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面向异构计算机平台的HPL方案
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作者 孙乔 孙家昶 +1 位作者 马文静 赵玉文 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期2329-2340,共12页
HPL(high performance Linpack)是一套被广泛用于测评计算机性能的测试程序,几十年来学术界及产业界十分关注对HPL测试程序的定制化优化工作,以充分反应同时代新兴计算机平台的性能.面向当今主流多设备异构计算平台,尝试为HPL的优化工... HPL(high performance Linpack)是一套被广泛用于测评计算机性能的测试程序,几十年来学术界及产业界十分关注对HPL测试程序的定制化优化工作,以充分反应同时代新兴计算机平台的性能.面向当今主流多设备异构计算平台,尝试为HPL的优化工作提供一种解决方案:Hetero-HPL.在Hetero-HPL中,进程与协处理器的对应关系可被改变,因此HPL算法在单节点独立运行情况下可以完全避免进程间数据传输开销.算法各个重要步骤有能力完全利用物理节点的所有资源,如内存容量、CPU核心、协处理器、PCI-e总线等.Hetero-HPL并不引入冗余计算量及通信量,并在任意设备数量下妥善应对锁页内存分配限制,确保多设备负载均衡和设备内高效的大规模同质运算.在实验平台上,Hetero-HPL效率可以达到平台峰值性能的76.5%(其中,dgemm函数效率为84%).进一步的实验结果表明,Hetero-HPL在多节点联机运行情况下也是一种可行的方案. 展开更多
关键词 HPL(high performance Linpack) 多设备异构平台 并行计算
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服务器无感知计算系统性能优化技术研究综述 被引量:1
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作者 杨光 刘杰 +3 位作者 曲慕子 王帅 叶丹 钟华 《软件学报》 北大核心 2025年第1期47-78,共32页
服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基... 服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基础设施管理的负担,专注于业务层的开发和创新;对于服务提供商,服务器无感知计算将应用分解为细粒度的函数,极大地提高了调度效率和资源利用率.显著的优势让服务器无感知计算迅速吸引了业界的注意,然而,服务器无感知计算与传统云计算迥然不同的计算模式以及对任务各方面的严格限制给应用的迁移带来了诸多障碍,各种越来越复杂的任务也对服务器无感知计算的性能提出了越来越高的要求,服务器无感知计算的性能优化成为一个重要的研究课题.从4个方面对服务器无感知计算系统性能优化技术的相关研究工作进行梳理和综述,并介绍现有的系统实现.(1)介绍面向典型任务的优化技术,包括任务适配和针对特定任务的系统优化;(2)综述沙箱环境的优化工作,包括沙箱方案和冷启动优化技术,它们是决定函数运行速度的核心;(3)概括I/O和通信技术的优化,它们是服务器无感知计算应用程序的主要性能瓶颈;(4)简述相关的资源调度技术,包括面向平台和面向用户的调度策略,它们决定着系统的资源利用率和任务的执行效率.最后,总结当前服务器无感知计算性能优化技术所面临的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向. 展开更多
关键词 服务器无感知计算 函数即服务 云函数 云计算 性能优化
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基于动态完整性度量的机密计算运行时监控方案 被引量:1
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作者 李为 冯伟 +1 位作者 秦宇 冯登国 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期2482-2500,共19页
机密计算(confidential computing,CC)技术基于硬件可信执行环境(TEE),通过隔离、完整性度量和远程证明等技术保护使用中数据的机密性和完整性,并免受特权敌手的攻击.然而,现有机密计算平台的完整性度量和远程证明机制主要针对启动时,... 机密计算(confidential computing,CC)技术基于硬件可信执行环境(TEE),通过隔离、完整性度量和远程证明等技术保护使用中数据的机密性和完整性,并免受特权敌手的攻击.然而,现有机密计算平台的完整性度量和远程证明机制主要针对启动时,而缺少运行时完整性保护,例如当用户工作负载潜在的内存漏洞被敌手利用时容易遭受控制流劫持等攻击,目前仅包含启动时完整性保护的机密计算平台无法有效防止或者检测此类运行时攻击.针对该问题,提出了一种基于动态完整性度量的机密计算运行时监控方案,通过向TEE中引入控制流和数据流度量,并扩展可信验证方功能以进行运行时远程证明,实现了机密计算平台内用户工作负载的运行时完整性保护.使用CSV/SEV服务器作为机密计算平台,在其机密虚拟机/容器基础上进行了系统原型实现与实验评估,评估结果表明,方案在增强运行时安全性的同时,引入了约16%的性能损耗. 展开更多
关键词 机密计算 可信执行环境 运行时证明 控制流完整性 数据流完整性
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开源软件供应链漏洞威胁智能感知 被引量:1
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作者 王丽敏 吴敬征 +4 位作者 武延军 芮志清 罗天悦 屈晟 杨牧天 《软件学报》 北大核心 2025年第2期511-536,共26页
开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而... 开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而,开源软件供应链也存在依赖关系复杂、传播范围广泛、攻击面暴露扩大等特点,带来了新的安全风险.现有的以安全漏洞、威胁情报为基础的安全管理虽然可以实现安全预警、预先防御,但是由于漏洞威胁信息获取不及时、缺少攻击技术和缓解措施等信息,严重影响了漏洞处理效率.针对上述问题,设计并实现一种针对开源软件供应链的漏洞威胁智能感知方法,包括两部分:1)构建CTI(网络威胁情报)知识图谱,在其构建的过程中使用到相关技术,可以实现安全情报的实时分析与处理,尤其提出SecERNIE模型以及软件包命名矩阵,分别缓解漏洞威胁关联挖掘的问题和开源软件别名的问题.2)漏洞风险信息推送,以软件包命名矩阵为基础,构建软件包过滤规则,实现开源系统漏洞实时过滤与推送.通过实验验证所提方法的有效性和可用性.实验结果显示,相较于NVD等传统漏洞平台,本方法平均感知时间最高提前90.03天;在操作系统软件覆盖率上提升74.37%,并利用SecERNIE模型实现63492个CVE漏洞与攻击技术实体之间的关联关系映射.特别地,针对openEuler操作系统,可追踪的系统软件覆盖率达到92.76%,并累计感知6239个安全漏洞;同时,还发现openEuler中891条漏洞与攻击的关联关系,进而获取到相应的解决方案,为漏洞处理提供了参考依据.在真实攻击环境验证2种典型的攻击场景,证明所提方法在漏洞威胁感知方面的良好的效果. 展开更多
关键词 开源软件供应链 漏洞威胁感知 特征表示 知识图谱 风险推送
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面向Apache Flink流式分析应用的高吞吐优化技术 被引量:1
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作者 秦政 许利杰 +4 位作者 陈伟 王毅 吴铭钞 曾鸿斌 王伟 《软件学报》 北大核心 2025年第7期3184-3208,共25页
随着大数据时代的到来,海量的用户数据赋能了众多数据驱动的行业应用,例如智慧交通、智能电网、商品推荐等.在数据实时性要求高的应用场景下,数据中的业务价值随时间增长快速降低,因此数据分析系统需要具有高吞吐和低延迟能力,以Apache ... 随着大数据时代的到来,海量的用户数据赋能了众多数据驱动的行业应用,例如智慧交通、智能电网、商品推荐等.在数据实时性要求高的应用场景下,数据中的业务价值随时间增长快速降低,因此数据分析系统需要具有高吞吐和低延迟能力,以Apache Flink为代表的流式大数据处理系统得到广泛应用.Flink通过在集群的计算节点上并行化计算任务,水平扩展系统吞吐率.然而,已有研究指出,Flink存在单点性能弱,集群水平可扩展性差的问题.为了提高流式大数据处理系统的吞吐率,研究者在控制平面设计、系统算子实现和垂直可扩展性等方面开展优化,但现有工作尚缺乏对流式分析应用数据流的关注.流式分析应用是由事件流驱动并使用有状态处理函数的应用,例如智能电网场景下的低电压检测应用、商品推荐场景下的广告活动分析应用等.对典型的流式分析应用的数据流特征进行分析,总结其中存在的3个水平可扩展性瓶颈并给出相应的优化策略,包括:键级水位线,动态负载分发策略和基于键值的数据交换策略.基于上述优化技术,对Flink框架进行扩展并形成原型系统Trilink,选取真实场景数据集:低电压检测应用,桥梁拱顶监测应用和典型流式分析测试基准Yahoo Streaming Benchmark,与现有工作进行测试比较.实验结果表明,相较于Flink,Trilink在单机环境下吞吐率提升了5倍以上,8节点下水平扩展加速比提高了1.6倍以上. 展开更多
关键词 流式处理 分布式系统 性能优化 大数据系统
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云计算环境下分布式缓存技术的现状与挑战 被引量:75
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作者 秦秀磊 张文博 +3 位作者 魏峻 王伟 钟华 黄涛 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期50-66,共17页
作为云平台提升应用性能的一种重要手段,分布式缓存技术近年来受到了工业界和学术界的广泛关注.从云计算与分布式缓存技术的结合入手,分析介绍了分布式缓存的特性、典型应用场景、发展阶段、相关标准规范以及推动缓存技术发展的若干关... 作为云平台提升应用性能的一种重要手段,分布式缓存技术近年来受到了工业界和学术界的广泛关注.从云计算与分布式缓存技术的结合入手,分析介绍了分布式缓存的特性、典型应用场景、发展阶段、相关标准规范以及推动缓存技术发展的若干关键要素.为系统地了解分布式缓存技术的现状和不足,建立了一个云环境下分布式缓存技术的分析框架——DctAF.该框架从分析云计算的特点和缓存技术的边界出发,涵盖6个分析维度.基于DctAF框架,对当前缓存技术进行总结和分析,并对典型系统进行比较.在此基础上,深入阐述了云环境下分布式缓存系统面临的挑战;围绕上述挑战,分析和比较了已有的研究工作. 展开更多
关键词 分析框架 云计算 分布式缓存
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云计算核心技术研究综述 被引量:26
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作者 张建华 吴恒 张文博 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2013年第11期2417-2424,共8页
云计算作为一种新型的计算模式,在工业界和学术界得到了越来越广泛的应用和研究.本文首先阐述了云计算的基本概念,然后从云存储结构、编程框架、虚拟化和资源管理、安全与隐私、网络拓扑结构、能源管理等几个方面论述了当前云计算核心... 云计算作为一种新型的计算模式,在工业界和学术界得到了越来越广泛的应用和研究.本文首先阐述了云计算的基本概念,然后从云存储结构、编程框架、虚拟化和资源管理、安全与隐私、网络拓扑结构、能源管理等几个方面论述了当前云计算核心关键技术的发展现状,分析了其中的优势和不足,并进一步介绍了当前工业界主流的云计算平台以及学术界的开源云计算框架和实验系统.最后本文探讨了云计算进一步发展的研究问题,并展望了云计算的发展趋势. 展开更多
关键词 云计算 云存储 云编程框架 虚拟化 安全与隐私 网络拓扑 能源管理
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基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算 被引量:11
8
作者 李静 王文成 吴恩华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1172-1182,共11页
提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光... 提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景. 展开更多
关键词 加速 光线跟踪 空间网格 二次衍生光线 动态场景
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有限元单元计算子程序的OpenMP并行化 被引量:11
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作者 宋刚 蒋孟奇 +1 位作者 张云泉 李玉成 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期80-81,84,共3页
Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行... Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。 展开更多
关键词 并行编程 多线程 多核 有限元
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基于视平面上特征计算的视点选择 被引量:13
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作者 杨利明 王文成 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期1097-1103,共7页
提出一种能高效观察三维模型的视点选择方法.该方法基于视平面定义一种曲率特征,以度量模型的三维几何特征在视平面上的分布和体现状况,并由此计算与视点相关的一种熵值;然后对各个视点相关的这种熵值进行比较,可得到熵值最大的视点.实... 提出一种能高效观察三维模型的视点选择方法.该方法基于视平面定义一种曲率特征,以度量模型的三维几何特征在视平面上的分布和体现状况,并由此计算与视点相关的一种熵值;然后对各个视点相关的这种熵值进行比较,可得到熵值最大的视点.实验结果表明,采用该方法找到的视点能观察到模型尽可能多的显著特征,与人眼的观察习惯比较接近.与已有方法相比,文中方法计算简单、不需要语义计算、有较高的工作效率. 展开更多
关键词 视点选择 视平面 曲率 三维模型
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TSP问题的脂肪计算复杂性与启发式算法设计 被引量:5
11
作者 江贺 胡燕 +1 位作者 李强 于红 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期2344-2351,共8页
旅行商问题(traveling salesman problem,简称TSP)是经典的NP-难解组合优化问题之一,求解它的高效启发式算法一直是计算机科学研究的热点.脂肪作为描述TSP结构特征的新工具,对启发式算法设计具有重要意义.目前,TSP问题的脂肪研究还处于... 旅行商问题(traveling salesman problem,简称TSP)是经典的NP-难解组合优化问题之一,求解它的高效启发式算法一直是计算机科学研究的热点.脂肪作为描述TSP结构特征的新工具,对启发式算法设计具有重要意义.目前,TSP问题的脂肪研究还处于初始阶段,缺乏理论分析结果及相关的启发式算法.首先分析了TSP问题的脂肪计算复杂性,通过构造偏移实例的技巧,证明了获取TSP的脂肪是NP-难解的,即在P≠NP的假设下,不存在算法可以在多项式时间内获得完整脂肪.在此基础上,通过分析TSP问题局部最优解与脂肪的关系,给出了求解TSP问题的元启发式算法——动态候选集搜索(dynamic candidate set search,简称DCSS)算法.利用该算法,改进了目前求解TSP问题最好算法之一的LKH.TSPLIB典型实例的实验结果表明,改进后的算法在解的质量上有较为明显的提高.新的基于脂肪的启发式算法对于求解其他NP-难解问题具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 旅行商问题 NP-难解 脂肪 启发式
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基于中介面加快光线跟踪计算 被引量:4
12
作者 黄沛杰 王文成 +1 位作者 杨刚 吴恩华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期262-271,共10页
提出一种新的光线跟踪方法,以提高光线找到相交面片的效率.它在场景中生成一些面积较大的规整中介面片,然后为中介面上的每个点建立一个场,以记录到达该点的不同方向的光线将相交的面片.由此,光线跟踪时,一条光线可方便地找到相交的中介... 提出一种新的光线跟踪方法,以提高光线找到相交面片的效率.它在场景中生成一些面积较大的规整中介面片,然后为中介面上的每个点建立一个场,以记录到达该点的不同方向的光线将相交的面片.由此,光线跟踪时,一条光线可方便地找到相交的中介面,并通过查找中介面上所记录的内容,就能得到它所相交的面片.与已有方法相比,新方法不仅能很好加速主光线与阴影光线的计算,而且能很好地加速反射、折射等二次光线的计算.它能在GPU上方便地实现,并能有效地处理动态场景. 展开更多
关键词 光线跟踪 动态场景 预计算 中介面 图形处理器(GPU)
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FineFlow:FaaS工作流部署优化与执行系统
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作者 刘璐 高浩城 +2 位作者 陈伟 吴国全 魏峻 《软件学报》 北大核心 2025年第2期488-510,共23页
FaaS(function-as-a-service,函数即服务)工作流由多个函数服务编排而成,通过对多个函数的协调控制来实现复杂的业务应用.当前FaaS工作流系统主要基于集中式的数据存储实现函数间的数据传递,导致FaaS函数间的数据传输开销大,显著影响应... FaaS(function-as-a-service,函数即服务)工作流由多个函数服务编排而成,通过对多个函数的协调控制来实现复杂的业务应用.当前FaaS工作流系统主要基于集中式的数据存储实现函数间的数据传递,导致FaaS函数间的数据传输开销大,显著影响应用性能.在高并发情况下,频繁的数据传输还会产生严重的网络带宽资源争用,导致应用性能下降.针对上述问题,基于函数服务间的细粒度数据依赖分析,提出一种基于关键路径的函数部署优化方法,设计了依赖敏感的数据存取与管理机制,有效减少函数间数据传输,从而降低FaaS工作流应用执行的数据传输时延和端到端时延.设计实现了FaaS工作流系统FineFlow,并基于5个真实FaaS工作流应用开展实验评估.实验结果表明,相比于基于集中式数据存储函数交互机制的FaaS工作流平台,FineFlow能够有效降低FaaS工作流应用的数据传输时延:最高降低74.6%,平均降低63.8%;平均降低应用端到端执行时延19.6%.特别地,对于具有明显细粒度数据依赖的FaaS工作流应用,相比于现有的基于数据本地性的优化方法,FineFlow能够使数据传输时延和端到端时延进一步分别降低28.4%和13.8%.此外,FineFlow通过减少跨节点的数据传输,能够有效缓解网络带宽波动对FaaS工作流执行性能的影响,提升应用性能受网络带宽影响的鲁棒性. 展开更多
关键词 FaaS工作流 函数即服务 服务器无感知计算 数据本地性 有向无环图 关键路径 部署优化
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块纹理合成的优化计算 被引量:11
14
作者 王一平 王文成 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期1502-1507,共6页
针对块纹理合成方法,深入分析了块的形状、大小以及相邻块间重叠区域等参数对合成效率的影响,并基于纹理的特征及其变化的周期和重叠区域的约束性等给出了衡量这些参数作用的度量方法.该方法能自适应地优化这些参数,提高纹理合成的效率.
关键词 基于块的纹理合成 纹理特征 自适应优化
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加快光线跟踪计算的网格优化划分 被引量:5
15
作者 李静 王文成 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期968-977,共10页
网格是一类重要的光线跟踪加速结构,其结构简单、能快速创建.但是网格划分的尺度对光线跟踪的效率有很大的影响.针对此,提出一种代价预估计算方法,以度量网格划分对光线跟踪计算效率的影响,并由此计算网格优化划分的分辨率.首先根据模... 网格是一类重要的光线跟踪加速结构,其结构简单、能快速创建.但是网格划分的尺度对光线跟踪的效率有很大的影响.针对此,提出一种代价预估计算方法,以度量网格划分对光线跟踪计算效率的影响,并由此计算网格优化划分的分辨率.首先根据模型类型和网格使用方式计算几种场景参数,分别预估网格创建、跟踪和空间的开销;然后根据不同应用需求,以相应的预估代价最小来进行网格的优化划分.与已有方法不同,文中方法考虑了场景中面片分布类型对网格划分的影响,提高了度量计算的精度;还综合考虑了网格创建时间、空间需求等因素,以便度量计算能根据绘制任务的不同进行相应的优化处理.该方法能更好地提高绘制效率,特别是能处理动态场景和面片非均匀分布的复杂场景,而这些是已有方法难以处理的.实验结果表明,文中方法的预估网格优化分辨率与实际的最优分辨率很接近,优于已有的类似工作. 展开更多
关键词 代价预估 均匀网格 光线跟踪 动态场景
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复杂异构计算系统HPL的优化 被引量:3
16
作者 黎雷生 杨文浩 +5 位作者 马文静 张娅 赵慧 赵海涛 李会元 孙家昶 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期2307-2318,共12页
当今世界的主流超级计算机越来越多地使用带有加速器的异构系统.随着加速器的浮点性能不断提高,超级计算机内计算节点的CPU、内存、总线、网络以及系统架构都要与之相适应.HPL(high performance Linpack)是高性能计算机评测的传统基准... 当今世界的主流超级计算机越来越多地使用带有加速器的异构系统.随着加速器的浮点性能不断提高,超级计算机内计算节点的CPU、内存、总线、网络以及系统架构都要与之相适应.HPL(high performance Linpack)是高性能计算机评测的传统基准测试程序,复杂异构系统给HPL评测带来很多机遇与挑战.针对带有GPU的异构超级计算机系统,提出一套新的CPU与加速器计算任务分配方式,提出平衡点理论指导HPL性能优化.为了优化HPL程序,提出了使用CPU与加速器协同工作的look-ahead算法和行交换连续流水算法,实现了加速器、CPU、网络等部件的高度并行.此外,为带有加速器的系统设计了新的panel分解和行交换的实现方法,提高了加速器的利用率.在每个节点带有4个GPU的系统上,单节点HPL效率达到了79.51%. 展开更多
关键词 复杂异构系统 平衡点理论 panel分解加速 连续流水线算法
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基于复用计算的大纹理实时合成 被引量:9
17
作者 陈昕 王文成 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期768-775,共8页
文中提出一种基于复用计算的纹理合成方法,逐步地利用已合成的部分纹理来生成更大的纹理块,以进行后续的纹理合成计算.由此,该方法可节省大量耗时的纹理块选择及缝合计算,提高了合成效率.实验表明,新方法可实时合成2048×2048像素... 文中提出一种基于复用计算的纹理合成方法,逐步地利用已合成的部分纹理来生成更大的纹理块,以进行后续的纹理合成计算.由此,该方法可节省大量耗时的纹理块选择及缝合计算,提高了合成效率.实验表明,新方法可实时合成2048×2048像素的大纹理,而已有工作至多只能以交互的速度进行这样的合成. 展开更多
关键词 纹理合成 复用计算 实时合成 大纹理 块合成方法
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操作系统内核权能访问控制的形式验证
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作者 徐家乐 王淑灵 +8 位作者 李黎明 詹博华 吕毅 代艺博 崔舍承 吴鹏 谭宇 张学军 詹乃军 《软件学报》 北大核心 2025年第8期3570-3586,共17页
操作系统内核是构建安全攸关系统软件的基础.任何计算机系统的正确运行都依赖于底层操作系统实现的正确性,因此,对操作系统内核进行形式验证是很迫切的需求.然而,操作系统中存在的多任务并发、数据共享和竞争等行为,给操作系统内核的验... 操作系统内核是构建安全攸关系统软件的基础.任何计算机系统的正确运行都依赖于底层操作系统实现的正确性,因此,对操作系统内核进行形式验证是很迫切的需求.然而,操作系统中存在的多任务并发、数据共享和竞争等行为,给操作系统内核的验证带来很大的挑战.近年来,基于定理证明的方法广泛用于操作系统各功能模块的形式验证,并取得多个成功应用.微内核操作系统权能访问控制模块提供基于权能的细粒度访问控制,旨在防止未经授权的用户访问系统内核资源和服务.在权能访问控制模块实现中,所有任务的权能空间构成多个树结构,同时每个任务权能节点包含多种嵌套的复杂数据结构,以及权能函数中广泛存在的对权能结构的访问、修改、(递归)删除等操作,使得它的形式验证与操作系统其他功能模块相比更加困难.将以并发精化程序逻辑CSL-R为基础,通过证明权能应用程序接口函数(API函数)和其抽象规范之间的精化关系,来验证航天嵌入式领域某微内核操作系统权能访问控制的功能正确性.首先对权能数据结构进行形式建模,并在此基础上定义全局不变式来保持权能空间的一致性;然后定义反映功能正确性需求的内核函数的前后条件规范和API函数的抽象规范;最终验证权能API函数C代码实现和抽象规范之间的精化关系.以上所有的定义和验证均在Coq定理证明器中完成.在验证过程中发现实现的错误,并得到微内核操作系统设计方的确认和修改. 展开更多
关键词 操作系统内核 形式验证 权能访问控制 并发精化分离逻辑
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软件供应链SBOM关键技术研究
19
作者 孙泽雨 吴敬征 +3 位作者 凌祥 魏怡琳 罗天悦 武延军 《软件学报》 北大核心 2025年第6期2604-2642,共39页
供应链级别的开源软件及组件复用是当前软件开发的主流模式.该模式避免了重复开发,降低了研发成本,提高了开发效率,但是也不可避免地存在组件的来源未知,成分不清,漏洞不明,许可证违规等问题.为解决上述问题,研究人员提出了软件物料清单... 供应链级别的开源软件及组件复用是当前软件开发的主流模式.该模式避免了重复开发,降低了研发成本,提高了开发效率,但是也不可避免地存在组件的来源未知,成分不清,漏洞不明,许可证违规等问题.为解决上述问题,研究人员提出了软件物料清单(software bill of material,SBOM).SBOM详细列出了构成软件的组件及组件之间的关系,揭示了潜在的和已知的威胁,使软件透明化.自提出以来,国内外研究人员针对SBOM的研究主要聚焦在SBOM的现状、应用和工具上,缺少理论化、体系化的研究.综述SBOM的背景、基本概念、生成技术、工具及性能分析、应用、挑战与趋势,并提出融合细粒度安全漏洞感知,许可证冲突检测的SBOM+,以期从概念、技术、工具、应用和发展等方面为SBOM、软件开发、供应链安全等研究人员提供支撑. 展开更多
关键词 软件供应链 开源软件 软件成分 SBOM
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基于横向局部性的多核计算模型 被引量:2
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作者 袁良 张云泉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第7期1-6,共6页
片内多核已成为延长摩尔定律的方式,并行算法设计、编程模型、编译器和运行时系统都需要利用计算模型进行分析。现有多核模型对线程间共享缓存等资源的竞争已有较精确的模型,但是对于线程间数据共享考虑较少。提出线程间共享缓存的横向... 片内多核已成为延长摩尔定律的方式,并行算法设计、编程模型、编译器和运行时系统都需要利用计算模型进行分析。现有多核模型对线程间共享缓存等资源的竞争已有较精确的模型,但是对于线程间数据共享考虑较少。提出线程间共享缓存的横向局部性和任务共享率概念,基于此扩展串行存储层次模型RAM(h),提出考虑任务共享率的多核并行计算模型MRAM(h)。 展开更多
关键词 多核 并行计算模型 共享缓存 横向局部性
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