基于任务映射与缓存划分的WCRT优化方法

为了降低系统最坏响应时间（WCRT）,提出了一种基于任务映射与缓存划分的WCRT优化方法.该方法分为两个阶段,第一阶段采用任务在最佳缓存容量下的最坏情况执行时间（WCET）进行任务映射;第二阶段以满足系统的缓存容量约束为原则对映射后的任务进行缓存容量回收及任务映射的再调整,同时在两个阶段均兼顾系统的负载均衡.实验结果表明,该方法在降低系统最坏响应时间及执行效率方面都能获得良好的效果,系统最坏响应时间相比GCP算法平均降低了6.7%,相比ILP方法有更快的执行效率.      

一种基于bank-column缓存划分的多核共享缓存能耗优化方法

针对支持IABA(Interference-Aware Bus Arbiter)总线的多核共享缓存能耗问题,提出了一种基于bank-column缓存划分的多核共享缓存能耗优化方法.该方法在保证硬实时任务能够在截止期前完成的前提下,通过优化bank-column缓存划分来减少共享缓存能耗.实验结果表明,在保证硬实时任务能够在截止期前完成的前提下,提出的优化方法能够减少共享缓存能耗,与优化路-组缓存划分相比,35nm制造工艺时至少能够减少约10%的共享缓存能耗.     

支持软件预取的缓存WCET分析

许多高性能嵌入式处理器都引入了多级缓存、硬件预取及软件预取等机制,为使支持软件预取的硬实时任务具有执行时间的可预测性,提出一种支持软件预取的缓存WCET分析方法. 该方法对多级缓存抽象解释模型进行了软件预取语义扩展,分析了软件预取对任务的最坏情况下性能和能耗的影响. 实验结果表明,该方法能够对支持软件预取的多级缓存行为进行有效分析;同时软件预取优化技术可使某些访存缺失较大的硬实时任务WCET平均减少22.9%,能耗平均降低24.1%.      

支持指令预取和缓存划分的多核实时系统缓存WCRT最小化

对嵌入式多核实时系统,为了保证任务的可调度性和可靠性,最坏情况下的性能是一个优先考虑的问题.顺序指令预取可以提高实时任务的最坏情况下的性能,但对于实时系统中不同的子任务,在不同预取度下,指令预取获得的最坏情况下性能效率也不同,因此会影响整个实时系统的最坏情况下响应时间WCRT(Worst-Case Response Time).本文利用缓存划分技术消除多核实时系统中多个子任务在共享缓存上的干扰,然后提出了多核实时系统的WCRT优化方法.该方法建立ILP(Integer-Linear Programming)方程,通过调整共享缓存划分因子和系统中子任务的指令预取度来最小化系统的WCRT.实验对多核上的DEBIE系统进行实例分析,结果表明优化算法在保证DEBIE系统满足时间截止期的情况下,使得优化后的WCRT比不同预取度下的WCRT平均减少12.2%.     

基于多核处理器的动态共享缓存分配算法

对于具有共享缓存结构的多核处理器,存在并行应用对共享缓存冲突访问导致性能下降的现象.为合理地分配共享缓存以有效地解决这类问题,提出了一种共享缓存分配方法,通过将并行应用对共享缓存访问未命中的情况进行分类与追踪,并根据建立的性能增益模型在行的粒度上进行动态地分配共享缓存,使系统的整体性能得到改善.实验结果表明,新算法能合...     

面向大型工业仓库的多AGV综合优化调度方法

针对大型工业仓库中自动引导车(AGV)集群执行大规模任务时效率低的问题,提出一种基于分层规划的综合优化调度方法,将调度问题分解为聚合的上层任务定序分配问题和下层路径规划问题。在上层问题中生成精英解集,将下层路径规划生成的禁忌列表作为碰撞冲突约束条件融入上层问题迭代寻优过程,并在迭代搜索中,将路径规划结果反馈给上层问题并更新约束条件,通过上下两层问题的综合计算得到整体性能最优的方案。进一步将路径搜索和禁忌列表融合,实现AGV调度中相互关联的多个问题的同步优化。通过大型工业仓库实例验证该方法的有效性。研究结果表明：相较于依次优化调度方法,基于分层规划的综合优化调度方法的平均任务完成时间减少10.56%,碰撞冲突造成的延迟时间减少74.53%;相较于混合自适应大邻域搜索算法和预先规划算法,基于混合离散状态转移算法的分层规划综合调度方法对于大规模问题任务完成时间分别减少9.73%和5.54%,计算时间分别减少84.19%和86.68%。     

开放式计算语言加速的分段前缀和并行算法

针对数值计算中前缀和运算数据量大、耗时巨大这一难题,提出了一种基于开放式计算语言（Open Computing Language,OpenCL）的分段式前缀和并行算法。首先进行了分段式前缀和算法的并行性分析,对任务进行了层次化分解与组合,设计了两级并行的分段式前缀和算法;然后通过OpenCL编程将前缀和并行算法映射到CPU+GPU系统平台上,实现了层次化并行前缀和处理;最后,根据计算单元（Compute Unit,CU）的资源条件,增加CU中本地存储器的分配,通过改进工作节点的访问模式来降低bank冲突,提高访存速度。实验结果表明,与基于AMD Opteron 2439 SE CPU的串行算法、基于OpenMP（Open Multi-Processing）并行算法和基于统一计算设备架构并行算法性能相比,前缀和并行算法在OpenCL架构下NVIDIA Tesla C2075计算平台上分别获得了33.51倍、6.26倍和2.41倍的加速比。验证了提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性。     

支持缓存划分的全局EDF实时系统调度策略

由于多核处理器争用共享缓存导致的不确定性为实时系统带来极大的挑战.为解决这个问题,现代处理器引入了缓存划分技术,通过隔离处理器核对缓存的访问从而提高了时间可预测性.但是,这种隔离技术可能导致实时任务因缓存分区的数量不足而被阻塞,而传统的实时调度算法与分析方法无法有效应对这种情况.因此,提出了支持缓存划分的可抢占全局最早截止期优先(EDF)实时调度算法gEDFca,并结合最新的缓存敏感调度理论针对这种调度算法进行了可调度性分析,提出了一种基于线性规划的可调度性判定条件.还提出了一种具有线性时间复杂度的优化算法,进一步提高了分析方法的性能.随机生成任务的仿真实验表明,提出的可调度性判定方法具有较高的效率.同时,优化算法提高了算法可调度性.     

基于缓存开销的信息中心网络缓存协作策略

网络化缓存策略影响ICN网络的传输性能,考虑到缓存执行时的开销不仅包含访问缓存节点时的路径代价,还应包含替换旧信息的替换代价,因此提出一种基于路径访问代价和节点替换代价的缓存协作策略(path and node cost based cooperative caching strategy, 简称PNC3S).该策略对两种代价进行整体考虑,将代价总量作为是否进行信息与节点匹配缓存的依据,对提出的策略模型进行优化分析,将最优解作为缓存部署方案.实验结果表明,与CEE,LCD策略相比,PNC3S可以改善网络的信息缓存率、服务器的负载率、网络链路平均利用率,以及访问跳数减少率.     

LTE中灵活并行无冲突Turbo码交织器的实现

为了满足LTE标准中Turbo译码器并行高速的译码要求,设计了一种支持并行译码、存储器访问无冲突的交织器结构.通过对交织器计算公式的推导简化,降低了交织器地址计算的复杂度,同时减少了地址计算单元,只需要一个块地址计算单元即可得到所有存储器的块地址值以及置换网络的控制值.该交织器结构能够实时计算交织地址值,同时灵活性非常高,能够支持多种并行度切换的Turbo译码器.设计的结构在SMIC0.13μm工艺下完成综合,面积为0.023mm2,等效门数为4.5k,最高时钟频率为315MHz.     

考虑车辆性能差异的高速路施工区层级限速措施

为提高高速公路施工区的通行能力,降低交通冲突率,本文结合不同车辆的动力特性、运行速度、加速度等参数,对鹅公岌隧道上盖工程施工期间的拟建施工疏散道路提出5种速度管理措施,利用Vissim软件进行仿真模拟和对比分析,并结合仿真数据对拟建施工疏散道路的设计和速度管理方案进行了评价和改进。改进方案中将原来的三车道并在一起,转弯半径由15m增大至100m,弯道限速值由20 km/h增大至40 km/h。结果表明：对施工区道路采取层级限速措施可有效降低车辆在施工路段的行程时间、延误、排队长度和冲突率;采用三级限速措施可使拟建疏散道路两个行驶方向的冲突率均降低0.6次.米^-1;改进方案中80%以上的车入口弯道之前将车速控制在40km/h左右。可见,针对不同车型采用不同的限速值可以缩短车辆在施工路段的行程时间,并有效减少车辆的平均延误。     

支持大规模地震探测数据快速可视化的云端数据缓存技术

首先, 基于云计算应用模式, 提出一种能有效利用云存储架构的双层缓存技术. 通过在客户端和服务器端建立分布式缓存, 能有效避免用户频繁访问远端数据, 为用户构建轻量级的客户端, 解决了目前地学数据可视化软件大量占用用户本地存储容量的问题. 同时服务器端也避免了多次访问云存储文件系统, 减少了大量的数据检索与加载时间. 其次, 提出一种ARLS(association rule last successor)访问预测算法, 根据用户的历史访问记录, 利用关联规则挖掘用户的访问模式, 对其访问行为进行预测, 进而提前加载数据, 提高缓存命中率, 解决了用户在可视化过程中不断移动兴趣区域, 频繁更换渲染数据的问题, 能有效应对用户具有多种访问模式的情况, 提高了预测准确率. 实验结果表明, 该云存储架构显著减少了本地资源消耗, 访问预测算法的准确率在最差情形下可达47.59%, 平均准确率达91.3%, 分布式缓存的平均缓存命中率达95.61%, 可有效支持云端大规模地震数据的快速可视化.     

一种多核系统上基于页着色的内存管理方法

当今多核平台多采用共享cache架构,但运行在不同核心上的任务产生的cache冲突问题使得程序最坏执行时间的计算变得十分困难.因此提出了使用页着色技术解决多核cache上访存冲突问题的方法.此方法的优势是使已有单核上的WCET分析技术可以对多核上的程序执行时间进行判断.在Linux系统上实现了支持页着色划分方法的内存管理系统,并使用通用测试集对该方法进行了测试.实验结果表明,在Linux系统中使用该内存管理策略后,在相同多核平台上程序的执行时间变得可预测.     

基于粗糙集的航路飞行冲突智能解脱CBR系统案例检索方法

针对航路飞行冲突智能解脱中的案例推理问题,提出了基于粗糙集的改进案例检索方法.建立了框架式案例知识系统表达结构,包括19个条件属性变量和1个决策变量.将基于信息熵的全局优化算法和启发式快速约简算法用于属性约简,把17项案例属性检索指标根据天气和军方活动的情况分别简约为4项.依据条件属性对决策属性的影响程度,建立了基于粗糙集属性重要度的指标权重确定方法.通过算例进行计算,将简约前后的案例检索效果进行比较,结果表明一致性达到90％.简约后的属性不仅可以保证较好的检索质量,还能够有效减少检索空间,提高检索速度.     

基于细粒度伪划分的多核私有Cache容量共享机制

针对多核私有Cache结构面临的容量失效问题,提出了一种基于细粒度伪划分的核间容量共享机制.通过在细粒度层次为每个Cache Bank设置加权饱和计数器阵列来统计和预测各线程的访存需求差异情况,控制各个处理器核在每个Cache Set上的私有域与共享域划分比例,并以此指导各处理器核上的牺牲块替换、溢出与接收决策,利用智能的核间容量借用机制来均衡处理器间访存需求差异,缓解多核私有Cache结构面临的容量失效问题.在体系结构级全系统模拟器上的实验结果表明,该机制能够有效改善多核私有Cache结构的容量失效问题,降低多线程应用程序的平均存储访问延迟.     

基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解算法

设备驱动时刻按最短加工用时确定工序设备,为避免两个设备选择同一工序发生冲突导致可调度工序延迟完成影响调度结果的问题,提出基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解算法. 该算法分别从可调度工序集中为发生冲突的两个空闲设备选择加工时间次短的预调度工序,通过对可能加工的组合方案预调度,选择设备驱动时刻尽早结束的组合方案调度;当存在一个空闲设备有多个可调度最短加工工序时,采用实质短路径策略确定调度工序. 分析和实例表明,本文算法可缩短存在设备/工序选择冲突的综合柔性调度总加工时间.