多状态系统的性能可靠性

工程中的许多系统要求系统性能参数在规定范围内,该文研究了这种多状态系统的结构和性能可靠性,利用定义出的路和割的新概念,求得系统可靠性的若干界,最后讨论了系统可靠性计算.     

给定流约束多状态装置系统可行性分析决策

从实际工程背景出发，建立了给定流约束多状态装置系统，并提出了该系统可靠性分析决策过程中的一种有效算法。仿真实例说明了该算法的有效性，达到了快速有效控制系统的目的。     

动态故障树的边值多值决策图分析

动态故障树分析对于复杂系统来说是一种重要的可靠性分析技术,但是二叉决策图等传统模块化方法存在严重的状态空间爆炸问题.本文系统介绍了边值决策图的动态故障树分析方法,其中边值多值决策图相对于其它现有的决策图具有更紧凑的表示函数,通过状态数的缩减,缩短了计算时间,有效缓解状态空间爆炸问题.实例证明了边值多值决策图在多状态系统和多功能系统中使用的方法和优势.     

基于二元决策图的集群计算系统性能分析

针对节点计算能力相同但故障分布不同的集群系统的性能分析问题,基于k-to-l-out-of-n结构对集群系统的性能进行建模,并提出了一种基于二元决策图（BDD）的分析方法。针对k-to-l-out-of-n结构的BDD模型生成问题,分析了BDD的结构特征并设计自顶向下生成算法,克服了传统的自底向上生成算法必须生成大量中间冗余节点的缺陷;然后利用生成的BDD模型高效地计算出系统处于一个特定性能级别的概率;最后通过实例说明了BDD方法能够有效分析节点具有不同故障分布的集群系统性能。     

基于多agent系统的大规模无人机集群对抗

本文将多agent系统引入到大规模无人机集群对抗决策系统中,给出了基于多agent系统的大规模无人机集群对抗决策方法.将机群中的每个无人机视为一个独立agent,建立了无人机运动模型,为无人机设计了独立的个体行为集,并针对每种行为给出了决策方法.通过每个个体无人机对其邻域环境的作用,涌现出宏观的集群对抗(作战)效果.使用MATLAB仿真软件对所设计的大规模无人机集群对抗方法进行了仿真,验证了所设计的基于多agent系统的大规模无人机集群对抗决策方法的有效性.     

基于状态可达图的离散事件系统时态性质分析

离散事件系统的许多重要性质可用时态逻辑方便，直接和简明地进行描述，系统的性质分析可转化成时态满足关系的判定。基于状态可达图，给出了有限系统时态特征的判定方法。     

具有多值决策过程的广义可能性计算树逻辑模型检测

模型检测是一种自动验证软硬件系统行为的有效技术。为了对包含非确定性信息、不一致信息的并发系统进行形式化验证,在可能性理论、多值逻辑的基础上,研究了具有多值决策过程的广义可能性多值计算树逻辑模型检测算法,及其在检验非确定性系统中的具体应用。首先构造了多值决策过程作为系统模型,用多值计算树逻辑描述系统属性。然后给出具有多值决策过程的广义可能性多值计算树逻辑的模型检测算法,该算法将模型检测的具体问题转换为多项式时间内的模糊矩阵运算。最后就包含非确定性选择的多值系统的模型检测问题,给出一个具体的应用实例。     

状态时滞系统的输入多采样最优控制

本文针对离散状态时滞系统，首先将其变形为无时滞形式，设计出最优控制器；然后运用离散提升技术对输入进行多采样，得到扩展的离散系统模型，再运用最优控制技术对扩展系统进行最优设计。最后对系统进行仿真，结果表明，该算法具有较好的控制效果。具有较好的稳定性。     

支持普遍计算的多嵌入式软件系统研究

本文紧密结合当前最新国际研究动态，综述了普遍计算的关键技术以及支持普遍计算的嵌入式软件系统。重点介绍了普遍环境下多个嵌入式系统协作问题的解决方案，并对今后的应用前景进行了展望。     

一类具有区间时变多状态时滞系统的稳定性分析

研究一类具有区间时变多状态时滞且时滞导数不确定的系统的稳定性问题. 通过选择合理的Lyapunov-Krasovskii函数结合辅助变量和广义状态法, 以LMI的形式给出了时滞相关的稳定性充分条件. 文中的结论对时滞的导数没有任何限制, 可用于具有快时变时滞系统. 与已有的相关研究成果相比, 结论更具有一般性, 保守性也更低. 最后通过仿真及数值算例说明了本文方法的有效性和优越性.     

基于在网计算加速的拜占庭容错算法

拜占庭容错算法是一类能够容忍各种形式的软件错误和安全漏洞的容错算法,对云计算的可靠性保障有着重要意义.与其他容错算法相比,拜占庭容错算法稳定性更高,但是其性能表现低下,不能满足当前系统对高吞吐、低延时的需求.在网计算是一种以数据为中心的体系结构,它用网络承担部分计算功能,使数据在流动过程中获得处理,从而提高系统性能.为解决拜占庭容错系统的问题,提出了一种基于在网计算的拜占庭容忍共识算法优化方案,将算法的一部分处理任务卸载到网卡上执行,利用网卡和处理器形成的多级流水线提升系统吞吐量.由于仅使用在网计算的方案在特定场景下效果不佳,因此,使用多线程方法来提升优化方案的可扩展性.同时,对算法进行了详细的系统评测,实验结果表明：相对于普通的拜占庭容错系统,使用在网计算与多线程结合的优化方案能够获得46%的吞吐率提升以及65%的延迟下降,证明了基于在网计算的拜占庭容忍共识算法优化方案的可行性与有效性.     

基于多值决策图的动态故障树分析方法

针对具有动态故障模式的复杂系统,动态故障树分析一直是很重要的可靠性分析技术。为了提升可靠性分析效率,已有研究提出了各种模块化方法,但是对于实际动态故障树模型中由于事件关联导致的大型动态子树,这些模块化方法的状态空间爆炸问题仍然很突出。因此介绍了一种基于多值决策图(Multiple-valued Decision Diagrams,MDD)来分析动态故障树的方法,通过多值变量编码动态门,利用单一系统MDD模型刻画各种动态和静态可靠性行为,有效地缓解了状态爆炸问题。通过一个具体的实例说明了多值决策图方法的应用和优势。     

面向大规模科学计算的可视分析模式

可视分析是大规模科学计算重要的辅助工具,面对不断增长的计算规模,需要高分辨率显示来提高可视化结果的可信度。合理配置可视化硬件系统,建立拥有独立研究、团队讨论、专家会诊模式的协调可视分析环境,结合具有对比、查询和多变量分析能力的并行分布可视分析软件平台,为大规模科学计算提供有效的辅助分析环境,提高研究效率。     

工作流系统模型的性能等价分析

讨论了基于随机Petri网的工作流系统的顺序、并行、选择、循环4种基本模型,并详细推导了这4种基本模型的性能等价公式.最后通过现实中的一个工作流实例来说明如何建立相应的随机Petri网模型,以及如何利用这些性能等价公式来计算工作流的性能参数.给出了定量分析工作流系统性能的通用方法,通过用这些等价公式不仅可以对复杂的系统进行性能等价化简,而且还可以得到性能参数的乘积解.     

高通量计算在大规模人群队列基因组数据解析应用中的挑战

【目的】为推动精准医学研究的发展,世界各国相继开展大规模人群队列基因组测序计划,通过对数以万计个体进行全基因组测序,构建人群特异的基因组变异图谱。这些海量基因组数据产出,对计算速度和计算通量提出了新的要求,迫切需要速度更快、通量更高的计算平台来处理与解读这些生物序列信息。由于基因组数据自身的特点、数据解析过程的多样性和复杂性,致使在大规模人群基因组变异解析中高通量计算资源的使用效率低、计算速度慢、耗时长,服务器与本地数据交换不便,因此需要针对基因组变异解析进行多方面优化,通过软硬件开发来解决应用中存在的多种问题。本文拟对这些优化方法进行分析和综述。【方法】在高通量计算系统中,系统IO瓶颈问题是基因组变异解析并行化效率低的主要原因,通常采用基于分布式非结构化存储数据库以及对象存储系统,以提升IO的大规模可扩展能力,解决分析流程中存在的IO问题;同时通过基因组数据的高效压缩算法,可减少数据IO和传输压力。为了加快基因组数据解析速度,可在软件上采用神经网络等算法优化基因组解析方法,在硬件上使用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)或GPU异构计算,以提高数据处理速度。【结果】综合来看,以上多方面的优化可以大幅提升基因组数据分析中高通量计算的性能,解决基因组数据处理中的存储墙问题,提高高通量计算资源的使用效率,大大减少全基因组变异解析的计算时间。【结论】高通量计算在基因组数据解析应用中存在的多种问题,可通过软硬件开发和优化得以解决,从而显著改进高通量计算在大规模人群队列变异解析应用中的计算效率,促进今后人群队列基因组研究与应用的广泛开展。     

光电测试系统的性能分析

文章从理论上分析、计算由近红外光电传感器、前置放大电路和采集卡组成的光电测试系统的精度指标.结果表明,系统的绝对误差为6.68 mV;温度和噪声等引起的相对误差为3.26 mV;此外,采集卡的A/D转换宽度也影响着整个系统的精度.文章分析的方法为类似测试系统的性能分析提供了一般方法.     

大规模计算系统故障特征及容错机制分析

本文围绕国内外若干大规模计算系统的运行稳定性状况展开调研:首先根据若干典型系统的故障数据,从故障模式、故障特征方面对目前实际生产性系统的稳定性进行分析;然后,在总结目前系统级容错研究思路的基础上,分析了未来更大规模计算系统容错机制的挑战及可能的解决方案。     

软件双冗余容错系统的容错能力和性能分析

双冗余是比较常用的冗余容错设计方法.软件双冗余容错系统通过冗余执行完成相同功能的两个软件副本,并检查它们的结果,根据两者结果是否一致来判断是否出现了错误.建立了软件双冗余容错系统的运行时模型,并引入了软件双冗余容错系统的容错能力的概念.根据该模型分析了单个软件副本的容错能力对软件双冗余容错系统的容错能力和性能的影响.分析结果显示,提高单个软件副本的容错能力不仅能够提高软件双冗余容错系统的容错能力,还能够提高系统的性能.但在极端情况下,双冗余容错系统的容错能力也可能会小于单个软件副本的容错能力.     

基于免疫机理的计算系统性能监控和评估

对于分布式高性能计算系统来说,模拟免疫机理实现计算系统的性能监控和评估是一个崭新的研究途径.分析和比较了免疫机理和计算系统抗衰之间的异同,构建了基于多Agent的系统抗衰逻辑模型,模拟免疫机理对计算系统的性能进行监控、诊断和建立性能衰退的数学模型,并在仿真实验中评价了性能监控对于所监控的计算节点的影响.在此基础上以一个音像资源事务处理系统为背景进行了应用研究,给出了一个两阶段超指数分布的数学模型来评估性能.仿真实验和应用研究的结果表明方法是有效可行的.     

面向异构计算的高性能计算算法与软件

研发适应国产异构计算环境的高性能计算算法与软件是非常重要的课题,对我国高性能计算软件研发匹配高性能计算硬件高水平发展的速度具有重要意义.首先,简要介绍高性能计算应用软件的现状、趋势和面临挑战,并对几类典型高性能计算应用软件开展并行计算算法特征分析,涵盖了宇宙N体模拟、地球系统模式、计算材料相场动力学、分子动力学、量子计...