数值天气预报业务模式现状与展望

20 0 4年是数值天气预报理论提出 10 0周年 ,同时也是数值天气预报业务化应用 5 0周年。经过百年的发展历程 ,数值天气预报学科有了飞跃的发展。特别是最近 10多年来 ,大气科学以及地球科学的研究进展 ,高速度、大容量的巨型计算机及网络系统的快速发展 ,更加快了数值天气预报的发展步伐。文中从模式动力框架、物理过程参数化、模式程序软件等方面对数值天气预报业务模式现状进行了简要综述 ,对存在的问题进行了探讨 ,并对数值天气预报业务模式的未来发展作了展望。当前数值天气预报业务模式发展的特点有 :(1) 2 0世纪 90年代中期以来 ,各国的全球和区域模式水平和垂直分辨率都有明显提高 ,且模式物理过程也同步进行改进 ;数值预报业务模式已进入了大规模并行计算的阶段 ;(2 )主要发达国家和中国都正在致力于研发各自的新业务数值预报模式———非静力 (多尺度 )一体化模式或非静力中尺度模式 ,部分国家的新一代天气 气候一体化数值模式已业务运行 ;(3)业务数值预报模式正在朝着不断完善的方向发展。随着模式分辨率的提高 ,云物理过程、陆面过程和湍流过程、考虑坡度 -坡向因子的辐射过程等在模式中的参数化方案 ,以及模式垂直坐标的选择越来越受重视 。

支持动态可重构的软/硬件统一多线程编程模型

针对可重构系统中的数据流驱动应用,提出支持动态可重构的软/硬件统一多线程编程模型SHUMDR及其层次化实现.通过硬件线程接口设计、操作系统内核扩展,便于设计人员以统一的线程视图描述应用的软硬件划分.以数据加密/解密为例进行测试的结果表明,统一线程抽象带来的时间开销和空间资源占用率较小,该模型在探索编程灵活性的同时,能够有效地兼顾硬件的效率.

一种基于过程级编程模型的可重构片上系统设计方法

可重构片上系统是一种兼具功能灵活性与高运算速度的新型计算平台,是面向未来嵌入式应用市场复杂需求的技术解决方案,但复杂、困难的设计过程必将阻碍它的广泛应用与进一步发展.针对当前可重构片上系统设计过程中编程不透明、可重构资源难以有效利用等问题,结合可编程器件能够根据应用特性动态配置芯片体系结构的特点,提出并实现了一套基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计方法.在编程模型框架内,系统设计人员通过调用已根据应用特性进行优化的软硬件协同函数库,即可利用高级语言完成系统功能描述;动态软硬件划分算法在程序运行时对其进行划分,选择、调度需要转换到软件或硬件实现的库函数,并通过动态链接器实时切换函数的运行方式,从而形成一个由功能描述到系统实现的自动化流程.实验及测试结果验证了该方法的可行性和高效性.

可重构片上系统设计流程中的动态重构问题研究

近年来,可重构片上系统已成为科学研究及嵌入式应用领域中应对复杂计算需求的有效技术解决方案.针对目前缺少一个从系统级设计到应用实现,统一、综合规划动态重构问题的系统设计流程,以及动态重构过程对系统设计人员不透明等问题,在系统设计层给出了一种过程级软硬件统一编程模型.在此框架内,设计人员通过调用已根据应用特性进行优化的软硬件协同函数,即可利用高级语言完成系统功能描述;在细节设计层提出了基于单位面积加速比的软硬件任务调度算法,实时管理动态可重构资源;在应用实现层,以可重构专用图形加速卡为原型系统,论述动态可重构系统实现中的关键技术.实验及测试结果验证了通过将动态重构问题置于整个系统设计流程中予以考虑,能够达到提升系统开发效率之目的.

基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架

当前动态可重构计算系统对程序员编程不透明,且动态可重构资源难以有效利用。针对上述问题,提出一种基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计框架。在该框架内,软件开发人员对软硬件协同函数库进行调用,即可用C语言完成系统功能描述。动态软硬件划分算法在程序运行时进行划分,自动选择并调度需要转换到软件或硬件的库函数,通过动态链接器实时切换函数的运行方式,实现由功能描述到系统实现的自动化流程。

单片机控制的托辊阻力参数及加载测试仪硬软件系统研发

论述了托辊阻力参数硬件测试系统的组成及工作过程,进行了系统硬件的电气原理电路的设计和测试软件系统及数据处理应用程序的设计。

一个JAVA可视化面向对象程序设计支撑系统的设计

1引言 由Grady Booch James Rumbaugh和Ivar Jacobson共同创建的一种可视化说明、建造软件系统的工业标准语言——统一建模语言UML(Unify Modeling Language)[1,2]是面向对象软件建模的国际标准,具有直观自然,表现力强的特点.对过程建模,尽管UML提供了活动图和顺序图,但它们均属动态模型,UML缺乏对过程的静态建模方法,所以UML的静态建模机制并不完善.UML活动图从动态观点来建立过程模型,而最终程序代码是静态的,因而活动图过程模型与代码两者的结构是不一致的.

支持远程动态重构的嵌入式系统设计

为使嵌入式系统具备远程在线更新和维护能力,基于软/硬件统一多任务编程模型,应用互联网可重构逻辑设计方法设计并实现支持远程动态重构的嵌入式系统。提出的统一多任务编程模型为软/硬件任务提供统一接口和管理方式,可降低设计可重构系统的复杂度,同时远程重构功能增加了系统远程在线更新和维护的能力。实验结果表明,该模型可用于远程可重构系统的设计,同时硬件任务也具有较快的加速比。

支持硬件透明编程模型的动态可重构系统的设计与实现

以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译器和综合工具以及屏蔽底层物理细节的目的。实验结果表明上述编程模型能够支持硬件透明编程,同时系统性能得到了明显的改善。

支持过程级动态软硬件划分的RSoC设计与实现

目前,可重构计算平台所支持的动态软硬件划分粒度多处于线程级或指令级,但线程级划分开销太大,而指令级划分又过于复杂,因此很难被用于实际应用之中。本文设计并实现了一种支持过程级动态软硬件划分的可重构片上系统(RSoC),提出了一种过程级硬件透明编程模型,给出了过程级的硬件封装方案;在分析软硬件过程根本区别的基础上,针对硬件过程开发了专门的管理模块,并利用部分动态重构等技术,实现了硬件过程的动态配置。实验表明该系统能够较好的支持过程级的动态软硬件划分,实现了节省资源、简化设计,提高性能等目的。

基于TMS320F2812的混合动力客车主控制器设计

本文基于TI公司32位DSP芯片TMS320F2812设计了混合动力客车主控制器,旨在良好的执行恒温器式和功率跟随式相结合的综合控制策略。硬件电路设计主要有模拟量输入/输出模块、数字量输入/输出模块、CAN总线通讯模块、电源模块等。主控程序设计采用CCS集成开发环境,用C语言实现模块化程序设计,利于系统功能的扩展和集成。经Advisor建模仿真验证了该控制器的可行性及优越性。

原料磨自动控制系统的设计

本文介绍了原料磨自动控制系统的硬件设计、系统结构,阐述了软件设计思想,并详细分析了控制模块设计、自动配料程序结构。

基于UML的控制系统软硬件协同设计关键技术研究

为了提高系统在运行时对动态环境的适应性,提出了一种基于UML的硬件/软件协同设计平台(UMLCoH/S),针对动态可重配置的控制系统.计算密集型的控制功能,作为可重配置的硬件功能实现,可以在运行时按需配置.UMLCoH/S不仅能动态适应不同的环境条件,而且提高了硬件资源的利用率.UMLCoH/S提供了可重用的典型可重配置系统模型,可根据用户应用程序进行自定义.UMLCoH/S还提供了一个可重配置的硬件任务模板,用户可以使用该模板专注于其硬件设计.与现有的方法相比,在高抽象级别使用UMLCoH/S可以更高效地减少系统开发工作.