基于VRML的计算机组成原理课件开发

基于虚拟现实的互动课件是一种新型CAI课件。通过分析当前计算机硬件课程的教学现状和在教与学的过程中使用计算机虚拟技术的优势,在此基础上,介绍了一种基于虚拟现实技术的计算机组成原理互动课件的设计和开发。

有限元单元计算子程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。

基于横向局部性的多核计算模型

片内多核已成为延长摩尔定律的方式,并行算法设计、编程模型、编译器和运行时系统都需要利用计算模型进行分析。现有多核模型对线程间共享缓存等资源的竞争已有较精确的模型,但是对于线程间数据共享考虑较少。提出线程间共享缓存的横向局部性和任务共享率概念,基于此扩展串行存储层次模型RAM(h),提出考虑任务共享率的多核并行计算模型MRAM(h)。

并行计算模型参数动态分析软件包设计

并行计算模型的发展引入越来越多的模型参数。对并行计算模型参数动态采集分析软件包DEMPAT的整体框架进行研究,实现基于硬件性能计数器的存储层次参数采集模块。实验表明,该模块能够准确快速地获取存储层次参数且具有较好的可移植性。

基于主流云计算技术的集群三元空间提取方法

本文对目前代表性的云计算技术进行了回顾,选择其中的HDFS提取主要组成元素分析整理,抽象出若干对象集和关系集,进而提出集群三元空间。从抽象层面回归到具体实现,HDFS对集群三元空间的实现采用了集中式结构,形成了系统性能的瓶颈以及集群扩展的滞点。集群三元空间从抽象层面,剔除具体实现因素之后,给出了系统分析与问题定义的背景。

SpMV的自动性能优化实现技术及其应用研究

在科学计算中,稀疏矩阵向量乘(SpMV)是一个十分重要且经常被大量调用的计算内核.由于SpMV一般实现算法的浮点计算和存储访问次数比率非常低,且其存储访问模式极为不规则,其实际运行性能往往很低.通过采用寄存器分块算法和启发式分块大小选择算法,将稀疏矩阵分成小的稠密分块,重用保存在寄存器中向量x元素,可以提高该计算内核的性能.剖析和总结了OSKI软件包所采用的若干关键优化技术,并进行了实际应用性能测试.测试表明,在实际应用这些优化技术的过程中,应用程序对SpMV的调用次数要达到上百次的量级,才能抵消由于应用这些性能优化技术所带来的额外时间开销,取得性能加速效果.在Pentium4和AMD Athlon平台上,测试了10个矩阵,其平均加速比分别达到了1.69和1.48.

基于XYZ/ADL的Web服务组合描述与验证

Web服务组合是当前Web服务领域的一个研究热点,目前已有一些相关的描述与验证方法,本文从软件体系结构角度研究Web服务组合描述与验证方法.基于软件体系结构描述语言XYZ/ADL和精化检验/模型检测方法,提出了一种Web服务组合的描述与验证方法.XYZ/ADL是时序逻辑语言XYZ/E的扩展,考虑到多数Web服务具有实时特征,采用XYZ/E的实时扩展语言XYZ/RE表示系统应满足的时间约束.针对Web服务组合系统,根据XYZ/RE到时间自动机的映射规则将系统描述转换为对应的时间自动机,分别采用精化检验和模型检测两种技术验证Web服务组合的正确性;最后通过两个实例分析分别阐述了上述方法的可行性和有效性.

带传递关系和存在量词的描述逻辑MSC推理

分析了描述逻辑非标准推理的重要性,特别分析了描述逻辑MSC推理的研究现状和存在的问题.针对目前描述逻辑MSC推理不能同时处理传递关系和存在量词的不足,研究了带传递关系和存在量词的描述逻辑εL+的MSC推理问题.提出了一种新的εL+-描述图,利用描述树和描述图给出了描述逻辑εL+的MSC近似推理算法,并利用εL+-描述树同态和εL+-描述树描述图同态证明了MSC近似推理算法的正确性.作为一个附带的结果,利用εL+-描述树描述图同态给出了εL+的实例推理算法,也证明了实例推理算法的正确性.

SIMD技术与向量数学库研究

首先,结合Intel,AMD和IBM处理器,介绍了单指令流多数据流(SIMD)向量化技术及其各自的特点。其次,在3种平台上对各自开发的函数库中的部分向量数学函数进行了测试。结果表明,相对传统的标量计算,向量化技术带来的加速比较高,特别是Cell SDK函数,因其独特的体系结构,多个向量处理单元带来的平均加速比为10。最后,通过测试结果的对比,发现不同数学库中的向量函数之间在性能方面也存在着差异,并对差异原因进行了分析,得出性能差异主要是处理器架构和向量计算单元个数和访存等因素造成的。

一种改进的OpenMP指导调度策略研究

在科学计算中,循环结构是最重要的并行对象之一.考虑到负载平衡、调度开销等多方面因素,OpenMP标准提供静态调度、动态调度、指导调度和运行时调度等不同策略.针对指导调度策略不适合递减型循环结构的问题,提出一种改进的new_guided指导调度策略,并在OMPi编译器上加以实现.New_guided调度策略的主要思想是对前半部分的循环采用静态调度,后半部分的循环采用指导调度.针对不同循环结构,在多核处理器上对不同调度策略进行评测.结果表明,在一般情况下,OpenMP默认的静态策略的调度性能最差;对于规则的循环结构和递增的循环结构,动态调度、指导调度和new_guided策略的性能差别不大;对于递减型的循环结构,动态调度和new_guided策略的性能相当,要优于指导调度策略;对于某些极不规则的随机循环结构,动态调度明显优于其他策略,new_guided策略的性能介于动态调度和指导调度之间.

体育视频中的运动员检测与跟踪

利用自适应高斯混合模型对视频图像进行建模,从图像序列中获取背景图像并提取运动区域,利用像素的颜色信息从背景图像中提取绿色球场。为提高运动员检测的准确度,利用纹理相似性度量方法消除运动区域中的阴影,用形态学方法消除区域内的裂缝,根据球场信息去除球场外的噪声。改进了CamShift算法,并应用该算法对运动员进行跟踪。

GOTOBLAS一般矩阵乘法高效实现机制的研究

对GOTOBLAS库(GOTO)的实现机制,尤其是其中的一般矩阵乘法部分的实现进行了分析。结合近年来的一些研究成果,讨论了如何高效地实现矩阵相乘操作,把存储层次对程序性能的影响提高到计算模型的高度。对比实验表明,GOTO库的性能远远高于没有考虑存储层次的一般BLAS库。证明了GOTO库性能上的优越性和将存储层次引入计算模型的必要性。

一种可信的信息物理融合系统设计框架初探

信息物理融合系统(CPS)连接物理世界和计算系统,由计算核心监控,是一种物理进程和计算进程紧密结合的系统.对CPS的研究目前还处于初步探索阶段,还没有完整的理论框架和技术体系,关于CPS系统的正确性以及安全性的研究尤其空缺.针对这一问题,结合形式化方法和面向方面技术,初步提出一种可信的CPS设计框架,并阐述了该框架的主要设计过程及需要解决的关键问题.

面向城市交通网络的一种新型动态路径寻优方法

针对静态路径寻优方法中没有考虑到交通流随时间变化的问题,本文提出一种基于交通流量预测的路径寻优方法.首先,从实际交通路网本身的特点和人类对路网的认识出发,构建以"道路"为基本元素的新型路网模型;其次,采用基于单变量时间序列的预测方法对路网上各路段未来一段时间内的道路交通流量进行预测,并根据预测结果估计出行者在未来时段各路段上的交通代价;再次,通过估计的交通代价把车辆从起点到该路段时间内的道路交通变化状况融入改进A*算法的路径搜索过程,从而建立一种高效的动态改进A*路径搜索算法;最后,实例表明预测交通流量与实际交通流量具有很好的拟合度,路径搜索结果能够对出行者起到诱导作用,提高出行者行驶效率.

基于改进遗传算法的快速自动组卷算法研究

为了克服现有的试题管理系统在试卷生成环节的速度和质量上存在的缺陷,将粗粒度并行遗传算法与自适应技术相结合,提出了一种自适应调整种群迁移的快速并行遗传算法。分别从试题库的编码方案、遗传策略、适应度函数的优化、交叉变异算子的选择和自适应度值函数的选取等方面进行设计,取得了很好的适应度,同时采用并行的策略,提高了算法的运行速度。仿真实验结果表明,该算法能够成功应用于自动组卷,并且组卷效率和成功率都得到了明显的提高,具有很好的通用性。该算法用于智能快速自动组卷是可行的、有效的。

基于Petri网的容错系统分层建模

扩展Petri网的结构,将一般的控制管理系统改进为具有容错功能的控制管理系统,应用扩展Petri网对其进行分层建模,包括系统的基础层、检错层、恢复层。采用故障恢复策略并使用带有基于Petri网分层模型中状态标识的行为跟踪、行为检错和行为改错增加控制管理系统的容错功能,并分析了模型的正确性。

时间感知Web服务交互行为建模与失配检测方法研究

针对现有Web服务组合过程中存在时间感知力弱、服务利用率低、组合可靠性差等问题,通过将定量时间属性引入Web服务交互适配框架中,研究时间感知Web服务交互行为的形式化建模与交互行为失配的自动检测问题.提出了用于表达单个时间感知Web服务交互行为的时间服务协议(TSP)模型和用于表达多个时间感知Web服务并发组合的时间服务协议网络(TSPN)模型;将时间感知Web服务交互失配检测问题转化为TSP模型之间的兼容性判定问题,定义了从时间感知Web服务描述至TSP模型和从TSP模型至UPPAAL规约的映射规则,给出了TSP模型兼容性性质的CTL公式表示,基于模型检测工具UPPAAL实现时间感知Web服务交互失配的自动化检测,其检测结果作为下一步是否需要构造适配器的判断依据;最后通过实例分析进一步阐述了上述方法的可行性和有效性.

一种考虑网络能效优化的队列管理方法

针对网络数据传输过程中传输速率慢、网络能耗高等问题,本文基于混合引力搜索算法HGSA提出了一种队列管理方法.该方法首先给出了网络能效评价指标,以此衡量网络的有效信息容量和传输速率.同时利用混合引力搜索算法来对队列管理方法进行优化.最后通过数学仿真,分析了队列长度、数据包大小等对网络能效的影响,结果证明了该方法具有较好的适应性.

基于模糊Petri网推理的半导体生产线投料控制策略

半导体生产线存在大量随机不确定因素,各种不确定扰动的发生,往往使已获得优化调度方案在执行过程中失去优良性,鉴于模糊Petri网在知识表达和逻辑推理方面的优势,本文研究将该思想用于半导体生产线投料控制,构建投料模糊Petri网推理模型,建立完整的在线投料机制,以生产线实时信息为依据,决定系统采取的投料控制行为,以便尽可能发挥系统的生产能力,优化系统制造性能.最后,以某半导体生产线为例进行投料控制实验,结果表明,该策略是可行有效的.

数值软件自适应性能优化搜索过程评价技术研究

随着计算机硬件的快速变化,如何充分利用计算机资源,使软件性能尽可能逼近处理器峰值是人们关心的问题.针对特定硬件平台手工优化程序,或者依赖编译器优化技术,存在人工介入,难与硬件更新同步等问题.而采用自适应性能优化技术实现的高性能数学软件包(SANS)如FFTW,ATLAS,PHiPAC,OSKI等,可有效解决前两种方法存在的问题,降低开发成本,提高软件可移植性.针对自适应性能优化技术中,优化参数搜索过程十分耗时的问题,提出对优化搜索过程的评价指标Pt,并给出用此指标控制优化搜索过程的方法.实验表明运用该指标可以在较短的时间内得到一个合理的性能值.