基于改进连续时间动态系统的模拟SAT求解器

针对布尔可满足性问题的高效求解进行了研究。首先,通过对k-SAT问题和基于耦合常微分方程形式的确定性连续时间动态系统的分析,提出了一种基于时延信息形式的改进连续时间动态系统方程,以保持集中搜索特性;然后,提出了实现该系统方程的三个主要组件即信号动态电路、辅助变量电路和数字验证电路的模拟设计。在信号动态电路的设计中,设计了一种获得更高性能、更小面积和更低功耗的模拟硬件形式;在提出的辅助变量电路和数字验证电路的模拟硬件设计中,实现了避免梯度下降搜索陷入无解和确定给定问题的解是否已经找到的目标;同时提出了降低面积和功耗的可替代辅助变量电路的两种设计方案。仿真实验结果表明,提出的新的模拟SAT求解器不仅是有效的,而且相比于单一软件算法实现的SAT求解器和其他硬件类SAT求解器具有更高的加速性能和更低的功耗。

基于改进局部图结构的再认记忆脑电特征提取

为了研究再认记忆脑电的纹理特征,以及解决垂直对称局部图结构和对称局部图结构在提取脑电纹理特征时结构不稳定的问题。基于新旧范式设计了再认记忆实验,采集医学生和非医学生(均为35名)相关脑电,并且将这些脑电分为学习医学图片阶段、学习非医学图片阶段、再认旧医学图片阶段、再认旧非医学图片阶段、再认新医学图片阶段和再认新非医学图片阶段。首先,利用二维小波变换得到每位被试脑电的三个子频带,并提出改进集成局部图结构方法对原数据和3个子频带进行特征提取,改进算法纳入了具有稳定结构的扩展对称局部图结构和复合局部图结构;然后对特征进行归一化,避免结果过拟合,使用皮尔逊相关系数筛选出相关系数在0.8~1之间的特征矩阵列。在支持向量机等分类器上验证改进前后的算法,并使用正确率、精确率、召回率和F1评分这四个指标对模型进行评估。与改进前算法相比,改进后算法在支持向量机上的分类正确率分别提升3.8%,0.4%,0.3%,1.6%,5.1%和4.2%。分类结果说明医学生和非医学生在医学图片学习再认阶段存在明显差异,新加入扩展对称局部图结构和复合局部图结构比原算法中垂直对称局部图结构和对称局部图结构具有更好的分类性能。

基于灰度图谱分析的IP软核硬件木马检测方法

随着芯片设计、制造、封装等流程的分工细化,利用第三方知识产权(IP)软核进行二次开发可以明显提升设计效率,减少重复工作。但是大量非自主可控IP软核被用于加速设计时,可能导致芯片在设计阶段被植入硬件木马,使得芯片安全性难以保证。当前IP软核安全检测方法主要依赖功能测试、代码覆盖率和翻转率分析,或在语义层面进行关键字匹配,且无法对加密IP软核进行检测。在分析硬件木马结构及其在IP软核中实现特征的基础上,利用非可控IP软核与“Golden”IP软核中寄存器传输级(RTL)代码灰度图谱的特征差异,基于Trust-Hub构建“Golden”软核集,提出基于灰度图谱特征的IP软核硬件木马检测模型和算法。以功能篡改型IP软核B19-T100为实验对象,通过调整合适的成像矩阵参数,利用分块匹配对比方式实现硬件木马检测,结果表明,该算法的检测精度达97.18%。在对B19、B15、S38417等5类共18个样本进行测试时,所提算法的平均检测精度达92%以上,表明其可实现对硬件木马的有效识别,检测精度和适用性较强。

国产FPGA通用以太网控制器的设计与实现

目前由于国际芯片供应链的不稳定性,我国在FPGA领域面临着重要的工程应用替代挑战,尤其是在人防工程领域,大规模的工程项目急需国产FPGA技术来满足需求.因此,本文针对实时通信领域,特别是物联网网关的以太网控制器应用,进行了国产化替代的研究.首先,在中科亿海微国产FPGA上,设计了基于流水线处理的兼容ARP、UDP、IP、ICMP等多种协议的UDP协议栈以及基于真双端口RAM和异步FIFO的兼容三速以太网的处理模块,实现了三速以太网控制器在国产FPGA上的部署及应用.并且考虑到国产FPGA现有的IP库不全的因素,本设计只采用了常用的FIFO和RAM的IP进行设计,方便了后续移植到其他国产FPGA上的需求.最后,本设计对部分模块进行了仿真测试,仿真测试表明,该控制器可以实现UDP协议传输、主动ARP、被动ARP、ARP表查询、ping、多协议优先级仲裁等功能,足够满足物联网网关中以太网控制器的使用需求.

基于电感耦合互连的三维集成电路测试方法

电感耦合互连是一种用于三维芯片堆叠封装的无线互连技术。与硅通孔技术相比,它能以更高的灵活性和更低的成本提供芯片间的高带宽通信。然而,在基于电感耦合互连的多芯片堆叠系统中,由于没有物理连接,芯片的功能测试较为困难。为确保信号传输的正确性和稳定性,还需要对电感耦合信号的传输质量进行测试。本文提出了基于电感耦合互连的三维芯片系统测试方法,包括片内自测、芯片层级自排序、片间互测的自测试以及对电感耦合的传输功率进行自动调优。本方法提高了无线三维芯片的可测试性和可显现性,降低了三维芯片测试成本,并提高了测试效率。

基于FPGA的卷积神经网络和视觉Transformer通用加速器

针对计算机视觉领域中基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的传统卷积神经网(CNN)络加速器不适配视觉Transformer网络的问题,该文提出一种面向卷积神经网络和Transformer的通用FPGA加速器。首先,根据卷积和注意力机制的计算特征,提出一种面向FPGA的通用计算映射方法;其次,提出一种非线性与归一化加速单元,为计算机视觉神经网络模型中的多种非线性和归一化操作提供加速支持;然后,在Xilinx XCVU37P FPGA上实现了加速器设计。实验结果表明,所提出的非线性与归一化加速单元在提高吞吐量的同时仅造成很小的精度损失,ResNet-50和ViT-B/16在所提FPGA加速器上的性能分别达到了589.94 GOPS和564.76 GOPS。与GPU实现相比,能效比分别提高了5.19倍和7.17倍;与其他基于FPGA的大规模加速器设计相比,能效比有明显提高,同时计算效率较对比FPGA加速器提高了8.02%~177.53%。

区块链技术在供应链管理中的应用作用分析

在全球环保和能源双重压力下,经济向低碳化转型已成趋势。供应链管理需同时追求运营效率和经济效益,以及环保和可持续发展。区块链技术成为推动供应链创新和实现低碳经济的关键。本研究探讨了低碳经济下供应链管理的挑战,并分析了区块链在物流追踪、质量监测和交易安全等方面的应用潜力。通过提升透明度、增强交易安全性和信任度,以及减少运营环节和时间成本,区块链技术为供应链低碳化发展提供了有力支持。我们期望,本文的研究成果能够为供应链管理的实践提供新的理论支撑和技术工具,同时也能够为低碳经济背景下区块链技术的进一步发展和应用提供有益的见解和深入的思考。

国产UOS打印共享的实现

在相关部门的大力支持下,国产计算机软件和硬件产品逐渐在企事业单位得到了广泛应用。为了更好地适应复杂的办公需求,通过实验法和经验总结法,介绍了UOS系统安装打印驱动、UOS计算机之间共享打印以及UOS与Windows系统之间共享打印的方法,为推广国产操作系统提供了具体的应用经验。

逻辑内建自测试技术进展综述

逻辑内建自测试(logic buit-in self-test,LBIST)是一种可测试性设计技术,利用芯片、板级或系统上的部分电路测试数字逻辑电路本身。LBIST对于许多应用来说至关重要,尤其是国防、航空航天、自动驾驶等生命和任务关键型的应用。这些应用需要执行片上、板上或系统内自检,以提高整个系统的可靠性及执行远程诊断的能力。该文首先给出了常用的LBIST分类,并描述了经典的,也是工业界应用最成功的LBIST架构——使用多输入特征寄存器和并行移位序列产生器的自测试架构;其次,对国内外研究团队、研究进展进行了总结;再次,详细剖析了LBIST的基本原理、时序控制、确定性自测试设计、低功耗设计、“X”容忍等关键技术点,列举出了主流的LBIST商业工具,并逐一分析了其软件架构和技术特点;最后,讨论当前LBIST技术仍需进一步解决的问题,并进行展望。

基于ADACS_N平台的DCS二层系统服务器国产化替代与软件移植研究

针对核电厂DCS系统服务器硬件老化与停产共性问题,基于法国ADACS_N平台的DCS二层系统,研究一种服务器国产化替代与软件移植的可行方法,结合系统软硬件架构分析、国产化服务器硬件替代选型策略、源代码移植技术研究、最小化测试平台开发,为延长核电厂DCS系统生命周期、解决进口设备“卡脖子”问题、提升核电厂DCS关键设备自主能力提供一定参考。

基于亚阈值电流阵列的低成本物理不可克隆电路设计

物理不可克隆函数(PUF)能够提取出集成电路在加工过程中的工艺误差并将其转化为安全认证的密钥。由于常用于资源及功耗都受限的场合,实用化的PUF电路需要极高的硬件利用效率及较强的抗攻击性能。该文提出一种基于亚阈值电流阵列放电方案的低成本PUF电路设计方案。亚阈值电流阵列的电流具有极高的非线性特点,通过引入栅控开关和交叉耦合的结构,能够显著提升PUF电路的唯一性和稳定性。此外,通过引入亚阈值电流的设计可以极大地提高PUF的安全性,降低传统攻击手段的建模攻击。为了提升芯片的资源利用率,通过详细紧凑的版图设计和优化,该文提出的PUF单元面积仅为377.4 μm^(2),使得其特别适合物联网等低功耗低成本应用场景。仿真结果表明,该文所提亚阈值电路放电阵列PUF具有良好的唯一性和稳定性,无需校准电路的标准温度电压下唯一性为48.85%;在温度范围–20~80°C,电压变动范围为0.9~1.3V情况下,其可靠性达到了99.47%。

基于Proteus仿真软件的数字电子时钟设计与实现

数字电子时钟是一种常见的电子设备,在介绍数字电子时钟基本工作原理和功能要求的基础上,使用Proteus仿真软件对数字电子时钟电路进行设计。在设计过程中,通过选择合适的中规模集成电路芯片、外围元器件和连线方式,设计了一款计时电路,用于实现数字电子时钟的时、分和秒的计数、显示以及时、分电路的校时功能。通过仿真验证,确保了数字电子时钟设计的正确性和可靠性,同时加深了对数字电路理论知识的理解。

单非门晶振振荡电路的起振分析和实现

文章在负反馈理论的基础上,基于频域分析给出了单非门晶振电路起振的两个必要条件,说明了高频振荡电路不适用于低频振荡的原因。根据两个条件设计了通用型的高低频振荡电路,并通过实际电路验证了设计方法的正确性。

面向深度学习算子的循环不变式外提算法

TVM是一个深度学习编译器,支持将TVM的领域专用语言即张量表达式定义的算子编译生成目标平台的代码,并在高级中间表示TVM IR上进行一系列优化。张量表达式对算子执行循环变换,产生与循环迭代变量相关的复杂表达式的计算,在多层嵌套循环内这些计算包含了大量的循环不变式。然而,传统的循环不变量外提技术不能判断不变量外提是否能带来额外收益,无法发现操作数顺序不同的循环不变表达式,不能处理嵌套的条件表达式,并且与目标平台编译器优化存在冲突等。由于这些挑战,传统的循环不变量外提算法无法直接用于深度学习编译器的优化,提出了一种融合深度学习代价函数和启发式策略的循环不变量外提算法。该算法基于深度学习编译器的高层中间表示,通过调整操作数顺序和简化嵌套条件表达式等方法规范化表达式。为了衡量优化的收益,在结合TVM IR和目标平台的特点的基础上,提出了一个新的面向深度学习的不变式外提代价指标函数。在开源编译器TVM 0.7版本上,通过新增优化遍的形式,具体实现了所介绍的算法以及代价函数。为评测算法的有效性,在Tesla P4的图形处理器(GPU)平台上对TVM TOPI的测试算子集中27个典型算子不同输入规模的511个测例进行了测试。实验结果表明47.6%的算子性能得到提升,最大加速比大于40.0%。

基于Quickboot技术的FPGA在线升级

介绍了基于Quickboot技术进行FPGA在线升级的原理,结合具体的FPGA和FLASH芯片给出了具体实现过程和步骤,包括对存储区域划分、FPGA重配置、Quickboot头的说明,并设计了数据通信帧格式和软件操作流程。该方法不需要额外增加器件,可靠性高、易于实现。

一种基于ZigBee技术的低功耗水文遥测系统研究

基于ZigBee技术的低功耗水文遥测系统,利用感知层内的遥测雨量计、管道流量计、浮子水位计获取当前流域水文信息后,经由RS485总线将其传输到控制层内的遥测数传仪内,再将水文RS485总线信息转换成报文后,将其发送到传输层内ZigBee收发器内;传输层按照水文报文信息属性利用ZigBee无线网络和5G通信传输技术将其传输到相对应的组网内,并传输到服务层内;服务层利用防护墙过滤水文报文信息后,经由服务器将其存储于数据库内,用户通过调取数据库内水文报文信息,对流域水文异常情况进行识别并使用水文地图展示功能呈现当前水文异常状态,完成遥测。实验表明,该系统稳定性好,应用效果显著。

个性化在线学习资源推荐研究热点与趋势——基于2011-2021年CNKI和WoS文献的可视化分析

随着在线学习的大规模普及,面对海量学习资源,结合学习者的认知诊断分析、学习兴趣和偏好挖掘的学习资源推荐研究已受到广泛关注。基于CiteSpace进行计量学分析,对个性化在线学习资源推荐现有研究进行综述,分析发文量变化态势、高发文量权威期刊、作者共现图谱和高产机构等,从关键词共现图谱和共被引文献聚类图谱入手,阐述将传统算法与深度学习、知识图谱、认知诊断等相结合研究学习资源混合推荐的热点,归纳开展支持知识迁移、碎片化资源整合和动态推荐等方面的在线学习资源推荐研究趋势。最后,指出未来研究方向,以期为推进在线学习资源推荐研究提供参考与启发。

基于盖革APD阵列的单通道激光雷达信号读出电路设计

随着测量技术的发展,激光雷达技术成为研究的热点,选取工作在盖革模式下的集成APD阵列雪崩二极管作为激光雷达的光电探测器,在探测距离为100~200 m范围内,选择上升沿为5 ns的激光脉冲,则接收带宽在70~88 MHz范围内,在此范围内APD探测器将接收到的回波信号转化为电信号,用TIA跨阻放大器反向放大模式将电流信号转化为电压信号,并将信号有效放大,输入至时刻鉴别电路,时刻鉴别电路用电压比较器来实现,最终可输出COMS逻辑电平信号;用TINA仿真软件进行仿真,仿真结果表明在接收带宽范围内TIA放大器的增益动态范围达到了54 dB,总体电路延迟约为10 ns。

新工科环境下“EDA技术”课程改革的探索

高校新工科人才培养的要求是培养一大批多样化、创新型卓越工程科技人才。针对培养要求切实做出积极的改革,重构“EDA技术”课程的教学时间,由线上和线下两部分组成。线上课要求完成课程视频学习、单元测验、讨论和期末测试;线下课堂要求完成见面课项目设计、实验课和期末考试。通过线上线下课堂教学的结合,加强过程性考核手段,完善学生学习评价机制。

改进灰狼优化算法求解机器人 作业车间调度问题

针对物料机器人指派和作业车间的联合调度问题,设计了一种改进灰狼优化算法进行求解。根据机器人作业车间调度和灰狼优化算法的各自特点,提出一种面向机器人转移工序的编码方式。解码时,考虑工件运输的前提是工件在当前机器的工序已加工,提出融合间隙解码方法的驱动解码方法。为避免算法陷入局部最优,在灰狼个体位置更新后加入个体变异方法。最后,通过与其他智能优化算法及同类算法进行比较,验证了所提灰狼优化算法的有效性。