Dynamic thread mapping of shared memory applications by exploiting cache coherence protocols

In current computer architectures, the communication performance between threads varies depending on the memory hierarchy. This performance difference must be considered when mapping parallel applications to processor cores. In parallel applications based on the shared memory paradigm, the communication is difficult to detect because it is implicit. Furthermore, dynamic mapping introduces several challenges, since it needs to find a suitable mapping and migrate the threads with a low overhead during the execution of the application. We propose a mechanism to detect the communication pattern of shared memory applications by monitoring cache coherence protocols. We also propose heuristics that, combined with our communication detection mechanism, allow the mapping to be performed dynamically by the operating system. Experiments with the NAS Parallel Benchmarks showed a reduction of up to 13.9% of the execution time, 30.5% of the cache misses and 39.4% of the number of invalidation messages.     

高速以太网中实时相似性匹配算法的研究

在高速以太网中, 针对用户行为的特殊性及数据流五元组的特点, 提出了一种自适应相似性匹配算法(ASMA-HN)。该算法充分考虑了数据流五元组的随机性分布特点, 通过一种改进的XOR-SHIFT算法将数据流分类索引, 并提出了同类数据库(SD)及异类数据库(HD)的概念, 基于距离测度分别设计了加权相似性比较函数, 使得特征值能更精准地匹配到符合要求的数据文件, 提高了整体的匹配效率。通过对校园网实际流量的现场测试, 证明该算法具有较高的精准性及可适用性, 且匹配时间较低, 能很好地满足高速网络中相似性匹配业务的需求。     

无线传感网动态可认证群组密钥交换协议

无线传感器网络中节点电池电量有限、节点计算能力及存储能力受限,使得现有的大部分群组密钥交换技术不适用于无线传感器网络。针对该问题,提出一种动态的可认证群组密钥交换协议。采用双线性映射技术实现无线传感器网络中节点之间的群组密钥交换。该协议具有可认证性,避免群组密钥交换过程中遭到欺骗攻击及中间人攻击;具有动态性,适用于无线传感器网络节点动态部署;在双线性计算Diffie-Hellman(bilinear computation Diffie-Hellman,BCDH)困难性假设下是可证安全的。分析结果表明,该协议具有较高的安全性和较好的性能。     

基于知识库分割的多知识库整合方法

知识库是集团企业云制造平台中知识服务的重要基础,知识库的质量直接决定着知识服务的质量。目前单一分散的知识库不能提供统一的知识资源全局视图,不利于知识资源的共享。多知识库整合技术已经成为该领域的研究热点之一。提出一种基于知识库分割的多知识库整合方法,采用基于蚁群聚类的分割策略,将知识库有效划分为知识块集。在知识块间利用语义概念映射生成知识块间映射图,从而实现多知识库整合。通过对算法的时间复杂度进行分析,表明该方法在时间复杂度方面要优于基于最小概念集的多知识库整合方法;实验结果也表明该方法在运行性能方面明显优于已有的方法。     

一种带局部搜索功能的入侵杂草优化算法

为了改善入侵杂草优化算法解的质量,提出一种带局部搜索功能的入侵杂草优化算法。该算法按照一定概率对每代产生的最优个体执行球体局部搜索算子或Logistic映射搜索算子,在最优个体周围进行精细搜索,并用搜索到的较优个体代替最优个体,提高了算法的局部搜索能力和优化精度。并对7个测试函数进行了仿真实验,结果表明:该算法具有较高的优化性能。     

基于核Fisher判别和加权码书映射的音频信号削波修复方法

本文基于核Fisher判别（Kernel Fisher Discriminant, KFD）和加权码书映射（Weighted Codebook Mapping, WCBM）,提出了一种MDCT（Modified Discrete Cosine Transform）域的音频信号削波修复方法。首先根据音频信号的MDCT系数提取子带包络等四种削波特征参数;其次,利用这些特征参数训练检测音频信号出现削波的核Fisher分类器;最后,利用子带包络的WCBM来修复音频信号的削波。测试结果表明,本文所提方法能有效修复音频信号的削波,其性能优于现有的几种削波修复方法。     

超快平面显微成像技术

快速成像技术在很多领域都有着重要的应用,本文基于超短光脉冲的时-空-频映射原理,提出并实现了一种超快平面显微成像技术。利用色散傅里叶变换及空间色散器件把光脉冲的宽带频谱信息分别映射到时域和空域,利用高速光电探测器进行串行单像素成像,最终获得了帧速率为20.9 MHz,空间分辨率为22 μm和55 μm的一维及二维平面成像系统。在实验中用标准的分辨率目标板验证了成像效果。该技术为超快成像提供了一种有效手段,并将应用于高速平面检测等多个领域。     

A comparison of atomic force microscope friction and phase imaging for the characterization of an immiscible polystyrene/poly(methyl methacrylate) blend film

Three different forms of atomic force microscope (AFM) measurement, topography, friction force and phase imaging, have been used to investigate the surface morphology and local composition of an immiscible polystyrene (PS)/poly(methyl methacrylate) (PMMA) blend film. This sample forms discrete, micron-size domains in a continuous matrix, which is attributed to the segregation of PMMA in PS. When the samples were imaged in air, contrast in friction and phase images was caused by variations in sample topography only. When the samples were imaged under water, however, both friction and phase imaging yielded non-topographic contrast between domains. We ascribe the contrast in both of these imaging modes to preferential softening of the hydrophilic, PMMA-rich domains and to stronger tip-sample adhesive forces, highlighting the AFM's utility for probing local elastic properties and for compositional mapping of soft polymer samples.     

自适应二进制算术编码的动态可重构实现研究

针对H.266/VVC视频编码标准下的上下文自适应二进制算术编码器编码速度慢、资源开销大的问题,面向可重构结构依据算法的内在并行特性优化了编码架构,并基于动态可重构阵列处理器设计实现了CABAC编码器常规编码模式下的并行映射方法,阵列结构能够根据编码输入对优化后的算法进行动态重构,在避免专用硬件编码器较高的资源开销情况下利用软件重构的方法实现熵编码过程,保证编码准确性的同时提高了视频数据流编码效率,为此类运算密集型算法的硬件实现提供了更为灵活高效的参考途径。仿真结果表明,映射实现的编码过程中每个编码周期完成5个二进制序列的编码,平均编码效率达到384.13Mbin/s。基于FPGA的测试结果表明,软件重构方法与专用硬件实现的编码器相比,资源开销降低且编码效率提升5.47%,与同类型可重构视频编码结构相比,编码效率提升7.03%。     

基于APIC的高精度定时器设计

在操作系统开发过程中需要一定精度的计时器支持。在Windows实时扩展改造过程中,针对原有定时精度低和波动较大的问题,提出一种基于高级可编程中断控制器(APIC)的高精度定时器设计方案。利用CPU片上结构APIC的计数寄存器编程,构建高精度时钟。运用内核驱动建立内核调度管理,通过内存映射提高用户态到内核态的数据传输速度,保证实时性能。利用DLL提供一组和内核交互的定时器接口供用户使用。实验结果表明,该方案有效解决了定时精度和稳定性问题,构造的定时器性能稳定,具有良好的实用性。