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龙芯实验室

前瞻领域研究,致力于下一代处理器技术的探索

研究方向

 

1、二进制翻译

在国产处理器产业化推广过程中,用户对兼容运行已有软件有强烈需求。二进制翻译技术使得人们能够在一种架构的计算机上运行为另一个架构的计算机设计的软件,它为解决软件兼容问题提供了有效渠道。IBM、苹果、和Intel等著名企业都采用了二进制翻译技术来解决与其他平台的软件兼容问题。本课题将充分利用中科院计算所和龙芯已有的二进制翻译经验,结合指令集和处理器设计的硬件创新,实现动静态结合、软硬件结合的高效二进制翻译系统,寻求二进制翻译系统效率和完备性两大方面的突破,支持国产处理器的大规模应用。

主要研究内容包括动静态结合的二进制翻译框架、支持高效二进制翻译的处理器硬件创新研究和异构虚拟机等。

负责人:张福新,中科院计算所正高级工程师、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司技术总监、龙芯实验室主任。 

2、异构计算

领域专用处理是体系结构重要发展方向,越来越多领域专用处理器被用于满足人工智能、网络等特定领域日益增长的算力需求。异构计算中CPU和专用处理器的交织运行,产生了两大问题:一是CPU与专用处理器的交互延迟问题(交互墙问题),二是编程难问题。本课题将研究这些问题的解决方法,从体系结构创新、软硬件协同等角度着手,寻求高效的创新解决方案。

主要研究内容包括新型异构计算结构、领域专用加速器和编程模型等。  

负责人:王剑,中科院计算所微处理器中心主任、研究员、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司总工程师。

3、处理器安全机制

近年来,熔断和幽灵等基于处理器硬件漏洞的新型攻击及其防御方法已成为安全领域的研究热点。现代高性能处理器设计日益复杂,如何在提高性能的同时保障安全性是一个很值得研究的课题。龙芯3A4000处理器实现了系列安全机制,能够免疫熔断攻击,基本免疫幽灵攻击,还提供了如硬件函数调用栈、安全区等硬件支持。本课题将在此基础上研究如何进一步通过软硬件创新实现更加完备和系统的安全机制。初步考虑的创新方向包括Cache等微结构设计改进、软硬件协同监督等。

主要研究内容包括安全安全漏洞挖掘和分析、新一代龙芯处理器安全机制研究和软硬件协同安全整体解决方案等。

负责人:章隆兵,中科院计算所微处理器中心副主任,副研究员、博士生导师。

4、处理器性能分析与优化

现代高性能处理器设计高度复杂,其性能表现很难通过直觉和简单数据来准确判断,需要一套完整的分析工具平台和细致的数据收集及分析。同时,随着技术发展应用负载也不断出现新的变化。除了很多应用负载规模不断变大之外,云计算等新型应用环境也导致新的负载行为。本课题研究如何为高性能处理器设计提供支持高效的分析工具平台。

主要研究内容包括:高效准确的硅前性能预测方案、性能分析工具优化、工作负载分析和龙芯处理器设计优化等。

负责人:肖俊华,中科院计算所副研究员、硕士生导师。

5、内存计算

CPU与内存、IO之间的不断增加的速度差始终是冯诺依曼结构的主要瓶颈之一。近年来多种新型存储技术逐步走向实用,带来了更多创新空间。本课题研究存储和计算如何更好地融合。

主要研究内容包括:非易失性存储架构、通过内存接口实现高性能IO设备和近存计算等。

负责人:张福新,中科院计算所正高级工程师、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司技术总监、龙芯实验室主任。

研究方向

 

1、二进制翻译

在国产处理器产业化推广过程中,用户对兼容运行已有软件有强烈需求。二进制翻译技术使得人们能够在一种架构的计算机上运行为另一个架构的计算机设计的软件,它为解决软件兼容问题提供了有效渠道。IBM、苹果、和Intel等著名企业都采用了二进制翻译技术来解决与其他平台的软件兼容问题。本课题将充分利用中科院计算所和龙芯已有的二进制翻译经验,结合指令集和处理器设计的硬件创新,实现动静态结合、软硬件结合的高效二进制翻译系统,寻求二进制翻译系统效率和完备性两大方面的突破,支持国产处理器的大规模应用。

主要研究内容包括动静态结合的二进制翻译框架、支持高效二进制翻译的处理器硬件创新研究和异构虚拟机等。

负责人:张福新,中科院计算所正高级工程师、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司技术总监、龙芯实验室主任。 

2、异构计算

领域专用处理是体系结构重要发展方向,越来越多领域专用处理器被用于满足人工智能、网络等特定领域日益增长的算力需求。异构计算中CPU和专用处理器的交织运行,产生了两大问题:一是CPU与专用处理器的交互延迟问题(交互墙问题),二是编程难问题。本课题将研究这些问题的解决方法,从体系结构创新、软硬件协同等角度着手,寻求高效的创新解决方案。

主要研究内容包括新型异构计算结构、领域专用加速器和编程模型等。  

负责人:王剑,中科院计算所微处理器中心主任、研究员、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司总工程师。

3、处理器安全机制

近年来,熔断和幽灵等基于处理器硬件漏洞的新型攻击及其防御方法已成为安全领域的研究热点。现代高性能处理器设计日益复杂,如何在提高性能的同时保障安全性是一个很值得研究的课题。龙芯3A4000处理器实现了系列安全机制,能够免疫熔断攻击,基本免疫幽灵攻击,还提供了如硬件函数调用栈、安全区等硬件支持。本课题将在此基础上研究如何进一步通过软硬件创新实现更加完备和系统的安全机制。初步考虑的创新方向包括Cache等微结构设计改进、软硬件协同监督等。

主要研究内容包括安全安全漏洞挖掘和分析、新一代龙芯处理器安全机制研究和软硬件协同安全整体解决方案等。

负责人:章隆兵,中科院计算所微处理器中心副主任,副研究员、博士生导师。

4、处理器性能分析与优化

现代高性能处理器设计高度复杂,其性能表现很难通过直觉和简单数据来准确判断,需要一套完整的分析工具平台和细致的数据收集及分析。同时,随着技术发展应用负载也不断出现新的变化。除了很多应用负载规模不断变大之外,云计算等新型应用环境也导致新的负载行为。本课题研究如何为高性能处理器设计提供支持高效的分析工具平台。

主要研究内容包括:高效准确的硅前性能预测方案、性能分析工具优化、工作负载分析和龙芯处理器设计优化等。

负责人:肖俊华,中科院计算所副研究员、硕士生导师。

5、内存计算

CPU与内存、IO之间的不断增加的速度差始终是冯诺依曼结构的主要瓶颈之一。近年来多种新型存储技术逐步走向实用,带来了更多创新空间。本课题研究存储和计算如何更好地融合。

主要研究内容包括:非易失性存储架构、通过内存接口实现高性能IO设备和近存计算等。

负责人:张福新,中科院计算所正高级工程师、博士生导师,龙芯中科技术股份有限公司技术总监、龙芯实验室主任。

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