RISC-V指令集架构研究综述

指令集作为软硬件之间的接口规范,是信息技术生态的起始原点.RISC-V是计算机体系结构走向开放的必然产物,其出现为系统研究领域带来了新的思路,即系统软件问题的研究深度可以进一步向下延伸至指令集架构,从而拓展甚至颠覆软件领域的“全栈”概念.对近年来RISC-V指令集架构相关的研究成果进行了综述.首先介绍了RISC-V指令集的发展现状,指出开展RISC-V研究应重点关注的指令集范围.然后分析了RISC-V处理器设计要点和适用范围.同时,围绕RISC-V系统设计问题,从指令集、功能实现、性能提升、安全策略这4个方面,论述了RISC-V处理器基本的研究思路,并分析了近年来的研究成果.最后借助具体的研究案例,阐述了RISC-V在领域应用的价值,并展望了RISC-V架构后续研究的可能切入点和未来发展方向.     

基于基分类器系数和多样性的改进AdaBoost算法

针对传统AdaBoost算法的基分类器线性组合效率低以及过适应的问题,提出了一种基于基分类器系数与多样性的改进算法——WD AdaBoost。首先,根据基分类器的错误率与样本权重的分布状态,给出新的基分类器系数求解方法,以提高基分类器的组合效率;其次,在基分类器的选择策略上,WD AdaBoost算法引入双误度量以增加基分类器间的多样性。在五个来自不同实际应用领域的数据集上,与传统AdaBoost算法相比,CeffAda算法使用新的基分类器系数求解方法使测试误差平均降低了1.2个百分点;同时,WD AdaBoost算法与WLDF_Ada、AD_Ada、sk_AdaBoost等算法相对比,具有更低的错误率。实验结果表明,WD AdaBoost算法能够更高效地集成基分类器,抵抗过拟合,并可以提高分类性能。     

IB网上CPU-GPU异构超算平台容器性能评估及优化

为了实现资源和系统环境的隔离,近年来新兴了多种虚拟化工具,容器便是其中之一。在超算资源上运行的问题通常是由软件配置引起的。容器的一个作用就是将依赖打包进轻量级可移植的环境中,这样可以提高超算应用程序的部署效率。为了解基于IB网的CPU-GPU异构超算平台上容器虚拟化技术的性能特征,使用标准基准测试工具对Docker容器进行了全面的性能评估。该方法能够评估容器在虚拟化宿主机过程中产生的性能开销,包括文件系统访问性能、并行通信性能及GPU计算性能。结果表明,容器具备近乎原生宿主机的性能,文件系统I/O开销及GPU计算开销与原生宿主机差别不大。随着网络负载的增大,容器的并行通信开销也相应增大。根据评估结果,提出了一种能够发挥超算平台容器性能的方法,为使用者有针对性地进行系统配置、合理设计应用程序提供依据。     

基于熵权-模糊层次分析法的清淤泵性能评价及选型

使用桩腿内切割方式进行导管架平台拆除过程中,需对桩腿进行抽泥作业;清淤泵作为桩腿内抽泥系统的关键设备,其性能直接决定了清淤系统的工作效率.为了获得抽泥系统中清淤泵的最优配置方案,基于熵权-模糊层次分析法对清淤泵的性能进行综合评价.建立清淤泵性能指标评价数学模型,从5种性能相近的清淤泵中获得了最优选型方案.研究结果表明:NSQ100-60-45型清淤泵的综合评价权重最大,性能更适合桩腿内抽泥作业.文章建立的清淤泵性能评价模型具有较高的可靠性,对抽泥系统中清淤泵方案选择具有指导意义.     

地球系统模式CAS-ESM 2.0性能评估与分析

地球系统模式是研究气候变化、进行地球系统建模的重要软件. 中科院地球系统模式CAS-ESM (Chinese Academy of Sciences-Earth System Model)是中科院大气所发展的进行地球系统模拟的高性能计算应用软件, 目前已经发布了2.0版本, 其模拟性能一直是制约其发展的关键因素之一. 为了对CAS-ESM 2.0进行性能评估和分析,将CAS-ESM 2.0移植到中科院高性能计算系统"元"和"地球系统数值模拟装置"原型系统这两大高性能计算平台上, 开展了耦合数值模拟试验. 试验结果显示, CAS-ESM 2.0存在受平台影响的性能差异, 大气模式的运行时间占比最高, 超过了其他分模式的总和, 部分分模式存在可扩展性问题. 然后对试验结果进行了进一步的分析, 发现大气模式的性能瓶颈主要是由通信造成的. 因而对CAS-ESM 2.0的后续研发发展工作中, CAS-ESM的跨平台优化、大气模式的性能优化与并行算法改进、分模式的可扩展性应该是研究的重点之一.     

动态数据校正技术用于GMVC控制器性能评估的改进

在实际工业生产过程中,控制器性能的好坏直接影响了系统的收益;事实上,由于工作环境的复杂性,控制器容易受到各种干扰信号的影响,这通常会导致控制效果不符合预期;因此,对控制器的性能进行评估显得尤为重要;针对反馈系统中测量噪声的干扰问题,分析了测量噪声对基于广义最小方差控制(GMVC)的控制器性能评估(CPA)结果的影响;为了提升CPA的精度,提出了一种动态数据校正(DDR)方法来降低测量噪声对系统性能的影响;首先,在SISO和MIMO系统中引入基于GMVC的CPA;接着讨论了测量噪声对CPA结果的影响;最后,采用DDR滤波器来提升CPA结果的准确性;仿真中系统在不同情况下输出的比较验证了DDR滤波器的良好性能.     

基于CPU+FPGA的临近空间信道模拟器

针对临近空间通信信道中的气象性损耗和非气象性损耗进行了理论分析,着重研究大气吸收损耗、降雨衰减和多径衰落等信道传播特性的建模方法,建立临近空间信道模型;提出了一种基于中央处理器(central processing unit,CPU)和现场可编辑门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的临近空间信道模拟器软硬结合实现方案,并对希尔伯特变换和多普勒频移的实现方法进行分析;结合卫星导航模拟器和信号发生器产生的实际信号对信道模拟器的性能指标和统计特性进行测试;实测结果表明,信道模拟器输出信道衰落的各项统计特性符合理论结果,信道模拟器可实现分辨率和最大值分别是5 ns和5115 ns的多径相对时延以及分辨率和最大值分别是1 Hz和1.6 MHz的多普勒频移;该信道模拟器可辅助分析临近空间信道环境对信号传播的影响.     

红外成像导引头抗干扰性能评价指标体系

目前,各类红外成像制导导弹面临的主要问题是抗干扰能力的强弱,包括自然环境干扰和人工干扰两种;因此红外导引头的抗干扰性能成为各类红外制导导弹的关键性能,极大地影响到导弹的作战性能;为了能够合理的评价红外成像导引头的抗干扰性能,就必须制定合理的红外成像导引头抗干扰性能评价指标;为此,笔者根据红外成像导引头的抗干扰工作过程及其特点,以及传统的评价指标,并借鉴深度学习的评价指标,提出了由截获能力、识别能力、跟踪能力和命中精度能力这四方面组成的抗干扰性能评价指标体系;明确了四项指标下的二级指标内涵和计算方法,根据红外仿真与数据处理结果表明,这4种评价指标均可以有效地体现出导引头抗干扰性能的强弱,而且识别能力和命中精度这两个指标更加突出,故笔者所提出的红外成像导引头抗干扰性能指标体系及其计算方法,均可成为红外成像制导导弹抗干扰性能评估的判断依据.     

基于小波变换的抑制复位噪声技术研究

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器在复位时,调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响;紧接着测试了高精度光纤陀螺的毫秒输出,有一个和阶梯波复位同频的噪声,该噪声由Y波导的复位引起;为了实现对复位噪声的抑制,设计了一种基于FPGA的小波滤波方法;选取合适的小波基和分解层数;使用Verilog HDL编程语言实现小波滤波器在光纤陀螺闭环程序中的嵌套;通过实验比较,小波滤波具有明显的抑制复位噪声的效果,证明了小波滤波方案的有效性。     

基于嵌入式的空间光通信系统前馈补偿系统设计

为满足光通信系统对于目标数据的快速捕获需求,缩小各级通信设备间的动态跟踪误差,设计基于嵌入式技术的空间光通信系统的前馈补偿系统;以并串转换电路作为唯一的电能输出装置,在光通信信号发射模块、波分复用器件、嵌入式光放大器三个通信设备元件的共同调节作用下,确定PWM功率放大器的实时执行能力,达到对前馈型角编码器的调度与应用,实现空间光通信系统前馈补偿结构的搭建;配置Linux嵌入内核的移植协议,多次创建空间光环境下的通信数据根文件,以此为存储标准,计算补偿调制的基础传信率,实现对前馈脉冲波的调制与处理,完成嵌入式通信系统的前馈补偿原理研究;实验结果表明,应用前馈补偿系统后,在光通信参量等于5.0×1011 T、7.0×1011 T、9.0×1011 T的情况下,目标数据的捕获速率均超过7.0 T/mm,满足缩小通信设备间动态跟踪误差的实际应用需求。