基于新型非易失内存的远程零拷贝文件系统

为提升物联网与边缘计算应用中前端节点间的数据访问效率,提出了一种新型远程零拷贝文件系统。该文件系统无须借助特殊硬件,可直接基于通用网卡设备实现零拷贝的数据传输框架;充分利用新型非易失内存的随机访问特性,尽可能减少数据缓存和拷贝,提高数据访问的吞吐量。建立缓冲区池,精简并融合传统网络栈和存储栈,从而缩短文件访问路径,减少软件冗余,降低数据访问延迟。最终提供高带宽、低延迟的远程数据访问性能。测试结果表明,远程零拷贝文件系统比传统网络文件系统减少了42.26%～99.19%的读写延迟,细粒度访问下的吞吐量最高可提升1297倍,显著降低了处理器开销和缓存失效次数。     

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。     

实时应用中的内存锁定技术研究

内存锁定是一种保证某进程驻留在内存而不需换页的方法。在实时环境中 ,系统应保证将某进程锁定在内存中 ,以减少数据访问、指令读取、进程间缓冲区切换等等引起的延迟。将一个进程的地址空间锁定在内存中 ,就为应用的响应时间满足实时需要提供了保障。一般来说 ,对时间要求苛刻的进程应锁定在内存中。本文主要以实时环境为背景 ,阐述了内存锁定和解锁函数以及在多进程下内存锁定技术的应用。     

基于SoPC和NFS的虚拟SATA硬盘

大数据背景下,网络文件系统NFS作为一种成熟的分布式文件系统,为数据存储、管理提供了良好解决方案;So PC是基于软硬件协同设计的片上可编程系统,应用前景十分广泛。系统以SATA硬盘为存储介质实现了一个基于So PC的完整网络存储结构。重点介绍了如何在FPGA内嵌Micro Blaze处理器上设计实现NFS服务组件、文件系统软件,以及如何设计实现SATA硬盘控制硬件IP核。经Xilinx的XUPV5_LX110T开发平台调试验证,So PC网络存储软硬件系统工作正常,可以用作云存储的虚拟资源节点。     

通过计算透视战争——平行军事体系

现代军事问题极其复杂,军事变革日新月异,破除战争迷雾,认识和把握未来战争的特征和规律需要新的方法.平行军事体系尝试将当前复杂系统研究的ACP(Artificial societies, Computational experiments,Parallel execution)方法引入到军事领域,通过计算实验来探索和应对军事复杂性问题.文章简要梳理了平行军事体系提出的背景,归纳了当前对平行军事体系的认识,提出了发展平行军事体系的建议.     

嵌入式Linux中Yaffs文件系统的构建与优化

针对嵌入式Linux开发中文件系统的重要作用,详细介绍了如何利用busybox构造一个最小的Yaffs日志型文件系统,并配置、优化文件系统的物理布局和各级子目录文件,使制作的文件系统在满足开发功能的条件下最大限度地减小所占内存空间。设置文件系统用户和所属组来提高系统安全性,使该文件系统更好地应用于嵌入式开发。并针对基于Nand Flash的Yaffs在损耗均衡和垃圾回收方面的不足,提出了优化策略,延长Nand Flash的使用寿命。     

顾及时空语义的多主题瓦片数据优化检索方法

针对虚拟地球可视化中多个逻辑图层叠加产生大量同名瓦片索引重叠引起的数据无效访问和内存冗余等问题,提出顾及时空语义的瓦片数据优化检索方法。在客户端实现顾及时空语义的自适应瓦片优选,将视点信息与数据集的时空范围、分辨率和优先级等语义信息自动匹配与自适应筛选过滤,显著提高目标瓦片数据的命中率;在服务器端实现面向主题的内存数据库瓦片数据缓存,进一步提高瓦片数据二次访问的响应速度。实验表明,该方法不受逻辑图层增量影响,保证目标瓦片较高的命中率,缓存方法进一步提升瓦片二次访问效率,显著提高面向多数据集的海量数据实时可视化性能。     

FlatLFS:一种面向海量小文件处理优化的轻量级文件系统

海量小文件的高效存储和访问是当前分布式文件系统面临的主要挑战之一。以GFS和HDFS为代表的分布式文件系统大多面向海量大文件的高效存储和访问设计,缺乏小文件处理的针对性优化,导致访问海量小文件时效率低下。针对分布式文件系统中海量小文件访问时的数据服务器优化问题,提出了一种采用扁平式数据存储方法的轻量级文件系统FlatLFS,取代传统文件系统对上层分布式文件系统提供数据存储和访问支持,提高了数据服务器处理小数据块时的I/O性能,从而提升了整个分布式文件系统的性能。实验表明,当数据块大小设定为1M时,FlatLFS的随机读性能分别比ext3、ext4、reiserfs高135%、112%和122%。     

边缘计算在军事信息系统智能化发展中的应用

边缘计算是物联网技术与人工智能技术深度结合的产物,核心思想是在靠近终端的网络边缘侧就近提供智能服务,满足用户在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的需求.通过对边缘计算在军事信息系统中运用优势的分析,认为其主要理念内涵符合军事信息系统智能化发展的方向.归纳了边缘计算在军事信息系统领域的相关关键技术,并基于边缘计算搭建了无人机作战信息系统样例,较为直观地展现了如何运用边缘计算提升军事信息系统的作战效能.最后提出几点发展建议,供相关规划部门和研究机构参考.     

分段计算方法在模拟爆炸应力波传播中的运用

针对爆炸加载下岩石响应的不同特点以及动力有限元和传统地震波模拟方法的局限性,提出了一种分段计算的数值模拟方法.该方法在空间上将所模拟的区域划分为非弹性段和弹性段,非弹性段内采用动力有限元计算方法,弹性段内采用传统的地震波方法,不同段之间以节点位移为边界条件.不同算法的数值模拟结果验证了分段计算方法用于模拟爆炸荷载产生地震波的有效性和正确性.     

地理空间情报中遥感影像压缩处理系统的设计

遥感影像作为地理空间情报的重要组成部分.在情报分析与作战指挥中发挥了越来越重要的作用.针对海量影像数据快速漫游和压缩存储的问题,在借鉴瓦片金字塔数据模型基础上定义了XML标准的通用数据模型,并采用三缓存交替工作机制调度数据,设计一个开放性的遥感影像压缩处理系统,实现了对大规模遥感影像数据的正常浏览并有效节约了硬盘资源.     

基于动量流量法对喷水推进系统推力的CFD计算

采用结构化网格与非结构化网格相结合的方式划分了喷水推进系统的流场区域,采用稳态多参考系方法进行了数值计算。在此基础上,定义并求解一用户自定义标量函数标记整个流场,并根据标记结果将被喷水推进器吸入的流体与其它流体区分开。在后处理过程采用标量函数的等值面来确定喷水推进系统控制体上的流管分界面和进流面。利用数值计算所得的速度场对喷水推进系统喷口和进流面上的动量流量变化率进行计算,间接地得到喷水推进系统的推力。计算结果表明,采用CFD手段计算和分析喷水推进系统包括推力在内的各项性能指标是可行的。     

基于要素参量化的作战仿真想定空间生成方法

作战仿真想定空间主要为仿真系统的运行提供初始数据,仿真想定空间对军事问题的描述是否客观、可信和全面,将影响最终的仿真结果。主要探讨了通过作战环境、作战任务、兵力编组、引导方式及武器装备性能的参量化,以快速生成应用于解析性仿真系统的想定空间。     

轴扭转自由振动计算中基于传递矩阵的直接法

在各种复杂的分支传动扭振系统中,由于计算工作量大而对计算机内存及速度提出了一定的要求。本文比较了三种常用的计算扭振固有频率的方法(霍尔茨法、传递矩阵法和直接法),认为采用基于传递矩阵的直接法计算更简单、明了。因其不需要求解结点方程,故不会产生前两种方法中出现的方程奇异性问题。文中结合一个前后分叉的七分支系统,介绍了直接法的实际运用。     

一种面向异构多核DSP的数据流传输控制引擎设计与评测

根据多核DSP的应用特点,介绍了一种面向异构多核DSP的数据流传输控制引擎(DSTCE)的结构与设计,并实现了基于DSTCE的数据流前瞻传输技术.该技术以可编程的DSTCE模块为核心,实现了超节点内各个端口之间以及超节点之间的高效数据流传输,而且将传输过程与多核间的数据前瞻和编程模型有机结合起来.该技术避免了复杂的Cache一致性问题,显著提高了大规模多核DSP计算与访存的并行性.实验结果表明,采用DSTCE的多核DSP单个超节点的性能平均提高了22%,两个超节点情况下基于DSTCE结构的系统比基于CC-NUMA结构的系统性能平均提高了14%.     

无缝坏块处理与流水编程的NAND型内存控制器设计与实现

为满足航天大容量存储系统对高速存储及数据完整的需求,实现了一个基于NAND型内存的高性能控制器,提出了一种实现于NAND型内存芯片内部的流水编程机制,以及一种可以保证数据无缝连接的坏块处理机制。介绍了存储控制器的各个模块设计,并分析了不同情况编程机制所需的时间计算方法,建立仿真模型,利用蒙特卡洛方法仿真并讨论了流水编程机制的性能优化效果。在实际硬件平台验证了流水编程机制和坏块处理机制,结果表明该大容量存储系统的存储速率可达100MB/s,读取数据与存入数据保持一致,数据无乱序无丢失。     

边缘计算军事应用需求及作战运用构想

边缘计算具备低延迟性、高可靠性、高安全性、低流量等优势,其将云服务中心的计算、分析、存储等能力扩展到网络边缘,能够提供低延迟、高可靠和隐私保护的本地计算服务,在军事领域具有广泛的应用前景,目前已成为各国争相角逐的战略要地.分析了未来多军种联合作战对边缘信息服务的迫切需求,提出了边缘计算在军事领域的作战运用构想,并从开展边缘计算军事应用需求论证、典型场景演示验证、建立相关军事应用标准和制度规范等方面提出了边缘计算军事应用的发展建议.     

军事通信网节点重要度评估方法

针对军事通信网的应用环境和业务流传输的特殊性，考虑节点类型以及节点之间的相互关系，将节点按功能分为侦察节点、处理节点、指控节点、行动节点、传输节点五类节点。根据军事通信网信息流传输的特点，改进了传统的网络介数基本概念，定义了符合军事通信网特征的节点和链路重要度的新指标。最后，通过实例对军事通信网的节点重要度进行仿真计算，画出了所有节点重要度柱状分布图。     

高性能RTI自适应通信机制研究

为了提高HLA仿真系统在高性能计算平台上的运行性能,针对高性能计算平台的高性能层次式通信环境,提出了一种共享内存/IB/以太网自适应RTI通信机制-SACM机制,该机制能够根据通信双方所在节点的网络拓扑信息,自适应建立延迟最小的通信连接,实现共享内存、IB等高速互连及以太网互连的自适应选择.同时在该通信机制中,针对节点内高速共享内存通信需求,提出了一种面向多盟员互连的共享内存通信算法,有效提高了节点内盟员通信效率.对象属性值更新延迟测试结果表明,该通信机制可以有效提高RTI在高性能计算平台的通信性能.     

微处理机在通信网性能监测中的应用

本文介绍数字通信系统中一个节点的性能监测系统的微处理机实现。性能监测系统是以系统控制的分级概念为基础的,其中各个最低级节点含有把本地状况报告给高一级节点的设备监测器。由微处理机系统完成的监测功能包括:模拟电压测量、每单位时间事件计数、统计分析、告警扫描以及数据向控制节点的串行传递。该设计的好处是可以增进监测系统的可靠性和灵活性,减少控制地点的计算量,减少遥测数据以及系统所需要的硬件。