摘要：用于电动汽车的永磁同步电机不仅需要考虑额定工况的性能,还需要考虑整个路谱下的综合效率。基于此,介绍了一种基于新标欧洲循环测试(NEDC)路谱的非对称V型内嵌式永磁同步电机优化设计方法。将上述非对称电机中永磁体上下两部分的几何参数分别作为独立参数进行参数化建模,然后以NEDC效率和转矩成本比为优化目标,采用遗传算法分别对对称和非对称V型永磁同步电机进行多目标优化。最后,选取帕累托前沿上的最佳设计点进行电磁性能仿真比较。仿真结果表明,与对称结构相比,非对称转子结构由于磁场偏移效应而表现出更强的转矩性能。因此,非对称V型永磁同步电机具有更加优异的电磁性能和更低的制造成本,在电动汽车领域具有广阔的应用前景。

摘要：在无线传感器网络数据传输过程中,网络的通信状态是一个重要的研究点.当网络吞吐率过载时,需要调整网络通信策略以保证传感网的整体性能,因此首先需要对网络的传输状态进行识别.设计并实现了一种能够实时在线识别传感器网络数据通信状态的机制,能够对网络正常、过载的传输状态进行准确判断,以支持网络通信策略的调整.首先通过实验获得网络传输过程中的基础性能参数,并对这些参数与网络通信负载状态的相关性进行分析,选择吞吐率作为网络负载状态的分类标准,建立基于支持向量机模型(support vector machines,SVM)的网络通信负载状态识别模型,并根据实测数据确定该模型在模拟环境中的参数.实际测试表明,该判别模型的准确率可达到91.28%,能够对网络通信负载状态进行有效识别.

摘要：内存对象缓存系统在通信方面受制于传统以太网的高延迟,在存储方面受限于服务器内可部署的内存规模,亟需融合新一代高性能I/O技术来提升性能、扩展容量.以广泛应用的Memcached为例,聚焦内存对象缓存系统的数据通路并基于高性能I/O对其进行通信加速与存储扩展.首先,基于日益流行的高性能远程直接内存访问(remote direct memory access,RDMA)语义重新设计通信协议,并针对不同的Memcached操作及消息大小设计不同的策略,降低了通信延迟.其次,利用高性能NVMe SSD来扩展Memcached存储,采用日志结构管理内存与外存2级存储,并通过用户级驱动实现对SSD的直接访问,降低了软件开销.最终,实现了支持JVM环境的高性能缓存系统U2cache.U2cache通过旁路操作系统内核和JVM运行时与内存拷贝、RDMA通信、SSD访问交叠流水的方法,显著降低了数据访问开销.实验结果表明,U2cache通信延迟接近RDMA底层硬件性能;对大消息而言,相较无优化版本,性能提高超过20%;访问SSD中的数据时,相比通过内核I/O软件栈的方式,访问延迟最高降低了31%.

摘要：虚拟化技术在为现代数据中心提供高效的服务器整合能力和灵活的应用部署能力的同时,也对数据中心服务器的I/O系统设计提出了新的需求,现有I/O资源与服务器紧密绑定的I/O体系架构将产生成本上升、资源冗余、I/O连线复杂化等一系列问题.针对上述问题,提出了一种基于单根I/O虚拟化协议(single root I/O virtualization,SR-IOV)的多根I/O资源池化方法:基于硬件的多根域间地址和ID映射机制,实现了多个物理服务器对同一I/O设备的共享复用,有效减少单体服务器所需的设备数量和连线数量,并进一步提高服务器密度;同时提出虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配,提高资源的利用效率.提出的方法在可编程逻辑器件(fieid-programmable gate array,FPGA)原型系统中进行了验证,其评测表明,方法能够在实现多根I/O虚拟化共享的同时,保证各个根节点服务器获得近乎本地直连设备的I/O性能.

摘要：高性能计算和云计算的飞速发展对高性能互连网络的设计提出了越来越高的要求:除了要保证高带宽、低延迟和高可靠性等特性,还要面临成本和系统规模的挑战.该文针对这些特性和挑战提出了一种低开销的基于cHPP体系结构的超节点网络接口控制器:(1)设计了兼容PCIe的网络通信协议,降低协议转换开销、减少通信延迟并增强系统可扩展性能;(2)采用PCIe高速通信接口并支持用户级通信提高软硬件交互效率,面向MPI编程模型抽象出高效通信原语(如NAP、PUT和GET)加速大数据传输;(3)硬件支持I/O虚拟化实现超节点内对网络接口控制器的高效共享.为了对该文的设计进行功能和性能验证,文章基于FPGA实现了系统原型,实验结果显示最低延迟为1.242μs,有效数据带宽可达3.19GB/s.

摘要：传统分布式键值存储系统大都基于操作系统提供的套接字与可移植操作系统接口构建,受限于接口语义及内核开销,难以发挥底层新型网络和存储硬件高吞吐与低延迟的性能优势.聚焦键值存储系统的数据通路,面向高速以太网与NVMe(non-volatile memory express)固态存储,于用户态整合网络栈与I O栈,协同设计以优化吞吐性能与延迟稳定性.用户级融合I O栈的控制平面由同一处理器核心于同一上下文中统一管理网卡与固态存储设备的硬件队列,消除了传统分离式设计所导致的多次进出内核态、多次上下文切换以及潜在的核间通信与数据迁移等的弊端,最大限度降低系统软件层面的管控开销.数据平面采用统一的内存池,借助用户级设备驱动,数据于上层键值系统与底层设备之间直接通过DMA传输,没有额外数据拷贝与操作系统干涉.针对大消息访问请求,通过将数据分片并交叠执行网络与存储DMA操作,进一步掩藏了访问延迟.实现了全用户态键值存储系统UKV,支持内存外存2层存储以及广泛应用的Memcache接口.将UKV与由Twitter开源的Fatcache系统进行了测试对比.实验结果表明,涉及外存的SET请求的每秒查询吞吐量提高了14.97%~97.78%,GET操作的每秒查询吞吐量提高了14.60%~51.81%;涉及外存的SET操作的p95延迟降低了26.12%~40.90%,GET操作的p95延迟降低了15.10%~24.36%.

摘要：为进一步提升网络性能,在处理器内集成网络设备逐渐成为趋势,但随着片上处理器数目以及高维度系统域网络对片间互连端口数目需求的不断增加,传统的集成集中式Router的结构(如IBM Blue Gene/Q)将面临可扩展性、片上流量均衡及片间接入公平性等问题。基于此,提出了片上网络和片间系统域网络协同设计方法,以分布式的虚拟Router架构替代传统集中式的Router架构,一方面通过将片间网络接口分布在片上网络,为处理器核提供均衡、公平的网络服务,另一方面省去了集中式Router中的交叉开关,进而消除了片间交换的扩展性限制,降低了CPU集成片间网络设备的成本。从协同路由、协同网络接口布局和协同参数设置三个方面对该协同设计方法进行了系统性的探索,并通过对TMesh网络架构进行实例研究,给出了虚拟Router架构的性能和可行性分析。

摘要：针对柔性仿生关节难以实现力与刚度独立控制的问题,建立了一种新的气动人工肌肉等效弹簧模型及关节力和刚度模型,设计了一种双输入双输出滑模控制器,来实现对气动人工肌肉拮抗关节力与刚度的独立控制.最后,搭建了气动人工肌肉驱动的拮抗关节实验平台,在关节位置固定和开放两种状况下进行了实验研究,验证所提方法的有效性;在不同负载情况下进行了对比实验,验证所提方法的通用性.所提出的建模和控制方法综合考虑了仿生关节位置、力和刚度相对独立控制,在机器人与人或环境互相作用的场合有很好的应用前景.

摘要：现有二进制翻译系统主要采用纯软件的方法实现访存指令模拟,用于目标访存指令的翻译后代码规模过高,导致模拟效率低下。针对该问题,提出一种高效的龙芯二进制翻译系统,设计一种双翻译后备缓冲(TLB)结构,通过在CPU核中新增一个专门用于转换宿主机地址的硬件TLB,实现由硬件直接进行地址转换,并通过降低用于X86访存指令的翻译后代码规模减少模拟开销。实验结果表明,与采用纯软件模拟方法的二进制翻译系统相比,优化后的内存拷贝性能提高约100倍,模拟X86Linux内核的启动时间缩短19.12%。

摘要：为实现对帕金森病进行自动诊断,对基于Spiral和Meander手绘图的CNN和CapsNet的PD诊断方案进行研究。图像预处理过程保留了色彩信息,模型可以学习笔划压力、速度等特征。实验结果表明,CapsNet和CNN分别是基于Spiral和Meander的最优诊断方案。研究结果表明,Spiral具备比Meander更多的差异来诊断PD,CapsNet是基于Spiral的最佳方案;保留色彩信息的图像更有利于基于手绘图诊断PD,所实现结果(Acc=95.7%)优于先前最优报道(Acc=82.7%)。