确定性多线程编程模型的可编程性及其实现性能的探索

传统的多线程程序存在许多不确定性,导致编程困难,易出错.确定性并行编程模型是保证并行程序确定执行的有效途径之一.针对所提出的确定性消息传递多线程编程模型Det MP及它在确定性生产-消费虚拟内存模型SPMC上的实现,本文探索Det MP的可编程性和实现机制对性能的影响.包括:总结了用Det MP改写现有Pthreads多线程程序的方法,并在32核计算机上用7个MapReduce应用程序和1个流水线并行程序dedup对比改写前后的性能.实验表明用Det MP改写后的程序在多数情况下比原来的Pthreads程序有好的性能.为了分析这种性能差异是否因使用了SPMC虚拟内存模型而引起,本文进一步基于传统Pthreads共享内存来实现Det MP应用编程接口,并用所改写的应用程序集评测它们在Det MP的两种实现上运行的性能.实验表明,当CPU核数为16和32时,基于SPMC的Det MP实现在除Matrix Multiply和String Match外的6个程序上有更好的性能,最高甚至比基于Pthreads的实现快9.5倍;而在Matrix Multiply和String Match上或者核数低于16时,两种实现的性能相当.

多线程编程模型的研究与应用

在同步机制的基础上,结合局域网内网审计系统项目的实际开发经验,总结了流水线模型、对等工作组模型、客户端/服务器模型、主从架构模型和其它模型等共5种常见多线程编程模型,并介绍如何将这些模型运用到局域网内网安全审计系统中.

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.

某电站大型地下洞室群主变洞确定性块体稳定性评价

以黄河上游某大型电站地下洞室群主变洞为例,通过在AutoCAD软件中建立洞室与结构面的三维实体模型,借助自编程序切割,展示这些结构面在主变洞边墙及拱顶的出露情况,在此基础上检索出组合块体21个,最后对这21个块体进行了确定性块体稳定性评价,给出其在主变洞上下游边墙及拱顶的块体组合情况、滑动方式、出露桩号和高度、出露面积、分布深度、体积、稳定性系数等。

Linux多线程在GUI编程中的应用

讨论Linux多线程对传统进程调用的一些缺点的改进 ,实现了Linux下多线程同图形界面编程的结合。

编程型游戏的线程调度模型设计与实现

编程型游戏采用多线程技术实现对角色控制程序的执行和调度。阐述了编程型游戏的线程调度模型和基于.NET框架的实现技术,包括协作多线程调度模型、调度线程的算法、基于AutoResetEvent的线程同步技术、角色控制程序的基本结构和线程管理模块的构成。测试结果表明,采用所述线程调度模型和技术的线程管理模块能够对角色线程进行有序调度,性能良好。

libpcap-MT:一种多线程的通用数据包捕获库

libpcap数据包捕获函数库提供数据包捕获、过滤等上层API,目前广泛被网络协议分析、入侵检测等数据包处理系统使用.多核、多CPU通用计算平台为数据包的高速处理提供可能,但libpcap提供的单线程机制难以充分利用多核、多CPU平台的并行计算能力.设计并实现了一种支持多线程的libpcap:libpcap-MT.libpcap-MT在内核态进行高效的数据包分发,采用无锁的多缓存队列允许多线程同时读取数据包,提供灵活的数据包分发策略,接口与libpcap保持兼容.实验结果表明,使用libpcap-MT能够快速地将现有的系统多线程化,并且具有更好的性能和可扩展性.

基于硬件多线程网络处理器功耗可控无线局域网MAC协议实现

针对在如何在提高网络吞吐率并满足实时性需求的同时消耗更少的功耗的问题,以硬件多线程网络处理为平台,以IEEE 802.11MAC层协议为例,通过对MAC层数据流的模式、数据流上的操作行为以及时间约束进行建模并测试分析,提出一种多线程化网络协议的软件实现方法;配合动态功耗可控的多线程网络处理器能够根据流量和实时性自适应地调整系统的性能。实验结果证明,异构多线程结构程序在实时性任务时五个软件线程需四个硬件线程支持,而无实时性任务只需两个硬件线程支持。提出的多线程MAC层协议编程模型能够达到根据网络负载特征动态控制处理器性能的目的。

基于Petri net with inhibitor arcs的Python多线程程序分析

用Python语言来编写多线程代码可以使代码的运行效率大大提高,以便更好的利用计算机的资源.但是Python多线程代码在运行的过程中有着不确定性会导致很难发现代码中的潜在错误,影响到代码的正确性和健壮性.本文利用Petri网对一个Python多线程程序建立模型,并且通过对该模型的结构和行为进行分析从而对程序中的错误来进行定位,然后分析引发错误的原因并给出其解决的方案.

基于带抑止弧Petri网的C#多线程程序分析

在.net开发环境中使用C#语言编写多线程代码可以大大提高代码的运行效率,更好的利用计算机的资源。但是多线程代码在运行过程中有着不确定性会导致代码中的潜在错误难以发现,使得代码的正确性和健壮性受到影响。本文通过Petri网对一个C#多线程程序建立模型并且通过对该模型的结构和行为进行分析从而对程序中的错误进行定位,然后分析了引发错误的原因并给出了解决方案。

多核多线程并行编程模型研究及应用

首先介绍目前基于多核平台的并行计算技术和方法,本文主要研究OpenMP+Microsoft VisualStudio 2005的多核多线程并行编程模型;以求解三角网格模型上最短路径问题为应用实例,验证了多核平台下利用该模型实现多核多线程并行编程的正确性和高效性,为解决其他应用领域的复杂计算提供了一种易实现、大众化的多核并行编程模式。

FlexTSN:一种灵活的TSN交换实现模型

时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的核心是为标准以太网赋予关键流量的确定性转发服务,同时能够实现混合优先级业务流量的一体化传输,从而成为业界和学术界备受关注的新兴技术.相比于标准以太网交换,TSN交换通过引入高精度的时间同步特性提供门控机制和时间感知的分组调度等服务,使得以太网有能力提供确定性延迟的转发服务.目前,IEEE 802.1 TSN工作组从时间同步、流管理、流控制以及可靠性等方面对TSN的设计实现提供较为完善的标准.而现有的工作难以加快TSN技术的实现和应用,其难点在于目前缺少一种面向TSN的通用交换实现模型进行快速的原型系统搭建和关键技术的验证.为此提出一种灵活的TSN交换的实现模型FlexTSN.FlexTSN基于模块化与功能松耦合的思想,将TSN交换节点解耦为通用处理模块和时间感知模块,支持TSN交换机的快速重构.此外,FlexTSN通过扩展PTP同步协议提供一种轻量级高可靠的网络管理机制用于进行细粒度集中式的状态收集和配置.然后基于该模型在可编程的FPGA平台上实现了一种支持简化的循环队列转发模型(cyclical queuing and forwarding,CQF)的TSN原型系统.通过从资源开销和服务质量等方面进行测试评估,实验结果证明FlexTSN能够实现敏捷的原型系统组网及TSN关键技术的快速验证.

一种基于协程的异步网络通信研究

随着网络应用的不断深入,网络通信技术已经广泛应用于企业业务的方方面面。对于企业来说,高性能永远是面向用户所提供网络服务的重要指标之一。为了提高网络通信性能,应用软件经历了单进程、多进程、多线程等不同的处理模式,也尝试了同步、异步网络编程模型,以及它们彼此之间的组合运用。目前,较为通用的做法是多线程模式与异步网络编程模型组合使用。

开放多线程事务处理——并行面向对象程序设计事务模型

本书描述了如何将事务集成到并行面向对象程序设计，以及如何将事务在程序语言级开放给程序员。作者描述了现存的各种事务模型，分析了它们对于先行编程语言的支持度，并且引入了“开放多线程事务”模型。此模型不仅提供了控制程序对象和线程的特性，而且和程序的错误处理集成在了一起，从而达到容错的目的。本书还介绍了实现多线程事务模型的面向对象框架，并列举了Ada语言的程序实例。

一种基于线网划分的并行FPGA布线算法

针对在现场可编程门阵列(FPGA)软件系统中大规模电路设计布线时间较长的问题,提出一种基于线网引脚位置划分且具有平台独立性的多线程FPGA布线算法。对高扇出线网采用将单根线网拆分成子线网并同时布线的方法,对低扇出线网采用选择若干位置不相交叠的线网进行同时布线的方法,给出线网边界框图的数据结构来缩短选择若干低扇出线网的时间,采取负载平衡机制和同步措施,分别提高布线效率和保证布线结果的确定性。实验结果证明,在Intel 4核处理器平台上,与单线程VPR算法相比,该并行算法的平均布线效率提高了90%,平均布线质量下降不超过2.3%,并能够得到确定的布线结果,在EDA方面具有重要的理论与实用价值。

并发多播队列的实现框架及其多种实现的性能分析

开发易用且高效的并发数据结构对降低并行编程的难度和有效利用并行资源非常重要.针对所提出的易于编程的确定性消息传递多线程编程模型DetMP,除可以基于所提出的单生产多播共享虚拟内存模型(SPMC)实现以外,还可以基于传统的多线程共享虚拟内存模型来实现.为了分析消息通道的实现机制(如数据的存储组织、并发访问的同步控制)对DetMP程序性能的影响,提出一个并发多播队列的框架CMQue,并基于Pthreads实现了6种并发多播队列.我们评估了6种并发多播队列和SPMC通道,结果表明消息通道的实现机制对程序性能影响很大,SPMC通道在CPU核资源充足时具有很好的可伸缩性.

多核SMP集群Hybrid并行编程模式的研究与分析

针对采用多核处理器作为SMP集群系统的计算结点的并行计算体系结构,研究了基于MPI/Open MP混合编程模型的并行程序设计的分类实施方法。结合SMP集群体系结构的特点,对Hybrid并行编程模式确定性重放问题进行了研究与分析,得出诸多有价值的结论。

基于多核网络处理器的编程与设计

本文分析了网络处理器中程序设计的重要意义,基于IXP1200网络处理器的多线程、多处理器的先进设计结构,针对较为典型的网络处理器开发应用,提出了几种基于多核处理器结构的编程模型;并基于IXP1200网络处理器平台,对各种模式下的性能进行了评估。