有限元单元计算子程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。

有限元单元计算予程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出，使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核，需要对原有程序进行多线程改造，使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明，共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。

基于虚拟机架构的操作系统监控技术研究

当今随着计算系统资源和规模不断扩展，计算系统的虚拟化作为一种新型的计算模式，成为了研究热点。相对于传统的计算机架构，虚拟化计算系统在很多方面具有优势。在基于虚拟机架构的监控模型中，位于虚拟机监控器(Virtual Machine Monitor, VMM)中的监测模块获得比客户机内核更高的权限，并且对于客户机而言完全透明。所以相对与在传统操作系统环境中的监控模型，基于虚拟化架构可以对客户机操作系统进行更深入的监测。 Xen 是一个开放源代码的 VMM，由剑桥大学开发。由于其开源性质，非常适合在其基础上进行虚拟化的研究和开发。本文调研了Xen 的体系架构，以及 Xen 对 Intel 的 VT硬件虚拟化技术的支持。并研究了 Xen 的几种对客户机的内存管理方式，着重介绍了使用影子页表管理全虚拟化客户机内存的方法。 本文主要贡献是通过对上述知识的学习和分析，设计了基于Xen 虚拟机架构，对全虚拟化客户机操作系统的监控框架。并在这一框架基础上，利用对x86虚拟内存管理的页表属性控制，实现了对客户机 Windows 中指定进程的几种行为的监控实例 CASMonitor。包括通过影响 SYSENTER 指令的执行，监控Windows 中的系统调用；通过捕获虚拟机中进程对指定范围内存的写和执行操作，提供了一种可以监测程序自修改代码的技术，并能获取相关信息以对其进行后续分析处理。相对于现有的自修改代码监测技术，CASMonitor利用虚拟机架构可以实现动态，透明并且自动地监测。 关键词：虚拟化，Xen，自修改代码，监控

基于形式描述的编译优化自动测试方法与技术研究

编译优化是现代编译器不可缺少的重要功能。编译优化技术在过去几十年里取得了显著进展，对提升程序运行速度、节省存储空间、节省能耗等起到了不可替代的作用。然而，编译优化的可靠性却不尽人意。编译优化技术种类多、处理复杂而且可复用性弱，容易出错，即便是成熟的编译器，也不断有与编译优化相关的bug被发现出来。编译器的可靠性对软件产品的可靠性和安全性有直接影响，随着编译优化在现代编译器中的比重不断增加，编译优化的可靠性也日益受到人们的关注。 软件测试是保障编译优化可靠性的基本技术手段之一，然而，编译优化测试涉及测试程序编写、测试执行等过程，人工完成相当费时费力，因此有必要研究编译优化自动测试方法，以提高编译优化测试的效率。基于这一实际需求，Intel、MEI (Matsushita Electric Industrial)、DaimlerChrysler AG等业界产商近年来也相继与有关研究机构开展合作，研究编译优化自动测试方法。 目前已有的编译器自动测试方法中大多数都是以程序设计语言的语法和语义为主要依据，适用于测试语法检查、语义检查、代码生成等基本编译功能，对于编译优化的测试则缺乏针对性，测试效率较低，而已有的若干种面向编译优化的自动测试方法也存在着对编译优化刻画不够准确、自动化程度不高等缺陷。 本文提出一种基于形式描述的编译优化自动测试方法(TEMCOFS)，其实现过程分为四个阶段，即：(1) 建立编译优化形式描述；(2) 分析编译优化描述的正确性；(3) 基于编译优化形式描述自动生成测试程序；(4) 自动执行测试。在TEMCOFS方法框架下，本文分别研究了编译优化形式化描述方法、编译优化描述正确性分析方法和基于形式描述的两种自动测试方法，实现了三类典型优化—表达式优化、数据流优化、循环优化的自动测试，主要工作包括： (1) 在编译优化形式描述方面，除了应用前人研究成果—TRANS语言描述了表达式优化和数据流优化之外，还对TRANS语言进行了扩展，建立了循环优化的形式描述机制； (2) 在编译优化正确性分析方面，首先证明了揭示程序数据依赖关系对程序变换正确性影响的依赖基础定理，为循环优化正确性分析提供了基础，然后探讨了编译优化正确性分析的一般方法； (3) 在测试自动执行方面，提出了编译优化自动变形测试执行方法，该方法将变形测试思想引入编译优化测试中，利用测试程序等价性质实现测试结果的自动判定，能够避免传统方法中测试结果判定所存在的问题； (4) 在测试程序自动生成方面，分别对应两种测试自动执行方法—比照法和变形法提出了基于编译优化形式描述的测试程序自动生成方法，能够根据表达式优化、数据流优化、循环优化的形式描述自动生成测试程序集。 在GCC编译器上的实验表明，基于本文方法自动生成的测试程序集可使GCC的编译优化模块较快达到较高的测试覆盖率。与其他编译器自动测试方法相比，本文方法对编译优化测试的针对性较好，自动化程度也较高。总而言之，本文方法对于提高编译优化测试效率、保障优化编译器的质量具有较好的实用和参考价值。

feedback fuzzy-dvs scheduling of control tasks

To consider the energy-aware scheduling problem in computer-controlled systems is necessary to improve the control performance, to use the limited computing resource sufficiently, and to reduce the energy consumption to extend the lifetime of the whole system. In this paper, the scheduling problem of multiple control tasks is discussed based on an adjustable voltage processor. A feedback fuzzy-DVS (dynamic voltage scaling) scheduling architecture is presented by applying technologies of the feedback control and the fuzzy DVS. The simulation results show that, by using the actual utilization as the feedback information to adjust the supply voltage of processor dynamically, the high CPU utilization can be implemented under the precondition of guaranteeing the control performance, whilst the low energy consumption can be achieved as well. The proposed method can be applied to the design in computer-controlled systems based on an adjustable voltage processor.

A fast-settling frequency-presetting PLL frequency synthesizer with process variation compensation and spur reduction

This paper proposes a fast-settling frequency-presetting PLL frequency synthesizer. A mixed-signal VCO and a digital processor are developed to accurately preset the frequency of VCO and greatly reduce the settling time. An auxiliary tuning loop is introduced in order to reduce reference spur caused by leakage current. The digital processor can automatically compensate presetting frequency variation with process and temperature, and control the operation of the auxiliary tuning loop. A 1.2 GHz integer-N synthesizer with 1 MHz reference input Was implemented in a 0.18μm process. The measured results demonstrate that the typical settling time of the synthesizer is less than 3μs,and the phase noise is -108 dBc/Hz@1MHz.The reference spur is -52 dBc.

基于MSP430 单片机和DS18B20 的多分支多通道温度测量系统远程监控软件

This paper present that the system can acquire the remote temperature measurement data of 40 monitoring points,through the RS-232 serial port and the Intranet.System s hardware is consist of TI s MSP430F149 mixed-signal processor and UA7000A network module.Using digital temperature sensor DS18B20,the structure is simple and easy to expand,the sensors directly send out the temperature data.MSP430F149 has the advantage of ultra-low-power and high degree of integration.Using msp430F149,the multi-branch multi-p...中文文摘：文章论述了通过RS-232串口和Intranet网络,来实现对远端的40个温度测量点的监控。系统硬件由TI公司的MSP430F149混合信号处理器和UA7000A网络模块构成。传感器采用数字式温度传感器DS18B20,它将直接得到温度的数字量,结构简单,易于扩展。MSP430F149处理器具有超低功耗和高度集成等优点,利用它构建的多分支多通道温度测量系统功能强大,结构简单,可靠性高,抗干扰能力强。系统客户端软件采用Microsoft Visual C++6.0设计。本监控系统能够很好地完成对4个分支共40个温度测量点的远程实时监控。

基于Nios-Ⅱ用于加速器监控系统的通用型可重配置嵌入式微控制器

FPGA and dedicated micro-controller chips are widely used in HIRFL-CSR monitor and control systems.This paper discusses the characteristics of HIRFL-CSR s dedicated micro-controllers and it s requirement for micro-controllers. Using programmable technology and Nios-Ⅱ processor,we have designed and implemented a reconfigurable embedded micro(controller in altera cycloneⅡ2c35f484 FPGA. The micro-controller which has low hardware cost and 185 MHz maximum operating frequency can replace the dedicated micro-cont...中文文摘：讨论并参考了冷却储存环目前使用的专用微控制器的特点和其对微控制器的需求,采用可编程技术和Nios-Ⅱ处理器,在altera-cycloneII2c35f484芯片内实现可重构微控制器。该微控制器硬件资源消耗少,最大工作频率可达185MHz,可代替目前在监控系统中大量使用的专用微控制器芯片,减小硬件设计复杂度、节约成本。

模型检测MESIF Cache一致性协议

在处理器从单核向多核演进的过程中,为了获得更好的性能和可扩展性,适用于多核处理器系统的Cache一致性协议变得越来越复杂。Cache一致性协议的验证一直是模型检测在工业界主要应用之一,被工业界和学术界关注。相对传统方法而言,微结构级的模型检测能够描述和验证更多的协议细节。利用NuSMV工具对Intel公司的MESIF Cache一致性协议进行模型检测在微结构层次上进行了建模,并对该协议进行模型检测,试验结果证明了此方法的有效性。

微结构级缓存一致性协议的模型检测

高速缓存一致性协议是弥补多处理机计算机系统中处理机和存储器速度差距的有效方法。随着片上多处理机(Chip Multi-Processor)或多核处理机(Multi-core Processor)结构的出现，一些适合于新的计算机体系结构的缓存一致性协议相继提出，这些协议结合了监听协议和目录协议的优点，同时变得更加复杂。传统的验证方法如仿真和测试方法已经逐渐不能完全满足工业界的要求。如何验证这些更加复杂的协议是面向计算机学术界与工业界的新挑战。 模型检测是一种形式化方法，这种方法为对并发系统的性质自动进行验证开辟了一条新的途径。模型检测已被应用于计算机软硬件、通信协议、控制系统、安全认证协议等方面的分析与验证中，取得了令人瞩目的成功。缓存一致性协议验证则是模型检测方法的最早的工业应用之一。使用模型检测方法验证缓存一致性协议一直是学术界和工业界关注的热点。 目前用于模型检测研究的大多数缓存一致性协议都是在结构级进行描述和验证的，微结构级缓存一致性协议的模型检测相对传统方法能够描述更多的协议细节。加入了处理器，各级缓存和内存之间的消息类型，消息队列和控制功能等方面的处理，能够模拟处理器的存储系统更多的细节，能够对指导芯片设计起到更大的作用。在研究过程中对MESIF缓存一致性协议和龙芯3号处理器存储系统所使用的高速缓存一致性协议进行了微结构级建模，并做了基本的一致性验证，证明了方法的可行性。

电机转速自适应测量方法及其在DSP上的实现

本文在分析几种常用的基于编码器测速方法的基础上,提出了一种高性能的自适应速度测量方法。该方法选择一个可变的时间周期和编码器脉冲数来测量单位时间内的编码器脉冲数,再通过简单的计算得到转速的测量值。数字信号处理器(DSP)芯片集成有正交脉冲编码电路,并且数据处理速度快,实时性强。本文中提出的方法在电机控制专用DSP芯片TMS320 LF2407A上进行了实现。实验研究表明,可以在提高低速时的测速准确度的同时,提高系统的响应时间。该方法已经在自主研发的全数字伺服驱动系统中得到了成功应用。

基于MAX5307和DSP的多回路测控系统设计

提出了一种多回路测控系统的设计方案。该方案仅使用一个DSP(数字信号处理器)及一个多通道集成的D/A转换器件MAX5307,不仅同时保证了多个测控回路的实时性及控制精度,而且实现简单,成本低廉。文中结合实际系统,给出了其具体的硬件和软件实现。该方法具有广泛的适用性,对类似系统的设计具有参考价值。

基于DSP旋翼飞行机器人增稳操纵杆设计

本文首先介绍了旋翼飞行机器人控制系统的功能与应用,着重介绍了其中基于tmx320f28335数字信号处理器的无线增稳操控系统工作原理、硬件构架以及软件流程,并对AD转换过程中的关键FIR滤波算法进行说明,详尽比较了不同滤波参数对滤波效果的影响,最后得到该方法可以应用于旋翼飞行机器人增稳控制系统的结论,并将应用该方法滤波后的控制信号应用于实际增稳飞行,以实际数飞行据验证上述结论。

T-Kernel在Blackfin处理器上的移植分析

T-Kernel是日本T-Engine组织推出的开源免费的嵌入式实时操作系统(RTOS),以其强实时小体积内核著称。本文针对T-Kernel在Blackfin处理器(BF533)上的移植过程进行了分析,给出了中断管理,任务切换和系统调用入口的实现方法,并进行了稳定性和实时性测试,保证了移植系统的性能。