近日，第六屆“龍芯杯”全國大學(xué)生計算機(jī)系統(tǒng)能力大賽處理器設(shè)計賽頒獎典禮以線上直播的形式舉行。本屆團(tuán)隊賽共有全國54所高校146支隊伍參賽，其中29支隊伍入圍決賽。比賽設(shè)置特等獎1隊，一等獎2隊，二等獎6隊，三等獎20隊。通過性能測試、視頻展示和線上答辯環(huán)節(jié)，清華大學(xué)計算機(jī)系派出的兩支參賽隊伍在眾多隊伍中脫穎而出，均成功入圍團(tuán)隊賽決賽，其中，由崔軼鍇（計91）、張為（計92）、王拓為（計94）組成的“ZenCove”隊獲得大賽唯一特等獎；由丁韶峰（計93）、田凱夫（計93）、文博思（計93）、徐晨曦（計06）組成的“Vivado2019.3”隊獲得大賽一等獎。兩隊的指導(dǎo)教師為計算機(jī)系研究員陳康、副教授陸游游、實驗教學(xué)中心教師李山山，三位教師均獲得“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”獎，計算機(jī)系研究生高一川、陳晟祺、陳嘉杰、黃嘉良提供了技術(shù)指導(dǎo)。

“ZenCove”隊在龍芯中科公司提供的大賽FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)了亂序4發(fā)射11級流水線處理器；“Vivado2019.3”隊在開發(fā)板上實現(xiàn)了亂序3發(fā)射13級流水線處理器。兩支隊伍設(shè)計的處理器均可運(yùn)行最新版本的Linux操作系統(tǒng)，并驅(qū)動板上的VGA，PS/2等外設(shè)。這是“龍芯杯”上首次有隊伍實現(xiàn)完整啟動和運(yùn)行Linux的亂序微架構(gòu)處理器。同時“ZenCove”隊實現(xiàn)的處理器打破了由清華大學(xué)計算機(jī)系保持的“龍芯杯”性能分?jǐn)?shù)記錄。

“ZenCove”隊獲得本次大賽特等獎

“Vivado2019.3”隊獲得本次大賽一等獎

8月22日，第三屆全國大學(xué)生計算機(jī)系統(tǒng)能力大賽編譯系統(tǒng)設(shè)計賽決賽在線舉行，本屆團(tuán)隊賽共有全國62所高校152支隊伍參賽，其中38支隊伍入圍決賽。經(jīng)過激烈角逐，清華大學(xué)計算機(jī)系派出的兩支參賽隊伍均成功入圍決賽。其中，由焦景輝（計97）、王建楠（計97）、王子元（計97）和李欣?。ㄓ?2）四位同學(xué)組成的“赫露艾斯塔”隊以性能分?jǐn)?shù)和綜合成績均排名第一的成績摘得大賽唯一的特等獎；由范如文（計95）、張齊顥（計91）、徐文博（計97）、郝子胥（計93）組成的“啊對對隊”隊獲得本次大賽的一等獎。計算機(jī)系副教授陳渝獲得“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”獎。計算機(jī)系本科生于劍、畢業(yè)生李晨昊提供了技術(shù)指導(dǎo)。

“赫露艾斯塔”隊設(shè)計并實現(xiàn)了前中后端解耦合的編譯器，生成面向ARM指令集的匯編代碼，并使用SSA中間表示，進(jìn)行一系列優(yōu)化設(shè)計：基本塊優(yōu)化、常規(guī)優(yōu)化、過程間優(yōu)化、副作用優(yōu)化、循環(huán)變換、代數(shù)化簡等，并針對程序并行性進(jìn)行了SIMD與多線程并行優(yōu)化，在決賽中保持排行榜首位。在線答辯環(huán)節(jié)中，同學(xué)們的優(yōu)異成果得到了專家們的一致好評。

“赫露艾斯塔”隊獲得本次大賽特等獎

“啊對對隊”隊獲得本次大賽一等獎

8月22日，第二屆全國大學(xué)生系統(tǒng)能力大賽操作系統(tǒng)設(shè)計賽頒獎典禮以線上直播的形式舉行。在本屆操作系統(tǒng)比賽中，內(nèi)核實現(xiàn)賽道共有來自全國68所高校110支隊伍參賽，功能挑戰(zhàn)賽道共有來自76所高校的242支隊伍報名參賽。其中內(nèi)核實現(xiàn)賽道44支隊伍入圍決賽，功能挑戰(zhàn)賽道共有74支參賽隊入圍決賽。清華大學(xué)計算機(jī)系派出的四支參賽隊伍均成功進(jìn)入決賽，其中，由閉浩揚(yáng)（計96）、電子系尤予陽（無82）組成的“Maturin” 隊獲得大賽內(nèi)核實現(xiàn)賽道一等獎，項晨東（計04）、王之棟（計91）、孫迅（計94）組成的“QUINT”隊獲得大賽功能挑戰(zhàn)賽道一等獎。孫宇濤（計92）、安一帆（計93）組成的“先隔離再說”隊獲得了大賽功能挑戰(zhàn)賽道三等獎，安之達(dá)（計97）組成的“安之達(dá)“隊獲得了大賽功能挑戰(zhàn)賽道三等獎。計算機(jī)系副研究員向勇、副教授陳渝獲得“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”獎。計算機(jī)系研究生張譯仁、賈躍凱，操作系統(tǒng)實驗室工程師蕭絡(luò)元、陳樂等提供了技術(shù)指導(dǎo)。

“Maturin”隊歷經(jīng)5個月的努力，從零開始設(shè)計實現(xiàn)基于Rust編程語言的maturin操作系統(tǒng)內(nèi)核，支持SMP、多線程和進(jìn)程、同步互斥、文件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)核心功能，實現(xiàn)82個Linux Syscall，通過了決賽第一階段的220分滿分，以及決賽第二階段的111.56分的優(yōu)異成績，并進(jìn)一步開展了擴(kuò)展選項的探索，實現(xiàn)了redis和gcc等大型Linux應(yīng)用在maturin操作系統(tǒng)內(nèi)核上的基本正常運(yùn)行；“QUINT”隊探索了讓用戶態(tài)的程序能夠處理中斷這一難題。在沒有支持用戶態(tài)中斷的最新處理器情況下，他們在QEMU上首次設(shè)計實現(xiàn)了“用戶態(tài)中斷的硬件機(jī)制”，并成功運(yùn)行了支持用戶態(tài)中斷的Linux內(nèi)核，在模擬器和真實物理硬件上優(yōu)化了進(jìn)程間通信的執(zhí)行效率，在保證系統(tǒng)安全和可靠的情況下，獲得了數(shù)十倍額性能提升；“先隔離再說”隊探索了用Rust語言重構(gòu)來自MIT和Berkeley的Keystone TEE安全操作系統(tǒng)；“安之達(dá)”隊探索了用Rust語言重寫Linux內(nèi)核的KVM核心模塊，支持運(yùn)行其它操作系統(tǒng)。在線答辯環(huán)節(jié)中，同學(xué)們的優(yōu)秀成果得到專家們的一致認(rèn)可。

“Maturin” 隊獲得大賽內(nèi)核實現(xiàn)賽道一等獎

“QUINT”隊獲得大賽功能挑戰(zhàn)賽道一等獎

全國大學(xué)生計算機(jī)系統(tǒng)能力大賽是目前唯一以處理器、操作系統(tǒng)和編譯器設(shè)計為核心，推動計算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，由教育部高等學(xué)校計算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和系統(tǒng)能力培養(yǎng)研究專家組共同發(fā)起，面向高校大學(xué)生舉辦的全國性大賽。大賽包含操作系統(tǒng)設(shè)計賽、龍芯杯處理器設(shè)計賽、華為畢昇杯編譯系統(tǒng)設(shè)計賽三項賽事，并以自主設(shè)計“一個通用CPU、一個操作系統(tǒng)核心、一個編譯系統(tǒng)”為總體目標(biāo)，旨在以學(xué)科競賽推動專業(yè)建設(shè)和計算機(jī)領(lǐng)域創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系改革、培育我國高端芯片及核心系統(tǒng)的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化后備人才。計算機(jī)系自2010年起開展以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)改革，取得了豐碩的成果，在本屆全國大學(xué)生系統(tǒng)能力大賽中展現(xiàn)了計算機(jī)系學(xué)生扎實的專業(yè)水平與全面的綜合素質(zhì)。

供稿：清華大學(xué)