流体系结构抽象模型研究

流体系结构在新兴的体系结构中备受关注.鉴于多种多样的流体系结构的存在,本文提出了一个流体系结构的抽象模型.本项工作对开发应用在多种流体系结构上的可移植性具有重要意义.     

图形处理器的流执行模型

图形处理器极高的流计算能力使其成为实现实时流应用的有效方案。该文抽象出图形处理器的流执行模型,描述图形处理器流处理机制的执行过程,在图形处理器上实现了二维离散余弦变换。实验结果表明,图形处理器对标清格式的视频压缩编码效率可达70 fps。     

业务活动驱动系统体系结构执行研究

针对可执行体系结构研究中难以将业务体系结构的执行对应到系统体系结构的执行,并最终形成内在一致的执行体,提出了业务活动驱动系统体系结构执行的方法。该方法根据DoDAF中业务活动与系统功能多对多的关系,将业务活动用更详细的业务过程模型进行描述,并将过程模型中的行为单元对应到系统功能并触发该功能的执行。系统功能的执行将相应地触发一系列系统功能的执行,系统功能之间的系统数据交换将通过系统通信描述（SV-2）中的连接来实现,这样就建立起业务体系结构与系统体系结构之间的联系,并最终形成整个体系结构内在一致的执行体。该方法有效地解决了业务活动与系统功能之间多对多,无法形成内在一致的执行体问题,为体系结构的执行提供了一个明确、具体的可实施方案。     

制造执行系统体系结构中功能模型的研究

ERP系统面向客户从整个企业的层面制定的生产计划需要根据工厂实际状况进行执行,但由于ERP本身的限制及工厂层的动态变化特性和生产过程中的大量不确定性使得管理层的计划常常和工厂层的实际情况相脱节．制造执行系统（MES）就是为了解决这一问题而发展起来的．MES是面向执行的工厂层信息系统,为ERP系统和控制系统提供关键联接,能自动执行计划层制定的生产计划,从收集的实时数据中提取ERP系统所需的正确信息,使企业中需要相互联系的各信息系统和以产品生产为纽带的各部门紧密联系、协调运作,使企业获得最大的效益．本文介绍了MES产生和发展,在MESA模型的基础上提出由计划执行与工厂管理、数据采集与处理两大部分组成,包含10个模块的MES功能模型．     

64位流处理器中运算群的设计与验证

流处理器作为新型高性能处理器,能够高效地处理32位流程序.但是对于64位流处理器的设计,由于VLSI技术的限制,存在着很多挑战.运算群作为流处理器的核心运算部件,在整个流处理器中起着重要作用.运算群部件设计的好坏直接关系到流处理器的性能.本文以典型的流处理器为模型,说明了64位流处理器中运算群的设计技术,并对其功能进行了模拟验证,达到了预期效果.     

配置流驱动计算体系结构指导下的ASIP设计

为了兼顾嵌入式处理器设计中的灵活性与高效性,提出配置流驱动计算体系结构.在体系结构设计中将软/硬件界面下移,使功能单元之间的互连网络对编译器可见,并由编译器来完成传输路由,从而支持复杂但更为高效的互连网络.在该体系结构指导下,提出一种支持段式可重构互连网络的专用指令集处理器(ASIP)设计方法.该方法应用到密码领域的3类ASIP设计中表明,与简单总线互连相比,在不影响性能的前提下,可平均节约53%的互连功耗和38.7%的总线数量,从而达到减少总线数量、降低互连功耗的目的.     

传感器网络中协作任务的实时调度

在传感器网络实时监测应用中,大量传感器散布在监测区域中感知监测域的各种环境或监测对象的信息,一组功能有限的传感器往往相互协作地完成一个大的实时感知任务,协作性是传感器网络的重要特性,它要求实时任务之间的资源共享。单纯的实时系统为保证任务的实时性通常采用资源隔离机制而不能很好地解决传感器网络环境中的采集流数据处理的协作性问题。本文基于服务器的调度框架,使用了实时环境中的时间属性,将数据时间与程序时间相结合,从而将应用语义与系统中运行的程序相联系,提出了一种基于时间依赖关系的实时调度模式,并给出了基于此模式的事件驱动并发数据流程图模型及其实现机制。分析表明,该模型能有效地解决传感器网络监测区域中采集流数据处理过程的协作性问题,减少了数据丢失,提高了系统响应的实时性。     

流处理器技术研究与发展

高性能计算技术在过去十年中不断向前发展,但片外存储、通信延迟等问题一直得不到本质改善,线延迟和功耗问题也越来越突出。高性能计算领域正在寻求能够解决这一问题的新型处理器体系结构。流处理器是在众多新兴的处理器体系结构中发展非常迅速、被学界和业界广泛关注的一种新型处理器,它在数字处理、多媒体以及图像等领域已取取得很好的效果。本文分析了当前流行的几种流处理器,指出了流体系结构在科学计算领域的应用前景和所面临的挑战。     

Memoryless execution: A programmer's viewpoint

A set of rules for memoryless execution on third-gene ration computer systems is presented. These rules facilitate binary memoryless interactions within the context of a trustable operating system, without restricting the dynamic use of central processor general purpose registers. An estimate of the required machine support indicates that the firmware modifications required for an implementation based on a segmented microprogrammable computer are not extensive. It is shown that the impact of the solution on operating system design is modest. Moreover, programming generality among memoryless programs is maintained.     

流程工业生产执行系统的软件基础设施

结合流程工业环境苛刻,生产过程复杂等特点,针对传统MES存在的环境适应性低、研发和维护成本高和应用效果不理想等问题,提出基于模型驱动架构软件开发方法的软件基础设施,用于构建下一代柔性MES。其总体目标是使MES在满足流程工业普适性需求的同时,也能适应特定的企业环境。基于层次化设计,系统分为CIM、PIM和PSM。在PIM软件基础设施之上,CIM又包括3个领域模型:功能模型分析需求并描述功能,逻辑模型使用自描述的建模方法,定义工厂对象模型、用户接口和工作流程,科学计算模型将工厂对象模型转换为数学模型,最终实现数据协调和生产优化的闭环管理。原型验证及工程实践表明,系统能够实现与传统MES相一致的领域模型,并显著缩短产品交付时间,降低项目成本。本文将领域建模过程和软件开发过程彻底分离,提高了软件抽象层次和复用度。与之前的MDA相比,系统更具运行时动态特征,领域模型能够在编译期后被方便地修改,使UML等设计工具的输出不再仅仅是文档,而成为可执行的产物。     

SMA：一种新的多线程处理器模型

本文提出一种新的多线程处理器模型,它结合了前瞻性执行机制和多线程执行机制,既能从更大的指令窗口中开发出更多的ＩＬＰ,又能屏蔽各种长延迟操作,达到较高的资 源利用率。本文深入讨论了ＳＭＡ模型及其特点,并进行了初步的性能分析。     

Imagine流处理器上流的优化组织方法

流应用的特点以及传统处理器在处理流应用上的不足,使得支持数据并行的流处理器的设计成为当前体系结构研究领域的一个热点.文中针对Imagine流处理器体系结构的特点,提出了流分割和流压缩两种流的优化组织方法.模拟结果表明,流分割和流压缩使得流应用程序能充分利用Imagine的并行结构、流水结构和多级带宽存储结构,从而减少流程序的执行时间.     

MVX-CFI:一种实用的软件安全主动防御架构

软件安全是网络空间安全中最重要的环节.早期的软件安全解决方案大多是发现安全威胁后再逐一解决的被动防御方案.为了有效应对各类安全威胁,防御方法逐渐从被动过渡到主动.在众多的主动防御方法中,从系统执行架构角度出发构建内生防御能力的软件多变体执行架构技术受到了广泛关注,它通过异构、冗余执行体之间的相对正确性检查发现攻击行为,...     

高带宽远程内存结构中的预取研究

高速电路和光互联技术的发展极大地提高了网络的速度与带宽。因而,突破高性能计算机CPU与内存紧耦合的传统结构成为可能,CPU与内存的耦合不再受距离的限制,这必将引起体系结构的变革。文[1]提出DSAG结构——CPU与内存在空间上分离,每个CPU节点上仅留少量内存．将海量内存放在远程统一管理作为内存服务器,CPU节点和内存服务器之间通过高速网络互连。这种新的体系结构带来了更好的共享性和可扩展性,但同时也对我们解决CPU和内存之间的不平衡性问题带来了挑战。为了降低DSAG这种远程内存结构增加的访存时延,我们考虑到CPU正常访存没有充分利用网络的高带宽,因此可以利用剩余的网络带宽来进行远程内存数据的预取。本论文在应用程序执行时记录本地（相对于远程内存）不命中的地址信息,以页对齐分析其中存在的页框流（Page Frame Stream）的统计特征,并提出可基于页框流的预取机制可降低访存延迟、提升系统性能的观点。最后我们采用模拟的方法验证了观点的可行性与正确性,进一步提出了三种预取策略,比较并分析影响预取效果的因素。     

构件化可重构制造执行系统研究与实现

从软件重用角度对可重构MES体系结构及相关构件复用技术进行了研究。给出了开放、可扩展的可重构MES平台软件框架及构件获取技术;建立了可重构制造执行系统平台的功能层次结构;并对系统进行了设计和软件实现。该系统己在实际企业生产管理中试运行,结果表明,它提供的功能模块符合企业实际生产需要,并解决了传统制造执行系统适应性和可重构性差等问题。     

面向应用的可视化环境ASVE

通过分析在面向应用的可视化系统开发中存在的问题和需求,提出了面向应用的可视化环境（ＡＳＶＥ）体系结构,它包含建模、计算和可视化（ＭＣＶ）三部分,建模模块通过采用属性映射技术和应用编程接口的统一数据模型,有效地支持了应用中的计算和可视化,使用户可以方便、灵活、可扩展地构建面向应用的可视化环境,最后给出了一个１５０ｔ电弧炉偏弧炉研究可视化应用系统的实例。     

Prophet推测多线程系统设计与实现

推测多线程技术通过推测执行的方式开发应用程序的线程级并行性,以提高程序执行性能。该技术一般通过执行模型来检测运行时可能的线程推测错误情况,并采取合适的机制恢复程序正确运行。描述的Prophet是一种基于硬件实现的推测多线程执行模型。重点描述了Prophet执行模型针对执行模型设计的关键问题的解决方案,包括Prophet的线程状态控制和多版本的Cach。系统,Prophet的多版本Cache系统提供了推测数据缓存功能,并使用基于总线监听的Cache协议实现了数据依赖违规检测。还给出了使用Olden基准程序对Prophet执行模型进行功能和性能测试的结果,并分析说明了Prophet系统可以有效地开发应用程序的线程级并行性。     

流处理器延迟隐藏机制的优化及实现

流体系结构在新兴的高性能计算机体系结构中备受关注,通过多种技术途径,流处理器能广泛深入地挖掘程序各种并行性。本文首先介绍流处理器访存延迟隐藏的技术,然后引入“链接”思想以进一步优化访存延迟隐藏机制,最后讨论了“链接”机制在流处理器上的实现。