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2020年度实验室获奖成果

撰稿: 摄影: 发布时间:2022年04月12日

 (一)深度学习处理器体系结构新范式

“深度学习处理器体系结构新范式”获得2020年度国家自然科学奖二等奖(独立完成)。

深度学习是当今智能产业革命的支柱性技术。然而,传统硬件或效率低下、或适用面窄,难以高效处理多样的深度学习算法。因此业界亟需面向深度学习的新型处理器体系结构理论。“深度学习处理器体系结构新范式”项目从计算、访存和通信三个维度系统性地阐明了深度学习的内在规律,建立业界广泛采用的深度学习处理器的计算、访存和通信范式,形成了高能效、广应用深度学习处理器的体系结构理论。

项目成果获得ASPLOS'14MICRO'14最佳论文奖,推动深度学习处理器体系结构方向从无到有,成为国际计算机体系结构领域当前最重要的基础研究热点之一。全球五大洲、三十个国际地区、两百余研究机构(包括哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、普林斯顿大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、加州大学洛杉矶分校、谷歌公司、英伟达公司、英特尔公司、微软公司等),以及2位图灵奖得主、10位中美院士、120余位ACM/IEEE会士在引用项目成果。项目成果被Science杂志刊文评价为深度学习处理器基础研究的“开创性进展”、“先驱”和“引领者”,被图灵奖得主、深度学习开创者之一Y. Bengio编著的教科书引用。

 

(二)高通量众核处理器关键技术及应用 

“高通量众核处理器关键技术及应用”获得2020年度北京市技术发明奖一等奖(第一完成单位)。

高通量计算是面向万物互联时代的新一代数据中心计算技术,也是未来信息基础设施的核心。本项目成果针对当前传统高性能计算系统在面对互联网新兴应用所表现出来的利用率低、实时保障性差、吞吐量低等问题,在国际上率先开展了高通量计算技术的研究,形成了基于数据流的高通量众核体系结构设计方法、面向高通量众核的访存通路优化技术、面向高通量众核的片上网络设计方法、面向高通量应用场景的软硬件系统设计方法等一系列关键技术。

该成果技术有助于解决下一代信息基础设施构建中的核心算力问题。目前,该项目成果在国家计算机网络与信息安全管理中心、中国移动、中国联通等大型运营商数据中心得到部署,用于互联网内容的分析过滤,有效保障了国家信息安全。同时,还服务于国家一带一路战略,出口到一带一路沿线国家,累计直接经济效益超过5亿元人民币,并产生了显著的社会效益。

(三)北斗三号综合电子计算机系统关键技术及应用

“北斗三号综合电子计算机系统关键技术及应用”获得2020年度北京市科技进步奖一等奖(第二完成单位)。

星载计算机是航天器的控制和数据处理中枢,关系到航天器在轨稳定可靠运行并完成预定任务。综合电子(ICDE)计算机系统是星载计算机的创新发展方向,对提升我国星载计算机产品的全球竞争力意义重大。北斗三号规划了30颗卫星,需要解决一箭多星、快速部署、自主可控和十五年稳定可靠工作等难题。本项目研制了我国首个在轨应用的宇航级多核系统芯片SoC2012及多核操作系统SpaceOS-MP,在此基础上研制成功我国首套集控制和数管功能为一体、全国产器件、批量化生产与应用的ICDE计算机系统。主要创新如下:

1.提出并研制了全国产器件的北斗三号综合电子计算机系统,发明了融合故障诊断、隔离和系统重构的高可靠高集成ICDE计算机系统架构,在集成度、处理速度、数据交换速率、可靠性等方面达到业界最高水平。2.提出了结合多核并行容错及抗单粒子加固技术的空间SoC抗辐射技术,设计了多核处理器并行容错架构,研制了高性能抗辐射系统芯片SoC2012,性能达300MIPSSEU小于3.8E-8/器件/天,填补了国产星载高性能抗辐射多核片上系统的空白。3.提出并研制了满足星载综合电子应用需求的多核实时容错操作系统SpaceOS-MP,首次在星载多核系统中实现了多核任务均衡和强实时控制,在任务调度、内存管理的时间复杂度上优势显著,容错和实时性指标居国际领先。4.研制了适应空间复杂环境的综合电子系统自动测试验证平台,实现了从芯片、软件至系统的测试自动化,显著提升了信号完整性和硬件安全隐患的检测能力,保障了系统的正确性、可靠性和安全性,提高了北斗三号组网星的批产能力。

项目2015年首次整体应用,保障了北斗三号组网星系统的成功组建和全球卫星导航系统的稳定可靠运行。并应用于通信、遥感等70余颗卫星,是我国星载综合电子领域的突破,具有重大战略意义。本项目成果带动了星载计算机技术的进步,巩固提升了我国新型星载计算机产品的全球竞争力。

 

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