一种基于监测的嵌入式系统设计技术

提出一种嵌入式系统软硬件协同设计方法 ,它以数据流图为系统模型对嵌入式系统的功能和性能需求进行描述 ,并通过一种特定的实现结构 ,使得设计者可以借助快速样机平台和事件驱动式监测技术来精确测定目标系统对系统模型的实现状况 ,从而使得软硬件协同设计过程特别是系统优化和性能验证能在精确、可靠的测试数据基础上进行 .同目前通常使用的以软硬件部件性能估算为基础的软硬件协同设计方法相比 ,这种以测试为基础的设计技术更能确保设计结果的合理 .

嵌入式系统软硬件协同设计中的快速样机平台

提出一种嵌入式系统软硬件协同设计的快速样机平台设计方案 ,该方案使用系统级可编程芯片和处理机软核技术来构成快速样机平台所需的FPGA阵列和规模可调的处理机 ,以此实现软硬件的更紧密灵活的耦合和更小的通信延迟 可重构逻辑的应用使得该快速样机平台具有简单规整的结构 ,一方面使得快速样机平台之间的扩展连接更为容易 。

计算机教育中建立多渠道获取知识教学模式的探讨

随着信息技术的飞速发展,在计算机领域,知识的来源已呈非常复杂的状态,能力的评价也呈多元化,单一地采用课堂加教材方式已使得学生无法获取许多有价值的知识,主动获取知识的意识和能力也得不到培养,因此有必要逐步改变这种教学模式,建立起多渠道获取知识的教学模式,鼓励和促使学生多渠道、多角度、多途径、多方式获取知识,成为知识能力兼备、具有广阔发展空间的计算机人才.

并行和分布式计算机监测系统的实现原理

通用分布式监测系统MS－1是一种面向并行和分布式计算机系统而设计的行为监测和分析系统．它基于事件驱动的监测原理，并采用软硬件混合实现方式和扩充插件的PC机联网的分布式结构．本文主要介绍MS－1硬件结构的实现原理．它的硬件单元包括一个时基发生器，以及一至多个监测数据采集器．监测系统用高精度锁相同步技术实现各监测结点的时钟同步，时钟分辨率达100ns，事件采集速率可达10MHz．该监测系统已运用于华北计算所的大规模并行处理机TJ－MPP样机的软硬件开发、调试过程中．事实上，该监测系统适用于以任何形式联结、协同工作的计算机系统的功能与性能调试以及分析评估．

嵌入式系统在资源争用条件下的软硬件划分

以一种具有时间约束的数据流图DFG的可调度性分析为基础,提出一种软硬件划分算法该算法将由共享资源争用引起的性能影响考虑在内,使得软硬件划分能依据更为精确的性能分析结果,由此将缩小软硬件划分中性能估计同实际运行状况之间的差异,提高划分的合理性。

并行和分布式计算机监测系统的全局时钟设计

在分布环境下高度精确、可靠并且具有容错和检错能力的全局时钟是并行和分布式计算机监测系统中一个极其重要的组成部分 ,它直接决定了分布环境下监测工作的精度以至最终的监测分析结果 .本文以并行和分布式计算机监测系统 MS- 1为例 ,介绍了一种全局时钟设计方案 ,这种设计方案结合数字技术和锁相技术 ,采用容错和检错设计 ,具有理想的精度和可靠性以及很低的连接成本 .事实上 ,该时钟的设计思想可适用于任何分布式实时系统 .

基于动态数据流图的嵌入式系统设计

该文提出一种嵌入式系统软硬件协同设计方法,它以动态数据流图为系统模型对嵌入式系统的功能和性能需求进行描述,由此提供强大的描述、分析能力及可接受的实现规模.通过一种特定的实现结构,以及数据通路的自动综合和实现代码框架的自动生成,设计工作的主体部分可以被有效分解为一系列独立设计任务,能缩短设计周期并提高设计工作的可重用性。

嵌入式系统设计中的部件优先级分配算法

面向数据实时处理领域嵌入式系统的设计经常采用 DFG图作为系统模型 ,为了获取足够的时间性能 ,这类系统通常含有大量并发运行的软硬件部件 ,因此会出现由结构和数据相关所引起的共享资源争用现象 ,而解决这种争用的方法可以是给部件设置优先级 .针对这一问题 ,提出一种优先级分配算法 ,它能在某一个执行时间约束前提下 ,最大可能为并发运行的各部件找到一种优先级分配方法 .此外 ,通过这一算法还能获得了一种快速判定机制 ,确定一组并发运行部件在存在资源争用情况下是否能够满足某一给定的时间约束 ,因此它可同时应用于嵌入式系统软硬件协同设计中的系统设计和实现设计阶段 .

面向数据流嵌入式系统的并发设计方法

嵌入式系统复杂度的不断提高和设计周期的不断缩短,需要更快速、有效的设计方法。基于动态数据流图模型技术和面向部件的实现结构,本文描述了一种适用于面向数据流领域嵌入式系统的并发设计方法,这种设计方法在保持一致性的前提下,将一个嵌入式系统的设计过程分解成一系列相互独立的设计项目,由此,使得设计工作可并发进行。此外,软硬件部件和数据通路实现代码框架的自动生成,不但能显著加速设计过程,而且确保了目标系统的可集成性。

面向OpenCL模型的GPU性能优化

GPU的高性价比吸引了越来越多的通用计算．为充分发挥异构处理平台下GPU的通用计算能力，提出面向OpenCL模型的性能优化方法．该方法建立源程序的多面体表示，分别对GPU的全局存储器和快速存储器进行优化与分配；通过检测存储访问模式发掘可向量化的存储访问实例，利用数据空间变换对存储访问模式进行转换，进而使用向量数据类型提高片外存储器的带宽利用率；通过检测程序中的数据重用，根据数据的访问属性和OpenCL存储模型的特性实现快速存储器的有效分配与优化，提高了片上存储器的使用效率．采用文中方法对6个测试程序进行实验的结果表明，程序的性能提高了1．6～8．4倍，证实了其有效性．

基于组件的嵌入式软件开发方法

根据嵌入式软件的特点,提出一种以模型为中心、基于组件的嵌入式软件开发方法。它以动态数据流图为系统模型对嵌入式软件的功能和性能需求进行了描述,由此提供了强大的描述和分析能力;通过基于特定组件模型的实现结构和实现代码框架的自动生成,以DDF定义的系统可以被有效地分解为一系列独立的组件,合适的DDF调度算法一致地表示了系统组件的执行语义,使得并发开发的组件具有良好的可集成性。该方法充分考虑了嵌入式开发的特点,能有效地降低系统复杂性和支持系统组件的并发开发和复用,从而提高了开发效率并降低了开发成本。

基于多核流处理器的BLAST并行化算法研究

序列比对是生物信息学中最基本、最重要的操作,通过序列比对可以发现生物序列中的功能、结构和进化的信息。BLAST算法是序列比对中应用广泛的算法之一。基于多核流处理器GPU和CPU的异构平台,提出了BLAST算法构造单词表和单词匹配扩展的并行化实现方法。实验证明构造单词表的计算性能获得3倍以上的加速比;单词匹配扩展采用的混合并行方式可以获得7倍左右的加速比,内部并行方式可取得3～4倍的加速比。

面向GPU存储优化的程序重构方法

图形处理器(GPU)的高性价比吸引了越来越多的科学计算.和图形应用相比,科学计算程序存在纷杂的数据依赖和不规则访问,影响其在GPU上的执行性能.为此,提出一种面向GPU体系结构的程序重构方法.通过计算重构增大程序的可并行性和计算密集性,改善GPU上计算资源的利用率.通过数据重构消除程序中的不规则数据访问,使用向量数据类型提高程序的存储带宽.实验结果表明:文中提出的优化方法减少了程序在GPU上的执行时间,获得了1.17～8.91倍的加速比.

动态自适应特征权重的多类文本分类算法研究

文本分类是研究文本数据挖掘、信息检索的重要手段,文本特征项权重值的计算是文本分类算法的关键。针对经典的特征权重计算方法 TF-IDF中存在的不足,提出了一种动态自适应特征权重计算方法(DATW)。该算法不仅考虑了特征项在文本中出现的频率及该特征项所属文本在训练集中的数量,而且通过考查特征项的分散度和特征向量梯度差以自适应动态文本的分类。实验结果表明,采用DATW方法计算特征权重可以有效提高文本分类的性能。

面向OpenCL架构的大规模生物序列比对

为提高生物序列比对算法的性能和效率,提出一种异构处理平台下可移植的大规模生物序列比对算法及其优化方法.通过改变原有Smith-Waterman算法的计算流程和数据依赖关系,增加序列比对的并行性;通过改变存储器布局后使用向量数据类型,提高全局存储器的带宽利用率;通过增加偏移量改变存储器模块的映射方式,避免模块访问冲突,提高局部存储器的使用效率.实验结果表明,优化后的生物序列比对性能提升了近100倍.

基于圆检测的二维条码定位方法

二维条码作为一种应用广泛的自动识别技术,其核心是对条码进行快速、准确地定位。提出一种基于四角圆点的快速定位方案,它根据定位点和数据点直径大小的差别快速搜索定位点的边缘点,利用边缘点的坐标求出定位点中心的大致位置,然后在两个垂直方向对定位点中心位置进行矫正。试验表明,该方法的识别速度比随机Hough变换圆检测算法快一个数量级以上,同时具有较强的抗污损、抗失真能力,在实时系统中具有良好的应用前景。

高密度条码在现代物流业中的应用

传统的条码技术及RFID技术只能承载商品标签或少量基本信息,且容量固定,无法提供一个能承载大容量商品信息的低成本解决方案。为此,将一种二维连续型矩阵式高密度条码应用于现代物流业,该条码具有成本低、承载信息量大且容量可变可调,容错能力强等特点,为现代物流业提供一个高可靠、能承载大容量商品信息的低成本解决方案。

多维连续型矩阵式条码的编码理论与系统设计

现有的多维条码技术大多以单个码字为信息记录体,无论其密度多少,都以承载固定容量信息为基本特点.这种结构不适宜承载大容量信息,尤其是容量不确定的多媒体信息,阻碍了这种方便、实用、成本低廉的自动识别技术的广泛应用.为此,提出一种新型的多维连续型矩阵式条码(C-Matrix),以连续分布、个数可变的图形矩阵码作为条码的基本结构,理论上具有存储无限容量的数据并支持快速实时译码的特点.为实现多维C-Matrix译码的实时性,还提出了基于动态扫描线的快速定位点检测算法、双交叉动态扫描识别算法、快速的RS译码算法和统一的条码识别框架.最后完成了原型系统设计,并通过实验证明了该系统的正确性和实用性.

SpMT WaveCache:开发数据流计算机中的推测多线程

推测多线程技术(Speculative Multithreading,SpMT)是通过推测地执行多个线程来开发线程级并行性,提高超标量处理器性能.通过增加额外的硬件单元,比如线程同步单元(Thread Synchronization Unit,TSU)、线程上下文表(Thread Context Table,TCT)和线程内存历史表(Thread Memory History,TMH),扩展了事务性内存系统,提高了基于波标量指令集系统结构(WaveScalar ISA)实现的WaveCache模拟器的性能.同时,还提出了一种新的两级线程级事务提交机制.最后,采用了6个来自SPEC、Media和Mibench测试程序集的真实测试程序,评估了推测多线程WaveCache(SpMT WaveCache)的性能.实验表明,SpMT WaveCache比超标量系统结构提高了2～3倍的性能,是一种有效的开发动态数据流计算机性能的方法.

基于图像特征聚类的自嵌入水印算法

提出一种新的基于图像特征聚类的自嵌入水印算法(CCSW),用于图像内容的认证和恢复.通过将表征图像特征的DCT变换的直流系数和低频系数按块聚类,把块聚类号引入块索引后的码字作为水印信息分别嵌入到本块及其后继块的中频系数中,用于图像内容的篡改检测和恢复.实验结果证明了该算法不但能容忍图像的常规处理操作,而且对包括拼接、替换等在内的蓄意伪造、篡改能进行有效定位和恢复.