际上超过
１TFLOPS
的
CPU∕GPU
对比状况
．
陈志强等作者的论文
“
面向多核处理器的可配置缓存一致性协议设计与实现
”
介绍了
我国飞腾
６４
核高性能微处理器的多核缓存一致性协议的关键技术
．
该论文提出了一种面
向多核处理器的可配置分布式目录控制单元
,
通过微操作机制
,
实现动态配置缓存一致性
协议
．
该设计增加了多核系统缓存一致性协议的灵活性与容错性
,
可以实现协议状态转换
和协议流程的配置
．
对该设计测试结果表明
,
该方案展现了良好的可配置性和可扩展性
,
避
免了死锁产生
,
代价是少量的性能损耗以及面积开销
．
汪超等作者的论文
“
一种具有时间语义的实时处理器模型
”
介绍了用于保证实时嵌入
式系统时间行为的正确性
．
论文提出了一种具有时间语义的实时计算机体系结构模型实时
９２１１
计算机芯片关键技术前沿与进展专题
机
RTM
,
同时构建具有时间语义的指令集
TTI
作为
RTM
的软硬件接口
,
设计并实现了
实时处理单元
RPU．
论文通过理论分析以及在
RPU
上运行
LET
任务集的示例
,
说明了所
提出的技术的有效性
．
王谛等作者的论文
“
一种高性能超长点数浮点
FFT
加速器设计
”
介绍了高性能超长
点数浮点
FFT
加速器用以加速数字信号处理的应用
．
该论文提出一种可集成于
DSP
的高
性能超长点数
FFT
加速器结构
．
通过基于素数个存储体的无冲突体编址方法实现了三维
转置运算
;
通过递推算法实现了高效铰链因子生成
;
使用单精度浮点二项融合点积运算和
融合加减运算
,
对
FFT
运算电路进行了精细化设计
．
论文对所提出的技术进行了试验与分
析
,
结果表明该加速器设计在支持的点数和性能方面都取得大幅提升
．
李涵等作者的论文
“
图神经网络加速结构综述
”
对图神经网络加速器体系结构进行了
综述
．
图神经网络融合传统图计算和神经网络的执行过程
,
形成了不规则与规则的计算和
访存行为共存的混合执行模式
．
论文以图神经网络执行行为带来的加速结构设计挑战为出
发点
,
从整体结构设计以及计算
、
片上访存
、
片外访存层次对该领域的关键优化技术进行
了系统地分析与介绍
．
论文最后从不同角度对图神经网络加速结构设计的未来方向进行了
展望
．
本专题还开辟了一个短文栏目
,
征集我国科技人员对自主创新设 计 或 建 造 的 典 型 计
算机芯片作简要的介绍
,
包括该种芯片的主要应用领域
、
功能和结构
、
新颖性
、
相对优势等
．
本次专题收录了
４
篇此类论文
:
孙彩霞等作者的
“
DMR
:
兼容
RISCＧV
架构的乱序超标量
通用处理器核
”、
刘 胜 等 作 者 的
“
一 种 自 主 设 计 的 面 向
E
级 高 性 能 计 算 的 异 构 融 合 加 速
器
”、
杨惠等作者的
“
面向移动高端装备的银河衡芯敏捷交换芯片
”,
以及全巍等作者的
“
枫
林一号
:
一款面向高端装备定制的低功耗时间敏感网络芯片
”
．
这些论文展现了国产微处理
器芯片研究与开发方面的新进展
．
本专题征文发出后得到研究人员的积极响应
,
踊跃投稿
．
我们感谢广大作者对本刊的
大力支持
!
我们感谢审稿专家对于稿件的认真审查以及中肯的意见和建议
!
希望本专题
的出版对计算机领域的研究产生促进作用
,
对工程开发人员
、
教育工作者和研究生产生有
益的启发和参考作用
!
我们感谢本刊编委会和编辑部开辟这样一个介绍体系结构前沿技
术的专题
,
促进体系结构前沿技术的研究和知识传播
,
感谢他们对本专题的支持和和辛勤
的工作
!
刘志勇
研究员
中国科学院计算技术研究所
窦
勇
教
授
国防科技大学
２０２１
年
５
月
０３１１
计算机研究与发展
２０２１
,
５８
(
６
)
of 2
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