姓名:张悠慧

职称:教授

邮箱:zyh02@tsinghua.edu.cn

URL:http://cs.tsinghua.edu.cn/

电话:010-62785592转8003

传真:010-62771138

教育背景

工学学士 (计算机科学与技术), 清华大学, 中国, 1998;

工学博士 (计算机体系结构), 清华大学, 中国, 2002.

社会兼职

高性能计算技术研究所副所长(2012~);

中国计算机学会: 普及工作委员会委员(2014~);

《计算机研究与发展》编委(2014~);

下列会议的程序委员会成员或Session Chair:PAAP2011、ASC 2012、ASC 2013、全国高性能计算学术年会(HPC China 2013)、HPC China 2014等.

研究领域

研究领域

高性能处理器微体系结构、类脑计算与神经形态芯片、类脑计算系统软件

讲授课程

汇编语言程序设计(本科生课程,国家级精品课、国家级精品资源共享课、校精品课);

计算机组成与系统结构(本科生,教育部-英特尔精品课程支持);存储技术基础 (本科生)。

教学概况

目前我是二门本科课程的主讲教师,年学时为80。这些课程都是面向本科生的计算机体系结构方面的专业课程,我的教学理念是帮助学生建立一个计算机底层框架和语言的系统性概念。

在“汇编语言程序设计”中,强化汇编语言 “承上启下”的特点,帮助学生形成计算机系统的整体思维,该课程已经获得教育部的国家级精品资源共享课建设的立项支持。

在“计算机组成与系统结构”中(面向交叉信息学院开课),采用了以程序员的角度来进行计算机体系结构等的讲解的方式,获得了教育部-英特尔精品课程项目支持。

研究课题

1、GF科技创新特区项目(公开)、天机仿脑、2017/08-2019/07、主持;

2、国家自然科学基金重点项目、通用类脑计算架构模型与方法研究、2019/01-2023/12、参与;

3、重点研发计划课题、新型加速部件技术研究、2016/06-2018/05、参与;

4、北京市科技计划课题、面向认知计算平台的高效并行加速技术研究、2016/01-2017/12、200万元、主持;

5、预研课题,XXX体系结构技术研究、2011/01-2015/12、主持;

6、863子课题、云计算测试与评估系统研制、2013/01-2015/12、子课题主持;

7、863子课题、高端容错计算机总体技术研究、2007/12-2010/12、子课题主持;

8、国家自然科学基金面上项目、支持对象数据与动态功能扩展的存储片上多处理器体系结构研究、2008/01-2010/12、主持;

9、973课题、多计算系统资源虚拟化方法研究、2007/7- 2011/6、技术骨干;

10、863课题、基于虚拟服务网络的可迁移个人计算模式研究与示范应用、2006/12-2008/12、主持;

11、国家自然科学基金青年基金、基于轻量级通信的集群缓存机制、2003/1-2003/12、已结题、主持;

12、863课题、集群服务器功能软件、2002/7-2004/12、主持;

13、863课题、32位高性能嵌入式CPU研发、2002/7-2004/1、技术骨干。

研究概况

2014年以来,主要研究领域包括类脑计算体系结构/芯片/系统软件等。类脑计算架构是后摩尔时代体系结构重大发展方向之一,其中类脑芯片及系统软件具有基础性作用。各国对相关研究提出了不同技术实现路径,总体来看,软硬件过于紧耦合是共同的核心技术瓶颈之一,会显著增加应用开发难度,牺牲可移植性。围绕世界上首款异构融合类脑计算芯片,研发了第一个软硬件去耦合的类脑计算系统软件,解决了此类问题;在“软硬件去耦合”设计思想上更进一步的提出了“精简指令集”类脑芯片结构,使得硬件层所需的运算功能大为简 化,运算单元密度与互连性能极大提高,同时通过编译/转换软件支持多种类型的应用层神经网络,网络推断性能较同类芯片设计可提升三个数量级,为下一代类脑芯片探索了极具潜力的技术路线。具体研究包括脉冲神经网络/深度神经网络融合的软件工具链、神经网络编译器、相应的基于阻变存储器的类脑芯片精简体系结构和块稀疏重排剪枝算法,成果分别发表在领域顶会MICRO2016、ASPLOS2018/2019与NIPS2018上,部分已开始产业化。与相关方案相比,研究贯穿类脑计算多个层次,体现了系统整体性思维与软硬件协同设计思想,有利于确保类脑研究上的领先地位。

之前的研究还包括高性能计算、微体系结构设计、虚拟化技术等方面。主持研究了面向科学计算的集成软件环境核心技术,并作为软件开发联盟Gelato的初创成员(其成员包括Intel、HP)发布了若干个集群计算核心软件系统(包括并行容错计算环境、集群服务器并行开发环境等,2004年),具备国际领先水平;作为清华微处理器-THUMP107的体系结构主要设计者,设计了该处理器的微体系结构,主频可达500MHz(TSMC 180nm工艺,2003年);在国际上较早提出运行环境与存储位置相分离的分布式软件架构与云端融合使用模式,基于应用层虚拟化技术,将现有软件转化为网络服务(2008年);开展了面向应用的定制处理器设计,主要采用软件模拟以及FPGA仿真的方式,选取了“全球气候变化数值模拟”这一代表性关键应用为目标,实现了定制处理器内核的FPGA原型,显著提升了应用的效能比(2013年)。

已在国内外重要会议及杂志上发表论文80余篇,获得专利13项,是若干国际期刊(包括IEEE Transactions on Computers、The Journal of Supercomputing、IEEE Access等)的审稿人。

奖励与荣誉

高等教育国家级教学成果奖二等奖:面向计算机系统能力培养的课程体系改革 (2018);

国家科技进步二等奖: 高性能集群计算机与海量存储系统 (2007);

教育部科技进步一等奖: 高性能计算机性能测试技术 (2009);

电子学会科学技术一等奖: 高性能计算机性能测试技术 (2009);

国家级精品课主讲、国家级精品资源共享课 “汇编语言程序设计”负责人;

学术成果

1. Yu Ji, Youyang Zhang, Xinfeng Xie, Shuangchen Li, Peiqi Wang, Xing Hu, Youhui Zhang*, Wenguang Chen, Yuan Xie. FPSA: A Full System Stack Solution for Reconfigurable ReRAM-based NN Accelerator Architecture. ASPLOS 2019.

2. Yu Ji, Ling Liang, Lei Deng, Youyang Zhang, Youhui Zhang*, Yuan Xie. TETRIS: TilE-matching the Tremendous Irregular Sparsity. NIPS 2018.

3. Ji Yu, Zhang Youhui*, Chen Wenguang, Xie Yuan. Bridging the Gap between Neural Networks and Neuromorphic Hardware with A Neural Network Compiler. ASPLOS 2018.

4. Peng Qu, Jin Yan, You-Hui Zhang*, Guang R. Gao. Parallel Turing Machine, a Proposal. Journal of Computer Science and Technology. March 2017, Volume 32, Issue 2, pp 269–285.

5. Yu Ji, Youhui Zhang*, Shuangchen Li, Ping Chi, Cihang Jiang, Peng Gu, Yuan Xie, Wenguang Chen. NEUTRAMS: Neural Network Transformation and Co-design under Neuromorphic Hardware Constraints. MICRO 2016.

6. Yu Ji, You-Hui Zhang*, Wei-Min Zheng. Modelling Spiking Neural Network from the Architecture Evaluation Perspective. Journal of Computer Science and Technology, Volume 31, Issue 1, pp 50–59. 2016.

7. Yu Ji, Youhui Zhang*, Wenguang Chen. Optimized Mapping Spiking Neural Networks onto Network-on-Chip. ICA3PP 2016.

8. Luping Shi, Jing Pei, Ning Deng, Dong Wang, Lei Deng, Yu Wang, Youhui Zhang*, etc. Development of a Neuromorphic Computing System. IEDM 2015(Invited).

9. Zhang Youhui*, Qu Peng, Jiang Cihang, Zheng Weimin. A Cloud Gaming System Based on User-level Virtualization and Its Resource Scheduling. IEEE Tran. On Parallel and Distributed Systems, 2015. In Publish. DOI 10.1109/TPDS.2015.2433916.

10. Cihang Jiang, Youhui Zhang* and Weimin Zheng. Software-based Lightweight Multithreading to Overlap Memory-access Latencies of Commodity Processors. ICPP 2015.

11. Li Yanhua, Zhang Youhui*, Zheng Weimin. Position-Aware Thread-Level Speculative Parallelization for Large-Scale Chip-multiprocessor. ACM International Conference on Computing Frontiers (CF 2015).

12. Hongwei Wang, Siyu Lu, Youhui Zhang*, Guangwen Yang, Weimin Zheng. Customized Network-on-Chip for Message Reduction. ICA3PP 2014.

13. Fan Jie, Jiang Song, Shu Jiwu, Zhang Youhui*, Zhen Weimin. Aegis: Partitioning Data Block for Efficient Recovery of Stuck-at-Faults in Phase Change Memory. MICRO 2013.

14. 王为,张悠慧*,姚俊,李艳华,郑纬民。基于线性阵列处理器的GRAPES核心代码优化. 《计算机学报》2013年10月刊。(中国计算机大会2013最佳论文).

15. Zhang Youhui*, Qian Ziqiang, Zheng Weimin. Employing Intelligence in Object-based Storage Devices to Provide Attribute-based File Access. SCIENCE CHINA-INFORMATION SCIENCES, Vol.56, No.3. Mar 2013.

16. Zhang Youhui*, Yang Jianfeng, Zheng Weimin. Customizing a Processor-core for Stencil Computation. Proceedings of Workshop of HPCA 2013(4th Workshop on SoCs, Heterogeneous Architectures and Workloads). Feb. 2013.

17. Youhui Zhang*, Yanhua Li, Weimin Zheng. Automatic Software Deployment Using User-level Virtualization for Cloud-Computing. Future Generation Computer Systems (FGCS),Vol.29 N0.1. Jan 2013. 323-329.

18. 张悠慧*, 李艳华, 郑纬民. Cloudow: 一种基于用户层虚拟化的支持现有Windows应用的软件即服务模式运行系统及其性能优化。《中国科学:信息科学》 2012年03期。(第二届中国云计算与SaaS大会最佳论文)

19. Youhui Zhang*, Gelin Su&, Weimin Zheng. A User-space File System for On-demand Legacy Desktop Software, SCIENCE CHINA-INFORMATION SCIENCES, Vol.54,No.6,2011. 1142-1150.

20. Youhui Zhang*, Gelin Su, Weimin Zheng. Converting Legacy Desktop Applications into On-Demand Personalized Software, IEEE Transactions on Services Computing, Vol.3, No.4, 2010.

21. Youhui Zhang*, Xiaoling Wang, and Liang Hong, Portable Desktop Applications Based on P2P Transportation and Virtualization. Proceedings of the 22nd Large Installation System Administration Conference (LISA '08), San Diego, CA, 2008, pp. 133–144.

22. Youhui Zhang*, Yu Gu, Hongyi Wang, and Dongsheng Wang. Virtual-Machine-based Intrusion Detection on File-aware Block Level Storage. Proc.18th International Symposium on Computer Architecture and High Performance Computing (SBAC-PAD'06), Ouro Preto, Brazil, pp. 185-192.

23. Youhui Zhang*, Dongsheng Wang. Research on object-storage-based intrusion detection. Proceedings of the 12th International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS'06). 2006.