可重构路由交换平台中基于元构件的构件设计与复用率分析

传统路由器软件开发效率低、可扩展性差,利用软件构件技术,实现路由交换设备的可重构性、可复用性能够满足多网融合和业务融合的需要,是互联网的发展方向,也是促进路由交换设备制造产业健康发展的关键技术.文章提出了元构件-＞构件-＞组件的层次模型用于路由软件的开发,通过对路由协议代码进行分析,提出可复用元构件、构件的设计实现方法,开发了9个可复用性很高的元构件,并利用可复用元构件实现了BGP、OSPF、RIP等路由协议的开发,在保证可靠性和协议一致性的前提下,代码重用率平均提高了24.2％,提高了路由软件的开发效率、复用层次和可扩展性.     

基于可重构路由单元的软件构件描述语言研究与设计

随着路由器的研究重点从对路由器性能的提升发展到对路由器功能的扩展,可重构路由单元成为解决路由器功能扩展方面的一个很好的尝试。可重构路由单元的构件化设计引入了软件构件模型的思想。基于软件模型构件化开发,对可重构路由单元构件模型的描述及管理方法做了研究。软件构件描述语言和描述方法的研究与设计为下一步进行路由器构件化开发也打下了坚实的基础。     

航天器通用SpaceWire总线路由单元的研究与实现

为满足日益增长的航天器各系统间高速数据多路传输的需求,对SpaceWire高速数据总线特点进行了研究,提出了一种航天器通用SpaceWire总线路由单元的设计方法,采取了标准化SpaceWire总线接口,支持多个SpaceWire接口的自适应路由功能,可实现组网设备的即插即用。同时采用中央控制器进行高级协议算法处理,支持网络分布式中断管理功能,实现网络节点的事件触发式交互控制功能,总线数据包能够按照配置参数能够在任意SpaceWire端口间的一对一路由传输、一对多组播传输。经试验测试路由单元可以支持路由端口数最多达18个,每路接口工作速率最大可达到200Mbps,其提供的通用功能能够满足大部分航天器SpaceWire网络的需求。     

移动自组网多路径QoS路由协议

多路径路由能有效地增加网络的吞吐量以及平衡网络负载,结合移动自组网特点,提出了一种适合移动自组网的多路径QoS路由协议,该协议使用“软状态”方式进行资源预留,并在路由维护过程中使用了局部重构技术,有效地降低了协议的路由开销。模拟结果进一步表明,在动态的网络环境下,该多路径QoS协议能够有效地实现网络负载均衡,提高网络资源利用率,为移动自组网提供可靠而高效的传输性能。     

一种星载多功能可重构终端设计

为满足卫星多功能可重构的应用需求,提出了一种适合于星载应用的多功能可重构终端设计方案;可重构终端方案与常规方案相比,采用了可重构的天线单元,可根据任务需求进行在轨极化重构;数字基带采用双FPGA设计,可根据需求对基带功能进行在轨动态重构;对射频系统进行了优化,将部分天线功能集成至射频前端中;基于以上三点设计,可重构终端实现了极化、方向图、功率分配、调制方式等功能的在轨重构;通过重构,终端可支持测控、通信、电子侦察等多种应用场景;对终端的原理样机设计、在轨重构流程进行了介绍,并阐述了硬件实现和实际测试结果;经实测,极化重构后的交叉极化隔离度达19 dB以上;终端可适配8 kbps的低速测控通信和2 Mbps的高速数传通信;发射功率动态分配范围达3 dB以上;实现和测试结果表明,产品功能实现正确,性能良好,终端架构简单,系统设计灵活,可扩展性强,具有较强的工程参考价值。     

基于势能导向多下一跳路由的服务承载网构建方法

服务承载网络是基于服务构建的以满足服务端到端QoS保障为出发点的覆盖网络,是满足可重构柔性网络对业务需求支撑的有效的网络架构。基于可重构柔性网络体系框架,分析服务承载网构建的主要问题,提出了可重构柔性网络下服务承载网的构建原则,在此基础上给出了基于势能导向多下一跳路由的服务承载网构建算法,并对其进行了性能分析及仿真。仿真结果表明,该算法具有较高的构建成功率。     

反馈移位寄存器在通用可重构处理器上的配置生成与优化设计

在序列密码算法中,反馈移位寄存器的操作使用频率高且移位位宽和反馈网络灵活多变,针对目前还没有一个通用可配置,支持不同规模的移位寄存器实现方法。本文利用通用可重构处理器基本运算单元数据流和控制流可配置的特点,充分挖掘移位寄存器中并行流水潜力,在通用可重构处理器上,设计反馈移位寄存器的四种不同实现方案,并对算子在通用处理器以及可重构处理器模型上进行性能对比分析。实验表明,运用可重构的方法实现A5密码算法中的反馈移位寄存器效率较Intel ATOM230处理器提高12.6倍,最后在考虑可重构处理器资源制约的条件下,对反馈移位寄存器的实现方法进行优化讨论。     

MANET基于状态感知的多协议自适应路由设计

本文提出一种多协议自适应路由设计。该方案的网络中的节点支持多种路由协议,节点通过对网络状态的感知自动选择合适的路由协议进行路由发现和维护。文中对该多协议自适应路由的总体设计思想、网络状态感知机制的设计、路由更改策略与协议切换机制、以及其中多协议的兼容设计进行了详细阐述。仿真结果表明,该方案结合了按需和主动路由的优点,弥补了各自的不足,对网络环境的变化具有较好的适应性。     

无线自组网与Internet互联方案比较

通过无线自组网路由协议与Internet路由协议的协作,移动节点可经由多跳与网关节点通信,从而实现移动节点与Internet互联.首先分析了自组网与Internet互联所面临的困难,然后详细比较了多种已有的互联方案,从寻址、网关带宽瓶颈、路由复杂性及组播等方面进行了对比分析,最后总结了各种方案的性能特点和适用场景,并展望了该领域的进一步研究方向.     

LEO/MEO卫星网络动态多径路由协议

针对LEO/MEO卫星网络的特点,提出了快速、自重构且支持多径的空间信息网络路由协议,并进行了仿真和性能分析。该协议不仅大大降低了端到端路由建立的时间,同时多径路由也为实现网络可靠性传输、负载均衡等提供了条件。     

稀疏矩阵向量乘的FPGA设计与实现

针对传统的通用处理器(GPP)平台上执行稀疏矩阵向量乘计算效率低的问题,提出一种基于可重构计算平台的SpMXV协处理器设计。方案采用二叉树结构高度流水的数据流、IEEE-754的32 bit浮点数数据格式和对角存储格式。数据通路以流水线方式进行组织,能够优化计算性能。仿真结果表明,与GPP平台上的软件实现相比,通过硬件实现的设计能达到最高2.69倍的性能加速。     

A Methodology to Implement Real-Time Applications onto Reconfigurable Circuits

This paper presents an extension of the AAA rapid prototyping methodology for the optimized implementation of real-time applications onto reconfigurable circuits. This extension is based on an unified model of factorized data dependence graphs as well to specify the application algorihtm, as to deduce the possible implementations onto reconfigurable hardware. This is formalized in terms of graphs transformations. This seamless transformation flow has been implemented in a CAD software tool called SynDEx-IC.     

可重配置系统研究与分析

随着通信和多媒体技术的发展,出现了大量新的应用模型,传统的嵌入式设备一般采用专用硬件芯片或者基于纯粹的软件方案,很难兼顾性能和灵活性两个方面的要求。为此,能够兼顾两者优点的可重配置系统越来越受到工业界和学术界的重视,成为研究的热点。文章对可重配置系统进行了综述,从可重配置系统的硬件和软件结构两个角度出发,介绍了相关的研究工作,并展望了其未来的发展方向。     

UML-based hardware/software co-design platform for dynamically partially reconfigurable network security systems

The dynamic partial reconfiguration technology of FPGA has made it possible to adapt system functionalities at run-time to changing environment conditions. However, this new dimension of dynamic hardware reconfigurability has rendered existing CAD tools and platforms incapable of efficiently exploring the design space. As a solution, we proposed a novel UML-based hardware/software co-design platform (UCoP) targeting at dynamically partially reconfigurable network security systems (DPRNSS). Computation-intensive network security functions, implemented as reconfigurable hardware functions, can be configured on-demand into a DPRNSS at run-time. Thus, UCoP not only supports dynamic adaptation to different environment conditions, but also increases hardware resource utilization. UCoP supports design space exploration for reconfigurable systems in three folds. Firstly, it provides reusable models of typical reconfigurable systems that can be customized according to user applications. Secondly, UCoP provides a partially reconfigurable hardware task template, using which users can focus on their hardware designs without going through the full partial reconfiguration flow. Thirdly, UCoP provides direct interactions between UML system models and real reconfigurable hardware modules, thus allowing accurate time measurements. Compared to the existing lower-bound and synthesis-based estimation methods, the accurate time measurements using UCoP at a high abstraction level can more efficiently reduce the system development efforts.     

A SAT Solver Using Reconfigurable Hardware and Virtual Logic

In this paper, we present the architecture of a new SAT solver using reconfigurable logic and a virtual logic scheme. Our main contributions include new forms of massive fine-grain parallelism, structured design techniques based on iterative logic arrays that reduce compilation times from hours to minutes, and a decomposition technique that creates independent subproblems that may be concurrently solved by unconnected FPGAs. The decomposition technique is the basis of the virtual logic scheme, since it allows solving problems that exceed the hardware capacity. Our architecture is easily scalable. Our results show several orders of magnitude speedup compared with a state-of-the-art software implementation, and also with respect to prior SAT solvers using reconfigurable hardware.     

一种重构型数据加密卡的硬件设计与实现

本文提出了一种基于PCI总线的重构型密码卡硬件设计方案,并对加密卡的重要模块进行了实现,该方案采用可重构计算技术,实现了密码模块的现场重构,降低了密码暴露风险,提高加密卡的自身安全性。     

可重构的企业管理信息系统研究

可重构性是智能系统的基本特性 ,已受到人们的广泛重视 .本文提出了可重构的企业管理信息系统概念 ,指出了开发可重构信息系统的重要性和必要性 ,并对如何开发的问题提出了自己的想法 .文章最后对一些著名的集成化管理软件开发情况作了简单介绍     

基于PC的开放式数控系统关键技术研究

主要研究了基于PC的开放式数控系统功能实现的方案与关键技术。在分析了开放式数控系统应用现状并阐述了PC数控系统结构及开放式数控系统构成的基础上,完成了低成本、可重构的开放式数控系统的设计及系统开放式软硬件体系的建立,系统控制器通过编程完成对输入、输出量的规划过程,通过PID控制伺服电机的输出,从而实现对伺服电机轨迹输出的优化控制目标,实现交互控制机制的开发,该模块化可重构系统在降低系统成本的同时显著提高了使用性能,具备较高的实际应用价值。     

可重构系统中软硬任务划分方法研究

软硬件任务划分是可重构系统开发过程中的重要设计步骤,其划分结果直接影响到可重构系统的性能。目前的软硬件任务划分技术大多只考虑了对应用程序或算法的划分结果,忽略了FPGA在配置和通信时的开销,从而导致实际应用效果不理想。介绍了一种基于性能评估的软硬件任务划分方法,即通过对FPGA计算开销、配置开销、通信开销的预评估测试,结合改进的模拟退火算法得出可重构系统中的软硬任务划分结果。实验结果表明,该划分方法具有较好的划分效果和算法收敛速度。     

一种可重构机械臂的自组织协调控制

主要研究一种新的具有树型结构的可重构机械臂的自组织协调控制问题，首先给出这种可重构机械臂的运动学、动力学方程及其结构变化的关系；然后通过研究一个较通用的任务模型建立了系统的动力学方程，由此提出一个自组织协调控制策略，最后仿真结果证明了控制规律是有效的。