面向高性能混合计算的计算型存储器体系结构研究

近年来，混合计算结构逐步成为未来高性能计算机系统体系结构发展的重要趋势之一，同时，随着集成电路和多核处理器体系结构技术的发展，高性能处理器系统的"存储墙"问题、效能问题、编程模型问题、可扩展性问题等也逐步成为其研究热点。本课题面向高性能混合计算，基于PIM技术、多核技术和集群技术，提出一种新的计算型存储器体系结构，并深入研究其核心关键科学技术问题，主要包括：基于计算型存储器的高性能混合计算模型及系统结构；结构简单、计算资源利用率高、计算能力强、可扩展性好的同步数据触发高性能计算内核计算模型及其体系结构；基于主动消息的计算型存储器通信模型；面向高性能混合计算的eDRAM体系结构；计算型存储器片上轻量级集群节点的并行编程模型，以及计算型存储器相关的设计、实现和评估关键技术。该课题研究将为设计实现单芯片千亿次至万亿次高性能计算型存储器（处理器）奠定坚实的理论和技术基础，具有重大的理论和现实意义。

本项目的研究工作和创新进展主要有：提出了一种面向高性能计算的高效能混合计算模型、计算型存储器的计算模型及体系结构，一种高效的片上网络体系结构，以及计算型存储器程序执行控制和同步机制；开展了面向高性能混合计算的eDRAM研究，提出了一种高带宽的eDRAM体系结构。开展了计算型存储器的设计实现技术研究中，完成了计算型存储器高性能计算内核的指令集、高性能计算内核的逻辑设计实现，以及计算型存储器的逻辑设计和实现；设计实现了基于计算型存储器的汇编器和模拟开发环境，以及FPGA的验证原型系统，并对理论研究成果和计算型存储器的设计实现的正确性和有效性进行了测试、验证和评估。.在国内外重要刊物和国际会议上发表16篇高水平学术论文，其中6篇进入SCI检索，11篇进入EI检索；申请国家技术发明专利3项； 共培养博士研究生4人，硕士研究生6人。