一种改进的反码加法器设计

传统的加法器在有符号数相加时需将操作数转化为补码形式进行运算,运算结束将计算结果再转化为原码。为减少关键路径延迟,在标志前缀加法器的基础上,提出一种改进的反码加法器,将常用反码加法器中的加一单元合并到加法运算中。在SMIC 0.18 μm工艺下,将改进的64位反码加法器与常用的64位补码加法器进行比较,数据显示面积减少了39.1%,功耗降低了39.9%,关键路径延迟降低了5.1%。结果表明,改进的反码加法器性能较优。     

脉冲神经膜系统实现有符号整数的算术运算

脉冲神经膜系统是一种结合脉冲神经网络和膜系统特点的新型生物计算装置,具有强大的计算能力和解决计算难问题的潜力.本文考虑在脉冲神经膜系统这种装置上处理一些简单的算术运算问题,包括二进制补码转换、有符号整数的加、减运算和任意两个自然数的乘法运算,这些系统的输入、输出数均采用二进制方式,编码采用合适的脉冲序列.本文较好地解决了Gutiérrez-Naranjo MA.和Leporati A.提出的关于如何实现两个任意自然数乘法运算的公开问题.当前工作可以作为解决更加复杂问题的基础,也有助于设计基于脉冲神经膜系统的生物型CPU.     

各种编码表示

<正>我们知道,计算机可以进行信息处理。这里的信息除数值信息外,还指非数值信息。数值信息指的是1,2,3,256,1000等可以进行算术运算的阿拉伯数字,而非数值信息指的是字符、文字、图形等形式的数据,不代表数量大小,仅代表一种符号,如电话号码、身份证号、英语单词、人的姓名、标点符号等。我们使用计算机,基本上是通过键盘与计算机打交道,从键盘上敲入各种符号。而计算机只能存储二进制数,这就需要对符号进行编码,将我们敲入的字符转换为二进制数存人计算机。1数的编码表示码：一组无二义性的规则,用来说明用离散形式表示数据的方法,以处理机可接受的符号形式表示数据或一个计算机程序。由于任何信息在计算机中只能用0和1的组合来表示,所以数的正负号也得通过0和1加以区分。通常规定一个数的最高位作为符号位。若该位为0,则表示正数,若为1,则表示负数。这样一来,数的符号也数字化了。这种数的符号也数字化了的二进制数称为“机器数”,而称原来带正负号的数为“真值”。①原码。原码表示的值是数的绝对值。例如：+7的原码：00000111-7的原码：10000111。②反码。正数的反码和其原码相同。负数的反码是：符号位为1,数值位是对该数的原码的相应位取反。③补码。原码和补码都不便于计算机的运算,因为在运算中要单独处理其符号。要将符号位与其他位一样处理就用补码表示数据。a．“模”是指一个计量系统的计数范围。时钟、电表、里程表等都是计量器具,计算机也可看成一个计量机器,它们都有一个计量范围,即都存在一个“模”。时钟计量范围是0-11,模=12。n位计算机计量范围是2的零次方-2的n-1次方,模=2的n次方。模实质上是指计量器产生“溢出”的量,它的值在计量器上表示不出来,计量器上只能表示出模的余数,例如时针只能表示出0—11,时钟一过12点就又从0开始计时,超过12点的数就自动丢弃。任何有模的计量器,均可化减法运算为加法运算。以时钟为例。设当前时钟指向10点,而准确时间为6点,调整时间可有以下两种拨法：一种拨法是倒拨4h,即10—4=6；另一种拨法是顺拨8h,即10+8=18=12+6=6。可见,在以12为模的系统中,加8和减4效果是一样的,因此在以12为模的系统中,凡是减4的问题都可以用加8来代替,这样就把减法问题化成加法问题了。实际上,在以12为模的系统中,11和1,10和2,9和3,8和4,7和5,6和6都有这个性质。对模而言,它们互为补数。共同特点是两者相加等于12(即等于时钟的模)。对于计算机,其概念和方法完全一样。n位计算机,设n=8,所能表示的最大数位二进制数(11111111),相当于十进制数255,若再加1,成为二进制数(100000000),但因只有8位,最高位1自然丢失。本来应该是256却又回到0,所以8位二进制系统的模为2的8次方=256。如同时钟一样,在这样的系统中减法问题可以化成加法问题,只需把减法用相应的补数表示就可以了。可见,把补数用到计算机对机器数的处理上,就是补码。b．补码的定义。对于n位计算机,某数x的补码是：正数的补码：与原码相同,负数的补码：符号位为1,数值位是对该数的原码的相应位取反,然后整个数再加1。2符号的编码表示要让计算机处理各种符号,如,汉字、英文字母、标点符号、数字、数学符号、物理符号等,也必须对这些符号进行编码。人类使用的符号非常多,只能选出常用部分字符进行编码,供计算机处理,被选出的供计算机处理的符号称为字符集。     

不含特殊子式的符号图的选择数

针对符号图的列表点染色问题,证明了任何不含[K5]-子式或[K3,3]-子式的符号图的选择数至多为5,并且此处的上界5是不可再降低的,从而推广了Jin、Kang与Steffen发表于“European Journal of Combinatorics,2016,52：234-243”的关于符号平面图的对应结论。     

变邻域保优遗传算法求解柔性车间调度问题

针对单目标柔性作业车间调度问题,以最大完工时间为优化目标,将遗传算法、变邻域搜索算法与精英保护策略相结合,提出一种运算效率和求解性能均较好的混合算法。首先建立数学模型,阐述算法的整体流程。对遗传算子进行改进,并添加改良的保优记忆库对精英个体进行保护。基于关键工序调整,设计了“同机器工序调整”“变机器工序调整”“双工序调整”三种邻域结构,增强了局部搜索能力,并给出一种高效的关键工序寻找法则。通过对基准算例及数值实验的测试,验证了该算法的有效性和可行性。     

基于中介逻辑的模糊知识表示及应用

本文基于中介逻辑理论,在知识描述中区分知识的“矛盾”与“对立”,肯定对立的模糊概念之间存在中介对象（中介概念）,将矛盾否定与对立否定运用于知识表示中;并 以一金融决策实际问题为例,采用距离比率函数为模糊谓词表达式赋予属于[0,1]区间的真值,结合中介谓词逻辑的无穷值语义模型与具体情形,给出了模型中变量（取值的的一种确定方法及其意义,最后通过一具体实例讨论了模糊知识推理。     

四色问题的直观几何论证及单纯性地图四色定理

对地图染色问题的论证已困扰学术界160 余年,根本原因在于它不是经典 数学问题,而人们总想用经典数学方法去证明它。用直观几何方法将其转换为染色等价的正 规地图,并严格证明“相邻域定理”;建立并分析最小单元地图的染色,发现了单纯性和关 联性两种地图染色模式;建立基本单元地图模型,创造由基本单元地图模型成长为地图的过 程与染色相结合的直观方法;严格证明四色定理：任何单纯性地图可以至多用4 种颜色染色, 而任何关联性地图所需颜色数目不确定;创造“缩灭法则”去简化复杂地图;举出了《中国 行政区划正规地图》应用实例。     

基于模糊数和熵权的通信安全设备方案选型方法

利用模糊数运算理论和熵权的概念与方法,对通信安全设备方案选型进行分析。采用三角模糊数来建立判断矩阵和专家评判矩阵,改进了AHP方法。根据水平截集和乐观指标,进行模糊区间运算。并依据熵权的计算确定各论证指标的权重,运用模糊综合评判方法对通信安全设备方案选型进行分析和评判。实例分析结果验证了方法的有效性与可行性。     

一种蕴涵算子下FMP模型的新型反向三I算法

针对Fuzzy推理中提出的“过半可信”原则,证明了[RG]蕴涵算子满足这一原则,并讨论了[RG]蕴涵算子下FMP模型的新型反向三I支持算法,新型[α-]反向三I支持算法,新型[α-]反向三I约束算法的计算公式,且给予证明。     

高位水仙花数快速求解算法

为了处理超出计算机字长范围的整数,需要构造合适的数据结构,用以存储超大数据。本文研究水仙花数的特征,结合排列组合和函数单调性等相关理论,借助“栈”后进先出的特点,利用动态数组存储超大整数。这种方法突破了传统设计思路仅考虑有限长度范围内的整型数据处理的约束,使得寻找正整数范围内的水仙花数的计算工作量呈几何级减少,达到了在较短时间内快速寻找正整数集合内所有水仙花数的目的,对超大整数的处理具有较好的参考作用。     

二维码位流长度最小化算法

目的 快速响应矩阵码(quick response code,QR code)简称二维码,是一种由深色和浅色模块组成的正方形符号。给定输入数据,不同编码算法可能输出不同的位流。位流长度决定了二维码的版本,进而决定了二维码每条边上的模块数量。减小二维码的版本能够在不减小模块大小的前提下节省面积,或者在不改变面积的前提下增大模块大小。为了减小二维码面积、提高二维码识读率,本文提出了位流长度最小化算法。方法 首先,根据二维码位流可以分段切换编码模式的特点,归纳了6种编码状态;然后,根据二维码位流编码标准推导了状态转移关系,从而将位流长度最小化问题转换成动态规划问题;最后,通过求解动态规划问题,计算出最短位流。针对统一资源定位符(uniform resource locator,URL)类型数据,利用其部分字段对大小写不敏感、部分字段可以转义的性质,提出了统一资源定位符的最短位流计算算法,进一步缩短位流。结果 本文构建了一个测试集,包含603个编码了非URL数据的二维码,以及1 679个编码了URL数据的二维码。实验结果表明,本文算法与二维码标准相比,对于非URL测试集,位流长度减小的二维码占比9.1%,版本减小的二维码占比1.2%;对于URL测试集,位流长度减小的二维码占比98.4%,版本减小的二维码占比31.7%。结论 二维码位流长度最小化算法输出的位流长度最短,输出的二维码版本最小,能在兼容标准二维码解码器且不影响纠错能力的前提下提升二维码的数据容量。同时,本文算法运行速度快,易于使用,没有需要调节的参数。     

单片机实现海明码纠错原理的研究

介绍了海明码的编码、解码、纠错原理及其构造方法,并将纠错原理应用于单片机之间的串行通信.阐述了发送机发送程序与接收机接收程序的流程,以及单片机实现海明码软件编码、解码的具体过程,并给出了找出一位差错并进行纠正的方法.该方法用于单片机遥测和遥控系统,具有高性价比、高可靠和操作简便的优点.     

嵌入式系统中48位高精度浮点类型的设计与实现

本文参考IEEE754标准,用无符号整型定义48位高精度浮点类型,详细给出了48位浮点类型与无符号32位整型相互转化及加减乘除的实现方法和流程图。算法已在ATMEL 89C55和PIC16F877中通过测试,并在基于SST9—三轴加速度传感器的控制处理中得到应用。     

基于FPGA的误码率测试仪的设计与实现

本文提出了一种使用FPGA实现误码率测试的设计及实现方法。该设计可通过FPGA内建的异步串行接口向主控计算机传递误码信息。也可以通过数码管实时显示一段时间内的误码率。文章先介绍了系统构成和工作流程，然后重点分析了关键技术的实现。     

单比特扩压函数及其用途

本文对单比特扩压函数 (简称 SDCF)进行了深入研究 ,给出了 SDCF的基本设计原则和一个安全性能良好且实用的 SDCF,同时阐述了 SDCF在分组密码、消息校验码、消息认证码和数字签名中的用途 .     

减少相邻位平面间冗余度的加密图像可逆信息隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法在对位平面压缩时未能充分利用位平面间的相关性的问题,为了降低位平面的压缩率从而提高嵌入容量,提出一种减少相邻位平面间冗余度的加密域可逆信息隐藏算法。方法 算法将图像进行分块并将块的位置进行置乱,置乱并未改变位平面的块内像素的相关性,使得位平面的块同样利于压缩。将块置乱后的图像的高位平面与次高位进行异或操作后得到新的次高位平面,再用新的次高位异或比它低一位的位平面。依次对其余的低位平面进行同样的操作后得到新的低7个位平面,将它们与原始最高位相结合得到新的图像的8个位平面。使用BBE（binary-block embeding）算法对新的图像的位平面进行压缩为嵌入信息腾出空间。为了保证加密图像的安全性,对腾出空间后的图像进行异或加密。结果 对相邻位平面进行异或后使除了最高位平面外的低位平面更平滑,减少了不能使用BBE算法压缩的块及压缩的不好的块的个数,更有利于用BBE算法对图像进行压缩。提出的算法与现有的基于位平面压缩的算法相比得到了较高的嵌入率,对不同纹理的图像而言,嵌入的容量平均提高了0.4 bit/像素。结论 实验结果表明,提出的算法在保证安全性的同时可以腾出更多的空间来嵌入额外的信息,在实际生活中能根据需求灵活地嵌入信息。嵌入的信息能无损地提取,且图像能完全恢复。总的来说,提出的算法具有良好的性能。     

人工免疫系统在数据挖掘中的应用

对自然免疫系统机制、人工免疫系统及数据挖掘进行简要介绍。对人工免疫系统在数据挖掘领域中的应用进行详细分析综述。主要阐述人工免疫系统在分类规则、聚类规则等中的应用现状,并对其方法进行详细分析并指出其优缺点。     

基于FPGA的智能误码测试仪

现有的大多数市售误码仪无法完成对实际工作中大量存在的特殊信道的误码测试,文中实现了一种基于FPGA的多接口码型、多传输速率的误码测试仪的设计。先从误码测试仪的基本原理框图入手,介绍它的各个功能子模块的作用,并侧重分析了误码测试仪的一些关键模块的工作原理及具体实现方法。在此基础上还给出了一种新的实现误码率统计的运算方法,使得系统用较少的逻辑资源实现了对误码测试结果的计算。误码仪选用了单片机和FPGA作为核心器件,提高它的升级和可移植能力。     

基于按位排序的射频识别防碰撞算法

在射频识别系统中碰撞问题是不可避免的,因此高效的防碰撞算法对于射频识别（RFID）系统是至关重要的,研究了碰撞问题的原理、比较了当前主流的防碰撞算法的优缺点,在此基础上创造性地引入了按位排序的思想。通过标签序列号的唯一性和无需比较的按位排序算法来确定标签在争用帧内相应时隙的相应顺序位的发送顺序,给标签分配不同的时序,从而更有效地解决了碰撞问题。通过仿真和比较表明该算法效率更高、稳定性更强,适合于现实中绝大多数的应用情况。     

基于汉字笔画的汉字排序

目前常用的音序汉字序列并不符合中国人对汉字排序的观念,能够反应汉字特征的是汉字的笔画.结合汉字的重编码与汉字笔画排序规则,提出在计算机上实现汉字按笔画序规则排序的方法,根据重编码和内码的性质,在第一次排序结果的基础上再进行一次排序,使得排序搜索速度得到有效提高.