高性能计算中处理器功耗特征的评测与分析

高性能计算系统的系统结构和应用模式与单机系统或商用机群服务器系统都有很大的不同,掌握功耗特征是提高能效的前提。本文将支撑功耗管理的低功耗技术分为动态资源休眠和动态速率调节两类,并就处理器的这两类机制在高性能计算中的应用进行评测,验证了功耗管理在高性能计算中的有效性,量化分析了处理器功耗特征,指出了当前管理方案的不足及改进设想,对进一步能耗优化有重要的指导意义。     

基于人工神经网络的暂态电能质量现象的分类与识别

暂态电能质量信号具有发生随机性,持续时间短和非平稳的特性,使得信号的识别实现较为困难。目前对电能质量信号进行辨识的方法有基于规则的专家系统方法、基于神经网络的方法以及结合小波变换技术的神经网络方法等。利用小波变换和人工神经网络的结合方法,对各种暂态现象实现有效地识别和初步地分类。     

高层次数据流的多电压低功耗综合方法

为了有效地进行算法行为描述到寄存器传输级结构描述的转换,提出一种同时考虑功能单元功耗、互连功耗和电压转换功耗的模型和基于网络流的低功耗设计方法.首先对给定的数据流图进行单电压高层次综合,然后对单电压综合结果迭代地进行多电压调整;提取每次迭代时需要调整的网络流子图,对该子图运行最小费用最大流增量算法.该方法充分利用前面迭代中得到的优化解,避免了对整个网络流的重复计算.实验结果表明,文中方法在互连功耗、电压转换功耗和总功耗等方面均有较大优化.     

用扫描链重构来提高EFDR编码的测试压缩率和降低测试功耗

为了解决系统芯片测试中日益增长的测试数据和测试功耗的问题,提出一种不影响芯片正常逻辑功能的扫描链重构算法--Run-Reduced-Reconfiguration(3R).该算法针对扩展频率导向游程(EFDR)编码来重排序扫描链和调整扫描单元极性,重新组织测试数据,减少了游程的数量.从而大人提高了EFDR编码的测试压缩率并降低测试功耗;分析了扫描链调整对布线长度带来的影响后,给出了权衡压缩率和布线长度的解决方案.在ISCAS89基准电路上的实验结果表明,使用3R算法后,测试压缩率提高了52%,测试移位功耗降低了53%.     

基于队列的动态电源管理策略

动态电源管理技术是一项系统级电源优化策略,它通过有选择性的关闭(或者降低性能)空闲的可控设备来降低功耗.在回顾以往系统级动态电源管理策略的基础上,提出了一种基于队列的新型系统级动态电源管理策略,利用队列不但可以提高对于可控模块何时被唤醒时间的预测命中率,并且能够根据不断变化的任务负载情况进行自身的快速调节,以适应不同任务的要求,通过搭建的SkyEye环境进行仿真,结果验证了在性能和节能方面,该方法优于传统方法.     

基于光伏电池输出特性的MPPT算法研究

为了寻找更好的实现光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法,基于单个光伏电池的物理特性建立了太阳能光伏电池阵列的Matlab仿真模型,分析了太阳能光伏电池阵列所具有的随着光照强度和温度不同而变化的P-U和I-U非线性特性.基于光伏电池的动态特性,在最大功率点跟踪算法的设计中增加一个电流监测回路,并结合自寻优技术对电导增量法进行改进,提出了一种自适应变步长寻优算法.仿真结果表明,该算法能够快速准确的跟踪最大功率点.     

模糊自整定PID的船舶蒸汽动力负荷控制

船舶蒸汽动力装置自动控制的首要任务是机组的负荷控制。传统的PID控制算法由于具有结构简单、易于实现、可消除静差等优点得到了广泛的应用,但它受控制对象的影响较大,只有在各参数整定良好的前提下才能得到满意的控制效果。根据上述情况,结合船舶蒸汽动力单元工况变化频繁的特点,提出一种基于输出响应的自适应PID算法,以提高控制系统适应负荷变化的能力。方法在保留传统定值PID控制算法优点的同时,引入模糊控制在线整定PID控制参数,改善了机组的负荷控制特性,具有一定的工程应用价值.     

光通信中一种有效的差分脉冲位置宽度调制

考虑脉冲位置调制(PPM)在解调时需要严格的时钟同步和符号同步,而且功率越高,时隙越窄的问题,结合差分脉冲位置调制(DPPM)和脉冲宽度调制(PWM)提出了一种有效的调制方式--差分脉冲位置宽度调制(DPPM+PWM).研究了采用DPPM+PWM的红外通信系统在加性高斯白噪声干扰下的性能,对DPPM+PWM的符号结构、发射功率、带宽需求、传输容量以及误包率等特性进行了分析,并通过仿真与开关键控(OOK),PPM,PPM等调制方式进行了比较.结果表明DP-PM+PWM频带利用率高,传输容量大,不需要符号同步,且增加了脉冲信号的长度,大大简化系统实现,是一种很有实际应用价值的调制方式.     

基于网络拓扑优化的WSN最小跳路由算法

以节能为主要目标,基于最小跳路由的思想提出一种基于网络拓扑优化的WSN最小跳路由算法——MH-TO算法。该算法采用折半匹配的功率调整策略对网络拓扑进行优化,并引入“塔模型”实现节点的最小跳信息的学习,使得信息包路由时沿着最小跳的路径向sink节点传送。理论分析和仿真实验结果表明,与基于最小跳数场的自组织路由算法相比,该算法能够降低能量消耗并均衡能量负载,从而显著延长网络的生存期。     

小型钨丝电热原子吸收光谱仪的电源

随着对分析仪器的小型化、便携式需求的提高,钨丝电热原子吸收光谱仪在便携式分析仪器方面显示了很大的潜力.为进一步满足现场分析的需要,以单片机为芯片,为小型钨丝电热原子吸收光谱仪的空心阴极灯和钨丝电热原子化器设计稳定的一体化恒流电源;并编写PC机的控制软件,以USB或RS232方式与电源通信,方便控制空心阴极灯和钨丝电热原子化器电流,以及原子吸收过程.以此电路设计的小型钨丝电热原子吸收光谱仪对镉、铅、金和银的标准溶液测试结果为:检出限分别为(0.1,6.0,5.0,0.6)μg/L,相对标准偏差分别为8.2%,5.3%,6.0%和7.2%.测试结果表明:电源很稳定,达到了文献报道的钨丝电热原子吸收光谱的分析性能.