一种面向生物信息学的可重构加速卡的设计与实现 被引量：5

1

作者 张佩珩 刘新春 江先阳 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期930-937,共8页

人类基因组测序工作完成后,对基因数据的处理和分析能力提出了更高的要求.生物信息学的基本研究方法之一就是计算,其算法的特点是数据量较大、算法比较简单、运算类型单一、重复性较强、潜在的并行度较高.用现有的大规模并行机或超级服... 人类基因组测序工作完成后,对基因数据的处理和分析能力提出了更高的要求.生物信息学的基本研究方法之一就是计算,其算法的特点是数据量较大、算法比较简单、运算类型单一、重复性较强、潜在的并行度较高.用现有的大规模并行机或超级服务器等通用系统解决这些问题,既浪费系统的资源,使用维护也比较复杂,有些问题甚至无法在限定的时间内完成.提出了一种比较通用的算法可重构硬件加速卡的体系结构,以全局SmithWaterman算法为例,阐述了从算法到硬件实现的映射过程,并指出了将其他类型算法映射到该加速卡上的可行性. 展开更多

关键词 全局Smith-Waterman算法 可重构 硬件加速卡 FPGA

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面向机群互连网络的智能网卡设计 被引量：4

2

作者 张佩珩 安学军 高文学 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第28期148-150,190,共4页

在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响。机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,因而通常需要研究专用的网络以满足这一要求。该文介绍了一种面向机群系统互连网络的基于i960VH的智... 在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响。机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,因而通常需要研究专用的网络以满足这一要求。该文介绍了一种面向机群系统互连网络的基于i960VH的智能网卡的设计和实现方法,该网卡采用可编程逻辑器件EPLD实现网络接口设计,采用DMA方式提高网络传输带宽,采用全流水方式减小网络传输延迟,并通过将通讯协议下载到网卡上来执行以提高计算和通讯的重叠。实测表明,在不包括上层协议的情况下,网卡到网卡的传输延迟为3us,节点到节点数据传送带宽可达500Mbit/s。 展开更多

关键词 智能网卡 机群 互连网络 i960VH

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“面向深度测序大数据量的计算模型与体系结构研究”立项报告 被引量：2

3

作者 张佩珩 卜东波 +1 位作者 熊劲 谭光明 《科技创新导报》 2016年第11期163-163,共1页

新一代测序的发展和推广应用使生物序列数据增长速度远远超过了摩尔定律对计算机处理能力增长的预期。该研究人员将深入分析各种基因组数据的特点,针对性地研究高效数据压缩和传输的方法,研究新型的数据存储系统构架;研究在压缩空间上... 新一代测序的发展和推广应用使生物序列数据增长速度远远超过了摩尔定律对计算机处理能力增长的预期。该研究人员将深入分析各种基因组数据的特点,针对性地研究高效数据压缩和传输的方法,研究新型的数据存储系统构架;研究在压缩空间上进行数据处理的方法,将存储、压缩和处理、应用结合起来考虑,发展适应超大规模基因组数据的搜索方法;深入分析测序数据的特点和测序数据常见处理任务对计算资源的需求特点,探索新的软硬件模型和可能的新型体系结构,探索新的计算服务模型在测序数据存储、传输和处理上的应用,从计算技术上为迎接个体基因纽时代的到来做好充分准备,同时推动我国相关信息技术和产业的创新发展。 展开更多

关键词 深度测序 大数据 计算模型 体系结构 序列比对 序列拼接 序列压缩

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基于WSS的动态可重构光网络 被引量：6

4

作者 元国军 肖鹏 +6 位作者 姜涛 王展 杨帆 曹政 张佩珩 谭光明 孙凝晖 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2019年第2期99-109,共11页

数据中心负载通信特征多种多样,可重构网络可以实现逻辑连接关系的动态变换以匹配不同的应用通信特征,是提高互连网络资源利用率、降低系统能耗、提高灵活性的有效方法之一。传统的电域互连技术很难实现物理拓扑的动态切换,本文基于新... 数据中心负载通信特征多种多样,可重构网络可以实现逻辑连接关系的动态变换以匹配不同的应用通信特征,是提高互连网络资源利用率、降低系统能耗、提高灵活性的有效方法之一。传统的电域互连技术很难实现物理拓扑的动态切换,本文基于新兴的光波长选择开关(WSS)技术提出了一种动态可重构光电混合网络结构,在不改变物理连接关系的条件下通过软件配置WSS实现拓扑连接的动态重构和互连带宽的最优调整;基于Misra&Gries算法和Greedy算法提出了面向可重构光网络的快速配置算法,可在满足光器件物理约束的条件下快速求解出典型拓扑对应的光波长配置参数。本文给出了多种物理拓扑的重构过程,1 024个节点的仿真结果显示,合适的拓扑重构对网络带宽的提升超过60%。 展开更多

关键词 数据中心 光电混合网络 可重构网络 波长选择开关(WSS)

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一种FPGA的远程系统升级方法 被引量：10

5

作者 吴冬冬 杨晓君 张佩珩 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第18期86-88,98,共4页

介绍基于SRAM工艺的FPGA器件的配置方法。结合嵌入式处理器应用,设计一种使用CPLD器件及通用大容量Flash的FPGA远程系统升级方法。最后对该方法在系统性能、复杂度和经济性等方面的优越性进行了比较和分析。

关键词 远程系统升级 FPGA 配置

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龙芯-1号CPU的网络计算机硬件系统设计及实现 被引量：2

6

作者 罗海勇 朱珍民 +4 位作者 郭俊波 王非 崔凤江 张佩珩 郑保健 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第14期57-58,61,共3页

介绍了基于国产芯片的网络计算机硬件系统设计及实现。该网络计算机采用我国第一款通用32位MIPS指令集CPU--龙芯-1号CPU,硬件系统架构为CPU加上南北桥,在主板上直接集成显卡、网卡和声卡等设备,能够稳定运行嵌入式Linux操作系统,可以作... 介绍了基于国产芯片的网络计算机硬件系统设计及实现。该网络计算机采用我国第一款通用32位MIPS指令集CPU--龙芯-1号CPU,硬件系统架构为CPU加上南北桥,在主板上直接集成显卡、网卡和声卡等设备,能够稳定运行嵌入式Linux操作系统,可以作为Windows终端或Linux终端来运行各种应用程序。 展开更多

关键词 龙芯CPU 嵌入式操作系统 网络计算机 NC

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计算密集型体系集成DDR SDRAM控制器设计 被引量：3

7

作者 江先阳 刘新春 +2 位作者 张佩珩 孙凝晖 徐志伟 《计算机工程与科学》 CSCD 2006年第3期96-97,101,共3页

文章介绍了计算密集型体系解决存储器访问瓶颈的研究趋势。针对计算密集型体系的高数据访存需求,提出并在FPGA上实现了一种集成的DDR SDRAM控制器,其关键部分为固化初始化系列和专有的定制系统总线。仿真结果和分析表明,该控制器解决了... 文章介绍了计算密集型体系解决存储器访问瓶颈的研究趋势。针对计算密集型体系的高数据访存需求,提出并在FPGA上实现了一种集成的DDR SDRAM控制器,其关键部分为固化初始化系列和专有的定制系统总线。仿真结果和分析表明,该控制器解决了计算密集型体系的数据访问瓶颈。 展开更多

关键词 计算密集型体系 DDR SDRAM控制器 FPGA 仿真

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基于UX8交换芯片的机群互连网络设计 被引量：1

8

作者 安学军 张佩珩 +1 位作者 高文学 吴冬冬 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2003年第7期43-47,共5页

构造机群系统的互连网络要求具有高带宽、低延时、高可靠及容错等特性,而实现这些特性的关键是实现网络连接的交换部件和网络适配器。文章介绍了8端口交换芯片UX8和网络适配器的设计和实现方法,交换芯片采用虫洞路由流量控制方法减少对... 构造机群系统的互连网络要求具有高带宽、低延时、高可靠及容错等特性,而实现这些特性的关键是实现网络连接的交换部件和网络适配器。文章介绍了8端口交换芯片UX8和网络适配器的设计和实现方法,交换芯片采用虫洞路由流量控制方法减少对缓存空间的需求,切入交换机制减小数据包传送延时,同步信号传送方式提高了链路上的信号传送速率,源址路由方式支持任意拓扑结构的网络,FPGA实现表明其单端口单向带宽可达到1.6Gbit/s,延迟时间为240ns。网络适配器内含Intel公司的i960VH处理器作为通信处理机,在以DMA方式工作时,测得点到点数据传送带宽可达506Mbit/s。 展开更多

关键词 千兆位以太网 机群系统 互连网络 设计 UX8交换芯片 网络适配器

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基于AlexNet模型和自适应对比度增强的乳腺结节超声图像分类 被引量：18

9

作者 陈思文 刘玉江 +4 位作者 刘冬 苏晨 赵地 钱林学 张佩珩 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第B06期146-152,共7页

乳腺癌是女性是最常见的恶性肿瘤之一,其发病率有逐年增高的趋势,严重威胁着患者健康。如何取代传统活体穿刺,快速准确地对乳腺结节进行良恶性判断,近年越来越受到关注。医学研究表明,良恶性结节在边缘处呈现较为显著的差异,因此对边界... 乳腺癌是女性是最常见的恶性肿瘤之一,其发病率有逐年增高的趋势,严重威胁着患者健康。如何取代传统活体穿刺,快速准确地对乳腺结节进行良恶性判断,近年越来越受到关注。医学研究表明,良恶性结节在边缘处呈现较为显著的差异,因此对边界加强处理的算法为判断乳腺结节良恶性的深度学习提供了新思路。文中实验数据库的构建基础得到首都医科大学附属北京友谊医院的支持。在比较5种边界增强算法后对图像进行扩增,并采用在图像分类方面十分出色的AlexNet网络模型。将分别经过线性、非线性对比度拉伸、直方图均衡化、直方图阈值化以及自适应对比度增强算法处理后的数据用于AlexNet模型,比较5种算法对AlexNet模型准确度的影响,得出更适用于乳腺结节超声图像的预处理算法。扩增后的数据集图像总数量超过一万张,其中训练集占80%,验证集与测试集各占10%。最终,通过绘制ROC曲线计算敏感度、特异度、精确度参数,对测试结果进行评估,并得到了较好的测试结果。 展开更多

关键词 乳腺癌 乳腺结节 深度学习 卷积神经网络 AlexNet模型 图像预处理 自适应增强对比度算法

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基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计与实现 被引量：9

10

作者 张楠 张佩珩 +1 位作者 刘新春 江先阳 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第24期87-90,93,共5页

随着DDR SDRAM的广泛应用,为满足不同平台下的访存需求,文章设计并实现了一种基于FPGA的DDRSDRAM控制器,通过分级流水结构提高了系统性能,并通过参数的在线配置满足不同内存颗粒的参数需求,保证了控制器的灵活性和可扩展性。

关键词 FPGA DDR SDRAM 存储器 控制器

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基于Hash索引的高通量基因序列比对并行加速技术研究 被引量：4

11

作者 王文迪 汤文 +3 位作者 段勃 张春明 张佩珩 孙凝晖 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期2463-2471,共9页

近年来随着高通量基因测序技术的迅速发展，测序成本和周期都得到了大幅降低．然而，新一代测序技术海量数据生成能力以及各类测序算法蕴含的高并发性却对现有计算机的运算能力提出了新挑战．以一个基于Hash索引算法实现的开源重测序程... 近年来随着高通量基因测序技术的迅速发展，测序成本和周期都得到了大幅降低．然而，新一代测序技术海量数据生成能力以及各类测序算法蕴含的高并发性却对现有计算机的运算能力提出了新挑战．以一个基于Hash索引算法实现的开源重测序程序（PerM）为例，研究了在商用多核CPU上加速该应用程序的关键技术．在一个64核SMP系统上的实验结果证明，提出的优化技术可以使Cache缺失率降低90％，性能提升4～11倍．接下来探讨了在一个包含XilinxLX330FPGA的加速卡上设计实现专用并行加速系统的相关问题．作为原型验证系统，在基于FPGA的PCIe加速卡上设计并实现了包含11个处理单元的脉动陈列并行计算系统．和IntelXeonX75508核CPU相比，提出的并行加速器有30～65倍性能功耗比优势． 展开更多

关键词 Hash索引 生物信息学 高通量测序 FPGA 并行加速器

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基于定制协处理器的基因重测序加速技术研究

12

作者 汤文 张春明 +2 位作者 谭光明 张佩珩 孙凝晖 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1980-1992,共13页

自2008年1月高通量测序技术应用以来,测序的通量和成本都在不断下降.然而基因数据的爆发式增长速度已经超过了摩尔定律,对海量数据的计算处理能力成为制约基因测序应用推广的瓶颈.以基于Hash索引的重测序算法为目标,对计算和访存行为进... 自2008年1月高通量测序技术应用以来,测序的通量和成本都在不断下降.然而基因数据的爆发式增长速度已经超过了摩尔定律,对海量数据的计算处理能力成为制约基因测序应用推广的瓶颈.以基于Hash索引的重测序算法为目标,对计算和访存行为进行分析,从而提出了一个现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)作为协处理器的架构,并在Convey公司的HC-1ex平台上进行了设计与实现.其基本处理单元内部采用全流水的设计及FIFO隔离计算模块和访存模块,可以完整执行重测序算法的核心流程.通过将基本处理单元和访存端口的一对一绑定,在4块Xilinx Virtex-6LX760上实现了64路并行处理流程,总平均读内存带宽可达22.59GBps.与8核Intel Xeon处理器相比,可以提升28.5倍的性能. 展开更多

关键词 高通量测序技术 短序列比对 Hash索引 现场可编程门阵列 异构体系结构

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系统域网络适配器设计

13

作者 杨晓君 张佩珩 +2 位作者 苗彦超 孙凝晖 郭黎利 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期958-964,共7页

作为系统域网络接入设备,适配器的功能和性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响.鉴于嵌入式技术的发展,提出了基于IntelIOP310IO处理器的曙光4000A超级计算机DCNet系统域网络适配器设计.适配器在原嵌入式系统基础上将本地内存总... 作为系统域网络接入设备,适配器的功能和性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响.鉴于嵌入式技术的发展,提出了基于IntelIOP310IO处理器的曙光4000A超级计算机DCNet系统域网络适配器设计.适配器在原嵌入式系统基础上将本地内存总线扩展为用于网络互连的局部总线,并基于该总线设计实现了网络接口部件.DCNet适配器不但实现了与Myrinet,SCI和QsNet适配器相近的性能,而且证明了基于嵌入式系统和内存总线扩展网络接口方法实现高性能适配器是有效可行的. 展开更多

关键词 机群系统 系统域网络 适配器 网络接口 嵌入式系统

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怀念老局长徐伟同志

14

作者 张佩珩 《北京统计》 2003年第2期25-28,共4页

关键词 北京市统计局 徐伟 统计工作 创业

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总线式通用串行总线复用器

15

作者 高文学 刘涛 +1 位作者 张佩珩 孙凝晖 《科技开发动态》 2005年第4期39-39,共1页

该发明专利是一种采用总线式通用串行总线复用器，涉及计算机技术领域。该专利解决了USB设备不能被多个主机共享的问题。该复用器由USB设备调度器、USB互连传输线和USB选配插头三种设备组成。USB设备调度器用来实现一台USB设备的扩展接... 该发明专利是一种采用总线式通用串行总线复用器，涉及计算机技术领域。该专利解决了USB设备不能被多个主机共享的问题。该复用器由USB设备调度器、USB互连传输线和USB选配插头三种设备组成。USB设备调度器用来实现一台USB设备的扩展接口处理，每一台与USB复用器相连的计算机都通过一个USB选配插头跨越一段USB互连传输线与USB设备调度器相连； 展开更多

关键词 通用串行总线 复用器 总线式 USB设备 调度器 发明专利 技术领域 设备组成 接口处理 计算机 传输线 插头 选配 互连 共享 跨越

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采用总线结构的键盘、显示器和鼠标切换器

16

作者 刘涛 张佩珩 孙凝晖 《科技开发动态》 2005年第4期40-40,共1页

该专利是一种采用总线结构的KVM切换器，涉及计算机技术领域，解决了传统KVM切换器遇到的规模小、传输距离短、连线零乱等问题。

关键词 总线结构 切换器 显示器 键盘 鼠标 技术领域 传输距离 KVM 计算机 连线

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冷冻电镜三维重构在CPU-GPU系统中的并行性

17

作者 李兴建 李临川 +1 位作者 谭光明 张佩珩 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期115-119,共5页

为了有效地发掘和利用异构系统在应用和体系结构上的并行性,以冷冻电镜三维重构为例展示如何利用应用程序潜在的并行性.通过分析重构计算所有的并行性,实现了将动态自适应的划分算法用于任务在异构系统上高效的分发.在曙光星云系统的部... 为了有效地发掘和利用异构系统在应用和体系结构上的并行性,以冷冻电镜三维重构为例展示如何利用应用程序潜在的并行性.通过分析重构计算所有的并行性,实现了将动态自适应的划分算法用于任务在异构系统上高效的分发.在曙光星云系统的部分节点系统(32节点)上评估并行化的程序性能.实验证明:多层次的并行化是CPU与GPU异构系统上开发并行性的有效模式;CPU-GPU混合程序在给定问题规模上相对单纯CPU程序获得2.4倍加速比. 展开更多

关键词 任务级并行 数据级并行 高性能计算 统一计算设备架构(CUDA) 冷冻电镜

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