对EPA控制网络接入ZigBee节点的设计

在EPA网络接入设备中,针对无线局域网、蓝牙等通信技术在工业测控中的传输、功耗、性能和安全性等方面所存在的缺点,在分析了EPA标准和ZigBee技术的基础上,给出了ZigBee节点接入EPA测控网络的实现方案。在AT91R40008的嵌入式系统控制下,对ZigBee到EPA控制网络的网关接入节点进行了软硬件设计,实现了符合标准规范的ZigBee终端EPA网络接入点,并构建了集成EPA和ZigBee的测控网络验证和试验系统。试验验证了该方案的可行性。     

基于EPA的嵌入式控制器软件协议栈实现

首先提出基于AT91R40008与非PCI总线以太网控制器AX88796的EPA接口控制器硬件电路设计方法。之后在深入剖析EPA通信模型的基础上,重点阐述了如何移植由Adam Dunkels编写的开源TCP/IP协议栈uIP以满足EPA协议标准;针对AX88796的软件驱动模块,重点指出其驱动代码设计的关键点;就EPA通信模型的核心模块,如EPA服务、套接字映射接口、基于IEEE1588的时间同步、EPA管理信息库等的实现进行了深入研究。经过EPA一致性和EPA互操作性等测试平台测试,时钟同步精度目前可达到微秒级。     

英蓓特推出AT91系列通用ARM评估板

为了在国内普及推广ARM嵌入式开发应用,深圳市英蓓特信息技术有限公司于2003年9月推出了一款低价位的AT91系列通用ARM评估板。该评估板采用主板和CPU子板相结合的设计方式,通过换插CPU子板可分别作为AT91FR40162、AT91R40807、AT91M40800、AT91R40008四款处理器的开发板。同时配置了启动程序、各功能模块驱动程序、实时多任务操作系统μc/os源码和大量的例子程序。为广大ARM爱好者提供了一套学习、开发平台。目前国内售价仅500元。     

可重构计算机技术在航天系统中的应用

随着小卫星技术的不断发展,卫星的功能、种类也越来越多,这就对星载计算机的性能提出了更高的要求,而传统的CPU难以胜任现代小卫星繁重的任务。由于ARM微处理器具有体积小、性能高、功率低、操作系统便于移植等优点。本文给出了基于AR91R40008处理器的可重构星载计算机的设计方案,并详细论证了方案的技术细节和可行性,以及所采用的一些关键设计技术。     

高可用性工业以太网技术的研究与实现

针对现场总线控制系统对高可靠性和稳定性的要求会限制工业以太网的应用问题,在原有网络的基础上添加一个并行的冗余链路,以增强通信的可用性,减小通信链路故障对系统运行的影响。结合EPA通信协议栈,设计并行网络冗余解决方案,包括协议栈结构、帧结构和通信过程。给出该方案的性能分析。     

利用对称多处理器提高NIDS的性能

网络入侵检测系统(NIDS)通过捕获和分析网络数据包判断是否存在攻击行为。由于网络带宽越来越高,NIDS的处理能力越来越难以跟上网络的速度。该文提出了一种利用对称多处理器(SMP)提高NIDS处理能力的方法,通过多个CPU并行的处理网络数据包改善系统的性能。经过对NIDS处理过程的分析,设计了一种有效的并行处理结构,保证在不同CPU上运行的线程能够高度并行的执行。此外,该文提出的线程同步方式既保证了程序功能的正确,又避免了对共享资源的互斥访问,进一步提高了线程的并行度。实验证明,在具有双CPU的SMP结构上实现的NIDS的性能比单CPU系统提高了80%。     

基于AT91R40008的嵌入式GPRS传输终端的设计与实现

本文给出了一种针对工业总线的嵌入式系统连接In-ternet的无线上网方案,探讨了实现该方案中要解决的主要问题。设计并实现了基于AT91R40008微处理器和G18GSM模块的嵌入式GPRS传输终端,采用层次结构和标准接口,实现了基于实时操作系统μC/OS-Ⅱ的嵌入式TCP/IP协议栈,对软件系统中的主要模块进行了分析。     

嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM处理器上的实现

研究了源码开放的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及基于ARM7体系结构的AT91R40008微控制器，在设计的嵌入式应用平台上实现了实时操作系统μC／OS-Ⅱ。整个实现工作要点可概括为：编写介于底层硬件和操作系统之间的BSP包程序；对内核中与处理器相关文件的修改；对移植好的系统进行整体测试，改善系统的实时性能。     

全局基因调控网络构建CPU/GPU并行算法

对基因表达谱分块,使之符合GPU并行计算的线程结构特性,根据GPU线程结构特性设计双层并行模式,并利用纹理缓存实现访存高效;依据CPU二级缓存容量对基本块进一步细分成子块以提高缓存命中率,利用数据预取技术减少访存次数,利用线程绑定技术减少线程在核心之间的迁移;依据多核CPU和GPU的计算能力分配CPU和GPU的基因互信息计算任务以平衡CPU与GPU的计算负载;在设计新的阈值计算算法基础上,设计实现了访存高效的构建全局基因调控网络CPU/GPU并行算法.实验结果表明,与已有算法相比,本文算法加速更明显,并且能够构建更大规模的全局基因调控网络.     

基于双CPU的继电保护测试仪设计

设计一种基于快速傅里叶变换(FFT)算法的继电保护测试仪。该系统采用双CPU的结构,上位机为MCU,主要用于人机界面和参数的输入,下位机为DSP,主要用于FFT算法的运算。在双CPU系统中,上下位机的通信采用并行通信中的共享内存原理。通过应用消息控制机制,上下位机能有效减少通信中的中断次数,提高测试的实时性。     

CPU+GPU海量信息集群高速显示技术

针对集群显示系统中存在的CPU多核闲置、GPU利用不足、CPU与GPU结合困难等问题,研究了CPU多核多线程处理、GPU并行处理及CPU+GPU整合运算等技术,提出并构建了CPU+GPU集群并行显示系统,提升了集群并行显示系统的综合运算能力,实验结果表明CPU+GPU集群并行显示技术是有效的,为海量信息高速显示提供了有效的解决方案。     

存储器中易失性用户大数据并行处理控制系统

传统的并行处理控制系统在处理存储器中易失性用户大数据时,对CPU的利用率很低,导致处理控制工作精密度差。为了解决此问题,设计了一种新的大数据并行处理控制系统,分别对系统的硬件和软件进行设计,分析了控制系统中各组件的结构关系,重点设计了系统总线、中央处理器;软件部分分为打开文件、更新文件、监测运行、数据连接四步。为了检测系统的可行性,与传统并行处理控制系统进行实验对比,结果显示,设计的并行处理控制系统能够充足的利用系统CPU,精确地处理存储器中易失性用户大数据。该系统具有超强的工作能力,值得推广使用。     

CPU/GPU 异构环境下图像协同并行处理模型

随着GPU通用计算能力的不断发展,一些新的更高效的处理技术应用到图像处理领域.目前已有一些图像处理算法移植到GPU中且取得了不错的加速效果,但这些算法没有充分利用CPU/GPU组成的异构系统中各处理单元的计算能力.文章在研究GPU编程模型和并行算法设计的基础上,提出了CPU/GPU异构环境下图像协同并行处理模型.该模型充分考虑异构系统中各处理单元的计算能力,通过图像中值滤波算法,验证了CPU/GPU环境下协同并行处理模型在高分辨率灰度图像处理中的有效性.实验结果表明,该模型在CPU/GPU异构环境下通用性较好,容易扩展到其他图像处理算法.     

Data Partitioning for Parallel Spatial Join Processing

The cost of spatial join processing can be very high because of the large sizes of spatial objects and the computation-intensive spatial operations. While parallel processing seems a natural solution to this problem, it is not clear how spatial data can be partitioned for this purpose. Various spatial data partitioning methods are examined in this paper. A framework combining the data-partitioning techniques used by most parallel join algorithms in relational databases and the filter-and-refine strategy for spatial operation processing is proposed for parallel spatial join processing. Object duplication caused by multi-assignment in spatial data partitioning can result in extra CPU cost as well as extra communication cost. We find that the key to overcome this problem is to preserve spatial locality in task decomposition. In this paper we show that a near-optimal speedup can be achieved for parallel spatial join processing using our new algorithms.     

一种混合并行XML 解析方法

设计了一种混合并行XML解析方法。该方法由轻量级事件划分、事件级并行解析和后处理三阶段组成。使用 SIMD 指令来加速事件划分。阶段级处理使用软件流水线并行技术。同时使用了事件级数据并行技术和流水线并行技术,所以该方法是一种混合并行方法。与其他方法相比,该方法具有高效并行解析和低通信开销的优势。在基于8核Intel Xeon X7560 CPU、Linux操作系统机器上的测试结果表明,与现有其他方法相比,该方法能够达到更高的加速以及更好的可扩展性。     

高性能并行计算在航空航天CFD数值模拟中的应用

本文介绍了高性能并行计算在CFD数值模拟中的应用。CFD高性能并行计算可扩大求解规模,加快求解速度,是CFD实现高效计算的必然发展趋势。本文通过"数值风洞"的概念分析了CFD高性能计算的应用前景及对高性能计算的需求。通过某乘波飞行器前体并行算例对8～256CPU的CFD大规模并行效率和加速比进行了分析,并将CFD并行计算应用于高温热化学非平衡的返回舱数值计算中。     

多群粒子输运问题在多核集群系统上的混合并行计算

本文分析了非结构网格多群粒子输运Sn方程求解的并行性,拟合多核机群系统的特点,设计了MPI/OpenMP混合程序,针对空间网格点采用区域分解划分,计算结点间基于消息传递MPI编程,每个MPI计算进程在计算过程中碰到关于能群的计算,就生成多个OpenMP线程,计算结点内针对能群进行多线程并行计算。数值测试结果表明,非结构网格上的粒子输运问题的混合并行计算能较好地匹配多核机群系统的硬件结构,具有良好的可扩展性,可以扩展到1024个CPU核。