关键词： 多处理器平台   传感器事务   时态一致性   服务质量  

摘要： 目前,信息物理融合系统已经应用到智能交通、航空航天、智慧医疗、环境监测等领域,和我们的生产生活息息相关。信息物理融合系统需要处理大量的实时数据,以便对物理世界进行快速响应和精确控制。但是,由于在系统中存在实时事务执行时间动态变化和不同事务对处理器资源争用的问题,导致完全保证实时数据对象的时态一致性和事务的定时限制相当困难。针对上述问题,本文提出了两种多处理器平台上基于服务质量的实时事务调度算法,主要研究工作如下: (1)多处理器平台上基于服务质量的混合事务集调度算法研究。提出了多处理器平台上基于服务质量的混合事务集调度算法HS-EA。本文采用了非精确计算技术的思想定义用户事务的执行时间,并将其分为基本执行时间和可选执行时间两部分。实际执行时间至少要达到基本执行时间,以完成基本要求,可选执行时间用于提高服务质量。系统服务质量是依据用户事务的可选执行时间来定义的。HS-EA通过对可选执行时间的合理设置以及事务实例的动态执行来最大化系统服务质量。实验结果表明,相比基线算法HS-BL1和HS-BL2,HS-EA在不同的系统负载下均能够提供更高的系统服务质量。 (2)多处理器平台上基于服务质量的传感器事务集调度算法研究。提出了多处理器平台上基于服务质量的传感器事务集调度算法MPSC。MPSC通过设置事务的预分配计算时间,再将事务分派到各处理器上,使得系统数据质量最大化。实验结果表明,相比基线算法MP-BA1和HH-BA2,MPSC在不同的系统负载下均能够提供更高的数据质量。 综上所述,本文提出的两种多处理器平台上基于服务质量的实时事务调度算法HS-EA和MPSC均能够更好地满足数据和事务的实时性,同时提供了更高的系统服务质量。研究成果对促进信息物理融合系统中实时事务调度技术的发展具有一定的理论价值和实践价值。

ISBN: (纸本)9787111739494

摘要： 本书聚焦于当今高性能多核处理器的并行编程系统的理论和实践方面，探讨并行编程模型关键算法的有效实现。本书首先简要回顾了现代计算机架构的关键概念，特别关注并行代码的性能以及并行编程模型中的相关概念。然后，转向用于实现并行编程模型的基本算法，讨论它们如何与现代处理器交互。本书以一种易于理解的方式讨论算法和概念，并附有许多示例、图表和源代码片段。

关键词： 中央厨房   工业物联网   多处理器   群控调度   网络化I/O   总线  

摘要： 为了给人们提供更快捷、安全、卫生、性价比高的快餐,中央厨房应用越发广泛;为了更高效、品质统一地处理菜品,中央厨房在物料出入库、配送、前菜处理、烹饪、打包等工序中开始使用自动化设备或机器人处理,这形成了大规模的工业互联网络。为了使中央厨房的联网设备高效、稳定联网,使用分层网络拓扑设计,将工业互联网现场分成现场总线层、控制总线层、现场管理网络、数据管理层,并将不同类型的处理器放置在不同层级的网络中;再使用全局I/O通信,主从总线通信方式保障消息快速、安全、稳定地传输,使整个系统正常运行。实验表明,本项目在每日5000份餐的自动中央厨房中稳定运行245天,掉帧率小于0.1%,助力中央厨房中的机器人与自动化设备高效运行。

摘要： Efforts to enhance computational speed have been ongoing since the inception of processors. This research explores a way to program multiprocessors using HDL (Hardware Languages). A mapping has been created between HDL and synchronized multiprocessors, specifically bittide synchronized multiprocessors. The bittide network is a new approach to synchronize multiprocessors to allow for instruction-level parallelism. The central research question is Can the bittide network be programmed using hardware description languages (HDL) in a way that exploits the available parallelism? HDLs provide inherent fine-grained parallelism as the components in circuits lay physically next to each other and operate simultaneously. The bittide network provides the ability for instruction-level parallelism needed to exploit this fine-grained parallelism. In this research, an approach is successfully demonstrated which maps hardware to a DAG (Directed Acyclic Graph) of RISC-V instructions, which is then scheduled over a bittide network of RISC-V cores. A simulator has been implemented capable of simulating this network which was used to verify the correctness of the mapping. The mapping was able to find a high degree of parallelism in simple programs. 16x16 matrix multiplication requiring 8705 cycles on a single core could be executed in 95 cycles on a (slightly unrealistic) fully connected network of 100 RISC-V cores, meaning a 91x speedup.

关键词： 多处理器   比例公平调度算法   周期性任务   SA-Pfair调度算法   任务迁移  

摘要： 在多处理器系统中已经证明了比例公平(proportion fair,Pfair)算法是调度周期任务最优的全局调度算法。然而在该算法的最坏执行情况下,任务在每个调度时刻均产生切换或迁移,导致系统开销过大。针对这一问题,对Pfair算法进行深入研究后发现,任务的分配过程是一个重要原因。基于此,提出基于启发式算法的模拟退火比例公平(simulated annealing-proportion fair,SA-Pfair)调度算法,即在Pfair算法做出调度决策后,用启发式算法将任务分配给处理器,以弥补原算法的不足。最后,采用LITMUS-RT平台对SA-Pfair算法和以此为基础设计的调度器进行仿真。结果表明,新算法在一定程度上减少了任务的切换次数以及50%以上的任务迁移总量,且能够有效地降低调度过程中的系统开销。

关键词： 微流控   离心   多处理器   吸光度   生化分析仪   温度控制   电机控制   比例积分微分(PID)控制  

摘要： 针对大中型医院使用的全自动生化分析仪体积庞大、操作复杂、造价昂贵以及难以在基层医疗机构及偏远地区普及使用的问题,提出一种易携带、操作简单、低成本的全自动生化分析仪设计方案。系统以朗伯–比尔定律为理论基础,对血液样本中的物质浓度进行定量分析,基于设备离心力和芯片毛细力将血液样本预处理、输送、混合以及反应等过程一体化,以ARM、DSP和FPGA多处理器结构实现人机交互、电机运动控制、恒温控制等功能。基于离心微流控技术的多处理控制系统提高了生化分析仪的可靠性和运算效率,实现了生化分析仪的便携式功能。经过性能检测,系统吸光度重复性和稳定性、温度准确度和波动度满足国家标准,为体外即时检验提供了一种便携式的解决方案。