基于图模型的图像分割并行算法研究与实现

为了提高图模型方法的分割速度,本文提出该方法的一种并行实现方案.该方案通过网格划分来实现相似度矩阵的并行计算.同时考虑到相似度矩阵的稀疏性和矩阵向量乘运算的内在并行性,在该方案中本文设计并行Lanczos算法来求解特征值问题.在MPI环境下的实验结果表明,该并行方案是提高图模型分割方法实时性的有效途径.     

粒子跟踪算法的并行设计

任何算法的有效并行要求深入了解计算过程的细节,掌握参与计算的各个数据部分之间的相互依赖关系,针对计算的类型和应用的约束条件提出合理的任务划分和算法分解方案.因此,本文首先介绍了粒子跟踪算法的计算过程,并分析了该算法并行设计的可能性.从计算过程的数据相关性出发,我们给出了具体的并行绘制模型,设计出可行的并行划分策略.最后,对该并行策略进行了测试,验证了该设计的正确性和可行性.     

面向异构MPSoC的多媒体应用程序任务分配方法

任务分配是多处理器SoC功能实现与性能优化的重要步骤,严重影响着多处理器SoC系统的处理性能与效率.文中针对多媒体应用程序向异构多处理器SoC的任务分配问题,提出图结点多着色模型来描述任务分配问题,并使用进化蚁群算法进行任务分配.在任务分配的过程中,首先对多媒体应用进行预处理,包括应用特征分析、并行任务划分与功能模型生成;然后启动进化蚁群算法进行分配空间探索,直至找到满足条件的高质量任务分配方案.实验结果表明,相对于采用基本蚁群算法与遗传算法的任务分配方法,文中方法可以获得高质量的分配方案,并较大幅度地加快了任务分配空间探索的收敛速度.     

基于T-图的复杂Petri网约简算法研究

为了解决Petri网并行控制和模拟运行的问题,提出基于T-图的复杂Petri网并行约简方法。根据Petri网的并发性,给出基于T-图的Petri网模型的子网划分原理,提出子网划分的条件,并给出理论证明和实例验证;在此基础上,提出基于T-图的Petri网的子网划分算法,并对其子网划分过程相关概念进行形式化;最后,给出一个银行存取款系统的应用示例,对其Petri网模型的子网划分进行理论分析和算法的编程验证,实验结果与理论分析相一致。实验结果表明,该算法是对复杂结构Petri网进行划分、化简、分析的一种有效方法。     

基于并行约束规划的最大团识别研究

为提高大数据平台下大规模图例的最大团问题求解效率,提出一种基于并行约束规划的最大团识别算法.通过BMT图划分策略将一个复杂图例分割为若干个可独立计算的子图,并将其分配给Spark集群中的计算节点,每个计算节点采用约束规划方法对分割产生的子问题分别进行建模和求解,实现最大团问题的并行化处理.引入时间预测模型,设计基于任务运行时间预测模型的并行图划分方法,从而有效解决计算节点的负载均衡问题.实验结果表明,与基于BMC图划分策略的最大团并行识别算法相比,该算法具有更高的求解效率,可取得近似线性的加速比.     

基于三维网格的最短路径并行算法研究

针对三角网格模型,描述了一种求解最短路径问题的并行算法.该算法使用两矩阵相乘思想,利用对邻接矩阵的划分实现算法的并行化,给出了输出路径值和打印路径的过程分析.最后给出了该算法在机群环境下的实现,并联系实际例图,进行了算法性能分析,验证了其具有很好的并行效率.     

SoC测试中低成本、低功耗的芯核包装方法

提出一种SoC测试中新颖的并行芯核包装方法（parallel core wrapper design,pCWD）,该包装方法利用扫描切片重叠这一特点,通过缩短包装扫描链长度来减少测试功耗和测试时间．为了进一步减少测试时间,还提出了一种测试向量扫描切片划分和赋值算法．实验结果表明,针对ITC2002基准SoC集中d695芯片,应用并行包装方法和测试向量切片划分及赋值算法,能够减少50％的测试时间及95％的测试功耗．     

基于数据集分割的云工作流模型库并行检索方法

在由多个行业云服务平台组成的集成服务平台中,随着行业云服务平台加盟数及各平台下租户数量的不断增多,其底层的云工作流模型库的规模也必将不断增大.当云工作流模型库的规模超大时,需要一种效率更高的并行检索方法去满足云工作流模型库高效检索的需求.鉴于此,文章将采用均匀划分法或自动聚类法对大规模云工作流模型库进行合理的子集划分,并结合前期工作中已改进的基于图结构的流程检索算法,提出基于数据集分割的大规模云工作流模型库并行检索方法.该方法主要包括4种流程并行检索算法：基于均匀划分模型集的静态并行检索算法、基于均匀划分模型集的动态并行检索算法、基于自动聚类模型集的静态并行检索算法及基于自动聚类模型集的动态并行检索算法.最后,在模拟生成的大规模流程集及真实的云工作流模型库中对这4种并行检索算法的检索效率进行实验评估.     

SoC测试访问机制和测试壳的蚁群联合优化

针对系统级芯片(SoC)测试壳优化和测试访问机制的测试总线划分问题,提出了基于蚁群算法的SoC Wrapper/TAM联合优化方法.构造蚁群算法时首先进行IP核的测试壳优化,用于缩短最长扫描链长度,减少单个IP核的测试时间;在此基础上进行TAM结构的蚁群优化,通过算法迭代逼近测试总线的最优划分,从而缩短SoC测试时间.对ITC2002基准SoC电路进行实验的结果表明,该方法能有效地解决SoC测试优化问题.     

并行网络蠕虫模拟中任务优化划分的研究

为提高并行网络蠕虫模拟的性能，需要对蠕虫模拟任务进行合理的划分．鉴于基于图划分工具的任务划分方法存在的不足，提出了并行网络蠕虫模拟任务的优化划分方法：以并行网络蠕虫模拟运行时间估计模型作为优化目标函数，采用改进的模拟退火算法实现对蠕虫模拟任务的划分．在PDNS上进行的Slammer蠕虫传播模拟实验表明，该优化划分方法较基于图划分工具的方法提高模拟性能20％以上．     

基于CDFG的SoC验证方法及其分割与搜索算法

随着芯片复杂度以及市场对集成电路上市时间要求的不断提高,对SoC设计方法和验证方法带来了巨大的挑战。控制数据流图可用于系统建模、软硬件功能划分、系统综合与验证等多个环节。该文针对SoC验证的需要,利用CDFG,研究了基于CDFG的验证体系,给出了CDFG的几种定义,讨论了CDFG的表示方法,提出了基于CDFG的验证流程,研究了基于DFS的生成树算法、CDFG的分割算法和CDFG的搜索算法,并以实例说明了这些算法在验证流程中的作用。     

基于平台的SoC系统建模方法研究

面向基于平台的SoC设计方法,本文提出约束任务流图模型（CTG）作为SoC系统模型,提出了基于平台的CTG SoC系统建模方法,实现了SoC系统建模环境CPSME。CTG模型是一种可变粒度的SoC系统模型,可同时描述系统任务的功能和性能。本文基于平台的CTG SoC系统建模方法支持CTG模型的系统级重用与定制,有效提高了系统建模效率。在CPSME环境下进行MP3播放器和MPEG2播放器的SoC系统建模实践表明,新方法的模型重用率可达到75％～90％。     

面向SoC设计的网格PSE资源管理器与原型实现

集成电路技术的发展始终存在着两个主要矛盾：集成电路工艺加工能力的快速增长与设计生产力的矛盾,集成电路复杂度增加与设计时间紧缩的矛盾。文章从网格技术的角度,把SoC设计过程中不同的设计资源,包括IP核、EDA设计工具软件、代码、设计专家信息等,通过统一的资源管理机制实现对各种设计资源的管理,解决SoC设计对资源共享和协同的需要,提高SoC设计的整体效率。同时介绍了面向SoC设计网格问题求解环境下资源管理器的原型实现。     

嵌入式系统芯片中SM2算法软硬件协同设计与实现

针对现有的椭圆曲线算法系统级设计中开发周期长,以及不同模块的性能开销指标不明确等问题,提出一种基于电子系统级(ESL)设计的软硬件(HW/SW)协同设计方法.该方法通过分析SM2(ShangMi2)算法原理与实现方式,研究了不同的软硬件划分方案,并采用统一建模语言SystemC对硬件模块进行周期精确级建模.通过模块级与系统级两层验证比较软硬件模块执行周期数,得出最佳性能划分方式.最后结合算法控制流程图(CFG)与数据流程图(DFG)将ESL模型转化为寄存器传输级(RTL)模型进行逻辑综合与比较,得出在180 nm CMOS工艺,50 MHz频率下,当算法性能最佳时,点乘模块执行时间为20 ms,门数83 000,功耗约2.23 mW.实验结果表明所提系统级架构分析对基于椭圆曲线类加密芯片在性能、面积与功耗的评估优势明显且适用性强,基于此算法的嵌入式系统芯片(SoC)可根据性能与资源限制选择合适的结构并加以应用.     

SoC芯片设计方法及标准化

随着集成电路技术的迅速发展，集成电路已进入系统级芯片（SoC)设计时代，SoC芯片的集成度越来越高，单芯片上的集成度和操作频率越来越高，投放市场的时间要求越来越短，为了实现这样的SoC芯片，设计越来越依赖IP模块的重用，SoC复杂性的提高和IP模块的多样化，SoC芯片中多个厂商不同IP模块的使用，导致了IP模块可重用的许多问题，IP模块和片上总线，以及EDA工具接口的标准化，是解决IP模块标准化的很好途径，另一方面，SoC芯片设计的复杂性和嵌入软件所占比重的增加，要求更高层次的系统抽象和软硬件的协同设计，使用更流地的设计进行系统的硬件设计和更有效的系统设计方法，描述了SoC芯片设计中的IP模块可重用技术以及所存在的问题，介绍了SoC IP模块和片上总线结构的标准化，讨论了基于C／C＋＋扩展类库的系统级描述语言和基于平台的SoC设计方法。     

State of charge estimation for lithium-ion batteries: An adaptive approach

State of charge (SoC) estimation is of key importance in the design of battery management systems. An adaptive SoC estimator, which is named AdaptSoC, is developed in this paper. It is able to estimate the SoC in real time when the model parameters are unknown, via joint state (SoC) and parameter estimation. The AdaptSoC algorithm is designed on the basis of three procedures. First, a reduced-complexity battery model in state-space form is developed from the well-known single particle model (SPM). Then a joint local observability/identifiability analysis of the SoC and the unknown model parameters is performed. Finally, the SoC is estimated simultaneously with the parameters using the iterated extended Kalman filter (IEKF). Simulation and experimental results exhibit the effectiveness of the AdaptSoC.     

基于ESL的MEPG-4解码SoC软硬件协同设计

随着SoC(System on Chip)系统设计复杂度的不断提高,设计前期在系统级别进行软硬件规划对SoC 性能的影响日趋增加,在复杂视频解码SoC 设计中迫切需要高效的性能分析和验证平台从架构层次上优化性能.将基于电子系统级设计(Electronic System Level , ESL)仿真方法在MPEG-4 视频解码SoC 软硬件协同设计中的应用,利用ARM SoC-Designer ESL 平台分析软件算法的瓶颈,实现软硬划分.通过SystemC 对硬件单元周期精确建模,最终实现了MEPG-4 解码软硬件协同仿真验证.实践证明利用ESL 进行系统设计不仅可以有效提高仿真速度而且设计的视频解码硬件能有效改善系统的性能.     

无线传感器网络节点任务调度与功耗管理算法研究

针对有能量采集系统的无线传感器网络节点异质多核SoC平台,从提高能量利用效率的角度,提出了一种任务调度与功耗管理算法.该算法处理实时有截止时间并有相互依赖关系的任务,任务执行在多个电压可调的处理单元上.通过对节点系统能量采集行为和应用情况进行分析建立了问题模型,并运用运筹学软件LINGO对模型做了求解.利用多组随机输入的任务流图对模型与算法进行了验证,该算法在功耗与时间约束范围内确实能有效提高系统的能量利用效率.     

FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法

设计了一种基于FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法,介绍了此FPGA验证软硬件平台及软硬件协同验证架构,讨论和分析了利用FPGA软硬件协同系统验证SoC系统的过程和方法.利用此软硬件协同验证技术方法,验证了SoC系统、DSP指令、硬件IP等.实验证明,此FPGA验证平台能够验证SoC设计,提高了设计效率.     

基于异构多核SoC的LT码编码硬件化技术研究

对异构多核SoC进行建模分析,将LT编码在异构多核SoC上的实现问题转化为LT码编码子任务在异构多核SoC上的映射问题,并给出了基于遗传算法的任务映射方法。最后基于XILINX ZYNQ-7000异构多核SoC实现了LT码编码器。实验结果表明,所设计的LT码编码器能够 满足不同的性能和资源需求,增加了硬件平台的实用性和应用系统设计的灵活性。