面向多核集群的数据流程序层次流水线并行优化方法

数据流编程语言是一种面向领域的编程语言,它能够将计算与通信分离,暴露应用程序的并行性.多核集群中计算、存储和通信等底层资源的复杂性对数据流程序的性能提出了新的挑战.针对数据流程序在多核集群上执行存在资源利用低和扩展性差等问题,利用同步数据流图作为中间表示,文中提出并实现了面向多核集群的层次性流水线并行优化方法.方法包含任务划分与调度、层次流水线调度和数据局部性优化,经过编译优化后生成基于MPI的可并行执行的目标代码.其中任务划分与调度是利用程序中数据和任务并行性将任务映射到计算核上,实现负载均衡和低通信同步开销;层次性流水线调度是利用程序中的并行性构造低延迟流水线调度;数据局部性优化是针对数据访问存在的Cache伪共享做面向存储的优化.实验以X86架构多核处理器组成的集群为平台,选取媒体处理领域的典型应用算法作为测试程序,对层次流水线优化进行实验分析.实验结果表明了优化方法的有效性.     

面向Storm的数据流编程模型与编译优化方法研究

数据流编程模型将程序的计算与通信分离,暴露了应用程序潜在的并行性并简化了编程难度。分布式计算框架利用廉价PC构建多核集群解决了大规模并行计算问题,但多核集群层次性存储结构和处理单元对数据流程序的性能提出了新的挑战。针对数据流程序在分布式架构下所面临的问题,设计并实现了数据流编程模型和分布式计算框架的结合——在COStream的基础上提出了面向Storm的编译优化框架。框架包括两个模块:面向Storm的层次性任务划分与调度,以及面向Storm的层次性软件流水与代码生成。层次性任务划分利用Storm的任务调度机制将程序所有子任务分配到Storm集群节点内的多核上。层次性软件流水与代码生成将子任务构造成集群节点间的软件流水和节点内多核间的软件流水,并生成相应的目标代码。实验以多核集群为目标平台,在集群上搭建Storm分布式架构,选取数字媒体处理领域典型程序作为测试程序,对面向Storm的编译优化后的程序进行实验分析。实验结果表明了结合方法的有效性。     

数据流程序动态调度与优化

为了解决数据流编程模型的可用性问题,使其能在兼顾程序并行性的前提下适用于动态数据交互速率的流应用,设计了一种动态调度与静态优化相结合的数据流编译系统。编译器以COStream语言编写的源程序为输入,通过对源程序进行分析,以动态速率的数据通信边作为边界划分程序到粗粒度的子图,在子图内部应用静态优化。根据子图的每个计算单元的工作量估计计算资源的使用状况,实现子图内计算单元到处理器核的映射,经过阶段划分分配子图内计算单元到相应流水阶段。在运行时,每个子图在各个处理器核上均启动一个线程,通过对线程间通信的优化,避免了运行时多个线程对同一段内存同时读写产生的同步开销,减少了线程的上下文切换次数。使用信号量控制子图内线程间的同步,基于各子图计算单元运行时数据交互速率并结合当前线程的状态,动态调度各个子图的执行,构建动态的软件流水线,生成相应多线程目标代码。实验以通用X86-64多核处理器作为实验平台,测试和分析数据流编译的性能。实验结果表明,编译系统可以实现动态数据交互速率的数据流应用,扩大了编译系统可用性并且具有一定加速效果。     

基于TBB任务调度器的N皇后多核并行算法

为了充分利用多核处理器资源,研究了Intel线程构建模块并行编程模式.基于任务调度器,建立了逻辑线程和物理线程最佳匹配和映射的面向任务编程模式.利用任务调度器,设计了N皇后问题在多核处理器的并行算法.该算法将任务自动地映射到多线程,减少消息传递和数据移动带来的额外开销,提高多核CPU的使用效率.并行算法的加速比接近核数,CPU使用效率超过90%,实验结果表明,该算法有效地提升了多核计算机资源的利用率.     

一种海量数据流应用并行优化模型

计算进入了多核时代,处理器的发展不再由更快的主频带动,而是依靠增加片上的多个核心.但是,对于高性能应用来说,多核平台的并行处理由于缺少适合的并行程序开发工具还处于初始阶段,对应用的优化需要对底层线程结构的深入了解和正确使用.从海量数据流应用的特点出发,提出了三级流水多线程模型,它的线程同步机制没有竞争,并且实现了不同特征数据流的差别服务.然后,在遥感图像处理和骨干网网络入侵检测系设计中,应用了海量数据流应用模型,并在多个多核平台下对骨干网网络入侵检测系统进行了性能评价.对SPARC T1平台上的线程映射方法进行研究,测试了不同映射方法的性能,并归纳出应用在体系结构方面的特征;采用Sun SPARC T1架构8核32线程服务器和曙光x86架构8处理器16核服务器对系统吞吐率进行了测试,实验结果都表现了良好的可扩展性;使用真实骨干网络流量记录文件回放产生的模拟流量,对比测试了模型应用前后数据流的服务时间,改进系统的响应时间获得了显著的提高;针对系统连接数大、负载重和处理多样性的特点,采用基于探针流的采样算法准确测试了在精确预测IP网段策略下系统的服务质量,同时也测试了增加服务质量优化后系统的延迟开销,实验结果表明,系统在引入较少延迟下提高了数据流的服务质量.     

基于多核的多线程程序优化研究

随着主流芯片厂商的大力推广,多核处理器已经变得越来越普及.以往串行化的程序设计方法在多核环境下已经不能充分利用多核CPU的资源.怎样高效地利用多核处理器的计算性能,已经成为软件开发者面临的新的课题.文中在传统的多线程编程基础上,根据Intel处理器的微架构(Microarchitecture)特点,以及Linux内核提供的CPU绑定技术,通过采用Cache优化和CPU亲和力(CPU affinity)优化,消除了多核环境下局部多线程Cache行竞争和伪共享,减少了线程的调度开销,提高了多线程程序的运行效率.     

基于任务抢占与数据分区的XML多核查询优化

在XML查询处理中,目前普遍的算法仍然使用传统的串行处理模式,无法充分利用多核资源的优势.针对此问题,设计了一种基于任务抢占与数据分区的XML多核优化策略(Imp-NBPP),它对XML文档进行数据分区,以达到负载平衡,让各个线程独立处理分区内的数据,减少了线程之间同步与通信带来的开销.同时还探讨了任务抢占在多核查询中的应用.实验表明,对于不同大小的XML文档,基于节点数(NBP),基于文档大小(SBP)与本文所提策略,这三种策略与单核查询相比均能有效的节约查询时间;使用Imp-NBPP策略时,在节约查询时间和负载平衡方面均优于NBP、SBP策略.     

基于区域图数据流分析的通信优化算法

减少通信开销对于并行化编译器生成高效的分布代码是非常重要的.首先提出了一个冗余并行执行模型(RPEM)作为通信优化算法生成的目标程序的执行模型,之后给出了区域图的概念和区域最大化算法,在最大化区域图的基础上进行数据流分析可以增大数据流分析粒度,提高分析的效率,同时也有助于通信的提前与合并.最后提出了一种基于区域图数据流分析的通信优化算法.该算法能够进行跨循环、跨过程的数据流分析,提高分析的精度,改善通信优化效果.实验结果表明,该算法对于通信量较大的程序能够有效地减少通信的次数和通信量,具有良好的可扩展性.     

一种面向数据流程序的软件流水并行化方法

数据流编程被广泛应用于多媒体、图像处理和信号处理等领域.多核处理器为数据流程序提供了强大并行计算资源,如何利用多核处理器的并行性以提高数据流程序性能,对满足媒体处理等实时性需求具有重要意义.基于多核处理器提出了一种面向数据流程序的软件流水并行化方法,利用整数线性规划理论对软件流水中的计算、通信资源和流水线执行阶段等进行...     

面向国产异构众核系统的Parallel C语言设计与实现

异构众核架构具有超高的性能功耗比,已成为超级计算机体系结构的重要发展方向.但众核系统更为复杂的并行层次和存储层次,给编程和优化带来了极大的挑战,因此研究面向众核系统的并行编程技术,对于降低国产众核系统并行应用的编程难度、提升并行程序的性能都具有重要的意义.提出统一架构的多模式并行编程模型,包括异构融合的加速运算模型和按同构方式编程的自主运算模型,根据编程模型设计了Parallel C语言,能有效描述国产众核系统的异构并行性,与其它众核系统上MPI+X的使用模式相比,编程和系统优化都具有全局视角,在多级局部性描述、单边消息、兼容已有多核应用等方面具有特色;基于Open64构建了Parallel C编译系统,全面支持加速运算模型和自主运算模型,提出并实现了数据布局与自动DMA、编译指导的线程代理和拓扑位置感知的集合通信等优化.Micro Benchmark和实际应用在神威太湖之光计算机系统上的测试数据表明,Parallel C语言和编译系统具有良好的性能和可扩展性,能够有效支撑大型应用.     

Only connect: teaching, technology and telesis

Abstract This paper describes an approach to the design of interactive multimedia materials being developed in a European Community project. The developmental process is seen as a dialogue between technologists and teachers. This dialogue is often problematic because of the differences in training, experience and culture between them. Conditions needed for fruitful dialogue are described and the generic model for learning design used in the project is explained.     

European Community policy and the market

Abstract This paper starts with some reflections on the policy considerations and priorities which are shaping European Commission (EC) research programmes. Then it attempts to position the current projects which seek to capitalise on information and communications technologies for learning in relation to these priorities and the apparent realities of the marketplace. It concludes that while there are grounds to be optimistic about the contribution EC programmes can make to the efficiency and standard of education and training, they are still too technology driven.     

一种自适应子融合集成多分类器方法

融合集成方法已经广泛应用在模式识别领域,然而一些基分类器实时性能稳定性较差,导致多分类器融合性能差,针对上述问题本文提出了一种新的基于多分类器的子融合集成分类器系统。该方法考虑在度量层融合层次之上通过对各类基多分类器进行动态选择,票数最多的类别作为融合系统中对特征向量识别的类别,构成一种新的自适应子融合集成分类器方法。实验表明,该方法比传统的分类器以及分类融合方法识别准确率明显更高,具有更好的鲁棒性。     

Avoiding semantic and temporal gaps in developing software intensive systems

Development of software intensive systems (systems) in practice involves a series of self-contained phases for the lifecycle of a system. Semantic and temporal gaps, which occur among phases and among developer disciplines within and across phases, hinder the ongoing development of a system because of the interdependencies among phases and among disciplines. Such gaps are magnified among systems that are developed at different times by different development teams, which may limit reuse of artifacts of systems development and interoperability among the systems. This article discusses such gaps and a systems development process for avoiding them.     

基于QTE的蒙古文显示机制研究与实现

蒙古语言是中国蒙古族使用的通用语言,由于蒙古文区别于其他文字的书写方式和其自身变形机制等特点,在很多通用的文字处理引擎中都不被支持。在嵌入式产品开发与应用领域中Linux加QTE已经成为流行方式。该文给出了一种在QTE环境上实现基于标准Unicode的蒙古文点阵显示和变形算法, 并自定义了支持蒙古文的QTE组件,扩展了QTE功能,为在Linux加QTE方式的嵌入式体系结构中处理蒙古文提供了一种解决方法。     

Designing economic np control charts: A programmed simulation approach

This paper presents control charts models and the necessary simulation software for the location of economic values of the control parameters. The simulation program is written in FORTRAN, requires only 10K of main storage, and can run on most mini and micro computers. Two models are presented - one describes the process when it is operating at full capacity and the other when the process is operating under capacity. The models allow the product quality to deteriorate to a further level before an existing out-of-control state is detected, and they can also be used in situations where no prior knowledge exists of the out-of-control causes and the resulting proportion defectives.     

基于AD9626的模拟信号采集存储卡设计

自然界的绝大部分信号都是以模拟的形式存在,因此模拟信号的采集转换存储在数字时代十分关键。文章讨论了在雷达信号处理领域基于AD9626的AD采集存储卡的设计原理、硬件结构和程序设计与芯片配置等问题,为今后相关领域的研究提供了可参考的方案。     

The development of robot art

Going through a few examples of robot artists who are recognized worldwide, we try to analyze the deepest meaning of what is called “robot art” and the related art field definition. We also try to highlight its well-marked borders, such as kinetic sculptures, kinetic art, cyber art, and cyberpunk. A brief excursion into the importance of the context, the message, and its semiotics is also provided, case by case, together with a few hints on the history of this discipline in the light of an artistic perspective. Therefore, the aim of this article is to try to summarize the main characteristics that might classify robot art as a unique and innovative discipline, and to track down some of the principles by which a robotic artifact can or cannot be considered an art piece in terms of social, cultural, and strictly artistic interest. This work was presented in part at the 13th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 31–February 2, 2008     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

A human-computer interface for non-computer specialists

The COM teleconferencing system was designed to be easy to use for both beginners and people with much computer experience. A number of design choices in organizing the human-computer interface were considered very carefully. These design problems are not unique for teleconferencing applications, but will appear in many other developments of human-computer interfaces for non-computer specialists. This report discusses naming conventions, menu format, user commands, help facility and the treatment of ‘type ahead’ from the users.