計算機(jī)架構(gòu)與算法：多核處理器與并行算法設(shè)計研究【大學(xué)組】

計算機(jī)科學(xué)/計算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)/算法

項目背景

隨著計算機(jī)芯片及超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，更全面地利用多核計算機(jī)處理器資源，減少內(nèi)存及時間開銷已成為程序設(shè)計時的必須考慮的要素。并行程序設(shè)計理念也因此誕生，它旨在提高計算機(jī)的運(yùn)行速度和系統(tǒng)的處理能力，在總體設(shè)計和邏輯設(shè)計中廣泛采用并行操作技術(shù)，使各部件并行工作，以提高系統(tǒng)效率。項目將圍繞著不同類別的并行架構(gòu)，及在這些架構(gòu)上的編程模型展開。

項目介紹

本項目將循序漸進(jìn)地講述共享存儲器多線程編程的基礎(chǔ)知識，詳細(xì)解釋當(dāng)今多處理器硬件（多核處理器、圖形處理器、加速器、數(shù)據(jù)中心、倉庫規(guī)模和超級計算機(jī)）對并發(fā)程序設(shè)計的支持方式，全面考察主流的并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵設(shè)計要素。學(xué)生將在導(dǎo)師指導(dǎo)下，針對現(xiàn)有問題，遵循并行程序設(shè)計原理，開發(fā)或優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)算法。在項目結(jié)束時，提交項目報告，進(jìn)行成果展示。

個性化研究課題參考

基于GPU的星圖配準(zhǔn)算法并行程序設(shè)計 Parallel Programming Design of Star Image Registration Based on GPU

多核CPU和并行程序設(shè)計語言中的橫向局部性與縱向局部性對比研究 A Comparative Study of Horizontal and Vertical Locality in Multi-core CPU and Parallel programming

多核處理器關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢研究 Research on Development Trend and Key Techniques for Multi-core Processors

在電子游戲中實現(xiàn)并行編程 Parallel Programming in Video Games

適合人群

大學(xué)生

對計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)工程、游戲引擎開發(fā)等領(lǐng)域感興趣的學(xué)生 學(xué)生需要至少熟練使用一門編程語言并修讀過算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具備軟件開發(fā)及并行編程經(jīng)驗的申請者優(yōu)先

導(dǎo)師介紹

伊利諾伊大學(xué)香檳分校終身正教授

Rakesh導(dǎo)師現(xiàn)任伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校電子和計算機(jī)工程系的終身正教授，導(dǎo)師的研究興趣在于計算機(jī)工程與用于機(jī)器學(xué)習(xí)的計算機(jī)硬件。導(dǎo)師的研究成果曾獲ISCA最具影響力論文獎、十年最具影響力論文獎、及其他最佳論文獎與提名(IEEE MICRO Top Picks、ASPLOS、HPCA、CASES、SELSE、IEEE CAL)。他的教學(xué)成果受廣泛認(rèn)可，并獲得了多份杰出教學(xué)獎。除學(xué)術(shù)研究外，導(dǎo)師行業(yè)經(jīng)驗也極為豐富，曾擔(dān)任Hyperion Core, Inc(微處理器芯片初創(chuàng)公司)的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席架構(gòu)師。

任職學(xué)校

伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）創(chuàng)建于1867年，是一所著名公立研究型大學(xué)，美國大學(xué)協(xié)會（AAU）成員，被譽(yù)為“公立常春藤”。學(xué)校的工程類專業(yè)更是在世界大學(xué)中享有盛譽(yù)。2020年U.S.News世界大學(xué)排名顯示，UIUC計算機(jī)類項目全部位列全美Top 10，計算機(jī)系統(tǒng)位列美國Top3。

項目大綱

共享內(nèi)存處理器，消息傳遞處理器，多核和多核處理器 Shared memory processors, message passing processors, multi-core and many-core processors

同步，緩存連貫性性和一致性，openMP/MPI Synchronization, Cache coherence and consistency, openMP/MPI

圖像處理器, 單指令多數(shù)據(jù)流，加速器，CUDA GPUs, SIMD, accelerators, CUDA

數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)庫規(guī)模和超級計算機(jī) Datacenters, Warehouse-scale and supercomputers

項目回顧與成果展示 Program review and presentation

論文輔導(dǎo) Project deliverable tutoring

時間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時

學(xué)術(shù)報告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結(jié)業(yè)證書

成績單