摘要：椭圆曲线标量乘法的计算量大，对处理器的运算能力要求高，是整个椭圆曲线密码体制实现的关键；标量乘运算依赖于下层的点运算和最底层的有限域乘法、加法、求逆的运算速度，因此设计高效的标量乘和有限域运算硬件结构是提升椭圆曲线标量乘性能的关键．采用指令方式实现Montg：omen模逆运算，相比于传统实现减少了近1／3的延迟；提出一种混合点运算的数据流水排布模式，相比于顺序执行点加、倍点运算减少了近一半的延迟，具有较高的并行度和运算部件利用率；设计并实现了一种基于定制指令的椭圆曲线标量乘处理器，它在Virtex6VSX475T FPGA上完成一次标量乘运算需要0．275ms，吞吐量为18180次／秒，相比于相关工作。可以提升约45．9％-97．6％的运算延迟．

摘要：针对当前硬件领域缺乏对不同乘法算法的实现和比较,对两种著名乘法算法的硬件实现进行了深入研究,在FPGA上实现了高性能多精度Karatsuba乘法器和Toom-3乘法器,并在实验比较分析后得出结论:Toom-3乘法器由于数据依赖性和除法运算在硬件实现下代价较大,且尚未有较优的解决方法;Karatsuba乘法器在中小精度下的性能和硬件开销均好于Toom-3乘法器。

摘要：随着集成电路工艺的发展,高性能计算系统中互连网络性能提升速度远低于处理器性能的提升,互连网络带宽已成为制约高性能计算性能提高的瓶颈之一。从减少网络注入数据量的角度出发,对网络通信实时压缩技术进行了研究,给出了一种面向网络通信的硬件实时压缩引擎RTCE的设计,在网络通信过程中,硬件自动实现对网络包的压缩传输。采用SPEC2006、Graph500、CFD算法测试数据进行测试,压缩后的网络包数据量平均减少32.8%~48.7%。

摘要：半导体工艺的进步使片上可以集成更多的处理核心,对于消耗较多面积和功耗的存储单元,如何有效地减小面积、降低功耗是片上多核研究的一个重要方向。软件指令缓存技术是降低指令存储复杂性,以及降低功耗的有效方式,本文深入对比了硬件Cache结构和软件指令缓存结构,并且详细分析了两款典型的软件指令缓存结构,总结了其特点和需要解决的关键问题,为片上多核的指令存储设计提供了参考。

摘要：对于身份认证机制中的安全字符串恢复,字典结合变换规则是一种常用的方法。通过变换规则的处理,可以快速生成大量具有针对性的新字符串供验证使用。但是,规则的处理过程复杂,对处理性能、系统功耗等有很高的要求,现有的工具和研究都是基于软件方式进行处理,难以满足实际恢复系统的需求。为此,文中提出了基于异构计算平台的规则处理器技术,首次使用可重构FPGA硬件加速规则的处理过程,同时使用ARM通用计算核心进行规则处理过程的配置、管理、监控等工作,并在Xilinx Zynq XC7Z030芯片上进行了具体实现。实验结果表明,在典型情况下,该混合架构的规则处理器相比于单纯使用ARM通用计算核心,性能提升了214倍,规则处理器的运行性能优于Intel i7-6700 CPU,性能功耗比相比NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti GPU有1.4~2.1倍的提升,相比CPU有70倍的提升,有效提升了规则处理的速率和能效。实验数据充分说明,基于异构计算平台,采用硬件加速的规则处理器有效解决了规则处理中的速率和能效问题,可以满足实际工程需求,为整个安全字符串恢复系统的设计奠定了基础。

摘要：模拟技术是进行计算机体系结构设计的重要方法。循环语句形成了SCMD的程序结构,使得少量源代码产生大量的Trace和超长的运行时间。本文从源程序的这一特征出发,构建基于循环缩减的Trace简化和模拟加速方法——Rasbora。Rasbora在程序源代码中添加指令,有选择地记录循环过程中的Trace内容,从而有效地简化Trace;并且在模拟过程中,识别循环体表现的相似性,用少量的循环体模拟近似代替所有循环的运行。经过测试表明,Rasbora方法可以有效地减少Trace量,缩减模拟时间,同时保证了一定精度的要求。

摘要：提出了两种高基Montgomery模乘线性阵列结构。两种线性阵列结构分别利用两种不同的并行化开发方法,沿不同的循环维度进行任务分配和调度,都能够充分开发算法的流水线并行。在Xilinx XC5VLX330FPGA上实现了两种256位宽、基为216的模乘阵列结构。实验结果表明,两种结构具有84个时钟周期的延迟,吞吐率分别为1/17和1/21,与相关结构相比吞吐率更高。两种结构在性能和实现代价间能够达到合理平衡。

摘要：大规模三角线性方程求解是科学与工程应用中重要的计算核心,受限于处理器的缓存容量和结构设计,其在CPU和GPU等平台上的计算效率不高。大规模三角线性方程的分块求解中,矩阵乘是主要运算,其计算效率对提升三角线性方程求解的计算效率至关重要。以矩阵乘计算效率较高的矩阵乘协处理器为计算平台,针对其结构特点提出了矩阵乘协处理器上大规模三角线性方程分块求解的实现方法和性能分析模型。实验结果表明,矩阵乘协处理器上大规模三角线性方程求解的计算效率最高可达85.9%,其实际性能和资源利用率分别为同等工艺下GPU的2.42倍和10.72倍。

摘要：多核技术成为当今处理器技术发展的重要方向,已经是计算机系统设计者必须直面的现实。从计算机系统结构的角度探讨了同构与异构、通用与多用等多核处理器的类型,分析了典型多核处理器的微结构、工艺等结构特点,讨论了多核处理器对计算机系统结构设计带来的挑战。

摘要：基于网格的异构数据源访问体系定义了一套通用的数据访问接口,包括结构化查询操作和非结构化查询操作。该体系采用基于网格基础构件的多层结构设计,包括附加在各个数据源之上的访问代理层和用于负责维护模板库和逻辑映射表的仲裁机构,通过在访问代理层实现与实际数据源相关的转换操作来提供对通用数据访问接口的支持。该体系实现了真正意义上的语句透明,并在最大限度上提供了数据的自动集成。