面向超导量子计算机的程序映射技术研究

量子程序在量子计算机上执行时可能由于噪声产生错误.先前的量子程序映射策略将量子程序映射至量子计算机中的最健壮的区域上,以获得更高的保真度.在量子计算机上同时映射多个量子程序可以提升量子计算机的通量和资源利用率.但由于健壮资源稀缺、资源分配冲突,并发量子程序映射会导致整体可靠性下降.介绍了量子程序映射,对相关研究进行分类,并深入分析了其特点与区别.此外,针对并发量子程序映射问题提出了一种新的映射策略,包括3个关键设计:1)提出了社区发现辅助量子位划分算法.结合拓扑结构和错误率数据为并发量子程序进行物理量子位划分,提升初始映射可靠性,避免健壮资源的浪费.2)引入了跨程序SWAP操作,降低了并发量子程序的映射开销.3)提出了一种量子程序映射任务的调度框架,用于动态选取并发量子程序,在保证量子计算机保真度的前提下,提升了通量.所提策略较先前工作在程序执行保真度上提升了8.6％,节省了11.6％的映射开销.所设计的系统是一个面向量子计算机的操作系统原型——QuOS.     

异构分布式系统中一种新型主副版本调度算法

针对异构分布式系统中处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题，提出一种新型高可靠性主副版本调度算法（HRPB）。任务模型以有向无环图（DAG）表示，该算法共计调度主、副两个版本的任务。在任务优先级排序阶段，根据任务执行时间及截止时限来制定新指标平均最晚开始时间（ALST）进行排序；在任务处理器分配阶段，采取多一重备份策略以解决处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题，并且改进了副版本调度时的可靠性指标计算方法。通过随机生成DAG图进行算法仿真测试，实验结果表明，HRPB比eFRD具有更优的副版本调度成功率、更高的系统可靠性。     

基于模糊神经网络的相控阵雷达任务调度设计

针对相控阵雷达任务调度中任务优先级较难建立数学模型,从而影响任务调度效率的问题,提出一种基于自适应模糊神经网络的相控阵雷达任务调度算法。该算法:模糊控制部分能够利用模糊隶属度对多个目标参数值进行量化处理;神经网络部分可以智能地实现目标参数和任务优先级之间非线性映射。仿真结果表明,该方法有效,在目标数目饱和情况下,保证高优先级任务被调度的同时,使更多的任务得到调度执行,其性能优于传统任务调度方法。     

μC/OS-Ⅲ在STM32F103RC 上的移植

针对在 STM32F103RC 处理器组建的系统上移植μC/OS-Ⅲ时需要一定移植条件的问题,介绍一种移植μC/OS-Ⅲ的方法,Cortex-M3内核处理器为μC/OS-Ⅲ移植带来的便利性以及μC/OS-Ⅲ移植工作中涉及到的3方面内容,重点说明μC/CPU移植文件编写与修改的细节,并详述基于STM32F103RC产品平台下的μC/OS-Ⅲ成功移植案例。实践结果表明：该方法具有可操作性,能够实现μC/OS-Ⅲ在STM32F103RC上的移植。     

云计算多目标任务调度的优化粒子群算法研究

针对传统粒子群算法求解云计算多目标任务调度的收敛速度慢、精度低的缺陷,提出一种优化多目标任务调度粒子群 算法(MOTS-PSO)。 首先,引入非线性自适应惯性权重,改变粒子的寻优能力,避免算法陷入局部最优;其次引入花朵授粉算法 概率更新机制,平衡粒子的全局搜索和局部寻优,并对粒子的全局搜索位置更新公式进行改进;最后引入萤火虫算法,产生“精 英解”对局部搜索位置更新公式进行改进;同时利用“精英解”对粒子的位置进行扰动,跳出局部最优状态。 实验表明,MOTS-PSO 算法在收敛速度和收敛精度上,比 PSO 算法提高了 27. 1%、19. 9%,比 FA 算法提高了 22. 09%、5. 2%。 进一步实验表明, MOTS-PSO 算法在解决不同规模数量的任务调度时,比 PSO、FA 算法效果更优。     

大数据流式计算框架Heron环境下的流分类任务调度策略

新型大数据流式计算框架Apache Heron默认使用轮询调度算法进行任务调度，忽略了拓扑运行时状态以及任务实例间不同通信方式对系统性能的影响。针对这个问题，提出Heron环境下流分类任务调度策略（DSC-Heron），包括流分类算法、流簇分配算法和流分类调度算法。首先通过建立Heron作业模型明确任务实例间不同通信方式的通信开销差异；其次基于流分类模型，根据任务实例间实时数据流大小对数据流进行分类；最后将相互关联的高频数据流整体作为基本调度单元构建任务分配计划，在满足资源约束条件的同时尽可能多地将节点间通信转化为节点内通信以最小化系统通信开销。在包含9个节点的Heron集群环境下分别运行SentenceWordCount、WordCount和FileWordCount拓扑，结果表明DSC-Heron相对于Heron默认调度策略，在系统完成时延、节点间通信开销和系统吞吐量上分别平均优化了8.35%、7.07%和6.83%；在负载均衡性方面，工作节点的CPU占用率和内存占用率标准差分别平均下降了41.44%和41.23%。实验结果表明，DSC-Heron对测试拓扑的运行性能有一定的优化作用，其中对接近真实应用场景的FileWordCount拓扑优化效果最为显著。