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利用再生能源驱动的高性能计算机体系结构的研究
  • 项目名称:利用再生能源驱动的高性能计算机体系结构的研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:61128004
  • 申请代码:F0203
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2013-12-31
  • 项目负责人:李涛
  • 负责人职称:副教授
  • 依托单位:北京航空航天大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

李涛, 2009年获美国国家科学基金杰出青年教授奖,2006至2008年均获IBM学院奖,2008年获微软安全及可扩展多核计算奖,2006年获微软可信计算课程奖。研究方向包括计算机系统结构,新型微处理器及存储系统,基于新型技术/应用的系统结构。研究受到美国国家自然科学基金、美国航天局、半导体技术研究中心、IBM及微软等支持,总资助额4百万美元。在包括计算机体系结构类一级国际会议上发表学术论文60多篇。其中4篇论文被HPCA'11, MICRO'08,IISWC'07 和 MASCOTS'06 会议程序委员会推荐参选"最佳论文奖"。担任过IEEE MICRO"多核时代体系结构和操作系统"特刊的主编和30多个学术会议的程序委员会委员。在利用再生能源高性能计算领域进行了独创性的工作。本项目的基础工作发表在HPCA 2011会议上,并被评为最佳论文(在227篇提交的论文中排名第1)。

结论摘要:

本项目在可再生能源驱动的计算机体系结构和数据中心设计方面进行了一系列开拓性和独创性的工作,主要包括 1) 提出了一种轻量级的服务器集群可再生能源供电管理方案,能够根据电力供给情况切换计算负载来减少性能的损失; 2)提出了一种面向可再生能源供电的数据中心功耗需求整形技术,能够避免在负载跟随过程中产生巨大的性能损失; 3)提出了一种匹配服务器负载和可再生能源供电预算的在线学习方法,可以加速系统性能并提高可靠性,同时不牺牲再生能源利用率; 4)提出了一种数据中心经济可持续扩展计算规模的供电方案,能够很好地支持电源系统容量的渐增式扩展。另外,我们根据领域前沿趋势,还开展了对GPU编程和低能耗存储器的研究。我们在CUDA平台实现了一个软件事务存储编程框架,能够大幅度降低GPU并行编程难度,并拓宽了GPU在通用计算的应用范围。该工作获得CGO 2014的最佳论文奖提名。我们提出了一种在单元内集成SRAM和STT-RAM的新型存储器设计方案,采用该存储器的Cache能够同时支持多种性能优化方法。本项目围绕由可再生能源驱动数据中心的关键问题开展研究,从单计算节点体系结构和功耗控制/分配方案扩展到全系统可再生能源的控制与分配,并提升到数据中心的规模可扩展供电体系,做出了一系列开拓性和独创性的工作,形成了一套围绕可再生能源的计算机体系结构技术和供电方法,在学术界和产业界形成了一定的影响力。本项目研究过程中在计算机体系结构领域顶级会议和重要期刊(ISCA,MICRO和HPCA等)共发表论文7篇,其中CCF A类会议3篇,B类会议1篇,C类会议1篇,SCI期刊2篇。申请美国专利1项,中国国家专利3项,培养博士生2名,硕士生2名。承担人作为General Chair组织国际会议2次,包括计算机体系结构领域顶级会议HPCA2014。项目研究进展顺利,圆满完成了预期的研究任务。通过本项目的研究工作,与合作方北京航空航天大学课题组形成了紧密的合作关系,共联合发表论文4篇,其中3篇为合作单位第一作者。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 3
  • 5
  • 0
  • 0
  • 0
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