一种无线数据采集模块的设计

介绍一种以P89LPC933单片机为处理器的空气温/湿度及光照度采集模块,包括其硬件结构及软件流程.模块可完成空气温/湿度及光照度的参数采集、存储,并通过无线模块PTR8000实现数据的无线收发;模块集成度高、结构简单、成本低、功耗低,适用于野外环境监测传感器节点及便携式多参数采集仪器中使用.     

JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用

基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。     

基于MSP430F2274的无线数据采集节点的设计

介绍基于MSP430单片机为处理器的空气温湿度及光照度采集模块的硬件结构及软件流程,模块可完成空气温湿度及光照度的采集、存储并通过无线模块nRF905实现数据的无线收发;具有集成化程度高、结构简单、功耗低等优点,适用于野外环境监测的传感器节点及便携式的多参数采集仪器中。     

基于共享存储的高可伸缩嵌入式集群模型

利用对称多处理机(SMP)作结点可为嵌入式集群带来更高的计算性价比,但多个并行和存储层次也会带来存储一致性、可伸缩性、性能差异等问题.提出一种基于共享存储的嵌入式集群模型LESC.该模型通过高度综合实现"计算单元-互连一致性模块-系统"三级高可伸缩结构,获得功耗成本有效性.LESC完成分布式共享存储的基本功能,其目录缓存一致性和扩展的共享存储机制改善了传统存储层次,并利用"共享存储虚拟网络"提供模块级的高效通信,避免了网络硬件开销,同时支持MPI编程.经该模型的真实系统平台测试,模块内MPI通信性能是传统嵌入式集群的3倍以上,单元间通信性能可达单元内性能的86%以上,Linpack测试其扩展性能在最差情况下接近理想值的70%.     

并行计算模型研究

并行计算模型是并行计算机基本特征的抽象，是并行算法设计和分析的基础，其重要性类似于顺序计算的存储程序模型，因而受到广泛的关注。虽然提出了大量的并行计算模型，但是仍无一通用模型。本文概递了并行计算模型的一些基本概念，介绍了理想计算模型的特征，讨论了一些典型的并行计算模型，综述了目前并行计算模型在异构计算环境的发展情况。     

基于SOPC技术的井下参数测试仪的开发

针对野外测井作业中大量采集数据需要存储的问题,提出了一种基于SOPC的井下参数测试仪.该测试仪采用激发极化法实现井下参数的测量,以SD卡为数据存储载体、具有USB2.0接口.文中对该系统各硬件模块及其关键技术进行了详细的论述.     

面向高性能数值计算的并行计算模型DRAM(h)

提出了一个基于存储层次的新并行计算模型DRAM(h)，并在该模型下对两个经典并行数值计算算法的不同实现形式：四种形式并行下三角方程求解(PTRS)和六种形式无列选主元并行LU分解(PLU)，进行了分析．模型分析表明，具有近乎相同时间和空间复杂性的同一算法不同实现形式，在该模型下会有完全不同的存储复杂度．作者在日立公司SR2201MPP并行机、曙光3000超级服务器和中国科学院科学与工程计算国家重点实验室(LSEC)的128节点Linux Cluster等三种并行计算平台上对模型分析结果进行了实验验证．结果表明，该模型分析在绝大多数情况下都能较好地与不同实验平台上的实验结果吻合．个别出现偏差的分析结果，在根据计算平台的存储层次特点修改模型分析的假定后，也能够进行解释．这说明了该模型对不同形式的算法实现进行存储访问模式区分的有效性．对在计算模型中加入指令／线程级并行的可行性和方法的研究是下一步的工作．     

基于线性回归模型的无线水质参数监控预警终端设计

设计了无线水质参数监预警控终端,实现对水温、溶氧量、pH值等参数的实时在线监测,对水质参数的在线采集、本地存储、显示、远程传输和预警报警功能;采用ATmega128A单片机为核心控制器,电化学型传感器为采样模块,GPRS网络进行远程通信;通过休眠、部分模块断电等方式降低能耗,基于一元线性回归模型设计了水质参数预警机制,预警估计值与实际值偏差在1个单位以内;实验测试结果表明监测精度在满量程的3%以内。     

VHDL在高速图像采集系统中的应用设计

介绍高速图像采集系统的硬件结构及工作原理,讲述FPGA在图像采集与数据存储部分的VHDL模块设计,给出采集同步模块的VHDL源程序。     

基于Modbus协议的智能数据采集显示模块

为实现实时数据的远程采集与显示,设计了基于Modbus协议和RS-485总线为基础的智能数据采集模块.能够采集PT100信号或4-20mA的工业标准信号.其硬件系统主要由单片机、A/D转换、通信、存储、电源、输入输出显示及复位看门狗等模块组成.该系统可存储设置的参数,采集现场的模拟量,转换为数字量进行运算处理,与上位机通信功能强大.功耗小、抗干扰能力强,接入方便,适用于一般的工业现场,满足用户不同的需求.     

Models of parallel computation :a survey and classification

In this paper, the state-of-the-art parallel computational model research is reviewed. We will introduce various models that were developed during the past decades. According to their targeting architecture features, especially memory organization, we classify these parallel computational models into three generations. These models and their characteristics are discussed based on three generations classification. We believe that with the ever increasing speed gap between the CPU and memory systems, incorporating non-uniform memory hierarchy into computational models will become unavoidable. With the emergence of multi-core CPUs, the parallelism hierarchy of current computing platforms becomes more and more complicated. Describing this complicated parallelism hierarchy in future computational models becomes more and more important. A semi-automatic toolkit that can extract model parameters and their values on real computers can reduce the model analysis complexity, thus allowing more complicated models with more parameters to be adopted. Hierarchical memory and hierarchical parallelism will be two very important features that should be considered in future model design and research.     

Models of parallel computation: a survey and classification

In this paper, the state-of-the-art parallel computational model research is reviewed. We will introduce various models that were developed during the past decades. According to their targeting architecture features, especially memory organization, we classify these parallel computational models into three generations. These models and their characteristics are discussed based on three generations classification. We believe that with the ever increasing speed gap between the CPU and memory systems, incorporating non-uniform memory hierarchy into computational models will become unavoidable. With the emergence of multi-core CPUs, the parallelism hierarchy of current computing platforms becomes more and more complicated. Describing this complicated parallelism hierarchy in future computational models becomes more and more important. A semi-automatic toolkit that can extract model parameters and their values on real computers can reduce the model analysis complexity, thus allowing more complicated models with more parameters to be adopted. Hierarchical memory and hierarchical parallelism will be two very important features that should be considered in future model design and research.     

多核处理器并行计算模型研究

针对并行计算机体系结构中没有通用的计算模型这一问题,分析了一些现有的典型计算模型,在同步性、通信方式、参数方面进行比较,以LogGP模型为基础提出一种改进的mzLogGP模型。利用MPI并行算法对满足节点计算资源非独占、网络存在拥塞条件下的并行程序进行分析与测试,通过增加memory层次化层数和网络拥塞指数这两个参数,计算其计算开销和通信开销,将实测时间与预测时间进行比较,可知随节点数的增加系统误差不断减小,说明该新模型能改善并行应用在多核处理器集群平台上运行的性能,具有较好的可扩展性。     

基于OpenCL的自动微分并行实现及其应用

针对如光束平差这样的大规模优化问题,实现基于OpenCL的并行化自动微分。采用更有效的反向计算模式,实现对多参数函数的导数计算。在OpenCL框架下,主机端完成C/C++形式的函数构建以及基于拓扑排序的计算序列生成,设备端按照计算序列完成函数值以及导数的并行计算。测试结果表明,将实现的自动微分应用于光束平差的雅可比矩阵计算后,相比于采用OpenMP的Ceres Solver,运行速度提高了约3.6倍。     

基于流水光总线阵列的快速矩阵乘法运算

基于流水光总线的可重构线性阵列系统(LARPBS)是一种建立在光总线上的并行计算模型,许多研究工作者已经在该模型上设计出了一些高效的并行算法。该文主要介绍了LARPBS模型及其快速矩阵乘法运算,从而使人们更加了解光总线计算模型及其优越性,为今后进一步研究光总线模型及其并行算法奠定了基础。     

面向国产超算平台的通用能源管网仿真计算模型

为实现城市能源管网仿真软件的自主可控,基于国产异构高性能计算机“嵩山”超级计算平台,提出一种通用的城市能源管网仿真计算模型。通过优化管网中“非管”组件模型,提高了计算模型对国产异构并行计算机系统的适配性;将不同管网组件的计算过程进行封装,弱化了网络组件在仿真计算过程的依赖性,提升模型在工程实现上的可并行性。供水、燃气和热力三种场景的并行仿真实验,证明了计算模型在解决城市能源供给网络的仿真计算上具有一定的普适性;通过管网实测数据与仿真模型中模拟数据对比结果表明仿真管网压力的误差率在4%以下,其温度的误差率低于2%,同时也说明了提出的管网仿真计算模型在国产超算平台上具有良好的计算通用性。     

大数据下基于特征图的深度卷积神经网络

针对大数据环境下DCNN(deep convolutional neural network)算法中存在网络冗余参数过多、参数寻优能力不佳和并行效率低的问题,提出了大数据环境下基于特征图和并行计算熵的深度卷积神经网络算法MR-FPDCNN(deep convolutional neural network algorithm based on feature graph and parallel computing entropy using MapReduce)。该算法设计了基于泰勒损失的特征图剪枝策略FMPTL(feature map pruning based on Taylor loss),预训练网络,获得压缩后的DCNN,有效减少了冗余参数,降低了DCNN训练的计算代价。提出了基于信息共享搜索策略ISS(information sharing strategy)的萤火虫优化算法IFAS(improved firefly algorithm based on ISS),根据“IFAS”算法初始化DCNN参数,实现DCNN的并行化训练,提高网络的寻优能力。在Reduce阶段提出了...     

多核处理器并行计算模型研究

针对并行计算机体系结构中没有通用的计算模型这一问题,分析了一些现有的典型计算模型,在同步性、通信方式、参数方面进行比较,以LogGP模型为基础提出一种改进的mzLogGP模型。利用MPI并行算法对满足节点计算资源非独占、网络存在拥塞条件下的并行程序进行分析与测试,通过增加memory层次化层数和网络拥塞指数这两个参数,计算其计算开销和通信开销,将实测时间与预测时间进行比较,可知随节点数的增加系统误差不断减小,说明该新模型能改善并行应用在多核处理器集群平台上运行的性能,具有较好的可扩展性。     

考虑网络性能的广域网系统中机群的通信模型

网格中的机群或者超级计算机通过广域网互相连接，在这个平台上进行并行编程应用的一个主要问题是它们的等级网络结构，广域网上的延迟和带宽通常是局域网中的好几倍。该文针对LogP模型进行了扩展，提出带参数的LogP模型，详细讨论比较了其中的各个参数以及如何通过实验对它们进行测量。在此模型基础上通过选取合适的通信结构，并且把消息分割成多个部分。在不同的广域连接上采用并行化发送，达到优化通信操作的目的。     

基于流水光总线阵列的快速矩阵运算

矩阵运算是最重要的数值计算,基于流水光总线的可重构线性阵列系统(LARPBS)是一种建立在光总线上的并行高效计算模型。该文主要介绍LARPBS模型上的快速并行矩阵运算,从而使人们更加了解光总线计算模型及其优越性,为今后进一步研究光总线模型及其并行算法奠定基础。