一种改进的激光多普勒测量光纤光路

为了解决传统激光多普勒差频测量光路存在的光功率损耗大、参考光功率不可控等问题,在传统激光多普勒光路中增加了光纤环形器,设计了一个全光纤激光多普勒差频测量光路,并分析计算了传统光路和改进光路中各光纤无源器件的光功率损耗和整体光路中光的利用率。通过搭建激光多普勒测量系统,采用两种光路对音叉振动进行测量,设计了两种光路的对比性试验;采用光功率计实测了两种光路的输出光功率,进而计算出其光利用率;同时,采用数字示波器实时观测两种光路光电探测器输出的多普勒频移信号波形,并从信号幅值、信号对比度和信噪比等方面进行了分析计算。试验结果表明:分析计算结果和实测结果相吻合,改进的激光多普勒测量光路提高了光的利用率;可通过不同分光比的光纤耦合分束器来控制参考光光功率,使得输出的多普勒频移信号幅值增大,信号信噪比和对比度都有所提高。     

基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算

在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。为了适应大规模、高效率的数值模拟需要,本文提出了分组流水线的光路追踪并行策略,能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性。     

EAST汤姆逊散射诊断定位控制系统的设计

设计了一种激光光路定位控制系统,用于EAST汤姆逊散射诊断的光路准直和测量区域的定位,其精确性对于该诊断的测量尤为重要,该诊断用于测量EAST装置放电时等离子体的电子温度和密度;为节约宝贵的实验时间,结合该系统给出一种快捷的激光光路定位方法;重点描述该系统中基于单片机PIC16F874A设计的靶板控制器,与传统步进电机控制器相比,具有故障恢复、支持光纤通信、体积小等优点。该系统已在2010年度的EAST实验中投入使用,运行可靠,定位精确,大幅缩短了光路准直所需时间。     

利用光纤和OMA研究A1等离子体的空间分辨光谱

利用光纤和光学多道分析仪(OMA)检测激光诱导产生的A1等离子体发射光谱,可使实验系统的光路调试较为简便,同时可方便地检测距靶面不同位置处的谱讯号.本文分别研究了在空气(Air)、氮气(N2)和氩气(Ar)环境气体下谱线强度空间分布的不同特征,并研究了不同环境气体气压下谱线宽度随靶距离变化的情况,对激光等离子体的诊断具有重要意义.     

基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算

提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景.     

用微型计算机进行光学自动设计

光学系统的设计,因光路(光线的轨迹)和象差要反复进行计算,工作量相当大。在用计算机代替人工作光路象差计算后,虽然大大提高了设计效率,但设计的方针方法仍停留在手工设计阶段,在设计中修改结构参数还是带有很大的盲目性与试探性,因此设计周期较长,一般要几个星期到几个月。为了进一步提高设计质量与设计效率便提出了自动设计的问     

高效毛细管电泳紫外线与荧光检测器的研究

提出两种可从根本上改变高效毛细管电泳紫外检测器光路状况的方法，使用凹面镜反射式聚光或用组合透镜聚光，使光线在进入毛细管时基本呈垂状态，可使光线以最大光程通过毛细管内的样品溶液。     

线阵CCD技术在测量植物生长量方面的应用

为了能够自动测量植物生长增量,采用了一种基于激光准直光源加线阵电荷耦合器件(CCD)的光路结构,提出了一种用数字电位器来控制二值化电路的方法。基本原理是将被测物体投影在线阵CCD上,通过分析和比较CCD视频输出信号,将CCD像元的空间序列转换成电压的时间序列。由此得到感光像元的个数,进而计算投影尺寸得到被测物体的高度。实验结果验证了该系统可靠且实用。     

内置面热源密闭方腔内耦合传热数值仿真

为研究温度对固体推进剂点火燃烧性能的影响,需对实验用燃烧室进行温度控制。为进行优化控制,建立了内置面热源的密闭方腔耦合传热模型,利用FLUENT软件,对流动和耦合传热进行了三维数值仿真。计算采用离散坐标(DO)辐射模型,Boussinesq假设。计算结果表明,在自然对流的密闭方腔内,辐射换热比导热和自然对流换热更具主导地位。腔内中心上升的热流与边壁附近下降的冷流形成自然对流环流,环流的速度较高,而上述两部分中间夹层的流体速度较低。数值仿真反映了实验用燃烧室内温度及流场的分布,为实验数据的准确性提供了理论依据。     

激光间接驱动对称性分析的GPU并行求解

在激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)辐射对称性分析中,当靶表面网格离散细密时,面元辐射能流计算耗时长,严重制约实验设计仿真及优化的快速开展,针对上述问题提出了基于GPU的并行计算方法,在CUDA架构下,通过网格单元视角因子计算过程到GPU各运算线程的映射,结合雅可比迭代法求解系数矩阵对角占优方程组快速收敛的特点,实现了对ICF分析模型靶表面辐射能流的高效计算.以三维仿真软件IRAD3D为平台,神光-Ⅱ激光装置和神光-Ⅲ原型装置的两个实验靶模型为案例,实验结果表明,改进方法能够充分利用GPU的硬件特性,对称性分析和参数优化的加速比在1000左右,大大提高了实验设计的效率.     

基于目标码的XENIX核心源程序提取

近年来，基于Ｉｎｔｅｌ８０３８６／８０４８６ＣＰＵ的计算机，特别是微型机，在国内大量引进并逐渐国产化．ＸＥＮＩＸ操作系统作为这些计算机上配备的基本多用户系统已被越来越多的国内用户所接受．但是要充分发挥ＸＥＮＩＸ系统的作用，还需要对此系统作一些改造、扩充或进一步的开发以适应国内普通用户的需要．为了适应国内对ＸＥＮＩＸ移植开发的需要，经过几年的努力，我们成功地以可运行的目标码为基础，在计算机辅助之下提取了其核心部分的源程序．本文讲述基于目标码的核心源程序提取的方法、有关工具的使用及具体的提取过程．     

多群粒子输运问题在多核集群系统上的混合并行计算

本文分析了非结构网格多群粒子输运Sn方程求解的并行性,拟合多核机群系统的特点,设计了MPI/OpenMP混合程序,针对空间网格点采用区域分解划分,计算结点间基于消息传递MPI编程,每个MPI计算进程在计算过程中碰到关于能群的计算,就生成多个OpenMP线程,计算结点内针对能群进行多线程并行计算。数值测试结果表明,非结构网格上的粒子输运问题的混合并行计算能较好地匹配多核机群系统的硬件结构,具有良好的可扩展性,可以扩展到1024个CPU核。     

基于嵌入式CPU的SBC音频编解码器的实现和优化

SBC(Subband Codec)算法是一种计算复杂度较低,能在中等比特率下传输高质量音频数据的音频编解码算法.重点介绍在自主知识产权32位嵌入式CPU CK520平台上实现SBC编解码器以及针对该平台进行优化的方法.实验结果表明该优化方案可行并使得SBC编解码器的运算速度在该平台下得到了很大的提高.     

高可扩展可容错的无网格/粒子程序petaPar及其测试

petaPar 粒子模拟程序面向千万亿次级计算,在统一框架下实现两种广受关注的粒子模拟算法：光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）和物质点法（Material Point Method,MPM)。代码支持多种材料模型、强度模型和失效模型,适合模拟大变形、高应变率和流固耦合问题。支持纯 MPI 和 MPI+X 混合两种并行模型。系统具有可容错性,支持无人值守变进程重启。在Titan 上测试表明,petaPar 可线性扩展到 26 万 CPU 核,SPH 和 MPM 算法并行效率相对 8 192 核分别为 87% 和 90%。     

程序执行时间的静态预估与可视化分析方法

软件时间性能分析与评估技术是实时软件开发中的一个重要课题.提出了一种基于控制流程图的程序执行时间的可视化分析框架,研究了中间代码段与源程序中语句的对应关系的自动分析、源程序语句行的CPU周期数的提取和计算方法、基于控制流程图的点到点最大时间分析算法和CPU周期的绝对时间估计方法.设计并实现了一个实用的基于控制流程图的程序执行时间静态分析与评估工具.最后,对研究工作进行了相关比较和总结.     

Two-phase execution of binary applications on CPU/GPU machines

High computational power of GPUs (Graphics Processing Units) offers a promising accelerator for general-purpose computing. However, the need for dedicated programming environments has made the usage of GPUs rather complicated, and a GPU cannot directly execute binary code of a general-purpose application. This paper proposes a two-phase virtual execution environment (GXBIT) for automatically executing general-purpose binary applications on CPU/GPU architectures. GXBIT incorporates two execution phases. The first phase is responsible for extracting parallel hot spots from the sequential binary code. The second phase is responsible for generating the hybrid executable (both CPU and GPU instructions) for execution. This virtual execution environment works well for any applications that run repeatedly. The performance of generated CUDA (Compute Unified Device Architecture) code from GXBIT on a number of benchmarks is close to 63% of the hand-tuned GPU code. It also achieves much better overall performance than the native platforms.     

VHDL语言设计可综合的微处理器内核*

详细介绍了用VHDL语言设计可逻辑综合的教学实验用CPU的过程。CPU指令系统构架采用RISC结构,设计上使用结构化编程方法,将CPU内核按照功能划分为不同的模块,采用VHDL语言设计每一个模块的内部功能和外围接口。所有的功能模块组合起来后,通过EDA工具进行CPU内核的逻辑综合和功能仿真,最后在可编程逻辑器件上实现这个完整的CPU内核。     

Calculation by artificial compressibility method and virtual flux method on GPU

In this study, artificial compressibility method and virtual flux method were implemented on GPUs. Because GPUs are recognized as massively parallel computers, DP-LUR was employed as time integration method. In spite of slow convergence characteristics of DP-LUR, calculation by the coupling of DP-LUR and GPU is about 15 times faster in time than that of LU-SGS and single CPU. Virtual flux method, which enables to calculate flow around curved surface on the Cartesian grid is also implemented to artificial compressibility method on GPU program, which was implemented in this study. GPU code of virtual flux method is about 8 times faster than CPU code.     

实时嵌入式系统协调设计的行为验证模型

嵌入式系统协调设计中，通常采用协同验证方法检验系统设计的正确性，目前比较常用的验证手段有行为验证和基于处理器结构的指令集模拟．指令集模拟从底层时序关系模拟CPU功能，通过建立与硬件模拟器连结关系来验证软硬件接口．指令集模拟的主要特点是模拟精度高，但模拟速度慢，对于不同的CPU结构需要构造不同的指令集模拟器．文中研究一种基于RTOS实时嵌入式系统行为验证模型，通过扩展RTOS功能，建立RTOS软件模拟器，实现RTOS模拟器和VHDL／VerilogHDL协同模拟交互．RTOS模拟器把嵌入式软件功能代码、CPU接口代码以及定制硬件驱动代码分开，实现嵌入式软件设计与硬件平台的弱相关，从更高层次验证系统功能。     

基于多缓冲区多线程的视频图像传输方法

使用计算机软件实现图象序列的编码传输具有广泛的应用前景.Win32系统抢先式多任务机制的推出解决了以前单进程图象序列编码传输存在的CPU资源利用率低、传输效率低等缺陷.文中提出了基于多缓冲区多线程结构的视频图像方案,它可以更充分地利用CPU资源,提高传输效率,并很好地解决了收发之间的握手和错码重发问题.