多核异构服务机器人通用可编程控制系统研究

针对大多数服务机器人采用的单核模式所存在的开发周期长、研发成本昂贵等问题,设计了一种面向服务机器人的基于多核异构模式的通用可编程控制器系统平台。该控制系统平台由多核异构微控制器、移动终端监控系统和机器人图形化编程系统（RGIDE）组成,多核异构微控制器将控制系统功能多核化,以增强实时性、可靠性,降低运算负荷;其中作为主控的移动终端,自带客户端监控系统,便于现场维护与远程监控。自行开发了基于EngineerC语言的图形化编程系统,使该平台具备了快速二次开发能力。本可编程控制系统可用于多传感器数据的采集和处理、运动系统的驱动、大量多媒体交互显示和现场监控等多种场合。     

云计算环境下面向领域的数据挖掘服务平台研究

为促进数据挖掘开发及其商业应用,采用云计算技术、领域工程和数据挖掘等技术,结合领域驱动设计和云计算框架,提出了一种面向领域的数据挖掘云平台框架,并阐述了云计算环境下面向领域的数据挖掘服务的机理.定义了面向领域的数据挖掘云平台服务开发模式,这对面向领域的数据挖掘、云计算环境下的数据挖掘服务模式以及数据挖掘服务的开发和应用都有一定的参考价值.     

计算机体系结构的发展与分布式并行程序设计语音OCCAM

本文主要概述了计算机体系结构的发展趋势以及相应的程序设计语言必然向分布式并行语言方向发展。文章中归纳了分布式程序设计语言研制的两种途径,重点介绍了一种新型的分布式并行程序设计语言——OCCAM。OCCAM既是一种分布式多机并行系统设计的系统程序设计语言,又是一种面向应用和教学的并行程序设计语言。它适合于科学计算,数字处理,实时系统的程序设计。最后,文章给出了在IBM——PC机上,UCSD——P系统支持下的并行算法及其结构的OCCAM模拟程序。     

实时多核嵌入式系统研究综述

随着计算机系统与物理世界的结合越来越紧密,实时系统需要承担越来越复杂的运算任务.多核处理器的兴起为同时满足实时性约束和高性能这两方面的需求提供了可能.基于多核处理器的实时嵌入式系统的研究已成为近几年研究的热点.对现有的面向实时多核嵌入式系统的研究工作进行了综述,介绍了实时多核嵌入式系统的关键设计问题,从多核共享资源干扰及管理、多核实时调度、多核实时程序并行化、多核虚拟化技术、多核能耗管理和优化等几个方面对现有研究工作进行了分析和总结,并展望了实时多核系统领域进一步的研究方向.     

面向OpenMP和OpenTM应用的并行数据重用理论

将经典的数据重用理论扩充到并行领域,分别提出了面向OpenMP和OpenTM应用的并行数据重用理论.针对重用在线程、事务中的关系,系统地讨论了并行应用中重用的分类、判定和求解方法.同时,应用这一理论研究了OpenTM循环的优化技术,以降低事务被回退的风险.最后,使用并行数据重用理论分析和统计了SPEComp2001中的数据重用.并行数据重用理论可以用于指导面向多核存储共享结构的并行程序分析和编译优化技术研究.     

面向国产异构众核系统的Parallel C语言设计与实现

异构众核架构具有超高的性能功耗比,已成为超级计算机体系结构的重要发展方向.但众核系统更为复杂的并行层次和存储层次,给编程和优化带来了极大的挑战,因此研究面向众核系统的并行编程技术,对于降低国产众核系统并行应用的编程难度、提升并行程序的性能都具有重要的意义.提出统一架构的多模式并行编程模型,包括异构融合的加速运算模型和按同构方式编程的自主运算模型,根据编程模型设计了Parallel C语言,能有效描述国产众核系统的异构并行性,与其它众核系统上MPI+X的使用模式相比,编程和系统优化都具有全局视角,在多级局部性描述、单边消息、兼容已有多核应用等方面具有特色;基于Open64构建了Parallel C编译系统,全面支持加速运算模型和自主运算模型,提出并实现了数据布局与自动DMA、编译指导的线程代理和拓扑位置感知的集合通信等优化.Micro Benchmark和实际应用在神威太湖之光计算机系统上的测试数据表明,Parallel C语言和编译系统具有良好的性能和可扩展性,能够有效支撑大型应用.     

一种面向数据流程序的软件流水并行化方法

数据流编程被广泛应用于多媒体、图像处理和信号处理等领域.多核处理器为数据流程序提供了强大并行计算资源,如何利用多核处理器的并行性以提高数据流程序性能,对满足媒体处理等实时性需求具有重要意义.基于多核处理器提出了一种面向数据流程序的软件流水并行化方法,利用整数线性规划理论对软件流水中的计算、通信资源和流水线执行阶段等进行...     

并行程序设计语言中局部性机制的研究

大规模并行应用程序的性能优化和并行化的关键瓶颈之一在于多核CPU中越来越深和越来越复杂的存储层次。文中系统地分析和总结了当前主要多核CPU和并行程序设计语言中的局部性设计方法,提出了两种局部性,即横向局部性和纵向局部性,从这两种局部性的视角深入分析了当前的主要并行程序设计语言的局部性设计机制,进一步总结对比了其优缺点,并指出了新一代并行程序设计语言应具有的特点,重点提出了新语言应同时综合考虑两种局部性支持的设计机制的研究观点。     

一种基于算法骨架的函数式程序变换技术

如何提高函数式程序设计语言在传统冯·诺依曼机器上的执行速度.及效率,一直是该领域中研究的主要论题,对此,并行图归约技术、并行闭包归约、并行编译、并行程序转换等等技术相继成为改善这种状况的措施。     

PPAT:一种Pthread并行程序线程性能分析工具

随着多核/众核处理器技术的快速发展,程序需要越来越多地采用多线程并行技术以提升性能.随着线程个数的增多,线程并行运行过程中相互间同步/互斥及资源竞争关系更加复杂,导致程序性能优化的难度增大.为了使编程人员直观地了解线程的动态运行过程,特别是线程间同步及资源共享带来的影响,帮助其进行程序性能优化,设计实现了一种面向Pthread的并行程序线程性能分析工具PPAT(Pthreadsprogramanalysistool),该工具可在程序运行过程中动态获取线程运行及线程间互斥/同步信息,生成线程通信图,并以多种可视化的方法显示,为编程人员优化程序性能提供依据.     

一种基于并行对象的可视化描述

一、前言随着并行计算机应用的深入,人们对并行程序的开发需求不断增加。相对于串行程序而言,并行程序必须考虑同步、互斥、通信等问题,使得并行程序设计难度较大,要求科技研究人员具备编写高效的并行程序的能力,影响了并行机的应用水平。将并行机制引入面向对象语言构成并行面向对象语言已成为当前面向对象技术的一个重要研究方向。利用面向对象的特点来有效实现并行任务的划分、数据的分配、并行进程间的通信和同步,可以降低并行程序设计难度。我们设计的适用于MPP机或集群系统的并行C~++语言(SPC~++),是一个面向对象的并行程序设计语言,充分体现了C~++语言面向对象的程序设计思想和特点,将对象机制和并行机制有机结合起来,大大降低并行程序设计难度。SPC~++利用了C~++语言的对象封装性、函数重载、操作符重载等功能对对象消息传递模型进行抽象,简化消息函数的使用。     

基于事务性执行的投机并行多线程软件模拟

基于事务性执行的投机并行多线程是一种适合未来多核微处理器架构的新型并行程序设计和编译技术.但在此基础上的并行程序执行过程更为复杂,程序执行过程的模拟成为关键问题之一.本文提出利用二进制代码级动态插桩技术对投机并行多线程程序进行功能性模拟,设计并实现了完整的软件平台,可精确地模拟和监控并行程序的线程级投机执行过程,检测访存冲突,从而实现投机并行多线程的语义.该软件平台同时可以作为进一步研究投机多线程并行程序真实执行过程的基础,并有效支持投机并行多线程编译器的设计和分析.     

并行性挖掘的图文法方法

并行性分析技术一般通过对程序的控制与数据流图或相关依赖图的分析来实现,因而需要从程序中抽取出相应依赖图的算法的支持.本文基于上下文相关图文法RGG形式框架,定义了一种任务级的并行编程图语言GPPL来直接描述顺序或并行程序的控制与数据流图,而且设计了相应的并行性分析算法以挖掘GPPL图程序的并行性特征.GPPL图语言可视为并行程序设计与程序代码生成之间的协同语言,从而使并行性挖掘避免了从程序中抽取出相应依赖图的过程.与已有的描述顺序或并行程序的图语言及其分析算法相比,GPPL图程序形式更为简洁和直观,易于设计,描述能力也更强;基于GPPL图的并行性分析算法的分析能力更强,而且具有可扩展性.     

一种机器人程序设计语言

本文论述我们自己设计和实现的机器人语言 ZDRL。这是一种面向运动的语言,用户程序采用解释执行的方式。语言系统提供了一个良好的程序开发环境,用户可进行对程序的编辑、调试、执行和存取操作。该系统已在 IBMPC 微机上实现。并已应用到 Rhino 机器人的控制上。     

多核环境下潮汐分析辅助软件并行绘制技术研究

为方便科研人员使用Baytap-G潮汐分析软件,基于C#.NET程序设计语言设计了一套潮汐分析辅助软件,实现了Baytap-G软件的封装,完成了输入数据格式的自动转换、输出数据的自动提取,以及水位、振幅、相位数据的可视化展示;在介绍C#.NET语言中任务(TASK)并行编程模型的基础上,详细讨论了绘制振幅、相位图任务分解、并行化程序设计考虑及其实现;实验结果表明,合理设计并行程序可以充分利用多核计算机的计算资源,提升程序运行效率,但是过多的任务数、不均匀的工作负载通常会影响并行程序的效率。     

关于多核系统并行程序效率的编程因素及其研究

着重分析了多核架构系统中内存对齐技术与cache利用率等因素对并行程序性能的影响。用共享存储环境OpenMP分析了并行计算量与处理器核心数目之间的关系,通过用MPI编程实现的矩阵相乘的行划分和CANNON算法等实例分析,指出了只有综合考虑了多核系统的结构特征、系统软件、多核编程语言环境以及正确运用算法等,才能设计出高效且能耗又小的并行应用程序。     

基于混合关键系统的工业机器人操作系统

探讨了基于混合关键系统的工业机器人操作系统的关键技术,以应对机器人在非结构化或半结构化智能场景中面临的技术瓶颈。当前,随着智能技术在机器人领域的快速应用,机器人操作系统需要同时满足面向控制系统的强实时任务和面向智能化应用的弱实时任务需求,因此需要一个异构的多核智能系统。本文提出了一种针对机器人的架构设计,旨在提高机器人操作系统的实时性、安全性和智能化水平,并对工业机器人操作系统的未来发展趋势进行了展望,预测了工业机器人操作系统未来的演进方向。     

面向RISC-V内存一致性测试的自动化分析方法

开源架构RISC-V定义了其内存一致性模型RVWMO,作为多核RISC-V系统软硬件设计开发的重要规范。在多核芯片的验证阶段,需要对芯片的内存一致性进行严格全面的测试。测试通常针对某一访存顺序模式,选取典型的并行程序片段进行大规模测试（又称Litmus测试）,通过程序运行的最终状态推测芯片内存一致性模型。通常,更为宽松的内存一致性会导致更多的程序状态。分析Litmus测试结果对于验证芯片的RVWMO兼容性、探索多核系统的内存一致性优化的可能性具有重要意义。以RVWMO规范下允许的程序状态为基准,芯片实测得到更多的程序状态表明其存在兼容性问题,得到更少的程序状态表明其仍具有优化空间。面对规模庞大、行为复杂的Litmus测试,如何对其测试结果进行自动化分析是亟待解决的问题。本文对Litmus测试的原理和输出结果进行了深入分析,提出一种面向RISC-V内存一致性测试的自动化分析方法,采用形式化方法对Litmus测试进行基于RVWMO规范的模拟运行,并通过与芯片的实测结果进行对比分析给出测试结论。本方法基于Hifive Unmatched开发板开展测试。实验表明,本文提出的方法可快速、有效地对RISC-V内存一致性测试进行自动化分析。     

面向Abaqus二次开发的应用管理和服务平台

借鉴应用商店模式,讨论基于Web实现Abaqus二次开发程序的快速集成和发布等,介绍结合云计算技术面向仿真领域提供二次开发应用程序的管理和服务平台.针对二次开发过程中涉及的重复性工作,分别从作业流程控制、系统环境配置、用户界面定制和结果展示等4方面设计应用的自动化管理,从而降低二次开发技术应用的难度.通过切削仿真案例展示二次开发应用程序的快速集成发布,并通过分析得到仿真结果.     

多核系统中基于动态电压频率调节的实时节能调度研究

在实时嵌入式领域,特别是无线移动和便携式计算领域,能耗是首要考虑的因素,这也是多核处理器尚未在嵌入式领域全面展开应用的首要因素。目前针对多核系统的实时应用,基于动态电压频率调节(DVFS)的实时节能调度技术研究得较少,还有许多问题亟待解决。本文介绍了多核系统中动态电压频率调节技术,分析讨论了当前多核系统中实时调度研究进展,主要针对同构多核、异构多核、并行任务模型和弱硬实时模型等方面,深入探讨了多核系统中基于DVFS的实时节能调度。本文结合多核系统、电压频率动态调节节能和实时调度,探索了多核系统中的实时节能调度,奠定了理论和技术基础,具有重大的理论意义和现实应用价值。