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尹首一:奏响高能效计算的旋律
来源:互联网  (转载协议)   发布日期:2012-11-09 20:51   浏览:3145专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

怎样才算高能效计算?自然是高性能与低能耗的完美平衡!在当前的电子系统和SoC设计中,低功耗已经成为最重要的设计目标。如何去实现这一目标?清华大学微电子学研究所副教授、CAD技术研究室主任尹首一交出了自己的答卷。 为了解决处理器能效比这一制约系统性

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 怎样才算高能效计算?自然是高性能与低能耗的完美平衡!在当前的电子系统和SoC设计中,低功耗已经成为最重要的设计目标。如何去实现这一目标?清华大学微电子学研究所副教授、CAD技术研究室主任尹首一交出了自己的答卷。

  为了解决处理器能效比这一制约系统性能的瓶颈问题,自2007年起,尹首一就在国家“863”计划、国家自然科学基金的支持下,从可重构计算体系架构、片上互联网络、可重构计算编译技术和可重构处理器设计方面开展研究工作,并取得了重要成果。在体系架构方面,他提出了面向处理单元阵列的“片上网络流量均衡机制”和“以通信为中心的片上缓存优化机制”;在编译技术方面,他又创新性地建立起一套基于“仿射变换”和“模板匹配”方法的软件自动综合体系。

  在此基础上,尹首一参与设计了ReMUS系列可重构处理器,并主持设计了配套编译工具链。在该研究中,ReMUS 系列处理器片上集成了256至512个并行处理单元(PE),编译工具则支持面向高级编程语言的自动化并行和任务映射,支持低功耗编译优化,编译效率达到手工优化的70%以上,计算性能支持1080p格式H.264视频实时解码,系统平均功耗小于0.5mW/MHz,能量效率处于国际先进水平。该系列成果的完成,充分证明了可重构架构的优越性,为我国通用高性能处理器的发展作出了有益探索。

  而在嵌入式系统和SoC设计领域,2006年以来,尹首一先后主持了“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项课题、国家公益性行业科研专项课题等攻关工作。

  在这些课题的支持下,尹首一设计完成了符合Zigbee标准的“高效能短距离无线通信芯片”,及无线传感网专用SoC芯片。在该芯片的软硬件系统设计中,尹首一创新性地采用了“电池感知通信调度”和“系统级跨层优化”等技术,极大地降低了系统整体能耗,解决了传感网应用受限于供电的难题,且主要技术指标优于国外同类芯片,相关论文获“中国通信学会通信专用集成电路委员会十周年优秀论文奖”。该芯片应用范围广泛,如今已完成了面向安防、农业、信息服务等应用的系列专用设备和解决方案,部分成果已批量应用于国家重要工程项目。其中,面向智能农业应用的CropNET系列设备,已经成功应用于中国农科院、清华大学和全国农技推广中心共建的覆盖全国的“小麦苗情数字化监测网络”中;相关成果参加了工信部和农业部联合举办的“2010信息化与现代农业博览会”,获与会领导和专家的高度肯定,《新闻联播》曾给予系列专题报道。

  在长期从事嵌入式系统与超大规模集成电路设计、新型处理器架构、传感网核心技术等研究过程中,尹首一已承担国家科技重大专项、国家自然科学基金、国家“863”计划等各类国家级课题十余项,发表学术论文50余篇,其中SCI论文近20篇,EI论文30余篇,申请发明专利28项(授权4项),获得软件著作权5项。

  2012年7月起,尹首一又在国家国际科技合作专项项目的支持下,开展起“可重构弹性云计算关键技术研究”,旨在利用可重构处理器本身天然具有的高效计算能力和灵活的硬件变换机制,与弹性云计算结合,构建可重构处理器的弹性云计算平台,可以根据用户请求的弹性变化情况,自动完成底层可重构阵列的功能配置和资源调配,并实现均衡的负载分

  “该项目一旦完成,可同时实现计算资源的高效利用和云计算系统的绿色节能。”尹首一介绍说。

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