同时多线程技术

同时多线程技术结合了超标量处理器与多线程处理器两者的优点,通过增加很少的硬件资源,把一个物理核映射为多个逻辑核,成为一种研制高性能处理器的重要途径。重点介绍了同时多线程处理器出现的原因、优点、基本组成结构、当前的研究成果及影响,并探讨了当前同时多线程技术的发展趋势。

一种基于无锁队列的运行时多线程并行验证方法

运行时验证是一种动态的软件验证技术,主要包括使用形式化规约描述待验证性质、自动生成对应监控器以及监控器的插桩.然而现有的面向C语言程序的运行时验证技术存在一些局限性,主要体现在多监控器的情况下,现有的运行时验证工具只能使用串行的方式处理,这大大降低了验证效率.因此,本文在分析了形式化规约的基础上,提出了一种基于无锁队列的运行时多线程并行验证方法.方法在现有工具MOVEC上实现并在测试集mibench上插桩运行,并与相关工具ACC、AC++和串行机制下的MOVEC进行了对比实验.实验结果表明,本文所实现的基于无锁队列的运行时多线程并行算法可以在有多个监控器的情况下有效地对C语言程序进行并行的运行时验证,且并行验证算法的性能比串行验证算法提升了约83%.

基于FFmpeg多线程编码的智能交通监控系统设计

针对智能交通管理设备本身缺乏安全监管,传统视频监控延迟高、画质低、稳定性差的问题,提出一种基于FFmpeg的多线程编码视频流传输方案。通过FFmpeg调用h264_nvenc编码器,实现宏块行级的GPU多线程加速,降低编码延迟。使用Visual Studio 2019和QT15.5开发基于FFmpeg的音视频处理软件,对多路视频流进行封装、推流,并搭建Nginx流媒体服务器进行分发。通过实验表明,该系统整体的传输延迟低于1 s,且拥有良好的率失真特性,监控画面清晰、稳定性高,实现了对交通管理设备实时稳定的安全监控。

基于多线程的岩心图像超维重建快速算法

针对基于邻域块匹配的超维算法在重建过程中每次只能对1个待重建块进行重建,并且字典搜索过程十分耗时导致重建效率低的问题,本文提出了2种方法来对基于邻域块匹配的超维算法进行计算速度的优化.首先,将分区域重建应用到基于邻域块匹配的超维算法中,提出了分区域并行重建算法,实现了对多个待重建块同时进行重建;其次,在对每次字典元素搜索的过程中,使用了字典并行搜索,实现了这一过程的加速;最后将这2种方法进行结合,并且通过高中低3种不同孔隙度的训练图像生成的字典来对二维参考图像进行多次重建.通过将本文提出的算法、基于邻域块匹配的超维算法以及一些传统重建算法的重建结果和真实岩心三维结构的统计特征参数进行对比并且将不同重建算法的重建时间进行对比,来验证本文改进的超维算法的有效性.

一种多线程概念约简算法

针对现有概念约简算法计算过程较为繁琐且执行效率低的问题,提出了一种多线程概念约简算法MTCR。MTCR以提高计算概念约简的效率为首要目标,在多核环境下利用多线程技术并行计算概念约简。首先,MTCR算法使用两个线程分别计算单个对象的对象代表概念集和单个属性的属性代表概念集;然后,将形式背景中的对象(属性)依次放入p个队列,并为每个队列创建线程;最后,通过多线程方式并行计算任意对象的对象代表概念集和任意属性的属性代表概念集,以及两类代表概念集的交集,进而构建代表概念矩阵,据此计算出所有概念约简。在MTCR算法中,使用多线程的每个阶段的数据相对独立,使得多线程之间不需要频繁的同步操作,从而减少了线程之间的竞争和等待。这样可充分有效地利用计算资源,大大提升算法的性能。UCI数据集和随机数据集上的实验表明:MTCR算法可以准确得到概念约简结果,在使用单线程情况下执行速度与串行概念约简算法SCR相近;当线程数不超过8时,线程数每增加1倍,MTCR算法执行速度可提高30%以上。

基于DLL和多线程的随机序列测试软件设计

随机序列在基于密码学的网络安全算法中被大量应用,在网络安全应用中扮演着重要的角色,随机序列的测试方法也在持续发展,为了提高随机序列的随机性测试效率,开展了随机序列测试软件设计;通过对美国NIST公布的SP 800-22随机序列测试标准的梳理,在原配套测试集工具包的基础上,随机序列测试软件采用动态链接库和多线程技术,对软件设计架构和测试模式上进行了创新,提高了测试执行效率和人机界面友好性,并通过真随机数序列和伪随机数序列两种方式对其随机性检验效果进行了验证;经实际应用验证,该测试软件设计架构开放、灵活、可配置,测试模式支持多种随机性检验项目的并发执行,测试结果支持量化呈现,提升了测试评估人员的工作效率,在工程实践中具有一定的参考价值。

跨平台访问端传感网络串口通信多线程实现

串口是外部串行设备与计算机之间的关键数据传输通道,由于跨平台访问端的传感器数据来自不同平台,具有显著独立性,融合难度较大,直接影响多线程通信效率。提出一种针对跨平台访问端传感网络的串口通信多线程实现方法。构建跨平台访问端,采用统计概率置信度算法,修正或剔除传感网络数据中的异常值。从时间相关性和空间相关性,完成传感网络的数据融合。依据信标时序补偿网络时钟同步法、父子链路时序轮转调度法,分配多线程执行信息传输,实现跨平台访问端传感网络串口多线程通信。实验表明:当线程数量由1增加至16时,在低网络流量和高网络流量负载情况下,所提方法的传感网络延迟可控制在0.53 ms以内。且在相同传输错漏率下,所提方法的进程平均超限步数始终更低。

多线程C程序内存安全性动态分析方法

随着软件结构越来越复杂以及其要求更高级别的并发量,出现了越来越多的多线程程序,同时C语言程序缺乏检测其内存安全的能力,进而导致C语言实现的程序可能会存在较多的隐藏漏洞,因此对多线程C程序的内存安全检测尤为的重要。较为前沿且可靠的检测内存安全的技术主要为动态分析技术,且现在对于多线程C程序内存安全检测的工具不是特别完善,错误检测不完全,性能不是很高。因此提出了基于指针的动态分析技术,同时结合无锁技术、源代码插桩技术实现了工具Movec来对多线程C程序的内存安全性进行检测,并且选取专业测试集来进行实验,验证了本工具对于多线程C程序检测内存安全是有效的,检测的错误更多且性能较为优秀。

NUMA架构下不平衡多线程网络通信延迟检测

针对不平衡动态多线程网络通信延迟检测不精准的问题,提出了NUMA架构下不平衡多线程网络通信延迟检测方法。引入通信进程性能降低比例,分析NUMA架构下的不平衡多线程网络通信延迟结构。计算不平衡多线程的网络通信延迟数据并行处理时间,确定静态、动态延迟路径。分析NUMA架构延迟节点组织形式,计算从发生时间到发送时间产生的延迟,并根据静态、动态信息帧检测相应延迟。由实验结果可知,所研究方法静态通信情况下的延迟时间最长为1.45 min,最短为0.5 min,与实际延迟时间一致;动态通信情况下的延迟时间最长为9 min,最短为3.1 min,与实际延迟时间仅存在最大为0.3 min的误差。

基于TCP/IP协议与关联规则的电力监控系统多线程通信方法

电力监控系统环境中存在过多噪声因素干扰,导致通信效率和质量低。为此,提出一种基于传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/internet protocol,TCP/IP)与关联规则的多线程通信算法。将背景噪声看作电力监控信号的突变现象,查找回应突变函数的信号值,利用谐波分离算法,去除背景噪声。根据不同线程的传输特点,采用TCP/IP协议建立通信程序包,分别设置句柄、终止、挂起以及执行函数,为不同线程的通信数据,匹配不同的通信协议。试验结果证明:对电力监控系统源设备的传输信号多线程通信时,通信信号波频变化最为平稳,在0~2000 s的采样区间内,未出现传输为0现象;对背景噪声去噪后,波形相比原始信号变化明显较为稳定,没有出现过高或过低的幅值变化。所提方法通信信号表达平稳、效率较高,对原始信号的保留效果较好,去噪能力很强。

基于多线程技术的C语言程序并行化改造

针对C语言单线程程序在多核处理器上存在的性能瓶颈、局限性和响应时间延迟问题,基于多线程技术的并行化改造显得尤为重要。该研究通过深入分析多线程技术的基础知识,包括线程的创建与管理、同步与互斥机制等,设计了一套并行化改造策略和任务划分方法。进而,对数据结构和算法进行并行化优化,实现了线程间的有效通信与协作。文章基于Pthreads库,详细阐述了多线程功能的分析及实现过程,并设计并实现了一个高效的多线程C语言程序。通过并行化改造,程序在多核处理器上的执行效率和响应能力得到了显著提升,验证了多线程技术在优化C语言程序性能方面的有效性和潜力。

基于Python的多线程网络爬虫系统的研究与实现

网络爬虫是通过编写程序模拟浏览器访问服务器、获取目标数据的方法。在大数据环境下,爬虫速度成为影响网络爬虫性能的重要评价条件之一。Python语言因其丰富的第三方库,被广泛应用于网络爬虫及数据分析等场景。文章基于Python编程语言,以提高网络爬虫速度为目的,探讨实现网络爬虫速度提升的方案,并以某网站智能图片爬取为例实现多线程爬虫系统。

基于多线程通信的煤矿安全实时监控系统的设计

传统煤矿安全实时监控系统采用人工监控方法,导致系统的监控面小。为解决该问题,提出基于多线程通信的煤矿安全实时监控系统的设计。硬件设计,先设计PLC控制器,然后设计温湿度传感器,最后设计瓦斯浓度传感器。软件设计,先建立数据库,然后采集基于多线程通信数据,在此基础上设计监测系统的显示界面。对该系统进行性能测试,结果表明,该系统的监控面较广,能更准确反映矿山的安全状况,监控效果理想,满足实际应用需求。

多线程多核服务器功耗模型及性能监控

针对现有服务器的CPU功耗准确性不足和多线程处理功耗负载不平衡问题,本文提出了一种多线程和多核服务器CPU功耗模型。该模型采用前后端分离的整体架构思想,根据服务器功耗模型实时获取CPU的线程数、频率及利用率。通过日志文件进行反馈多线程和多核功耗模型,达到最佳服务器负载平衡。仿真测试的结果表明,改进的服务器功耗模型在CPU利用率方面比传统服务器提高了6%,内存以及I/O通信方面也有明显改善,为多线程和多核服务器提供了一种新的功耗模型思路。

求解流水车间订单接受与调度问题的多线程并行迭代贪婪算法

针对流水车间实际生产过程中交货期短和生产能力不足的困难,研究了流水车间订单接受与调度问题,并以企业生产总净利润最大化为目标建立了数学优化模型。鉴于传统迭代贪婪算法求解流水车间调度问题的优势与不足之处,提出了一种多线程并行迭代贪婪算法(MPIG)。在算法的初始化阶段以及破坏重构阶段分别设计基于NEH(Nawaz-Enscore-Ham)的初始解产生方法以及融合不同破坏优先级的破坏方式。为提高算法搜索效率,提出了一种多线程并行搜索策略。首先利用二分查找算法快速找到订单在待插入序列中的拒绝点,随后通过多个线程同时搜索订单在序列中的局部最优位置,并最终找到订单最佳插入位置。实验结果表明,与解决类似生产调度问题的相关智能优化算法相比,所提出的MPIG具有更好的求解质量以及求解稳定性。同时,与实际生产过程中常用的启发式调度方法相比,所提出的算法在目标值上表现出不低于11%的改进率,可以有效增加企业生产总净利润,减小拖期成本。

基于混合推进的多线程并行离散事件仿真引擎

随着电子对抗仿真技术应用的不断深入,用户对电子对抗仿真环境的要求越来越高。仿真引擎是仿真系统内驱动模型运行的核心组件,直接影响到仿真的逼真性与仿真效率,传统的仿真引擎技术采用单一推进机制,适用范围有限、仿真效率不高。为了提高离散事件仿真的效率,同时降低仿真引擎对计算机网络条件的依赖,发展了一种基于混合推进的多线程并行离散事件仿真引擎,采用多线程并行方式加载与解析仿真方案,提高了数据加载与解析的速度,采用混合推进机制减少了算力开支与时间成本,提高了离散事件仿真的效率。同时实现了仿真引擎与模型的解绑,仿真引擎能够根据事件类型灵活加载模型组件,拓宽了其适用范围。最后,通过具体仿真实验案例的验证,证实了所提方法的可靠性与应用潜力。

多核多线程结构线程调度策略研究

片上多校多线程(CMT)结构兼具了片上多处理(CMP)和同时多线程(SMT)结构的优势,支持片上所有处于执行状态的线程每周期并行执行,导致核内与核间硬件资源共享和争用问题。该文在阐述CMT结构的资源共享特征并简要介绍SMT线程调度发展状况的基础上,主要围绕以减少资源争用为目标的线程调度策略和资源划分机制等热点,分析其研究现状,论述已有策略在处理这些问题上的优缺点,并探讨了可能的研究发展方向。

Linux下多线程的方案实现与对比

本文针对Linux下多用户、多任务并发应用场景,提出多线程、静态线程池、动态线程池三种方案,并针对动态线程池方案提出了具体的设计目标和实现方法。在不同用户以及任务规模下,使用此三种方案分别进行模拟测试,并分析每种方案的优缺点。

Prophet推测多线程系统设计与实现

推测多线程技术通过推测执行的方式开发应用程序的线程级并行性,以提高程序执行性能。该技术一般通过执行模型来检测运行时可能的线程推测错误情况,并采取合适的机制恢复程序正确运行。描述的Prophet是一种基于硬件实现的推测多线程执行模型。重点描述了Prophet执行模型针对执行模型设计的关键问题的解决方案,包括Prophet的线程状态控制和多版本的Cache系统,Prophet的多版本Cache系统提供了推测数据缓存功能,并使用基于总线监听的Cache协议实现了数据依赖违规检测。还给出了使用Olden基准程序对Prophet执行模型进行功能和性能测试的结果,并分析说明了Prophet系统可以有效地开发应用程序的线程级并行性。

一种嵌入式硬件多线程处理器的研究

提出了一种基于同时多线程技术的硬件多线程处理器设计.通过处理器内部的硬件机制来完成对多线程的调度管理,实现基于硬件的时间片轮询多线程调度机制.最大程度地减少操作系统中关于线程调度的开销,提高处理器执行多用户线程时的整体效率,简化了用户在多线程条件下的编程复杂度,增强了多线程运行环境下处理器对线程的保护.