基于上下文定界的Fork/Join并行性的并发程序可达性分析

随着多核技术日益发展,并发程序通过引入Fork/Join并行性,将任务分解为更细粒度的子任务并行执行,从而充分利用多核处理器提供的计算性能。并发执行线程之间的交错可能产生隐匿的程序设计错误,因此有必要对此类并发程序的正确性进行分析。上下文定界分析方法是一种检测并发程序中隐匿错误的高效方法,计算线程有限次上下文切换内的可达状态,确定错误状态是否可达。针对Fork/Join并行性的并发程序的可达性分析思想如下:首先,动态并发程序被建模为可模拟线程Fork/Join操作的动态并发下推系统P;然后从P中提取模拟其k-定界执行的并发下推系统Pk。现有的上下文定界可达算法可解决提取后的并发下推系统的k-定界可达性问题。     

在线BCI高速数据流的可预测并发实时传输

基于多分类运动想象的在线BCI(brain computer interface,脑机接口)中,如何实时处理高速EEG(electroencephalogram,脑电)数据流是实现在线意识识别的难点,其关键是高速计算和复杂情况下的预测问题.以线程并发作为解决高速计算问题的切入点,首先将EEG信号分析任务分解为多个线程子任务,并通过缓冲区管理策略解决线程并发带来的协同问题,针对高速EEG数据流的复杂变化问题,采用自适应单向模糊推理的方法预测数据流伸缩变化,并针对线程并发造成的中间结果的错序问题,设计信号量互斥与同步方法对中间数据块进行顺序重组.针对多名受试者的大量实验显示,单次Trial平均延迟时间明显减少.因此,线程并发和模糊推理能够解决在线BCI系统的高速计算和预测问题,从而提高信息传输率.     

面向GPU并行编程的线程同步综述

并行计算已成为主流趋势. 在并行计算系统中, 同步是关键设计之一, 对硬件性能的充分利用至关重要. 近年来, GPU (graphic processing unit, 图形处理器)作为应用最为广加速器得到了快速发展, 众多应用也对GPU线程同步提出更高要求. 然而, 现有GPU系统却难以高效地支持真实应用中复杂的线程同步. 研究者虽然提出了很多支持GPU线程同步的方法并取得了较大进展, 但GPU独特的体系结构及并行模式导致GPU线程同步的研究仍然面临很多挑战. 根据不同的线程同步目的和粒度对GPU并行编程中的线程同步进行分类. 在此基础上, 围绕GPU线程同步的表达和执行, 首先分析总结GPU线程同步存在的难以高效表达、错误频发、执行效率低的关键问题及挑战; 而后依据不同的GPU线程同步粒度, 从线程同步表达方法和性能优化方法两个方面入手, 介绍近年来学术界和产业界对GPU线程竞争同步及合作同步的研究, 对现有研究方法进行分析与总结. 最后, 指出GPU线程同步未来的研究趋势和发展前景, 并给出可能的研究思路, 从而为该领域的研究人员提供参考.     

通信下推系统的一种有界可达算法

Qadeer首次针对并发下推系统提出一种有界可达算法,通过限定上下文切换的次数使得算法可终止,可有效地分析过程间并发程序。但是并发下推系统以全局变量模拟同步,不适应于当前广泛使用的基于事件驱动的并发程序。针对通信下推系统,提出一种基于双重调度的有界可达算法,通过限定同步调度的次数,结合线程间的同步调度和线程内的路径调度解决通信下推系统的可达性问题,从而为事件驱动的过程间并发程序分析提供了算法基础。     

基于自适应优化的高性能网格服务容器

性能和稳定性是网格计算走向实用的关键,对于网格中间件的核心网格服务容器来说更显得尤为重要.但诸如资源竞争、不合理的系统并行度等因素制约了网格服务容器充分利用底层硬件资源,影响了服务容器的性能.这种现象在即将成为主流的多核计算平台上更为明显.通过对网格服务容器性能要素的分析,本文提出了一种根据当前系统软硬件使用情况,动态调整服务容器中包括并发线程数在内的各种性能参数,从而优化系统并行度、提高系统性能的自适应优化机制.我们在CROWN项目的网格服务容器CROWN Node Server中对该机制进行了具体实现.通过实验证明,自适应优化系统极大改善了原有系统的线程池管理模式.使服务容器的各种性能指标得到了一定的改善,并使容器可以充分利用底层的并行计算硬件资源,加强了系统的可伸缩性.     

线程池中最大并发数的研究与设计

线程池中最大并发数影响线程效率,在实际的软件设计中,软件设计者往往依赖经验来设置线程池中的最大并发数,这就导致了软件设计的主观性和盲目性。将目标文件大小作为研究影响线程池最大并发数的一个影响因子,对目标文件与线程池最大并发数建模并分析,分析的结果表明目标文件大小在一定范围内与线程池的最大并发数成反比例关系,并对模型进行优化。提出根据目标文件的大小动态地设置线程池中的最大并发数的方法,同时对研究结果通过IOS平台的多线程下载模型进行了检验。     

PPAT:一种Pthread并行程序线程性能分析工具

随着多核/众核处理器技术的快速发展,程序需要越来越多地采用多线程并行技术以提升性能.随着线程个数的增多,线程并行运行过程中相互间同步/互斥及资源竞争关系更加复杂,导致程序性能优化的难度增大.为了使编程人员直观地了解线程的动态运行过程,特别是线程间同步及资源共享带来的影响,帮助其进行程序性能优化,设计实现了一种面向Pthread的并行程序线程性能分析工具PPAT(Pthreadsprogramanalysistool),该工具可在程序运行过程中动态获取线程运行及线程间互斥/同步信息,生成线程通信图,并以多种可视化的方法显示,为编程人员优化程序性能提供依据.     

动态任务分配CUDA线程束步进体绘制

针对标准CUDA光线投射体绘制过程中因线程束内线程计算量不均产生线程束分化,导致计算资源利用率低的问题,提出CUDA线程束步进的算法.首先分析标准CUDA实现导致线程束分化的原因,提出将光线积分映射至线程束上,线程束内所有线程同步分段积分直至光线终止,以避免线程束分化;然后结合光线积分的数学原理和GPU的硬件特性提出线程束内光线积分的算法;最后针对静态线程束任务分配方式导致负载失衡的缺点,提出动态线程束任务分配的实现算法.实验结果表明,动态任务分配线程束步进算法的性能较标准CUDA实现可获得1.9~7.9倍的加速效果.     

线程池的多线程并发控制技术研究

当服务器端面临突发性且数量巨大的瞬时客户端请求时,传统线程池暴露了诸多弊端。通过改进传统线程池,对多线程采取了更好的同步并发控制策略。通过实验对比,改进后的线程池比传统线程池更能提升系统性能,提高处理不同数量或性质的请求效率。     

多线程数据回传服务器软件的设计与实现

多线程的工作方式具有并发执行任务、提高系统工作量的特点,但线程间异步独立的运行会引起资源竞争的问题,因此对多个线程要进行正确有效的同步,以保证整个系统稳定高效的运行。本文研究了基于Linux操作系统的多线程、多任务工作方式,分析了互斥量和条件变量这两种典型的同步机制,并对它们的性能进行比较;根据比较结果,选取条件变量的同步机制,设计和实现了多线程数据传输服务器软件,并运用扩展的线程同步操作状态图对该方案进行了详细的描述。应用该设计方案,即使在线程间发生竞争的情况下,服务器软件的整体数据的传输工作也可正确高效的完成。     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

发热量测定仪系统设计

本文介绍了发热量测定仪的结构、工作原理、硬件系统功能,阐述了应用铂电阻进行高精度温度测量的方法,系统用AT89C52单片机作为处理和控制芯片,该发热量测定仪性能符合水泥企业应用要求。     

联合收割机脱粒滚筒恒速智能控制器设计

研究了轴流式联合收割机的控制问题,给出了联合收割机脱粒滚筒的数学模型,介绍了基于模式识别的智能控制原理,建立了联合收割机脱粒滚筒恒速控制模型,设计了基于模式识别的智能恒速控制器.应用Matlab/Simulink进行了控制器仿真,其结果表明,将基于模式识别的智能控制应用于联合收割机脱粒滚筒的恒速控制,其过渡过程平稳、响应速度快、无超调、无振荡并且无稳态误差.     

变电站一次设备喷涂PRTV用量的分析

对国网宁夏电力检修公司宁安运维站近2年来一次设备喷涂PRTV用量的统计数据进行分析整理,得出各类一次设备按照标准要求喷涂PRTV时的用量估算值,并针对现存作业中存在的问题,提出相应解决方案。     

计算机辅助课表编排技术的研究

讨论了几种实用的计算机辅助课表编排技术及在实际编排中的应用。应用分析表明，采用分批与或图搜索和分批优化的匈牙利算法相结合的方法，在计算机辅助课表编排中是行之有效的。     

桥面损坏状态评估专家系统探讨

介绍关于桥梁结构损坏状态评估专家系统，在讨论状态评估方法的基础上，重点介绍损坏状态评估因素关系树的建立及各因素状态的模糊表达式等，最后以桥面诊断过程为例介绍系统的构成及诊断流程图，知识表达方式，系统推理过程及工作流程。     

风电机组电动变桨距控制系统的优化研究

由于风速的随机性、不稳定性及气动效应的影响,使得风力发电机组变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,难于实现高精度控制,导致风电机组输出电能质量较差。为了改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,分析了风电机组变桨距控制系统的现状,建立了整个风电机组模型,提出了优化的变桨距控制策略,并设计了基于模糊控制的变桨距控制器。仿真结果表明,独立变桨距控制技术的控制效果比统一变桨距好,实现了风力机各叶片的优化独立变桨距控制,优化了风力发电系统在超过额定风速时的恒功率控制,具有抗干扰能力强、控制精度高的特点。     

Complexity of approximation of 3-edge-coloring of graphs

The problem to find a 4-edge-coloring of a 3-regular graph is solvable in polynomial time but an analogous problem for 3-edge-coloring is NP-hard. To make the gap more precise, we study complexity of approximation algorithms for invariants measuring how far is a 3-regular graph from having a 3-edge-coloring. We show that it is an NP-hard problem to approximate such invariants with an error O(n1−ε), where n denotes the order of the graph and 0<ε<1 is a constant.     

Recursive solution of number of reachable states of a simple subclass of FMS

This paper aims to compute the number of reachable (forbidden, live and deadlock) states for flexible manufacturing systems (FMS) without the construction of reachability graph. The problem is nontrivial and takes, in general, an exponential amount of time to solve. Hence, this paper focusses on a simple version of Systems of Simple Sequential Processes with Resources (S³PR), called kth-order system, where each resource place holds one token to be shared between two processes. The exact number of reachable (forbidden, live and deadlock) states can be computed recursively.     

实现三维喷绘的软件系统设计

对三维喷绘软件系统的设计,通过USB 2.0实现与喷绘主板的高速图像数据通信。基于ARM与MCX314的运动控制器实现实时三轴运动控制以及精确的喷头时序控制,论述USB驱动程序和ARM固件的开发。结果表明,该系统具有设计简洁、成本低、可扩展性强和实用性高等特点。