多核编程模型运行时环境的自适应性研究

针对多核编程模型运行时环境易造成处理器核资源竞争加剧以及可扩展性较差等弊端,基于动态反馈控制思想,将资源分配、运行时控制、任务执行视为有机整体,提出了自适应协同调度模型ACSM.ACSM采用集中式与分布式相结合的协同机制,动态调节处理器核资源在不同应用负载间及其内部的分配与管理.ACSM的优势在于充分体现了多核编程模型良好的可编程性和可移植性,消除了传统多核运行时环境显式指定核数的弊端,增强了处理器核资源分配的高效性和自适应性.实验结果表明,ACSM在提高多核编程模型易用性的同时,减少了系统处理器核资源的不良竞争,提升了系统的整体性能和资源利用率.与仅依赖多核编程模型运行时环境的调度算法相比,ACSM使应用程序的运行时间缩短了近50%,并且随着应用程序数量的增加效果更加显著.

基于类型的运行时环境存储管理算法

基于类型进行分类管理堆空间的垃圾回收算法通过废弃对象复用来降低运行时环境创建对象所需时间开销,同时还通过线程缓存、租赁等技术进一步增强运行时系统的存储管理效率.运行实验表明,该算法能够在回收线程和工作线程之间实现细粒度的并行性并缩短对象申请和回收时间,进而能够减少工作线程的停顿现象,增加服务器应用的平滑性以及提高堆空间的使用效率.

下一代汽车软件系统运行时环境通信算法的研究

以软件复用、支持分布式功能开发为主要目标的汽车电子下一代架构规定了ECU软件架构和新的开发过程,其中运行时环境是实现上述目标的关键。在研究下一代架构虚拟功能总线通信语义的基础上,结合应用部署的需求,提炼出下一代架构运行时环境的通信问题,即如何统一管理和支持构件在ECU内和ECU间的通信,设计出通信算法。实验结果表明,设计的通信算法能实现虚拟功能总线的全部通信语义。

一种最大化内存共享与最小化运行时环境的超轻量级容器

容器技术的兴起带来了数据中心的深刻变化,大量软件转为微服务方式部署与交付.如何优化海量用户环境下大规模容器的启动、运行与维护问题具有广泛的现实意义.目前以Docker为代表的主流容器技术已经取得较大成功,但在镜像体积、资源共享等方面仍有较大改进空间.梳理了虚拟化技术的发展过程,阐明轻量级的虚拟化技术是未来的研究方向,对数据敏感型应用至关重要.通过建立库文件共享模型,探究了库文件的共享程度对容器最大启动数量的影响.给出了一种超轻量级的容器设计方案,通过细化可操作资源的粒度,使得支撑应用程序运行的容器运行时环境最小化;将依赖库文件与可执行二进制文件单独抽取成层,实现了容器对主机内存资源的最大化共享.根据上述方案实现了一种超轻量级容器管理引擎:REG(runtime environment generation),并定义了一套基于REG的工作流.在镜像体积、启动速度、内存占用、容器启动风暴等方面进行对比实验,验证了所提方法在大规模容器环境下的有效性.

SCORM运行时环境支持流式视频点播关键技术研究

SCORM运行时环境支持流式视频点播是丰富SCORM课件媒体展现能力的关键技术,但在当前成品系统中鲜有实现。文章从分析原因入手,通过解决造成此情况的根本问题,提出了基于Flash Video技术SCORM运行时环境支持流式视频点播实现方案,较好实现了SCORM运行时环境对流式视频点播的支持。文中还介绍了实现方案的具体优势与局限性。是SCORM运行时环境对流式视频点播的支持相关技术的较全面介绍。

高性能计算集群运行时环境的配置优化

本文关注如何在高性能计算集群上提供良好的运行时环境的问题,以使得并行应用程序获得更高的性能。指出了高性能计算集群运行过程中运行时环境配置优化需要考虑到的内容,包括跨节点资源的分配与选取、节点内进程及线程针对硬件资源的映射与绑定等两大类多方面因素,并分析了它们对并行应用程序性能带来的影响。通过在多个平台对基准程序和应用程序的实际测试来验证运行时环境对并行程序性能的影响,结果表明不同的运行时环境配置能够对应用程序造成约20%的性能差别。最后对运行时环境优化所需要进一步完成的各项具体工作进行了深入的讨论。

数据流Java并行程序设计模型的设计、实现及运行时优化

提出了一种具有数据流特征的Java并行程序设计模型,并针对该模型提出了一种基于运行时信息反馈的自适应优化算法,使得运行时系统可以利用数据流程序所暴露出的数据并行性,加速程序的运行.此外,在该模型中加入了数据流多态的概念,扩展了该模型的面向对象特性.在一个实际的开放源码Java虚拟机中实现了上述程序设计模型及优化方法.在实际多核多线程机器上的实验结果表明,所提出的程序设计模型及优化能够充分利用硬件的并行处理能力,显著地提高了程序的性能.

网格环境下基于HLA的分布式仿真研究

阐述了基于高层体系结构 (HL A)分布式仿真的基本概念 ,针对目前面临的计算资源浪费、任务负载无法动态平衡、海量数据难以存储与处理等瓶颈问题 ,着重分析了 HL A分布式仿真技术存在的局限性 ;并结合网格技术的特点 ,探讨了网格技术在分布式仿真应用中的优势和开放式网格服务结构 (OGSA)的网格服务与实现方法。以 Cross Grid项目的网格环境下基于 HL A的分布式仿真应用为例 ,介绍了一种网格增强的 HL A/ RTI架构和将 HL A向网格的三层移植方法。展望了基于 HL A分布式仿真技术的发展前景并预测了可能面临的问题。

HLA/RTI下周期与非周期任务调度的实时性改进

为了把高层体系结构的标准应用到实时系统中,必须确保运行时支撑环境的实时性.联邦成员间相关的任务之间有优先顺序约束关系,在联邦成员内调度运行时较难提供可预测的响应,因而难以保证所有任务尤其是非周期任务的实时性.以任务调度理论的角度在联邦成员内部综合调度周期与非周期任务运行的D-EDF(Double-Earliest Deadline First)策略,既能舍弃部分冗余数据使周期性任务在截止时间前高效完成,又能调度非周期性任务规则的运行提高实时响应速度,使得联邦成员可以高效地处理有优先顺序约束关系的任务,进而改进了运行时支撑环境的实时性.最后证明了D-EDF调度策略的可行性.

TCG架构下的证明问题研究及进展

证明问题是可信计算的核心问题之一.TCG架构下的证明问题解决方案由于可扩展性差、不灵活、容易暴露平台隐私以及性能低,正在成为可信计算的应用、推广和普及的瓶颈,严重地阻碍了可信计算在更广的范围内进行延伸和拓展.介绍了证明的基本概念并给出形式化定义,详细阐述了三元和四元证明系统的基本架构及工作机制,并指出平台身份证明采用了"推"式四元证明系统,而平台配置证明仍然采用三元证明系统.分析了当前对TCG架构下的平台身份证明、平台环境状态配置信息证明以及平台动态环境状态(运行时环境状态)证明等三个方面开展的研究工作,并对这些工作进行了总结.结合已有的研究成果,探讨了TCG架构下的证明问题的研究方向及其面临的挑战.

系统软件前沿进展专题前言

系统软件是计算系统中连接底层硬件、应用软件和用户的核心基础软件,是IT生态的核心环节,涵盖了操作系统、编程语言、编译器、运行时环境、集成开发环境等.随着移动计算、物联网、云计算、人工智能、开源软件、开源指令集等领域的飞速发展,相关的软硬件都迎来了新的发展机遇.近10多年来,传统操作系统已经衍生出移动操作系统、物联网操作系统、智能操作系统等,同时也涌现出了很多新的编程语言和编译器,为用户提供了更高效、更高质量的开发和运行支持.此外,开源软件成为软件行业的重要发展模式,正在重塑软件产业格局,但安全性和可靠性问题并没有得到很好的解决.最后,以RISC-V为代表的开放指令集崛起,也给系统软件带来了新的机遇和挑战.

基于可信计算的Java智能卡的设计与实现

本文针对Java智能卡的安全问题,提出了一种新的解决方案——将可信计算技术引入到Java智能卡的设计与实现中,以可信计算在安全认证方面的优势来解决智能卡的安全问题。文章首先从硬件方面对该方案的可行性进行了分析,然后从类库、虚拟机和运行时环境三个方面介绍了如何实现Java智能卡,最后并着重介绍了可信机制的构建。

系统软件安全专题前言

系统软件是控制和协调计算机底层硬件及外部设备、支持应用软件开发和运行的系统核心基础软件,涵盖了操作系统、编程语言、编译器、解释器、数据库、运行时环境、集成开发环境等.随着人工智能、物联网、区块链、系统编程语言、云计算、开源指令集等领域的快速发展,相关系统软件的安全问题大量涌现,比如利用CPU预测执行的Meltdown“熔断”和Spectre“幽灵”攻击、利用软件供应链发起的后门攻击和漏洞攻击.发现、缓解和防御系统软件存在的安全风险与问题,对于保障各类计算机系统的安全至关重要.

基于BREW MP平台的手机触摸屏游戏的实现

随着手机无线增值业务的不断发展,手机游戏也越来越受到大众的追捧。BREW是高通推出的基于CDMA网络的"无限互联网发射平台"上增值业务开发运行的基本平台。针对以往BREW仅在功能机上的应用程序,通过一个简单的贪吃蛇的例子,利用Brew API中的IDISPLAY接口和timer定时器定时描画和更新游戏画面,和EVT_PEN触摸屏事件来完成触摸屏效果的贪吃蛇游戏。由于贪吃蛇游戏的画面简单和图形简单不需要加载图片。本系统采用的是BREW技术,用C语言代码进行编写,该项目具有贪吃蛇的基本功能,在整个贪吃蛇游戏中,很好地完成了触摸屏的结果。

基于AUTOSAR方法论的应用组件配置

针对目前主流商用的汽车电子软件设计工具链在通用性和重用性方面存在的不足,根据汽车开放式系统架构标准分析应用组件配置过程,提取应用组件配置的核心元素,以核心元素建立对象,实现一个基于ReWorks操作系统的国产汽车电子组件开发平台。该平台对汽车电子软件工具链进行了完善,具有可插拔、易移植等特性。

基于部分调用图的线程敏感Profiling技术

Profiling技术能提供程序实际执行时的相关信息。在动态编译环境中,Profiling的运行时开销导致难以收集较为复杂的运行时信息。该文提出一种基于部分调用图的Profiling技术,在收集多线程程序中线程相关的各种执行信息时,能有效减少运行时开销。在开放源码的虚拟机上实现了该Profiling技术。实验表明,其运行时开销只有原来的2%-4%。

基于兴趣层次的RTI拥塞控制研究

大规模分布式仿真造成数据的爆炸性增长,极大地限制了仿真的规模化和持续性.因为高层体系结构HLA(high level architecture)体系本身固有的缺乏对数据要求级别的定义,RTI(runtime infrastructure)不能充分利用仿真应用的特点进行拥塞控制.兴趣层次描述了不同的接收者对数据的需求差异,提供了一种引入QoS(quality of service)、拥塞控制和层次化数据分发管理DDM(data distribution management)等技术的基础.将兴趣层次理论应用到RTI的运行机制,提出了一种基于兴趣层次的相位过滤算法以进行运行时支撑环境RTI的拥塞控制.实验表明,基于兴趣层次的相位过滤算法对于控制RTI拥塞状况是有效的,同时具有关键数据和传输稳定性的保障.

基于SCORM的在线试题开发工具的研究

在线练习和测试是网络学习的重要组成部分。但目前多数开发工具实现的在线试题课程、学习管理系统很难标准化地记录测试结果、学习者反馈等重要学习数据。通过探索SCORM RTE API,SCORM Data Model Elements以及SCO和LMS之间的通信机制,给出了一个符合SCORM的Dreamweaver试题开发插件的范例,实现了标准化的数据跟踪和记录。

浅谈J2ME程序设计的技巧

本文介绍了J2ME总体架构,通过对总体架构的分析以及J2ME程序设计的本身特点,总结出J2ME程序设计的几个技巧,主要包括开发工具的选择、J2ME设计原则、程序优化和打包。

基于窗口与控制台的小型编译器

目前编译器大多都是用于商业目的的,其都是功能复杂的基于窗口的交互开发环境(interactive development environment,IDE),由于其庞大复杂,不宜用作理论研究和教学,而大多用于理论研究的均为控制台(console)模式,很多东西都不能很直观的看到。因此,对这个为编译原理教学所开发的小型编译器(SimpleC-Minus Compiler)在编译的每个阶段实时跟踪,并生成各种跟踪演示文件,能够使编译过程更加直观。