基于多核的多线程程序优化研究

随着主流芯片厂商的大力推广,多核处理器已经变得越来越普及.以往串行化的程序设计方法在多核环境下已经不能充分利用多核CPU的资源.怎样高效地利用多核处理器的计算性能,已经成为软件开发者面临的新的课题.文中在传统的多线程编程基础上,根据Intel处理器的微架构(Microarchitecture)特点,以及Linux内核提供的CPU绑定技术,通过采用Cache优化和CPU亲和力(CPU affinity)优化,消除了多核环境下局部多线程Cache行竞争和伪共享,减少了线程的调度开销,提高了多线程程序的运行效率.     

多核CPU-GPU协同的并行深度优先算法

针对多核CPU和GPU环境下图的深度优先搜索问题,提出多核CPU中实现并行DFS的新算法,通过有效利用内存带宽来提高性能,且当图增大时优势越明显.在此基础上提出一种混合方法,为DFS每一分支动态地选择最佳的实现:顺序执行;两种不同算法的多核执行;GPU执行.混合算法为每种大小的图提供相对更好的性能,且能避免高直径图上的最坏情况.通过比较多CPU和GPU系统,分析底层架构对DFS性能的影响.实验结果表明,一个高端single-socket GPU系统的DFS执行性能相当于一个高端4-socket CPU系统.     

应用GPU集群加速计算蛋白质分子场

针对生物化学计算中采用量子化学理论计算蛋白质分子场所带来的巨大计算量的问题,搭建起一个GPU集群系统,用来加速计算基于量子化学的蛋白质分子场.该系统采用消息传递并行编程环境(MPI)连接集群各结点,以开放多线程OpenMP编程标准作为多核CPU编程环境,以CUDA语言作为GPU编程环境,提出并实现了集群系统结点中GPU和多核CPU协同计算的并行加速架构优化设计.在保持较高计算精度的前提下,结合MPI,OpenMP和CUDA混合编程模式,大大提高了系统的计算性能,并对不同体系和规模的蛋白质分子场模拟进行了计算分析.与相应的CPU集群、GPU单机和CPU单机计算方法对比,该GPU集群大幅度地提高了高分辨率复杂蛋白质分子场模拟的计算效率,比CPU集群的平均计算加速比提高了7.5倍.     

一种面向多核系统的Linux任务调度算法

针对Linux任务调度算法在多核系统中交互性能差的问题,提出一种分组任务调度算法GFS。根据多核系统硬件特性,自动配置物理距离近的一组CPU共享一个任务运行队列,通过平衡组内CPU对任务运行队列的访问竞争与任务迁移的代价,实现组间任务运行队列的负载均衡,减少调度延迟。通过优先调度唤醒任务,加快多核系统中交互任务的响应速度。测试结果表明,在不同任务负载下,GFS能够明显降低交互任务的平均响应时间,从而有效提高多核系统交互应用的调度性能。     

基于TBB任务调度器的N皇后多核并行算法

为了充分利用多核处理器资源,研究了Intel线程构建模块并行编程模式.基于任务调度器,建立了逻辑线程和物理线程最佳匹配和映射的面向任务编程模式.利用任务调度器,设计了N皇后问题在多核处理器的并行算法.该算法将任务自动地映射到多线程,减少消息传递和数据移动带来的额外开销,提高多核CPU的使用效率.并行算法的加速比接近核数,CPU使用效率超过90%,实验结果表明,该算法有效地提升了多核计算机资源的利用率.     

多核CPU展望

如今的CPU市场,已经没有两年前90纳米技术和64位CPU刚发布时的喧嚣,各大厂商正在逐渐推广和成熟自己的产品,用户对产品的选择也更趋于理性化。这种安静的背后,双、多核CPU逐渐浮出水面,特别是多核CPU的设计理念,将引起通用CPU市场自晶体管时代以来最剧烈的变革。在日趋严格的运算要求下,各种设计方案层出不穷,一味提升频率的单核CPU已几乎走到尽头,多核则是目前我们能想到、能做到的唯一解决方案。本文将从硬件与软件两方面,和您一起了解多核CPU的设计及其衍生出来的一些问题。     

基于多核CPU的并行程序在指控系统中的应用

简单介绍了多核处理器产生背景和原理,分析了多核处理器和基于多线程的并行程序设计在指控系统中的应用前景,介绍了并行应用的编程过程。最后在Microsoft Visual Studio.Net 2005环境下采用OpenMP编程实现了指控系统中一个算法的并行化,并根据多次运行给出该程序在不同线程数目下的平均耗时,验证和分析了基于多核CPU的并行程序的性能。     

用多核CPU实现高性能UTM

在介绍现今计算机网络安全面临的诸多问题的基础上,分析了传统的网络安全设备和UTM设备的不足,结合多核多线程CPU的发展趋势,提出用多核CPU实现高性能UTM的解决方案.     

CPU+GPU海量信息集群高速显示技术

针对集群显示系统中存在的CPU多核闲置、GPU利用不足、CPU与GPU结合困难等问题,研究了CPU多核多线程处理、GPU并行处理及CPU+GPU整合运算等技术,提出并构建了CPU+GPU集群并行显示系统,提升了集群并行显示系统的综合运算能力,实验结果表明CPU+GPU集群并行显示技术是有效的,为海量信息高速显示提供了有效的解决方案。     

在集群多核CPU环境下的等高线并行提取方法

分析集群环境下分布式存储编程模型和多核CPU环境下共享存储编程模型各自的优缺点,采用结合集群和多核CPU的并行环境来取长补短;并研究其在等高线提取中的相关并行算法,其中以建立三角网和跟踪等高线作为共享存储并行的研究实例;最后通过实验验证了该并行方案的可行性。     

火电单元机组机炉协调自抗扰控制

设计有效的火电单元机组机炉协调控制系统是提高热工自动化水数学模型及其简化的前提,利用相对增益法进行系统分析和变量配对,然后基于自抗扰控制原理设计了协调控制系统,最后进行了仿真实验.仿真结果显示了机炉协调自抗扰控制系统的有效性.     

基于MVC模式的评估系统重用性研究

针对通常评估系统难以重用的问题，指出其主要原因在于评估方法与评估指标体系的强依赖关系。为解决该问题，提出基于MVC模式的评估系统设计方法。把评估方法、指标平定界面与对两者的控制行为分别设计为模型、视图与控制器。按照这种设计方法完成对AHP评估系统的设计。以两个不同的评估应用问题进行验证。其结果表明该方法是可行的，的确具有可重用性。     

Complexity of the diagnosability problem for a general model of diagnosable systems

The complexity of the diagnosability problem for a self-diagnosable system is analysed in this paper. The most commonly studied model (Preparata et al. 1967) for a diagnosable system has been analysed in the literature and a polynomial time algorithm for testing its diagnosability is known. This paper analyses a more general model of the diagnosable system and finds the diagnosability problem to be NP-hard. In this model, each unit is tested by several tests and each test is carried out jointly by several other units of the system as opposed to each test being carried out by a single unit as modelled by Preparata et al. (1967).     

移动Agent系统JADE-S的研究与改进

提出了使用签名jar文件以及分离私钥和所属Agent的策略来建立一种安全的移动代理通信通道的方法。移动代理的安全性问题是目前研究十分广泛的一个复杂问题。文中对多Agent系统的安全性问题进行了全面的分析,并结合移动Agent平台JADE-S,深入研究了该平台的特点和安全方案,指出了它存在的安全缺陷。在此基础上,提出了采用签名jar文件以及分离私钥和所属Agent的策略来完善JADE-S的安全性,最后指出了下一步工作重点。     

A simple and effective genetic algorithm for the two-stage capacitated facility location problem

This paper presents a simple and effective Genetic Algorithm (GA) for the two-stage capacitated facility location problem (TSCFLP). The TSCFLP is a typical location problem which arises in freight transportation. In this problem, a single product must be transported from a set of plants to meet customers demands, passing out by intermediate depots. The objective is to minimize the operation costs of the underlying two-stage transportation system thereby satisfying demand and capacity constraints of its agents. For this purpose, a GA is proposed and computational results are reported comparing the heuristic results with those obtained by two state-of-the-art Lagrangian heuristics proposed in the literature for the problem.     

On robustness of predictor feedback control of linear systems with input delays

This paper is concerned with the robustness of the predictor feedback control of linear systems with input delays. By applying certain equivalent transformations on the characteristic equation associated with the closed-loop system, we first transform the robustness problem of a predictor feedback control system into the stability problem of a neutral time-delay system containing an integral operator in the derivative. The range of the allowable input delay for this neutral time-delay system can be computed by exploring its delay dependent stability conditions. In particular, delay dependent stability conditions for the neutral time-delay system are established by partitioning the delay into segments. The conservatism of this method can be reduced when the number of segments in the partition is increased. Numerical examples are worked out to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

An approach to active learning for classifier systems

In this paper,the active learning mechanism is proposed to be used in classifier systems to cope with complex problems:an intelligent agent leaves its own signals in the environment and later collects and employs them to assist its learning process.Principles and components of the mechanism are outlined,followed by the introduction of its preliminary implementation in an actual system.An experiment wit te system in a dynamic problem is then introduced,together with discussions over its results.The paper is concluded by pointing out some possible improvements that can be made to the proposed framework.     

基于单片机控制系统的软件抗干扰措施

在单片机实时控制系统中,程序失控是经常遇到的问题。通过分析程序失控的原因,提出了防范措施和方法,应用这些措施,可有效提高系统运行的可靠性,使系统具有程序失控自恢复能力。     

一种分布式实时事务调度算法

传统的乐观并发控制策略利用了一些不必要的事务重启来保证数据的一致性，事务重启能够极大的增加系统载荷以及加强资源和数据的竞争，在分布式环境下，由于系统的复杂性和较高的通讯开销加剧了该问题．针对该问题本文提出了一种靳的乐观并发控制策略，通过动态调整事务串行化执行顺序来避免不必要的事务重启．当把这种新的并发控制策略在分布式实时环境中实现时，考虑到分布式事务的实时性要求，本文提出把写阶段从临界区中分离出来的方法，并用顺序加锁的策略来保证分布式事务执行的正确性，最后给出了该实现方法的正确性证明．     

基于MCS-96单片机控制系统的程序失控防范

单片机实时控制系统中，程序失控是经常遇到的问题。通过分析程序失控的原因提出了防范措施和方法，应用这些措施可有效地提高系统运行的可靠性，使系统具有程序失控自恢复能力。