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第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛

召开年：2015
召开地：哈尔滨
出版时间： 2015-08-06

主办单位：中国计算机学会

会议文集：第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛论文集

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1.封装BallMap选型及BGA设计优化
- 罗靖;孙岩;黎铁军;刘勇辉
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在高速互连时代,芯片封装BallMap不再是以前简单任意排列,设计过程中需要考虑互连结构的寄生效应对高速信号的影响.本文主要针对高速差分信号,从BGA利用率和串扰两方面,利用三维全波电磁仿真软件,对封装BallMap选型进行评估,总结出了几种常用BallMap排布方式的优缺点.同时对PCB中BGA处的瓶颈模式走线、焊盘、过孔、过孔残桩等阻抗不连续点提出优化方案,使阻抗和全链路匹配.
2.国产化高性能星载计算机加固设计及研究
- 高兰志;谭超;伍攀峰;王明贺
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文从基于国产化高性能星载计算机的需求，提出了基于国产化的元器件星载计算机设计，实现了模块级、系统级层面完善可靠性加固措施的评估和验证方法，通过故障注入验证方式验证加固措施的有效性。通过完善的星载计算机在轨自主管理方案和安全模式设计，兼顾星载计算机高性能的前提下，实现星载计算机高可靠性，并通过故障仿真注入方法对各种加固设计进行验证，从而使国产化高性能星载计算机满足高可靠、高性能、长寿命卫星的宇航应用需求，完成了国产化高性能星载计算机的加固设计并完成了计算机性能的研究验证，满足我国未来宇航应用的需求，并为我所宇航应用实现国产化自主可控提供了一条技术途径。
3.用于混合集成的双面结构封装
- 牛玉成;詹兴龙
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着微处理器向小型化、高性能、低功耗方向发展,对产品设计和组装工艺提出了更高要求,目前微处理器主流集成工艺为系统级芯片(SOC)、系统级封装(SIP)、混合集成技术(HIC)、表面贴装技术(SMT)等.本文主要是以混合集成技术为例,封装设计为上下两腔体结构,结合成熟的微组装工艺,从而提高产品组装密度,满足军用高可靠领域对微处理器小型化、轻量化、高集成度的需求.
4.一款低开销重排序多核总线
- 程斐;陈小文;郭阳
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本设计实现了一款多核DSP芯片中核内部高效通信的总线.该总线支持对读返回数据重排序,从而保证顺序的输出从设备返回的信息.同时结合对DSP内核通信特点的分析,优化了写数据确认的机制,使得核内主设备和从设备间的通信效率得到明显提高.对于一个原写数据所需时钟周期为t的通信总线,本设计将通信效率提高了t-1/t.最后本设计还对读返回数据的存储方式做出了改进从而节省了总线所需的寄存器数量,节省了芯片面积.
5.可配置多态对称密码协处理器
- 李振斌;陈小文;李勇
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：可重构密码芯片是利用可重构的硬件逻辑资源,根据不同的应用需求灵活的改变自身的硬件结构,为不同的密码算法提供与之匹配的内部结构和外部特征.由于密码算法具有相对固定的具体模式,相关研究者就提出了分别以空间和时间为基础的可配置处理器结构.本文在前人对对称密码结构的分析总结基础上,提出了自己的配置方法,配置后的密码协处理器可以实现DES、3DES与SM4之间的自由转换,而且每一种密码算法可以配置成全流水线实现和部分流水线两种实现方式,让处理器的性能在相关应用中达到最优.
6.Graph500基准测试程序算法优化技术研究
- 叶帅;唐玉华;刘衡竹;朱玄
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：Graph500是衡量计算机处理数据密集型应用能力的测试基准,BFS算法是其中的核心搜索程序,具有较差的时空局部性等特点.本文将从减少访存开销、利用多线程并行等方面来对单节点上的BFS算法的优化技术进行介绍,分别介绍混合BFS算法,并针对NUMA结构的特点,介绍了线程绑定和内存绑定技术,以及数据预处理技术,最后实验给出了各项技术对性能的影响.
7.面向大数据问题流处理器交叉开关设计
- 瞿大光;唐玉华;朱玄
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文针对在FPGA上实现的处理大数据问题的异构处理器原型系统，进行了数据通路性能测试和分析，并根据算法和原型系统特点重新设计了交叉开关，对新实现了交叉开关的系统同样进行了性能的测试，通过多个测试负载参照对比并且和原型系统性能对比给出了更为全面的性能分析。最后通过性能分析，发现新系统的瓶颈在interface处，这也是作者下一步需要优化的工作。
8.前导零预测器中误差修正逻辑的设计与实现
- 张洁;隋兵才;张民选
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：前导零预测器(LZA)是浮点加法器和浮点融合乘加部件中一个主要的组件.它一般位于关键路径上,与加法器并行进行能有效减小关键路径上的延时.一般的LZA可以分为两类:精确的LZA和非精确的LZA.由于非精确LZA具有更短的关键路径延时和较小的复杂度而得到更多的应用.但是非精确的LZA需要额外的修正阶段.本文通过将一位错误修正逻辑与规格化移位并行进行并且复用前导零检测模块的部分硬件,从而达到降低关键路径延时和减少硬件面积的目的.
9.超标量处理器指令乱序退出机制研究
- 蒋生健;杨剑新;何军
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：超标量处理器通过乱序执行来充分开发程序的指令级并行性(ILP),提高处理器性能;同时使用重排序缓冲(ROB)实现指令顺序退出流水线,保证程序乱序执行的正确性.然而ROB容易因为头部的长延时指令而阻塞,导致ROB中后续指令无法退出而被充满,甚至造成流水线停顿,影响处理器的性能.指令乱序退出机制能使已经处理完成的指令尽快离开ROB,减少由于ROB资源耗尽带来的流水线停顿,有利于进一步挖掘程序ILP,提高处理器性能.研究了学术界提出的指令乱序退出方法,探讨了乱序退出的研究方向,对改进超标量处理器指令退出机制和提升性能具有一定参考意义.
10.一种高性能低功耗双DSP处理系统
- 纪昆;姜晶菲
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：DSP芯片适用于数字信号类算法的专用处理器,随着高性能计算需求的应用扩展,高端DSP芯片也向着满足高性能计算需求的方向发展,成为一种适用于高性能计算需求的新型处理器.本文基于当前最高性能的TMS320C6678多核DSP芯片,设计实现了一种高性能低功耗的双DSP处理系统,片间利用高速链路实现互连,并以深度学习领域中的一种典型的计算密集型算法为实例,验证了该系统在性能和功耗上针对普通CPU系统的提升.
11.基于SRT-16算法的单精度浮点除法器的设计与实现
- 苑佳红;隋兵才;王玉姣;张民选
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文基于SRT-16算法设计和实现一个浮点除法器,可以进行单精度浮点数的除法和开方运算,且可得到满足IEEE754精度要求的商值和部分余数值.本文浮点数值的尾数处理相对于传统SRT算法浮点除法器做了较大的改进.首先,在算法上将SRT-16算法与恢复余数算法思想结合,限制商值的范围在[0,15],避免商值为负值时的转化处理;其次,将部分余数的计算设计成冗余形式,以提高运算速度,根据部分余数的符号得出本次迭代的商值.相对传统SRT算法使用查表法得到商值,可节省面积.在28nm标准单元库下,设定工作电压和温度为(0.9V,25℃),本设计综合后的面积是10106μm2,延迟140ps.
12.基于低抖动锁相环的高精度延时电路设计
- 宋志杰;窦强;刘尧;袁珩洲;梁斌
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文在130nm CMOS工艺下提出了一款具有高精度延时单元的延时电路.所提出的电路通过锁相环技术与可编程延时技术,与传统延时电路相比,所提出的延时电路误差低于5％,具有更高的延时精度,同时可以实现延时单元延时与工艺制程、电压和温度(以下简称PVT)无关.在后端物理设计中,本电路可以应用于时钟同步、定时恢复等电路.
13.不同密钥下密码芯片攻击程度与样本量关系分析
- 陈继松;李晓卫;陈吉华;隋强;宁海飞
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：为确保密码芯片自身的安全性和用户信息不受外界窃取,需要对密码芯片安全性进行评估.在众多旁路攻击技术中,由于功耗攻击技术简单易行,且成本低,所以功耗攻击能对密码芯片构成很大的威胁.因此,对密码芯片进行抗功耗攻击能力评估是一项很重要的任务.但是,对同一款密码芯片在输入不同密钥情况下进行功耗攻击时所得的结果是不一样的,所以,不同密钥下密码芯片攻击程度与样本量的关系需要进行实验分析,最终得出基本曲线走势.本文就基于FPGA实现的AES密码算法进行功耗攻击,在不同密钥情况下,总结密码芯片攻击程度与样本量的关系.从而得出一款密码芯片中较难被攻击出来的部分密钥,增强用户使用密码芯片的安全性,同时也为密码芯片抗功耗攻击能力评估分析提供重要指标.
14.一种带扫描结构的三级伪单相时钟触发器
- 黄号添;刘尧;李振涛;孙永节;张见
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文在40nm CMOS工艺下提出了一种路径偏斜的带扫描结构的三级伪单相时钟触发器(以下简称SPIFF).SPIFF的电路采用了三级动态电路的结构并且使用了精简的保持电路结构;此外,SPIFF采用了伪真单相时钟和路径偏斜的技术.与传统主从触发器相比,SPIFF的传输延时TDQ减小了35.81％,综合指标能耗延时积(EDP,Energy-Delay Product)改善了17.8％.在后端物理设计中,SPIFF可替代传统主从触发器,应用于时序较为紧张的路径上.
15.基于FPGA的卫星链路时延模拟器设计与实现
- 王会强;赵国鸿;赵宝康;夏艳;张付强;胡世锋
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：与传统地面链路相比,卫星链路具有链路时延长的特点,是影响空天地一体化网络性能的关键因素.因此,高逼真度卫星链路延时模拟器的设计与开发是一项重要而极具挑战性的研究课题.本文设计了一种基于FPGA的卫星链路延时模拟器,由报文判别、延时控制、输出轮询等模块构成,并以NetMagic实验平台为基础进行了设计实现,通过Spirent网络测试仪等仪器设备搭建了实验环境,验证了其功能的正确性.
16.一种面向多核的高效硬件信号灯
- 李建军;吴家铸;罗恒
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：为了提高片上众核/多核处理器同步机制的效率,研究了硬件信号灯的实现,发现其在实际应用中的不足,提出并实现了对其改进的方法.本信号灯支持直接、间接和组合三种请求方式以及释放操作,支持基于固定优先级的仲裁策略、完善的中断处理机制两种中断类型和两种中断产生方法.支持软件复位进行信号灯部件的初始化.
17.高密度主板串口集线器系统设计
- 田宝华;蒋句平;张凡;袁远;宋振龙
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：天河二号超级计算机系统性能强、密度高、规模大.高密度设计提高了系统能效比的同时,也使得系统管理和调试变得复杂和困难.串口控制台是系统中结点调测试方便快捷的接口.传统的串口组织方式很难适应如此高密度和大数量的计算结点.结合系统实际架构,设计并实现了一种基于CPLD的高效、简洁的串口集线器系统,能够完成串口数据综合处理和高效传输.并在Xilinx ISE环境下对串口集线器系统进行了功能仿真和验证.
18.高速串行信号串扰的仿真与优化
- 孙岩;艾明哲;黎铁军;曹跃胜;罗靖
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文主要针对高速信号中的串扰问题进行研究，以25Gbps高速信号为例，从高速信号与过孔间串扰、隔离地线与串扰和信号类型与串扰等几个方面进行仿真分析，总结出了隔离地线的宽度对串扰的影响可以忽略不计，但高速走线与隔离地线的间距要大于8rail，差分线之间加入隔离地线后，在较大的频率范围内串扰会明显减小，在布线空间不足时可考虑使用等方面的结论和设计建议，通过以上仿真和优化，为保证高速信号传输系统的信号完整性提供了重要依据。
19.一个基于AXI总线的IO系统验证平台的设计与实现
- 罗莉;潘国腾;欧国东;周海亮;周宏伟;赵天磊
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：片上系统SOC (System on Chip)技术迅猛发展,同时带来的高复杂性使SoC的验证变得更加困难.本文讨论了一个面向SOC的AMBA IO系统的设计,并着重讨论了它的验证平台实现,重点介绍了如何提高验证平台的可维护性、可重用性,还有功能验证并行测试中遇到的问题和解决方法.目前芯片已流片.阐述了系统设计的需求和目标,验证平台的结构设计与实现，重点介绍了验证自动执行方法、断言检查器设计，有效提高了验证平台的可维护性、可重用性；验证的关键是集成IP与自主研发接口部件协议是否满足要求，功能验证是否正确，论文阐述了功能验证并行测试中遇到的问题和解决方法.
20.基于ATMEGA8和DS18B20的温度检测系统的设计及应用
- 杨培和;袁博;张文婷
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文介绍了一种实用的温度检测系统.从硬件组成、主要器件的工作原理入手,介绍了温度检测系统设计和工作原理,着重介绍该温度检测系统的实用性和可用性.本温度检测系统，结合实际应用，选择可靠、成熟、性价比高的器件，设计注重实用性和可用性。本系统稳定、可靠，应用方便，对验证电源等电子产品温度设计正确性和最终产品定型起决定性指导作用。本系统可以根据需要应用到其他温度检测场所，尤其在工作环境比较恶劣的场所具有很好的可扩展性和应用性。
21.面向编码传输协议的自适应编码块调整算法
- 祖学锋;虞万荣;冯振乾;吴纯青
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：编码技术广泛应用于空间网络,以其为基础改进和设计的编码传输协议能够较好地应对传统传输技术在面对误码丢包时的低效问题.编码块规模的选择是编码传输协议的核心关键技术.本文通过深入分析传输协议性能与编码块规模的变化规律,提出了一种自适应编码块调整算法DBA.实验表明,DBA算法能在传输过程中动态调整编码块大小,提升编码传输协议的传输性能.
22.一种基于FPGA技术的嵌入式监控系统
- 周宇;蒋句平
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：现有视频监控系统能够有效提升视频处理的效率,但仍存在处理架构复杂、处理时延大等问题,本文提出一种基于FPGA的视频监控通用处理架构,并对主控模块的状态机、视频编解码模块、外围电路模块进行设计,优化了视频处理复杂度.然后对方案进行FPGA仿真和综合,进行模块校验.最后对系统的时延和丢包进行分析,确定其满足视频处理的准确性.
23.基于综合电子技术的星载智能配电器设计
- 崔战国;赵雷;司立宏
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着我国航天技术的发展,智能配电技术将是未来飞行器配电的发展方向,本文对基于综合电子技术的星载智能配电系统的国内外发展状况进行了研究,对某型号智能配电器的实现方式进行论述,对基于FPGA系统的配电控制技术、总线管理技术、综合电子技术等进行了研究,通过产品的实现情况对系统的优缺点以及后续的研究内容进行了说明.
24.'天河一号'正交交换机无死锁负载均衡路由算法
- 曹继军;王克非;庞征斌;刘路
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：基于正交背板的交换结构(简称为正交交换机)是实现高阶互连网络高密度封装的重要技术途径.描述了"天河一号"正交交换机的结构,分析了该正交交换机容易出现的路由环路及其死锁问题,进一步提出了无死锁的负载均衡路由算法,讨论了该路由算法优缺点.提出的路由算法已实际应用于"天河一号"高性能计算系统互连网络中,既避免了路由死锁,又达到了静态负载相对均衡,分析了路由算法的可行性与有效性.研究成果对于采用类似结构正交交换机的无死锁负载均衡路由算法设计具有借鉴意义.
25.14Gbps高速串行互连通道损耗性能测试与仿真分析
- 张弓;郑浩;李川
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在InfiniBand FDR高速串行互连系统设计中,由于信号传输速率高达14Gbps,信号在传输通道中受大幅增加的损耗等各种不利因素的影响,信号质量会急剧恶化,并造成一定的误码.因此,为确保链路稳定传输,在链路设计前,结合SerDes损耗容忍能力和通道的损耗特性进行合理的裕量分配非常重要.本文主要针对印制电路板(PCB)上典型传输线通道的损耗特性进行研究,并基于自制试验板,详细对比了软件计算、三维全波仿真和物理实测结果的差异,结果显示结合一定的物理实测修正,三维全波仿真可以满足14Gbps高速系统设计需求.
26.基于改进时频域混合方法的系统级电源完整性仿真
- 胡晋;金利峰;王彦辉
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文对时频域混合方法加以改进用于系统级电源完整性仿真分析.首先对电源分配系统进行频域阻抗优化,随后引入快速傅里叶变换将频域阻抗与负载翻转电流转换至时域,从而直接对电源分配系统时域电源波动进行数值分析.该方法可以准确评估电源分配系统频域阻抗特性及时域电源噪声,提高电源完整性仿真的有效性.
27.基于FPGA的APB-SD协议转换模块设计与验证
- 王玉姣;王俊辉;黄立波;苑佳红;张民选
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：目前,在嵌入式系统中,SD卡作为重要的外部存储设备以其高容量、高速度以及灵活性等优点得到了广泛的应用,其读写控制器的设计与性能也得到了普遍的重视与研究.本文面向处理器整体系统设计,以Xilinx V7FPGA原型验证板为平台,设计了基于SD总线接口模式的APB-SD协议转换模块.该模块整体设计采用Verilog HDL硬件描述语言实现,利用数据缓存单元(FIFO)解决了数据块读写过程中跨时钟域问题.最后,通过软件仿真及实际测试,文章验证了APB-SD协议转换模块的功能正确性与稳定性.
28.一种6.25Gbps可编程连续时间线性均衡器
- 李双雨;胡春媚;刘尧;孙永节
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文设计了一种可编程的均衡器,此均衡器可适用于三种不同衰减的信道和两种数据速率,可编程均衡器利用两级连续时间线性均衡器和一级可编程增益放大器级联的方式,使均衡器的频谱特性与信道的频谱特性相反,实现对信道衰减的正确补偿,使SerDes的接收端能正确接收数据.此均衡器能补偿信道对5Gbps数据的6dB、8dB、11dB的衰减,以及6.25Gbps数据的7dB、10dB、15dB的衰减,输出信号的眼图张开程度满足300mVpp、0.7UI.
29.一种自适应斜坡补偿电路的设计
- 于全东;杨琦;张国俊
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文提出了一种工作频率可变、斜坡宽度和斜坡峰值电流随占空比变化的自适应斜坡补偿电路.该电路可以产生自适应斜坡补偿电流,而且可以解决传统斜坡补偿中过补偿带来的瞬态响应慢和带载能力低的问题,在0.5μm的BCD工艺的基础上设计,经Hspice仿真验证达到设计目标.
30.基于高层综合的连通域标记硬件加速电路优化设计
- 邓秋群;常青;黄亮;王阳
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：针对成像制导应用需求,研究了二值图像连通域标记算法硬件加速电路的优化设计,利用高层综合工具Catapult C探索不同的设计架构,通过采用减少存储器的读取次数,流水处理以及行缓存等措施,获得了性能、面积之间折中的最佳实现方案.实验结果显示,该硬件加速电路能够很好地满足成像制导系统的图像处理要求,且资源消耗少,具有较高的实用价值.
31.FT-X DSP派发部件的IFV验证
- 刘金保;李勇;彭元喜
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：基于模拟的验证方法是当前应用最为广泛的芯片验证方法,然而随着集成电路设计规模的不断增大,模拟验证的不完备性问题显得越来越突出,编写激励变得越来越困难.对于FT-XDSP派发部件的验证由于结构的复杂性,指令组合的多样性,使得模拟验证变得非常困难,仅仅采用模拟验证方法难以达到全面高效的验证要求.本文采用一种形式化验证分析工具——IFV,基于SVA语言,以定理证明的形式化验证方法针对FT-X DSP派发部件在分支和中断接口关闭情况下的预译码,并行位编码,指令窗口生成以及再译码等功能进行了验证.实验结果表明,使用本文的方法可以很快发现存在的错误,IFV验证是全面和高效的.
32.基于保持电路的低功耗乘法器设计
- 毛昶;雷元武;彭元喜;吴虎成
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：乘法部件是处理器的核心部件之一,其功耗为处理器功耗的重要来源,因此减小乘法部件功耗可以有效降低处理器功耗.本文在对X-DSP的乘法部件分析基础上,根据X-DSP执行不同指令时乘法器资源的使用不同这一特点,提出了一种控制保持的方法来降低逻辑电路的翻转,从而降低动态功耗.实验结果表明该方法能减小功耗,某些情况下优化效率能达到60％以上.
33.基于FT-DSP的辐照效应实验系统的研究
- 谢志恒;孙永节;扈啸;张娜
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：针对国产FT-DSP独特的硬件结构和指令集,设计了一套专用的辐照效应测试系统.并在文中阐述了该系统的逻辑结构和硬件结构,并分别阐述了软件系统工作方式以及各个部件的测试原理.该系统采用DSP+FPGA+上位PC机的分离式结构,实现高效的DSP芯片运行状态片外比对方法,实现了对系统内部模块及外设的动态测试并实时存储记录返回的结果.实验证明,这种系统可以准确的确定故障位置和故障原因.
34.多链路无阻塞环的低功耗编码设计
- 齐娟;陈胜刚;李勇
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文实现了一种多链路无阻塞环的低功耗设计.首先介绍了该设计的基本架构和主要优势,多链路结构避免了不同请求之间的相互干扰,两读两写的通道保证了较高的读写事务流量;环的无阻塞特性保证了环具有较高的优先级,可以无阻塞地到达目的节点.其次,基于该结构存在的一些缺点,比如环上走线长、负载大带来的功耗问题,分析数据总线、地址总线各自的特点,根据其特点分别提出了对应的总线编码方案,在满足基本的网络性能要求的同时,降低了总线翻转率,从而降低了设计功耗.最后,对设计进行性能评估,进一步验证了改进的总线编码方案对于降低环链路功耗的优势所在.
35.一种低开销的可配置容错技术
- 盖璐璐;张涛;徐建军;谭庆平
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：由于芯片密度和时钟速率的增加,瞬时故障影响程序的正确执行,使处理器变得越来越脆弱.因此,对于现在的计算机系统容错技术变得越来越重要.目前两个主要的容错方法是:改进系统可靠性通过检测瞬时故障.降低性能开销.基于以上的研究方法,提出了一种"函数级可配置容错"(FLCOFT)方法,对应用程序既有较高的可靠性又有较低的性能开销.该方法的基本原则是以函数为单位进行可配置容错,以线性汇编代码级别为基础,通过故障注入和静态分析方法来分类出重要指令,进而计算出该指令所在函数的脆弱性指数,基于用户提供的可容忍的性能开销,选择多个重要函数进行保护,从而提高程序的可靠性.故障注入结果显示该方法使得程序的可靠性提升了41％.性能试验结果显示函数级可配置容错技术导致一个重要的性能开销降低对比于指令复制.
36.一种针对关键节点的硬件木马检测方法
- 李水晶涛;隋强;陈吉华;李晓卫
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着集成电路设计与生产的全球化,电路容易被植入额外的恶意逻辑,这种额外逻辑被称为硬件木马.硬件木马更多地被攻击者植入在密码芯片中加密、解密等关键节点.本文提出一种利用差分功耗分析来检测关键节点是否被植入硬件木马的方法.该方法不需要对被攻击电路有深入的了解,但需要采集大量功耗样本用于分析.设计以AES的s-box模块作为实例,实验结果表明此方法对检测集成电路中的硬件木马是有效的.
37.基于导频的OFDM载波同步算法实现
- 危乐;邢座程;董永旺;吕朝
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：数字通信接收机的基本模块包括同步、信道估计与均衡、信道解码等.对OFDM系统而言,同步算法尤其重要,如果存在同步偏差,则可能会破坏子载波的正交性,引入严重的干扰.在了解CFO估计基本原理并对基于CP、训练符号等估计技术进行了解后,采用Classen提出的,在频域插入导频跟踪CFO的原理,设计实现载波同步的硬件.通过Matlab仿真,然后于FPGA进行硬件实现.
38.基于低延时CORDIC算法的FFT旋转因子产生模块设计
- 高泽龙;雷元武;陈海燕
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文针对FFT计算中旋转因子产生延时过长的问题,采用一种基于旋转预测和保留进位加法器(CSA)的压缩迭代的CORDIC算法及结构,设计实现了低延时的FFT旋转因子产生模块.实验结果表明,在计算精度和传统CORDIC算法实现相同的情况下,本文设计以增加5％的面积代价,将流水线级数由传统的49级降低到18级.
39.一种基于遗传算法的测试激励自动生成方法
- 董伸;赵天磊;张民选
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文介绍了一种在UVM验证平台的基础上,利用遗传算法分析功能覆盖率信息,指导生成测试激励,建立从覆盖率到测试生成的闭环系统,与普通的约束随机激励生成方法相比,激励生成不需要编写复杂的约束,也不需要人为的分析覆盖率信息,节约大量验证时间.将该系统运用于处理器访存部件的功能验证中,实验结果表明,该验证方法有效提高了验证效率.
40.基于嵌入式多核处理器Epiphany的矩阵乘算法实现与评测
- 范方园;苏华友;刘丽芳
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：嵌入式多核处理器在国防军事、消费电子、车载通信领域具有广泛的应用前景,但是要发挥嵌入式多核处理器高效的计算能力,需要在任务划分、数据通信等方面进行大量的优化工作.本文以片上多核嵌入式处理器Epiphany为平台,研究嵌入式多核处理的并行编程和优化问题.本文基于标准C和OpenCL两种语言实现了面向该多核处理器的矩阵乘算法,并进行了针对性优化.实验结果表明,基于标准C的实现能够更好的利用处理器的浮点计算能力.基于OpenCL的实现由于无法利用核间的高效通信能力,性能无法与基于标准C的实现相比,但是OpenCL程序具有更好的平台可移植性.
41.矩形微小流道结构冷板的加工工艺研究
- 于惠;唐亚彬
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：针对为解决高功耗、高热流密度芯片的散热难题而设计的矩形微小流道结构液冷冷板的生产加工问题,本文深入研究了冷板的结构,制定相应的加工工艺流程,并对冷板进行了相应的测试,结果表明,所采用的加工工艺能够满足矩形微小流道冷板的所有技术要求.本文首先从微小流道的结构分析人手，确定焊接分型结构，制定合理的加工工艺流程，并最终完成微小流道冷板的加工成型，最后对冷板进行了气密性检测、焊接质量检测分析。最终得出以下结论：所采用的机械加工工艺合理，能够满足矩形微小流道冷板的技术要求。
42.基于全国产服务器的电子公文系统方案实践
- 张峰;张金钟;刘波;胡雷钧
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：党政电子公文信息系统成为国产信息化建设中的痛点和迫切需求.随着"核高基"等重大专项的持续投入,全国产化的服务器软硬件装备的不断发展,现已基本可用.本文分析山东某地级市党政系统电子公文办公实际需求,介绍了在该地进行的应用方案设计.本文探索在安全可靠建设模式下的电子公文系统方案,通过实际项目检验了电子公文系统应用,为后续国产计算机系统研制调优使用提供参考依据,为实现电子公文的安全可靠替代提供可行的建设方案.
43.SIMD结构中多指令流扩展的设计与实现
- 周锋;彭元喜;王耀华
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：包含多分支循环的应用程序在由统一指令流控制的传统SIMD结构上映射时存在效率低,以及数据并行性不能充分开发的问题.为此,本文提出一种基于指令混洗机制的多指令流扩展方法.该方法可为SIMD结构各通道派发不同分支路径的指令流,实现处于不同分支路径的通道并行执行的效果.与传统基于掩码屏蔽的处理方式相比,该方法极大提高了多分支结构的处理效率.对多指令流扩展机制进行了基于Verilog的编码实现,并在自主SIMD处理器FT-X DSP中进行了验证.实验结果表明,相比传统SIMD结构,本文所提方法能够以0.7％的面积开销,获得1.1～6.0倍的性能提升.
44.基于固化代码的多外设多核数字信号处理器启动设计
- 刘大雪;陈小文;嵇薇薇;许邦建
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：Boot Loader于初始化硬件,为嵌入式操作系统提供硬件资源信息.加载、启动嵌入式操作系统的程序,一般固化在如ROM、FLASH等非易失性存储器上.Boot Loader的设计依赖于CPU的体系结构和具体嵌入式板级配置,对于不同的硬件,开发者必须根据需要对其作出相应的修改.但这种开发难度大且繁琐复杂.随着DSP的发展,其架构和规模不断扩大,启动方式也朝着多元化和自动化的角度发展.结合系统对具有丰富外设的多核芯片对启动方式多样性的需求,加上对当前所用硬件的理解,本文介绍了一种多外设多核数字信号处理器的启动设计,该设计采用BOOTROM固化代码的方式实现了具有丰富外设的多核芯片的多种启动方式.该方法有效地提高了开发效率、功能设计灵活性和可重用性.
45.一种可信的大规模开关网络功耗分析方法
- 王琪;李思昆
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在可重构处理单元阵列、片上总线和片上网络中,广泛使用开关网络来实现信息交换.随着VLSI工艺水平和集成度的不断提高,片上开关网络功耗已成为影响芯片系统功耗不可忽视的重要因素.本文提出一种可信的大规模开关网络功耗估算方法.该方法在建立包含开关网络主要设计变量的开关网络功耗宏模型基础上,利用线性回归完善功耗宏模型系数,得到了在确定的电压、频率、工艺尺寸下估算不同规模不同活跃性的开关网络结构功耗的表达式.该表达式估算开关网络功耗效率高、结果准确性好,具有较高的可信性.经实验验证,该方法功耗估算值和门级功耗模拟分析值相比,误差在10％以内.
46.基于路交叉的低开销高可靠片上存储设计
- 高军;王永文;张承义;赵天磊
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着工艺特征尺寸的不断缩小,芯片的可靠性问题日益突出.本文针对芯片的片上存储结构,提出了一种基于路交叉的低开销高可靠片上存储体容软错误设计方法.该方法将片上存储体Cache的数据以路交叉的方式分散存储,保证了单粒子轰击导致的相邻多位错仅发生在不同路的数据体中,从而可通过分时检测不同路数据的方式有效地解决了深亚微米下存储体多位错问题,提高片上存储可靠性.实验结果表明,该方法硬件开销小、时序性能好、容软错误能力强.
47.一种支持SIMT方式DMA加载的向量存储器
- 孔宪停;陈海燕;徐沛文
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着无线通信和视频图像处理等嵌入式应用需求的增长,越来越多的处理器采用了单指令多数据流(SIMD)结构,以开发其数据级并行.但嵌入式应用中数据级并行和线程级并行同时存在,超宽SIMD结构的向量存储器的访存操作一般只提供地址跨步连续等具有特定地址变化规律的一组向量数据,难以满足SIMD处理器多线程并行执行的需求.为了提高向量处理器的并行运算效率,本文基于某超宽SIMD结构数字信号处理器X-DSP,设计了一种支持单指令多线程(SIMT)方式DMA加载的向量存储器VM,利用已有的向量访存带宽实现了DMA参数的向量化配置,通过向量传输接口实现了DMA对VM的SIMT加载;以较低的硬件开销为向量计算的线程级并行提供所需数据.
48.基于高性能X-DSP IP核的AHB转接桥设计
- 刘峻秀;吴虎成;章磊
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文介绍了基于高性能X-DSP IP核的AHB转接桥设计.通过AMBA AHB总线协议与EDMA总线协议的转换,完成AHB从机接口与EDMA接口的对接,实现了外部主机通过EDMA访问芯片内部存储空间的功能.因AHB总线具有支持突发传输的特点,所以该设计能够高效地完成不同长度和宽度的数据传输.
49.可重用多链路无阻塞多核环网开关
- 卫鹏飞;梁停雨;刘胜;陈胜刚;陈海燕;窦强
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：针对由于处理器的功能变得越来越复杂而导致芯片的环网开关设计难度变大的问题,提出了一种可重用的无阻塞多核环网开关的设计结构.这种结构采用多链路设计技术,降低了设计难度;同时在结构中加入缓存部件实现了环网开关之间的无阻塞通信;此外,结构采用了参数化设计方法,增强了设计的可重用性和可扩展性.最后,通过采用System Verilog语言搭建的通用分层验证平台完成模块级和系统级验证工作,证明了该设计方案的可行性.
50.SOC系统FIR插值滤波器设计
- 吕朝;邢座程;董永旺;危乐
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：FIR滤波器是数字信号处理中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性.FIR滤波器原理是输入序列与系数序列做卷积运算,主要结构就是一串移位寄存器和乘累加部件,性能主要取决于乘法器.针对乘法器进行改进可以对滤波器的性能产生很大的提升.在SOC系统中通过用户接口逻辑将自己设计添加到嵌入式系统,系统为用户设计逻辑分配地址空间,即是一个输入输出缓存区,滤波器通过这两个缓存区与处理器交换数据.本嵌入式处理器采用的处理器是microblaze软核,基于AXI总线,AXI总线是基于地址映射的总线,通过AXI总线可以寻址所设计FIR滤波器的缓存区.数据的搬运控制由嵌入式系统的软件部分完成,用C程序通过写地址操作控制待处理数据到滤波器输入缓存,处理完毕后C程序再从输出缓存读出数据,或者将处理后的数据搬运到需要数据的下一级.
51.基于信号追踪的IP软核硬件木马检测方法
- 贺亚娟;倪林;陈吉华;李少青;史玉博;王成看
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着可复用IP软核的广泛应用,IP软核中"硬件木马"安全性受到广泛关注,目前尚未提出有效覆盖全面的检测方法,国内外对硬件木马的研究多集中在电路级,检测芯片在"非受控"设计制造过程中是否被植入硬件木马,在RTL级尚未有完整的检测方案.针对硬件木马在IP软核中实现特点,本文提出了一种信号追踪的方法用于IP软核检测,以AES算法为实现目标,考虑到密钥泄漏型硬件木马需要密钥相关信息的输入,以密钥为敏感信号追踪其数据流流动情况,检测IP软核中是否被植入硬件木马.
52.硬件木马少态点分析与建模
- 王成看;李晓卫;陈吉华;贺亚娟
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：硬件木马是通过修改原始电路以进行特定攻击的攻击方式的总称.随着硬件木马被高度重视,硬件木马相关检测技术也得到了飞速发展,使得在电路中植入高隐蔽性木马变得越来越难.本文描述了一种基于少态点的硬件木马检测方法,通过利用基于门级网表的翻转次数极少的少态点实现硬件木马的定位;根据硬件木马少态点拓扑结构的建模,区分出了硬件木马和冗余逻辑,大大提高了硬件木马被检测出的可能性.实验结果表明硬件木马少态点拓扑结构的建模比较高效,且实现了硬件木马的准确查找.
53.基于第三方IP核硬件木马防护性设计
- 王龙;陈吉华;李少青;隋强;王成看;贾勤
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着第三方IP核在SOC设计中的广泛应用,IP核硬件木马的威胁越来越大,给IC设计安全性带来了极大挑战.检测IP核硬件木马难度很大,但我们可以绕过检测问题,使木马不能激活,同样可以达到安全的目的.本文提出一种输入序列检测器的设计方案,首先对输入序列进行相关性处理,把符合相关性的序列通过IP核传输进入逻辑芯片,在IP核与芯片间再做解密处理输入芯片.硬件木马激活逻辑因为不能得到所需的激活序列而无法激活,从而达到硬件木马防护的目的.
54.基于移位寄存器的后版图填充硬件木马防护方法
- 宁海飞;李少青;陈吉华;吴志凯;陈继松
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：由于集成电路设计、生产分工的高度细致化和专门化,使得IC芯片设计和生产制造环节相分离,同时增加了芯片中被植入硬件木马的可能性.本文提出了一种基于移位寄存器的后版图填充硬件木马防护方法.针对版图级硬件木马攻击,通过剔除标准填充单元,插入移位链路的方法,使版图没有植入硬件木马的空间;通过施加随机的移位链路测试码,验证移位链路的功能,防止移位链路被篡改.以Benchmark电路s1423为例,证明了该方法的可行性.
55.消息式内存原型系统的设计与实现
- 刘垚;陈明宇;阮元
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在云计算和大数据应用场景下,传统内存暴露出明显的不足.与传统内存相比,消息式内存的效率更高,可扩展性更好.本文对消息式内存原型系统进行了介绍,并在原型系统中分别对传统内存与消息式内存进行了性能实测.测试结果表明,消息式内存在面对大块连续访存和海量并发随机访存类应用时,性能优势明显.
56.一种多串口通信系统设计
- 郑明玲;李宝峰;邢建英;张晓明
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：串口通信协议是管理控制系统最常用的协议之一.目前许多应用对串口数量的需求越来越多,单串口已无法满足这些应用需求.本文提出了一种用于大规模计算机系统的多串口通信系统。该系统利用通用的串口扩展芯片在一个嵌入式系统上实现了多串口的通信系统。该多串口通信系统对外提供基于网络通信协议的访问接口。远程客户端只需要遵循制定的访问协议即可访问多串口，因此使用方便。在嵌入式系统性能允许的情况下，多串口通信系统可以按需进行扩张。
57.基于IAP技术的电源管理固件远程更新设计
- 何宁;曹清
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：某计算系统采用PIC16F887单片机作为电源管理控制器,本文设计了一套基于单片机IAP技术的远程更新方案,完成了电源管理固件的远程更新.该方案采用I2C总线通讯,并设计了"静默升级"功能,保证电源固件更新过程中不影响整个计算系统供电电路的正常运行.
58.基于自主平台的高密度板载内存设计与优化
- 叶操;黎铁军;孙岩;刘勇辉;李晋文
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：内存是计算系统的关键部件,访存性能直接影响到整个系统的性能.目前主流的内存接口大多采用DDR3并行总线接口,数据率达到1600Mbps甚至更高,对设计带来很大的挑战.本文提出了一套基于自主平台高密度板载内存的约束规则,并根据该规则设计了一款基于FT1500A微处理器的板载内存产品.通过精细的布局布线设计,达到了很高的集成密度;通过规则控制和时序仿真优化,解决了DDR3在较高速率时不能稳定工作的问题;通过实际测试,对系统的功能和性能进行验证.实测表明,依据此约束规则设计的高密度板载内存成功实现了1600Mbps的访存速率.
59.25Gb/s背板系统的链路评估与设计
- 曹跃胜;胡军;李晋文;孙岩;姚信安
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文首先参照IEEE P802.3bj和CEI-25G-LR标准进行了背板系统的链路长度评估;其次,在分析板材和连接器的插损基础上,提出残桩(stub)消除及分层扇出背钻的高速设计优化方法,最后,运用Megtron6板材结合多家高速连接器,设计实现了25Gb/s信号传输的背板系统并给出测试结果.
60.串扰对25G背板信号完整性的影响
- 胡军;曹跃胜;李晋文;孙岩;杨安毅
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：数字系统设计和信号完整性工程师面对25Gbps信号传输挑战时,必须重视串扰这个关键问题.本文先介绍了串扰产生的原因,然后结合一块25Gbps电背板分析串扰对25G信号完整性的影响,最后提出了减少串扰的工程处置方法.
61.面向缓存的固态盘垃圾回收策略
- 魏登萍;谢徐超;李琼
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：垃圾回收操作是影响基于NAND Flash的固态盘性能的一个主要因素,现有垃圾回收操作大多是针对通用存储设备而设计的.当固态盘部署在存储系统中充当缓存时,数据读、写、替换操作更加频繁,迫切需要更加高效的垃圾回收策略,以充分发挥固态盘缓存的性能.本文针对固态盘用于缓存的特定应用,提出了一种优化的垃圾回收策略,该策略通过考虑固态盘缓存中的数据特点,制定了优化的擦除块选取算法,减少额外的数据写操作;同时,通过充分利用了Flash芯片提供高级操作,以减少垃圾回收操作的执行时间.
62.面向移动卫星网络的低开销动态路由协议
- 钟华生;刘波;冯振乾
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：空间网络路由协议可以分为静态路由和动态路由,基于快照的静态路由协议收敛快,开销小,而动态路由协议通常更具灵活性,能快速适应各种拓扑变化,但往往带来较多的通信和计算开销.该文深入分析和区分空间网络拓扑变化源头,提出通过静态预置的方式应对可预见的拓扑变化和运用动态学习的方式应对不可预见的拓扑变化,设计出一种面向移动卫星网络的低开销动态路由协议(Low cost dynamic routing protocol for mobile satellite networks,LCDRP),它是基于快照链路增量的动态路由协议,兼顾了灵活性和低开销性.仿真实验结果表明,新协议可大幅降低通信开销、存储开销,提高链路利用效率,从而使得卫星网络更加高效、稳定、可靠.
63.通信舱监控系统的设计与实现
- 张增才;高磊;张军杰;于小飞
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：通信卫星分为平台和通信舱两部分,为了确保通信舱的功能正常,需要研制一套嵌入式系统对通信舱进行地面测试,该系统基于内部RS422总线,采用模块化设计集成各个功能模块,实现了对平台所有接口的模拟.测试的结果表明,该系统与通信舱通信正常,各个接口指标满足要求,能够较好地对通信卫星的通信舱进行全面的测试和验证.
64.3.1GHz的8B/10B解码器
- 蒋毅飞;丁鹤然;张晓东;马莉
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：8B/10B编码技术是串行总线中广泛应用的编码技术,分为编码和解码两个步骤.8B/10B编码器将8位的码字转换为10位的符号,而8B/10B解码器则将10位的符号恢复为8位的码字.本文实现的8B/10B解码器具有无效码检测、码字类型判断、偏差检错、误码替换等功能.实验结果表明,本文实现的8B/10B解码器在某主流工艺下的运行频率可达3.1GHz以上;与已有工作相比,在相同工作频率下,其电路面积降低20％以上.
65.高可复用DMA验证平台的实现
- 丁一博;马胜;孙永节;胡月安
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着芯片规模的不断增大,芯片验证工作复杂度和工作量呈指数上升,功能验证在芯片设计中非常关键并贯穿于整个设计过程.在大规模复杂设计的验证流程中,首先需要在模块级对设计进行充分的验证,之后需要结合全系统各部件间的功能和时序协议在系统级对设计进行更加全面和完备的验证.验证环境的开发是一件费时的工作,如果系统级验证可以复用模块级验证的环境,就能大大提高验证的效率.本文遵循可重用性和可移植性原则构建DMA验证平台过程中,结合DMA传输机制的特性,使用Verilog语言搭建了一个具有高可复用性的验证平台.该平台支持对DMA部件开展从模块级到系统级的验证,极大地提高了DMA部件验证效率,加快了DMA部件的验证收敛速度.
66.基于System Verilog Assertions的全局Cache的形式化验证
- 李昭然;刘胜;许邦建;陈海燕
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着半导体工艺的进步,片上存储器的设计容量和复杂度日益增加,传统的功能验证方法面临着验证正确性、效率、完备性等方面挑战.采用基于System Verilog Assertions的方法对全局Cache进行形式化验证.利用形式化验证工具Incisive Formal Verifier自动产生符合约束的激励后,对测试表达式进行实时监控、检测,并在断言违反处报错、给出反例波形.通过形式化验证和传统验证的对比实验,得到在模块级层次上形式化验证的模拟效率总体高于传统验证的结论.
67.6.25Gbps带有可编程预加重的SerDes驱动器设计
- 张旭东;池雅庆;刘尧;郭阳
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在65nm工艺节点下,为了克服高速数据在信道传输过程中的衰减并在发送端消除码间干扰,本文设计了一种带有可编程预加重的6.25Gbps SerDes驱动器.基于电路设计和仿真的方法设计了SerDes发送器的驱动器模块,设计实现了预驱动、三拍预加重电流模驱动器和可调节预加重驱动器.仿真结果表明,在1.2V的电源电压条件下,该发送器的预加重增益能够达到0-9.5dB,数据传输速率能够达到6.25Gbps,眼图张开达到0.9UI,符合SerDes相关协议标准.
68.基于流水技术的三角矩阵求逆硬件加速技术研究
- 王阳;陶华敏;肖山竹;邓秋群
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：针对信号处理算法中广泛涉及的小规模三角矩阵求逆运算,基于FPGA平台对其进行了硬件加速的架构设计.根据求逆运算中的基本操作,设计了对应的双精度浮点处理单元(PE),并基于流水技术,实现了对PE的分时复用,使系统具有更高的工作主频及更少的资源消耗.所设计的求逆模块相比于MATLAB具有良好的计算加速效果,能较好满足计算的实时性要求.
69.面向IEEE 802.11n基四FFT流水化设计
- 董永旺;邢座程;吕朝;危乐
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在数字信号的处理过程中,基于快速傅里叶变换(FFT)算法占有重要的位置,其运算时间对于数字信号的处理性能以及数据的吞吐率有着极其重要的影响,流水化结构的设计在硬件设计模块中是具有着其自有的优势,有助于提高时钟频率,甚至对于面积的优化有一定的作用.本次的FFT是基四变换的硬件设计,并在FPGA上得到实现.
70.基于SoC FPGA的统一虚拟内存支持
- 肖涛;沈俊忠;乔寓然;杨乾明;文梅;罗莉
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：对于计算密集型任务,基于SoC FPGA的硬件加速器和CPU的协同工作在性能和能效上提供了显著的优势.但是,目前操作系统对各种不同功能的加速器提供的支持很少:操作系统对CPU和加速器在内存上共享的数据没有提供有效管理,如零拷贝、数据一致性等;当前的操作系统也很难为加速器分配大片连续的物理内存空间.本文中,选择Xilinx Zynq平台为研究目标,利用其高性能接口,定性地分析了数据共享的方法;同时,还为FPGA加速器设计了一个新的内存管理系统,它为CPU和加速器提供了一个统一的虚拟内存空间,使得他们能够在操作系统的用户空间访问到相同的内存空间,实现了数据共享和大片连续物理空间的分配.对于深度卷积神经网络典型应用Caffe的核心部分,相对于传统的通用处理器与加速器的协同方法,设计平均可以获得3.21倍的加速比.
71.面向通用可重构体系结构的基准测试程序集构建与评测
- 辛思达;王强;范方园;张春元
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：可重构处理器具有通用处理器的灵活性,又能获得专用处理器级别的性能,因此在学术和工业界都具有很大的吸引力.然而,目前可重构处理器技术还不成熟,各种应用在可重构处理器上可获得的性能还有待验证.针对这一问题,本文以伯克利大学提出的13类计算模式为基准,面向通用可重构体系结构,构建了可重构处理器测试程序集,并在一款可重构处理器上进行了实现与评测,评测结果显示,大部分的应用程序在可重构处理器上的性能优于英特尔Atom320上获得的性能.这些测试程序的构建和评测为可重构处理器和编译器的设计提供参考.
72.辐射效应对SAR ADC影响及加固方法
- 安康;梁斌;李晋文
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文将分析空间辐射效应的分类及作用机理,重点论述单粒子效应与总剂量效应对SAR ADC造成的影响以及目前针对这两类效应的加固方法.总体来讲，SAR ADC中数字电路部分的抗辐射加固技术相对来说比较成熟，但是模拟模块如DAC电容阵列、带隙基准的加固技术仍是难点，也将是抗辐射SAR ADC研究所面临的最艰巨的任务之一。近年来我国航天事业迅猛发展，在载人航天、探月等关键技术均有所突破，但关键宇航器件受制于人的局面并未得到根本扭转，高性能抗辐射FPGA、ABC及DAC等关键集成电路依然没有实现国产化。
73.基于深亚微米工艺X芯片的静电防护设计
- 艾丽云;李建成;李聪;李文晓
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着集成电路工艺的不断发展,MOS晶体管的栅氧化层越来越薄,同时为了提高芯片的性能而采取了salicide制程,使得随着工艺尺寸的缩小,半导体器件本身的静电防护能力越来越弱,这对片上ESD(静电放电)设计带来巨大的挑战.在深亚微米芯片中出现了I/O端口旁的静电防护电路完好,芯片内部电路被烧毁的情况.因此,面向芯片的静电防护设计,不仅要研究I/O端口旁的静电防护器件的选取和设计,而且必须研究整颗芯片的静电防护网络的设计.本文针对深亚微米工艺进行X(芯片代号)芯片静电防护的设计研究,主要从静电防护器件的选取与设计、静电防护网络的构建、静电防护器件及静电防护网路的物理设计进行研究,设计一款能够通过HBM(人体放电模式)2000V,MM(机器放电模式)200V静电防护能力的芯片.
74.抗辐照7-128译码器定制设计优化与实现
- 曾嘉兴;陈跃跃;陈建军;彭喜;吕灵慧
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着CMOS工艺技术的进步,SRAM存储器向高密度、大规模方向发展.大容量存储器对访问延时的要求越来越高,译码器成为影响存储器读出速度的关键.因此,如何对译码器进行更快速、更稳定的改进,成为高性能SRAM设计的重要部分，本文基于0.13μmCMOS工艺，首先详细说明并设计了一种7-128译码器，然后针对译码器延迟大的问题，采用逻辑努力技术从电路层面对其进行性能优化，针对自动生成版图面积大的问题，采用全定制技术绘制版图，并使用抗辐照加固技术从版图层面对其进行了抗辐射加固设计，在功耗基本保持不变的情况下，面积减小并减少输出延时。
75.ATD电路的设计与加固
- 何运花;吴家铸;陈建军;邵津津
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：异步SRAM的结构和速度与同步SRAM有很大的差异,为了降低SRAM的维持功耗和提高工作速度,通常要针对异步SRAM特殊模块进行定制设计.本文针对异步抗辐射SRAM的特定要求,设计了一种地址转换监控电路(ATD:address translate detector);该ATD电路能够自动检测片选使能信号、读写使能信号和地址信号的变化而产生一个脉冲信号,并在电路中设计一个能够有效屏蔽噪声干扰的反馈回路;针对集成电路在空间辐射环境下容易发生单粒子闩锁(SEL:single-event latchup)的特点,结合SEL失效原理,本文进一步在版图上对ATD提出了相应的SEL加固技术.通过对加固后ATD版图的模拟,证明了采用加固方法所设计的ATD电路能够自动探测输入变化,并具有良好的抗噪声干扰能力.
76.一种基于FPGA的通用接口子卡设计与实现
- 胡世锋;赵国鸿;赵宝康;崔向东;王会强;周伟
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：本文针对不同网络设备接口之间的通信问题,采用模块化的设计方法,设计并实现了一种基于FPGA的通用接口子卡,由格式转换、端口分配、匹配控制等模块构成.它能够将来自不同接口的数据转化为统一的接口数据,由CPU或者NPU等处理器进行处理,既可以降低成本,又可以提高报文控制、数据通信的灵活性.通过实验验证了通用接口子卡功能的正确性.该接口子卡设计简单有效、资源占用少、成本低廉,满足了工程需求.
77.一款高能效处理器的硅后功耗测试与评估
- 王济铭;张民选;张承义;邓林;陈金林;李永进
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：低功耗设计是目前微处理器设计中的重要环节.为了降低功耗,X处理器采用了时钟门控、电源门控、DVFS等低功耗设计技术.本文通过开发板控制模块和固件级的测试程序,对流片后的X处理器各功耗优化功能进行了测试,统计了各执行模式下的功耗值,并且分别建立了普通负载、计算密集型负载、访存密集型负载对X处理器功耗影响的数学模型,通过这些模型可以准确地计算出不同负载、不同频率以及不同核数下X处理器的功耗值范围,为后续操作系统级的动态功耗管理算法设计奠定了基础.
78.M7XXX DSP编译器分支延迟槽调度算法实现与优化
- 曾臻;罗杰;孙海燕;阳柳;王霁
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：分支指令带来的延迟开销是影响芯片流水线效率的关键因素,基于分支延迟槽调度是降低其延迟开销最有效的方式.论文分析了GCC中分支延迟槽调度算法及其存在的不足,然后并针对候选填充指令的搜索优先级、指令约束、实现函数三方面提出了改进方案,并在M7XXX DSP编译器中予以实现,论文最后对改进后的分支延迟槽调度算法进行测试,测试结果表明该方案优化了分支指令引入延迟槽的填充率,而且有效降低了分支引起的延迟开销.
79.基于UVM构建L2模块级自动验证平台
- 刘明;鲁建壮
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：随着IC规模的快速发展,传统的Verilog验证已经难以满足验证的需求.基于SystemVerilog的验证方法学能够快速地找出设计的漏洞,并具有很强的重用性.本文以"M-DSP"内核L2部件作为待测模块,以最新流行的SystemVerilog验证方法学UVM(Universal Verification Methodology)作为指导方法,利用SystemVerilog及UVM提供的库功能,构建了一个可产生带约束的随机激励,并具有自动校验机制的模块级自动验证平台.该平台拥有较好的通用性,可扩展性强,可被其他测试所重用,有效地提升了验证的效率,减少了编写代码的工作量.
80.Rapid IO中数据消息引擎的实现与验证
- 李家乐;李勇;亓磊
- 《第十九届计算机工程与工艺年会暨第五届微处理器技术论坛》 | 2015年
摘要：在多处理器互连的领域中,Rapid IO发挥着重要的作用.数据消息引擎(DME)作为其中的一种传输方式,有着其他模式不可替代的优点.在传统的传输方式中,发起者需要知道数据搬移的目的地址,而在消息传输的模式下,发起者仅需将数据送到目的器件的邮箱即可,再由目的器件进行下一步处理.根据需求,设计了一种DME的实现方案,并说明传输过程中要解决的关键问题,最后通过仿真工具进行功能性验证和性能分析.实验数据表明,DME支持的Rapid IO带宽可以达到6.25Gbps.