基于云自适应遗传算法的NoC路径分配研究

路径分配是NoC设计流程中的两个关键步骤之一;路径分配的结果对NoC系统的性能尤其是通讯延时有着很重要的影响;多约束条件下的NoC路径分配问题是NP完全问题,要求出其最优解比较困难,目前常用的方法是利用启发式算法求得其较优解;文中提出一种基于云自适应遗传算法的NoC路径分配解决方案,该算法利用云模型对传统遗传算法加以改进,采取新的方法自动调整遗传算法过程中的交叉概率pc和变异概率pm,将适应度与云模型的3个参数Ex、En、He相互结合,从而达到优化遗传算法的目的;将此算法应用于2D-Mesh拓扑结构的NoC中,以平衡链路负载和联合优化为实验目标,以优化静态通讯分配结果;实验证明,文章所采取的算法在平衡链路负载和联合优化方面均取得了良好的效果。

基于FPGA的NoC路由节点的设计

在对NoC设计技术进行研究的基础上,建立满足要求的NoC路由节点模型,该模型采用规则的2D-Mesh拓扑结构,基于虚通道技术的虫洞数据交换方式以及无死锁的确定性XY维路由算法实现.用硬件描述语言Veril-og完成各部分的功能设计,在ModeSim仿真软件下进行功能仿真,并且在基于FPGA的NoC系统上实现了路由节点的功能.

基于云自适应遗传算法的NoC映射研究

NoC映射是NoC设计中的重要步骤,映射结果的优劣对NoC的QoS约束和通信功耗有着很大的影响。提出一种采用云自适应遗传算法实现NoC映射的方案,该算法利用云模型对传统遗传算法加以改进,以此新方法自动调整遗传算法过程中的交叉概率和变异概率,从而达到优化遗传算法的目的。结合NoC映射中的具体问题,在功耗和延时约束的限制条件下,建立了延时约束下的NoC映射功耗数学模型。实验表明,该方法在NoC映射中取得了良好的效果,降低了通信功耗。

基于遗传算法的NoC互连测试研究

针对互连测试难题的分析,提出一种基于遗传算法的NoC互连测试方案。该方案采用NoC重用测试机制的方法,在功耗限制条件下,选取合适的测试端口和最短测试路径,同时根据互连测试中实际存在的问题,对算法进行适当改进,建立基于遗传算法的NoC互连测试模型,旨在获取最优矢量集的同时,测试代价更小。当NoC的规模达到一定程度时,采用划分测试方法,缩短测试路径,降低测试时间,提高测试效率。以SoCIN结构电路为仿真平台,分别对不同规模的NoC进行实验仿真。实验结果表明,遗传算法能快速有效地收敛到最优解,在测试运行代数及测试生成时间上取得了良好的测试效果。

基于NoC的图像采集系统设计

为了解决单核处理器系统的总线互连所带来的互连延迟、存储带宽和功耗极限等性能提升的瓶颈问题,设计了基于NoC系统的实时图像采集和处理系统。该系统采用FPGA实现图像采集模块、存储、JPEG编解码、资源节点、路由节点及VGA显示等功能。实验结果表明,在NoC系统上使用多核技术代替传统的单处理器,在提高系统并行性方面显示出了NoC的巨大优势。

一种用于MR脑图像分割的改进区域生长方法

为了达到改善核磁共振脑组织图像分割效果,提出了一种结合最大类间方差法和迭代法来自动获取阈值的区域生长算法。核磁共振脑组织图像经过预处理后,用最大类间方差法和迭代法分别分割图像获得阈值T1和T2,然后根据待分割区域的特征对T1、T2进行处理获得区域生长需要的阈值,最后采用改进的区域生长算法分割图像获取目标区域。经过改进的区域生长算法不但适用于分割目标区域简单、轮廓清晰的核磁共振脑组织图像,对结构复杂、形状不规则的目标也有很好的分割效果。实验结果表明,改进的算法优于传统的区域生长算法。

盐胁迫对青绿苔草生长及生理特性的影响

为探究青绿苔草(Carex leucochlora)对盐(NaCl)胁迫的生理适应机制,本试验以青绿苔草‘四季’为材料,采用盆栽试验,研究不同浓度(0,50,100,200和300 mmol·L^(-1))NaCl胁迫对其生长和生理特性的影响。结果表明:不同浓度NaCl胁迫对青绿苔草生长抑制作用不同。低浓度盐(50 mmol·L^(-1))对青绿苔草生长影响不显著,但胁迫8 d以上,叶片相对电导率显著提高。高浓度盐(≥100 mmol·L^(-1))显著抑制青绿苔草生长,随着盐浓度提高和胁迫时间的延长,青绿苔草叶片相对含水量、叶绿素含量呈下降趋势;枯叶率、叶片相对电导率、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量则呈升高趋势;超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性呈先升高后降低的趋势。根据主成分分析和生物量下降50%时盐浓度建立回归方程确定青绿苔草耐盐临界浓度为231.29 mmol·L^(-1)。综上,青绿苔草在低盐或短期高盐胁迫下,表现出一定的耐盐性。

面向数据库查询加速的异构体系结构设计与实现

数据库是数据分析、人工智能、云计算和大数据等领域的关键工作负载,是提高系统整体性能的关键。传统数据库系统查询执行效率偏低,并且CPU通常需要优先处理事务性负载,使数据查询逐渐成为制约整个数据库系统性能和效率提升的瓶颈。为了提高数据库在大规模并发访问时的数据处理能力,提出了一种CPU+FPGA加速数据库查询的异构体系结构,通过使用异构缓存一致性加速接口将加速器集成到CPU中,在FPGA内定制可配置的多引擎查询方式,对数据库查询进行加速。聚焦常用的SQL查询语句SELECT,详细分析了系统在延迟和简化的软件堆栈方面的优势,最后使用浪潮F37X加速卡和浪潮服务器对加速模型功能和性能进行了验证。实验结果表明,与使用POWER 9 CPU进行同样的查询操作相比,数据库系统整体处理速度提高了3~9倍,这种先进的异构计算加速结构可应用在未来数据库硬件专业化的设计中。

铁盐处理下马铃薯NAC转录因子相对表达量时空差异分析

【目的】为明确马铃薯NAC转录因子在响应铁盐(Fe^(2+))胁迫时的表达特性,本试验对铁盐处理下马铃薯NAC转录因子相对表达量的时空差异进行分析。【方法】基于实验室前期对苗龄20 d的马铃薯品种东农312组培苗施加缺铁(1μmol/L)胁迫处理0、48 h,对其进行转录组测序,发现7个差异表达的NAC转录因子。本试验对MS培养基设置3个Fe^(2+)梯度(缺铁1μmol/L、对照100μmol/L和过量铁500μmol/L),分别用于处理组培条件下继代生长20 d的东农312脱毒试管苗,处理时间分别为0、48和96 h,应用qRT-PCR技术分析上述7个NAC转录因子在根、茎、叶中的相对表达量;并对NAC1~NAC7编码蛋白进行生物信息学分析。【结果】NAC1~NAC7在根、茎中均受缺铁、过量铁处理诱导表达,转录表达水平在处理48、96 h时较0 h时变化显著。在叶中,NAC1~NAC7在这两个时间点的表达量较0 h无显著上调。NAC1~NAC7编码蛋白含有192~413个氨基酸,均含有NAM结构域,预测分子量为22.81~46.98(kDa),PI值为4.65~9.23。【结论】马铃薯NAC转录因子参与响应铁盐胁迫。在缺铁和过量铁胁迫下,7个NAC基因在根和茎中均呈现显著差异表达,在叶中无显著上调表达。

基于FPGA原语的低延时高速接口实现方法

现场可编程门阵列(FPGA)的原语是器件内最小组件,可直接调用以搭建功能的模块。针对当前FPGA内集成IP延时大的问题,在对I/O组件分析的基础上,提出了原语在高速接口中的应用方法,设计了可动态改变输出延时的PHY接口以及超低延时的高速接口,并通过仿真表明了该方法的有效性,最后提出利用原语实现低延时的DDR SDRAM高速数据接口方法,有效地降低了接口延时,满足了对延时要求高的应用需求。

基于FPGA内存数据保护技术的设计与实现

为了提高内存数据的可靠性,内存保护技术正广泛应用在高端容错计算机中。为此,提出了以现场可编程门阵列(FPGA)为控制器实现一拖二的内存热备份技术,对内存数据进行高效的保护。分析FPGA内部接口IP的延时后,提出了采用FPGA原语实现双倍数据速率(DDR)数据的采集与处理方法。搭建了以镁光的同步动态随机存取存储器(SDRAM)颗粒为控制对象的仿真模型,验证了该方法的有效性。阐述了以赛灵思公司的FPGA芯片做主控器,实现内存热备份功能的应用实例。该方法不仅可有效保护内存数据,由于FPGA的可编程性,使计算机系统具备了在线扩展(容量)、在线升级内存的功能,可以满足特殊行业不宕机、实时容错的要求。