面向大规模集群的并行I/O用户层配置优化策略

影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次:包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法。基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10 min缩短到了5 s。     

一种大规模数字I/O通道的扩展方法

针对控制系统中普通数字I/O卡的通道数无法满足大规模数字I/O要求的问题,提出一种数字I/O通道扩展方案,并设计了一种32路光电隔离多通道数字I/O板,通过一个简单实例说明了这种扩展方案的具体实施,并证实其有效性.     

面向大规模集群并行I/O的用户层配置优化策略研究

近年来，大规模并行场景下的I/O性能越来越受到应用科学家的关注。影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次：包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。本文从应用I/O配置优化的视角，分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间，在此基础上，给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法，基于该方法，在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征，进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数，在两类典型的并行I/O场景中，针对某类生产应用程序，8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%，4096核的程序作业加载时间从10分钟缩短到了5s。本文提出的I/O配置调优空间及优化方法，可以推广应用到其它同类系统平台，对于大规模集群上的用户层并行I/O配置调优具有借鉴意义。     

军用通信接入控制软件设计与实现

为了适应军用通信技术的不断发展,提升通信集成水平,实现各种通信接入手段综合利用,研究开发了通信接入控制软件,重点介绍了通信接入控制软件设计技术,主要包括软件的体系结构,端口I/O技术、队列缓冲技术、数据路由处理技术,最后对设计进行了验证.验证表明通信接入控制软件设计技术实现了各种军用通信手段的集成应用,具备快速消息处理交换与灵活管理能力,满足了通信应用对通信接入的需求.     

机载电子设备I/O装置测试系统设计

为了在复杂环境下对某飞机的机载电子设备进行功能测试和故障定位,提出了一种基于PXI总线技术的测试系统,可以在各种环境下实现整机联合测试,也可实现该机载电子设备场外可更换组件的单件测试,实现的I/O单件测试.新的测试系统对原有检测平台进行了合理的借鉴,使得检测程序化、系统化、智能化.     

基于UML和IDEF的装备保障C3I系统体系结构建模研究

UML和IDEF模型对复杂系统体系结构的分析具有重要价值.根据装备保障C3I系统的特点,对其体系结构进行了深入研究,通过建立系统功能模型、IDEF1X对象静态模型以及UML动态交互模型,从不同侧面较完整地描述了装备保障C3I系统体系结构框架,并提出了相应的物理实现模型,对复杂系统的建模具有一定的理论和实际意义.     

C3I系统的体系结构及其研究领域

体系结构的建立是C3I系统工程的重要组成部分.本文界定了C3I系统体系结构的概念,明确了体系结构在C3I系统开发中的作用;从体系结构开发方法、体系结构支持环境和体系结构评价方法等三个方面论述了C3I体系结构的研究领域及现状.     

栅格数据处理中邻域型算法的并行优化方法

随着并行计算的成熟,众多数据密集型的栅格处理算法亟需利用并行计算来缩减执行时间.针对其中一类邻域型算法,构建了用于估计是时间代价的串行/并行时域模型,分析了各个组成的代价影响因素,提出了降低数据I/O代价的并行I/O方法和降低数据通信代价的光圈预测方法.实验证明,所提的两个优化方法可以使邻域型栅格处理算法的并行程序更加充分地利用并行计算资源,进而在一般并行化的基础上进一步提升其并行性能.     

实现C3I系统互操作性的体系结构

指出了互操作性是现代战争对C3I系统的基本要求,体系结构是保障所开发的C3I系统满足军事需求的机制.着重论述了为实现C3I系统的互操作性,在开发体系结构时所应遵循的指导原则.     

基于SVG和元模型机制的体系结构建模工具设计

针对体系结构建模缺乏有效工具支持的现状,提出了基于SVG和元模型机制的体系结构建模工具设计方法。该方法利用SVG为体系结构建模图形数据存储提供统一标准,便于信息发布与共享,同时利用元模型机制有效扩展体系结构模型及模型元素,为不同体系结构产品的建模提供支持,保证了体系结构产品在数据上的一致性和完整性。实践证明,该方法具有较强的可行性,对体系结构建模支持具有较好的灵活性和易扩展性。     

并行科学计算应用的动态I/O模式分析

设计高性能并行文件系统的关键前提是对 Ｉ／ Ｏ 访问模式的分析和研究。并行文件系统的界面、组织结构、ｃａｃｈｅ 预取算法等都与具体应用的 Ｉ／ Ｏ 模式紧密相关。目前，大多数对 Ｉ／ Ｏ 模式的分析局限于其静态模式，而动态 Ｉ／ Ｏ 模式对并行文件系统的设计至关重要。本文通过分析并行科学计算应用的动态 Ｉ／ Ｏ 访问模式，总结出科学计算应用在访问数据量、时间间隔、访问顺序性等空间、时间上的一般访问特性，并在此基础上提出设计面向并行科学计算应用的并行文件系统应考虑的因素。     

基于DSP+FPGA的导航计算机数据采集与处理硬件设计

根据捷联惯导系统中数据采集和运算处理的要求,提出了以高性能DSP为核心,由FPGA构成主要外部输入输出接口的导航计算机硬件设计方案;设计了I/F转换电路;给出了各电路的硬件结构框图和各器件的特性、选择与应用。从硬件方面分别讲述了FPGA和DSP的工作过程和功能。利用本方案,对实现军事和工程领域中导航系统微小型化、降低系统成本和体积具有重要意义。     

C4I系统嵌入式仿真研究

传统的模拟器和仿真设备不能对军队训练任务进行全时间全空间的覆盖,并且真实感和训练效果都不令人十分满意,已经不能够完全满足部队的需要.对于C4I系统来说,将仿真嵌入到武器装备日常的操作使用中,显得尤为重要.首先论述了嵌入式仿真的概念,重点研究了C4I系统与仿真的互联以及C4I嵌入式仿真系统的体系结构和设计方法,最后说明了嵌入式仿真的发展动态.     

面向多核网络分组处理系统的线程亲和缓冲区管理机制

基于通用多核架构的网络分组处理系统性能受到诸如分组IO开销高、多核共享内存及进程调度竞争大、页表缓冲表项失效率高等问题的困扰。为此提出一种基于通用多核网络分组处理系统、面向高速分组转发应用的线程亲和缓冲区硬件管理机制,并在网络专用协处理引擎上实现。该机制采用无中断的线程亲和调度策略,将包含控制信息与缓冲区地址信息的描述符和分组数据按照分组处理的线程号链式地对应加载在多个地址连续的共享缓冲区中。基于通用多核和现场可编程门阵列平台进行报文转发测试,实验结果表明,采用线程亲和缓冲区管理机制能使平均报文转发处理性能提升12.4%,有效地降低IO开销和TLB表项失效率。     

基于高性能DSP实现的多普勒波束锐化实时成像处理

在简要介绍多普勒波束锐化 (DBS)成像原理和TMS32 0C6 2 0 1芯片特点的基础上 ,着重讨论了DBS成像算法基于DSP的实现。在实现过程中充分考虑了通用DSP完成非线性运算、除法运算耗时大以及存贮I/O操作耗时不能忽略等特点。最后分析了算法性能并给出了实验结果     

GSVM:一种支持Gather/Scatter的向量存储器

宽单指令多数据流(Single Instruction Multiple Data, SIMD)架构数字信号处理器一般都能高效支持地址连续或等距跨步等规则应用的向量访存,但对于科学与工程计算中广泛存在的不规则应用的数据访存则带宽利用率往往较低,从而大幅降低了其整体运算能效。为了提高不规则应用的向量访存性能,基于某SIMD数字信号处理器的体系结构,设计了一种支持Gather/Scatter访存的向量存储器GSVM。通过设计与SIMD宽度相匹配的向量地址计算单元和合适深度的冲突缓冲器阵列,实现了Gather/Scatter指令向量地址计算、仲裁与缓存的全流水访存操作。实验结果表明,相比以前不支持Gather/Scatter访存的存储器,GSVM在增加22%的硬件代价基础上,基于稀疏矩阵向量乘的测试程序集获得了2～8的性能加速比。