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基于水-土-管耦合分析平台的海底管道在位稳定性研究
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作者 孟垂乾 王乐 +2 位作者 张春会 王智超 田英辉 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期618-626,共9页
海底管道是深海油气工程中的关键组成部分,其在位稳定性受波流荷载、周围土体抗力及管道自身特性等因素的影响,现有分析方法难以准确评估水-土-管耦合作用下的海底管道在位稳定性。为此,首先利用FORTRAN编程语言分别建立了管-水作用分... 海底管道是深海油气工程中的关键组成部分,其在位稳定性受波流荷载、周围土体抗力及管道自身特性等因素的影响,现有分析方法难以准确评估水-土-管耦合作用下的海底管道在位稳定性。为此,首先利用FORTRAN编程语言分别建立了管-水作用分析程序与管-土作用分析程序。管-水作用分析程序采用傅里叶分析法计算作用在管道上的水动力荷载,并依据管道位移变化对该荷载进行实时修正;管-土作用分析程序基于已有的管土相互作用模型,计算管道在发生运动时受到的水平向土抗力。随后,基于有限元分析软件ABAQUS中的DLOAD与UEL子程序将上述程序进行耦合,最终形成用以分析海底管道在位稳定性的水-土-管耦合分析平台。利用该计算分析平台,综合考虑海况条件、土体性质及管道外形参数等因素对管道在位稳定性的影响,为实际工程中海底管道的在位稳定性分析提供了参考。 展开更多
关键词 海底管道 计算平台 稳定分析 水动力 管土相互作用
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埋地大直径高压输气管道泄漏特性仿真研究
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作者 林晓晖 李刚 +4 位作者 杨文明 曾科宏 王磊 王飞 董祥伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3400-3414,共15页
埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄... 埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄漏孔在土壤中的泄漏特性。CFD模型将土壤考虑为多孔介质材料,采用Redilich-Kwong状态方程描述高压气体的温度-压力效应,结合组分输运和湍流模型,研究泄漏孔径、管内压力等因素对泄漏速率和温度分布的影响规律。结果表明:泄漏速率随着孔径、压力的增大而增大,当泄漏孔径在10~50 mm变化时,泄漏速率增加了77.78%;环境温度会导致土壤温度场分布呈现不同形式,环境温度较低时,管道内高温气体泄漏产生的温度-压力效应将被削弱;当环境温度与管内气体温度接近时,在泄漏口上方0.7~1.2 m埋地范围内产生可监测的温度变化区。研究成果有助于理解埋地大直径高压输气管道泄漏特性和温度变化规律,为管道泄漏监测光缆的布设提供理论依据。 展开更多
关键词 埋地管道 高压天然气 多孔介质模型 计算流体力学(CFD)模型 温度-压力效应
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天然气输气管道噪声源形成机理研究
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作者 宋翔 项行鸿 +3 位作者 陈磊 王愉 赵天飞 周杰 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期892-898,共7页
针对天然气输气管道噪声辐射问题,本文基于管道声振测试技术与流体仿真方法,构建了实验与仿真互融的输气管道噪声源辨识架构。基于此架构,以实际天然气输气管道振动、噪声测试结果为输入,结合管道内部流动特性分析结果,辨识了天然气输... 针对天然气输气管道噪声辐射问题,本文基于管道声振测试技术与流体仿真方法,构建了实验与仿真互融的输气管道噪声源辨识架构。基于此架构,以实际天然气输气管道振动、噪声测试结果为输入,结合管道内部流动特性分析结果,辨识了天然气输气管道主要振动与噪声源的空间及频率特性,明晰了天然气输气管道噪声的产生及传播机制,由此验证了本文提出的输气管道噪声源辨识架构的有效性,揭示了天然气输气管道噪声形成的机理,为天然气输气管道噪声控制提供了技术支撑。 展开更多
关键词 天然气管道 声成像 麦克风阵列 声信号处理 气动噪声 振动测试 振动分析 计算流体力学
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基于CFD模拟与数学规划法的熔融聚合物流动管道设计优化 被引量:1
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作者 唐杰 董亚超 +5 位作者 张磊 孟庆伟 都健 曾世军 倪岩 石昊 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期652-662,共11页
在满足产能和合理的管道压降范围下,如何降低熔融聚合物在熔体管道中黏度降问题是熔体流动管道设计的关键因素。本研究基于计算流体力学(CFD)的方法,对熔体流经管道发生热降解过程进行数值模拟,并在此基础上提出了混合整数非线性规划(MI... 在满足产能和合理的管道压降范围下,如何降低熔融聚合物在熔体管道中黏度降问题是熔体流动管道设计的关键因素。本研究基于计算流体力学(CFD)的方法,对熔体流经管道发生热降解过程进行数值模拟,并在此基础上提出了混合整数非线性规划(MINLP)模型和非连续性非线性规划(DNLP)模型,分别对熔体管道进行设计与布局优化。分析实际算例的数值模拟结果发现,优化后的管道相较于原管道黏度降减小3.48%,同时出口的压降分布范围减小了60.47%,出口的压降分布更加均匀。结果表明,综合利用模拟方法与数学规划模型可实现熔融聚合物流动管道的自动化设计及优化。 展开更多
关键词 熔体管道 计算流体力学 数值模拟 数学规划 设计 优化
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掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究 被引量:5
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作者 贾冠伟 冀守虎 +4 位作者 闫双杰 李睿 杨沐村 许未晴 蔡茂林 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第4期1505-1514,共10页
氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。... 氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。结果表明:5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%。通过分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。研究成果为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。 展开更多
关键词 掺氢体积比 天然气管路结构 计算流体动力学(CFD) 超声波流量 适应性
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隧道内天然气埋地管道泄漏扩散特征数值模拟 被引量:5
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作者 付明福 黄翼鹏 +8 位作者 张明星 张杰 杨璟轶 杨明 邹斌 冦健 刘振翼 姚伟 刘闯 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1105-1113,共9页
天然气输送管道会经过山区,隧道穿越技术被广泛采用,而隧道内天然气埋地管道由于腐蚀等因素有泄漏的风险。运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件FLUENT模拟研究隧道内天然气埋地管道泄漏后的时空演化规律及管道埋... 天然气输送管道会经过山区,隧道穿越技术被广泛采用,而隧道内天然气埋地管道由于腐蚀等因素有泄漏的风险。运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件FLUENT模拟研究隧道内天然气埋地管道泄漏后的时空演化规律及管道埋深对泄漏扩散的影响。结果表明:隧道中天然气泄漏后扩散形态由圆形变为放射状,向隧道两端均匀扩散,主要分布在隧道顶部;沿隧道轴向截面,危险范围随时间延长而增加,其增长速度随时间延长而减缓;沿隧道径向截面,天然气体积分数出现明显分层现象;随着管道埋深增加,隧道内的天然气扩散范围减小,且扩散范围减小幅度较大;隧道内不同等级的危险范围都减小,且减小幅度越来越大。研究结果对预防事故发生和应急救援有指导意义。 展开更多
关键词 安全工程 隧道天然气管道 天然气泄漏扩散 计算流体动力学(CFD)
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埋地CO_(2)管道泄漏扩散温度场特性数值模拟研究 被引量:1
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作者 肖丰浦 陈飞宇 +3 位作者 李亚楠 阿雅拉·马迪 董海 赵耀 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2546-2553,共8页
埋地CO_(2)管道不可避免地存在泄漏风险,可能造成极大的经济损失和人员伤亡。因此,深入研究埋地CO_(2)管线泄漏点附近温度场对泄漏定位监测至关重要。运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件FLUENT模拟管道不同位置... 埋地CO_(2)管道不可避免地存在泄漏风险,可能造成极大的经济损失和人员伤亡。因此,深入研究埋地CO_(2)管线泄漏点附近温度场对泄漏定位监测至关重要。运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件FLUENT模拟管道不同位置泄漏扩散温度场的变化情况。结果表明,在顶部泄漏时,由于CO_(2)发生相变和射流作用,在泄漏口正上方呈现低温线,且最低温也持续降低。因受到热传递和土壤的影响,低温线无法继续向土壤表层传递。在埋地CO_(2)管道侧向泄漏情形下,当口径小于8 mm时,随着泄漏口径的增大,CO_(2)的泄漏状态更加剧烈,泄漏口喷射出的CO_(2)水平速度矢量也随之增大;当口径达到8 mm时,速度矢量达到最大;当口径大于8 mm时,CO_(2)的泄漏状态再度趋于稳定,而后随着口径增大,速度矢量逐渐减小。 展开更多
关键词 安全工程 埋地管道 计算流体动力学(CFD) 泄漏扩散 温度场
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异构环境感知的分布式神经网络训练模型 被引量:2
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作者 咸琳涛 刘晓兰 +1 位作者 王淦 刘建明 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第9期2821-2827,共7页
针对分布式神经网络训练在异构环境中训练速度慢、资源利用率低的问题,提出一种异构环境感知的分布式神经网络训练模型(H-PS)。根据计算节点当前状态动态调度训练任务,使计算节点能够在相同时间完成训练任务,提高资源利用率。提出通信... 针对分布式神经网络训练在异构环境中训练速度慢、资源利用率低的问题,提出一种异构环境感知的分布式神经网络训练模型(H-PS)。根据计算节点当前状态动态调度训练任务,使计算节点能够在相同时间完成训练任务,提高资源利用率。提出通信与计算并行策略,参数服务器与计算节点传输模型参数期间,计算节点持续模型计算,进一步提高资源利用率。使用灵活的量化策略,压缩神经网络模型参数,减少参数服务器与计算节点的通信开销。使用新兴的容器集群进行实验,结果表明,与现有方法相比,H-PS训练时间缩短1.4~3.5倍。 展开更多
关键词 分布式机器学习 异构环境 任务动态规划 通信与计算并行 参数动态量化 深度神经网络 容器集群
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面向小型边缘计算的深度可分离神经网络模型与硬件加速器设计
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作者 孟群康 李强 +5 位作者 赵峰 庄莉 王秋琳 陈锴 罗军 常胜 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期861-865,879,共6页
神经网络参数量和运算量的扩大,使得在资源有限的硬件平台上流水线部署神经网络变得更加困难。基于此,提出了一种解决深度学习模型在小型边缘计算平台上部署困难的方法。该方法基于应用于自定义数据集的深度可分离网络模型,在软件端使... 神经网络参数量和运算量的扩大,使得在资源有限的硬件平台上流水线部署神经网络变得更加困难。基于此,提出了一种解决深度学习模型在小型边缘计算平台上部署困难的方法。该方法基于应用于自定义数据集的深度可分离网络模型,在软件端使用迁移学习、敏感度分析和剪枝量化的步骤进行模型压缩,在硬件端分析并设计了适用于有限资源FPGA的流水线硬件加速器。实验结果表明,经过软件端的网络压缩优化,这种量化部署模型具有94.60%的高准确率,16.64 M的较低的单次推理定点数运算量和0.079 M的参数量。此外,经过硬件资源优化后,在国产FPGA开发板上进行流水线部署,推理帧率达到了366 FPS,计算能效为8.57 GOPS/W。这一研究提供了一种在小型边缘计算平台上高性能部署深度学习模型的解决方案。 展开更多
关键词 边缘计算 深度可分离卷积 流水线部署 硬件加速器 FPGA
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基于CFD的管道漏损模拟检测与评估研究 被引量:1
10
作者 陶怡 严栋飞 +2 位作者 马玲娜 杨会甲 张建奇 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期122-129,共8页
为研究管道漏损对供水管道中水力要素变化的影响,基于计算流体动力学(CFD)方法模拟分析了有、无漏损点和不同漏损点尺寸下供水管道内部水流流动及流场变化过程。以1#管道模拟结果为例,t=4 s时,无漏损管道拟设漏损点附近流速为0.16 m/s,... 为研究管道漏损对供水管道中水力要素变化的影响,基于计算流体动力学(CFD)方法模拟分析了有、无漏损点和不同漏损点尺寸下供水管道内部水流流动及流场变化过程。以1#管道模拟结果为例,t=4 s时,无漏损管道拟设漏损点附近流速为0.16 m/s,压力为0.015 kPa;漏损管道漏损点附近流速峰值为0.32 m/s,压力峰值为0.068 kPa。管道整体结果表明1,管道无泄漏时,拟设漏损点附近管段内压力和流速波动较小;因泄漏,漏损管道漏损点附近管段内压力和流速出现峰值,且由沿程变化曲线可得,漏损点下游管段内压力和流速大小明显低于无漏损管道。不同模拟条件下漏损点所在管道内流速和压力具有相似的数值变化规律,但压力比流速变化更剧烈。漏损点尺寸大小与管道内流速和压力的数值变化成反比。本研究对供水管道漏损监测方案制定及监测设备布局优化具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 计算流体动力学 管道漏损 压力流速监测 数值模拟
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一种面向通用计算设备的自动流水线并行训练框架
11
作者 钟震宇 林勇良 +3 位作者 王昊天 李东闻 孙羽菲 张玉志 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第12期129-136,共8页
训练大规模神经网络通常会出现单个计算节点的内存和计算能力不足的情况,需要通过多个节点分布式训练来实现。现有的分布式深度学习框架主要针对特定的硬件环境设计,不能够有效适应各类通用计算设备。为支持大规模深度神经网络的高效训... 训练大规模神经网络通常会出现单个计算节点的内存和计算能力不足的情况,需要通过多个节点分布式训练来实现。现有的分布式深度学习框架主要针对特定的硬件环境设计,不能够有效适应各类通用计算设备。为支持大规模深度神经网络的高效训练,实现了一种通用的自动流水线并行分布式训练框架。本框架通过结合基于流水线并行的模型并行策略与神经网络模型自动拆分算法,实现了在包括国内新一代超级计算机在内的通用计算机集群上,对大规模神经网络模型与训练数据进行自动并行化处理和训练,显著减轻单个计算节点的内存和计算压力。该框架无需人工调整,可以自动高效地在多节点分布式环境中部署深度神经网络,不仅适用于超级计算机等高性能计算机集群,还可以部署到其他通用的分布式计算环境中,为大规模神经网络的自动化分布式训练提供支持。 展开更多
关键词 流水线并行 深度神经网络 超级计算机 MPI 并行计算
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可扩展架构的超大点数FFT处理器设计
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作者 王江 吴佳 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2024年第5期54-59,共6页
面向合成孔径雷达、遥感、电子对抗等领域研究了一款高性能的超大点数快速傅里叶变换(FFT)处理器。文中提出了一种可扩展架构,即针对不同的应用场景可以动态实时调整FFT算法的基数以及处理点数;存储器划分为16个存储模块,可以通过产生... 面向合成孔径雷达、遥感、电子对抗等领域研究了一款高性能的超大点数快速傅里叶变换(FFT)处理器。文中提出了一种可扩展架构,即针对不同的应用场景可以动态实时调整FFT算法的基数以及处理点数;存储器划分为16个存储模块,可以通过产生无冲突地址进行访问,输出与输入数据帧可以共享同一存储器,具备高效存储器特征。FFT运算采用并行流水线排布,当采用高基算法时,可高并行度访问存储器,实现并行计算,从而获得明显的实时性优势。FFT各级运算采用循环移位寄存器产生地址,以保证蝶算单元输入数据的抽取间隔,并在最后一级输出时进行循环移位寄存器反转操作产生地址,实现输入输出共享存储器。所提设计方法规整、高效、适用范围广泛,便于现场可编程逻辑器件以及集成电路实施,并且也将持续受益于存储器工艺的提升。 展开更多
关键词 快速傅里叶变换 并行计算 可扩展架构 高效存储器 流水线
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波浪条件下海底管线与沙质海床间的相互作用 被引量:9
13
作者 白玉川 杨细根 +1 位作者 冀自青 戚晓明 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期64-68,共5页
海底管线的稳定性问题是海底管线设计的关键问题之一.通过大型通用有限元软件ABAQUS,应用较为简单的线弹性模型,对海床采用平衡地应力、简化渗流力的方法,建立海底管线模型,初步模拟近海埋置管道与海床之间的相互作用,分别计算了管道在... 海底管线的稳定性问题是海底管线设计的关键问题之一.通过大型通用有限元软件ABAQUS,应用较为简单的线弹性模型,对海床采用平衡地应力、简化渗流力的方法,建立海底管线模型,初步模拟近海埋置管道与海床之间的相互作用,分别计算了管道在自重和简谐波浪荷载作用下的管道变形及受力状况.计算结果显示,管道自重造成的屈曲对管道的稳定性影响不大,但管道屈曲是破坏海底管道稳定性的最直接的重要原因之一,由于管道自身的屈曲,沿管道截面圆周上各点的位移差比管线整体位移小2个数量级.在自重和波浪荷载两者的共同作用下,管道受土体的挤压,产生较大的弯曲和较小的侧向扭曲,最大弯曲变形比自重作用下的管道最大变形小1个数量级,侧向扭曲位移较弯曲位移小2~3个数量级. 展开更多
关键词 海底管线 ABAQUS 有限元计算 管土作用
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管道结构振动有限元法分析及减振研究 被引量:17
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作者 苏欣平 闫祥安 张承谱 《工程设计学报》 CSCD 2002年第3期141-143,共3页
对管道振动机理进行了分析 ,运用弹性力学理论 ,建立了管道系统结构振动数学模型 ,并采用有限元方法 ,通过计算机仿真 ,分析了管道系统的结构振动 ,得出了管道系统结构振动固有频率和振型分布 ,掌握了结构参数对结构振动的影响规律 。
关键词 管道 结构振动 有限元法 减振 计算机仿真 弹性力学 数学模型
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输油管道各加热站输油温度的优化计算 被引量:5
15
作者 徐严波 赵金洲 +2 位作者 李长俊 周守信 徐严义 《西南石油学院学报》 CSCD 2003年第3期76-78,共3页
以节能降耗为目的 ,以热力费用、动力费用之和最小为衡量指标 ,建立了输油管道优化运行的数学模型 ,通过计算机编程运用MDCP法对各加热站的输油温度进行了优化计算。该计算方法速度快、准确度高。
关键词 输油管道 加热站 温度 计算
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压力管道受弹体侧向冲击破坏的实验研究及仿真分析 被引量:8
16
作者 雷建平 路国运 +1 位作者 武勇忠 张善元 《太原理工大学学报》 CAS 2003年第1期1-4,共4页
对充液充压薄壁圆管侧向受平头及半球头弹体冲击问题进行了实验研究及计算机模拟 ,获得了薄壁圆管变形及破坏模态 ,实验观察到临界破坏速度随内充介质压力的增加而减小 ,而计算机的动画给出了圆管变形及破坏的发展过程。计算结果与实验... 对充液充压薄壁圆管侧向受平头及半球头弹体冲击问题进行了实验研究及计算机模拟 ,获得了薄壁圆管变形及破坏模态 ,实验观察到临界破坏速度随内充介质压力的增加而减小 ,而计算机的动画给出了圆管变形及破坏的发展过程。计算结果与实验测量结果相比较 ,其一致性是令人满意的。 展开更多
关键词 压力管道 弹体 侧向冲击 破坏 实验研究 仿真 穿透
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龙芯1号处理器结构设计 被引量:53
17
作者 胡伟武 唐志敏 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期385-396,共12页
首先介绍了龙芯处理器的研制背景及其技术路线 .分析了龙芯处理器坚持高性能定位、稳扎稳打的设计策略以及兼容主流处理器的原因 ,并指出在目前达到与国外相同主频的客观条件不具备的情况下 ,应走通过优化处理器结构来提高性能的道路 ,... 首先介绍了龙芯处理器的研制背景及其技术路线 .分析了龙芯处理器坚持高性能定位、稳扎稳打的设计策略以及兼容主流处理器的原因 ,并指出在目前达到与国外相同主频的客观条件不具备的情况下 ,应走通过优化处理器结构来提高性能的道路 ,并以处理器结构技术的突破为根本 .然后介绍了龙芯 1号处理器的体系结构设计 ,包括基于操作队列复用的动态流水线设计、在乱序执行的情况下实现精确例外处理、取指与转移控制结构、存储管理以及针对缓冲区溢出攻击的系统安全设计等等 .测试表明龙芯 1号处理器的指令流水线效率高 ,其安全设计能有效防范使用缓冲区溢出技术进行的网络攻击 .但龙芯 1号处理器的Cache过小 。 展开更多
关键词 龙芯1号处理器 结构设计 指令流水线 性能分析 计算机 微处理器
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一种面向科学计算的数据流优化方法 被引量:9
18
作者 申小伟 叶笑春 +7 位作者 王达 张浩 王飞 谭旭 张志敏 范东睿 唐志敏 孙凝晖 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期2181-2196,共16页
传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心... 传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟,然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处理器执行单元的利用率.在面向例如Stencil、FFT和矩阵乘法等典型科学应用时,传统数据流结构的执行单元利用率仍然较低.科学计算中的核心程序一般是对不同数据进行相同的操作,而且这些操作可以并行执行,数据之间没有直接依赖关系.传统数据流结构是面向通用计算的,通常采用循环来实现对不同数据的相同操作.在这些循环中,迭代是按照顺序依次执行的,这导致了传统数据流结构没有利用科学计算的并行性来提高性能.所以传统数据流结构在处理这些规则的科学应用时没有协调好数据流计算模式和科学计算特征,而数据流计算是非常适合科学计算这种类型的规则计算.基于科学计算的这些特征,该文提出了一种面向科学计算的数据流结构优化方法:循环流水优化方法.循环流水优化方法利用科学计算的分块和并行处理特征,对传统数据流结构中的上下文控制逻辑进行了改进,将科学计算中的循环采用硬件自迭代的方式实现,并将上下文切换逻辑进行了流水化,使数据流结构中的上下文以流水线方式进入执行单元阵列,从而提高计算单元的利用率.面对这种循环流水优化后的数据流结构,传统数据流结构上的指令映射算法不再适用.通过分析循环流水优化后的结构特征,该文进一步提出了一种改进的指令映射算法:LBC(Load Balance Centric)指令映射算法.LBC算法按照深度优先顺序依次映射数据流图中的所有指令,对每条指令分别计算执行单元阵列中所有位置的代价,取最小代价的位置作为最佳映射位置.LBC算法以执行单元负载均衡为核心,同时将定点指令和浮点指令分开处理,保证执行单元上的定点部件和浮点部件的负载均衡.每当映射一条指令时,LBC算法采用相邻节点传输延迟与已经映射的该类型指令数量的乘积作为负载代价,来实现计算部件的负载均衡.另外,LBC算法将网络拥堵也作为指令映射的影响因素.LBC算法将节点与所有父节点的距离之和作为传输代价,使指令间传输消息的路径最短,从而减小片上网络消息传递的跳数.实验结果表明,在处理典型科学应用时,相比于传统数据流结构,循环流水的优化方法将数据流结构的性能平均提高了4.6%.相比于传统指令映射算法SPDI和SPS,在循环流水优化后的数据流结构上,LBC指令映射算法将性能分别平均提升了182.6%和158.1%. 展开更多
关键词 指令映射 数据流 循环流水 科学计算处理器 高性能计算
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核心循环到粗粒度可重构体系结构的流水化映射 被引量:10
19
作者 王大伟 窦勇 李思昆 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1089-1099,共11页
粗粒度可重构体系结构为数据密集型应用提供了灵活性和高效的解决方法,而应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间,满足核心循环在CGRAs上实现的性能/开销的严格约束仍旧是个重大难题.针对已有工作在研究映射核心循环到CGRAs上的不足... 粗粒度可重构体系结构为数据密集型应用提供了灵活性和高效的解决方法,而应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间,满足核心循环在CGRAs上实现的性能/开销的严格约束仍旧是个重大难题.针对已有工作在研究映射核心循环到CGRAs上的不足,文中提出一种新颖的核心循环自动流水映射到粗粒度可重构体系结构上的方法.文中形式化了核心循环到CGRAs的流水映射问题,阐述了CGRAs的资源共享和流水方法,定义了其循环自流水CGRAs体系结构模板,并给出核心循环流水映射方法.实验结果表明,与已有的先进的方法相比,文中方法的资源占用率降低16.3%、吞吐量提高169.1%. 展开更多
关键词 可重构计算 粗粒度可重构体系结构 数据密集型应用 循环自流水
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基于FPGA的AES核设计 被引量:7
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作者 韩津生 林家骏 +1 位作者 周文锦 叶建武 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第3期80-84,共5页
AES在安全性、高性能、高效率、易用性和灵活性等方面都具有显著的优点,随着业界对计算性能要求的不断提高,在FPGA上实现AES加解密硬核的研究得到了越来越多的关注。在深入分析AES算法的基础上,提出了基于FPGA的AES全流水硬件核设计模... AES在安全性、高性能、高效率、易用性和灵活性等方面都具有显著的优点,随着业界对计算性能要求的不断提高,在FPGA上实现AES加解密硬核的研究得到了越来越多的关注。在深入分析AES算法的基础上,提出了基于FPGA的AES全流水硬件核设计模型。模型中改进了ae数据块和轮运算的硬件设计结构,有效地提高了AES硬核的计算性能。在Altera公司EP4CE40F23C6FPGA上的硬件实现结果显示,该AES硬核的硬件资源消耗为6413个LE和80个M9K,工作频率为310MHz,计算吞吐率为9.92Gbps,获得了非常好的计算加速效果。 展开更多
关键词 AES 全流水线 计算加速 FPGA
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