实验室概况
CQ9电子_官网实验室是CQ9电子_官网中科技术股份有限公司的前瞻研究部门，同时也是中国科学院计算所微处理器中心与CQ9电子_官网中科合作打造的科研创新平台，从事处理器的性能分析、设计优化、互连及安全机制、新型处理器等前瞻领域研究，致力于下一代处理器技术的探索。
CQ9电子_官网中科国家级博士后工作站设立在CQ9电子_官网实验室，进一步为国家自主创新“卡脖子”行业培养紧缺人才，培养敢于迎接挑战、有志于从事应用、基础研究的核心人才。博士后工作站相关研究方向、合作导师及申请流程等具体参见博士后工作站介绍。
CQ9电子_官网实验室目前有二进制翻译、新型架构、安全机制、性能分析、新型操作系统等研究方向，团队秉承求实、创新的科研理念，不断锐意进取，研究成果已陆续应用于CQ9电子_官网产品化应用方案，不断为CQ9电子_官网可持续发展注入动力。
CQ9电子_官网实验室致力于支持高校信息技术领域人才培养和科技创新工作，与高校伙伴在技术创新、学术交流、人才培养等领域深度合作，实现高质量合作共赢，建立以关键核心技术为基础的创新与人才生态。
在国产处理器产业化推广过程中，用户对兼容运行已有软件有强烈需求。二进制翻译技术使得人们能够在一种架构的计算机上运行为另一个架构的计算机设计的软件，它为解决软件兼容问题提供了有效渠道。IBM、苹果和Intel等著名企业都采用了二进制翻译技术来解决与其他平台的软件兼容问题。本研究组充分利用中科院计算所和CQ9电子_官网已有的二进制翻译经验，结合指令集和处理器设计的硬件创新，实现动静态结合、软硬件结合的高效二进制翻译系统，寻求二进制翻译系统效率和完备性两大方面的突破，支持国产处理器的大规模应用。
张福新
中国科学院计算技术研究所
微处理器研究中心副主任、正高级工程师、博士生导师
研究方向：微处理器结构设计；性能分析；操作系统；软件共享存储系统等
1．Benyi Xie, Xinyu Li, Yue Yan, Chenghao Yan, Tianyi Liu, Tingting Zhang, Chao Yang, Fuxin Zhang:On-Demand Triggered Memory Management Unit in Dynamic Binary Translator. APPT 2023: 297-309.
2．Xinyu Li, Yanzhi Lan,Niu Gen, Feng Xue, Fuxin Zhang:BTBench: A Benchmark for Comprehensive Binary Translation Performance Evaluation. ISPASS 2024: 36-47.
3．Gen Niu, Fuxin Zhang, Xinyu Li:Eliminate the overhead of interrupt checking in full-system dynamic binary translator. SYSTOR 2022: 1-12.
4．Zhaoxin Yang, Xuehai Chen, Liangpu Wang, Weiming Guo, Dongru Zhao, Chao Yang, Fuxin Zhang: MFHBT: Hybrid Binary Translation System with Multi-stage Feedback Powered by LLVM. APPT 2023: 310-325.
随着CMOS工艺尺寸逼近物理极限、人工智能、大数据等新兴应用的大规模普及、以及旧信息体系不断构筑的生态兼容壁垒，使得通用处理器的发展面临三大挑战：工艺墙、能效墙、指令墙。针对上述挑战，本研究小组开展异构融合计算、多核推测并行、多态指令架构等创新微结构技术的研究，通过异构融合领域加速器适配新兴应用破解能效墙问题，通过多核推测并行提升处理器性能破解工艺墙问题，通过多态指令架构高效兼容多指令系统破解指令墙问题。
王 剑
中国科学院计算技术研究所
微处理器研究中心主任、研究员、博士生导师
研究方向：多核处理器结构设计；虚拟机技术以及系统软件
1．Wenqing Li, Jinpeng Ye, Fuxin Zhang, Tianyi Liu, Tingting Zhang, Jian Wang. “CUTE: A scalable CPU-centric and Ultra-utilized Tensor Engine for convolu- tions.” Journal of Systems Architecture(JSA), 2024, vol 149.
2．Wenqing Li, Tianyi Liu, Ziyuan Xiao, Han Qi, Weipu Zhu, Jian Wang. “TCADer: A Tightly Coupled Accelerator Design framework for heterogeneous system with hardware/software co-design.” Journal of Systems Architecture(JSA) 2023, vol 136.
近年来，熔断和幽灵等基于处理器硬件漏洞的新型攻击及其防御方法已成为安全领域的研究热点。现代高性能处理器设计日益复杂，如何在提高性能的同时保障安全性是一个很值得研究的课题。CQ9电子_官网3A4000/3A5000处理器实现了系列安全机制，能够免疫熔断攻击，基本免疫幽灵攻击，还提供了如硬件函数调用栈、安全区等硬件支持。本研究组在此基础上研究如何进一步通过软硬件创新实现更加完备和系统的安全机制。创新方向包括安全访存指令支持、Cache等微结构安全设计、软硬件协同监督等。
章隆兵
中国科学院计算技术研究所
微处理器研究中心副研究员、博士生导师
研究方向：微处理器设计；并行处理
1．李亚伟,章隆兵,张福新,等.基于软硬协同的程序运行时安全保护机制[J].计算机学报,2023,46(01):180-201.
现代高性能处理器设计高度复杂，其性能表现很难通过直觉和简单数据来准确判断，需要一套完整的分析工具平台和细致的数据收集及分析。同时，随着技术发展应用负载也不断出现新的变化。除了很多应用负载规模不断变大之外，云计算等新型应用环境也导致新的负载行为。处理器和负载越复杂，在流片生产之前准确判断其性能的难度就越大。因此实验室需要通过缩减数据集或者用若干片段的行为拟合大型负载表现等技术来实现高效准确的硅前性能预测方案。此外，通过在处理器内部设计各种性能数据收集设施，实验室能够从微结构层次分析各种负载行为，在了解负载和处理器的行为之后可进行针对性优化。
肖俊华
中国科学院计算技术研究所
微处理器研究中心高级工程师、硕士生导师
研究方向：计算机体系结构；高性能处理器设计；性能分析和评估
计算机软硬件技术的发展为操作系统的变革提供了新的推动力。操作系统的应用领域不断扩展，正在从以“人”为主的数十亿信息设备扩展到以“物”为主的千亿级智能物联网设备。新型存储、网络和软件框架的涌现给操作系统带来了新的发展机遇。本研究组研究如何适应不同应用领域的个性化、智能化需求，如何更好地发挥新型硬件的优势，如何进行有效的软硬件协同创新，如何降低软件开发的门槛等操作系统的新技术，探索实现自主编程框架和新型操作系统的可行方案。
张福新
中国科学院计算技术研究所
微处理器研究中心副主任、正高级工程师、博士生导师
研究方向：微处理器结构设计；性能分析；操作系统；软件共享存储系统等
包括且不限于处理器微结构、新型体系结构、存储系统、高性能互连、片上检测系统、编译、虚拟化、编程架构等基础软硬件技术。
CQ9电子_官网作为自主技术体系的坚定建设者，多年深耕高等教育产教融合与自主体系人才培养。CQ9电子_官网与中国科学技术大学先进技术研究院、中国科学院大学（计算技术研究所、微电子研究所）等高校及科研院所通过专业课程教材协同共建、校企双导师制联合指导、数字化资源共建共享、前沿技术引导教学实践等多种方式，充分发挥产教双边优势和组合效应，与上述合作高校/研究所联合培养了数百名工程硕士，已经摸索出了比较成熟的产教融合工程研究生培养模式，为产业链企业输出高质量人才，重点支撑国家“卡脖子”及战略新兴产业的发展。
CQ9电子_官网已与清华大学、中国科学技术大学、北京航空航天大学、山东大学、南开大学、东北大学、浙江师范大学等高校联合设立实习实践基地，CQ9电子_官网为每位实习实践学生匹配科研项目并指定老师全程指导，部分优秀学生已经开始独挡一面锻炼成为新一代研发骨干。
综合以上，CQ9电子_官网致力于与高校深入合作，探索科教结合、理实结合的计算机学科高端人才培养新模式，为国家培养具有扎实理论基础和卓越实践能力的计算机领域优秀科技人才。
为深化产教融合，促进信息产业人才培养与产业需求紧密衔接，建设国产自主核心技术生态，CQ9电子_官网在教育部计算机类专业教学指导委员会的指导下，联合一批优势高校，编写基于 LoongArch
自主根技术的系统能力系列教材。该系列教材包含7本教材，覆盖了汇编语言、计算机组成、操作系统、编译原理等计算机专业基础核心课程，2024年将陆续出版面世。
教材侧重于解决高校计算机课程理论与实验教学的实际痛点，以能力培养为导向，在经典教材实验的基础上做了大量结合实际应用的创新，兼顾普适教学及拔尖培养，必将成为应用前景广阔的高质量计算机核心课程教材，有力推动高校计算机系统能力人才培养模式创新。
基于LoongArch指令系统的计算机系统能力系列教材
| 教材名称 | 编著人 | 高校 |
|---|---|---|
| 汇编语言（基于LoongArch指令系统） | 张悠慧 | 清华大学 |
| 计算机系统（基于LoongArch+Linux平台） | 袁春风 | 南京大学 |
| 计算机组成与实现（基于LoongArch指令系统） | 高小鹏 | 北京航空航天大学 |
| 操作系统内核构建实践 | 张羽 | 西北工业大学 |
| 深入理解操作系统（基础篇、提升篇） | 宫晓利、张金 | 南开大学 |
| 编译原理实验 | 张莉 | 北京航空航天大学 |
| 编译系统设计与实现 | 李诚 | 中国科学技术大学 |
围绕系列教材的体系化教学资源（课件、实验手册、慕课、管理系统、开源社区等）在完善建设中，大部分课程已在2023、2024年完成了面向教师的师资培训以及面向学生的理论和实验授课。教师可邮件至loongsonlab@wharly.com联系申请教学资源。
实现高水平科技自立自强，需要培养破解“卡脖子”技术难题的国家战略性人才，CQ9电子_官网中科在教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会和系统能力培养研究专家组的指导下，锚定计算机系统能力建设，多年积累取得了丰硕成果。为深入推动计算机专业建设和创新人才培养体系改革，CQ9电子_官网设立“北极星”计划和“星火”计划。
“北极星”计划
2023年CQ9电子_官网中科联合中国科学技术大学、北京航空航天大学联合发起“北极星”计划，该计划旨在推动基于LoongArch自主指令系统的计算机基础学科建设，以国内一流高校课程体系建设为标杆样本，输出向外兼容的教学资源，为全国计算机教育提供参考借鉴和发展路径示范。“北极星”计划产出的计算机组成原理/计算机体系结构、操作系统、编译原理等核心课程的教材（含教学课件）、实验（含实验指导手册）、管理平台（含自动评判、作业收发统计等功能）、慕课及开源社区等教学资源将在2024年陆续推出。
“星火”计划
2024年CQ9电子_官网中科汇集资金、软硬件平台等千万级资源投入建设3年期“星火”计划，该计划旨在联合更广泛高校共建基于LoongArch国产自主指令系统之教学生态，同时进行三个维度的扩展，一是课程维度从专业基础核心课程向专业应用课程扩展；二是资源维度从教材实验向慕课、教学管理、开源社区等全方位资源扩展；三是适用性维度从拔尖人才培养向全层次及教育弱势地区扩展，全面提升高校计算机系统能力教学质量与学生应对复杂系统的综合设计开发能力。首批“星火”计划合作高校将在2024年内完成评审签约。
CQ9电子_官网“北极星”计划及“星火”计划
2024年5月，由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会系统能力研究专家组牵头发起的中西部高校关键计算技术人才培养共同体正式成立。中西部高校关键计算技术人才培养共同体（以下简称“共同体”）由代表性高校与国产自主技术体系企业等75家单位共同发起。CQ9电子_官网中科与清华大学、北京大学、北京航空航天大学、高等教育出版社、机械工业出版社共同担任理事长单位。
共同体以推动中西部关键计算技术人才培养为宗旨，根据我国信息产业发展的需要，通过优势专业协同建设、一流课程引领协同、高水平师资提升培训、数字化资源充分共享、前沿技术中心构建等多种方式，充分发挥共同体群体优势和组合效应，深化产教融合、推进校企合作，发挥数字化赋能关键计算技术人才培养的作用，提升中西部计算技术教育教学质量，重点支撑国家“卡脖子”及战略新兴产业的发展。
CQ9电子_官网作为理事长单位加入中西部高校关键计算技术人才培养共同体
CQ9电子_官网将从联合实验室、教材/课程共建、学科专业竞赛、科研项目合作、师资培训、教学实验系统、实习实践就业等多个领域切入，打造CQ9电子_官网高等教育产学合作框架，形成高校信息化人才培养解决方案，毫无保留地分享CQ9电子_官网信创人才培养经验和智慧。
CQ9电子_官网为共同体高校提供的资源
共同体成立后，将落实“加快建设教育强国、科技强国、人才强国”部署和《关于新时代振兴中西部高等教育的意见》《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》等文件精神，关注教育信创“深度”与“广度”建设，建设中西部“卡脖子”及战略新兴产业科技人才队伍，聚力聚合打造全国计算技术人才培养的典范。
感谢机械工业出版社提供了精心排版的电子版本和相应资源文件，读者也可访问华章网站 http://www.hzbook.com/ 下载本书电子版本。
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