并行设备总线嵌入式控制系统设计

为了对物理实验装置的远程监控和访问,将采用32位内核芯片技术结合CPLD逻辑时序编程来设计3U VME设备总线系统。S3C4510B是三星公司针对网络应用而设计的CPU,本身带有100Mbps网络控制器,而由于Clinux系统拥有完善的TCP/IP协议,因此二者的结合为用户提供了强大的网络服务功能。该系统利用嵌入式网络和并行总线技术可稳定可靠地实现数据的快速获取与给定。

基于ARM7内核芯片网络通讯设计

为了实现对物理实验装置的远程监控和访问,将采用32位芯片技术和基于面向对象的网络Socket编程模式来实现控制系统的网络通讯。S3C4510B是三星公司针对网络应用而设计的CPU,本身带有100M网络控制器,而uClinux系统拥有完善的TCP/IP协议,故两者的结合为用户提供了强大的网络服务功能。本系统利用嵌入式网络技术可稳定可靠的实现数据的快速获取与给定。

网络控制下静态存储器的动态检测系统

全面地论述了网络控制下静态存储器动态检测系统的软硬件原理与特色。系统的实时测试采用了基于国际标准的 TCP/ IP协议远程网络来控制 ;系统可测试多种类型的存储芯片 ,为了在实验中同时测试存储芯片的另一空间效应 -单粒子闭锁 ,系统又集成了电源控制和电流监测部分

I/O级网络通信程序设计

以微机操作 CAMAC设备为例讲述了实现 I/ O级网络通信的具体过程和步骤 .首先在单机环境下完成了 CAMAC设备接口程序的设计 ;然后在选用 TCP/ IP协议的条件下 ,利用Windows sockets技术实现 Windows环境下的 I/ O级网络通信 ,其中参与网络通信的程序双方是以客户机和服务器的形式存在的

CSR控制系统的大规模多级分布式数据交互系统

CSR控制系统是一个庞大的网络分布式控制系统,它是由许多子系统组成。大规模多级分布式数据交互系统是CSR控制系统中的核心。它是实现CSR束流多能量级连调的核心，它涉及整个CSR控制系统的数据传输以及数据结构定义。大规模多级分布式数据交互系统的开发是基于螺旋模型，采用螺旋模型进行开发能最优实现CSR控制系统的需求以及各开发阶段具有很大的设计灵活性。该大规模多级分布式数据交互系统完全实现了采集数据的上行和控制数据的下行，系统通过网页实现对控制数据的录入以及对采集数据的实时显示。CSR所有数据都存储于Oracle数据库系统，数据库系统是一个三级分布式数据库系统，这样能均衡各前端服务器的资源与性能。前端服务器COM组件通过TCP/IP与ARM控制器和多功能控制器进行数据上行下行的数据交互，以及通过PCI 接口实现与各FPGA板卡进行数据交互。 论文论述了对大规模多级分布式数据交互系统、网页系统、Oracle数据库系统、COM组件库、PCI驱动程序以及各软件系统的设计实现。对大规模多级分布式数据交互系统主要从系统的结构、各级硬件设计和各级软件系统的设计这几个方面进行论述；网页系统主要描述了该系统是基于MVC框架模型的开发设计并介绍了JavaBean与Oracle数据库系统的数据交互；Oracle数据库系统主要从二级Oracle数据库的自动实时更新，和各触发器系统这几方面进行论述；又从各COM接口的功能方法进行对COM组件库的全面论述；PCI驱动程序的设计开发是与各FPGA板卡的数据交互的必须条件。大规模多级分布式数据交互系统的软件开发都采用了螺旋模型对其进行开发。本文的工作是CSR控制系统中的核心部分，具有重要的意义，同时也给同行研究工作者提供了重要的参考。 本文核心及创新点：1、创造性地提出了大规模多级分布式数据交互系统软件工程。2、三级分布式数据库系统的自动实时更新。3、采用web+Oracle+COM+PCI+ARM+FPGA+DSP的多级数据传输。4、设计并实现虚拟加速器。 从现场调试运行和验收的情况来看，大规模多级分布式数据交互系统不论从结构设计，还是软硬件设计开发都达到了设计要求

CSR运行数据组织软件系统

CSR运行数据组织软件系统是CSR工程控制系统的重要组成部分，它是CSR同步控制系统的最上层，是CSR调束中统领整个CSR运行的核心系统，负责对CSR运行设备的数据进行组织和管理、对同步事例进行组织和调度，从而实现对其同步控制。本系统是建立在各个子系统硬件同步基础之上的，通过使用数据组织软件来使这些具有同步功能的各个子系统的硬件按照调速研究人员的思路同步协调地运行。本文主要解决了CSR控制工程中CSR运行数据组织软件系统的设计和实现问题，软件实现方案有两种：第一种是运行在本机的文件数据库和Windows客户；第二种是运行在网络上的Oracle数据库和Web客户。这两种解决方案都是建立在数据库和网络技术上的。同时，数据库的实时性与可靠性也是建立在网络技术基础之上的。文本的创新点：通过数据预先计算、分发技术、同步事例组织技术，降低了实时性对CSR控制系统，特别是对高速以太网的要求，并实现了具有精确定时的控制和监测硬件的同步触发，使得CSR控制系统完全能够满足控制和监测的实时性要求。CSR运行数据组织软件的可靠性是通过TCP/IP网络协议技术以及控制硬件的内置软件的可靠性来保证的

HIRFL 束流诊断系统软件的设计

本论文根据兰州重离子加速器（HIRFL）束流诊断系统的现状及改造要求，开发了多任务的束流诊断系统应用软件，它能够通过计算机网络进行测量。该软件的设计采用了面向对象程序设计技术；论文还完成了荧光靶图像获取与处理系统应用软件的开发。这两个应用软件都是由Visual C++编译器来实现，并运行于Windows 95/98操作系统中。论文包括三个部分。第一部分综述了目前国际上加速器束流诊断技术的现状及其发展的新动向，并扼要地介绍了一些重要束流参数的测量方法。第二部分简单介绍了数字图像处理技术的基本内容，比较系统地介绍了荧光靶图像获取及处时系统软件的设计过程，并给出了用该系统测量ECR源束线上束流横向发射度的结果。第三部分首先介绍了Windows操作系统的多任务机制以及计算机网络的通信机制，其中包括TCP/IP协议的有关特性以及如何利用MFC中的CSocket类实现Windows 95/NT系统中网络通信的方法；然后详细介绍了多任务束流诊断系统软件的设计方法及实现过程；最后给出它的现场测试结果以及作者对仿后该软件的升级和维护的设想及展望。

SFC控制系统软件设计

兰州重离子研究装置（Heavy Ion ReSearch Facility at Lanzhou, HIRFL）是我们研究所得一个大型实验装置，它包括SFC和SSC两个加速器和两条束运线。本论文比较系统地介绍了HIRFL束流诊断系统的改造和SFC分布式控制系统的设计。 在第一章中，简单介绍了国际加速器控制系统的现状和HIRFL控制系统中存在的问题。在第二章一般性地阐述了描述束流品质的各个参数，这些参数的测量原理以及测量这些参数的装置。本论文的第三章详细叙述了HIRFL束流诊断系统的改造方法、过程和结果，结果准确可靠，人机界面非常友好，给调束带来很大的方便。第四章介绍了计算机网络的基本概念，描述了在选用TCP/IP协议的条件下，利用Socket（套接字）实现Windows环境下的实时网络通信的具体过程和步骤，其中参与通信的双方是以客户机和服务器的形式存在的。第五章讲述了SFC分布式控制系统的实现，并在实时网络通信的基础上完成了ECR源扫谱程序和I/O级的网络通信程序。 论文的最后一章，介绍了对HIRFL束运线进行优化控制的一个设想，利用系统辨识的方法可以得到束运线的数学模型，并提供了自适应控制的实现细节，这也是作者对实现HIRFL优化控制的一个愿望。

一种高速安全反向代理服务器的设计与实现

安全反向代理服务器架设在真实网页服务器与用户浏览器之间靠近真实服务器的一侧,通过传输层安全协议保障用户与真实服务器之间的通信.作为基于传输层安全协议的虚拟专用网服务器的一个最重要的组成部分,安全反向代理有着极大的商业价值和技术含量.在FreeBSD-6.3的基础上设计并实现了一个与传统TCP/IP并行的TCP/IP跳转表.基于TCP/IP跳转表设计并实现了一种多加速卡调度算法.设计并实现了直接从加速卡队列获取数据包的代理转发协议栈.设计并实现了基于后台真实服务器反馈的负载均衡算法.测试表明,由这些算法和协议栈组成的高速安全反向代理服务器新进连接数达到了国内领先水平.

基于跨层的卫星网络协议研究

卫星网络的固有特性如大时延、高误码、链路不对称和资源匮乏等特点， 使得TCP/IP协议无法为卫星网络提供令人满意的服务，因此设计适应卫星网络的特点新型网络协议以是一个值得深入研究的问题。采用跨层设计思想可以减少层次网络的冗余性，实时获取网络状态信息，通过调整数据传输方式，使得网络具有自适应性，并能显著提高卫星网络的性能。本文提出了基于跨层的卫星网络协议SaclTCP，它针对TCP协议的拥塞控制策略提出改进：在物理层将链路有效带宽信息反馈给传输层，使传输层了解物理链路容量的大小，准确的设定拥塞窗口门限阈值；在数据链路层将链路丢包事件通知给传输层，使传输层对丢包原因做出正确的判断；在网络层对路由器缓冲队列进行管理，一方面以一定的概率发送显示拥塞通知，另一方面计算网络拥塞状况，传输层利用这些信息动态调节拥塞窗口的大小。最后，在NS-2环境下对SaclTCP仿真，并与传统TCP协议进行比较。实验结果表明，SaclTCP协议在传输性能上有大幅度提高，更适合卫星网络环境，同时也证明了基于跨层的卫星网络协议设计的正确性和可行性。

基于以太网技术的ARCNET数据采集系统设计

为了解决ARCNET网络与以太网不兼容的问题,针对目前ARCNET网络设备监控管理系统存在的缺陷,提出了一种基于嵌入式TCP/IP协议的ARCNET数据采集与传输系统。分析了该数据采集系统的原理与结构,给出了系统的硬件设计方案,完成了数据采集与传输的软件结构设计和嵌入式TCP/IP协议栈的建立。对系统的实时性、可靠性和应用效果等进行了测试,结果证明,系统使用方便,性能稳定,具有良好的实时性和可靠性,综合性能优于现有的ARCNET数据采集系统。

A Virtual Deadline Scheduler for Window-Constrained Service Guarantees

This paper presents a new approach to window-constrained scheduling, suitable for multimedia and weakly-hard real-time systems. We originally developed an algorithm, called Dynamic Window-Constrained Scheduling (DWCS), that attempts to guarantee no more than x out of y deadlines are missed for real-time jobs such as periodic CPU tasks, or delay-constrained packet streams. While DWCS is capable of generating a feasible window-constrained schedule that utilizes 100% of resources, it requires all jobs to have the same request periods (or intervals between successive service requests). We describe a new algorithm called Virtual Deadline Scheduling (VDS), that provides window-constrained service guarantees to jobs with potentially different request periods, while still maximizing resource utilization. VDS attempts to service m out of k job instances by their virtual deadlines, that may be some finite time after the corresponding real-time deadlines. Notwithstanding, VDS is capable of outperforming DWCS and similar algorithms, when servicing jobs with potentially different request periods. Additionally, VDS is able to limit the extent to which a fraction of all job instances are serviced late. Results from simulations show that VDS can provide better window-constrained service guarantees than other related algorithms, while still having as good or better delay bounds for all scheduled jobs. Finally, an implementation of VDS in the Linux kernel compares favorably against DWCS for a range of scheduling loads.

Assessing the Security of a Clean-Slate Internet Architecture

The TCP/IP architecture was originally designed without taking security measures into consideration. Over the years, it has been subjected to many attacks, which has led to many patches to counter them. Our investigations into the fundamental principles of networking have shown that carefully following an abstract model of Interprocess Communication (IPC) addresses many problems [1]. Guided by this IPC principle, we designed a clean-slate Recursive INternet Architecture (RINA) [2]. In this paper, we show how, without the aid of cryptographic techniques, the bare-bones architecture of RINA can resist most of the security attacks faced by TCP/IP. We also show how hard it is for an intruder to compromise RINA. Then, we show how RINA inherently supports security policies in a more manageable, on-demand basis, in contrast to the rigid, piecemeal approach of TCP/IP.

Distributed Packet Rewriting and its Application to Scalable Server Architectures

To construct high performance Web servers, system builders are increasingly turning to distributed designs. An important challenge that arises in distributed Web servers is the need to direct incoming connections to individual hosts. Previous methods for connection routing have employed a centralized node which handles all incoming requests. In contrast, we propose a distributed approach, called Distributed Packet Rewriting (DPR), in which all hosts of the distributed system participate in connection routing. We argue that this approach promises better scalability and fault-tolerance than the centralized approach. We describe our implementation of four variants of DPR and compare their performance. We show that DPR provides performance comparable to centralized alternatives, measured in terms of throughput and delay under the SPECweb96 benchmark. Finally, we argue that DPR is particularly attractive both for small scale systems and for systems following the emerging trend toward increasingly intelligent I/O subsystems.

Dynamic global scheduling of parallel real-time tasks

High-level parallel languages offer a simple way for application programmers to specify parallelism in a form that easily scales with problem size, leaving the scheduling of the tasks onto processors to be performed at runtime. Therefore, if the underlying system cannot efficiently execute those applications on the available cores, the benefits will be lost. In this paper, we consider how to schedule highly heterogenous parallel applications that require real-time performance guarantees on multicore processors. The paper proposes a novel scheduling approach that combines the global Earliest Deadline First (EDF) scheduler with a priority-aware work-stealing load balancing scheme, which enables parallel realtime tasks to be executed on more than one processor at a given time instant. Experimental results demonstrate the better scalability and lower scheduling overhead of the proposed approach comparatively to an existing real-time deadline-oriented scheduling class for the Linux kernel.