摘要：天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上的复杂Stencil计算,存在多维度、多变量、物理模型边界特殊性、物理和动力学过程的复杂性等模型特征。文中深入剖析了WRF中典型的Stencil计算模式,识别抽象出典型Stencil循环中存在的“中间变量”概念,围绕其设计实现了3种优化方案,即中间变量计算合并、中间变量降维存储以及中间变量提取,有效提高了数据局部性,改善了数据重用率和空间复用率,降低了冗余计算和访存开销。结果表明,经优化方案重构的WRF 4.2典型Stencil热点函数在Intel CPU和Hygon CPU上均可获得良好的性能加速,最高加速比达21.3%和17.8%。

摘要：在网速飞速提升、内存瓶颈突出、网络处理开销愈发显著的时代,普通网卡在网络协议处理、数据搬移、使用灵活性等方面逐渐暴露出缺陷.智能网卡,作为可编程的智能网络设备,在数据中心、科学计算领域均得到广泛关注,成为解决网络瓶颈的关键技术.在网络协议处理卸载、网络功能虚拟化、特定应用加速等应用场景中发挥着重要作用.综述从智能网卡的基础架构、编程框架、应用方向和热点问题4个方面进行分析,总结了目前产业界中的典型产品、学术界中的重要成果,明确了不同设计架构的优势和不足,分析了不同编程框架适用的应用场景,介绍了智能网卡在典型数据中心应用、科学计算应用实例中的作用,对不同应用场景中智能网卡的软硬件协同设计提供了建议.最后,综述对当前智能网卡设计、使用中仍然存在的热点问题进行总结,总结了通用的智能网卡设计思路,指明未来有价值的重要研究点.

摘要：为了解决图挖掘应用中子图匹配任务的性能问题,本文提出了一种基于图形处理单元(GPU)的顶点预剪枝子图匹配系统(GVSM)。GVSM采用黑名单剪枝算法和调度排序来减少冗余搜索。利用前缀树数据结构,GVSM可以对中间结果进行压缩,以便快速索引并降低内存消耗。GVSM将子图匹配的搜索部分卸载到GPU上执行,通过设计软件流水线进行重叠计算和数据移动,在PCI-E接口传输数据图拓扑数据的同时激活中央处理器(CPU)与GPU上的计算,并用动态负载均衡的方法减少计算资源的浪费。实验结果表明,本文方法能够有效提升子图匹配算法的性能,GVSM在性能上相比国际同类算法有显著提升,并且能处理更大规模的数据。

摘要：推理自动优化一直是人工智能(AI)与系统结构领域交叉的研究重点,但以访存为出发点的自动优化研究方案较少。本文从全局和局部两方面出发,针对数据布局和内核的自动优化问题,以访存的视角对卷积神经网络(CNN)自动代码优化中优化时间成本过高的问题进行研究。为有效分析访存,本文改进了经典的红蓝卵石访存模型的建模方法,提出了新的I/O下界估计方法,降低了多阶段复合算法的下界估计难度,并基于改进后的模型估计了卷积的I/O下界。根据卷积下界估计的结论,本文对数据流进行合理设计,有针对性地优化了自动模板生成技术下巨大的搜索空间,避免了大量无效搜索过程,使内核搜索效率较在未经优化的搜索空间中得到显著加速,并在一般性的卷积参数下较cuDNN有平均2.24倍的性能提升,保证了内核性能。同时本文借助神经网络实现了不同数据布局下的卷积性能预测,R2得分高于传统机器学习模型,且在ResNet-18、AlexNet和VGG-11模型中采用基于数据布局回溯算法和预测模型的混合布局策略较默认布局策略分别有1.28倍、1.32倍和1.29倍的性能提升。

摘要：指令级并行是现代高性能处理器的重要特征 .对于发挥这类处理器所具有的并行处理能力来说 ,编译器有至关重要的影响 .文中讨论指令级并行编译中的核心问题——全局指令调度与寄存器分配 ,并以作者为一种新型的显式并行体系结构微处理器研制的编译系统为背景 ,介绍了此类编译器后端设计中面临的指令调度与寄存器分配的时序问题 。

摘要：该文给出一个基于超立方体的静态任务调度算法 .在算法的设计中 ,首先建立了任务优先级表和处理机优先级表 ,任务在调度时总是顺次调度高优先级任务 ,然后再从处理机优先级表中选择能使该任务最早开始执行的处理机 .最后 ,分别给出了基于 LU分解的任务图与随机生成的任务图的调度结果 .

摘要：自2008年1月高通量测序技术应用以来,测序的通量和成本都在不断下降.然而基因数据的爆发式增长速度已经超过了摩尔定律,对海量数据的计算处理能力成为制约基因测序应用推广的瓶颈.以基于Hash索引的重测序算法为目标,对计算和访存行为进行分析,从而提出了一个现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)作为协处理器的架构,并在Convey公司的HC-1ex平台上进行了设计与实现.其基本处理单元内部采用全流水的设计及FIFO隔离计算模块和访存模块,可以完整执行重测序算法的核心流程.通过将基本处理单元和访存端口的一对一绑定,在4块Xilinx Virtex-6LX760上实现了64路并行处理流程,总平均读内存带宽可达22.59GBps.与8核Intel Xeon处理器相比,可以提升28.5倍的性能.

摘要：根据大叶片植物自身的特性,提出一种从3D点云中重建大叶片植物的方法,主要包括点云聚类和叶片重建两部分.首先根据叶片3D点之间的距离对叶片的3D点云进行初始聚类;然后依据叶子大而平、不同叶片法线方向相差较大的特性,通过计算点的法线将3D点云细分为多个聚类,每个聚类表示一片叶子;最后利用一个通用叶子模型将每个聚类拟合成叶子.实验结果表明,该方法可以重建真实感很强的大叶片植物.

摘要：提出一种适用于三维人脸的等距不变量构造方法.从等距变换的定义和性质出发,选取曲面在等距变换下的最小不变几何基元构造不变核;按照到鼻尖测地距离的不同将三维人脸表面划分成多层次区域;在多层次区域上对不变核进行积分,得到等距不变量,并将其用于表情变化的三维人脸识别.实验结果表明,该方法综合考虑了多种曲面内在几何特征,抗噪性强,较Laplace-Beltrami算子等有较高的识别精度.

摘要：针对已有的软阴影映射技术允许在使用一张阴影贴图的条件下对复杂的动态场景实时渲染出比较真实的软影,而在处理大面积软影时算法的执行效率不高的问题,通过创建一种新的边界存储结构,提出了一种快速软影生成算法.该算法是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用边缘提取算子对深度图进行滤波,找到所有可能的边界点;第三遍查询可能的边界点,计算其对应的轮廓边,再反投影轮廓边到光源区域计算轮廓边的遮挡贡献,最后累积所有边界点的遮挡贡献得到着色点的可见性,生成真实的软影效果.实验结果表明,与现有算法相比,文中算法在现有图形硬件中执行效率更高.