基于RMC的可重构制造系统设备布局优化研究*

为实现多品种变批量生产制造系统阵列式布局的动态重构,提出一种新的设备布局优化方法.建立了可重构制造系统(RMS)设备优化选择数学模型,设计了基于蚁群优化和阶序聚类算法的可重构制造单元(RMC)动态重构算法.以交货期内最小成本为目标,引入系统复杂度和系统响应度从系统能力角度完善了实现RMS重构的约束条件,最终完成了可重构制造系统设备布局优化.最后通过布局实例仿真验证该方法的可行性和有效性.     

可重构资源管理及硬件任务布局的算法研究

可重构系统具有微处理器的灵活性和接近于ASIC的计算速度,可重构硬件的动态部分重构能力能够实现计算和重构操作的重叠,使系统能够动态地改变运行任务,可重构资源管理和硬件任务布局方法是提高可重构系统性能的关键.提出了基于任务上边界计算最大空闲矩形的算法(TT-KAMER),能够有效地管理系统的空闲可重构资源;在此基础上使用FF和启发式BF算法进行硬件任务的布局.实验表明,算法能够有效地实现在线资源分配与任务布局,获得较高的资源利用率.     

利用决策支持系统分析可重构制造系统中的问题

可重构制造系统是面向新世纪的先进制造模式 .本文提出利用决策支持系统解决可重构制造系统所面临的重构决策问题 ,在系统决策、加工单元布局、以及可重构产品的生产计划问题上采用智能化算法 ,可以得到满意的结果     

一种支持动态可重构系统的布局碎片量化方法

在可重构计算领域,布局硬件任务所产生的碎片是影响系统资源利用率和任务拒绝率的关键因素之一.本文提出了一种对布局碎片进行量化的方法QFOAC,该方法将每个已占用的可重构计算单元对总碎片量化值的贡献求和,得到可重构芯片布局碎片量化值.QFOAC方法对碎片的抽象准确直观,且运算时间复杂度为常数.实验表明,将QFOAC碎片量化方法应用于布局器,可显著提高芯片利用率,降低任务拒绝率,且基本不增加系统开销,适用于动态重构和实时系统.     

可重构系统中硬件任务布局布线算法研究

可重构计算系统中,二维可重构硬件任务的布局布线问题是影响系统资源利用率的重要因素。在异质化的可重构器件和任务模型基础上,对可重构硬件任务进行了适当分类,并提出一种能够对多类型可重构硬件任务同时布局布线的算法DRS-TCW。实验表明,该算法能够有效提高可重构器件的资源利用率和任务布线连通率。     

用双目标加权遗传算法解决网络磁盘阵列系统下校验散布布局优化问题的研究

廉价磁盘冗余阵列(RAID)作为一种提高存储系统可靠性和性能的技术,已经得到了广泛的应用,有关磁盘阵列结构和数据布局的研究也一直很活跃,但有关网络磁盘阵列下的数据布局的研究还不太多。本文首先概述了校验散布布局的技术和遗传算法的相关知识,提出了利用双目标加权遗传算法的思想解决网络磁盘阵列系统校验散布布局优化的问题。然后以“重构负截均匀分布”和“校验均匀分布”为双目标,使用改变的NSGA来解决网络磁盘阵列系统下校验散布布局的优化问题。最后给出了实验结果。     

可重构安全系统建模与配置生成方法研究

以安全重构元为基础,能够提供高灵活性、适应性和可扩展性安全服务的可重构安全计算系统已成为当前安全研究领域的热点问题.目前,关于重构机理的研究主要采取基于功能候选集的静态重构配置生成方法,可重构安全系统作为一种主动安全防御手段,应具有动态自动重构的能力,避免人工介入导致的脆弱性.针对动态自动可重构安全系统的建模以及配置生成过程的描述问题,提出了一种基于直觉主义逻辑扩展的动态自动可重构安全系统逻辑模型SSPE,给出了逻辑模型SSPE上的语法和推理规则,设计了基于SSPE的等级化安全重构元和安全需求建模和表达方法,并给出了基于映射关系的安全重构元描述向逻辑语言的转换规则.最后,以IPSec协议为例,阐述了可重构安全系统重构配置的动态自动推理生成过程.基于直觉主义逻辑的可重构安全系统建模和配置生成方法,为研究可重构安全系统的重构机理提供了新的思路和方法,具有重要的意义.     

可重构分组密码处理结构模型研究与设计

随着信息技术的发展和网络规模不断扩大,网络通信等应用对数据加解密处理提出了更高的要求,可重构计算是将可重构硬件处理单元和软件可编程处理器结合的计算系统.因此采用可重构计算技术来设计密码处理系统,使同一硬件能够高效灵活地支持密码应用领域内的多种算法.同时满足了密码处理对性能和灵活性的要求,提高了密码系统的安全性.论文在分析分组密码算法处理结构的基础上,结合了可重构结构的设计思想和方法,提出了一种可重构密码处理结构模型RCPA,并基于该模型实现了一款验证原型.原型在FPGA上成功进行了验证测试并在0.18μm CMOS工艺标准单元库下进行逻辑综合以及布局布线.实验结果表明,在RCPA验证原型上执行的分组密码算法都可达到较高的性能,其密码处理性能与通用高性能微处理器处理性能相比提高了10～20倍;与其他一些专用可重构密码处理结构处理性能相比提高了1.1～5.1倍.结果说明研究的RCPA模型既能保证分组密码算法应用的灵活性又能够达到较高的性能.     

一种基于双仲裁时间片策略的可重构硬件任务调度算法

在可重构系统中,二维布局模型比一维布局模型具有更高的自由度.然而,二维模型获得较高的资源利用率要以复杂的资源管理和任务调度算法为代价,这不但使调度过程变得复杂,而且导致时间开销大,直接影响系统实时性.针对这一问题,在综合考虑性能和算法复杂度的基础上,提出了一种适用于二维可重构器件的双仲裁时间片可重构硬件任务调度算法DATS(Double Arbiters Time-Sliced).算法采用两个仲裁器对硬件资源进行管理,并根据空间和时间约束动态裁决任务布局位置;同时设计了双仲裁时间片任务调度模式图,对任务的调度和布局过程进行合理分离,使任务调度和布局过程相对独立并简化处理过程.DATS算法的调度时间复杂度为O(N),单任务布局算法的时间复杂度为O(E),其中N为被调度的任务总数,E(＜N)为器件中正在执行的任务数目,实验表明,DATS算法时间开销小,在轻负载情况下任务调度成功率比stuffing算法高1％～2％,在重负载情况下资源利用率保持在80％～85％的水平,与时间复杂度为O(N2)的算法基本一致,所以更适合于实时情况下的任务调度.     

可重构硬件操作系统技术

为了充分发挥可重构计算的高性能和可编程能力,需要将可重构资源和硬件任务纳入到操作系统管理范畴.因此面向可重构计算的操作系统技术—可重构硬件操作系统技术成为一个新的研究热点.本文在简要介绍可重构计算系统体系结构的基础上,详细介绍了国内外的研究现状.最后,结合可重构计算系统的特点,阐述了可重构硬件操作系统的关键技术.     

基于遗传算法的大规模矩形件优化排样

大规模矩形件优化排样是一个典型的组合优化问题，属于NP-hard问题．实际工程中对一个排样方案一般有满足“一刀切”的工艺要求，“一刀切”要求增加了对排样的约束．提出的优化算法，将矩形匹配分割算法作为遗传算法染色体的解码器实现一个排样方案，用遗传算法进行排样方案的全局搜索．算例比较表明，该算法可以求得满足“一刀切”约束的最优解．     

高铁列车运行图冗余时间优化布局方法研究

在分析各种冗余时间之间作用机理的基础上,以列车旅行时间和列车到发站延误时间最短为优化目标,建立运行图冗余时间优化布局模型。在此基础上引入遗传粒子群优化算法对模型进行求解,并用MATLAB仿真。以虚拟运行时刻表为背景,通过合理设置列车运行干扰时间和仿真分析方案,对结果进行分析。结果表明：用该模型和算法得到的布局方案相比较于固定比例方案,总延误时间短,列车在区间和车站的晚点次数少;相比较于遗传算法求解该模型的总延误时间短,总冗余时间设置多,但是列车在车站和区间的晚点次数少。     

飞翼飞机嵌入式大气数据系统算法研究

为适应新型作战飞行器平台高隐身、高超声速、高机动性等方面的需求,嵌入式大气测量技术不断发展。分析对比类球头集中式和飞翼飞机分布式两大类嵌入式大气数据传感（FADS）系统的研究情况及差异性。针对高隐身的飞翼布局飞机,以类X-47B飞机气动外形为研究对象,参考其测压点选位布局,开展了FADS算法模型的研究,提出一种适合工程应用的飞翼布局飞机FADS算法模型。算法采用最小二乘法拟合流场样本数据,通过迭代计算解耦各大气参数。仿真验证表明：该算法具有较高的解算精度,且迭代计算稳定收敛。     

A non-dominated sorting genetic algorithm based approach for optimal machines selection in reconfigurable manufacturing environment

This paper deals with a problem of reconfigurable manufacturing systems (RMSs) design based on products specifications and reconfigurable machines capabilities. A reconfigurable manufacturing environment includes machines, tools, system layout, etc. Moreover, the machine can be reconfigured to meet the changing needs in terms of capacity and functionality, which means that the same machine can be modified in order to perform different tasks depending on the offered axes of motion in each configuration and the availability of tools. This problem is related to the selection of candidate reconfigurable machines among an available set, which will be then used to carry out a certain product based on the product characteristics. The selection of the machines considers two main objectives respectively the minimization of the total cost (production cost, reconfiguration cost, tool changing cost and tool using cost) and the total completion time. An adapted version of the non- dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is proposed to solve the problem. To demonstrate the effectiveness of the proposed approach on RMS design problem, a numerical example is presented and the obtained results are discussed with suggested future research.     

浅层地下爆炸层析成像信息优化获取技术

基于地震层析成像理论提出了地下爆炸冲击波超压时空场重建技术。从模型离散化和传感器布局两方面进行成像信息优化,提高地下爆炸场层析成像信息的有效性。模型离散化方面,根据冲击波的的衰减规律,提出了不规则网格划分方法;传感器布局方面,根据数学上欠定问题理论与地震波传输规律,提出了指导传感器布局的指标及优化算法,实现传感器合理布局。仿真表明,层析成像信息优化获取技术可以最大限度地提高数据利用率,使得反演过程更稳定,反演误差更小。     

Voronoi图算法及其在混合电路的衬底耦合研究中的应用

提出了对版图进行划分的Ｖｏｒｏｎｏｉ图的算法：将Ｖｏｒｏｎｏｉ图进行变换,通过扫描技术,从下到上对每个点与交点进行处理,从而形成变换后的Ｖｏｒｏｎｏｉ图,最后将此图转换为Ｖｏｒｏｎｏｉ图．在计算中,针对集成电路的物理特性,改进了阱区附近的Ｖ图的生成以及多个水平位置点和兼并问题．算法时间复杂度为Ｏ（ｎｌｏｇｎ）,空间复杂度为Ｏ（ｎ）．     

基于粒子群优化算法的约束布局优化

布局优化是NP难问题，也是复杂的非线性约束优化问题．针对这个问题，将新的基于粒子群优化的方法应用于布局参数的优化，提出了适合粒子群优化的约束处理，并通过与直接搜索算法的混合，加强了算法在局部区域的搜索能力．通过实例将该算法与乘子法以及基于遗传算法的布局优化方法进行了比较．仿真结果表明，该算法可以提高布局优化问题解的质量，同时降低计算费用．     

A systematic approach for product families formation in Reconfigurable Manufacturing Systems

The aim of this work is to establish a methodology for an effective working of Reconfigurable Manufacturing Systems (RMSs). These systems are the next step in manufacturing, allowing the production of any quantity of highly customised and complex products together with the benefits of mass production. In RMSs, products are grouped into families, each of which requires a system configuration. The system is configured to produce the first family of products. Once it is finished, the system is reconfigured in order to produce the second family, and so forth. Therefore, the effectiveness of a RMS depends on the formation of the best set of product families. Therefore, a methodology for grouping products into families, which takes into account the requirements of products in RMSs, is an issue of core importance. These requirements are modularity, commonality, compatibility, reusability, and product demand. The methodology starts by calculating, for each product requirement, a matrix that summarises the similarity between pairs of products. Then, through the use of the AHP methodology, a unique matrix that comprises the similarity values between products is obtained. The Average Linkage Clustering algorithm is applied to this matrix in order to obtain a dendogram that shows the diverse sets of product families that may be formed.     

A taxonomy of market‐based resource management systems for utility‐driven cluster computing

In utility‐driven cluster computing, cluster Resource Management Systems (RMSs) need to know the specific needs of different users in order to allocate resources according to their needs. This in turn is vital to achieve service‐oriented Grid computing that harnesses resources distributed worldwide based on users' objectives. Recently, numerous market‐based RMSs have been proposed to make use of real‐world market concepts and behavior to assign resources to users for various computing platforms. The aim of this paper is to develop a taxonomy that characterizes and classifies how market‐based RMSs can support utility‐driven cluster computing in practice. The taxonomy is then mapped to existing market‐based RMSs designed for both cluster and other computing platforms to survey current research developments and identify outstanding issues. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

异构磁盘阵列DSUraid5数据分布方法

通过分析以往的异构磁盘阵列数据算法，提出了DSUraid5数据分布方法。根据磁盘性能参数，给磁盘设定不同的条带单元，提出虚拟同构磁阵的概念，解决校验块的计算及分布问题。通过结合动态条带单元和左对称校验单元布局方法，使磁阵中各磁盘达到负载均衡或基本均衡。模拟实验结果表明，与raid5相比，DSUraid5数据分布方法的性能可提升40％，适应于不同场合。