提出一种新型的可堆叠磁盘存储阵列以及基于FPGA的直接控制存储阵列的存取技术, 在FPGA中实现磁盘控制↙器和阵列管理模块, 用于控制◇磁盘阵列读写; 为解决存储阵列的元数据和数据的读写访问问题, 设计了高速缓存和多通道读写控制机制, 处理模块将同一↙逻辑地址单元映射到q个通道中, SATA控制模块将数据映射到通道内p个磁盘上, 实现了数据的并发读写访问.实验结ㄨ果表明, 可堆叠存储阵列不仅灵活高效, 而且可大幅提高整个存储系统的容量和带宽, 具有较大的应用价值.

随◣着云计算的不断发展, 任务∑调度问题成了研究的难点.如何快速处理用户的任务请求, 使得云计算中资源达到负载均衡, 使任务的完成时间及成本达到相对最优, 通过对比分析了已有任务调度算法存在的问题提出遗传加差分算法的云计算任务调度策略, 采用种群更新的方式提高算法的鲁棒性、二级变异策略提高种群多样性, 加快算法的收敛, 加入差分算子∮提高算法的局部寻优能力.通过cloudsim仿真实验并对比遗传算法、差分算法、min-min算法≡证明了本算法的在负载均衡度, 时间和成本上々有效性.

针对粒子群优化算法(PSO)在解决复杂问题时存在♀着早熟收敛和进化后期收敛速度较慢的问题, 提出一种自适◎应双层粒子群优化算法(ADLPSO).在每次种群迭代时, 利用双层粒子群中的记忆群体向全局最优位置靠近的特性, 通过＠改进的粒子群更新公式更新记忆群体.同时为提高群体的多样性, 对惯性权重进行自适应调整, 并令自适应过程和双层粒子群的更新同步进行.仿真结』果表明ADLPSO算法能够快速的得到↑更优解.

在原有引导滤波的基础上, 提出了一种边缘特性得到↓改善的多曝光图像融合算法。该方法首先根据图像的对比度、饱和度信息获取初步融合权重, 再在引导滤波算法中引入⊙内容感知因子, 对原融合权重进行修正, 得到最后的融合权重.实验结果表明, 该方法得到的融合图像边缘保持效果较好, 图像清晰度々得到显著提高, 尤其在融合过渡区域表现了更多的细节信息.与其他ㄨ算法相比, 有¤更优的主观视觉融合效果和客观性能指标.

资源配置算法是影响网格计算系统々性能的一∞个最重要的因素.本文提出了一个基于资源优化配置算法的网格计算系统, 系统包含网格用户、网格broker, 网格资源和网格信息服务中心四个部分.其中重点介绍了资源优化配置算法, 包含了用户端的资源配◥置与资源端的请求排列两部分.通过这两部分算法的优化, 可以将请求分配到最合适的资源并且按照用户要求▆被处理.最后将本算法与两个已有的资源←配置算法依据请求完成成功率、完成时间、平均等待时间三个参数进行对比, 体现出本系统的优越性.

聚类融合是聚类分析领域的一个研究热点, 它将针对同一问题产生的多个聚类成员(即聚≡类结果)融合成一个√结果, 以提高聚类算法的鲁棒性和准确性.在聚类融合过程中, 聚类成员的"质量"非常重要, 一些"质量"比较差的聚类成员会直∩接影响聚类融合的结果.在深入研究聚类融合算法基础上, 提出新的加权◥JP(Jaccard index-Precision)聚类成员选择方法和基于该方法的聚类融合算法.在多个不同数据集上的实验结果表明, 利用这种新的聚类成员选择方法Ψ可以有效地改善聚类融合算法结果的准确性和鲁☉棒性, 性能显著提高.

为研究IP核的引入对三维FPGA芯片性能的影响※, 提出引入IP核同质和粗粒度异质两种三维FPGA结构.首先, 利用二维FPGA CAD开源软件构建基于IP核和三维开关盒的三维FPGA CAD工具.然后, 利用该工具从定性和定量的角度对不同堆叠层数引入IP核的同质三维FPGA结构进行性能分析.实验发现, 随着堆叠层数的增加, 关键路径延迟逐渐减小; 芯片总面积逐∑　渐增加, 单层芯片面积逐渐减小.与引入IP核的同质三维FPGA结构相比, 粗粒度异质三维FPGA结构的关键路径延迟更小, 表明该结构在减小延时方面的有︻效性.

结合MSN的社会网络特征, 提出了一种新的基于蚁群智能【的MSN路由算法ACOMSNet.该算法采用处理传输路径上的节点∑信息的方法, 得到节点对之间的信息列表, 从而为其它节点发★送数据时选择合适的中继节点提供有效信【息.此外, ACOMSNet算法还设计了节点信息列表的更新→和数据转发的策略.通过在真实数据集上的仿真实验验证, 相比于现有╳的典型MSN路由算法, ACOMSNet可以有效地提高数据转发的性〗能.

提出了一种基于视觉显著性和局部感知锐度特征的模糊图像质量评价算法.首先利用有效的视觉显著性检测图像的显著区域, 然后结合图像的局部方差和均值, 构建有效图像的显著性权值; 其次, 分别计算图像的局部感知锐度谱特征和空间局部锐度特征, 并然后结合视觉显著性权值形成新的锐度特征∩图, 最后通过分析带权锐度特征图, 计算图像质量的最终的评价值.在经典数据库TID2008, CSIQ, 和LIVE上验证该算法的有效性, 结果表明, 与传统的基于局部感知锐度特征的评价算法相比, 新算法有效地结合颜色信息和图像显著性, 提高模糊图像的评价效果.

针对复杂大场景的点云分割问题, 提出了一种快速、准确的分割方法.采用基ζ于扫描线的分割算法, 利用点云的有序性和地面几何特征提取地面点, 在坡路等复杂地面情况下也能正确分割地面; 基于扫描系统的性能确定初始阈值, 实现了对ω非地面点的逐点快速分割; 提出了基于体量的自适应算法对过分割的点云进行合并.实验结果表明, 在复杂场景下, 该分割方法的准确率在90%以上, 并且运算复杂度低, 逐点处理◤速度为平均每个点用时14.5μs, 可在点云数据采集过程中进行实时处理.

针对目前◥多种现场总线技术在机载、弹载电子设备中的广泛应用, 设计了一款基于FPGA的多协议隔离总线信号模拟器, 包括RS232, RS422, RS485, CAN和ARINC-429五种总线, 以实现对应用现场总线技术的电子设备进行模拟测试.通过将采集到的被测模块输出总线参数与〓用户配置的发送数据进行对比, 检测机载或弹载电∩子设备是否正常工作.该信号模拟器可以根据用户的配置, 同时产生多路相互电气隔离的、多协议的、不同波特率的数字总线信号, 以满⊙足不同场景的测试需求.

采用带采样/保持电路, 由10级1.5位每级级电路和【最后一级为2位flash ADC组成的流水线结构, 设计了一种12位60 MHz高性能流水线模数转换器.在设计中采用栅压自举开关降低非线性, 采用带◤增益自举的折叠式共源共栅输入级和AB类输出级的运放, 采用动♀态锁存比较器, 同时逐级优化级电路中采样电容以及运◥放的增益和带宽.在SMIC 40 nm CMOS工艺下, 当输入信号为1.875 MHz, 采样速率为60 MHz时, SNDR为68.7 dB, SFDR为74.6 dB, ENOB为11.12 bit, 芯片的核心面积为0.95 mm², 1.1 V的电源电压下, 消耗的总电流为56 mA.

对一种高性能的14 bit 200 MHz电流舵型数模转换器进行Ψ设计.对电流舵DAC主要误差进行分析建模, 并以此为依据结合工艺特性计算电流源单元晶体管大小; 采用一种新型限幅电路减少输出毛刺; 对输出电流源单元和开关阵≡列采用Q² Random Walk布局减少工艺误差, 最后采用SMIC 0.18 μm混合CMOS工艺对芯片进行实现.采用3.3 V/1.8 V供电, 输入信号频率为1 MHz和20 MHz, 采样频率为200 MHz时, SFDR后仿真结果】分别为100.1 dB, 88.3 dB.

设计实现一种应△用于CMOS图像传感器的10 bit模数转换器(ADC), 采用基于逐次逼近的新型流水线结构(Pipelined SAR ADC).提出了一种优化选取其中高精度倍增数模转换器(MDAC)和单位电容值的解析方法.通过采用第●一级高精度、半增益MDAC和动态比较器等技术提高了整体电路的线性度, 并降低了系统功耗.通过对版图面积的优化设计, 满足了CMOS图像传感器对芯片面积的要求.本设计基于180 nm CMOS工艺, 仿真结果显示电路实现了60.37 dB的信噪失真比(SNDR)和76.37 dB的无杂散动态范围(SFDR), 有效精度(ENOB)达到了9.74 bit.ADC的核心面积仅为140 μmⅹ280 μm, 约为0.04 mm².在2.8 V电压下, 功耗为9.8 mW.

设计了一种基于短时幅度和过零率双门限判决算法的语音端点检测ASIC实现电路, 采用基于异↙步FIFO的动态∮分帧和CSD编码技术大大节省了硬件资源开销, 在Modelsim和FPGA上分别进行了采集的语音信号的检测验证, 结果表明此算法具有硬件实现简单、资源消〓耗小、检测正确率高的优点.

针对硬件木马◣严重威胁到芯片的安全性和系统的可靠性◆的问题, 提出了一种基于遗传算法的集成电路硬件木马检测方法, 该方法将K均值算法的局部收敛能力和遗传算法的全局收敛能力结◆合起来, 提取旁路信息间的微小特征差异, 实现硬件木马的在线自动检测.本实验在FPGA芯片实现硬件验证, 以全局时钟、动态功耗和环形振荡器的输出三个信号作为研究对象, 搭建集成电路硬件木马检测系统采集三维旁路信息, 对160个样本芯片数据进行聚类分析, 实验结果证明该方法可准确有效地检测出硬件木马, 检测分辨率达到10^-4量级.

为了对微处理器中浮点运算单元FPU(floating-point unit)进行高效的功能验证, 对浮点运算的边界情况进行了研究, 引入了对中间结果(intermediate result)的约束解决□　算法(constriant solved arithmetic).与传统的对浮点运算单元的功能验证相比, 基于该约束算法的浮点数生成器, 拓宽了浮点边界情况的可选范围, 有效提高了验证效率.实验结果表明, 集成该浮点数生成器的UVM验证平台, 能够在12小时的测试时间内, 对一个浮点运算子模块(floating-point subunit)达到超过99%的覆盖率.

航天器舱布局CAD系统是针对航天器舱中的各种设备和仪器进行布局以及优化的智能布局设计系统, 对航天器舱布局CAD系统采用公理化设计的方法进行设计, 提出了基于独立公理的设计过程, 得到了系统的功能结构表, 降♂低了设计的复杂性, 保证了在设计过程中能够以适当顺序做出合理的决策, 保证了该系统的高效性及合理性▃.

设计了一款用于超宽带▃(UWB)收发机的多相位基带时钟生成器.该时钟生成器通过分析锁相环(PLL)和延时锁定环(DLL)结↓构的共性, 提出了一种全匹配的压控振荡器/压控延时线(VCO/VCDL)双模可配置结构, 使时钟生成器可以分别在PLL/DLL两⊙种模式下工作, 为UWB收发机提供2 GHz 10相位的基带时钟信号.该电路基于TSMC 65 nm CMOS工艺设计实现, 有效面积为0.03 mm².根据测试结果, PLL模式工作时输出相位噪声为-85.04 dBc/Hz @1 MHz, 参考杂散功率为-46.89 dBc.供电电压为1 V时, 电路总功耗约为2.1 mW.

针对片上系统中数据总线功耗显著的特点, 提出了一种低耦合翻转的数据总线编码方法.利用数据总线前一时刻传输的数据√对当前时刻需要传输的数据进行异或编码、同或编码, 并将异或编码、同或编码、反转编码及原码中耦合翻转次数◤最少的数据送到数据总线上进行传输, 有效降低了数据总线的功耗.实验结果表明, 对于常用的32 bit数据总线, 该编码方法Ψ可以将总线功耗降低33.06%, 优于传统的CBI编码方法和█E/O BI编码方法.

为提高SPH方法中邻近粒子的搜索效率, 采用条形Point-In-Box(PIB)搜索法和邻域区域相关搜索法交替▓执行机制, 实现了一种邻近粒子融合搜索算法.实验中, 分别用融合搜索法的SPH方法和条形PIB搜索法的SPH方法对溃坝现象进行了模拟, 并对条形PIB搜索法、邻域相关搜索法和融合搜索法在搜索时间和准确率上进行了比较, 证明了融合算法的可行性和高效性.

目前临界路径跟踪算法中确定扇出源临界性时, 未同时考虑扇出源的自屏蔽和多路敏化现象, 进而导致处Ψ理结果出现近似问题, 对此研究了自屏蔽和多路敏化现象对扇出源临界性的影响, 提高了算法的准确性.通过使用18值符号仿真, 可以同时检测固定故障和跳变时延故障, 提高了算法的有效性.使用C++编程语言对改进后的临界路径跟踪算法进行实现, 并应用于ISCAS’85标准电︼路进行故障模拟, 实验结果证明了该算法的准确性和高效性.

布图规划处于芯片物理设计的前端, 对VLSI整体性能起着至关重要的作用.给出了平面布图规划←约束的介绍, 通过在布图规划阶段进行约束嵌入的实验, 考查〗了约束对VLSI布图规划设计性能的影响.在IBM-HB+ Benchmark Suites上嵌入约束的㊣实验表明, 约束设置会给VLSI布图规划带来一定的影响, 甚至会←改善设计质量.

为解决模拟电路参数辨识困难和故障诊断成本高的问题, 提出一种基于矩阵的迹和谱半径的模拟电路故障诊断和参数辨识方法.该方法】以矩阵理论为支撑, 把被测电路输出电压的时间序列组成响应矩阵, 以响应矩阵的谱半径和迹随被诊断器件参数的变化而变化的对应关系为基础, 建立了故障模⊙型.该模型将故障检测、故障定位和参数辨识一体化处理, 具有易于工程实施的优点, 解决了基于数字信号处理与人工●智能的方法难︻以实现模拟电路故障参数辨识的不足.实验结果表明该方法的故障定位和故障参数辨◣识精度高, 计算时间开销小, 测试︼成本低.

提出了一种工作在低电压下的宽动态范围、低噪声、低失真度的可用于语音信号采集系统的自动增益控制电路(AGC).该AGC环路采用反馈式结构, 数字¤式增益控制.设计指标为1 V工作电压, 0~40 dB增益动态范围, 2 dB增益步长, 8 kHz带宽.采用π型电阻网络作为环路中可变增益放大器的无源反馈网络, 提高增益的准确性并实现增益在对数单位下的线√性.采用滞回比较器来减弱当峰值检测器输出信号在阈值电压附近小幅度快速变化而引起的抖动.基于UMC180 nm CMOS工艺完成电路及版图设计, 芯片面积约为0.45 mm².提取版图寄生参数后的电路仿真结果显示, AGC环路的功耗在1 V工作电压下约为0.17 mW; AGC的增益╳动态范围为0~40.2 dB, 增益步长为2 dB, 增益误差不大＠于0.2 dB.总谐波失真在输出信号1 kHz, 峰峰值为0.4 V时小于-70 dB.AGC中可变增益放大器单位增益时, 在音频(0.02~20 kHz)范围内的输出※积分噪声小于5μV_RMS.

对流水线模◤数转换器(ADC)的运放共享结构进行了改进, 设计了一款应用于超高频RFID系统的11位100 MS/s采样率的∮流水线ADC.该ADC将采样保持电路和第一级余量增益电路共◣享同一个运算放大器, 从而提高运算放大器的电流效率, 进而减小★功耗.运算放大器采用两对差分输入一对差分输出的、带增益◥自举的直筒式结构.通过使用对称栅压自举开关, 减小了连接虚地的开关, 流过大电流时, 注入电荷的失◤配.采用々此运放共享思路设计的11位流水线ADC, 在奈奎斯特采样时, 有效位数是10.6 bit, SFDR为71.2 dB, SNDR为65.5 dB, 功耗为52 mW.

针对抗辐射微处理器的容错需求, 特别是在高速缓存中由单粒子效应造成的多位翻转故障, 设计了一种高速№缓存纠检错方案, 以LEON2处理器为研究平台, 分别对指令Cache和数据Cache的标记存储器和数据存储器设计并行的BCH编码器和译码器, 实现多达4位错误的检测.针对检测到的多位错误, 利用存储层次特征, 实现对故障的有效规避.以LEON2处理器为研究平台的仿真结果证明, 该方案能够有效应对高速缓存中单粒子效应所引发的多位错误, 并且方案的资源开销和性能↑开销都比较小, 为未来纳米级微处理器的容错设计提供了支撑.

针对传统的在CPU上实现的基于双线性插值的图像缩放存在速度慢等问题, 利用GPU高性能并行计算优势, 实现了在GPU上基于双线性插值的快速缩放.此算法将目标图』像的每个像素分配给GPU中每】个线程同时执行, 提高插值效率.从实验结果可以看出, 此算法在放大图像时, 随着图像分辨率的增大, GPU的△插值速度相对CPU单线程▓和多线程的插值速度显著提高, 能很好达到实时缩放图像㊣的效果.

IEEE1149.7标准相对于IEEE1149.1标准新增了很多测试与调试的功能, 解决了现今复杂度高的芯片和系统无法测试的问题.在深入地研究IEEE1149.1和IEEE1149.7两种标准的基★础上, 利用自↘上而下的设计方法完成了由IEEE1149.1信号变为IEEE1149.7信号转换器的设计, 在QuartusⅡ平台中通过Verilog语言实现, 将设计应用在FPGA中, 并用QuartusⅡ中嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ采集FPGA的↘输出信号.输出结果表明所设计的方案可以将IEEE1149.1信号转化为IEEE1149.7信号, 可用于IEEE1149.7的待测系统进行测试⌒与调试.

提出了一种使用门控环形振荡器及级间增益误差校正技㊣术的1-1 MASH结构ΔΣ型TDC.该TDC使用两个GRO-TDC级联, 实现二阶噪声整形.采用基于电荷泵的大增益时间放大器进行级间放大, 进一步降低了TDC的量化噪∑声.使用一种级间增益校准技术校正时间放大器增益误差与两级GRO的频率失配.该TDC在SMIC 40 nm 1P8M CMOS工艺下设计和◤仿真, 实现了╳宽带宽、高精度(低带内积㊣　分噪声)、大动态范围.

针对全双工通信场景, 提出一种最大权重匹配的资源分配算法.该算法在保证蜂窝用户的服务质量需求和D2D用户通信链路々信噪比门限的约束条件下, 利用图论中的最大权重匹配算法协调D2D用户对和蜂窝用户之间的资源分配以最大化系统的吞吐量.仿真结果表明此算法有效提高了系统吞吐量, 同时在自♀干扰消除为110 dB时, 全双工通信模式下的D2D链路吞吐量接近半双工D2D通信的两倍.

颜色特征对图∩像的各种变换具有很好的鲁棒性, 使其∮在图像检索中发挥了重要作用, 但传统颜色特征中缺乏空间分布信息, 检索性能不佳.通过图像分块↑捕获颜色的空间分布信息, 并引入高效匹配核, 把局部颜色特征映射到低维空间, 生成比传统颜色特征RGB、HSV等判别性能更优的颜色高效匹配核↘特征CEMK(Color Efficient Match Kernels), 基于CEMK完成商品图像检索.结果表明: 颜色高效匹配核能有效地改善基于颜①色的图像检索性能.

在混合云环境下数据流具有扰动性, 对①关联数据的挖掘的误差较大.针对散乱点云自适应压缩挖掘算法的抗干扰性不好的问题, 提出一种基于数据信息流相空间重构々和关联规则特征提取的混合云环境下数据流挖掘算法.首先构建混合云环境下大数据信息流时间序列分析模型, 进行数据结构分析, 然后对混合云环境下数据信息流☉进行高维相空间重构, 在重构的相空间中进行关联规则特征提取, 以提取的特征◣作为信息素引导数据定位挖掘, 实现数据挖掘算法改进♀.最后通过仿▅真实验进行性能测试, 结果表明, 采用该算法进行混合云环境下数据挖掘的特征々提取聚敛性较好, 数据挖掘的准确概率较高, 抗干扰性能较强, 优于传统方法.

在借鉴已有的容错路由算法基础上, 对故障节点进行扩展, 解除部分节点转向限制、实施一定的均衡策略, 缓解了上述问题.在9×9的2D mesh网络中的仿真结果表明≡: 与未改进的算法相比, 算法在降低数据延迟和过热节点数量等方面有着明显∴的优势, 在最优情况下能降低12.7%的数据延迟和减少18.5%的过热节◆点.

对于高精度测量, 天线相位中心的偏差影响不能忽视, 测绘型天线在使用之前需要进行检定, 确保不超过误差容限.通过对天线相位中心偏差标定过程分析, 建立了一卐种新的观测模型, 处理相对定位的基线解算数据, 基于最小二乘准则估计旋转中心和相位中心偏差.该方法不需要约束天线的旋转角度和观测数据个数, 提高了天线相位中心偏差标定的精度, 通过对GNSS-750型测绘天线实际测试结果表明, 天线相位中心水平偏移标定精度优于0.05 mm.

引入邻域信息熵并用核距离代替简单的欧式距离, 提出了邻域信息熵的核模糊C均值聚类图像分割算法(EKWFLICM).实验表明, 该算法具有比WFLICM算法更强的去噪声能力, 以使保留原图像细节的能力, 具有一定实际№应用价值.

在物联网和嵌入式Linux内核环境下进行通风离心机的控制平台优化设计, 提高通风机的集成※控制性能, 针对当前的控制平台对扰动干扰的抑制能力不好的问题, 提出一种基于模糊自组织神经网络的多模控制算法.根据鲁棒→性PID控制约束参量优化求解进行控制律设计, 在嵌入式程序加载模】块进行控制算法加载进行平台设☆计, 根据通风离心机多模控制系统的总体设计和技术指标分析, 在物联网环境下构建嵌入式Linux内核进行通风离心机▲多模控制系统的硬件设计和软件开发, 实现控制平台端口信息采集、控制系统可视化远程操作等功能.最后进行系统调试和测试, 实验结果表明, 采用该控制系统进行通风离心机控制的鲁棒性较强, 控制误差较低, 具有优越性能.

提出在基于概率预测的pre-copy算法的基础上, 引入带宽自适】应算法, 当脏页率突然增大时, 带宽自适应算法能够自动提高迭代传输带宽, 缩短传输时间.实验结果表明, 在脏页率较高和脏页△率变化较大时, 该策略能够明显缩短迭代传送时间和停机时ξ间, 提高迁移性能和业务服务质量.