超标量通信:一种面向分布式应用的运行时优化技术

并发在分布式应用中是一项实质性的需求,然而现有方法均十分复杂且容易出错.文中提出一种全新的并发途径——超标量通信,这种方法通过用语言级虚拟机SSVM在运行时自动分析应用程序,以发现潜在的并发机会;然后通过调度通信任务和计算任务,实现并发执行.超标量通信技术的构思受到了微处理器中的超标量技术的启发,然而硬件的超标量算法在许多方面都不适用于软件.SSVM是一种对运行时系统的扩展,它不需要修改现有的语言、编译器和字节码,因此具有很好的向下兼容性.超标量通信技术有可能开拓一个全新的领域,其特征是针对网络程序的动态优化.     

面向多租户Web应用的性能隔离方法

提出一种面向应用级共享的多租户Web应用性能隔离方法．首先建立基于事务处理链的应用级资源管理模型,基于信号量机制给出了模型的并发控制算法,支持事务级、分阶段的多租户Web应用资源管理,并在一次事务处理的各阶段实现线程复用,避免因修改交互协议而产生的再工程代价．基于上述工作,给出多租户性能隔离算法及策略,并利用TPC—W电子商务应用验证方法的系统开销及有效性．实验结果表明,该方法可以有效降低租户资源侵占行为的影响,并避免系统过载．     

基于MBSE的民用飞机安全关键系统设计

立足民用飞机/系统设计发展前沿,结合民用飞机设计通用规范,提出了一种采用基于模型的系统工程对飞机安全关键系统进行分析和设计的方法.在民用飞机/系统设计及安全性评估交互过程分析的基础上,考虑所设计系统的可用性、完整性,以飞机刹车系统为例,采用DOORS和Rhapsody完成飞机刹车系统设计的需求分析、功能分析和设计综合,建立系统用例模型、功能流程和可验证状态机模型.结合故障树分析,构建了保证功能可用、安全的系统架构.最后,设计了一种Sys ML和Simulink模型结合的协同仿真机制,开发面板图交互界面,对系统模型进行了仿真验证.     

Garden:一种面向领域语言的集成开发环境

随着计算机技术的发展,通用语言已经不能满足各种领域应用程序开发的需要.由于领域语言提供领域专用术语和符号的概念,支持该领域中的各种处理,能够简洁、有效地构造该领域应用程序,因此,领域语言成为当前计算机语言研究中的热点.文中在面向模型的变换型软件开发方法和语言的抽象与封装机制研究的基础上,设计与实现了一种面向语言的领域语言的集成开发环境Garden,它包括软件开发环境和程序开发环境.软件开发环境以GarAda解释器为核心,用于支持领域语言开发的各过程;程序开发环境以领域语言编译器为核心,用于支持领域用户程序开发的各过程.Garden的研制成功,为领域语言的自动生成探索了一条切实可行的途径.     

一种新型的模块化多电平型固态变压器及其内模控制策略

针对现有固态变压器拓扑结构存在的局限性及控制方法的不足,本文提出了一种模块化多电平型固态变压器(MMC solid state transformer,MMC-SST),并相应介绍了一种内模控制(internal model control,IMC)实现方法.首先分析了MMC-SST系统拓扑与运行特性,建立了同步旋转坐标系下MMC-SST输入级和输出级的数学模型;然后根据内模控制的特性,将内模电流内环与PI电压外环相结合,构造出新的双闭环控制结构,实现对MMC-SST输入级和输出级的控制;最后,基于Matlab/Simulink建立了MMC-SST系统仿真模型,在网侧电压波动、负荷突变和网侧功率因数变化多种工况进行了性能测试,结果表明,本文提出的基于内模控制的MMC-SST能够按照给定的功率因数运行,并且具有电压、电流动态响应快、抗负载扰动能力强等特点.     

可信计算平台测评理论与关键技术研究

可信计算已经成为国际信息安全领域的新热潮,可信计算平台产品开始走向应用.对于信息安全产品,不经过测评用户是无法放心应用的.本文围绕可信计算平台的测评问题,从建立适合测试的可信计算平台形式化模型入手,建立了一种基于SPA的信任链数学模型,并给出了其复合特性的分析验证方法,通过分析发现远程证明过程存在对可信系统发生安全性危害的潜在因素.针对可信软件栈,研究了其测试用例自动化生成问题,提出一种改进的随机测试用例生产方法,提高了测试用例的质量.最后给出了一种可信计算平台测试原型系统及相关实际测试数据.测试结果表明,该方法发现了现有TCG可信计算平台在设计体系上存在着一些缺陷,同时也发现了若干现有可信计算平台产品存在的缺陷,为可信计算平台技术及产品的改进和发展提供了依据.     

ConEntity：一种基于进程的自主并发实体编程模型及其实现

摘要本文在虚拟计算环境之上，研究支持具有自主能力、高并发的新型互联网应用开发方法，在已有的基于进程、面向并发的编程模型中引入实体建模机制，扩展出一种兼具进程和自主并发实体的程序设计模型ConEntity，并给出了形式化定义和描述．ConEntity模型具有表达性、并发性和可伸缩性的特点，能对虚拟计算环境资源高效、透明访问．通过扩展Erlang／OTP将其实现为Erlang语言设施UniAgent．本文的模型为在虚拟计算环境上快速直接构建具有自主、高并发能力实体的新型互联网应用提供了模型和语言上的支持．     

远程证明方法的研究综述

远程证明方法是可信计算理论中一个重要的组成部分，本文追踪该领域的最新发展方向，重点剖析了四大类远程证明模型，并就其优缺点做出了详细的分析，横向上对所有模型进行了比较，从而进一步得到了现有远程证明模型的不足，展望了其未来的发展方向，为该领域的研究奠定了很好的基础.     

基于组织的网构软件程序设计语言及其实现

作为Internet环境下的一种新的软件形态,网构软件的自主性、协同性、适应性、演化性及柔性体系结构等特点对传统的程序设计模型、语言和支撑平台提出了一系列挑战．本文基于组织抽象和agent技术提出了支持网构软件构造的程序设计语言OragentL．首先,OragentL将软件agent作为网构软件中自主实体的抽象,并在这一层面设计和封装系统的自适应和自演化逻辑．其次,OragentL将组织、角色等组织抽象作为一级编程实体,提供了角色扮演、角色组合、角色演化、基于角色的交互、基于组织的自管理等机制为网构软件的动态性特点提供了显式的语言设施和机制支撑．我们设计了OragentL的语法和形式化操作语义,并开发了Oragentburg作为OragentL网构软件的运行时环境,支持0ragentL程序的开发、编译、部署和运行     

马尔可夫逻辑网在信息抽取中的应用

提出了一个基于马尔可夫逻辑网的信息抽取方法,将所有记录的分割和记录去重在一个单独的整合推理过程中进行.由于采用马尔可夫逻辑和现有的推理算法,其主要工作是编写合适的逻辑公式,工程量比其他传统方法少得多.实验基于CiteSeer 和Cora这两个引文匹配数据集,其结果要明显优于之前的其他方法,同时也证明了马尔可夫逻辑网模型的精确性.     

多视观测下雷达转台目标成像的关键参数估计

转台目标模型是逆合成孔径雷达等高分辨率雷达成像系统的基本模型,联合利用多视角观测数据可有效提高转台目标的成像分辨率.针对目标转速、多观测视角差等先验条件未知的转台目标观测情形,文中提出一种基于距离多普勒图像域散射中心位置提取的目标转速、等效旋转中心及各次观测视角差的顺序估计方法.进而,结合卷积逆投影(CBP)算法,形成雷达转台目标高分辨率融合成像的完整方案,取得了优于单视角观测的成像分辨率.同时,分析了参数估计方法的性能及影响性能的若干因素,并通过Monte Carlo仿真验证了性能分析结果.最后,数值实验结果进一步验证了所提供参数估计方法的有效性.     

一种对程序故障行为和失效行为的聚类有效性验证方法

分析软件自身故障在软件运行过程中的行为规律是分析＂故障—错误—失效＂链式效应的基础.但在研究软件故障行为特征时面临的关键问题是故障行为集合的庞大与复杂.因此,如何约简故障行为集合是研究故障行为规律的基本前提.＂当两个程序具有相似的基本属性时,其故障行为和失效行为也具有相似性＂这一推断为约简故障集提供了良好的依据,但尚未得到验证.本文核心工作即验证该推断的正确性.为此,首先提出一种针对程序基准行为、故障行为和失效行为的表征方法;其次提出一种考虑最佳聚类数的程序行为聚类方法;最后设计一组基于故障注入的程序行为聚类实验,用以验证前述推断的正确性.其中,实验分别以计算密集型程序（SPEC CPU2000和SPEC CPU2006基准程序）和I/O密集型程序（IOZONE、DEBENCH等）作为目标程序集.实验结果表明,（1）程序行为的表征方法和聚类方法具有合理性和有效性;（2）以程序基准行为聚类结果为依据的故障行为和失效行为的聚类质量良好,以此验证了推断的正确性.     

可验证安全外包矩阵计算及其应用

矩阵计算在科学计算和密码学领域中都有着重要的作用.许多密码协议、科学和数值计算问题都涉及到了矩阵计算.然而,对那些计算能力有限的用户来说,独立完成矩阵计算并不是件容易的事情.云计算拥有强大的计算资源,它使得用户的计算能力不再受限于他们的资源约束型设备,他们可以外包工作量给云.本文围绕矩阵计算展开研究,针对矩阵乘积、矩阵的行列式以及矩阵的逆这3种运算,分别设计了切实可行的可验证安全外包协议.与已有的关于这3种可验证外包计算的协议相比,我们的协议在效率和安全性方面都有了改进,而且我们的协议不需要任何的密码学假设.本文中,还为我们的协议给出两个具体应用,即为＂大型线性方程组的求解＂以及＂基于纠错码的密码体制的实现＂这两个问题分别构造了高效的可验证外包计算协议.     

基于开环快刀伺服的微结构表面高速车削创成

提出了一种开环快刀伺服(Fast tool servo, FTS)系统实现方法,对微结构表面进行高速切削以提高微结构制造效率.针对宽频FTS系统设计,以压电叠堆和柔性铰链为驱动器和导向机构,借助解析模型优化设计了FTS装置参数并进行了有限元验证,实验测试结果表明所设计的FTS获得了预期性能.针对宽频域轨迹跟踪,采用线性动力学模型级联静态Prandtl-Ishlinskii迟滞模型,构建并联合辨识获得了FTS输入与输出间的映射模型,并通过动态迟滞补偿实现了kHz级宽频域内一致性的建模精度和轨迹跟踪精度.最终,借助精密数控车床和FTS样机搭建了切削系统,以典型微结构表面切削创成验证了所提出开环FTS高速切削的可行性.     

基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性.     

基于磁流变驱动机制的电磁先导阀的可行性研究

结合国内外电磁先导阀发展现状,设计一种基于磁流变阀驱动的高压高水基先导阀,实现对传统电磁先导阀的电液控制.根据现有的电磁先导阀结构,对其正常工况时进行力学分析,建立其动力学模型.通过MATLAB/SIMULINK仿真软件得到磁流变网电场强度与压力降的关系,为磁流变驱动机制的可行性提供了理论依据.     

智能机器人可变参数群体控制模型的多目标优化方法

近年来,针对自组织群体智能机器人的研究一直是智能机器人研究的热点问题.在这些研究中,提升群体机器人控制模型的泛用性一直是一个热点问题.为了提升群体机器人控制模型的泛用性,提高群体机器人在不同类型的环境下的功能表现,使用可配置的控制模型,利用仿真的方法求解控制模型在不同环境下的参数配置,是一种较为常见的方法.本研究提出了一种基于规则系统模型的多目标群体智能机器人控制模型优化方法,并针对该方法测试了多种不同的多目标优化方法的表现.使用包含凸障碍、非凸障碍以及通道型障碍的多个不同的仿真场景验证了该模型的效能.仿真验证结果表明该方法在各种环境下均具有较好的表现.     

基于DBF的多目标梯度跟踪算法仿真与实现

以均匀圆阵为接收天线阵,在分析梯度跟踪算法原理以及数字波束形成技术原理的基础上,提出了一种DBF技术与CORDIC算法相结合的FPGA实现方案,并用Verilog语言编写了算法程序,给出了电路原理图.使用ISE软件和Modelsim软件进行了仿真验证,仿真结果验证方案的正确性与可行性.     

基于混沌的公开可验证FPGA知识产权核水印检测方案

现有的FPGA知识产权核(intellectual property,IP)水印技术在公开验证时可能会泄漏敏感信息,使得恶意的验证者或者第三方很容易将水印从IP中移除然后重新出售.零知识FPGA IP水印检测虽能有效的解决敏感信息泄露问题,但易遭受嵌入攻击,使得公开验证时无法防止非诚实IP购买者(验证者)抵赖侵权.本文提出一种新的基于混沌的公开可验证IP水印检测方案,不仅能防止敏感信息泄漏,而且能抵抗嵌入攻击,防止证明者、验证者或者可信第三方的欺骗.传统的FPGA IP水印技术,水印隐藏在未使用的Slice中,因此资源开销与水印嵌入数量成正比.而本文提出的方案中,水印隐藏在已经使用的Slice的未用的查找表(lookup table,LUT)中,资源和时延开销为0;此外,混沌系统具有良好的随机统计特性且对初值敏感、易于产生数量众多的互相关性极低的伪随机数序列,混沌系统的这些优点刚好满足方案中对FPGA位流文件的LUT随机位置置换的特殊要求,使得位置置换具有极高鲁棒性;最后,引入时间戳机制来抵抗嵌入攻击以防止非诚实的IP购买者抵赖.实验结果和分析表明本文提出的方案在水印开销和位置置换鲁棒性方面均明显优于现有的方案.     

一种新型形式化程序切片方法

针对目前程序切片方法较单一，且其模块性和程序语言适应性较差，提出一种新型的形式化程序切片方法——基于模块单子语义的切片方法．通过设计切片单子转换器，切片这一类计算被抽象成独立于具体语言的切片单子转换器，它可模块化地加载到实际程序中，得到相应的模块单子切片算法，这种模块化的抽象机制使得单子切片算法具有较强的模块性和语言适应性，还给出切片单子转换器的若干性质，并证明模块单子切片算法的正确性和终止性，同时研究单子切片算法与基于图可达性切片算法间的联系。