Run-time generation of partial FPGA configurations

This paper presents and evaluates a method of generating partial bitstreams at run-time for dynamic reconfiguration of sections of an FPGA. The method is intended for use in adaptive embedded systems that employ run-time reconfiguration to achieve high flexibility and performance. The proposed approach combines partial bitstreams of coarse-grained components to produce a new partial bitstream implementing a given circuit netlist. Topological sorting of the netlist is used to determine the initial positions of individual components, whose placement is then improved by simulated annealing. Connection routing is done by a breadth-first search of the reconfigurable area based on a simplified resource model of the reconfigurable fabric. The desired partial bitstream is constructed by merging together the default bitstream of the reconfigurable area, the relocated partial bitstreams of the components, and the configurations of the switch matrices used for routing. The approach is embodied in a code library that applications can use to create new bitstreams at run-time. For the members of a set of 29 benchmarks (both synthetic and application-derived) having between five and 41 components, the complete process of bitstream generation takes between 8 s and 35 s when running on an embedded PowerPC 405 microprocessor clocked at 300 MHz.     

基于五层十五级遥感数据结构的并行算法研究

针对当前环境与监测预报小卫星宽覆盖和海量数据显示与处理不足的现状,设计五层十五级遥感数据组织结构,并依据此结构设计一种新的并行计算算法,得到并行计算的最大近优估算值,优化环境与监测预报小卫星海量数据的遥感产品生产能力,提高环境监测预报效率。     

云计算的现状与发展趋势

云计算作为一个全新的概念产业日益受到世界各国政府和企业界的重视。全社会不仅对它投入了巨大的关注,更为了它的快速发展投入了大量的人、财、物。云计算带来的计算机应用方式的革命被业内专家寄于厚望,更有人将其称为继信息技术革命之后的第四次工业革命。文章对云计算在目前的发展状况进行了简要概括;重点对云计算目前发展阶段存在的各种瓶颈问题进行了归纳总结,对其成因进行了剖析;对云计算今后的发展、应用趋势进行了展望。     

提升细节捕捉能力的非下采样轮廓波变换

针对传统NSCT(非下采样轮廓波变换)算法中NSP(多尺度分解方法)对细节信息捕捉能力较差及利用其进行图像融合得到的融合图像出现细节丢失问题,提出改进的NSCT算法。不同于传统NSCT算法,该算法首先采用细节捕捉能力较强的非下采样形态学小波分解替代NSP分解,实现对源图像的多尺度分解,将源图像分解成水平高频、垂直高频、对角高频和低频4部分;然后利用NDFB(非下采样的方向性滤波器)对高频部分进行多方向分解得到一系列高频信息,实现改进型NSCT分解。实验结果表明,该算法的细节捕捉能力较传统算法好,在相同融合规则下其图像融合效果更好,各项融合指标值均有所提高,其中平均梯度提高了10%,且易于实现,可广泛用于多分辨率图像融合,是一种有效的融合图像算法。     

保持边缘特征和增强对比度的图像缩放算法

图像的边缘信息和对比度是影响人体视觉的最主要因素。提出一种能够同时保持边缘特征和增强对比度的图像缩放新方法。通过边缘检测算法、边缘梯度增强以及梯度图的低通滤波算法,得到新的梯度图,再通过求解泊松方程得到重建的图像。由于对图像边缘作了特殊处理,从而避免在图像缩放过程中丢失边缘信息。该方法可以同时保持特征以及增加图像的对比度,从而更好地展现图像的细节。实验结果表明,本文方法能应用于一般图像和医学图像的缩放和增强等应用中。     

多水平外区抑制的轮廓检测

提取自然图像中的物体轮廓是机器视觉研究的重要问题,主要困难在于自然图像中的纹理性边缘严重干扰了物体轮廓的提取。研究表明视皮层方位选择性神经元的非经典感受野机制使得人类视觉系统在处理自然图像时不仅能够抑制纹理性边缘,而且能够增强物体的轮廓。基于此人们提出多种仿生轮廓检测算法,但算法中被称为抑制水平的参量在取值较高时会漏检部分轮廓,而在其取值较低时又会引入过多的纹理性边缘。针对这一问题,提出多水平外区抑制轮廓检测算法,通过整合各级单水平外区抑制的检测信息,有效抑制了纹理性边缘和降低了漏检轮廓的可能性。实验结果表明,相对于传统算法,新算法在轮廓检测性能上提高了10%左右,并具有更好的稳健性。     

改进FCM在交互式图像分割中的应用

为解决由于自然纹理的干扰而导致的分割图像边缘模糊问题,对模糊C均值聚类算法进行改进并应用于交互式图像分割中。用户通过输入种子点来获得目标和背景的主要特征,并将输入的种子点作为聚类中心点;提出全局空间相似性度量标准并引入Gabor能量滤波器来计算图像中各点到聚类中心的距离;算法首次引入边缘密度概念定义权重因子,根据图像特点,自适应地计算图像中任意一点的纹理特征和颜色特征在特征空间中所占比例,使得到的特征更加准确地描述图像的本质属性。对具有自然纹理背景的图像进行仿真实验,应用两种性能指标来比较本文所提算法与随机游走算法的分割精度。实验结果表明,本文算法分割精度高于模糊聚类和随机游走算法。     

“天河一号”大规模科学与工程计算应用

安装在国家超级计算天津中心(以下简称天津超算中心)的"天河一号"超级计算机系统是目前世界上最快的超级计算机,已广泛应用于多个高性能计算领域,并取得了一系列具有国际影响力的应用成果。本文主要介绍了"天河一号"在石油勘探数据处理、生物信息与生物医药、环境科学、工程仿真、磁约束聚变领域的最新应用成果,其成果表明"天河一号"在上述领域具有良好的可扩展性和并行效率,对自主科技创新和产业技术提升给予了巨大支撑。     

分布式计算环境中的协同分配任务调度仿真系统

协同分配是在分布式计算环境中进行资源分配的一种重要技术,用于把一个应用程序分解为多个子作业,然后将其分配到多个资源上同时处理来满足特定的性能要求。本文提出了一个离散事件驱动的网格资源协同分配仿真系统,实现了对用户、调度器、协同分配器、协同预留器等协同分配相关实体的仿真,实现了FCFS、FPFS、Backfill等主要的协同分配调度算法和策略,可用于资源协同分配相关的分布式计算环境的资源管理和调度算法的仿真和研究。