一种面向部分可重构结构的配置空间搜索方法

研究了配置序列对部分可重构系统性能的影响,提出了在部分可重构系统配置空间中搜索最优配置序列的算法.在应用算法分割成多个任务的前提下,通过建立部分可重构系统任务执行模型,给出了任务在系统上执行代价的目标函数.根据部分可重构系统中,任务执行和配置可重叠的特性,给出了配置切换代价计算方法.在此基础上,设计了基于动态规划的配置空间搜索算法,算法可在O(nm2)（n为任务数,m为每个任务最大可选配置数）时间内搜索出执行代价最小的配置序列.结果表明,合理选择配置序列可有效提高算法在部分可重构系统上执行的效率.     

可重构媒体处理器任务编译器的前端设计

为了解决算法程序自动映射到可重构媒体处理器的问题,有效提高程序并行执行的效率,提出一种具有自动并行化的任务编译前端. 该任务编译前端通过展开核心循环可提高并行执行度,在数据依赖分析确保运算正确执行的基础上,对循环体内的数组访问进行标量替换,以优化数据传输开销. 实验结果表明,该任务编译前端能有效提高代码并行性和优化数据传输能力,与Garp C编译器的编译前端相比,该任务编译前端设计的性能可提升约2~4倍.     

高功率微波上升沿等效脉宽研究

任务调度是影响动态可重构系统性能的关键因素之一。针对目前相关研究中没有充分考虑CPU核和FPGA的并行执行特性,以及FPGA配置开销等问题,提出了一种面向可重构多核系统的混合任务调度算法。算法充分利用CPU核与FPGA进行并行工作,并通过配置预取和任务重用以隐藏硬件任务的配置开销。实验结果表明,该方法能够有效减少应用程序的执行时间。     

动态可重构系统任务时域划分算法

为提高动态可重构系统的执行效率，提出了一种多目标优化的动态可重构系统任务时域划分方法.在可重构硬件资源约束条件下，将任务的数据流图划分成数个子模块.使用加权方法将子模块中的操作执行时间和模块间数据通信引起的延时统一为划分代价，根据每种延时在总代价中所占比例来选取优化的方向.通过建立就绪列表的方法，避免了划分过程中出现死锁问题，保证了各个操作正常的执行顺序.实验结果表明，该方法能够有效地提高应用算法在动态可重构结构上的执行速度.算法的时间复杂度为O(|V|2+|V||E|)（其中|V|为数据流图节点数，|E|为边数）.     

双电压动态可重构FPGA任务模型及调度算法

通过对单电压动态可重构可编程逻辑门阵列（FPGA）实时任务模型的学习研究,建立基于双电压动态可重构FPGA的非可抢占任务模型.该模型很好地描述了双电压动态可重构FPGA任务的特征,在单电压任务模型的基础上增加了双电压任务模型特有的属性.并基于降序首次自适应算法提出一种新的硬件任务调度算法,该算法在保证任务集限制时间内完成所有任务的同时,利用动态电压调节的方法大幅度减少了任务集完成所需要的能量.在Sun Saloris 工作站下对任务调度模型及其算法进行仿真和评估,实验数据表明,这种基于双电压的任务模型的调度算法,能够有效降低FPGA任务执行的能耗,对于大规模的任务,能耗最高可节省24.1%.     

基于多核处理器的低能耗任务调度优化算法

针对多核处理器的高性能所带来的高能耗问题,对TL-DVFS算法中任务迁移开销问题进行了分析,提出了一种基于TL面的节能调度算法ITL-DVFS.该算法在不增加算法时间复杂度的前提下,通过对堆进行操作,有效地减少每个TL面初始时刻任务的迁移开销.结合全局动态电压频率调节技术,在TL面的初始时刻和偶发任务释放时刻动态调节多核处理器的电压频率.结果表明,ITL-DVFS可以有效地减少任务的迁移开销,在负载达到某一值后,可有效降低处理器功耗.     

基于μC/OS-Ⅱ软/硬件任务管理的可重构系统实现

该文设计了一种基于全新体系架构的软/硬件任务管理的局部动态可重构嵌入式系统,并在该系统上移植了实时操作系统μC/OS-II,实现了单芯片上软/硬件任务管理的动态部分可重构系统.实验结果表明,硬件任务可以和软件任务一样灵活的实时调度运行,相比于传统的硬件固定系统,资源利用率节约了50%以上,而相比于传统的软件处理器,执行...     

HEVC运动估计中SAD算法的动态可重构实现

高效视频编码（HEVC）标准中引入的不对称分割模式导致运动估计算法中绝对差值和（SAD）运算量成倍增加.为了提高运动估计算法的执行效率,方便用户进行自主选择,设计了同时支持不对称分割模式开启和关闭2种执行模式以及执行模式间自由切换的可重构阵列结构.为了满足用户要求编码速度的同时,最大限度地利用可重构阵列处理器的资源,在阵列结构为16×16个处理元中通过加载16×8、16×4以及16×2个处理元的指令来进行阵列规模的动态重构,采用指令下发的方式将不同的指令发送到对应处理元进行相应配置.实验结果表明,所提出的可重构实现方式在硬件资源占用量接近条件下,相较于流水化实现处理时间减少了约35%,吞吐量提高了约0.4倍.该实现具有较高的执行效率,能够进行执行模式与阵列规模的切换,具有较好的灵活性.     

一种基于拟序的关联备份任务调度算法

为了减少存储备份任务的执行时间和提高整个存储系统的效率，提出了一种新的SAN体系结构——基于集群技术的SAN体系结构，并在其结构上提出并实现了关联备份任务的数学模型和实现该模型的核心调度算法。该算法的基本思想是对投入的关联备份任务找到一个最优的执行顺序，以便提高整个系统的性能。实验数据表明，对于关联备份任务的调度与执行，该算法可以有效提高整个系统的效率。     

基于不规则性的并行计算方法

为了有效使用异构多核架构强大的并行计算能力,根据硬件架构的特点重新组织数据并合理调度任务的执行是非常有必要的.提出一个基于不规则性的并行计算方法,是一个融合数据并行、任务并行、管道并行的多重并行计算方法,特别适合具有动态特征执行行为和不规则数据结构的复杂算法,能够在程序运行时根据存储局部性原则和单指令多数据流（SIMD）操作机制对任务执行进行基于优先级的动态调度和数据管理,能够最大限度地有效使用CPU和GPU的硬件计算资源和存储资源.实验结果表明,该方法能够提高图形并行绘制算法关于动态执行过程和不规则数据结构构造和维护的性能.     

可重构模块化机器人分布式控制算法研究

可重构机器人是基于一套事先设计好的模块，并根据特定任务的要求选择的一组模块装配成的机器人。为了实现快速重构，可重构模块化机器人不仅要实现机械结构构形的快速重构而且要实现控制系统的快速重构。根据多Agent理论中协商合作机制和机器人结构的分布性，可重构模块化机器人采用基于多Agent的分布式体系结构。利用微分运动理论提出了一种分布式控制算法，它能够适应三维空间的控制要求，从理论上证明了这种算法的收敛性。     

基于改进合同网协议的多Agent动态任务分配

为了使多Agent系统的任务分配更能适用于动态环境,提出一种改进的合同网协议的多Agent动态任务分配方法。该方法首先建立Agent能力模型和Agent执行的任务描述,在此基础上改进合同网中的招标阶段,Agent通过将正在执行的任务进行招标来动态改变自身能力以进行任务的再分配。最后,通过建立AGV(automatic guilded vehicle)物流仓库搬运仿真系统以验证改进方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法能有效减少系统完成任务的总时间,提高了系统的整体效率,并且提高多Agent系统适应动态环境的能力。     

一种Agent解释器的设计方法

目前Agent作为热点技术,在人工智能与计算机科学领域得到了广泛的应用.尽管目前已有多种多Agent系统的开发平台,可以支持应用系统的开发,但在实际系统设计开发时,如何动态解析用户设计的Agent模型,仍然是一个重要问题.我们在基于PRS结构的多Agent系统平台上,分析并设计了一个Agent系统解释器,通过使用lex与yacc两个编译工具以及树遍历工具memphis建立树结构和执行语句,实现了用户自定义Agent模型解析和多Agent系统平台运行的分离,完成了对用户自定义Agent模型的动态编译,促进了实际应用系统的开发.     

基于动态任务迁移的近数据处理方法

为了应对大数据应用中数据移动对系统性能和能耗造成的负面影响,基于3D存储器集成存储与逻辑电路的特点和MapReduce模型的并发特性,提出一种基于动态任务迁移的近数据处理（NDP）方法. 对MapReduce应用的工作流解耦以获取核心计算任务,提供迁移机制将计算任务动态迁移到NDP单元中;采用原子操作优化数据访问,从而大幅度减少数据移动. 实验结果表明,对于MapReduce应用,提出的近数据处理方法将75%的数据移动约束在存储单元内部,有效减少了主处理单元与存储单元之间的数据移动. 与目前最先进的工作相比,所提方法在系统性能和系统能效上分别有70%和44%的提升.     

可重构处理器的AVS高清解码探究

面向新型可重构处理器架构、动态配置、多任务调度和运行管理嵌入式高性能并行计算关键技术,提出了一种新的针对AVS(audio video coding standard)高清视频解码的实现方案.该方案是将AVS解码过程中的各种算法,映射到一个可重构处理器Remus(reconfigurable multimedia system)上,并通过仿真验证,在200MHz的工作频率下,实现了1080p的AVS高清码流实时解码(30f/s).基于可重构处理器的AVS解码实现方案,比目前市场上已存在的基于ASIC的多种高清解码方案具有更好的灵活性,而具体到解码过程中的典型算法,特别是循环计算,比现有的已提出的硬件加速器具有更好的加速性能.     

参数化的可重构系统抽象模型

为使可重构系统的设计空间搜索方法不依赖于任何具体的可重构结构,总结了描述可重构系统的结构特征参数,提出了可重构系统结构的层次 参数模型.该模型是一个层次化结构的通用模型,逐层向下由顶层结构、块结构、单元结构和功能结构4部分组成,每种结构代表一个层次.通过将各种参数代入模型中的各个描述项,可以描述影响可重构系统性能的结构特征.利用该模型分别对2种典型的动态和静态可重构系统进行了描述,应用结果表明,系统的结构特征均可通过自顶向下4层结构描述清楚,体现了模型良好的扩展性和通用性.