面向多核CPU与GPU平台的图处理系统关键技术综述

图计算作为分析与挖掘关联关系的一种关键技术,已在智慧医疗、社交网络分析、金融反欺诈、地图道路规划、计算科学等领域广泛应用.当前,通用CPU与GPU架构的并行结构、访存结构、互连结构及同步机制的不断发展,使得多核CPU与GPU成为图处理加速的常用平台.但由于图处理具有处理数据规模大、数据依赖复杂、访存计算比高等特性,加之现实应用场景下的图数据分布不规则且图中的顶点与边呈现动态变化,给图处理的性能提升和高可扩展性带来严峻挑战.为应对上述挑战,大量基于多核CPU与GPU平台的图处理系统被提出,并在该领域取得显著成果.为了让读者了解多核CPU与GPU平台上图处理优化相关技术的演化,首先剖析了图数据、图算法、图应用特性,并阐明图处理所面临的挑战.然后分类梳理了当前已有的基于多核CPU与GPU平台的图处理系统,并从加速图处理设计的角度,详细、系统地总结了关键优化技术,包括图数据预处理、访存优化、计算加速和数据通信优化等.最后对已有先进图处理系统的性能、可扩展性等进行分析,并从不同角度对图处理未来发展趋势进行展望,希望对从事图处理系统研究的学者有一定的启发.

一种遥测智能终端设备双CPU架构系统软件升级的方案研究

针对双CPU架构的遥测智能终端设备提出了一种基于Inotify机制与NFS文件系统的系统软件升级方案。Inotify是Linux操作系统中一种实时监控文件系统变化的机制,NFS(Network File System)文件系统是一种网络文件系统,允许用户在不同的计算机或者各节点之间共享文件和存储资源。详细介绍了该方案的设计和实现,并对方案的性能进行了分析和评估。实验结果表明,该方案具有较高的实时性和可靠性,可有效提高遥测智能终端设备多CPU架构的升级效率。

智能火灾报警控制系统设计与实现

给出了一种智能火灾报警控制系统的设计方法、系统软硬件的组成和实现。系统设计中采用多ＣＰＵ 的并行处理方式和智能数据处理方法，实现了系统的实时、准确报警和可靠的联动控制。工程实践表明，系统可靠性高、灵活性强、人机界面友好。

基于CAN总线的多机冗余系统的设计

分析了传统多机冗余系统不足之处以及CAN总线特点 ,提出了一种基于CAN总线的多机冗余系统设计方法。该方法可以大幅度提高系统的可靠性 ,并实现从机到主机的无扰切换 ,且可使系统易于维护、成本低廉、开放性好。

多CPU嵌入式系统的设计方法

在嵌入式系统设计中,系统的模块化、标准化设计是设计者关心的重要问题,主要介绍在构成多CPU系统时如何通过共享双端口RAM、串行E2PROM以及利用串行I2C总线、SPI总线技术实现CPU之间的通信和信息交换,给出了多CPU系统设计中,根据实时性、传输数据量要求,合理选用以上技术构成系统的方法。该方法对于嵌入式系统模块化设计有一定的实用价值。

基于MAS理论的多轴精密运动机构控制的实现

描述了MAS(Multi Agents System)的模型构成和各个Agent的基本功能,以精密运动机构的PLC(Pragrammable Logic Controller)控制为对象,介绍了使用多个PLC CPU对由多个轴构成的精密运动对象进行控制的方法,给出了多CPU分步控制不同运动机构的实现方案.实验证明,在工业控制过程中,使用成熟的PLC进行运动机构控制,结合多CPU任务分配方案,可以较好地解决多轴的联动控制和实现等问题,为多轴精密运动部件的控制提供了一种有效而可靠的实现方法.

多CPU结构数控系统的研究

传统的单CPU结构数控系统虽然能在一定程度上满足加工的需求,但是随着对加工精度和效率要求的日益提高,数控系统必将向多CPU结构发展.通过对多CPU结构数控系统的不断研究与实践,提出了一种多CPU结构数控系统的构架,以及基于这种结构的插补算法.实践证明,这种结构的数控系统不仅能够提高加工的精度与效率,而且能很好地应用于实际加工.

多机系统中双口RAM的构成方法及应用

介绍由具有就绪（READY）引脚的CPU构成的多机系统中的双口RAM的两种构成方法，包括：（1）采用通用集成芯片组合而成的方法；（2）直接采用单片双口RAM的方法。并简述这两种方法在双CPU系统中的具体应用。

基于多CPU的UPFC控制与保护系统设计

在分析了统一潮流控制器UPFC(UnifiedPowerFlowController)工作原理的基础上,给出了UPFC物理实验装置的总体设计方案。针对实验装置的核心——控制与保护系统,提出了一种多CPU的硬件体系结构,该结构将控制与保护系统分为监测、录波和控制保护等3个单元,每个单元中的插件都是一个包含了CPU(DSP)的功能模块,执行单一的任务,各功能模块均由双口RAM交换接口进行数据交换。通过ISA总线将各功能模块连接成一个整体,整套监控系统的实时性、可靠性和开放性得到较大提高。详细介绍了各功能模块的设计方法,动模实验的结果表明了这种多CPU硬件体系结构的有效性,可供其他柔性交流输电装置的控制与保护系统设计时参考。

步进式直流稳压电源的设计

步进式直流稳压电源是电子系统的重要组成部分,也是一个重要的电子产品,在生产和生活中有着广泛的用途。步进式直流稳压电源系统的核心是智能控制,它是电子信息技术应用的重要研究内容。本设计基于多CPU实验系统,提供一个完整的步式进直流稳压电源设计的综合训练方案。它以电压步进的精密控制为目标,可以作为相关应用领域的重要控制模型,只要稍作改进,就可以成为满足工程实际要求的技术。

基于并行技术的电力系统综合补偿方法

采用多处理器并行技术将复杂的任务分配给不同的处理器 ,通过时间重叠、资源共享等方法快速准确地计算出基于两相系统瞬时实功率和瞬时虚功率的电力系统综合补偿的指令电流。该并行处理系统大大缩短了产生补偿指令的时间 ,并行系统产生补偿指令的时间仅仅是单处理器系统的 1 /2。仿真和实验证明此法可以有效地补偿电路运行中谐波、无功、不对称问题。同时 ,系统具有很好的灵活性 ,当实际情况或对系统的要求变化时 。

基于主/从结构的多CPU系统的研究与实现

本文较为详细地介绍基于多CPU的单片机嵌入式系统的系统设计思想,提出了在多CPU情况下的基于任务机制的单片机系统程序结构,讨论了具体实现方法,并给出在ePOS800收款机系统中的应用实例。

利用基本RS触发器实现双CPU系统共享硬件资源

阐述了巧妙地利用基本 RS触发器输入信号由违反约束条件变化成符合约束条件的瞬间 ,触发器的两个输出立即会变化成稳定的互斥状态的特点 ,可开发出多个输入信号竞争时只有一个有效状态输出的逻辑电路 ;并以双 CPU系统共享随机存储器原理为例 ,介绍利用基本RS触发器解决双方访问硬件时的冲突问题 ,对其中的核心硬件电路工作原理进行了剖析。

多机可缩放性高速缓冲存储器一致性协议分析

分析了可缩放共享存储器多机系统Cache一致性协议的软硬件解决方案。集中式控制方法只适应于规模适中的多机系统,这是因为数据块共享信息存放在系统存储器中,成为性能提高的瓶颈;分布式控制方法允许系统拥有多个存储器控制部件,适合于大规模的多机系统。基于软件的Cache一致性技术建立在对源程序的预处理基础上,基本不需要或只需要很少的额外硬件。处理机数量的变化并不改变源程序的属性,编译程序的分析结果适用于任何规模的多处理机系统,具有很强的可缩放性。

基于远程硬件实验系统的多流水带Cache CPU设计

介绍了在清华大学计算机系开发的计算机远程硬件实验系统上进行的远程CPU设计,设计了一个4级流水线的CPU,能够支持算术运算、逻辑运算、条件转移、访问内存等功能。通过CPU的设计、调试,加深学生对于硬件编程、CPU流水线结构、数据相关处理、存储系统的执行方式等很多方面的理解和认识。

并行计算在虚拟油泥模型离散中的应用

在基于压缩体素模型的虚拟油泥造型系统中,虚拟油泥模型离散是影响虚拟油泥造型速度的重要因素,为了进一步提高虚拟油泥造型系统造型速度,在双CPU工作站中采用多线程技术,对虚拟油泥模型离散进行并行化处理,实验结果表明,并行处理技术可使虚拟油泥模型离散速度提高近2倍。

基于多进程的电力系统频域特征值并行搜索算法

对大规模电力系统进行小干扰稳定分析时,特别是在线动态安全预警系统中,由于系统线性化矩阵的规模庞大,求解特征值的串行算法难以满足计算速度的要求。近年来,多核CPU技术发展迅速,充分利用多核CPU的计算机硬件资源,采用并行计算技术是大幅提高小干扰稳定计算速度的有效途径。提出了基于多进程的电力系统频域特征值并行搜索算法,并应用于国内广泛使用的电力系统小干扰稳定性分析程序(PSD-SSAP)中。该算法具有计算准确、实现简单、并行计算效率高等优点。实际大规模电力系统的算例测试和分析验证了该算法的正确性和有效性。

基于多CPU的油井作业监测系统的设计与实现

针对石油化工行业油井作业的现场需求,基于多CPU嵌入式系统设计思想设计了一种油井作业监测系统。该系统提供对作业时所需要的九项参数实时测量、存储与显示,作业结束后经上位计算机进行数据管理。本文对系统结构设计、数据通信、任务调度和数据处理给出了具体设计方法。该仪器经现场试用验证,系统工作稳定可靠,下管位移测量误差小于1‰,其余参数误差小于1%,完全满足实际各个操作参数精度的要求,提高了石油化工油井作业自动化测量技术水平。

一种用于电力装置的多CPU硬件平台

提出一种多CPU单片机—数字信号处理DSP(DigitalSignalProcessing)硬件系统,叙述了其模块的划分,以1片TMS320C32DSP和2片MC68332单片机分别管理核心测量模块,动作逻辑模块和辅助功能模块。介绍了各模块的硬件组成、工作原理、功能及模块间怎样实现数据交换。该平台已经用于开发的电力装置中,运行情况良好。

城市交通流计算机管理信息系统的设计与实现

本文介绍了城市交通流计算机管理信息系统的特点及功能、结构、数据库和多任务软件的设计与实现。