先进计算机系统结构
研究计算系统的性能机理、体系结构设计与效用优化。
RESEARCH & ACADEMIC PROFILE
研究方向与学术特色
技术创新 · 历史考据 · 战略思考
计算技术考据学
考证计算技术的历史，解析经典成果，探究技术演进规律。
科技战略与人才培养
研究什么问题值得解决，以及如何有效组织科研、培养人才。
立足计算技术创新，重视历史经验，关注科技发展的重大问题与人才培养。
三个方向各有研究对象与方法，相互借鉴、相互促进。
课题组简介 · 展开阅读全文
本课题组以先进计算机系统结构为主要研究方向，围绕制约计算系统性能与效用的关键科学技术问题，开展基础理论、设计方法和系统实现研究，重点关注访存并发、存储系统、处理器体系结构、数据中心资源管理及软硬件协同优化，致力于通过体系结构创新提高计算系统的性能、效率与实际效用。
在技术研究基础上，课题组积极开展计算技术考据学研究，重视开创性经典文献、重要历史人物与计算技术演进历程的考证和分析，探索从历史经验中深化技术认识、汲取创新启示的方法。
同时，课题组关注科技战略与人才培养，围绕科学问题的识别与组织、科研体系的运行机制、技术创新生态及科研教育等问题开展研究，倡导构建与方法学相对应的问题学，探索提高科学研究质量与效率的途径。
课题组坚持理论分析与实验验证相结合、技术创新与历史研究相促进，力求在解决计算系统实际问题的同时，深化对计算科学与技术发展规律的认识。
SELECTED PUBLICATIONS
代表性成果
精选10篇，展示原创贡献、研究积累及学术探索。
RESEARCH TRAJECTORIES
代表性研究主线
访存并发、数据局部性与存储系统优化
关注存储容量、访存并发性、数据局部性与计算性能之间的关系，逐步发展性能分析和优化方法。
- C²-boundSC · 2015
将容量与并发性纳入众核性能建模。
- CaLIEEE TBigData · 2018
将访问并发性纳入局部性分析。
- LPMIEEE TPDS · 2019
以分层供需匹配指导访存优化。
共同问题：如何超越单纯的缓存命中率或数据复用率，解释和优化存储访问带来的性能瓶颈？
多应用共置的资源干扰量化与抑制
从系统级干扰测度与资源调度入手，进一步探索服务质量、尾延迟与吞吐量之间的理论关系。
- Ah-QHPCA · 2023
系统熵、干扰量化与动态调度的初步研究。
- Suppressing the InterferenceIEEE TPDS · 2024
在前期研究基础上发展更一般的理论、度量与策略。
明确承接：TPDS 2024在文中说明，HPCA工作已进行了干扰测度与抑制的初步研究，随后补充一般性理论原理。
先进计算机系统结构
8篇 · 性能理论、体系结构与系统创新Ah-Q: Quantifying and Handling the Interference within a Datacenter from a System Perspective
以系统熵量化多应用干扰，动态协调资源共享与隔离。
Suppressing the Interference Within a Datacenter: Theorems, Metric and Strategy
建立数据中心干扰、资源管理能力与服务质量之间的理论联系，提出度量与抑制策略。
C²-bound: A Capacity and Concurrency Driven Analytical Model for Manycore Design
将存储容量和访存并发性统一纳入众核性能分析模型。
CaL: Extending Data Locality to Consider Concurrency for Performance Optimization
提出并发感知的数据局部性指标，用于指导存储性能优化。
LPM: A Systematic Methodology for Concurrent Data Access Pattern Optimization from a Matching Perspective
通过数据访问请求与供给的逐层匹配，指导存储系统性能优化。
Planaria: Pattern Directed Cross-page Composite Prefetcher
协同识别页内和跨页访存规律，提高数据预取的准确率与覆盖率。
HCDA: From Computational Thinking to a Generalized Thinking Paradigm
综合历史、计算、数据与结构思维，为计算系统设计提供思考框架。
Sapling: Quantifying and Measuring the Maturity of the RISC-V Software Ecosystem
构建RISC-V软件生态成熟度多维评价体系，识别应用场景与软件组件的薄弱环节。
学术延伸与探索
2篇 · 计算技术考据学与问题学计算装置历史演变选析及对构建“计算技术考据学”的若干思考
以历史计算装置为案例讨论计算技术考据学的研究方式。
构建与方法学对称的问题学——以计算机学科为例
提出以问题谱系组织科学问题，倡导构建与方法学相对应的问题学。
计算机系统
设计方法学
设计方法学
计算机系统设计方法学（历史－计算－数据－结构）
刘宇航、包云岗 · 高等教育出版社 · 2022
计算机系统开创性
经典文献选读与解析
经典文献选读与解析
计算机系统开创性经典文献选读与解析
刘宇航、包云岗 · 机械工业出版社 · 2023／2025双色版
经典并行
与量子并行
与量子并行
经典并行与量子并行：提升并挖掘计算系统的潜在性能
刘宇航 · 机械工业出版社 · 2024
中国工程科技2040
发展战略
发展战略
中国工程科技2040发展战略·信息与电子领域报告
项目组编著（参编） · 科学出版社 · 2025
GROUP LEADER
课题组负责人
负责人的研究专长、学术贡献与研究经历。
刘宇航
中国科学院计算技术研究所副研究员 · 硕士生导师 · 中国计算机学会高级会员
主要从事先进计算机系统结构研究，关注计算系统的性能机理、体系结构设计与效用优化；同时开展计算技术考据学、科技战略、科研组织与人才培养研究。
RECENT UPDATES
近期动态
重要的研究、出版与学术交流信息。
在《中国科学院院刊》发表关于开源生产模式与新质生产力发展的研究文章。
在《中国计算机学会快讯》发表文章，梳理钱学森推动新中国计算技术事业发展的历史贡献。
在《计算》发表闵乃大1955年计算机文章的历史解读。
Sapling相关论文发表于ICSE 2026，研究RISC-V生态成熟度的量化评价。
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团队、交流与合作
欢迎关注课题组在先进计算机系统结构、计算技术考据学及科技战略方面的研究。可进一步了解课题组成员、招生与合作信息。
招生与合作查看详情
研究组欢迎具有以下能力的有志青年通过保研、统考、实习等方式加入：
- 对科研有热情、有决心，身心健康，诚信、自律、上进。
- 具备较强的编程能力。
- 具备较好的计算机系统和组成原理基础知识与实践经验；同等条件下，龙芯杯等竞赛获奖者优先。
- 具备较好的分析能力。
- 具备较好的英语水平。
- 具备较好的口头及书面沟通表达能力。