• 中国精品科技期刊
  • CCF推荐A类中文期刊
  • 计算领域高质量科技期刊T1类
高级检索

处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战

包云岗, 常轶松, 韩银和, 黄立波, 李华伟, 梁云, 罗国杰, 尚笠, 唐丹, 王颖, 解壁伟, 喻文健, 张科, 孙凝晖

包云岗, 常轶松, 韩银和, 黄立波, 李华伟, 梁云, 罗国杰, 尚笠, 唐丹, 王颖, 解壁伟, 喻文健, 张科, 孙凝晖. 处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(6): 1131-1145. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210232
引用本文: 包云岗, 常轶松, 韩银和, 黄立波, 李华伟, 梁云, 罗国杰, 尚笠, 唐丹, 王颖, 解壁伟, 喻文健, 张科, 孙凝晖. 处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(6): 1131-1145. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210232
shu
Bao Yungang, Chang Yisong, Han Yinhe, Huang Libo, Li Huawei, Liang Yun, Luo Guojie, Shang Li, Tang Dan, Wang Ying, Xie Biwei, Yu Wenjian, Zhang Ke, Sun Ninghui. Agile Design of Processor Chips: Issues and Challenges[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(6): 1131-1145. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210232
Citation: Bao Yungang, Chang Yisong, Han Yinhe, Huang Libo, Li Huawei, Liang Yun, Luo Guojie, Shang Li, Tang Dan, Wang Ying, Xie Biwei, Yu Wenjian, Zhang Ke, Sun Ninghui. Agile Design of Processor Chips: Issues and Challenges[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(6): 1131-1145. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210232
shu
包云岗, 常轶松, 韩银和, 黄立波, 李华伟, 梁云, 罗国杰, 尚笠, 唐丹, 王颖, 解壁伟, 喻文健, 张科, 孙凝晖. 处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(6): 1131-1145. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210232
引用本文: 包云岗, 常轶松, 韩银和, 黄立波, 李华伟, 梁云, 罗国杰, 尚笠, 唐丹, 王颖, 解壁伟, 喻文健, 张科, 孙凝晖. 处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(6): 1131-1145. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210232
shu
Bao Yungang, Chang Yisong, Han Yinhe, Huang Libo, Li Huawei, Liang Yun, Luo Guojie, Shang Li, Tang Dan, Wang Ying, Xie Biwei, Yu Wenjian, Zhang Ke, Sun Ninghui. Agile Design of Processor Chips: Issues and Challenges[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(6): 1131-1145. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210232
Citation: Bao Yungang, Chang Yisong, Han Yinhe, Huang Libo, Li Huawei, Liang Yun, Luo Guojie, Shang Li, Tang Dan, Wang Ying, Xie Biwei, Yu Wenjian, Zhang Ke, Sun Ninghui. Agile Design of Processor Chips: Issues and Challenges[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(6): 1131-1145. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210232
shu

处理器芯片敏捷设计方法：问题与挑战

  • 1(计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京 100190)

  • 2(中国科学院大学计算机科学与技术学院 北京 100049)

  • 3(北京大学高能效计算与应用中心 北京 100871)

  • 4(专用集成电路与系统国家重点实验室(复旦大学) 上海 201203)

  • 5(国防科技大学计算机学院 长沙 410073)

  • 6(清华大学计算机科学与技术系 北京 100084) (baoyg@ict.ac.cn)

基金项目: 国家自然科学基金重大项目(62090020)
详细信息

  • 中图分类号: TP332

Agile Design of Processor Chips: Issues and Challenges

  • 1(State Key Laboratory of Computer Architecture(Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences), Beijing 100190)

  • 2(School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)

  • 3(Center for Energy-Efficient Computing and Applications, Peking University, Beijing 100871)

  • 4(State Key Laboratory of ASIC and System(Fudan University), Shanghai 201203)

  • 5(College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073)

  • 6(Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084)

Funds: This work was supported by the Major Program of the National Natural Science Foundation of China (62090020).

摘要

    摘要
  • 摘要: 现有处理器芯片设计主要使用性能导向的设计方法，基于多步骤反复迭代的EDA技术进行性能-面积-功耗综合优化，导致极高的研发成本、周期及技术门槛.借鉴面向对象软件设计思想，以敏捷度(开发周期、开发成本和复杂度)为新的导向指标，在兼顾性能和可靠性的前提下，提出以面向对象体系结构(object-oriented architecture, OOA)设计范式为基础的处理器敏捷设计方法.OOA设计方法旨在通过设计范式、语言与EDA工具，实现通用处理器CPU和专用处理器XPU体系结构细粒度对象的易分解、易组合和易扩展.详细梳理了OOA各技术领域的研究现状，并深入探讨了现有处理器设计方法向OOA设计目标转化存在的诸多挑战.
    Abstract: Design of processor chips currently relies on the performance-oriented design method that focuses on hybrid optimizations among chip frequency, area and power consumption with multi-step and repetitive iterations via modern electronic design automation (EDA) techniques. Such conventional methodology results in significant costs, long period and high technical threshold. In this paper, we introduce an object-oriented architecture (OOA) paradigm with the idea borrowed from the software engineering area, and propose an OOA-based agile processor design methodology. Unlike the conventional performance-oriented design method, the proposed OOA-based agile design method mainly aims to shorten the development cycle, and to reduce the cost and complexity without sacrificing performance and reliability, which is evaluated as a new metric, agile degree. OOA expects to implement a series of decomposable, composable, and extensible objects in architectures of both general-purpose CPUs and application-specific XPUs via the object-oriented design paradigm, language and EDA tools. We further summary the research progress in each technical field covered by OOA, and analyze the challenges that may arise in the future research of OOA-based agile design methodology.
    • HTML全文
    • 参考文献(0)
    • 相关文章
    • 施引文献(27)

  • 期刊类型引用(15)

    1. 吴佳青，任大鹏. 我国人工智能芯片发展探析. 中国工程科学. 2025(01): 133-141 . 百度学术
    2. 仝杰，齐子豪，蒲天骄，宋睿，张鋆，谈元鹏，王晓飞. 电力物联网边缘智能：概念、架构、技术及应用. 中国电机工程学报. 2024(14): 5473-5496 . 百度学术
    3. 万朵，胡谋法，肖山竹，张焱. 面向边缘智能计算的异构并行计算平台综述. 计算机工程与应用. 2023(01): 15-25 . 百度学术
    4. 赵二虎，吴济文，肖思莹，晋振杰，徐勇军. 嵌入式异构智能计算系统并行多流水线设计. 电子学报. 2023(11): 3354-3364 . 百度学术
    5. 李秀敏，陈梓烁，陈雅琪. 我国人工智能芯片产业协同创新网络时空演化特征分析. 科技管理研究. 2023(23): 142-153 . 百度学术
    6. 赵一煊，刘飞阳，高晗，王建生. DNN加速器技术发展及航空计算系统应用展望. 航空计算技术. 2022(03): 130-134 . 百度学术
    7. 谢坤鹏，卢冶，靳宗明，刘义情，龚成，陈新伟，李涛. FAQ-CNN:面向量化卷积神经网络的嵌入式FPGA可扩展加速框架. 计算机研究与发展. 2022(07): 1409-1427 . 本站查看
    8. 蒲明博，李向平，张杨，郑美玲，粟雅娟，曹耀宇，曹暾，徐挺，段宣明，冯帅，孙玲. 芯片制造中的光学微纳加工技术前沿与挑战. 中国科学基金. 2022(03): 460-467 . 百度学术
    9. 高原，杨娇，赵凌，温川飙，张艺凡，罗悦. 运用人工神经网络技术结合穴位敏化理论探索慢性稳定性心绞痛疾病辅助预测模型的构建思路. 世界科学技术-中医药现代化. 2021(02): 628-634 . 百度学术
    10. 渠鹏，陈嘉杰，张悠慧，郑纬民. 实现软硬件解耦合的类脑计算硬件设计方法. 计算机研究与发展. 2021(06): 1146-1154 . 本站查看
    11. 魏东，董博晨，刘亦青. 改进神经网络的图像识别系统设计与硬件实现. 电子与信息学报. 2021(07): 1828-1833 . 百度学术
    12. 张雪怡，曹哲，刘宗宝. 智能芯片技术发展综述及医疗健康领域应用. 中国集成电路. 2021(09): 16-22+36 . 百度学术
    13. 郭经红，梁云，陈川，陈硕，陆阳，黄辉. 电力智能传感技术挑战及应用展望. 电力信息与通信技术. 2020(04): 15-24 . 百度学术
    14. 袁烨，张永，丁汉. 工业人工智能的关键技术及其在预测性维护中的应用现状. 自动化学报. 2020(10): 2013-2030 . 百度学术
    15. 赵晨，周义明. 基于FPGA的模数转换芯片AD7705/AD7706控制电路设计. 北京石油化工学院学报. 2019(04): 54-58 . 百度学术

    其他类型引用(12)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数:  1348
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  944
  • 被引次数: 27
出版历程
  • 发布日期:  2021-05-31

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(0)
    相关文章
    施引文献(27)
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回
    邮件订阅 RSS
    微信订阅号<br/>（实时资讯）

    微信订阅号
    （实时资讯）

    微信服务号<br/>（同步网站）

    微信服务号
    （同步网站）

    微信视频号<br/>（视频分享）

    微信视频号
    （视频分享）

    CCF<br/>（扫码入会）

    CCF
    （扫码入会）

    版权所有 © 《计算机研究与发展》编辑部

    本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发  百度统计