利用直连网络实现可扩展路由器

Internet的迅速发展直接表现为用户流量的迅速增长,这就要求路由器必须提供更大的容量.传统的路由器由线卡和集中式交换网络构成.集中式交换网络只能支持有限的端口数目,而且随着端口数目的增加,调度算法也变得越来越复杂,所以交换网络正成为整个路由器的性能瓶颈.集中式交换网络还是路由器的单一失效点,无法提供令人满意的容错性能.直连网络具有良好的扩展性和容错性.其中,3-D Torus拓扑结构已被成功应用到可扩展路由器的设计当中.但是在实际应用中,3-D Torus结构受到等分带宽的约束,限制了扩展规模.介绍了一种新型的直连网络结构,称为蜂巢式结构.将对蜂巢结构作简单的改动,修改后的拓扑表现出很好的拓扑属性.基于该结构,提出了两类最短路径路由算法.其中,负载均衡的最短路径路由算法较好地利用了直连网络路径多样性的特点,针对均匀随机和Tornado两种类型的流量都表现出较低的分组延时和较高的吞吐量.另就队列长度和单节点调度算法等方面对路由算法的影响进行了讨论.蜂巢结构为可扩展路由器的设计提供了新的选择.     

Xmesh:一个mesh-like片上网络拓扑结构

针对片上网络(network on chip,简称NoC)的节点数量少、距离近、物理实现复杂度受到限制的特点,提出了一种新的Xmesh拓扑结构,并为该结构提出了XM路由算法.该结构在经典的mesh结构的基础上添加了两个对角线型的回边,缩短了节点间的距离,而且路由计算的复杂性不高,实现的复杂度基本没有增加.将Xmesh与经典的Mesh和Torus结构进行了理论分析比较,同时,在Popnet模拟器上基于均衡负载和热点负载两种负载模式进行性能比较.模拟结果表明,Xmesh平均延时不到Mesh结构的70%.对于均衡负载,当网络规模较小时,Xmesh的延时比Torus的更小;对于热点负载,当热点距离网络中心或者对角线比较近时,Xmesh的延时比Torus的小10%～30%.反之,其延时比Torus的大10%～30%.总的来说,Xmesh的性能与Torus比较接近,但其物理实现更为简单,Xmesh比Mesh结构的性能更好.     

基于递推分解的Torus网络可靠性研究

为解决大规模Torus网络可靠度计算中遇到的NP难问题,引入递推分解和组合模型的思想对Torus网络的可靠性进行分析研究.递推分解的算法降低了计算网络可靠度的复杂性,组合模型的方法则降低了网络的结构复杂度.对于大规模的Torus网络,通过采用可靠度上下界逐步逼近的方法,可以得到较高精度的可靠度近似值.实验结果表明,在结点失效概率均小于0.10%时,对多达上千个结点的Torus网络仍超过90%的可靠度,而且提出的方法也适合其它并行体系结构网络的可靠度计算.     

一类层次环网络的构造及路由算法

讨论了一类层次环网络 HRN的构造方法、拓扑性质和路由策略 .重点讨论了 HRN网络的一个子类 ,即RP(P,k1 ,k2 )网络 ,分析了其拓扑性质 ,并和 2 D Torus,3D Torus,Hypercube和 De Bruijn Graph等拓扑结构进行了分析比较 .结果表明 ,RP(P,k1 ,k2 )网络的拓扑结构简单 ,路由策略方便 ,是一种实用的互联网络 .接着 ,讨论了RP(P,k1 ,k2 )网络上的路由问题 ,给出了点点路由、Broadcast路由、All- to- all路由和置换路由算法 ,前 3个算法分别需要 k2 / 2 k1 / 2 2 ,k2 / 2 k1 / 2 2 ,10× k1 × k2 - 4个时间步 ,置换路由需要 4 min{ k2 ,k1 } (k2 - 1)×(k1 - 1)个路由时间步 .最后 ,提出了两个参数 ,即最优节点分组和最优网络划分 ,用于评价互联网络的效率 ,并据此分析了 RP(P,k1 ,k2 ) ,2 D Torus和 Hypercube网络的性能 .     

使用多级交换网络进行高性能路由器设计

拓扑结构和路由算法是影响多级交换网络性能的重要因素．在比较多种多级互连拓扑属性的基础上,提出将3D Torus结构应用于大规模交换网络设计．然后针对3D Torus交换网络中报文路由面临的两个关键问题：多路径负载均衡和报文保序,提出一种基于维序的多路径路由算法DMR(dimension-order—based multi—path routing)．该算法可在保证报文顺序的同时在多条路径上平衡负载,提高交换网络吞吐率．最后通过模拟验证了算法的性能,并与维序路由和随机路由算法进行了比较．模拟结果表明,DMR算法的性能优于维序路由算法,能够达到随机路由算法性能水平,同时具有随机路由算法所不具备的报文保序特性．     

NoC节点编码及路由算法的研究

NoC的设计和实现受到芯片的面积、功耗、深亚微米效应的限制.将拓扑结构和节点编码相结合,提出一种基于约翰逊码的二维平面编码.该编码隐含了Torus网络拓扑结构以及网络节点之间的连接关系并且有很好的扩展性,能够简化Torus拓扑结构上路由算法的实现和降低硬件成本.基于此编码和利用X-Y路由的路由确定性特点,提出改进X-Y路由,在中间节点只需要3或5个逻辑运算,降低路由的计算复杂性和硬件成本.最后,进行了节点结构设计.提出的编码不仅用于NoC的路由方面而且在NoC任务映射方面有重要应用.     

Torus连接Petersen图互连网络及路由算法

可扩展性和短直径是设计大规模并行计算机系统互连网络的两个重要因素.基于Petersen图的短直径和正规性和Torus拓扑结构的可扩展性,提出了一种新的互连网络拓扑结构,称为Torus连接Petersen图互连网络.该互连网络拓扑结构具有短直径、正规性、对称性和良好的扩展性.网络节点采用混合编码方法,使得路由算法设计简单.分别设计了基于混合编码的单播、广播路由算法.分析表明提出的互连网络具有较好的拓扑性质.     

直线引导的Torus结构路由算法

为了提高片上网络在Torus拓扑结构下的路由通信效率,提出了一种基于直线引导思想的路由算法Tline。该路由算法将Torus拓扑结构的片上网络拓展为类似Mesh结构的坐标平面,以数据包的源节点和目的节点构成的直线为路由转发方向,并根据周围邻近节点的拥塞状况选择传输路径方向实现部分自适应路由。实验结果表明,与XY、OE路由算法相比,在热点流量模式下Tline路由算法具有较好的路由性能,且平均能耗降低约8%。     

Storus:一个二维片上网络拓扑结构

随着CMOS工艺集成度持续不断提高,单片多处理器正在成为高性能处理器结构的发展趋势,现有的片上总线结构已不足以满足片上系统设计的互连需求,近年来提出了片上网络这一新的互连结构,片上网络需要解决的问题有:选择合适的拓扑结构、路由算法、流控机制等等.文中为片上网络结构提供了一个新的拓扑结构Storus以及路由算法L2,并使用多种负载模式、多种流控机制对Storus与Torus结构进行模拟分析.模拟结果显示,Storus的平均路由延时约比Torus小2%～15%,使用热点负载模拟时,Storus的饱和吞吐量约为Torus结构的1.2～1.5倍.     

嵌入式系统Internet打印的设计与实现

本文通过设计实例介绍了一种嵌入式网络打印的实现方案。该方案选用ATmega128为MPU、LAN91C111为网络控制器,以通用的SPP打印并口作为物理输出端口,硬件构成上具有典型意义。软件上精简了TCP/IP协议栈,完成了网络接口程序的设计,构建了嵌入式WEB服务器。在分析网络打印模型的基础上,实现了IPP网络打印协议的基本功能。     

可重构专用微处理器设计方法的分析

可重构计算技术在上世纪末到本世纪初成为计算机体系结构中的一个热门的研究领域.研制可重构微处理器体系结构也是今后微处理器体系结构研究的重要发展方向之一.本文首先对可重构技术进行了简要的介绍.在此基础上,从可重构粒度、范围和时机三个方面对可重构微处理器的设计方法做了分析.最后,文章提出了一种基于＂标准基本单元-可配置通路＂的设计思路.     

MPU算法在汽车车身造型设计中的应用

介绍了多层面单位分割隐函数曲面(MPU)算法.该算法建立在局部形状函数、单位分割和八叉树细分的基础上,可由点云数据快速、准确、自适应地进行曲面反求.应用该算法,对车身外覆盖件和内部结构件进行了曲面反求,结果表明,该算法对汽车车身开发具有重要的应用价值.     

图形点阵式液晶显示模块与96单片机的接口

本文介绍了图形点阵式液晶显示模块MSP—G12864DYLY的特性和工作原理，以及与80C196KB单片机的接口编程，讨论了单片机控制的屏幕显示技术。最后提出了关于图形点阵式液晶显示模块与MCS-96系列单片机接口问题的几点建议。     

基于嵌入式微处理器的张力控制器

包装机械在收放卷过程中，卷材卷筒直径的变化会引起张力的变化，而恒定张力是保证产品质量的关键。张力控制器，充分利用混合信号微处理器片上的A／D及PWM等功能，简化了系统设计。采用张力传感器检测卷材张力的大小．与设定的张力值作比较，进而给出恒流控制磁粉制动器力矩．使卷材张力保持恒定。文中还叙述了传感器测量接口电路原理和磁粉制动器恒流控制接口电路原理。     

基于VHDL语言的控制器设计与验证

介绍了设计与MCS8051微处理器指令集完全兼容的微处理器芯片的方法和过程。 设计中采用自上而下的结构化设计方法。利用VHDL语言对目标芯片进行描述仿真，逐步细化 ，最后综合成逻辑级的网表。该文中重点介绍了VHDL结构化层次设计、FPGA验证以及在RTL 级利用VHDL语言对控制器单元的设计。     

为低档单片机增加高精度模数转换功能

以AT89C2051为例,介绍一种用低档单片机加简单电路实现高精度A/D转换功能的硬件和软件的设计方法,并讨论了有关参数对精度的影响。     

基于socket通信的远程微处理器实验系统设计与实现

本文结合网络通信的特点，从微处理器实验系统体系结构出发，提出了远程微处理器实验系统的框架，并以WCS－4微处理器实验系统为例，详细阐述了使用socket通信技术来实现微处理器远程实验的原理。     

基于三角形MPU结构的动态重构SoC

SoC是嵌入式系统应用开发的高端代表。SoC的研究主要在设计和结构方面展开,其中SoC的重构是一个热点,而动态重构则是新的研究领域。本文提出了一种多MPU核的SoC动态重构的概念-基于三角形MPU结构的动态重构SoC。三角形结构是一种稳定结构,基于三角形的MPU形成监、运、备三个支撑点,构造了SoC动态重构的稳定结构。文中还阐述了一种三角形MPU结构SoC的动态重构方案。     

基于MPU6050和互补滤波的四旋翼飞控系统设计

针对四轴飞行器飞行性能不稳定和惯性测量单元（IMU）易受干扰、存在漂移等问题,利用惯性传感器MPU6050采集实时数据,以经典互补滤波为基础,提出一种可以自适应补偿系数的互补滤波算法,该算法在低通滤波环节加入PI控制器,依据陀螺仪测得的角速度实时调节PI控制器补偿系数。飞行器姿态控制系统采用双闭环PID控制方法,姿态解算的欧拉角作为系统外环,陀螺仪角速度作为系统内环。最后,搭建以NI myRIO为核心控制器的四轴飞行器,通过LabVIEW实现算法和仿真,实验结果表明,自适应互补滤波算法可以准确解算姿态信息,双闭环PID控制超调量小、反应灵敏,控制系统基本满足飞行要求。     

六轴陀螺仪MPU6050的虚拟3D模型角度控制

基于六轴陀螺仪MPU6050和集成WiFi芯片的Arduino设计,搭建了对Unreal Engine4(虚幻引擎)中3D模型进行角度姿态控制的硬件设备,该设备可嵌入到实际物体与虚拟3D模型进行实时交互.空间角度数据由DMP姿态解算器分析处理,MPU6050与Arduino等用串口通信,将数据打包,通过UDP协议将数据上传至Unreal Engine4(虚幻引擎)独立线程处理.测试结果表明,硬件设备与3D模型可以实现实时角度姿态控制,以低成本的投入提高了用户的体验感与沉浸感.