大规模并行程序通信性能分析

选取基准测试程序集SPECMPI的4个程序,以及我国研制的天气预报并行应用GRAPES,在消息传递接口层面(MPI)以及不同的平台上对这5个程序的通信性能进行了插装采集和分析,并使用进程映射的方法进行通信优化.实验结果表明上述方法可完成对较大规模的并行程序的性能数据采集,这对于定位和优化并行程序的性能起到重要作用;在通信性能较差的以太网平台上,进程映射的效果较为明显,而在通信性能较高的Infiniband网络上,进程映射的效果不明显,因此,在选择优化方案时,还需要注意目标平台的性能指标.     

基于进程到达模式感知的MPI广播性能优化

为了解决消息传递接口(MPI)的集合通信性能在实际应用中受非平衡进程到达模式影响较大的问题,提出了基于进程到达模式感知的广播优化方法.根据多核集群层级特点,在流水线广播算法基础上,优化算法以节点内与节点间两级感知进程到达,使先到达的进程尽快开始通信操作,减少等待时间,提高通信效率.理论分析模拟结果显示优化算法几乎不受非平衡进程到达模式影响.试验测试了在不同消息大小、不同进程到达模式和不同进程数三种情况下的算法性能,结果表明:本文所提出的算法有效提高了MPI广播在非平衡进程到达模式下的性能,通信时间减少129%~174%.     

基于新的初始化策略计算MVEE的积极集算法

针对计算最小体积闭包椭球(MVEE)的积极集算法中原初始化策略耗时较多的问题,先给出一个基于样本协方差矩阵构造的新初始化策略,然后将该初始化策略应用于秩-2更新算法中,并给出一个计算MVEE改进的积极集算法.数值实验结果表明,基于新的初始化策略的积极集算法能有效提高求解大规模数据集MVEE问题的计算效率.     

面向分馏塔操作参数优化的带禁忌表并行粒子群优化算法

多元分馏塔操作优化需要反复求解其机理模型中的高维耦合非线性方程组,计算十分耗时.针对此昂贵优化问题,提出了一种带禁忌表的并行粒子群优化(parallel particle swarm optimization,PPSO)算法.以分馏过程机理知识初始化操作参数的禁忌表,再根据已测试候选参数的优化性能动态更新该禁忌表,实现对每次迭代产生的候选解初选,减少禁忌解的计算;接着,以MapReduce的任务分发思想构建算法的并行处理框架,设计任务预分配策略减少通信成本,提高计算效率;最后在子系统中通过对无法求解粒子与不合格粒子的剔除,筛选出原约束优化问题的等价解,进一步减小计算开销.以实际操作优化问题验证了所提算法的有效性,结果表明该算法能够更快地找到分馏系统操作参数的最优设定值.     

结构拓扑优化中水平集方法的快速初始化研究

水平集方法是求解结构拓扑优化问题中的一种有效方法,该方法主要缺陷是每隔一定时间需要重新初始化水平集函数.因此,本文提出了一种基于偏微分方程和快速步进法的初始化算法.所提出的算法能够区分任意形状的闭合曲线或曲面的内外部,改进了以往初始化算法的数值不稳定缺陷,从而使水平集方法的计算效率和稳定性有了显著的提高.最后,通过算例验证了该算法的有效性.     

无中心控制多信道选址通信系统的组网研究

研究了民用无中心控制多信道选址通信系统，针对其控制信道固定所引起的缺点，提出了改进方案，变控制信道固定为控制信道可灵活选择，以提高其保密性，并提出了相应的信令格式和网络初始化、自组织和自恢复的组网方案．本改进方案主要基于软件设计，目的在于使原来通信系统设备基本保持不变的情况下，提高系统的效率，增加保密通信的性能．计算机模拟结果证明，本方案初始化时间短，控制信道隐蔽性好，网络拓扑变化自适应、自组织、自恢复能力强，充分证明了该方案在技术上和经济上的合理性和可行性．     

函数最优极值问题的组合优化求解

提出基于组合优化的函数极值优化问题求解方法.首先采用遗传算法对函数极值优化问题进行初步求解,然后将该解作为蚁群算法的初始化信息素,再对函数极值优化问题进行求解,找到函数极值优化问题的全局最优解.实验测试结果表明,通过组合优化对函数最优极值问题进行求解,有效地提高了函数最优极值问题的求解精度和求解效率.     

用VC实现基于TCP/IP的局域网内点对点的大文件传输

文章对网络编程中涉及到的TCP/IP协议,讨论了Winsock通信机制核心技术,利用VC++的MFC编写基于客户/服务器模式的通信程序.实验结果表明:实现高达99M的文件无差错快速传输,耗时为11s.     

改进的ChanVese活动轮廓模型

针对ChanVese模型计算量大和分割时间长的问题,提出了一种改进的ChanVese活动轮廓模型.该模型将水平集规则式融入ChanVese模型中,使水平集函数始终保持在符号距离函数附近,避免了重新初始化过程,减少了模型的计算量,同时改变了水平集函数的初始化函数,这更有利于新曲线的产生.实验结果表明,该改进模型具有一定的...     

水库群优化调度模型求解加速策略研究

针对传统水库群调度模型求解计算耗时较长的缺陷,提出了一种计算程序加速策略。通过转变水库调度计算过程中水库特征曲线的插值模式,根据水库特征曲线节点数据预先构造分段线性函数,利用分段函数替换传统插值方法以实现水库特征曲线的读取。以典型入库流量下某梯级水库发电优化调度为实例,选用布谷鸟算法进行优化计算,对比了传统插值策略与加速策略。结果表明:基于分段线性函数的加速策略能明显缩短计算耗时,同时该加速策略对算法的收敛性、优化结果以及其稳定性几乎无影响。因此,基于分段线性函数的加速策略合理、可靠,是提高水库调度模型求解效率的一种实用、有效方法。     

基于令牌的短波地空IP网络接入控制协议

针对空中节点快速移动以及短波地空之间通信成功率较低的特点,在短波令牌协议(high frequency token protocol,HFTP)基础上,运用簇的思想,空中节点通过预约从地面节点获取令牌,设计出适用于短波地空IP网络媒体访问控制(media access control,MAC)层的带预约短波令牌协议(high frequency token protocol with reserve,HFTPR).详细描述了协议的网络初始化过程、令牌丢失后的恢复机制和网络节点管理方法;提出了空中节点通信质量评分(air node communication quality score,AN-CQS)算法,能在信道质量变差时根据令牌重发次数进行簇切换,保证令牌的接收成功率;利用OPNET平台对协议进行仿真,与其他MAC协议作了不同业务量条件下的性能对比.仿真结果表明,HFTP-R能快速完成网络初始化,提供较好的实时性、较高的网络吞吐量和业务传输成功率,还具有较强的稳健性,可满足网络的组网需求.     

基于遗传算法的卫星广播调度

卫星通信系统通常需要将多种业务通过若干频道广播给用户,合理的业务调度方案对于系统效率具有重要意义。为了求得较优的调度方案,文中建立了一个基于微观经济学效用函数概念的卫星广播调度模型,并提出了一种特定的遗传算法进行目标函数的极值求解。该算法使用了有效的交叉操作,并设计了将线性定标与基于排序的非线性定标相结合的混合适应值定标方法。仿真分析表明,该算法是一种全局寻优性能好、收敛速度快的高效卫星广播调度算法。     

PC机和DSP之间高速通信的实现

现在生产的DSP芯片一般都集成了同步串行接口,在实际的DSP应用系统中,为了实现UART功能,必须通过外电路的扩展来完成.介绍了用一片TL16C750来实现PC机和DSP之间的高速串行通信.介绍了TLl6C750的性能及与通信有关的寄存器,给出了TL16C750在TMS320VC5402与PC机通信系统中的硬件应用电路及TMS320VC5402初始化TL16C750的软件编程 .     

基于 eBPF 与 LSTM 的 DDoS 攻击检测系统

针对网络异常流量检测中的 DDoS 攻击检测,以往的基于深度学习的解决方案都是在脱离系统实体的数据集上构建模型和优化参数,提出并实现一种使用 Linux 内核观测技术 eBPF(extended Berkeley Packet Filter)与深度学习技术结合的基于网络流量特征分析的网络异常流量检测系统。 系统采用 eBPF 直接从 Linux 内核网络栈最底层高效地采集网络流量特征数据,然后使用基于长短记忆网络 LSTM(Long Short Term Memory)构建的深度学习系统检测网络异常流量。 在具体实现中,系统首先通过 Linux 内核网络栈最底层 XDP(eXpress Data Path)中的 eBPF程序挂载点采集网络流量特征数据。 之后,使用 LSTM 构建神经网络模型和预测分类。 将系统应用于一个仿真实验网络环境得出的实验结果表明,系统的识别精确度达到 97. 9%,同时,在使用该系统的情况下,网络中的 TCP 与 UDP 通信的吞吐率仅平均下降 8. 53%。 结果表明:系统对网络通信影响较低,同时也实现了较好的检测效果,具有可用性,为网络异常流量检测提供了一种新的解决方法。     

基于改进的混合免疫算法的动态信道分配

为保证在蜂窝移动通信网络中信道间最大程度的紧致分配,降低语音呼叫堵塞率和掉话率,提出了一种改进的混合免疫算法,并将其应用于动态信道分配中.该算法采用自适应的初始化种群、交叉和重组算子、改进的选择性变异技术和改进的疫苗接种方法.在话务量增加80%时,算法的堵塞率和掉话率分别为3.48%和1.90%,平均收敛代数仅为9.98次.仿真结果表明,改进后的算法有效地提高了收敛率,减少了算法收敛所需的运行代数;明显地降低了语音呼叫的堵塞率和掉话率,有更强的话务携带能力.     

MAS技术在交通仿真中的应用

运用MAS技术,构建了交通系统的MAS功能仿真模型,并在Visual C 对象类的基础上设计了agent类.仿真结显示,这一技术能较大地提高交通仿真的精度.     

CAN总线技术及其应用

介绍了CAN总线的技术特点、通信协议和应用范围,并给出了CAN总线系统的设计实例。其中CAN通信接口电路由微控制器(AT89C52)、CAN控制器(82C200)及CAN总线收发器(82C250)构成。并阐述了该系统软件的关键部分:初始化子程序、发送子程序和接收子程序。     

基于栅格法的矿难搜索机器人全局路径规划与局部避障

针对矿难发生后井下环境的不确定性,提出一种以矿难前的GIS(Geographic information system)地图为基础建立环境栅格模型并结合改进遗传算法的矿难搜索机器人全局路径规划方法.效仿蚁群算法中的信息素提出基于位置信息负反馈的方法,并结合优先权分组的思想,提出一种新的有效的种群初始化方法,同时将该种群初始化方法应用到变异算子中,且依据最优解的变化情况自适应地调整交叉和变异的概率.与此同时,针对环境信息的不同变化情况,结合全局路径规划结果对机器人进行局部避障方法的研究.最后,通过仿真实验证明本方法能够快速有效地在已知环境中得到机器人的最优路径,并且能够在局部变化的环境中实现实时避障.     

TMS320C54x与PC机串行通信在仿生机器蟹系统中的应用

在仿生机器蟹控制系统中,协调控制层接受从组织规划层传来的命令,经过实时信息处理,产生一系列可供执行器执行的具体动作的序列,又细分为各步行足模块间协调和步行足各关节之间协调2层任务.DSP需要进行大量的运算,而且实时性要求很高.介绍了TMS3205x与PC机进行串行通信的方式,利用异步通信芯片TL16C550C实现了仿生机器蟹系统中TMS320VC5410与PC机的串行通信,并给出了通信的硬件接口电路和软件流程图以及TL16C550C的初始化程序.     

基于MAS/GIS技术的车辆指挥中心及其实现

随着通信技术的发展,车辆的实时监控已经成为十分重要的研究课题。介绍了一个基于CIS／MAS／无线通信的车辆实时监控系统的整体解决方案．并讨论了基于该方案实现的指挥中心软件体系、功能及其实现原理。