可靠性感知的片上网络链路管理策略

在保证片上网络通信性能和可靠性的条件下,根据应用的通信可预测特性和容错需求,提出了可靠性感知的片上网络链路关闭策略,设计了对应的路由算法.同时,以典型的多媒体应用VOPD为例,与无链路管理配置的Mesh结构加以对比,以验证面向应用可靠性感知的片上网络链路管理策略的有效性和可行性.结果表明,所提出的可靠性感知的片上网络链路管理策略不仅可以充分发挥部分定制的优势,而且可以关闭选择的链路和对应的端口时钟,从而节省了片上网络的功耗开销,并获得30%的综合指标收益.     

面向容错的网络虚拟化资源管理与映射算法

网络虚拟化可以实现不同的虚拟网络部署在相同的物理网络之上,在不改变现有网络体系结构的基础上,建立互联网的新型体系架构,解决现有网络的"僵化"问题.将无线接入网融合到虚拟化资源管理架构,并基于拓扑识别和最小割集原理,提出了面向容错的虚拟资源映射算法,提高资源分配的可靠性.仿真验证表明,在节点压力较大、容错故障率较高的情况下,改进后的算法具有更高的虚拟请求成功率和更低的资源占用率.     

一种低延迟的无虚通道No C容错路由算法

随着特征尺寸的减小,片上网络发生故障的概率显著增加.为了提高片上网络的容错能力,降低网络延迟,提出一种低延迟的无虚通道容错路由算法.该算法在转向模型的基础上,采用旁路结构,保持故障节点在固定方向上的连接,能够有效降低数据包延迟同时应对故障节点任意数量、任意分布的情况. 8×8的2D Mesh NoC的仿真结果表明,相比于参考的两种算法,本算法在单故障且通信负载为30%时,平均延迟分别降低4.35%和20.20%,且在多故障情况下同样具有较好的性能.     

基于可靠性保障的车联网中服务功能链映射算法

为支持未来交通系统中的海量服务,网络运营商将车辆作为移动智能终端加入物理设施网络来参与网络功能虚拟化是一种有前景的解决方案.然而,与静态网络不同,车联网的动态拓扑会使部分物理链路发生中断,使承载的虚拟链路失效,导致服务失败.以保障链路可靠性为约束,以提高服务映射成功率为优化目标,提出一种针对动态网络的服务功能链优化映射算法.首先,采用随机几何以及矩生成函数理论分析得出链路可靠性解析表达式,建立移动性物理网络中服务功能链的成功映射条件集合;其次,构造基于可靠性保障的服务功能链映射优化模型;最后,为了实现低复杂度求解,在可靠物理链路提取方案的基础上,采用子图同构的基本思想,结合匹配发散概率优化剪枝效率,并引入适应度匹配以提升映射成功率,从而提出高效映射算法.实验结果证明,与经典的属性排序映射算法以及设备位置映射算法相比,提出的算法能保障链路的可靠性,提高服务映射的成功率.     

有向双环网络的容错路由及容错直径

提出有向双环网络G(N;r,s)的容错路由及容错直径的概念,根据L-型瓦的叠加原理,研究了容错节点所对应的最优等价节点的分布规律.利用L-型瓦的4个参数a,b,p和q,给出有向双环网络G(N;r,s)的容错路由算法及其容错直径的计算公式.根据该算法进行容错路由,当有向双环网络G(N;r,s)中出现故障时,网络的可靠性和信息传输延迟将达到最佳状态.     

低功耗片上网络映射的遗传及蚂蚁融合算法

针对带宽和时延约束下的低功耗片上网络映射问题,提出了基于遗传和蚂蚁算法融合的映射算法.该算法利用遗传算法的快速搜索能力,获得若干优化解,并按照这些优化解的最优顺序给蚂蚁路径赋初值,以初始化蚂蚁算法的信息素分布.然后,借助具有交叉和变异操作的蚂蚁算法,充分利用蚂蚁算法的正反馈特性,搜索低功耗映射问题的更优解.该算法具有收敛速度快、优化效果好的特点,可用于求解大规模片上网络映射问题.实验结果表明:当系统规模扩大时,该算法在搜索时间方面明显优于遗传类算法和蚂蚁类算法,如系统规模为64处理单元时,搜索速度提高率最高可达220.3％,在较快收敛的同时,还保持了较好的优化效果,与蚂蚁类算法的差别可保持在9.1％以内.     

基于分布式认知无线电的非合作博弈频谱分配算法

基于博弈论的认知无线电频谱分配问题,是目前认知无线电领域的研究热点之一.分布式认知无线电系统的网络容错能力强,易于架设并且通信可靠性高.采用博弈论算法对认知无线电网络的频谱分配进行建模分析,可以很好的提高自适应算法的性能和收敛速度且降低了算法的复杂度.仿真结果表明,该分布式系统中的频谱分配算法收敛速度快、复杂度低并且具有很好的通信可靠性.     

基于FPGA的多应用片上网络系统尺寸开发

一种面向多应用片上网络系统的拓扑尺寸开发流程被提出.该开发流程利用片上网络拓扑结构、任务映射算法以及应用任务图描述等要素产生多应用片上网络系统的系统映射方案,并在基于FPGA的片上网络验证平台上,对不同拓扑尺寸下的系统映射方案进行性能评估.实验表明,根据验证平台所提供的数据传输延迟和FPGA占用率,该开发流程有助于设计者在进行多应用片上网络系统设计时快速准确地找到每一个应用所对应的最适当的拓扑尺寸,从而提高系统的传输性能.     

片上网络中基于拓扑排序的死锁检测与恢复方法

提出了一种将拓扑排序应用于片上网络的死锁检测与恢复的方法.利用片上网络线资源丰富的特点,使用专用线路采集并分析网络中各通道之间的依赖关系,快速确定处于死锁环路中的通道位置,并对死锁环路进行解锁.结果表明,所提出的方法简单有效,可以支持各种路由算法,与广泛应用的死锁避免策略相比,其网络资源的利用率和网络性能有所提高,并具有一定的容错能力.
     

基于复制技术的Parlay CC SCS容错算法

提供呼叫控制业务能力的Parlay CC SCS要支撑业务运营商开发的增值业务,则需要提供电信运营级的可靠性和容错能力.提出了一个基于复制技术的容错处理算法,采用复制技术在服务器集合的各结点上共享Parlay CC SCS呼叫控制事务状态.容错处理算法包括本地读处理算法、远地读处理算法、本地写处理算法、远地写处理算法和复制处理算法等.通过性能分析得出:容错处理算法出现错读概率与远地读到达速率和通信时间量相关.     

Reliability-aware mapping and links voltage assignment for energy-efficient networks-on-chip

As feature sizes shrink, low energy consumption, high reliability and high performance become key objectives of network-on-chip （NoC） design. In this paper, an integrated approach is presented to map IP cores onto NoC architecture and assign voltage levels for each link, such that the communication energy is minimized under constraints of bandwidth and reliability. The design space is explored using tabu search. In order to select optimal voltage level for the links, an energy-efficiency driven heuristic algorithm is proposed to perform energy/reliability trade-off by exploiting communication slack. Experimental results show that the ordinary energy optimization techniques ignoring the influence of voltage on fault rates could lead to drastically decreased communication reliability of NoCs, and the proposed approach can produce reliable and energy-efficient implementations.     

Fault-tolerant routing algorithm for network-on-chip based on dynamic XY routing

In order to ensure the reliability of network-on-chip (NoC) under faulty circumstance, a dynamic fault tolerant routing algorithm is proposed. This algorithm can implement detour routing when there are both static and dynamic permanent faults in the network. That means the packet is able to move around the faults to the destination with a non-minimum path. In addition, the multi-level congestion control mechanism gives the algorithm the ability to distribute the load over the whole network and to avoid hotspots around the faults. Simulation results demonstrate the advantage of the proposed routing algorithm in terms of average packet latency and packet loss rate compared with negative-first routing algorithm and DyAD routing algorithm in the presence of permanent faults. For the proposed algorithm, it can get much less average packet latency and lead to less than 20% packet loss rate. Biography: LI Xiaohui (1982–), male, Ph.D. candidate, research direction: SoC design Methodology, NoC design.     

复杂装备故障诊断任务路径规划

针对复杂装备故障诊断任务路径规划问题进行研究,提出了一种基于图论的故障诊断任务建模方法。将装备的结构关系用邻接矩阵表示,并利用可达矩阵分析查找耦合任务集,使故障诊断任务模型得以简化;分析了故障诊断任务模型中有、无先验知识的任务路径规划2种情况,对经典的深度优先搜索算法和贪心搜索算法进行了改进,并将其应用于地空导弹武器装备分系统中进行任务路径规划,举例结果验证了方法的可行性和有效性,提高了故障诊断效率。     

基于FPGA的2D-Torus片上网络无死锁路由算法

片上网络的拓扑结构和路由算法直接影响片上网络的传输延迟和传输效率.基于2D-Torus拓扑结构,提出了一种新的片上网络无死锁路由算法.通过改变数据包在片上网络路由过程中受限制转弯的位置,保证片上网络的自适应路由条件,从而有效降低片上网络的延迟.在FPGA硬件平台上,设计并实现了基于该路由算法的2D-Torus片上网络,并对其进行测试.实验结果表明,基于该路由算法的片上网络,可以满足片上网络多方向数据通信及多路数据并行通信等性能要求.     

Mapping of Irregular IP onto NoC Architecture with Optimal Energy Consumption

Network on chip (NoC) architectures have been proposed to resolve complex on-chip communication problems. An NoC-based mapping algorithm is shown in this paper. It can map irregular intellectual properties (IPs) cores onto regular tile 2-D mesh NoC architectures. The basic idea is to decompose a large IP into several dummy IPs or integrate several small IPs into one dummy IP, such that each dummy IP can fit into a single tile. It can also allocate buffer space according to the input/output degree and avoid connection congestion by adapting communication density. Experimental data indicate that using the algorithm proposed in this paper, the communication energy can be reduced about 7%.     

基于GRU与PCA-TL的热应力下IGBT故障预测

针对热应力下绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的性能随时间逐步退化的特性,将深度学习中的时间序列预测算法应用到IGBT故障预测中,提出了基于门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)与主成分分析-迁移学习(principal components analysis-transfer learning, PCA-TL)的故障预测新方法。该方法以电参数集电极-发射极电压V_CE作为衰退参数,采用GRU模型构建衰退参数与故障时间的映射关系;利用PCA技术综合相异分布特征的IGBT故障指标,引入TL方法,通过微调GRU预测模型的参数完成从源域到目标域的迁移,实现目标域样本的故障预测。实验结果表明,基于GRU的故障预测模型具有较高的预测精度,与长短期记忆(long short-term memory, LSTM)算法相比,训练速度更快;PCA-TL方法可实现同类器件不同工况下的故障监测任务。验证了所提方法的可行性和正确性。     

异步2D-Torus片上网络自适应路由算法

采用异步电路设计方法学,针对确定性路由算法在异步片上网络实现中遇到的容易阻塞和路由资源浪费等问题,提出了一种适用于2D-Torus拓扑结构的异步片上网络自适应路由算法,并搭建测试平台,对基于该算法的异步片上网络的功能和性能进行分析、验证与测试.结果表明,该算法可以满足路由自适应的要求,有效减小片上网络的路由延迟.基于该算法的异步片上网络可以满足多方向数据通信、多路数据并行通信和数据请求平等仲裁等性能要求,并且可以实现对从节点IP核的访问调用.     

基于双核独立元分析的化工过程故障诊断算法研究

由于化工生产过程数据具有强非线性和非高斯性特征,提出了核主元分析与核独立元分析相结合的可用于化工过程故障诊断的双核独立元分析算法,该算法利用核主元分析的非线性核函数把数据从原空间映射到高维特征空间进行白化预处理,再用核独立元分析算法进行独立元分析,在特征空间中获得故障监控统计量,计算控制置信限,达到有效的故障诊断.提出的算法应用在连续搅拌反应釜过程中,结果表明,该算法对化工过程故障诊断能有效提高准确度、降低漏报率和误报率.