单节点多GPU集群下HPL动态负载均衡优化

现有CPU加速的高性能Linpack基准测试程序(HPL)一般采用基于实际运算能力的动态负载均衡算法来实现。然而该算法在单节点多GPU的平台上表现不佳,其原因是单节点多GPU平台上单个GPU计算量小,并且GPU与CPU的总性能差距较大。为此,提出了经验指导的动态负载均衡算法以及多GPU自适应负载均衡算法,并且在单节点多GPU平台上进行了验证,结果显示,其比现有的基于NVIDIA费米GPU的HPI有6.3%的加速效果。     

基于硬件性能计数器的GPU功耗预测模型

图形处理器GPU以其高性能、高能效优势成为当前异构高性能计算机系统主要采用的加速部件。虽然GPU具有较高的理论峰值能效,但其绝对功耗开销明显高于通用处理器。随着GPU在高性能计算领域的应用逐渐扩展,面向GPU的低功耗优化研究将成为该领域的重要研究方向之一。准确的功耗预测是功耗优化研究的重要前提,本文提出了基于硬件性能计数器的GPU功耗预测方法。该方法基于硬件性能计数器信息,结合GPU在部分运行频率下的功耗值,通过线性回归的方法预测处理器在其他运行频率下的功耗值。实验结果表明,该方法可以准确地预测GPU功耗。     

基于GPU的动态头发渲染

运用模拟头发运动的系统计算头发阴影的阴影生成算法和一个通过每一串头发来模拟光线散射的发射模型,就可以创建出极其真实的头发影像。渲染结果表明,利用以上方法可以渲染出极其逼真的头发。     

基于延迟隐藏因子的GPU 计算模型

近年来在生物计算,科学计算等领域成功地应用了GPU 加速计算并获得了较高加速比.然而在GPU 上编程和调优过程非常繁琐,为此,研究人员提出了许多提高编程效率的编程模型和编译器,以及指导程序优化的计算模型,在一定程度上简化了GPU上的算法设计和优化,但是已有工作都存在一些不足.针对GPU低延迟高带宽的特性,提出了基于延迟隐藏因子的GPU 计算模型,模型提取算法隐藏延迟的能力,以指导算法优化.利用3 种矩阵乘算法进行实测与模型预测,实验结果表明,在简化模型的情况下,平均误差率为0.19.     

异构GPU集群的任务调度方法研究及实现

GPU集群已经成为高性能计算的重要方式,特别对于计算密集型应用,具有成本低、性能高、功耗小的优势.为了解决GPU集群系统运行中的任务负载均衡问题,文中提出了一种面向计算密集型应用的异构GPU集群调度方法,该方法可以自动发现计算节点,并动态估计计算节点的计算能力,并根据计算能力、任务的计算强度和优先级在异构GPU集群上合理分配计算资源.同时,该系统还具有容错能力,能够处理计算节点的意外退出,可恢复意外退出计算节点的计算任务,并动态适应系统的计算规模.通过实验表明,文中采用的策略达到了预期目的     

基于动态污点分析的Android隐私泄露检测方法

针对Android应用存在的隐私泄露问题,提出一种基于动态污点分析技术的隐私泄露检测方法。通过插装Android系统框架层API源码标记隐私数据,并修改Android应用程序的执行引擎Dalvik虚拟机,保证准确跟踪污点标记在程序执行期间的传播,当有数据离开手机时检查污点标记判断是不是隐私数据。动态污点分析使得应用程序对隐私数据的使用更具透明性。实验结果表明,该方法能够有效检测出Android应用泄露用户隐私的行为,从而更好地保护用户的隐私信息。     

基于GPU的动态地形实时绘制技术的研究与实现

为了有效解决高逼真动态地形的实时绘制问题,提出了一种基于现代可编程GPU顶点纹理获取(vertex texture fetch,VTF)特性的动态地形实时绘制技术.在研究相关动态地形绘制算法及现代GPU着色器模型的基础上,对基于可编程GPU实现动态地形的技术支持和性能优势进行了分析.最后,以人在松软的地面行走为实例,设计并实现了一个基于GPU顶点纹理获取的动态地形绘制系统.实验结果表明了该技术方案的可行性和有效性.     

一种基于行为的Android系统资源访问控制方案

Android Permission机制作为一种粗粒度的访问控制机制,不能有效地阻断应用程序对系统资源的滥用,使得Android恶意代码容易借此实施攻击.因此,在Android Permission机制的基础上提出了基于行为的Android系统资源访问控制方案,对应用程序访问系统资源的行为进行规范,防止系统资源被滥用而破坏系统安全.该方案利用TLCK(temporal logic of causal knowledge)时序逻辑描述语言,为与系统安全相关的关键系统资源访问定义安全的行为模式,并对应用程序执行过程中的行为进行动态监视,通过比对应用程序的动态行为模式和资源访问要求的安全行为模式,实施访问控制.与基于恶意行为特征的恶意代码检测方案相比,安全的资源访问行为模式更容易定义,并且能够应对未知攻击.最后,针对占Android恶意代码比例最高的短信(short message service,SMS)攻击,对系统中的SMS资源进行细粒度、基于行为的访问控制实现,并通过验证实验证明,该方案具有良好的效能和性能表现.     

基于GPU加速的三维水面模拟

提出一种基于水面物理特征和GPU实时加速的水面效果三维模拟方法．根据水面运动的物理特征和水面纹理变化特征,采用4个周期函数叠加产生几何波和2个周期函数叠加产生纹理渡,使用凹凸纹理表现水面的细节．通过环境映射实时模拟出水面的反射等现象,通过GPU实时加速渲染,最终生成实时并且生动逼真的水面。     

模型指导的多维GPU软件低功耗优化方法

作为众核体系结构的典型代表,GPU(Graphics Processing Units)芯片集成了大量并行处理核心,其功耗开销也在随之增大,逐渐成为计算机系统中功耗开销最大的组成部分之一,而软件低功耗优化技术是降低芯片功耗的有效方法.文中提出了一种模型指导的多维低功耗优化技术,通过结合动态电压/频率调节和动态核心关闭技术,在不影响性能的情况下降低GPU功耗.首先,针对GPU多线程执行模型的特点,建立了访存受限程序的功耗优化模型;然后,基于该模型,分别分析了动态电压/频率调节和动态核心关闭技术对程序执行时间和能量消耗的影响,进而将功耗优化问题归纳为一般整数规划问题;最后,通过对9个典型GPU程序的评测以及与已有方法的对比分析,验证了该文提出的低功耗优化技术可以在不影响性能的情况下有效降低芯片功耗.     

基于权限分析的Android隐私数据泄露动态检测方法

针对现有Android平台隐私数据泄露动态检测方法检测效率较低的情况,文章设计并实现了一种基于权限分析的Android隐私数据泄露动态检测方法。该方法将Android静态检测中的权限分析与动态污点检测结合,根据应用程序申请的权限确定动态污点检测的隐私数据类型和隐私出口类型。检测选项保存在系统属性中。实验结果显示,该方法能够在保证隐私数据泄露检测有效性的前提下,提高动态污点检测的效率。     

基于Markov模型的动态电压调节策略

基于Markov模型,针对具有离散工作电压模式的处理器提出了一种动态电压调节策略MKBVSP（Markov based voltage scaling policy）。MKBVSP能够根据工作负载的需求变化实现处理器工作模式的动态切换,达到系统性能与能耗之间的平衡。实验结果表明,MKBVSP策略能够在更大程度上降低系统平均能耗,最大比率可达58%。     

基于Android的智慧校园手机系统

为了满足在校师生和在校经商者对校园信息及时全面的获取,设计出一款基于Android系统的智慧校园手机系统,通过手机客户端、Web服务器端和数据库之间数据的相互传递,实现校园信息共享,有效地提高了校园实时信息的传播效率。     

基于多维标度的动态网络选择算法

异构无线网络的网络选择问题中,除了考虑多属性的网络参数外,还需考虑无线信道的时变性特征。针对这两个考虑因素,提出了一种基于多维标度的新的动态网络选择算法,可将多属性判决的网络选择问题近似转化为一个低维的拟合构图,并能反映不同时刻同个网络的变化。仿真结果表明,在不考虑负载的情况下,提出的算法能有效地选择出适合于移动终端当前业务的网络,并能在低维坐标系中直观地观察网络间的区别。     

基于沙盒的Android恶意软件动态分析方案

智能手机的普及极大地刺激了恶意软件的广泛传播,Android平台因其巨大的市场占有率和开源特性,已成为攻击者首选的攻击目标。针对传统的基于签名的反病毒软件仅能检测已知恶意软件的缺点,文章提出基于沙盒的Android恶意软件动态分析方案,用于有效地分析未知恶意软件的行为。文章通过在虚拟化软件Oracle VM VirtualBox中安装Android x86虚拟机的方式来实现Android沙盒,利用VirtualBox提供的命令行工具来控制Android沙盒。Android应用程序通过调用相应系统API来完成对应的行为,文中方案通过在应用程序包中插入API监视代码的方法监测Android应用程序调用的系统API,并通过脚本程序向Android沙盒发送不同的用户事件流来模拟用户对应用程序的真实操作,控制Android应用程序在沙盒中自动运行,实验证明文中提出的方法切实可行。     

基于Android权限机制的动态隐私保护模型

针对Android平台自身粗粒度权限机制的缺陷以及缺乏有效预防程序间隐私泄露机制的问题,提出一种改进的细粒度权限配置机制与隐私数据动态着色隔离相结合的Android隐私保护模型。通过对Android应用程序权限进行细粒度的动态配置,阻断隐私数据从程序内部泄露的途径,利用隐私数据着色跟踪实现对程序间传播的包含不同隐私权限标签的消息的隔离控制。通过大量实验的反复测试,该模型可以有效保护Android程序内部的隐私数据,及时发现程序间权限提升攻击进而实现隐私数据隔离,从而全方位实现Android隐私数据的保护,并为以后相关研究提供了新的方向。     

基于GPU的动态天空场景仿真

针对三维天空场景仿真中出现的场景实时性和真实性不能满足用户的需求等问题,提出了基于GPU (graphic processing unit)的动态天空场景仿真方法.在开源场景图形系统(OpenSceneGraph)开发平台上,使用基于物理的方法计算出一天中不同时刻天空的背景色;采用shader技术,用OpenGL着色语言(GLSL)在GPU上对云、太阳进行模拟;针对太阳的位置,绘制出具有真实感效果的光晕.实验结果表明,该仿真方法可以绘制出具有动态效果的、天空颜色能平滑过渡的天空场景,并且真实感强.