面向链式数据结构的间隔预取策略

由于链式数据结构的存储缺乏空间局部性,导致程序执行过程中对链式数据的访问会发生严重的Cache缺失行为。通过对面向链式结构的线程预取性能分析,研究链式数据结构程序热点循环的计算任务量与访存任务量比例特征对线程预取性能的影响。结合多核处理器平台特点,实现了一种适用于链式数据结构的帮助线程间隔预取方法。实验结果进一步验证了计算任务量与访存任务量比例特征对间隔预取性能的影响,表明间隔预取相比于传统线程预取技术有明显的性能优势。     

一种基于线程的数据预取方法

多线程、多核处理器的推广受限于应用。目前,大部分应用尤其是桌面应用都是单线程程序,不能充分利用多线程处理器提供的多个现场并行执行来提高速度。使用空闲现场加速单线程应用是目前研究的一个热点,研究主要集中在提高传统串行应用存储访问的效率和分支预测的精度。在基于线程的数据预取方法中,数据预取线程是从主线程的执执行踪迹中提取的。它们使用空闲的现场,和主线程并行执行,在主线程需要数据之前把数据取到离处理器更近的存储层次。基于线程的数据预取方法能够有效地解决传统数据预取方法难以处理的诸多问题,如不规则内存访问模式。本文具体分析了应用程序中访存行为的特点,结合控制流处理,设计并验证了一种基于线程的数据预取方法TDP。模拟结果显示,使用TDP可以获得7％左右的性能提升。     

帮助线程预取质量的实时在线评价方法

针对传统静态枚举设置帮助线程控制参数值的繁杂耗时问题,提出了一种帮助线程预取质量的实时在线评价方法。首先,明确了帮助线程的预取服务质量（QoS）的目标;其次,分析了帮助线程预取性能评价的动态指标,对帮助线程预取QoS进行了建模分析;最后,提出一个帮助线程预取的动态自适应调节算法,算法根据程序的阶段行为变化和动态预取获益变化等信息来判断参数值的适用度以及是否需要进行反馈优化,从而实现对预取控制的自适应调节。实验结果表明,应用自适应预取评价算法之后,Mst热点模块的性能提升加速比为1.496,所提出的自适应预取评价方法能够根据程序的动态阶段行为对帮助线程控制参数值作出自适应控制和调节。     

基于交织预取率的帮助线程预取质量调节算法

预执行帮助线程在预取过程中需要进行动态预取调节,而传统静态枚举控制参数值的控制方法在预取执行过程中保持固定不变,从而使得该方法不能够有效的为主线程提供预取质量保证（quality of service,QoS）。针对该问题,提出了一种基于交织预取率的帮助线程预取质量参数调节方法。首先,对帮助线程的预取QoS优化进行了建模分析;其次,在前期交织预取工作的基础上,提出了基于交织预取率的帮助线程参数值调节算法;最后,在真实的商用多核平台上对所提出帮助线程预取调节算法进行了评测和分析。实验结果是所提出的帮助线程预取调节算法使得基准测试程序的几何平均性能加速比为1.114,而传统静态枚举方法的几何平均性能加速比为1.135。实验结果表明,所提出的帮助线程预取质量调节算法解决了帮助线程预取过程中的参数值自动调节问题,算法不需静态枚举参数值便可以快速获得与之相近似的预取性能提升。     

面向单线程应用的数据预取技术研究

多线程处理器的推广受限于应用,目前大部分应用尤其是桌面应用都是单线程程序,不能充分利用多线程处理器提供的多个现场,并行执行以提高速度.使用空闲现场加速单线程应用是目前研究的一个热点,研究主要集中在提高传统串行应用存储访问的效率和分支预测的精度.在基于线程的数据预取方法TDP中,数据预取线程是从主线程的执行踪迹中提取的,它们使用空闲的现场,和主线程并行执行.由于数据预取线程仅仅包括和预取相关的指令,它们比主线程执行要快,可以在主线程需要数据之前,把数据取到离处理器更近的存储层次.基于线程的数据预取方法能够有效地解决传统数据预取方法难以处理的诸多问题,如不规则内存访问模式.研究控制相关对TDP的影响,具体分析使用错误前瞻的数据预取方法:通过在预取线程中加入分支指令,并用它们控制预取线程的执行过程.通过研究发现,在某些情况下即使控制前瞻已经被证实是错误的,继续执行预取线程可以获得更好的预取效果.模拟结果显示,使用错误前瞻可以获得5%的性能提升.     

网格局部性及其优化研究

数据网格已逐步在科学研究领域得到应用.提高数据网格的性能以适应分布式数据管理已经成为研究数据网格的一个热点.提出了网格局部性的概念,分析了网格局部性对数据网格性能的影响,并从增强网格局部性的角度对数据网格的性能进行优化,提出了综合跳一扩散副本替换策略(jump-DRP)和参考生物外激素的任务调度策略(JARIP).实验结果表明,考虑了网格局部性因素的jump-DRP与JARIP的策略组合提高了网格平台的任务处理性能,并对各类应用背景及任务的复杂程度具有鲁棒性.     

天体物理成团研究中的非规则访存优化

HGGF(halo-based galaxy group finder)算法实现了基于暗物质晕的星系找群,在研究宇宙大尺度结构及宇宙的演化等领域中占有至关重要的地位。但由于数据规模的增长,急需对HGGF算法进行优化,以缩短运行时间。经分析,算法的热点部分耗时受到非规则访存的严重影响,因此针对算法的结构和非规则访存模型,提出了数据预排序方法,并分析了该方法如何影响访存过程。在此基础上,利用数据对齐、循环分解进一步优化访存效率,利用负载均衡和互斥变量私有化的方法提高了Open MP的并行效率,最终将HGGF应用使用12线程加速11.6倍,同时取得了更好的可扩展性。主要有三点贡献:(1)分析了HGGF算法的非规则访存问题;(2)提出并分析了数据预排序方法;(3)使用数据对齐、循环分解、负载均衡、互斥变量私有化方法提高了HGGF应用的并行性能。     

基于Alluxio远程场景下缓存策略的优化*

当今时代数据呈现出指数级增长效应,更多的组织采用多数据中心和分布式来存储数据,Alluxio作为以内存为中心的虚拟分布式存储系统,整合了底层大数据生态系统。在Alluxio与底层存储结合的远程场景中,由于网络的延迟,使得I/O速度成为影响对外服务的重要因素之一。针对以上研究提出一种基于Alluxio远程场景下的缓存策略CPR,利用存储系统中数据块之间的关联性指导数据预取与替换,采用分组思想提高关联规则的利用率,启用后台线程实时更新规则集,并通过仿真实验验证策略的有效性。仿真结果表明,CPR策略指导下的I/O性能要优于Alluxio现有的缓存策略和一些基于数据块间关联规则的缓存策略。     

基于聚类和ARMA时间序列的I/O区域预取

预取是提高存储系统性能的主要手段之一.但现有存储系统的设备层并不知道任何I/O访问的语义信息,因而不能充分利用I/O访问的语义来预取下一时刻要访问的数据,只能利用较简单的方式如I/O访问的局部性、顺序访问和循环访问等特性来实现简单的预测.为此,本文根据存储系统的特点提出了实用且高效的基于连续度的聚类算法来发现密集读请求访问的区域,并采用ARMA时间序列模型来预测密集读请求可能访问的区域及访问时刻,为正确的预取提供了准确的信息.为提高预取的准确性,并采用了动态参数估计的策略.通过大量实验的结果验证了这两种算法的正确性和预测的准确性,能较大的提高存储系统的预取效率.     

基于CMP的指针数据预取方法

针对现代计算机系统中的存储墙问题,提出一种适合于链式数据结构的数据预取方法——纯遍历推送方法。采用基于共享高速缓存的多核处理器平台CMP上的多线程技术,在主程序运行时分离出一个推送线程,由其将主线程需要的数据提前预取至处理器共享高速缓存中以隐藏主线程的存储器延迟。实验结果证明该方法在CMP架构下对以链式结构为主的内存受限程序的性能有一定的改进。     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate