基于MWM的闪存数据库缓冲区置换算法

针对现有闪存数据库缓冲区置换算法无法充分发挥闪存存储器性能的现状,提出了一种基于最小权重矩阵(MWM)的高效缓冲区置换算法.该算法基于缓冲区代价置换算法思想,使用MWM来组织管理缓冲区的数据块,将数据访问频度映射为权重参数,用来参与缓冲区中数据块的置换.在闪存感知平台Flash-DBSim上针对几种典型测试类型数据集进行对比实验,结果表明:本文算法充分利用数据访问特征,特别适用于数据库中数据使用频率高的应用场景.     

子页感知的闪存页面置换算法

根据闪存的独特物理特性,提出了子页感知的闪存页面置换算法.该算法引入了子页技术和基于相似概率的部分更新机制,既可以提高闪存存储系统的性能,又可计算每个内存页的置换值,并选择了置换值最小的内存页为牺牲页.实验结果表明,新算法在页面命中率、读/写操作次数、运行时间方面均具有优势.     

CF-HNLBI:一种新的闪存数据库B-树索引

提出了一种新的基于B-树的闪存数据库索引——CF-HNLBI索引.使用链表组织缓冲区中的更新信息,减少了缓冲区遍历时间,通过链表结构减少冗余信息,提高了缓冲区利用率.将缓冲区分为冷区和热区,并采用基于更新信息频度的替换算法,有效地减少了闪存写操作次数.实验结果表明,CF-HNLBI索引比其他已有索引具有更好的性能.     

一种基于双窗口的NAND闪存缓冲区管理算法

为提升NAND闪存使用寿命和存储性能,提出了一种基于双窗口的NAND闪存区管理算法DW-LRU。DW-LRU算法利用4个LRU链表来捕获访问次数和冷热特征,且根据访问新近度将页面分为了6类:冷干净页面、冷脏页面、旧热干净页面、非旧热干净页面、旧热脏页面、非旧热脏页面。算法在冷干净LRU链表上设置了一个静态窗口,避免最近写入缓存区中的冷干净页面被频繁置换出;在热脏LRU链表上设置了一个动态窗口,用来处理长时间没被访问的热脏页面。实验结果表明:与LRU、LRU-WSR、PR-LRU算法相比,DW-LRU算法缓冲区命中率平均提升了16.8%、12.3%、2.8%。DW-LRU算法可以提高缓冲区命中率,减少闪存写操作次数和算法运行时间。     

一种基于缓冲区阈值调整的动态自适应码率选择算法

基于HTTP的动态自适应流媒体(Dynamic adaptive streaming over HTTP,DASH)是一种可利用Web服务器提供在线高质量视频流的自适应码率流技术,决定了视频播放性能。传统动态自适应码率选择算法存在考虑因素单一、播放缓冲区长度受限、带宽不稳定等问题,因此,改进与优化动态自适应码率选择算法十分必要。针对客户端缓冲区长度受限和带宽不稳定造成的视频播放卡顿现象,综合考虑网络带宽和客户端缓冲区因素,提出一种基于缓冲区阈值调整的动态自适应码率选择算法(Dynamic adaptive rate selection algorithm based on buffer threshold adjustment,BT-DARA)。该算法首先通过获取不同视频段大小和下载速率,计算网络吞吐量并对视频下载时间进行预测,然后结合缓冲区视频片段长度状态进行码率选择。特别地,在视频播放过程中对不同阶段采取不同的视频码率选择策略,并在客户端缓冲区达到临界值时动态调整缓冲区阈值参数,以此增加缓冲区长度,减少码率切换次数,确保视频播放的稳定性。实验结果表明,该算法能提高视频播放的码率,保证视频播放质量和稳定性,减少了视频开始播放的启动时间,为用户提供良好的视频播放体验。     

一种保障时延能量高效的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络的低能耗要求以及不同的应用需求,提出一种保障时延、能量高效的路由协议(DGEER).节点沿着最短路径发送时延敏感数据到目的节点,从而使其时延尽可能小;非时延敏感数据根据邻居节点的剩余能量、数据队列占空比和梯度关系来选择下一跳节点,能够在网络发生堵塞时避开网络热点以缓解拥塞.仿真结果表明:与传统的PRTR(potential based real-time routing)协议相比,DGEER协议能够在减小时延敏感数据网络延迟的前提下均衡网络能耗,延长网络生存周期.     

融合相邻单元高低页存储可靠性的闪存译码算法

结合高密度NAND闪存数据的写入与读取机制,以及高低页之间的关联关系和干扰噪声对阈值电压分布的影响特性,本文提出了一种融合相邻单元高低页存储可靠性的BP译码算法。该算法利用读取顺序和编程顺序之间的关系,通过相邻字线低页的译码信息来辅助改善高页的纠错性能。仿真实验表明,相较传统的BP译码算法,该算法在没有增加额外复杂度的情况下能有效降低高页的误码率。     

一种面向延迟及能耗优化的数据中心数据部署算法

大规模网络应用是通过分布在不同地理位置的数据中心为世界各地的用户提供服务,而以较小的延迟从数据中心获取数据和减少网络与数据中心产生的能耗是其中2个重要课题。文章通过综合考虑用户到数据中心的访问延迟、数据中心的能耗和网络传输能耗3个因素来解决节能数据中心的数据部署问题,提出了一种请求路由方法 GLDD(green latency-aware data deployment),允许网络管理和应用者在部署数据时灵活地调节3个因素的影响。实验结果表明,GLDD能够有效地减少数据中心能耗,并能在数据中心能耗、网络传输能耗和网络传输延迟三者之间获得良好的平衡。     

基于闪存的操作系统研究

目前,基于Flash闪存的Flash Disk正得到众多的计算机用户喜爱,不仅各种USB接口的闪存盘越来越多,CF卡、SD卡等闪存介质的存储卡更是琳琅满目。由于闪存具有价格低廉,携带方便等优点,目前普及率很高,相比传统硬盘,闪存有明显的优势。利用闪存介质来安装操作系统无疑是理想选择。     

NAND闪存物理特征测试平台设计

设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的快速、准确且可扩展的自动化闪存测试平台,测试平台由主机图形用户界面(GUI)、FPGA控制器和NAND闪存子板组成,通过更换测试座可以适配不同封装和不同类型的NAND闪存芯片,一个FPGA控制器可同时完成8块闪存芯片测试.实验结果表明:当编程/擦除(P/E)操作重复100次时,16 MiB的多层单元闪存(MLC)块测试时间为146 s,8个闪存芯片块的测试时间为188 s.对于常见的闪存芯片,1 d内可完成一个闪存块的耐力测试.原始错误比特数、擦除时间和编程时间随着闪存寿命有规律地变化,读取时间与闪存寿命无明显关系.测试结果符合闪存原理特性,表明测试平台快速有效且并行性高.     

高带宽延迟网络中路由器缓存需求的仿真与分析

本文首先介绍了在当今高带宽延迟网络下路由器缓存需求的研究进展,重点讨论了基于TCP协议模型的五种典型的缓存设置方法,结合NS2仿真实验着重分析了在高带宽延迟网络下各种高速TCP协议和AQM机制与各种缓存设置方法的相互影响,并进一步总结了影响缓存需求的几个主要因素。通过仿真实验与分析得到如下结论：（1）基于不同的假设前提的缓存设置方法适应于不同的网络负载环境,缓存机制的选择取决于网络带宽延迟乘积与流数的比值;（2）在高带宽延迟网络下,当采用高速TCP和主动队列管理机制时缓存需求可以大大减小。     

一种容延迟移动传感器网络节能MAC协议

针对容延迟移动传感器网络(DTMSN)中传感器节点高能耗、高动态等特点,提出了PC-MAC协议.在IEEE 802.11MAC协议的基础上,结合现有MAC协议的特点,将改进后的数据传输机制和传输功率控制技术引入到DTMSN的MAC协议设计中.最后,通过仿真实验证明,PC-MAC协议在容延迟移动传感器网络环境中,在不同的节点数量时,其节点的平均能耗、数据包投递率及网络吞吐量均有良好的表现.     

基于能量感知决策树和增强boosting的网络数据聚合模型

为了改善无线传感器网络（WSN）中的能量使用和数据传递,提出一种基于决策树桩和增强boosting的数据聚合模型．首先,计算出每个传感器节点的剩余能量,执行节点分类．然后,应用增强boosting提升分类效果,以增加不同类别的训练样本（传感器节点）之间的间隔,通过合并弱决策树桩的结果来构建强分类器,达到准确分类高、低能量节点的目的．最后,低能量传感器节点将数据包传递至邻近的高能量传感器节点,并通过汇聚节点采集数据包．实验从能耗、延迟、数据聚合准确度等方面进行评估,实验结果表明,与其他模型相比,所提模型的能耗和延迟,分别降低了26%和30%．数据聚合准确度和网络工作寿命提高了10%和9%.     

基于分离日志的闪存数据库系统存储管理方法

闪存在企业级计算环境中的不断应用使闪存数据库成为一个新的研究热点.针对数据库数据更新的特点以及已有闪存存储管理方法的不足,提出了一种新的基于分离日志的闪存数据库系统存储管理方法(OPL).OPL方法通过提高日志页的空间利用率来减少闪存写操作和擦除操作数量,从而提高数据更新性能,该方法还提供了对事务恢复的支持.     

响应面优化算法在被动式低能耗建筑设计中的应用

被动式低能耗建筑设计过程计算量大,涉及变量多,不同变量间关系错综复杂,传统方法无法获取复杂变量的最优解集,不能保证被动式低能耗建筑设计不同目标函数达到最优。为此,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中。将最大化舒适度、最小化耗能率作为被动式低能耗建筑设计的目标函数。通过拉丁超立方实验设计方法,获取被动式低能耗建筑设计优化问题的设计空间;在设计空间中随机抽样。在此基础上,通过最小二乘法拟合建立响应面模型。利用遗传方法对拟合响应面模型进行改进和更新处理,直至达到收敛,保证被动式低能耗建筑设计达到低能耗率、高舒适性的目的。实验结果表明,响应面拟合准确性高,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中,发现其能够有效降低能耗,提高舒适性,和其他方法相比有更好的优化结果。     

一种变粒度的闪存地址映射方案

闪存转换层最重要的功能是地址映射.地址映射需要同时具备高性能和低内存占用.基于需求的页级映射方案DFTL能有效节约内存且具有页级映射方案特有的灵活性,但是这种方案中,每个缓存槽只能存储一条映射记录,当缓存大小一定时,缓存中的映射记录数量有限;此外,这种方案没有考虑到请求的空间局部性.因此这种方案中,缓存命中率较低,DFTL需要频繁访问闪存来读取映射记录,降低了系统性能.于是针对命中率低的问题,提出了一种基于需求的变粒度映射方案VGFTL.这种方案可显著提高缓存的命中率.实验表明,VGFTL缓存平均命中率达到89.85%,远高于DFTL的45.46%,块擦除次数以及平均响应时间这两项指标优于DFTL,其性能接近纯页级映射方案.     

基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法

传统NAND闪存垃圾回收算法的管理粒度为块,后续逐渐发展为基于页管理,以更大的内存消耗为代价来提高对数据热度判断的准确度。针对现有算法中存在的不足,提出了一种基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法。该算法将管理粒度重新定位到块上,定义块的更新序号,提出新的基于动态阈值分段处理的数据热度计算方法以进行更有效的冷热分离,同时回收块选择策略采用新的代价函数以兼顾回收效率与磨损均衡。实验结果表明,提出算法在减少系统内存消耗的同时,获得了比GR、CB、CAT、FaGC、LRGC和LRGC+算法更好的垃圾回收效率和磨损均衡效果。     

一种在固态硬盘中提升闪存随机写入性能的缓存管理策略

基于闪存的固态存储设备业已成为移动设备最重要的存储材料,并逐渐开始在高端桌面系统中取代硬盘。然而,桌面环境具有更复杂的应用需求,闪存相对较差的随机写入性能会在实际应用中产生一些问题。本文提出一种新颖的写缓冲区管理方案,显著提高了闪存存储器的随机写入性能。     

能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法

多入多出MIMO (multiple input multiple output)利用多天线技术可以在同一信道内并发传输多路数据,实现空间复用增益和空间分集增益,从而提升系统吞吐量、传输范围和可靠性,但MIMO所采用的多天线技术会大幅增加通信终端的能耗成本。能耗是智能终端的关键性能指标,也是制约MIMO技术能否在智能终端上推广使用的重要因素。针对这一问题,研究了IEEE 802.11n 的MIMO发送端能耗问题,提出了一种能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法。该算法以单位比特能耗为优化目标,根据缓冲区待发送数据帧的数量,动态调整MIMO天线配置模式。缓冲区待发送数据帧的数量超过上限阈值时,发送端调整天线配置模式,并根据待发送帧大小和历史统计信息预测和激活能耗最优的天线数量;低于下限阈值时,发送端关闭多天线,采用单天线进行数据传输。基于真实实验数据的数值分析结果表明,该算法能够充分利用睡眠状态优化MIMO发送能耗,有效提升单位比特能耗。     

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.