静态程序分析并行化研究进展

静态程序分析发展至今,已在多个方面取得了长足的进步,应用于软件开发的众多方面.但对现代大规模复杂软件系统(如千万行代码规模的Linux操作系统、分布式大数据处理系统Hadoop等)进行高精度的静态分析,因其极大规模数据量的计算,仍有一定难度.精度、效率和可扩展性相互制约,是静态分析技术在工业界应用的主要障碍.对此,近年来,随着多核、众核架构的兴起,研究人员提出了静态分析的各种并行化解决方案.首先梳理了静态分析的发展历程,然后针对当前静态分析面临的挑战,在分析了传统算法优化研究的不足后,对利用硬件资源进行并行优化的方法进行了充分讨论,包括单机的CPU并行、分布式和GPU实现这3个方面;在此基础上,对一些使用较为广泛的支持并行的静态分析工具进行了评估;最后,对未来如何从算法和算力角度对静态分析进行并行优化作了讨论和展望.     

使用程序静态分析技术识别Web程序中的用例结构

本文利用程序静态分析技术对Web程序中的用例识别进行了深入研究。对Web页面的用户行为进行了深入分析并建模,从行为模型中提取出描述整个系统中用户行为的事件流图,结合采用现有的从目的成功语句出发、以必经结点为基础的用例识别方法,从各个Web页面中提取的独立控制流图,形成全局控制流图,进行全局用例识别。与以前已有工作相比,本文考虑了Web程序的特点,尤其是前端程序如何实现用户行为,并在前端程序中进行精确的用例识别。本文采用目前使用较为广泛的JSP程序进行了实验,结果表明该方法能够有效识别JSP程序中的用例结构。     

并联机床的运动仿真和运动学正解计算

提出一种用SolidWorks软件实现并联机床实体运动仿真和解决机构运动学正解计算的方法．     

高性能并行仿真中持久性研究磁

随着分布式仿真规模的日益扩大,高性能计算的不断发展,高性能仿真技术逐渐成为仿真领域新的研究热点,其中持久性框架及其实现机制是高性能仿真引擎中至关重要的一层支撑技术,它不但用于系统的负载平衡而且用于检查点及恢复操作。该文针对高性能仿真持久性问题,先提出了持久框架的结构,重点研究了两种持久库对持久框架性能的影响,通过实验数据对其性能差异进行分析,得出基于 C ＋＋模板的持久框架更具优越性的结论。     

并行程序概念设计方法的研究

并行程序概念设计方法是将数据并行高层建模语言研究、并行识别方法、并行程序自动构造和人机交互界面技术集成在一起的并行程序设计的一种新方法，能简化并行程序设计，有效缩短并行程序开发周期，提高并行计算效率。文中就上述4个方面的主要技术作了简要介绍，给出了并行程序概念设计系统(PPCDS)的基本框架和计算实例。     

WRF三维变分同化并行程序性能分析

并行程序性能分析在科学计算程序设计和优化中发挥着重要作用,通过它可以了解并行程序运行效率,分析计算瓶颈,从而改进和优化程序设计,更好地发挥高性能计算机效 能。本文介绍了WRF三维变分同化原理和并行策略,采用性能分析工具TAU对WRF三雏变分同化并行程序运行效率进行了量化分析,确定了程序的计算热点和瓶颈,并提出了相应的优化方案。     

并行仿真中全状态保存技术研究

乐观时间同步机制能够显著提高并行仿真的性能,但是在乐观时间推进过程中会出现因果错误,需要根据保存的状态对事件进行回退,因此事件状态保存机制是影响乐观时间推进效率的重要因素。本文首先简要介绍了并行仿真中逻辑进程的执行过程,讨论了乐观时间推进的状态保存与回退机制;然后对全状态保存技术进行了建模和理论分析,并通过实验测试了全状态保存算法的性能,测试结果验证了理论分析的正确性。     

程序执行时间的静态预估与可视化分析方法

软件时间性能分析与评估技术是实时软件开发中的一个重要课题.提出了一种基于控制流程图的程序执行时间的可视化分析框架,研究了中间代码段与源程序中语句的对应关系的自动分析、源程序语句行的CPU周期数的提取和计算方法、基于控制流程图的点到点最大时间分析算法和CPU周期的绝对时间估计方法.设计并实现了一个实用的基于控制流程图的程序执行时间静态分析与评估工具.最后,对研究工作进行了相关比较和总结.     

3-RRR并联机器人的精度分析与仿真

目前有关并联机器人精度方面的研究工作还比较薄弱,为采取有效措施提高并联机构的精度,通过对3-RRR并联机器人机构的分析,针对传统D-H参数法的局限性,采用微分理论,建立了该并联机器人机构的精度模型,通过计算机仿真,针对单条支链多个结构参数误差,比较全面的分析了结构参数对输出位姿误差以及位姿变化对机器人机构精度的影响。分析结果为：机构中所有结构误差随着X轴正向增大而单调增大;运动支链在关节转角处的误差单调上升的比其他结构快。为该机器人机构实际误差补偿与控制提供了理论依据。     

3-CPS并联机器人的机构分析及仿真研究

由于传统Stewart平台有支链运动耦合和工作空间小的缺点,因此以串并联混合机构形式,提出一种新型的六自由度并联机构。为解决运动耦合和工作空间小的问题,并且在保证运动精度的前提下降低生产成本,主要运用矩阵代数工具分析了该机构的反向运动学,运用数值迭代解法分析了该机构的正向运动学,并对该机构的速度加速度进行了分析。通过Adams仿真软件对运动学模型进行数值验证及分析,深入研究了该机构的运动特性和线性度,实验结果证明这种机构具有运动解耦特性和旋转对称性,可以进行良好的线性运动。通过Matlab仿真软件分析对机构驱动器的误差进行研究,实验结果证明该机构用于天文望远镜支撑平台时,保证动平台的运动精度的同时降低了生产成本。     

一种Trace驱动的多核SMP集群并行性能模拟方法

基于新型多核SMP集群的层次化性能模型,本文在BigSim并行性能模拟器基础上实现了一个Trace驱动的多核SMP集群并行性能模拟器Sim-MSC。在一个InfiniBand多核SMP集群的宿主机平台上采用jacobi3D程序进行了测试,结果表明Sim-MSC能够模拟MPI消息传递并行应用程序在多核SMP集群上的执行特征,精确预测系统和应用性能。     

VHDL的并行模拟方法

提出了一种基于 PVM软件的并行和分布式模拟算法 ,用于解决由于 VHDL本身的复杂性和电子电路的超规模化而造成的模拟器开发难度及运行时间、空间上的问题 ,可以极大地提高模拟速度     

基于MPI的并行程序设计

在介绍消息传递接口标准(MPI)和分析并行程序设计方法的基础上,提出了在并行程序设计中需要进行算法级分析和程序级测试,以此来对影响具体的并行程序执行效率的因素进行分析,并用实例验证了分析结果。最后对MPI的实现之一———MPICH1.2.5版本的不足,提出了改进的方法。     

一种从Z规约到并行程序的精化方法

提出了一种通过对设计模式进行精化,从Z规约开发并行程序的方法.该方法对Z语言进行了并行扩充,从Z功能规约出发,通过使用扩展的设计模式逐步精化得到并行的设计规约,再通过保持语义的转换,得到可最后转换为并行代码的抽象并行程序.通过实例对这一方法进行了详细的描述.     

基于静态模拟的二进制控制流恢复算法

恢复完整的程序控制流图是软件逆向分析的关键,但传统恢复算法依赖于程序结构和编译器信息,不具通用性,无法满足无结构的二进制程序控制流恢复的需要.针对该问题,在传统控制流恢复算法的基础上,提出一种基于静态模拟策略的通用二进制程序控制流恢复算法,并与传统控制流恢复算法、基于切片技术的控制流恢复算法和动态控制流恢复算法在性能上...     

X10并行程序中静态数据竞争检测

在多线程程序中,当2个以上线程在没有顺序约束的条件下访问同一个存储单元时,且其中至少有一个为写访问,则可能会发生数据竞争。为此,提出一种针对X10并行程序的静态数据竞争检测算法,包括源访存对计算、可达访存对计算、时钟同步访存对计算和逃逸访存对计算4个阶段。通过在WALA框架中分析构建程序的调用图,计算源访存对集合,检测出内存访存中可能发生数据竞争的无序对。实验结果表明,该算法可以在不显著增加X10并行程序总体运行时间的情况下,达到比较理想的数据竞争检测效果。     

演化仿真优化的并行实现及其应用

由于仿真对象的复杂性，一些仿真模型很难用有效的解析函数来表达，同时演化算法不要求优化目标具有连续，可导等特点，因此，演化算法用于仿真优化具有很大的优越性，针对仿真优化这一领域提出了演化仿真优化的概念及其形式化语言描述，并给出了演化仿真优化的算法实现框架，演化仿真优化的模型评估需要大量的计算时间，根据仿真优化的特点，提出主／从模式，粗粒度孤岛仿真优化模型及它在PVM，DCOM下的实现，并给出了两个控制器优化设计的实验，仿真试验的结果表明：对于演化仿真优化来说主／从模式的并行度要高于粗粒度孤岛模型，并得出以下结论，对于演化仿真优化来说仿真模型越复杂，主／从模式的性能越好。     

程序分析研究进展

在信息化时代,人们对软件的质量要求越来越高.程序分析是保障软件质量的重要手段之一,日益受到学术界和产业界的重视.介绍了若干基本程序分析技术（抽象解释、数据流分析、基于摘要的分析、符号执行、动态分析、基于机器学习的程序分析等）,特别是最近10余年的研究进展.进而介绍了针对不同类型软件（移动应用、并发软件、分布式系统、二进制代码等）的分析方法.最后展望了程序分析未来的研究方向和所面临的挑战.     

程序复杂性度量

本文力图阐明程序复杂性度量的有关定义研究内容、技术和方法，并探讨它用软件产品的质量、交付的时间和费用的关系以及它在软件开发中的作用。     

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.