运动控制中的调度抖动补偿方法的研究与应用

数控系统是一种典型的运动控制系统和实时应用,要求系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应.实时系统中存在的调度抖动会影响实时控制的精确度,抖动补偿是解决这一问题的重要手段.本文讨论了抖动的测试和补偿技术,针对当前数控系统的运动控制中任务的调度抖动的特点,提出了两种高效的抖动补偿方法,并对这两种方法的性能进行了对比分析;最后在我们开发的蓝天数控系统中对这两种补偿方法进行了实际应用,取得了较好的效果.     

面向移动节点定位的传感器网络动态休眠调度机制

由于能量受限的传感器节点一般多采用低功耗的工作方式,即在休眠状态和唤醒状态之间切换,因此,当对移动节点进行定位时,锚节点可能会因为处于休眠状态而没有响应移动节点的定位请求,从而导致定位失败.提出一种基于预唤醒的动态休眠调度机制P-SWIM,该机制提前通知移动节点周边的锚节点进入全勤的工作方式,而网络内其他锚节点则仍然处于低功耗的工作方式.通过P-SWIM,目标节点能够有效地维持足够高的锚节点连通度,从而保证了定位的成功率和精度.实验结果表明,移动节点定位方法采用P-SWIM相比于采用静态休眠调度机制(如RIS和GAF)能够显著地提高定位性能,且P-SWIM引入的运行功耗也是3种机制中最低的,比RIS和GAF最多可节省47.6%和60.2%的功耗.     

cache profiling信息指导的软件流水

软件流水是一种重要的指令调度技术,它通过同时执行来自不同循环迭代的指令来加快循环的执行时间.随着处理器速度和访存速度差距越拉越大,访存指令尤其是cache miss的访存指令日益成为系统性能提高的瓶颈.由于这些指令的延迟不是固定的,如何在软件流水中预测并掩盖这些访存指令的延迟是非常重要的.与前人预测访存延迟的方法不同,引入cache profiling技术,通过动态收集到profile信息来预测访存延迟,并进行适当的调度.当增加模调度循环中的访存指令的延迟时,启动间隔也会随之增大,导致性能不会随之上升.CSMS算法和FLMS算法在尽量不增大启动间隔的情况下,改变访存指令的延迟.改进了CSMS算法和FLMS算法,根据cache profiling的信息来改变访存延迟,所以比前人的方法更为准确.实验表明,新方法可以有效地提高程序性能,对SPEC2000测试程序平均性能提高1%左右,个别例子的性能改进高达11%.     

多处理器环境中基于节能及容错的实时动态调度算法

当前处理器由于较高的能量消耗,导致处理器热量散发的提高及系统可靠性的降低,同时任务实际运行中的错误也降低了系统的可靠性.因此同时满足节能性及容错性已经成为目前计算机领域较为关心的问题.提出的调度算法针对实时多处理器计算环境,以执行时间最短的任务优先调度为基础,结合其他有效技术(共享空闲时间回收及检查点技术),使得实时任务在其截止期内完成的同时,能够动态地降低整个系统的能量消耗及动态容错.针对独立任务集及具有依赖关系的任务集,提出两种算法:STFBA1及STFBA2(shortest task first based algorithm).通过实验与目前所知的有效算法相比,算法具有更好的性能(调度长度及能量消耗)及较低的通信时间复杂度.     

网格环境下的静态启发式任务调度算法

针对网格环境中应用程序常为复杂的计算密集型的并行分布式应用程序,提出了一个新的基于复制和插入的启发式任务调度算法(duplication-and-insertion-based scheduling,DIBS),可以同时执行多个应用程序,利用决定路径对任务进行排序,缩短了应用程序总的执行时间,该算法还平衡了处理器间的负载.实验结果表明,该算法更加符合网格的复杂环境,能够更好地满足不同用户的实际需要.     

RAID控制器中I/O调度算法研究

介绍应用于RAID控制器的I/O调度算法的设计与实现.主要目标是把来自RAID模块针对每个磁盘的具体读写请求按照响应的策略放入对应磁盘的读写I/O队列.然后根据具体请求的优先级和读写特性,对响应请求在队列中的次序进行调整或者对前后项进行合并,实现I/O请求的调度策略.     

NAT-PT簇的负载均衡

NAT-PT是实现IPv4/IPv6互访的关键技术,但单一的NAT-PT存在较多的缺点。该文引入NAT-PT簇来解决单一NAT-PT存在的问题,设计以DNS-ALG为调度中心的硬件结构和3层结构的软件系统,提出扩展加权系数轮转调度算法和动态阈值算法相结合的调度策略。实验证明,该软、硬件结构和调度策略可以弥补单一NAT-PT的缺点。     

大规模地形实时可视化算法

提出一种实现大规模三维地形可视化的算法。该算法主要通过地形数据分块和多线程数据动态调度技术实现海量地形数据的实时动态调度,利用四叉树结构来简化地形网格,通过引入Y型基元的方法消除边界裂缝。实验结果表明,采用该方法可以实时生成大规模地形,提高地形漫游的效率与可视化效果。     

EasiFCCT:一种保证连通性的传感器网络局部覆盖算法

调度节点轮流工作可以有效延长网络寿命,然而现有的调度协议大部分需要地理位置信息,引入了额外的负担;一些不需要地理位置信息的节点密度控制算法又无法保证有效的网络覆盖度.此外,已有的分析证明了随机算法可以以较大概率保证一定的网络覆盖度,但是因其没有考虑到节点的非连通性会导致网络出现不连通的情况,所以具有一定局限性.提出的局部覆盖算法在随机调度的基础上同时考虑节点的连通性,可以保证网络在具有一定的有效覆盖度的同时能够连通工作.仿真结果表明,算法在网络有效覆盖度方面要优于已有的工作,同时由于新算法建立在随机调度的基础上,因此其复杂度低,较易实现.     

多星任务规划系统调度结构

多星调度结构设计是构建多星任务规划系统的基础,该文提出分布式的多星调度结构,将调度功能分为2个模块——负责搜索控制等功能的核心控制模块和只负责与单个卫星信息相关功能的扩展模块。该结构便于处理各个卫星的约束,利于系统扩展、维护。扩展模块可以并行运行,提高系统运行效率。以多星调度的禁忌搜索算法为例,分析模块之间的关系,为未来多星任务规划系统建设提供了有力支撑。