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时间:2019-08-11
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1、异构多核的信息检索硬件加速SoC设计陈天洲严力科郑臻炜陈剑田晓帆(浙江大学计算机学院,浙江省杭州市31002)(tzchen@zju.edu.cn)摘要为了提高信息检索计算的性能和灵活性,本文提出用特定硬件对信息检索进行加速,形成异构多核并发的信息检索加速器。本文设计了专用的辅助处理核体系结构,包括指令集、专用的高并行度处理部件以及可灵活组织的本地存储器来对信息检索计算进行加速。通过在XilinxVirtex4ML403开发板上进行的实现,实验结果表明本加速处理核能够在与通用处理器相同的正确率下,比通用处理
2、器的检索性能提高7~13倍,证明本文提出的异构多核结构来进行加速能够大大提高信息检索计算的性能和灵活性。关键词信息检索;异构多核;硬件加速;SIMD;片上系统中图法分类号TP338.6TheHardwareAccelerationSoCforInformationRetrievalBasedontheHeterogeneousMulti-CoreArchitectureChenTianzhou,YanLike,ZhengZhenwei,ChenJianandTianXiaofan(CollegeofComp
3、uterScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)AbstractInordertoincreasetheperformanceandtheflexibilityofinformationretrieval(IR),thehardwareaccelerationisusedfortheIR.Thispaperdesignsaspecialsynergisticprocessingelement(SPE)toacceleratetheIRcomputati
4、on.Thearchitectureincludestheinstructionset,high-parallelismprocessingunitandtheflexiblelocalstorage.ThesystemisimplementedandverifiedontheXilinxVirtex4ML403board.Byexecutingseveralgroupsoftestdataindifferentapplicationarea,theresultsshowthatthespecialacce
5、leratingcorecanenhancetheperformanceby7to13timesthanthegeneralprocessor.SothissystemwillgreatlyincreasetheperformanceandflexibilityofIRcomputation.Keywordsinformationretrieval;heterogeneouschipmultiprocessor;hardwareacceleration;SIMD;SoC随着计算机技术和互联网技术的发展,信息
6、检多核体系中的各处理核是不同的,按照功能可以分索已经成为一项重要的技术,在各个领域都有着广为主控核与辅助核。主控核一般为通用处理器,用泛的应用。例如在数以亿计的网页中查找信息,图来进行控制和一些通用运算。而辅助核一般为专用像识别技术中在大量的二进制图像数据中查找相似处理核,执行某类特殊的运算。的数据,在生物信息学中从大量的DNA序列中查异构多核处理器的出现为信息检索技术提供了找特征子序列等等。因此,对信息检索进行硬件加一个很好的平台。传统的方法采用并行计算对信息速以提高计算效率就成为了一个重要的研究方向。检
7、索进行加速,往往通过增加处理器的数目来提高随着集成电路技术的发展,多核处理器尤其是并行度,比如使用各种大型的并行计算机[1]。多数异构多核处理器逐渐成为计算机发展的主流。异构并行计算机中的每个处理器都还是通用处理器,并收稿日期:2007基金项目:嵌入式系统中编译器与操作系统内核协同的节能方法60673149没有根据信息检索做特定的优化。另外一类定制方法件,从LS中读取指令和数据进行计算,并且将执行是设计ASIC加速器,针对特定应用和特定算法进行结果写入LS中。LS是一块片上RAM,辅助核所需加速[2-5]。
8、这种加速器不能灵活的运用于各种不同领要的所有指令和数据都存储在LS中,当数据量较大域的信息检索计算之中,也不能有效地将其与多核技时可通过DMA来与主存交换数据。在辅助核的体系术结合起来以提高性能。基于这些研究现状,本文对结构中,处理单元以及LS的组织是本文的重点。使用异构多核体系结构来加速信息检索计算进行了除了两个处理核之外,系统还包括用来连接主存探索和研究,设计并实现了专用的信息检索辅助处理的内存控制器等其他I
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