格林伯格-霍恩-泽林格 (GHZ) 态 [1],也称为二组分薛定谔猫,在量子物理学的基础中发挥着至关重要的作用,更重要的是,它在容错量子计算等未来量子技术中起着重要作用 [2,3]。扩大 GHZ 态的尺寸和相干控制对于在高级计算任务中利用纠缠具有实际优势至关重要,但不幸的是,这带来了巨大的挑战,因为 GHZ 态易受噪声影响 [4,5]。在本文中,我们提出了一种创建、保存和操纵大规模 GHZ 纠缠的通用策略,并演示了一系列以高保真数字量子电路为基础的实验。对于初始化,我们采用可扩展协议来创建最多 60 个量子比特的真正纠缠的 GHZ 态,几乎是之前大小记录的两倍 [6]。为了实现保护,我们以全新的视角看待离散时间晶体 (DTC) [ 7 – 16 ],最初用于探索奇异的非平衡量子物质,并将 GHZ 状态嵌入到定制的猫疤痕 DTC [ 17 ] 的特征态中,以延长其寿命。为了实现操控,我们使用原位量子门切换 DTC 特征态,以修改 GHZ 保护的有效性。我们的发现为实现大规模纠缠的相干操作开辟了一条可行的途径,并进一步强调超导处理器是探索非平衡量子物质和新兴应用的有前途的平台。
Greenberger-Horne-Zeilinger(GHz)状态[1],也称为两个组成型Schr odinger猫,在量子物理学的基础上起着至关重要的作用,更具吸引力的将来的量子技术,例如容差量子量计算[2,3]。大小的扩大和GHz状态的连贯控制对于利用具有实际优势的先进计算任务中的纠缠至关重要,不幸的是,由于GHz国家容易受到噪声的攻击,这构成了巨大的挑战[4,5]。在这里,我们提出了一种一般策略,以创建,保存和操纵大规模的GHZ纠缠,并展示一系列由高层数字量子电路强调的经验。为初始化,我们采用可扩展协议来创建具有多达60个QUAT的真正纠缠的GHz状态,几乎使先前的大小记录翻了一番[6]。为了保护,我们对离散时间晶体(DTC)[7-16]采取了新的视角,最初是用于探索异国情调的非平衡量子问题,并将GHz状态嵌入量身定制的猫疤痕DTC [17]的特征状态[17]以延长其寿命。进行操作,我们用原位量子门切换DTC本征态以修改GHz保护的效果。我们的发现为大规模纠缠建立了一条可行的途径,并进一步强调了超导处理器,作为探索非平衡量子问题和新兴应用的有希望的平台。
• 超过 40 年的历史和无与伦比的飞行传统 • 不同 ESA 控制委员会和工作组的成员 • 得到当地机构 CNES、DGA(法国)、DLR(德国)、英国政府的支持 • 为欧盟委员会资助的项目做出贡献 • 法国、爱尔兰和德国的 ESCC / DLA 合格供应链(目标)
包含在微处理器中,用字母 B、C、D、E、H、L 和累加器标识。在程序执行期间,数据和内存地址暂时存储在这些寄存器中。寄存器工作非常快,使程序运行更高效,包括:
中央处理器 (CPU) 中央处理器 (CPU) 中央处理器 (CPU) 也称为处理器,位于计算机机箱内的主板上。它有时被称为计算机的大脑;它由以下功能组成:
中央处理器 (CPU) 是任何计算设备(包括台式机、智能手机、平板电脑和电视)的重要组成部分。它位于主板内,包含管理电路中电流的微型开关。CPU 使用二进制语言解码内存中的指令,执行这些指令并存储信息以供日后使用。此过程涉及与随机存取存储器 (RAM) 的定期交互以存储和传递指令。CPU 通常被称为计算机的“大脑”,因为它能够运行机器应用程序和操作系统。它通常由多个组件组成,包括寄存器、总线、控制单元、算术逻辑单元、时钟和缓存。寄存器快速存储数据,而总线促进组件之间的通信。控制单元监督指令处理,ALU 执行算术和逻辑运算。使用缓存代替直接访问 RAM,可以更快地检索数据。CPU 存在于各种设备中,包括计算机、笔记本电脑、智能手机、电视、数码相机、恒温器、智能手表和计算机辅助设计系统。 CPU 中的内核数量决定了其类型,从单核到十核处理器。更多内核可以同时执行任务,从而提高整体速度和效率,但也需要增加功耗。处理能力是指 CPU 在任何给定秒内处理数据的速率。例如,4.0 GHz CPU 每秒可以处理 40 亿条指令。时钟速度与内核数量相结合有助于确定 CPU 的性能,速度越高通常表示性能越好。但是,仅凭这一点还不足以确定一个 CPU 优于另一个 CPU,因为它还取决于软件应用程序和设备类型。此外,时钟速度会产生热量,但处理器可以通过在过热时降低速度来缓解这种热量。另一个增强 CPU 处理的因素是超线程,它允许单个内核模拟多个同时工作。这增加了处理苛刻任务的能力。在 Intel Core i9 处理器的背景下,超线程可以从双核设置中实现四个虚拟内核。计算机硬件工程师设计和开发 CPU,通过测试确保兼容性。要成为一名工程师,通常需要拥有计算机工程或相关领域的学士学位,并具备 CompTIA A+ 和思科认证技术人员等认证。**通过普林斯顿大学的计算机科学课程释放您的编程潜力** 考虑通过普林斯顿大学提供的一门特殊课程**计算机科学:有目的的编程**来提高您的 Java 编程技能。这个综合课程涵盖了基本的编程元素并介绍了面向对象的编程概念。**操作的大脑:了解中央处理器 (CPU)** CPU 是每个计算机系统的核心,负责执行指令、进行计算以及促进输入/输出设备之间的通信。CPU 由多个协同工作的较小组件组成,其功能包括:* 执行各种数据处理操作,从简单的算术到复杂的任务 * 存储输入数据、中间结果和程序指令 * 确保无缝高效的系统运行 **深入研究 CPU:最重要的计算机组件** 作为硬件,CPU 负责数据输入/输出、处理和存储功能。 CPU 通常安装在主板插槽中,它可以:* 执行各种数据处理操作* 存储数据、指令、程序和中间结果**CPU 简史:从硅到复杂**自从 1823 年 Baron Jons Jakob Berzelius 发现硅以来,CPU 经历了重大转变:* 1947 年:John Bardeen、Walter Brattain 和 William Shockley 发明了第一个晶体管* 1958 年:Robert Noyce 和 Jack Kilby 制造出第一个可工作的集成电路* 值得注意的版本包括英特尔的 4004(1971 年)、8008(1972 年)、8086(1976 年)和 8088(1979 年)* 摩托罗拉、Sun、AMD 和英特尔的其他关键发展塑造了 CPU 格局**现代 CPU:三个关键单元**当今的 CPU 由三个主要单元组成:1. **内存或存储单元**2. **控制单元** 3. **ALU(算术逻辑单元)** **可视化计算机的核心组件** 请参阅随附的框图,重点了解这三个重要元素之间的相互作用。让我们更深入地了解每个组件…… 中央处理单元 (CPU) 是负责在计算机系统中执行指令和产生输出的关键组件。它由几个主要组件组成,每个组件在计算机的运行中都发挥着至关重要的作用。 #### 内存或存储单元 此单元存储指令、数据和中间结果。它的大小会影响速度、功率和性能。 内存有两种类型:主内存和次内存。内存单元的主要功能包括存储数据和指令以供处理、存储中间结果以及传输输入和输出。 #### 控制单元 控制单元控制计算机所有部件的操作,但不执行任何数据处理操作。它通过使用电信号指示计算机系统来执行已存储的指令。其主要任务包括控制数据传输、管理单元、从内存获取指令、解释指令以及指导计算机操作。 #### ALU(算术逻辑单元) ALU 执行算术和逻辑功能或操作。它由两个子部分组成:算术部分,执行加法、减法、乘法和除法等基本算术运算;逻辑部分,执行选择、比较、匹配和合并数据等逻辑操作。CPU 是计算机的大脑,它需要在 ALU(算术逻辑单元)的帮助下解码指令才能执行它们。CPU 有三种类型:单核 CPU:最古老的计算机 CPU 类型,用于 20 世纪 70 年代,只有一个核心执行不同的操作,因此无法进行多任务处理。双核 CPU:包含一个带有两个核心的集成电路,每个核心都有自己的缓存和控制器,双核 CPU 比单核处理器运行速度更快。四核 CPU:四核 CPU 在单个集成电路中有两个双核处理器,可以在不提高时钟速度的情况下提高整体速度,从而提高性能。CPU 性能以一秒钟内完成的指令数来衡量,具体取决于时钟速度、设计和缓存大小。计算机程序是程序员编写的一组指令,告诉计算机要做什么。程序可以永久存储在存储设备上,也可以暂时存储在 RAM 中以供临时使用。计算机依靠图形处理单元 (GPU) 等专用硬件来同时处理多个任务,从而展示了并行处理的强大功能。中央处理器 (CPU) 通常被称为计算机的大脑,它执行程序中的指令,从基本计算到复杂操作。没有 CPU,计算机将无法运行程序或执行任何操作,从而使它们几乎毫无用处。这凸显了 CPU 在整个计算机功能中的重要性。有关 CPU 的常见问题包括区分 CPU 和微处理器。虽然它们经常互换使用,但并不完全是同义词。所有 CPU 确实都是微处理器,但反之则不然。CPU 的主要类型是单核、双核和四核,每种类型都有不同的功能。CPU 由硅制成,硅是一种半导体金属,有助于与主板进行电气连接。为了管理 CPU 操作产生的热量,通常使用集成散热器。 CPU 的关键组件包括用于执行数学和逻辑运算的算术逻辑单元 (ALU)、用于在输入/输出设备和内存之间传输数据的控制单元 (CU) 以及用于存储输入和输出的内存或存储单元。四核 CPU 在单个集成电路中配备两个双核处理器,可在不提高时钟速度的情况下提高整体速度,从而提高性能。CPU 性能以一秒钟内完成的指令数来衡量,具体取决于时钟速度、设计和缓存大小。计算机程序是程序员编写的指令集,用于告诉计算机要做什么。程序可以永久存储在存储设备上,也可以临时存储在 RAM 中以供临时使用。计算机依靠图形处理单元 (GPU) 等专用硬件同时处理多个任务,展示了并行处理的强大功能。中央处理器 (CPU) 通常被称为计算机的大脑,它执行程序中的指令,从基本计算到复杂操作。没有 CPU,计算机将无法运行程序或执行任何操作,从而使它们几乎毫无用处。这凸显了 CPU 在整体计算机功能中的关键重要性。有关 CPU 的常见问题包括区分 CPU 和微处理器。虽然它们经常互换使用,但它们并不完全是同义词。所有 CPU 确实都是微处理器,但反之则不然。 CPU 的主要类型是单核、双核和四核,每种类型都有不同的功能。CPU 由硅制成,硅是一种半导体金属,有助于与主板进行电气连接。为了管理 CPU 操作产生的热量,通常使用集成散热器。CPU 的关键组件包括用于执行数学和逻辑运算的算术和逻辑单元 (ALU)、用于在输入/输出设备和内存之间传输数据的控制单元 (CU) 以及用于存储输入和输出的内存或存储单元。四核 CPU 在单个集成电路中配备两个双核处理器,可在不提高时钟速度的情况下提高整体速度,从而提高性能。CPU 性能以一秒钟内完成的指令数来衡量,具体取决于时钟速度、设计和缓存大小。计算机程序是程序员编写的指令集,用于告诉计算机要做什么。程序可以永久存储在存储设备上,也可以临时存储在 RAM 中以供临时使用。计算机依靠图形处理单元 (GPU) 等专用硬件同时处理多个任务,展示了并行处理的强大功能。中央处理器 (CPU) 通常被称为计算机的大脑,它执行程序中的指令,从基本计算到复杂操作。没有 CPU,计算机将无法运行程序或执行任何操作,从而使它们几乎毫无用处。这凸显了 CPU 在整体计算机功能中的关键重要性。有关 CPU 的常见问题包括区分 CPU 和微处理器。虽然它们经常互换使用,但它们并不完全是同义词。所有 CPU 确实都是微处理器,但反之则不然。 CPU 的主要类型是单核、双核和四核,每种类型都有不同的功能。CPU 由硅制成,硅是一种半导体金属,有助于与主板进行电气连接。为了管理 CPU 操作产生的热量,通常使用集成散热器。CPU 的关键组件包括用于执行数学和逻辑运算的算术和逻辑单元 (ALU)、用于在输入/输出设备和内存之间传输数据的控制单元 (CU) 以及用于存储输入和输出的内存或存储单元。它们并不完全是同义词。所有 CPU 都是微处理器,但反之则不然。CPU 的主要类型是单核、双核和四核,每种类型都有不同的功能。CPU 由硅制成,硅是一种半导体金属,有助于与主板进行电气连接。为了管理 CPU 操作产生的热量,通常使用集成散热器。CPU 的关键组件包括用于执行数学和逻辑运算的算术和逻辑单元 (ALU)、用于在输入/输出设备和内存之间传输数据的控制单元 (CU) 以及用于存储输入和输出的内存或存储单元。它们并不完全是同义词。所有 CPU 都是微处理器,但反之则不然。CPU 的主要类型是单核、双核和四核,每种类型都有不同的功能。CPU 由硅制成,硅是一种半导体金属,有助于与主板进行电气连接。为了管理 CPU 操作产生的热量,通常使用集成散热器。CPU 的关键组件包括用于执行数学和逻辑运算的算术和逻辑单元 (ALU)、用于在输入/输出设备和内存之间传输数据的控制单元 (CU) 以及用于存储输入和输出的内存或存储单元。
对玛丽安的初步性能评估是针对从OpenSSL 3.3.1 [2]获得的密码原始图的C语言参考实现进行的。随后使用带有ZVK指令的代码执行等效操作。使用RISC-V Intert和循环性能CSR用于测量在执行过程中退休的指令数量和CPU周期的数量。在执行周期中观察到6倍-100倍加速度,而执行指令则介于12倍-300倍之间。
摘要。本文介绍了一种可综合的 µ 架构设计方法,通过在处理器流水线内的执行阶段利用规范有符号数字 (CSD) 表示来提高给定 RISC-V 处理器架构的性能。CSD 是一种独特的三进制数系统,无论字长 N 是多少,都可以在常数时间 O (1) 内实现无进位/无借位加法/减法。CSD 扩展以 Potato 处理器为例进行了演示,这是一种简单的 RISC-V FPGA 实现。但是,该方法原则上也可以应用于其他实现。我们通过 CSD 实现的性能提升需要二进制和 CSD 表示之间的转换开销。该开销通过扩展到七级流水线架构来补偿,该架构具有三步执行阶段,可提高吞吐量和工作频率并实现循环展开,这在具有连续计算的应用中尤其有利,例如信号处理。根据实验结果,我们将基于 CSD 的三元解决方案与原始实现进行了比较,后者使用通常的纯二进制数表示操作数。与 FPGA 上的原始 RISC-V 处理器相比,我们的方法实现了 2.41 倍的运行频率提升,其中超过 20% 的增益归功于 CSD 编码。对于计算密集型基准测试应用程序,这种增强使吞吐量提高了 2.40 倍,执行时间缩短了 2.37 倍。
RISC-V矢量加密扩展(ZVK)在2023年批准并集成到2024年的ISA主要手册中。这些表面支持在矢量寄存器文件上运行的高速对称加密(AES,SHA2,SM3,SM4),并且由于数据并行性而对标量密码扩展(ZK)提供了显着的性能改进。作为批准的扩展名,ZVK由编译器工具链提供支持,并且已经集成到流行的加密中间件(例如OpenSSL)中。我们报告了玛丽安(Marian),这是带有ZVK扩展程序的向量处理器的第一个开源硬件实现。设计基于纸浆“ ARA”矢量单元,该矢量单位本身就是流行的CVA6处理器的扩展。该实现位于SystemVerilog中,并已使用Virtex Ultrascale+ FPGA原型制作进行了测试,其计划的磁带针对22nm的过程节点。我们对矢量密码学对处理器的架构要求进行分析,以及对我们实施的绩效和面积的初步估计。