嵌入式软硬件低功耗优化研究综述

随着时代的进步,制约着嵌入式设备广泛应用的障碍不再是处理器的速度、芯片的工艺,而是设备功耗。如何在相同能量的供给情况下工作时间最长、完成的任务最多,或者是运行相同的程序使用较少的能量成为嵌入式领域备受关注的研究方向。从硬件级、指令级和编译过程三个层次,由各层次相应公式的各个参数展开,对国内外的功耗优化研究现状进行综述和评价,并最终结合实验室SPARC仿真项目,提出基于SPARC仿真功耗优化研究的三个方向。

基于XML的软件安全静态检测方法研究

安全关键软件设计使用的C/C++语言含有大量未定义行为,使用不当可能产生重大安全隐患。软件静态检测是从软件代码和结构中找出安全缺陷的重要手段。从安全规则的角度,提出了基于XML(eXtensibleMarkupLanguage)中间模型的静态检测方法。该方法将C/C++源代码解释为XML中间模型,将安全规则转化为缺陷模式,利用Xquery查询表达式对软件安全缺陷进行定位。基于该方法的原型系统检验结果表明:该方法能够有效地检测出违反安全规则的软件缺陷,并具有安全规则可定制的特点。

基于实践论的隐性知识获取模型研究

根据毛泽东的实践论,提出隐性知识来源于实践,来源于显性知识指导下的实践。隐性知识是人类通过实践得到的经验的概化,是实践经验与显性知识集成而形成的高度抽象的支持高效推理和快速检索的知识,最后提出用计算机仿真模型来仿真隐性知识的获取过程。

Web用户聚类算法

Web用户聚类是将具有相似访问特性的用户归在一起,在电子商务的市场分割和为用户提供个性化服务中,能发挥巨大作用。文章提出基于用户访问路径以及节点高度的相似性评价函数,建立相似矩阵,并提出相似矩阵结构分解算法对此相似矩阵进行变换生成对角矩阵或下三角矩阵,该矩阵中的每一个子对角阵即对应一个用户类,矩阵的左下角对应各用户类之间的关系。

支持向量机分类算法研究

支持向量机在处理两类分类问题时,当两类样本混杂严重时会降低分类精度。在NN-SVM分类算法的基础上,通过计算样本点与其最近邻点类别的异同以及该点与其k个同类近邻点在核空间的平均距离修剪混淆点,进而提出了一种改进的NN-SVM算法——KCNN-SVM。实验数据表明,KCNN-SVM算法与SVM以及NN-SVM相比,有着更高的分类精度和更快的训练、分类时间。

一个语音信息门户的设计与实现

语音门户是利用了CTI技术实现电话网与互联网集成的重要部件,支持了用户通过普通电话访问互联网获取信息,是由IVR(Interactive Voice Response)、TTS(Text To Speech)、ASR(Automatic Speech Recognition)、Voice XML 4个子系统组成,该文在一个实用的语音门户系统的基础上,讨论了系统结构以及4个模块的设计实现,系统设计采用面向对象技术、自动机技术将板卡、通道以其语音合成、识别等资源有机集成在一个系统内,方便了系统设计与功能扩充。

模型管理系统的面向对象设计

本文提出用面向对象设计方法设计模型管理系统（ＭＭＳ）的思想，以解决由于决策支持系统部件逻辑分离所造成的模型与方法、模型与数据的特性不匹配以及存贮的冗余问题，并采用这种思想实现一个软件系统ＨＩＴ－ＭＭＳ。文中讨论了模型例化的三个层次：模型类、模型模板、模型示例及它们之间的继承机制，并给出其形式化定义，着重阐述了ＨＩＴ－ＭＭＳ提供的两种语言：结构化查询语言ＳＱＬ和模型描述语言ＭＤＬ。ＳＱＬ支持模型与数据保持独立；ＭＤＬ是一种非过程的层次的模型描述语言，用于生成复合模型，体现了模型集成和重用。

交互式语音专家系统研究

提出将计算机语音技术(Computer Telephony Integration)与专家系统技术(ES)相结合实现通过普通电话或移动电话访问专家系统.针对传统电话访问专家系统交互不便的特点,提出将产生式表示的专家知识转换成决策树的形式,利用决策树进行二元树推理以减少人机交互次数,提高推理效率.提出基于面向对象设计,将专家系统推理模块、语音交互模块及语音合成模块封装成面向对象的专家系统类、交互式语音类和语音合成类,并对各种类对象进行有效管理.最终实现专家系统与呼叫中心的有效集成.

基于耦合映像格子的软件相继故障研究

软件系统存在故障,无法避免,如何使软件系统在自身发生错误或者受到外界干扰时仍然能够提供连续的无差错的服务,是一个亟待解决的理论问题。大型软件的静态和动态函数调用网络具有小世界效应和无标度特性,基于耦合映像格子的相继故障模型,分析软件系统相继故障的形成机理与传播行为,以提高基于关键节点的软件测试的可信性。

RTFDES：一个实时故障诊断专家系统

讨论了一个称为ＲＴＦＤＥＳ的故障诊断专家系统的结构和实现过程，ＲＦＤＥＳ是由知识库管理子系统ＫＢＭＳ和故障诊断子系统ＤＳ组成．它采用产生式和二元树两种知识表示方法并提供了全自动诊断方式、半自动诊断方式、手动诊断方式、报警监控四种诊断方式以及知识编译功能．ＫＢＭＳ负责对知识库的维护、求精和编译ＤＳ能根据从工控机采集的地址状态和对话信息得出故障．本系统适合顺序控制类生产线的故障诊断。

面向对象的模型表示与模型复合

采用面向对象的方法表示模型管理系统（MMS）中的模型,提出将管理科学/运筹学中出现的各种模型表示成模型类即原子模型类,如线性规划模型类、运输模型类等,同时用复合模型类描述语言,把多个模型类通过有效的偶合生成复合模型类以支持模型的集成与重用。

基于复杂网络的软件测试路径聚类分析

为了在保证覆盖率的前提下,减少测试用例数量,提高测试效率,提出一种基于复杂网络的软件测试路径生成算法。首先提出软件系统加权复杂网络模型中节点权值的计算方法,建立了复杂网络模型,然后根据软件运行时的不确定性,建立函数调用的模糊相似矩阵,并利用相似矩阵结构分解算法对其进行变换,对测试路径进行聚类分析得到测试路径的划分。分析Linux的7个文件,经过聚类分析后平均节约了17.46%的测试路径。理论分析和实例证明,方法简单可行。

基于层次化时间STM软件设计的形式化验证

状态迁移矩阵(State Transition Matrix,STM)是一种基于表结构的程序建模语言。事件变量类型单一,事件和状态数量的增加很容易造成状态空间爆炸问题,无法表达具有时间语义的软件系统等原因,极大限制了该建模方法的推广应用。文中针对这些问题,首先提出层次化时间状态迁移矩阵(Hierarchical Time State Transition Matrix,HTSTM)模型,用于设计、建模和验证具有时间条件约束的软件系统,并给出形式化表示方法。基于该表示方法提出一种符号化编码方法,采用有界模型检测思想将需要验证的LTL性质输入SMT(Satisfiability Modulo Theories)求解器进行验证,从而在一定程度上证明了软件设计的正确性。

基于复杂网络理论的内存访问功耗优化研究

近年来随着移动处理、嵌入式应用的大量涌现,以及通用微处理器工艺水平和主频的不断提升,双核乃至四核的出现,功耗日益成为设计者必须关心的问题,功耗问题也已成为制约处理器发展的一个重要瓶颈。制约着嵌入式设备广泛应用的障碍不再是处理器的速度、芯片的工艺,而是设备功耗,如何在相同电池能量的供给情况下工作时间最长,成为嵌入式领域备受国内外关注的研究方向。因此,嵌入式的功耗优化问题就成为嵌入式发展亟待解决的重要问题。提出用复杂网络理论来降低存储器访问的功耗。

基于控制流切片的代码安全缺陷检测方法

为轻松获得程序的可能执行路径,进而实现程序变量的状态跟踪,提出了一种C/C++源代码控制流提取算法,通过该模型获取控制流切片,产生局部控制流图,将数据流异常检测与安全子集检测相结合,弥补了单独使用安全子集方法无法跟踪数据流的不足,增强代码安全隐患的挖掘能力。利用控制流图化简,排除部分不可达控制流信息,提高跟踪效率。通过对3个Linux内核源文件的检测,验证了该方法不仅可以检测出违反安全子集的代码安全隐患,同时对代码数据流异常检测提供支持,准确率达94.9%。

基于时间Petri网的嵌入式系统中断建模与验证

嵌入式系统为中断驱动系统,但中断触发的随机性和不确定性导致中断缺陷很难被追踪发现,并且一旦发生中断故障,往往会使整个嵌入式系统陷入崩溃。因此必须保证中断系统软件的可信性,但是目前缺乏有效的中断系统资源冲突检测方法。针对上述问题,文中首先提出了一种基于时间Petri网的中断系统建模方法,其能够对中断的并发性和时间序列进行有效建模。然后,为方便后续形式化验证,将时间Petri网模型转化为与之等价的时间自动机模型,并提出一种符号编码方法对时间自动机进行形式化编码,将系统模型与所需验证性质编码为一阶谓词逻辑公式,从而能够通过SMT对时间自动机的不变属性进行BMC验证。最后,通过SMT求解器Z3进行实验,实验结果证明了所提方法的有效性。

基于本体的急救知识移动问答研究

移动网络技术的迅猛发展以及移动设备终端的日益普及，使得移动应用需求迅猛增长，特别是移动搜索，成为研究的热点。自动问答是一种重要的搜索形式，相对于传统的搜索方式，问答系统能更好地改善搜索质量，提供更全面、准确的知识检索服务。综述和分析信息检索以及本体研究现状可以看出，领域本体已经被广泛的引入到信息检索领域，通过领域本体和知网，可以实现查询关键词的语义扩展，从而提供更灵活、丰富的查询功能。而目前人们普遍缺乏急救知识，构造急救知识领域本体并应用到一个实际的移动问答系统之中，并将问答系统应用到移动设备上，增加了人们获取急救知识的渠道。当危急事件发生时，人们可以通过手机及时获取急救知识，能减少生命财产损失。另外，急救知识问答系统在手机等移动设备上实现，也为知识管理等研究提供了一个全新的接入方式。

软件执行过程的加权复杂网络

软件规模庞大,结构复杂,使软件测试和软件可信性评价成为一个亟待解决的理论问题,可信软件研究也因此成为目前软件工程研究的热点。实验证明大型软件的静态函数调用网络和动态执行所得到的函数调用加权(函数调用次数)网络都具有小世界效应和无标度特性,这就为采用基于关键模块和关键路径的软件测试方法提供了理论依据,从而提高测试效率,降低测试费用。提出基于关键路径的测试方法,利用较少的测试用例覆盖较多的软件执行过程。

Direct3D Player性能优化

Direct3D(以下简称D3D)Player是测试显卡驱动所必须的工具软件,其设计并没有考虑到性能,渲染一帧画面通常需要很长时间,给显卡驱动程序的开发带来不便。提出针对D3D Player的性能优化方法,从其运行的机制上研究如何提高其性能,将其分成脚本编译子系统和编译后目标代码执行子系统,最后实现一个优化的D3D Player,并以3D MARK 2001-2005的若干个测试用例来测试D3D Player的优化效果,并比较优化前后的性能变化。

基于排队网络的SPARC模拟器流水线建模研究

针对SPARC处理器指令集流水线的特点,利用开放式排队网络对SPARC模拟器的指令流水线进行建模,根据实际工程项目中SPARC指令的分布和指令在流水线模块中的流动情况,对所建立的流水线排队网络模型进行定性分析,计算路径中的总时延和路径中节点的平均时延,以及整个流水线排队网络的平均时延。通过分析时延数据,提出了改进方案。通过细分流水线模块,增加执行模块的处理节点,使各个服务台服务时间趋于均衡。最后对改进前后的流水线方案时延数据进行对比分析,在重新划分流水线之后,各段的时延分布比较均匀,消除了流水线时延过长且不均的瓶颈。