Canny边缘检测算法在飞腾平台上的实现与优化

为实现国产飞腾DSP平台对底层图像库的支持,针对原始Canny边缘检测算法计算时间过长的问题,设计一种面向FT-M7002平台的Canny梯度计算并行算法。基于FT-M7002高性能处理架构,采用单指令流多数据流向量化方式增强DSP内核指令的并行处理能力,根据FT-M7002平台向量存储器的层次结构特征,分析Canny梯度计算并行算法的访存模式,通过首地址偏移取址解决不连续访存问题,并结合双缓冲方式完成数据传输与数据计算。实验结果表明,在与原始Canny算法具有相同检测精度的情况下,该算法在卷积核大小为3×3、5×5、7×7时整体运行速度提升了1.490~2.112倍,缩小了与主流加速器件在数字图像处理领域的性能差距。     

基于"嵩山"超级计算机系统的量子傅里叶变换模拟

"嵩山"超级计算机系统是中国自主研发的新一代异构超级计算机集群,其搭载的CPU和DCU加速器均为我国自主研发.为扩充该平台的科学计算生态,验证量子计算研究在该平台上开展的可行性,文中使用异构编程模型实现了量子傅里叶变换模拟在"嵩山"超级计算机系统上的异构版本,将程序的计算热点部分分配至DCU上运行;然后使用MPI在单计算节点上开启多进程,实现DCU加速器数据传输和计算的并发;最后,通过计算与通信的隐藏避免了DCU在数据传输时处于较长时间的空闲状态.实验首次在超算系统上实现了44 Qubits规模的量子傅里叶变换模拟,结果显示,异构版本的量子傅里叶变换模拟充分利用了DCU加速器计算资源,相较于传统CPU版本,其取得了11.594的加速比,且在集群上具有良好的可拓展性,该方法为其他量子算法在"嵩山"超级计算机系统上的模拟实现以及优化提供了参考.     

积分电容在折线法真有效值AC/DC转换器中的作用

折线逼近抛物线法真有效值ＡＣ／ＤＣ转换技术已被国内外广泛应用到电子变换式安装电表和交流电压、交流电流变送器等量大面广产品中。本文以基于此种原理构成的０．５级交流电压变送器的实验数据为例，指出这种转换器中积分电容的取值，是决定真有效值ＡＣ／ＤＣ转换效果的关键因素。同时，还介绍了该积分电容值对变送器响应时间及纹波电压的影响情况。     

面向部分向量化的循环分布及聚合优化

大量循环中都存在着少数无法向量化的语句以及许多可向量化语句,循环分布通常可以将这些语句分离到不同的循环中,进而实现循环的部分向量化。目前主流的优化编译器仅支持简单激进的循环分布方法,因而导致向量化后的循环开销过大,且不利于寄存器和cache的重用。针对上述问题,提出了面向部分向量化的循环分布及聚合方法。首先,分析了一般循环分布的两个关键问题:语句集的划分和循环执行顺序的确定;其次,提出了面向最大聚合的凝聚图结点排序方法来指导循环合并,在不影响并行性的前提下减小了循环开销;最后,通过实验对提出的方法进行了验证。实验结果表明,对于测试用例,提出的方法能够生成正确的向量化代码,并且能够显著提高向量化程序的执行效率。     

基于重排序变换和循环分布的通信优化算法

针对现有通信优化算法无法使MPI自动并行化编译器生成加速比理想的消息传递程序问题,提出了一种基于重排序变换和循环分布的通信优化算法。该算法根据给出的过程间副作用集合和基于mpi_wait/mpi_irecv移动的重排序变换规则,有序地采用重排序变换和循环分布,尽可能安全地扩大点到点非阻塞通信中通信与计算的重叠窗口,使MPI自动并行化编译器生成具有更多计算重叠通信的消息传递代码。实验结果表明,该算法能够隐藏更多的点到点非阻塞通信开销,并且明显提升消息传递程序的加速比。     

压缩感知理论及其OMP算法FPGA实现研究

奈奎斯特定理要求采样频率不得低于信号最高频率的2倍,这使得高频信号的硬件采样实现变得较为困难。压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论从研究信号的稀疏性出发,指出在一定条件下可以用低于奈奎斯特定理的频率对信号进行采样。介绍了压缩感知理论及其OMP重构算法,设计了OMP重构算法的FPGA实现的总体框图和各模块框图,编写了Verilog HDL程序代码,并给出了在Quartus II中的仿真结果,和Matlab仿真结果对比,压缩重构效果比较理想。     

电容层析成像系统微小电容测量电路的设计

微小电容检测是电容层析成像技术的关键和难点，依据油水两相流电容层析成像系统的具体要求，研究了一种微小电容交流测量电路，电容测量电路的静态测量误差＜0.2%，漂移为每小时0.05%，实验结果表明：该系统的设计满足使用要求。