支持高效流處理的通用CPU體系結構關鍵技術

《支持高效流處理的通用CPU體系結構關鍵技術》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由黃立波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：支持高效流處理的通用CPU體系結構關鍵技術
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃立波
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

近年來，伴隨著視頻壓縮與網際網路技術的廣泛普及，多媒體計算蓬勃興起，逐漸成為通用CPU的主流計算之一。它們對計算能力的急劇需求給通用CPU體系結構的設計帶來了新的挑戰：計算能力的提升嚴重滯後流處理計算要求，並且現有存儲結構不能滿足其數據訪問行為特徵。雖然以流處理器為代表的專用處理器針對此類套用展現出了巨大的計算性能潛力，但是其不能滿足通用性需求。本課題針對多媒體套用日益提升的計算需求與通用CPU相對滯後的流處理能力之間的矛盾，引入流體系結構特徵，提出了支持高效流處理的通用CPU體系結構，為有效組織和利用豐富的晶片資源提供有力支持。將在高效能通用CPU流存儲結構、超高位寬數據並行加速器設計、支持流處理的高效能編程模型及其編譯最佳化技術、通用CPU流模型的多核擴展方法等不同的層面，深入研究支持高效流處理的通用CPU體系結構關鍵技術，為未來通用CPU的發展奠定堅實的基礎。

結題摘要

近年來，以圖像以及視頻流套用為代表的多媒體計算蓬勃興起，逐漸成為通用CPU 的主流計算之一。為了控制逐漸提高的晶片開發成本，滿足主流計算對高性能與低功耗的需求，人們渴求一種通用的CPU體系結構來滿足各種不同標準的多媒體套用。這種對計算能力的急劇需求給通用CPU體系結構的設計帶來了新的挑戰：計算能力的提升嚴重滯後流處理計算需求，並且現有存儲結構不能滿足其數據訪問行為特徵。雖然以流處理器為代表的專用處理器針對此類套用展現出了巨大的計算性能潛力，但是其不能滿足通用需求。 本項目針對流處理套用日益迫切的計算需求與相對低下的通用CPU計算能力之間的矛盾，引入在計算密集型套用中已經日趨成熟的流處理器技術，提出基於流模型的通用CPU體系結構，在高效能通用CPU流存儲結構、高效能超高位寬數據並行加速器設計、面向流套用的高效能數據並行編程模型與編譯最佳化技術以及通用CPU流模型的多核擴展方法等不同的層面，形成了高效支持流處理的通用CPU 體系結構關鍵技術。這為解決阻礙通用CPU的流處理性能提升問題探索了新的道路，具有重要的理論和現實意義。 在課題研究期間，共發表高水平論文22篇，其中SCI 期刊論文10篇（IEEE/ACM Transactions期刊5篇）。出版英文學術專著1本（由著名Morgan Kaufmann出版社出版），申請專利9項，獲得授權3項。畢業博士研究生5名，碩士研究生4名。課題所形成的部分成果獲2012年湖南省自然科學優秀學術論文一等獎與2013年湖南省自然科學獎二等獎。