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应用于航空航天领域的低功耗多节点抗辐射静态随机存取存储器设计
1
作者 柏娜 李钢 +1 位作者 许耀华 王翊 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第3期850-858,共9页
随着对太空的探索的深入,人们发现应用于航天领域的静态随机存取存储器(SRAM)易受到高能粒子轰击发生电节点翻转(SEU)和多节点翻转(SEMNU)。该文为解决SRAM的单粒子翻转问题提出一种16TSRAM单元可以用于SRAM的抗翻转应用,该单元包含3个... 随着对太空的探索的深入,人们发现应用于航天领域的静态随机存取存储器(SRAM)易受到高能粒子轰击发生电节点翻转(SEU)和多节点翻转(SEMNU)。该文为解决SRAM的单粒子翻转问题提出一种16TSRAM单元可以用于SRAM的抗翻转应用,该单元包含3个敏感节点,使用金属氧化物半导体(MOS)管堆叠结构,较大提高了单元的稳定性。在65 nm CMOS工艺下仿真证明该单元可以解决SEU和SEMNU问题。相比于SARP12T,LWS14T,SAR14T,RSP14T,EDP12T和SIS10T,MNRS16T的保持静态噪声容限(HSNM)分别提升了1.4%,54.9%,58.9%,0.7%,59.1%和107.4%。相比于SARP12T,RH12T,SAR14T,RSP14T,S8N8P16T,EDP12T和SIS10T,MNRS16T的读取静态噪声容限(RSNM)分别提升了94.3%,31.4%,90.3%,8.9%,71.5%,90.4%和90.3%。相较于SAR14T,RSP14T和EDP12T,MNRS16T的保持功率(Hpwr)降低了24.7%,33.9%和25.7%。 展开更多
关键词 单粒子翻转 抗辐射 静态随机存取存储器
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两种面向宇航应用的高可靠性抗辐射加固技术静态随机存储器单元 被引量：1
2
作者 闫爱斌 李坤 +2 位作者 黄正峰 倪天明 徐辉 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4072-4080,共9页
CMOS尺寸的大幅缩小引发电路可靠性问题。该文介绍了两种高可靠的基于设计的抗辐射加固(RHBD)10T和12T抗辐射加固技术(SRAM)单元,它们可以防护单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)。10T单元主要由两个交叉耦合的输入分离反相器组成,该单... CMOS尺寸的大幅缩小引发电路可靠性问题。该文介绍了两种高可靠的基于设计的抗辐射加固(RHBD)10T和12T抗辐射加固技术(SRAM)单元,它们可以防护单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)。10T单元主要由两个交叉耦合的输入分离反相器组成,该单元可以通过其内部节点之间的反馈机制稳定地保持存储的值。由于仅使用少量晶体管,因此其在面积和功耗方面开销也较低。基于10T单元,提出了使用4个并行存取访问管的12T单元。与10T单元相比,12T单元的读/写访问时间更短,且具有相同的容错能力。仿真结果表明,所提单元可以从任意SNU和部分DNU中恢复。此外,与先进的加固SRAM单元相比,所提RHBD 12T单元平均可以节省16.8%的写访问时间、56.4%的读访问时间和10.2%的功耗,而平均牺牲了5.32%的硅面积。 展开更多
关键词 CMOS 静态随机存储器单元 抗辐射加固 单节点翻转 双节点翻转
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静态随机存储器单粒子翻转效应的二维数值模拟 被引量：5
3
作者 郭红霞 陈雨生 +2 位作者 周辉 贺朝会 李永宏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2003年第6期508-512,共5页
采用MEDICI二维模拟软件对静态存储器SRAM的单粒子翻转(SEU)现象进行了计算。对MOSFET漏区模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合,表明所建立的物理模型的正确性。通过输入不同粒子的线性能量传输LET值,得到了某一结构器件的收集电荷与LE... 采用MEDICI二维模拟软件对静态存储器SRAM的单粒子翻转(SEU)现象进行了计算。对MOSFET漏区模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合,表明所建立的物理模型的正确性。通过输入不同粒子的线性能量传输LET值,得到了某一结构器件的收集电荷与LET值的关系曲线,并给出临界电荷7 73×10-14C。 展开更多
关键词 静态随机存储器 单粒子翻转 SEU sram 电荷漏斗模型 加速器
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随机静态存储器低能中子单粒子翻转效应 被引量：10
4
作者 郭晓强 郭红霞 +5 位作者 王桂珍 林东生 陈伟 白小燕 杨善潮 刘岩 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1547-1550,共4页
建立了中子单粒子翻转可视化分析方法，对不同特征尺寸（0．13～1．50μm）CMOS工艺商用随机静态存储器（SRAM）器件开展了反应堆中子单粒子翻转效应的实验研究，获得了SRAM器件的裂变谱中子单粒子翻转截面随特征尺寸变化的变化趋势。... 建立了中子单粒子翻转可视化分析方法，对不同特征尺寸（0．13～1．50μm）CMOS工艺商用随机静态存储器（SRAM）器件开展了反应堆中子单粒子翻转效应的实验研究，获得了SRAM器件的裂变谱中子单粒子翻转截面随特征尺寸变化的变化趋势。研究结果表明：SRAM器件的特征尺寸越小，其对低能中子导致的单粒子翻转的敏感性越高。 展开更多
关键词 随机静态存储器 低能中子 单粒子效应 反应堆 特征尺寸 临界电荷
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静态随机存取存储器质子单粒子效应实验研究 被引量：12
5
作者 贺朝会 杨海亮 +4 位作者 耿斌 陈晓华 李国政 刘恩科 罗晋生 《核电子学与探测技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期253-257,共5页
描述了测量静态随机存取存储器质子单粒子翻转截面的实验方法。采用金箔散射法可以降低加速器质子束流五六个量级 ,从而满足半导体器件质子单粒子效应的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的注量均匀性测量方法解决了质子注量的准... 描述了测量静态随机存取存储器质子单粒子翻转截面的实验方法。采用金箔散射法可以降低加速器质子束流五六个量级 ,从而满足半导体器件质子单粒子效应的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。提高了存储器单粒子效应长线测量系统的性能 ,保证了翻转数的准确测量。实验测得静态随机存取存储器质子单粒子翻转截面为 1 0 - 1 4 cm2 / bit量级 ,随质子能量的增大略有增大。 展开更多
关键词 静态随机存取存储器 质子 单粒子效应 束流测量
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亚微米特征工艺尺寸静态随机存储器单粒子效应实验研究 被引量：12
6
作者 郭红霞 罗尹虹 +4 位作者 姚志斌 张凤祁 张科营 何宝平 王园明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1498-1504,共7页
利用中国原子能科学研究院重离子加速器,开展了不同特征尺寸(0.35～0.13μm)CMOS工艺、不同集成度(1M、4M、8M、16M)静态随机存储器(SRAM)单粒子翻转(SEU)和单粒子闩锁(SEL)实验研究,给出了SRAM器件的SEU、SEL截面曲线。与μm级特征尺... 利用中国原子能科学研究院重离子加速器,开展了不同特征尺寸(0.35～0.13μm)CMOS工艺、不同集成度(1M、4M、8M、16M)静态随机存储器(SRAM)单粒子翻转(SEU)和单粒子闩锁(SEL)实验研究,给出了SRAM器件的SEU、SEL截面曲线。与μm级特征尺寸的器件相比,随特征尺寸的减小,单粒子翻转更加严重。测量到了令人关注的单粒子多位翻转(MBU)效应,对翻转位数进行了统计分析。MBU对目前卫星系统采用的EDAC技术提出了挑战。 展开更多
关键词 静态随机存储器 多位翻转 重离子加速器
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静态随机访问存储器型现场可编程门阵列辐照效应测试系统研制 被引量：8
7
作者 姚志斌 何宝平 +4 位作者 张凤祁 郭红霞 罗尹虹 王圆明 张科营 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期749-754,共6页
在调研静态随机访问存储器型现场可编程门阵列(FPGA)器件空间辐照效应失效机理的基础上,详细论述FPGA辐照效应测试系统内部存储器测试、功能测试及功耗测试的实现原理,给出了系统的软硬件实现方法。所建立的系统可以测试FPGA器件的配置... 在调研静态随机访问存储器型现场可编程门阵列(FPGA)器件空间辐照效应失效机理的基础上,详细论述FPGA辐照效应测试系统内部存储器测试、功能测试及功耗测试的实现原理,给出了系统的软硬件实现方法。所建立的系统可以测试FPGA器件的配置存储器翻转截面、块存储器翻转截面、功能失效截面、闭锁截面等多个参数,其长线传输距离达到50 m以上,最大可测门数达到了100万门,为FPGA辐照效应研究提供了测试平台。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列 辐照效应 测试系统 静态随机访问存储器
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静态随机存取存储器重离子单粒子翻转效应实验研究 被引量：9
8
作者 贺朝会 耿斌 +9 位作者 王燕萍 杨海亮 张正选 陈晓华 李国政 路秀琴 符长波 赵葵 郭继宇 张新 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期155-157,142,共4页
应用重离子加速器和 2 52 Cf源进行单粒子翻转效应实验 ,测量得到 IDT系列和 HM系列静态随机存取存储器的单粒子翻转重离子 L ET阈值为 4～ 8Me V· cm2 /mg,单粒子翻转饱和截面为 10 -7cm2 · bit-1量级 ,位单粒子翻转截面随... 应用重离子加速器和 2 52 Cf源进行单粒子翻转效应实验 ,测量得到 IDT系列和 HM系列静态随机存取存储器的单粒子翻转重离子 L ET阈值为 4～ 8Me V· cm2 /mg,单粒子翻转饱和截面为 10 -7cm2 · bit-1量级 ,位单粒子翻转截面随集成度的提高而减小。实验结果表明 ,可以用 2 52 展开更多
关键词 静态随机存取存储器 重离子加速器 单粒子翻转效应 C5252 锎252 辐射源 实验研究
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基于静态随机存取存储器的存内计算研究进展 被引量：3
9
作者 蔺智挺 徐田 +6 位作者 童忠瑱 吴秀龙 汪方铭 彭春雨 卢文娟 赵强 陈军宁 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期4041-4057,共17页
随着“算力时代”到来,大规模数据需要在存储器和处理器之间往返,然而传统冯·诺依曼架构中计算与存储分离,无法满足频繁访问的需求。存内计算(CIM)技术的诞生突破了冯·诺依曼瓶颈,打破了传统计算架构中的“存储墙”,因此对于... 随着“算力时代”到来,大规模数据需要在存储器和处理器之间往返,然而传统冯·诺依曼架构中计算与存储分离,无法满足频繁访问的需求。存内计算(CIM)技术的诞生突破了冯·诺依曼瓶颈,打破了传统计算架构中的“存储墙”,因此对于“算力时代”具有革命性意义。由于静态随机存取存储器(SRAM)读取数据的速度快且与先进逻辑工艺具有较好的兼容性,因此基于SRAM的存内计算技术受到国内外学者的关注。该文主要概述了基于SRAM的存内计算技术在机器学习、编码、加解密算法等方面的应用;回顾了实现运算功能的各种电路结构,比较了各类以模数转换器(ADC)为核心的量化技术;之后分析了现有存内计算架构面临的挑战并且给出了现有的解决策略,最后从不同方面展望存内计算技术。 展开更多
关键词 静态随机存取存储器 存内计算 人工智能 卷积神经网络 模数转换器
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静态随机存储器总剂量辐射及退火效应研究 被引量：1
10
作者 李明 余学峰 +6 位作者 许发月 李茂顺 高博 崔江维 周东 席善斌 王飞 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期507-512,共6页
通过比较1Mbit商用静态随机存储器(SRAM)在6种不同偏置条件下器件参数(静态和动态功耗电流)和功能参数(错误数)随辐射总剂量、退火时间的变化规律,研究了不同工作状态对辐射损伤的影响,以及不同偏置和温度(25℃和100℃)条件下的退火机... 通过比较1Mbit商用静态随机存储器(SRAM)在6种不同偏置条件下器件参数(静态和动态功耗电流)和功能参数(错误数)随辐射总剂量、退火时间的变化规律,研究了不同工作状态对辐射损伤的影响,以及不同偏置和温度(25℃和100℃)条件下的退火机制。结果表明:不同偏置对器件参数和功能退化及退火恢复有较大影响;静态和动态功耗电流为器件的敏感参数,在静态偏置条件下器件的辐射损伤最严重。 展开更多
关键词 静态随机存储器 总剂量效应 功耗电流 退火效应
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静态随机存取存储器辐射效应测试系统的研制
11
作者 陈瑞 杨忱 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1209-1211,1245,共4页
由于空间辐射效应会导致SRAM器件单粒子翻转、单粒子锁定等现象的产生。文中介绍了SRAM辐射效应测试装置的硬件、软件构成及有关测试技术。通过对SRAM芯片电流的检测、断电保护,解决了在SRAM实验过程中SRAM芯片的损坏问题,利用该装置在... 由于空间辐射效应会导致SRAM器件单粒子翻转、单粒子锁定等现象的产生。文中介绍了SRAM辐射效应测试装置的硬件、软件构成及有关测试技术。通过对SRAM芯片电流的检测、断电保护,解决了在SRAM实验过程中SRAM芯片的损坏问题,利用该装置在不同的辐射实验源上对SRAM进行辐射效应实验研究,获得了预期的实验数据。为星载计算机系统存储器的运行寿命评估及加固设计提供重要参考依据。 展开更多
关键词 静态随机存取存储器 辐射效应 单粒子翻转 单粒子锁定 测试系统
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65nm双阱CMOS静态随机存储器多位翻转微束及宽束实验研究 被引量：2
12
作者 李丽丽 汪栋 +6 位作者 刘夏杰 吕永红 李坤锋 蔡莉 史淑廷 惠宁 郭刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1326-1334,共9页
利用微束和宽束辐照装置分别对两款65nm双阱CMOS静态随机存储器(SRAM)进行重离子垂直辐照实验,将多位翻转(multiple-cell upset,MCU)类型、位置、事件数与器件结构布局相结合对单粒子翻转(single-event upset,SEU)的截面、MCU机理进行... 利用微束和宽束辐照装置分别对两款65nm双阱CMOS静态随机存储器(SRAM)进行重离子垂直辐照实验,将多位翻转(multiple-cell upset,MCU)类型、位置、事件数与器件结构布局相结合对单粒子翻转(single-event upset,SEU)的截面、MCU机理进行深入分析。结果表明,微束束斑小且均匀性好,不存在离子入射外围电路的情况;NMOS晶体管引发的MCU与总SEU事件比值高达32%,NMOS晶体管间的电荷共享不可忽略;实验未测得PMOS晶体管引发的MCU,高密度阱接触能有效抑制PMOS晶体管间的电荷共享;减小晶体管漏极与N阱/P阱界面的间距能降低SRAM器件SEU发生概率;减小存储单元内同类晶体管漏极间距、增大存储单元间同类晶体管漏极间距,可减弱电荷共享,从而减小SRAM器件MCU发生概率。 展开更多
关键词 多位翻转 静态随机存储器 双阱 电荷共享 重离子 微束实验
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近阈值非预充静态随机存储器 被引量：1
13
作者 蔡江铮 黑勇 +1 位作者 袁甲 陈黎明 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期106-111,共6页
为了降低静态随机存储器在处理声音和视频数据时的功耗,提出一款新型的非预充单元.相比常规6管和8管单元,其读操作消除了预充机制,抑制了无效的翻转,因此功耗得到显著优化.本单元通过多阈值技术,在保证低电压区域读噪声容限的同时也加... 为了降低静态随机存储器在处理声音和视频数据时的功耗,提出一款新型的非预充单元.相比常规6管和8管单元,其读操作消除了预充机制,抑制了无效的翻转,因此功耗得到显著优化.本单元通过多阈值技术,在保证低电压区域读噪声容限的同时也加强了数据读出的能力.而且通过引入切断反馈环的机制,有效地提升了单元写能力.此外,在存储阵列中应用半斯密特反相器,大幅地提升了静态随机存储器读操作的性能.基于SMIC 130nm工艺,分别实现容量为6kbit的非预充和常规8管静态随机存储器测试芯片.测试和仿真数据表明,这种新型存储器相比常规8管存储器在功耗的抑制上具有显著优势,可以作为低功耗应用的良好选择. 展开更多
关键词 静态随机存储器 非预充 声音和视频 低功耗
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静态随机存储器在轨自检算法 被引量：1
14
作者 吴洋 王羿 +3 位作者 于新宇 许智龙 任放 黄缙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1233-1240,共8页
静态随机存储器(SRAM)在轨自检应用于星载电子设备上电初始化过程中,能够在电子设备开始工作前发现存储器的故障单元,为评估电子设备健康状态提供依据。分析了SRAM的结构和常见的故障原理,针对在轨应用这一特殊背景开展研究,提出了对典... 静态随机存储器(SRAM)在轨自检应用于星载电子设备上电初始化过程中,能够在电子设备开始工作前发现存储器的故障单元,为评估电子设备健康状态提供依据。分析了SRAM的结构和常见的故障原理,针对在轨应用这一特殊背景开展研究,提出了对典型测试算法的改进方案。在完成对改进方案的分析和评价后,以8 K×8 bit存储器为例开展算法的实现,并验证了改进方案的可行性。与典型测试算法相比,所提改进方案具有资源开销少、故障覆盖率高等优点。 展开更多
关键词 静态随机存储器(sram) 在轨自检 MARCH算法 集成电路测试 航天产品
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一种超低功耗、容错的静态随机存储器设计 被引量：2
15
作者 吴璇 陈立 +1 位作者 杨晋生 肖谧 《现代电子技术》 2012年第8期167-170,共4页
为了减轻辐射环境中静态随机存储器(SRAM)受单粒子翻转(SEU)的影响以及解决低功耗和稳定性的问题,采用TSMC 90nm工艺,设计了一款可应用于辐射环境中的超低功耗容错静态随机存储器。该SRAM基于双互锁存储单元(DICE)结构,以同步逻辑实现... 为了减轻辐射环境中静态随机存储器(SRAM)受单粒子翻转(SEU)的影响以及解决低功耗和稳定性的问题,采用TSMC 90nm工艺,设计了一款可应用于辐射环境中的超低功耗容错静态随机存储器。该SRAM基于双互锁存储单元(DICE)结构,以同步逻辑实现并具有1KB(1K×8b)的容量,每根位线上有128个标准存储单元,同时具有抗SEU特性,提高并保持了SRAM在亚阈值状态下的低功耗以及工作的稳定性。介绍了这种SRAM存储单元的电路设计及其功能仿真,当电源电压VDD为0.3V时,该SRAM工作频率最大可达到2.7MHz,此时功耗仅为0.35μW;而当VDD为1V时,最大工作频率为58.2MHz,功耗为83.22μW。 展开更多
关键词 静态随机存储器 双互锁存储单元 单粒子翻转 电路设计
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嵌入式静态随机存储器的低功耗设计 被引量：1
16
作者 姚其爽 张昭勇 张盛兵 《科学技术与工程》 2007年第8期1781-1785,共5页
介绍了多种最新的嵌入式静态随机存储器低功耗设计技术。存储器的总功耗为动态功耗和静态功耗之和。动态功耗又分读周期功耗和写周期功耗。减少动态功耗的主要技术:(1)降低开关电容。(2)降低充放电电压摆幅等。减少静态功耗的主要技术... 介绍了多种最新的嵌入式静态随机存储器低功耗设计技术。存储器的总功耗为动态功耗和静态功耗之和。动态功耗又分读周期功耗和写周期功耗。减少动态功耗的主要技术:(1)降低开关电容。(2)降低充放电电压摆幅等。减少静态功耗的主要技术是降低衬底电流和栅电流等。对多种低功耗技术做了分析和总结,并提出了改进意见。 展开更多
关键词 低功耗 静态随机存储器 半摆幅 电荷循环 自复位
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65nm三阱CMOS静态随机存储器多位翻转实验研究
17
作者 李丽丽 郭刚 +5 位作者 蔡莉 池雅庆 刘建成 史淑廷 惠宁 韩金华 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期909-915,共7页
利用4种不同线性能量转换值的重离子对一款65nm三阱CMOS静态随机存储器(SRAM)进行重离子垂直辐照实验,将多位翻转图形、位置和事件数与器件结构布局结合对器件单粒子翻转截面、单粒子事件截面及多位翻转机理进行深入分析。结果表明,单... 利用4种不同线性能量转换值的重离子对一款65nm三阱CMOS静态随机存储器(SRAM)进行重离子垂直辐照实验,将多位翻转图形、位置和事件数与器件结构布局结合对器件单粒子翻转截面、单粒子事件截面及多位翻转机理进行深入分析。结果表明,单粒子事件截面大于单个存储单元内敏感结点面积,单粒子翻转截面远大于单个存储单元面积。多位翻转事件数和规模的显著增长导致单粒子翻转截面远大于单粒子事件截面,多位翻转成为SRAM单粒子翻转的主要来源。结合器件垂直阱隔离布局及横向寄生双极晶体管位置,分析得到多位翻转主要由PMOS和NMOS晶体管的双极效应引起,且NMOS晶体管的双极效应是器件发生多位翻转的主要原因。 展开更多
关键词 多位翻转 静态随机存储器 三阱 双极效应 重离子
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非易失性静态随机存储器研究进展
18
作者 冯平 尹家宇 +4 位作者 宋长坤 余仕湖 李伯阳 陈铖颖 左石凯 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第1期1-8,18,共9页
在非易失性存储器领域,非易失性静态随机存储器(NVSRAM)可以克服现有非易失性存储器的缺点与限制,并完全替代静态随机存储器(SRAM)。首先,对几种新型非易失性存储器进行了简单阐述;其次介绍了NVSRAM的基本工作原理和特点,针对NVSRAM在... 在非易失性存储器领域,非易失性静态随机存储器(NVSRAM)可以克服现有非易失性存储器的缺点与限制,并完全替代静态随机存储器(SRAM)。首先,对几种新型非易失性存储器进行了简单阐述;其次介绍了NVSRAM的基本工作原理和特点,针对NVSRAM在解决传统SRAM掉电数据储存问题、加快读取速度以及减少功耗等方面的优势进行阐述。对近年来基于阻变存储器的NVSRAM的研究背景和国内外研究现状进行了调研,着重比较和分析了已有结构的优缺点,重点探讨了提高恢复率、减少漏电流和降低功耗的关键优化技术。最后,展望了NVSRAM未来的应用和研究发展方向。 展开更多
关键词 非易失性 静态随机存储器(sram) 恢复率 漏电流 功耗
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便笺式存储器中一种新颖的交错映射数据布局
19
作者 曾灵灵 张敦博 +1 位作者 沈立 窦强 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期33-40,共8页
现代计算机一直沿用传统的线性数据布局模式,该模式允许对使用行主序模式存储的二维矩阵进行高效的行优先数据访问,但是增加了高效执行列优先数据访问的复杂性,造成列优先访问的空间局部性较差。改善列优先数据访存效率的常见解决方案... 现代计算机一直沿用传统的线性数据布局模式,该模式允许对使用行主序模式存储的二维矩阵进行高效的行优先数据访问,但是增加了高效执行列优先数据访问的复杂性,造成列优先访问的空间局部性较差。改善列优先数据访存效率的常见解决方案是对原始矩阵进行预先转置操作,将列优先访问的复杂性集中在一次矩阵转置运算中,然而矩阵转置不仅会引入额外的数据传输操作,而且会消耗额外的存储空间用于存储转置后的矩阵。为了在不引入额外开销的情况下使行优先与列优先数据访问具有同样高效的访存效率,提出一种新颖的交错映射(IM)数据布局,同时在不改变便笺式存储器(SPM)内部结构的基础上,在SPM的输入和输出(I/O)接口处添加循环移位单元和译码单元2个新组件,实现交错映射数据布局并定制访存指令,使程序员可通过定制的访存指令充分利用该数据布局。实验结果表明,应用交错映射数据布局的SPM在仅额外增加了1.73%面积开销的情况下获得了1.4倍的加速。 展开更多
关键词 矩阵转置 单指令多数据 便笺式存储器 数据布局 静态随机存储器
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混洗SRAM:SRAM中的并行按位数据混洗
20
作者 张敦博 曾灵灵 +2 位作者 王若曦 王耀华 沈立 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第1期75-89,共15页
向量处理单元(vector processing unit,VPU)已被广泛应用于神经网络、信号处理和高性能计算等处理器设计中,但其总体性能仍受限于专门用于对齐数据的混洗操作.传统上,处理器使用其数据混洗单元来处理混洗操作.然而,使用数据混洗单元来... 向量处理单元(vector processing unit,VPU)已被广泛应用于神经网络、信号处理和高性能计算等处理器设计中,但其总体性能仍受限于专门用于对齐数据的混洗操作.传统上,处理器使用其数据混洗单元来处理混洗操作.然而,使用数据混洗单元来处理混洗指令将带来昂贵的数据移动开销,并且数据混洗单元只能串行混洗数据.事实上,混洗操作只会改变数据的布局,理想情况下混洗操作应在内存中完成.随着存内计算技术的发展,SRAM不仅可以作为存储部件,同时还能作为计算单元.为了实现存内混洗,提出了混洗SRAM,它可以在SRAM体中逐位地并行混洗多个向量.混洗SRAM的关键思想是利用SRAM体中位线的数据移动能力来改变数据的布局.这样SRAM体中位于同一位线上不同数据的相同位可以同时被移动,从而使混洗操作拥有高度的并行性.通过适当的数据布局和向量混洗扩展指令的支持,混洗SRAM可以高效地处理常用的混洗操作.评测结果表明,对于常用的混洗操作,混洗SRAM可以实现平均28倍的性能增益,对于FFT,AlexNet,VggNet等实际的应用,可以实现平均3.18倍的性能增益.混洗SRAM相较于传统SRAM的面积开销仅增加了4.4%. 展开更多
关键词 向量单指令多数据体系结构 静态随机访问存储器 混洗操作 向量内存 存内计算
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