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%.     

自适应动态功率控制的机会网络节能高效路由算法

针对机会网络中基于跨层设计的能量高效路由算法(ERBC)存在的未考虑节点运动、部分数据消息传输时能耗偏大、矢量消息交换过程有冗余控制开销的问题,提出一种自适应动态功率控制的节能路由算法(ERAPC)加以解决。ERAPC算法通过拓展确认字符(ACK)帧的使用改进了基于接收信号强度指示值(RSSI)的节点测距机制,将功率控制的范围从部分数据消息扩展到全部,以减少节点能耗;通过等待收发节点尽可能靠近后才传送数据,进一步减小节点能量消耗;通过提出一种更简捷的矢量消息交换新机制,减少网络控制开销。仿真结果表明,与ERBC算法相比,ERAPC算法的比特能耗至少降低了27.27%,控制开销则减小了11.87%以上。     

对象存储系统的合作缓存方案

结合对象存储系统的数据访问模式,综合设计客户端和元数据服务的缓存,构造存储系统的合作缓存方案.该方案将客户端和元数据服务器的缓存作为整体进行设计,以达到提高缓存利用率的目的;通过缓存准入策略合理选择数据传送模式,减少数据传送的通信量;同时,合作缓存方案根据数据对象的大小、访问成本和网络负载动态地调整缓存策略,提高存储系统的服务质量.实验显示,合作缓存方案能较好地适应不同的工作负载,有效提高了系统的输入输出性能.     

应用Hill-Marty推论对异构多核处理器设计的分析

利用Hill-Marty的多核处理器加速比的推论(芯片中用于共享缓存、互连网络和内存控制器等片上资源不考虑在内),在异构多核处理器中的强内核和弱内核分别与同构多核处理器中的内核性能相同的情况下,计算得出使得异构多核处理器比同构多核处理器性能更优的等价基本核的结构分配方式,从而提出了最优的异构多核处理器核结构配比的设计方案。     

应用Hill—Marty推论对异构多核处理器设计的分析

利用Hill-Marty的多核处理器加速比的推论（芯片中用于共享缓存、互连网络和内存控制器等片上资源不考虑在内）,在异构多核处理器中的强内核和弱内核分别与同构多核处理器中的内核性能相同的情况下,计算得出使得异构多核处理器比同构多核处理器性能更优的等价基本核的结构分配方式,从而提出了最优的异构多核处理器核结构配比的设计方案。     

基于离散粒子群优化的MPSoC节能调度算法

为了降低多核片上系统MPSoC在应用中的能耗,在MPSoC上提出了基于优化离散粒子群算法的节能任务调度算法.通过比例选择算子生成初始种群,以任务在MPSoC上不同内核执行的能耗作为解空间,粒子群在整个解空间上搜索最低能耗调度方案,并在算法中优化了粒子群算法的局部早熟问题,使算法性能进一步提升.仿真实验表明:基于优化离散粒子群算法的节能调度算法与常用的3种调度算法相比,能耗得到了降低,且算法的截止期错失率并没有升高,保证了算法的整体性能.     

面向片上网络通信的可重构路由算法

上互连网络(Network orl Chip,NoC)采用包交换和路由的方法替代传统总线,没有全局的连线,具有很好的可扩展性,是未来多核处理器内核间的主要通信方式.NoC在片上系统中的应用有很多研究,片上系统在通信模式和网络负载分配等方面一般具有稳定性.在通用多核处理器中,由于受核间通信模式不确定性、系统的可重构性等诸多因素影响,NoC的研究和设计更具复杂性和挑战性.本文重点分析面向NoC通信的可重构路由算法.     

基于Bayesian决策的本体缓存

为了解决在语义W eb信息处理中本体的频繁存取造成的性能问题,提出基于B ayes ian决策理论的本体缓存模型。该模型有效利用本体的语义性和本体的存取日志来抽取特征向量(包括语义特征、存取特征和类型特征),通过B ayes ian决策理论指导在本地缓存频繁使用的本体,并通过机器学习优化缓存模型,提高本体概念和实例缓存命中率。本体的有效缓存减少了本体网络访问的开销,实验表明,采用该本体缓存模型后,原型系统的本体访问速度在G auss分布的本体访问概率下提高了25%左右。     

共享动态缓冲的MPNoC路由器设计与实现

在片上多处理系统(Multiprocessor System-on-Chip,MPSoC)中,对路由器缓存区分配策略分析,实现缓冲区动态分配,能够有效提高嵌入式多核处理器芯片多方面的性能.设计一种共享动态Buffer的MPNoC路由器,该路由器可以通过有效分配各通道缓冲资源,实现资源共享.在16节点2D-mesh网络拓扑结构下对静态路由器和本路由器进行仿真分析,实验结果表明,共享动态Buffer的MPNoC路由器与静态路由器相比,具有内存开销低、能量消耗低、平均信息延时小的特点.     

基于SDN的无线网络节能与干扰联合优化研究

针对无线局域网(wireless local-area network,WLAN)网络中密集部署无线访问接入点(acess point,AP)间存在大量冗余AP以及用户受到AP间干扰的问题,提出了一种节能干扰联合优化下的双边拍卖算法。将节能与干扰联合优化下的资源分配作为社会福利最大化问题,利用拉格朗日乘数法和梯度下降法得到最优解。拍卖双方迭代更新各自的出价直至收敛,得到社会福利最大化。仿真结果表明,节能干扰联合优化算法能有效关闭冗余AP,在用户数较少时能减少75%的能耗,用户数较多时减小能耗达到45%,并且降低用户受到的干扰,保证用户的吞吐量需求。     

基于数据重传的电压岛NoC能量优化

在支持电压岛的片上网络体系结构中,考虑供应电压对数据重传的影响,提出了一种新的能耗模型,并提出了基于电压岛划分、IP核映射和路由算法设计的架构方法.该方法针对电压岛划分、IP核映射和路由算法设计等问题,不仅考虑了IP核的计算能耗,还考虑了IP核之间数据在重传下的数据通信能耗问题.实验结果表明,在考虑数据重传的情况下,该设计方法能有效地降低系统能耗.     

支持多优先级的高速crossbar调度器的设计与实现

为了在高速交换中提供具有服务质量保证的调度器,提出了基于p—iDRR算法的调度器的FPGA实现方案。通过简化调度流程和使用流水线设计方式,使得调度器简单、高速、硬件易实现,并具有良好的性能。采用Xilinx公司的xc2v3000—6bg728芯片实现了支持2个优先级的crossbar调度器,能够支持16个2．5Gb／s的高速端口。另外,提出了一种软件仿真和硬件仿真相结合的验证方案,用于调度器功能的验证。     

利用小脑模型提前计算的广义预测控制

给出一种新的广义预测控制方法，并把小脑模型（ＣＭＡＣ）应用于该算法中，避免了ＧＰＣ算法需要实时所进行的复杂计算．针对ＣＭＡＣ所需存储单元多的缺点，提出了一种改进计算ＣＭＡＣ输出值的方法，可大大减少存储单元．文中的方法对ＧＰＣ在实际中的应用有重要意义     

节能服务公司利益最大化视角的EPC合同参数决策模型

基于预期利润净现值达到一定阈值用能单位就会同意合同能源管理(EPC)合同的假设,从节能服务公司(ESCo)利益最大化视角构建了一个EPC合同参数决策模型.对179个EPC样本的合同信息进行统计,分析融资、ESCo注册资本等因素对合同参数和节能绩效的影响.结果表明:融资和ESCo注册资本对合同参数和节能绩效有显著的正向影响.该结果与融资困难是现阶段EPC发展障碍之一的事实相符,验证了所提出模型的有效性.     

基于ZigBee的智能双模照明系统设计

针对传统家庭照明系统布线繁琐、节能考虑不足等缺点,设计了一种无线控制的智能家庭双模照明系统。该系统以ZigBeeCC2530片上解决系统为硬件平台,并与TI的Z—Stack协议栈结合,设计出能够根据外界光强自适应调整灯光亮度和用户手动控制亮度两种模式下的智能家居平台,最大限度地满足用户的智能控制需求和节约能源的目的,具有较强的应用价值。     

面向5G毫米波通信的有向非连续接收机制

毫米波为5G通信提供了更大的带宽,但其路径损耗和穿透损耗较大的缺点需要使用波束赋形技术来克服.传统的非连续接收(discontinues reception,DRX)机制由于在用于波束赋形系统中时会导致频繁的波束失准,从而影响通信质量,已不能满足系统要求.针对这一问题,提出了一种长睡眠周期可调整的有向DRX(adjustable directional DRX,A-DDRX)机制,通过单独设立波束搜索状态来克服波束失准问题,并引入了长睡眠周期增长因子来弥补波束搜索状态所带来的功耗的增加,利用半马尔可夫过程和欧洲电信标准化委员会(european telecommuni-cations standards institute,ETSI)流量模型对A-DDRX机制进行了数学分析.仿真分析了A-DDRX机制的波束失准概率,功率节省因子以及平均时延.仿真结果表明,所提出的A-DDRX机制在能够避免频繁波束失准的前提下,对于降低终端能耗方面有所改善.     

基于PrefixSpan的快速交互序列模式挖掘算法

为了克服序列模式挖掘过程中重复运行挖掘算法而产生的时空消耗,提出了一个快速、简单而有效序列模式的交互式算法FISPM,利用前次挖掘得到的序列构造序列模式数据库用来存储挖掘出来的所有序列, 通过缩减本次挖掘所要构造投影数据库的频繁项的数量来减少构造投影数据库所需的时间以及投影数据库的大小,从而减少时间和空间消耗,提高挖掘效率.通过设置全局最小支持度来减少算法迭代次数. 实验结果证明在交互挖掘过程中FISPM效率优于PrefixSpan.     

基于多智能体遗传算法的配电网节能降耗综合管理系统

针对目前企业配电网节能技术的不足,提出了一种基于多智能体遗传算法的配电网节能降耗综合管理系统.结合遗传算法(Genetic algorithm,GA)和多智能体系统(Multi-Agentsystem,MAS)技术构造了一种GA-MAS算法,每一个多智能体相当于遗传算法中一个个体,相邻的多智能体相互作用,并结合遗传算法的进化机理进行全局最优求解.提出了该系统各节能设备智能体结构模型和高压/低压多智能体系结构模型,运用GAMAS算法,得出各个节能设备的最佳调节力度,使节能设备以最小的调节代价获得最大的节能效益.具体算例仿真及工程实际应用表明本文提出的配电网节能降耗综合管理系统能使总有功网损降低,电容器投入总组数减少,实现节能设备的最佳调节,同时表明GA-MAS算法收敛速度较快.     

考虑业务服务质量的光线路终端节能算法

为有效解决时分波分复用无源光网络(time and wavelength division multiplexed passive optical network,TWDM-PON)中因采用节能算法而导致的业务时延恶化问题,提出一种考虑业务QoS的光线路终端(optical line terminal,OLT)节能算法.通过建立针对局端设备光线路终端的新型能耗模型,使发射机和接收机能够独立地关闭或开启,从而在上下行业务不对称的情况下能够最大化地降低光线路终端能耗;通过区分业务、调整轮询周期的大小以及工作收发机的数目,保证不同业务QoS的要求.仿真表明,算法在保证业务QoS的前提下,最大化地降低了TWDM-PON中OLT的能耗.