層次存儲的訪問分析與最佳化方法研究

《層次存儲的訪問分析與最佳化方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由吳俊傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：層次存儲的訪問分析與最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳俊傑
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

存儲牆問題一直是制約計算機系統性能的重要瓶頸。層次存儲的訪問即數據訪問，是連線存儲牆問題中處理器和存儲器的橋樑。因此，我們認為數據訪問特徵的分析理論與方法是解決存儲牆問題的基礎。我們歸納了數據訪問的六種重要性質：依賴性、重用性、相似性、親和性、一致性和生存性。這六種性質從時間與空間、地址與值等不同角度描述了數據訪問的不同側面，對程式的正確性和性能有著重要影響。研究這些性質的分析理論與最佳化方法對於解決和緩解存儲牆問題，探索新的層次存儲體系結構和最佳化技術有著非常重要的研究意義。因此，本課題計畫基於課題組在計算機體系結構、編譯技術等方面的研究成果和技術積累，研究數據訪問特性的分析理論與最佳化技術，並運用軟硬體驗證平台對這些技術進行驗證，為解決存儲牆問題奠定理論基礎和探索新的技術途徑。

結題摘要

本項目順利完成了預先制定的研究計畫，同時針對近來計算機使能技術領域的最新重要進展，增加了利用納米器件新特性解決訪存牆問題的方法與技術研究，增加了量子算法和光量子計算技術研究。取得的主要成果包括：1、提出了通過研究數據訪問特性解決訪存牆問題的新思路。圍繞數據訪問的重用性、相似性和親和性等，提出了一系列定量分析方法與最佳化技術，套用在複雜網路並行計算等研究中，有效緩解了訪存牆問題。以項目成果作為重要科學發現，獲得2012年湖南省自然科學一等獎。2、針對納米存儲領域憶阻器的最新研究進展，提出了基於憶阻器的運算存儲融合結構（國際上關於憶阻器的其他研究僅集中於製備新的存儲器件），探索了在這種結構上完成圖像處理、資料庫、存儲陣列自容錯等套用的關鍵技術，為今後藉助憶阻器技術進一步突破訪存牆問題積累了技術基礎。相關成果申請國家發明專利2項，論文發表在《IEEE Transactions on Circuits and Systems》、《IEEE Transactions on Nanotechnology》、《Science China: Information Science》等國內外著名期刊和會議上。3、開展了量子算法和光量子計算實驗技術的相關研究。提出了一系列基於量子漫步的圖同構算法，複雜度優於已知最好算法；搭建了光量子計算技術的基本實驗環境；為今後在這些前瞻交叉領域做出貢獻培養了一支高水平人才隊伍，積累了重要的理論和技術基礎。相關成果發表在《Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical》、《Chinese Physics B》等國內外著名期刊上。三年共發表學術論文25篇，其中國際期刊13篇、國際會議6篇、SCI檢索13篇、EI檢索20篇。已培養博士2名、碩士5名，正在培養博士2名、碩士2名。1篇獲2014年全軍優秀碩士論文。