关键词： Linux   mlock   虚拟化   多线程   性能  

摘要： Linux系统支持mlock内存锁定功能,启用该功能物理主机可以将物理内存页锁住,阻止内存页调出到swap交换空间。启用mlock功能可以将进程使用的部分或者全部的虚拟内存锁定到物理内存中,Linux内核主要通过mlock的四个函数来实现物理内存页的锁定和解锁。从RHEL6.5GA版本开始,虚拟化libvirt就已提供对mlock功能支持。默认情况下虚拟机qemu-kvm进程中的mlock功能是关闭的,若要开启qemu-kvm进程的mlock功能,需在虚拟机的配置文件中添加内存锁定的配置选项,若网卡设备以virtio方式添加到虚拟机时,启用mlock功能会影响虚拟机的实际占用物理内存。为了验证mlock功能对业务性能造成的影响,针对两种应用场景分别对其进行性能测试,主要验证了mlock功能使用不同内存锁定选项参数对创建多线程和page fault产生的性能影响。

关键词： 单粒子翻转   低功耗   低延迟   双节点翻转  

摘要： 随着集成电路器件特征尺寸的进一步减小,锁存器内部节点之间的距离越来越短。由于内部节点间的电荷共享效应,器件在空间辐射环境中频繁发生单粒子翻转(SEU),受影响节点由单节点扩展到双节点。文章提出了一种新型的锁存器加固结构,利用C单元固有的保持属性,实现对单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)的完全容忍。HSPICE仿真结果表明,相比于其他同类型的加固设计,所提出的锁存器功耗平均下降了34.86%,延迟平均下降了59%,功耗延迟积平均下降了67.91%。PVT分析表明,该锁存器结构对电压、温度、制造工艺的变化不敏感。

关键词： 工程测量技术   大气电场监测装置   实证研究法   差分式电场传感器   低功耗   T型反馈网络  

摘要： 针对户外场磨式地面电场仪存在的输入阻抗高、感应电流信号弱、易受外界电磁波干扰、功耗大且无市电供电等问题,设计一种光伏发电加蓄电池储能供电的低功耗大气电场监测装置。为减小系统功耗,提高测量精度,设计微型低速双定子差分式电场传感器,传感器感应到的两路微弱电流信号经过T型反馈网络实现I/U变换。通过减法器和4 Hz低通滤波器消除共模干扰和工频干扰,提高信号的信噪比。利用光传感器采集同步感应信号,与AD630锁相放大器配合对信号进行处理,得到与场强成正比例关系的直流电压。经实验验证,系统在–50~50 kV/m的模拟电场强度范围内,测量分辨力可达到10 V/m,测量线性度<1%。所设计系统能够在光伏供电的情况下独立运行,实时测量大气电场强度并将测量结果传输到上位机,为雷电监测预警提供必要的数据支持。

关键词： 全数字锁相环(ADPLL)   数控振荡器(DCO)   小面积   周期抖动   功耗  

摘要： 智能电网电弧检测片上系统(SOC)芯片需要高性能的锁相环为其提供各种频率的时钟。设计了一种面积小、功耗低、输出频率范围大且锁定精度高的全部基于数字标准单元的全数字锁相环(ADPLL)。该ADPLL基于环形结构的全新的数控振荡器(DCO)设计,通过控制与反相器并联的三态缓冲器的导通数量控制反相器电流进行频率粗调,使DCO具有1.2~2.6 GHz的调节范围。通过控制与反相器输出端并联逻辑门的导通数量控制其负载电容进行频率细调,并通过基于夹逼原理的控制字搜索算法找到DCO的最佳控制字。仿真结果表明,ADPLL锁定后输出时钟的均方根周期抖动控制在3 ps以内,并且其在55 nm CMOS工艺下的面积仅为60μm×60μm,功耗为1 m W左右。

关键词： 抗辐射加固设计   存储单元   单粒子翻转   软错误   低功耗  

摘要： 提出了一种抗辐射加固12T SRAM存储单元。采用NMOS管组成的堆栈结构降低功耗,利用单粒子翻转特性来减少敏感节点,获得了良好的可靠性和低功耗。Hspice仿真结果表明,该加固SRAM存储单元能够完全容忍单点翻转,容忍双点翻转比例为33.33%。与其他10种存储单元相比,该存储单元的面积开销平均增加了3.90%,功耗、读时间和写时间分别平均减小了34.54%、6.99%、26.32%。电路静态噪声容限大且稳定性好。

关键词： 高速   低功耗   CMOS图像传感器   掩埋型光电二极管   高速成像  

摘要： 设计了一种基于新型像素结构的高速低功耗图像传感器芯片.芯片采用提出的梯度掺杂掩埋型光电二极管(PPD)和非均匀掺杂沟道传输管的像素结构,有效地提高了PPD中光生载流子的横向转移速度,降低了光生载流子的残留,减少了图像传感器芯片的拖尾现象.芯片采用低功耗设计的像素信号读出电路阵列,降低了图像传感器芯片的整体功耗.图像传感器芯片采用0.18μm CMOS工艺制备,像素尺寸为18μm×18μm,数字量化精度为12 bit.设计了高速CMOS成像系统,并在暗室环境下搭建了图像传感器的光电测试平台.测试得到高速CMOS图像传感器的灵敏度为11 V/(lx·s),动态范围为65 dB,在816×600的分辨率下可稳定输出1000帧/s的高速图像数据.图像传感器工作在最大增益为4、帧率为1000帧/s的工作条件时的功耗为830 mW.基于设计的高速CMOS图像传感器芯片,试制了一款高速CMOS相机.将试制的高速相机应用到高速目标跟踪和大容量存储系统中.实验结果表明,整体系统工作稳定,高速CMOS图像传感器可以长时间地稳定传输高质量的高速图像数据,同时跟踪系统可以稳定跟踪目标、存储系统可以正确存储高速图像数据.

关键词： 红外光谱   LED光源   光敏电阻   驱动电路   二氧化碳检测   低功耗  

摘要： 为了降低二氧化碳传感器的功耗,满足煤矿安全监测系统多传感器长距离带载的应用需要,利用二氧化碳气体分子在4.2~4.32μm红外光波段的强吸收特性,设计了一种基于LED-PR光学结构的低功耗二氧化碳传感器。在分析红外二氧化碳检测原理的基础上,研究了LED光源、PR探测器器件选型及光谱吸收特性,并对LED光源驱动电路设计原理及实现低功耗测量的工作机制、光电信号处理电路、软件程序流程进行了介绍。红外二氧化碳传感器的功耗降至0.06 W,满足煤矿低功耗检测应用需求。

关键词： WSN   云雾网络   任务映射   能耗约束  

摘要： 针对云计算应用于无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)时延敏感型业务时存在的高传输时延问题,提出了一种WSN低功耗低时延路径式协同计算方法。该方法基于一种云雾网络架构开展研究,该架构利用汇聚节点组成雾计算层;在数据传输过程中基于雾计算层的计算能力分步骤完成任务计算,降低任务处理时延;由于汇聚节点计算能力较弱,时延降低将导致能耗增加,WSN工作寿命减短,为此提出能耗约束下的任务映射策略,并利用离散二进制粒子群优化(Binary Particle Swarm Optimization,BPSO)算法解决能耗约束下的时延优化问题。仿真结果表明,在相同的能耗约束下,对比其他算法,基于BPSO算法得出的映射方案能有效降低业务处理时延,满足时延敏感型业务的需求。

关键词： 低功耗   智慧农业   土壤温湿度   实时监测   NB-IoT   云平台  

摘要： 在野外检测时,电池续航能力成为衡量系统的重要指标,为解决嵌入式系统高能耗问题,设计的土壤温湿度远程实时监测系统,在元器件选择、低功耗模式切换、软件优化等方面采取低功耗设计。单片机处理传感器采集到的数据,然后利用NB-IoT无线通信技术将数据发送到华为云平台,技术人员可以通过实时数据判读土壤的温湿度情况。经验证,在保证测量精度的前提下,系统休眠状态时通信模块耗流低至3μA,射频发射状态时耗流优化至220 mA。

关键词： 光交箱   电子锁   数字钥匙   NB-I0T   二维码   扫码识别   低功耗   智能检测  

摘要： 为了解决光交箱钥匙和光交箱状态管理问题,创新性地结合窄带物联网(NB-I0T)和二维(QR)码技术,设计了智能光交箱锁终端。使用二维码代替传统钥匙,通过NB-I0T网络服务器实现钥匙的分配、回收和使用等管理功能。相较于传统光交锁钥匙,数字化钥匙的使用提高了管理效率和光交箱的安全性。智能光交箱锁终端具备周期性检测光交箱内温湿度、振动、倾斜以及水浸、电源电池电压等工作状态的功能。其可在箱内出现异常状态时报警,并实时将报警信息上传服务器。智能光交箱锁终端的软硬件都在低功耗原则基础上进行设计,保证了终端的长时间的续航性能,使得终端适用于无源工作环境。试验结果表明,该系统工作稳定、功耗低,可以高效地管理光交箱钥匙,实时监控光交箱工作状态,保障其运转的安全性,实现了智能化管理。该设计为相关产品提供了设计依据,具有较高的借鉴价值。