基于聚集位向量的IPv6快速路由查找算法

随着IPv6协议的广泛应用,传统的IPv4路由表查找算法不再适应IPv6网络环境中路由转发的需要.IPv6具有巨大的地址空间,未来要面对的将会是海量IPv6路由表,而且128位的IPv6地址比IPv4需要更多的访存数.分析了IPv6路由结构的特点,介绍了IPv6中的各种路由查找技术,提出了基于聚集位向量的快速路由查找算法,并对该算法和常用的二分查找算法的性能进行了分析比较,实验结果表明该算法较好地提高了查找速度,减少了对内存的消耗.     

下一代互联网IPv6分析

介绍了下一代网络IPv6产生的历史背景,包括当前IPv4面临的地址空间耗竭、地址配置、安全性和实时QoS等问题;分析了IPv6协议的安全性、多点寻址方案、新的集群通信地址方式、良好移动性和地址自动配置等新的技术特点;结合当前下一代互联网IPv6的实验应用结果,给出了新的协议面临的服务质量和安全性等方面的技术难点问题和解决方法.     

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。     

基于Hash运算的IPv6地址的分配与验证

目前在网络中，基于仿冒IP的攻击非常普遍，在IPv4中源地址验证比较困难，而在IPv6中，地址位较长，使得基于地址本身验证IP是否合法成为可能。Hash运算具有计算的单向性、寻找相同散列值的明文消息的困难性和对初值的敏感性，利用Hash运算生成IPv6地址，增加了伪造的难度，有效地防止了基于仿冒IP的攻击。     

面向图计算应用的处理器访存通路优化设计与实现

针对图计算应用的访存特点,提出并实现一种支持高并发、乱序和异步访存的高并发访存模块(High Concurrency and high Performance Fetcher, HCPF)。通过软-硬件协同的设计方法,HCPF可同时处理192条共8种类型的内存访问请求,且访存粒度可由用户定义,满足图计算应用对海量低延迟细粒度数据访问的需求。同时,HCPF扩展了基于内存语义的跨计算节点定制互连技术,支持远程内存的细粒度直接访问,为后续实现分布式图计算框架提供技术基础。结合上述两个核心研究内容,基于流水线RISC-V处理器核,设计并实现了可支持HCPF的RISC-V片上系统(System-on-Chip,SoC)架构,搭建基于FPGA的原型验证平台,并使用自研测试程序对HCPF进行初步性能评测。实验结果表明,HCPF相比原有访存通路,最高可将基于数组和随机地址的两种随机内存访问性能分别提升至3.5倍和2.7倍。远程内存直接访问4 Byte数据的延时仅为1.63μs。     

剖析IPv6的域名系统

随着Internet技术的不断发展,IPV6的使用将越来越广泛,通过分析IPv6 DNS的体系结构、IPv6的地址解析、IPv6地址的自动配置等,研究DNS在即将到来的IPV6时代,不仅提供简单资源定位,而且提供新的功能,使网络的配置、维护、使用变得更加的简单方便。     

面向SDR应用的向量存储器的设计与优化

针对面向SDR应用的SIMD数字信号处理器高带宽数据访存需求,提出并实现了一种新型的向量存储结构.该向量存储器由16路向量存储块构成,每路采用两组多体低位地址交叉编址存储结构,减少了访存体冲突,充分利用多存储体带宽,以较小的功耗代价实现并行访问多个向量数据.在此基础上,还设计了一种向量访存重整理单元,使向量存储器可灵活支持多路SIMD结构向量处理单元的非对齐访问,实现了其对向量存储器的共享.测试结果表明,该向量存储器能有效减少或消除向量处理单元之间的数据混洗操作,加速相关应用算法.     

异构千核处理器系统的统一内存地址空间访问方法

为了达到异构多核处理器能直接交叉访问对方的内存地址空间的目的,通过构建统一的三级Cache结构和数据块状态标记方法,并优化Cache块状态的修改算法,提出了异构千核处理器系统的统一内存地址空间访问方法,避免了当前独立式异构计算机系统结构下复制和传输数据块所带来的大量额外访存开销。通过采用部分Rodinia基准测试程序测试,获得了最高9.8倍的系统加速比,最多减少了90%的访存频率。因此,采用该方法能有效减少异构核心间交换数据块所带来的系统开销,提高异构千核处理器的系统性能加速比。     

梯度学习的参数控制帮助线程预取模型

对于非规则访存的应用程序,当某个应用程序的访存开销大于计算开销时,传统帮助线程的访存开销会高于主线程的计算开销,从而导致帮助线程落后于主线程。于是提出一种改进的基于参数控制的帮助线程预取模型,该模型采用梯度下降算法对控制参数求解最优值,从而有效地控制帮助线程与主线程的访存任务量,使帮助线程领先于主线程。实验结果表明,基于参数选择的线程预取模型能获得1.1~1.5倍的系统性能加速比。     

基于OPNET的战场IPV6通信网络拓扑设计及仿真

为了对IPv6与IPv4共存期间进行可靠通信提供技术上的参考,基于OPNET仿真平台,设计了几种不同的战场IPv6通信网络拓扑,强调了其特点和关键技术,突出了其仿真的主要参数配置,并通过分析仿真数据,对网络的有效性、实时性、可靠性等性能参数进行了评估,从而验证了所设计拓扑的可行性.     

星上路由查找设计与算法实现

针对星上路由器的路由查找功能展开研究。通过分析比较多种路由查找算法,利用软硬件协同设计的思想,给出了星上路由查找的设计与适合硬件查找的Trie树实现。给出了算法实现程序,通过实例分析了算法的优点。结果表明设计可以满足宽带卫星通信系统业务的需求。     

基于切比雪夫神经网络的软件定义卫星网络智能路由策略

针对现有的软件定义卫星网络中流表占用的三态内容寻址存储器空间不断增加,复杂的流表项查找、匹配过程导致路由转发效率降低,无法满足多样化应用需求的问题,提出基于神经网络的软件定义卫星网络智能路由架构。控制器通过训练神经网络获取数据流的传输模式,并用训练后的神经网络代替流表,在此基础上提出基于Chebyshev神经网络的智能路由策略,交换机根据数据流的业务类型预测其转发路径,以满足卫星网络应用的服务质量要求。仿真结果表明:所提路由策略显著减少了占用的三态内容寻址存储器存储空间,提高了路由效率。     

一种高效的不协调决策表约简算法

目前,不协调决策表的分布约简、最大分布约简和分配约简算法复杂度较高,不适合处理大数据集。在分析已有算法基础上,分析了基于相对可区分度的属性重要性度量的性质,解决了正域度量属性重要性的缺陷。针对不协调决策表,给出了多种简化协调决策表的定义,从而大大缩减了约简的实例数。以相对可区分度为启发函数构造了一种高效完备的不协调决策表约简算法。理论分析和实验结果表明,该约简算法解决了现有算法在复杂度和属性重要性度量上的缺陷,适合处理不协调的大数据集。     

基于A*算法的实时航迹规划方法研究

根据巡航导弹实时航迹规划时效性强、弹载计算设备的运算速度和内存容量有限等特点,将巡航导弹的机动性能约束与规划空间的划分结合起来,构造了一个较小的搜索空间,然后在此缩小了的搜索空间内利用A*算法具有的启发式特点,可在有效时间内搜索到满足要求的可行航迹.最后,通过一个例子对A*算法进行了验证.     

ARIA分组密码差分功耗分析

分析了密码算法加密过程的功耗泄露模型,给出了差分功耗分析的基本原理,针对ARIA分组密码中查找S盒的功耗泄漏进行了差分功耗分析,并进行仿真实验。实验结果表明：ARIA密码中S盒查表操作功耗消耗易遭受差分功耗攻击,对800个随机明文的功耗曲线进行实验分析,可获取ARIA加密前4轮轮密钥,结合密钥扩展算法即可获取128位的主密钥。     

大规模科学数据体绘制技术综述

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制多级加速以及原位智能化体绘制等。     

基于辅助制导的无人飞行器有向航迹网络图设计

基于辅助制导的无人飞行器多航迹规划是现今航迹规划的主流研究方向之一。飞行器规划空间广,规划过程耗时长,如何提高航迹规划的速度是一个急待解决的问题。因此,提出了一种在预处理过程中生成的、满足战场环境和基于辅助制导无人飞行器飞行特性的有向航迹网络图。该网络图适用于基于辅助制导的无人飞行器多航迹快速规划,使用数据库存储和管理,具有整体数据结构化、易扩充、占用内存资源小、可大大缩短规划时间等优点。     

提高MIMO系统容量的检测算法研究

为了满足通信容量的需求,在发射端和接收端设置多元素天线阵列构成多输入多输出系统,可以显著提高频谱的利用率.基于贝尔实验室提出的非线性迫零检测算法,提出了反向迫零检测算法.理论和仿真证明,在相同信噪比条件下,反向迫零检测算法获得的系统容量高于非线性迫零检测以及线性迫零检测算法.与奇异值分解算法相比,该算法虽然得到的系统容量有所减小,但是由于所需的运算量相对较小,因而易于实现.