Linux操作系统内核对SMP(对称多处理器)的支持

详细介绍了Linux操作系统内核是怎样支持SMP(对称多处理器 )系统工作的 ,并具体分析了其内核源代码的实现过程。

基于SMP的高速高精度贴片机并行图像处理

将基于SMP的多线程并行处理技术应用于贴片机图像处理系统,通过对实验数据的分析,针对SMP系统进行分析,得到了一些关于在SMP系统中进行多线程编程时任务分配和处理器分配方面的结论。

基于SMP的Linux系统并行性分析

分析了SMP的体系结构特征,Linux操作系统对SMP进程调度的实现和多线程机制对并行计算的支持,认为基于SMP的Linux系统能很好地缩短任务的执行周期,真正实现了系统的并行运行。

嵌入式Linux在SMP系统上的移植研究与实现

基于自主开发以双核嵌入式CPU EM8301为处理核心的嵌入式应用的目的,针对双核CPU芯片的系统结构和Linux内核的特性,通过研究嵌入式Linux操作系统在SMP系统上的移植,探讨SMP架构多核硬件平台下的启动流程、任务调度策略、任务间同步与互斥、中断处理等问题,结合自主研发嵌入式应用的实际需求,得到解决上述问题的方案,完成嵌入式Linux在SMP系统上的移植,并实现嵌入式Linux在自主CPU芯片上的成功运行。

航空电子设备的一种多核高速处理平台设计

航空电子设备嵌入式平台从单核、双核发展到多核,将原来需要多个单核处理器才能实现的性能和处理能力整合到一个对称多处理架构内,提高系统集成度的同时减小了设备的体积、功耗。基于PowerPC高性能多核处理器T2080设计了一种多核高速处理平台,实现多核并行处理,提供对外多种可配置的高速接口。实际验证与工程应用表明,本平台可满足航空机载产品多种高性能处理应用需求。

混合并行技术在激光化学反应模拟中的应用

为提高激光化学反应模拟效率,在半经典分子动力学模拟中引入混合并行技术和双层并行思想。基于MPI+OpenMP混合模型设计并实现激光化学反应双层并行模拟算法,上层基于MPI实现节点间的原子分解并行,下层基于OpenMP实现节点内的多线程矩阵并行乘法。在SMP集群中测试表明,模拟大分子体系激光化学反应并行效率可达60%以上。因此,应用混合并行技术可有效提高激光化学反应模拟效率。

飞机载荷谱实测数据并行统计处理算法

针对飞机载荷谱数以万亿计的实测数据,为了提高统计处理运行效率,提出了飞机载荷谱实测数据处理的并行算法。本文对载荷谱实测数据处理模型进行了多级并行化分析,在此基础上论述了粗粒度、中粒度、细粒度级并行处理方式,建立了两种并行处理算法——基于机型数据流的粗粒度与中粒度并行数据处理算法和基于某起落数据流的中粒度与细粒度并行数据处理算法。在小规模对称多处理器(Symmetrical multi-processors,SMP)集群运算平台下进行比较测试表明,可大幅地提高载荷谱数据处理运行效率,在8核运算环境下,最高能获得5.82的加速比,为飞机载荷谱实测数据处理研究领域进行大规模科学计算和提高数据处理效率提供了新的技术途径。

MPI+TBB混合并行编程模型在分子动力学中的应用

为了提高分子动力学模拟在对称多处理(SMP)集群上的计算速度,在分子动力学并行方法中引入MPI+TBB的混合并行编程模型。基于该模型,在分子动力学软件LAMMPS中设计并实现混合并行算法,在节点间采用MPI及空间分解技术实施进程级并行,节点内采用TBB及临界区技术实施线程级并行。在SMP集群中的测试表明,该方法在体系较大以及节点数较多时可以明显减少通信时间,使加速比在纯MPI模型上提高45%。结果表明,MPI+TBB混合并行编程模型可促进分子动力学并行模拟且效率明显提升。

多核虚拟化分区技术在航空电子系统中的应用

针对当前航空电子系统多核处理平台资源利用率低,用户数量可扩展性不足等问题,提出并实现了一种适用于机载应用的多核分区处理方案,将多核处理器与虚拟化分区技术相结合,解决了用户数量受限于处理器内核数目问题,达到资源利用率最大化目的;实验结果表明,该方法可在同一模块上部署64个以上功能应用,支持多用户协同开发;与传统非对称多处理架构相比,硬件体积减少80%以上,重量减轻75%以上,功耗下降65%以上;提高了系统集成度,实现功能应用的时间、空间和资源访问隔离,提升了系统安全性和可靠性。

新一代直升机综合数据处理平台设计及应用

针对新一代机载通信平台减重量、降功耗的需求,指出了当前数据处理平台采用单核或同构多核(Symmetrical Multi-processing,SMP)模式存在重量重、功耗大的问题,提出了数据处理平台采用异构多核(Asymmetrical Multi-processing,AMP)工作模式,从SMP和AMP两种模式的实现架构、工作原理以及实物上展开对比分析并将AMP成果应用到当前的新型机载平台。实物验证对比表明,相较于SMP模式平台,AMP模式平台带来重量减轻近50%、功耗降低近50%的效益。

嵌入式ARM多核处理器并行化方法的研究

随着嵌入式处理器技术的不断发展以及人们对嵌入式设备性能的要求越来越高,嵌入式处理器由单核时代进入多核时代。然而,传统嵌入式系统软件开发方法还是基于单核模式,并没有利用嵌入式多核处理器多核并行化的特点,没有充分发挥嵌入式多核处理器的性能。虽然在PC平台上,多核并行化方法相对更成熟,但嵌入式多核处理器在处理器数目、Cache以及总线等方面有很大不同,嵌入式平台多核并行化并不能借助PC平台的实践方法,因此基于嵌入式平台研究多核并行化的方法是很有意义的。

特种纸纸病检测的快速图像滤波方法及实现

为解决现有纸病检测方法中,采用的滤波算法性能无法达到部分特种纸的纸病检测要求的问题,提出一种基于P-M方程扩散模型的快速图像滤波方法。通过采用P-M方程多次迭代扩散进行滤波,滤波同时保护特种纸纸病的细微边缘;并借助SMP系统以及多线程技术对P-M方程扩散过程实现并行迭代算法以保证整个纸病检测算法过程的快速性。实测结果表明,采用该方法,系统可以有效检测到特种纸上表征微弱的纸病,并较传统P-M滤波方法的实现在实时性能上有了大幅提高。

基于x86的高速加密卡异步并行驱动设计

文中通过在对称多处理器(SMP)环境下对Linux驱动程序的研究,根据用户层的异步调用需求,提出了一种高实时性和大吞吐量的加密卡多卡驱动设计方案,满足了高速通信加密的要求。驱动程序接收来自用户层的报文后将报文发送给加密卡,加密卡板载的电力专用加密芯片处理完成后触发中断通知驱动接收数据,将其放入已加/解密报文队列,供用户层异步读取。在多块加密卡并行时,不同用户可以通过多个设备操作句柄调用加密模块,对加密卡进行异步读写操作。同时,考虑到SMP环境,对这种异步读写操作机制进行同步处理以保证其有序进行。测试结果表明这种设计方案是一种高效的驱动实现方法。

Linux进程调度算法分析

在Linux系统中,进程作为实体自始至终运行在系统之中,进程使用系统的资源,而进程的调度更是影响系统的性能:进程响应时间尽可能快,后台进程的吞吐量尽可能高,进程"饿死"现象尽可能避免,低优先级和高优先级进程需要尽可能调和。本文从Linux 2.4.0内核角度分析影响进程调度的各个因素和调度处理流程,以及在SMP(Symmetric Multi Processing)的进程调度处理。

小型通用高性能计算平台的设计与实现

随着高性能计算技术和应用的发展,计算模拟已成为科学研究中不可缺少的第三种方法。国内各大高校和科研院所纷纷建立了高性能计算平台,它们大多是针对重点学科大规模数据处理的特点,建立了比较有针对性的高性能计算平台。江汉大学作为一所综合性普通高等学校,其大数据处理的规模相对有限、类型多样,且时间具有阶段性。依据自身大数据处理的特点,本着开放共享、全体受益的原则,江汉大学设计并实现了小型通用高性能计算平台的建设。该平台创建了一个通用的计算环境,同时又考虑了不同用户和应用的特殊需求。平台提供多核CPU并行计算、GPU并行计算和SMP并行计算。平台建立后为各院系提供了高性能计算服务,支持了学校多个科研项目,大力支援了学校科研工作的发展。

大型电动机故障诊断与保护理论综述

分析了大型电动机故障诊断与保护理论的研究现状和发展趋势 ,主要讨论了以过流保护为基础的电动机常规保护、基于对称分量法的新型综合保护、基于先进信号处理方法及多回路理论的大型电动机在线监测和故障诊断。认为内部故障定量分析方法的理论突破是实现大型电动机故障早期诊断的关键 ,这一理论和先进信号处理方法及微机技术的结合可望使大型电动机的故障诊断与保护取得新的突破。

基于双PowerPC 7447A处理器的嵌入式系统硬件设计

随着雷达数据和信号处理需求的不断攀升,传统雷达数字处理系统的处理能力己渐显不足,因此有必要提高系统中每个处理单元的处理能力。鉴于此,设计一种基于CPCI标准总线和双PowerPC 7447A高性能处理器的通用处理单元硬件平台,并对部分功能单元的设计进行描述。硬件平台由双处理节点、双PMC接口和CPCI总线接口等组成,本地互连采用PCI总线,对外采用CPCI总线。该平台具有数据处理能力强、功能扩展性强、通用性强、维护方便等特点,有较高的应用价值。

一种支持OpenMP线程绑定的分布式构件模型

针对分布式系统软件的计算性能和网络性能需求,分析适用于SMP结构的OpenMP并行编程方法,并提出一种支持并行计算的分布式构件模型。进一步针对多线程在操作系统调度下的无序迁移问题,分析OpenMP规范中线程绑定技术原理,设计计算构件中线程绑定接口的实现方案。采用计算与通信分离的思想,设计独立的计算与通信基本构件,并给出TCP连接子的具体设计方案。通过实验对比验证了线程绑定机制可以改善软件的并行性能及TCP连接子的可行性。

基于同构多核模式可燃气体监测系统设计

介绍了一种基于同构多核模式可燃气体检测系统的设计。在同构多核和并行计算理论基础上,以s3c2410为核心处理器,利用CAN系统总线支持多节点通信和s3c2410多ADC通道特点,构建了两层分布式同构多核的可燃气体监测网络报警系统。通过上位机软件,实现对结点参数设置和现场可燃气体泄露实时监测。实践测试表明,该系统可实时准确检测并优先传出可燃气体泄漏报警信息,根据采集数据进行现场和监控终端报警,有效的提高了监测系统的的可靠性和稳定性。

对称多处理器下基于调度域的超线程实现

自从Linux2.4支持对称多处理结构以来,Linux操作系统开发者一直在探索能够更好发挥多处理器效能的方法。其中,加强超线程处理能力是基本的解决方案之一。因此分析对称多处理器下超线程的实现具有重要意义。通过对内核源代码的解读,对对称多处理器下基于调度域的超线程实现机理进行了剖析。最后针对两个版本的内核(一个带有调度域结构,一个没有调度域结构)进行了对比测试分析。通过比较,可以看出对称多处理器下基于调度域的超线程实现其性能更优。