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2017年  第34卷  第1期

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数字太敏SoC的抗SEU加固设计
赵昌兵, 付方发, 肖立伊
2017, 34(1): 1-5,11.
摘要:
针对航天应用中数字式太阳敏感器高可靠性的要求,对基于Leon3处理器平台的数字式太阳敏感器SoC在RTL级进行抗SEU加固设计.出于加固后整个系统速度和面积的考虑,本文针对SoC中不同部分采取不同的加固方法,综合使用了三模冗余、EDAC(Error Detection And Correction)电路、CPU流水线重启和Cache强制不命中等容错方法.使用故障注入的方法测试寄存器文件加固后系统的软错误敏感性,对寄存器加固效果进行评估.并在FPGA上进行原型实现,对比加固前后的速度及开销情况.
一种基于访存依赖对的并行重放方法
应欢, 王东辉, 王喆
2017, 34(1): 6-11.
摘要:
确定性重放技术能够为并行程序提供复现执行的功能.为了加速重放执行,本文提出一种基于访存依赖对的并行重放方法,该方法通过离线分析记录阶段生成的日志文件,识别出日志文件中具有访存依赖关系的日志项,在重放执行时仅按序执行上述日志项.采用PARSEC测试集进行性能评估,实验结果表明该方法在重放阶段引入的开销较小.
用于移动支付的自适应曼彻斯特解码器设计
陈毅成, 郑朝霞, 刘政林
2017, 34(1): 12-14,20.
摘要:
限制距离通信中进行差分曼彻斯特解码时,由于RC振荡器产生的时钟有较大的偏差,导致误码率升高.本文提出的解码电路首先对解码信号进行滑动平均滤波,去除信号毛刺;在数据变换电路中,将信号方波变换成三角波.针对变换后的三角波,采用自适应的方法设置高电平门限和低电平门限,用来判断采样后的高低电平,同时通过判断三角波的波峰和波谷恢复出时钟和中间数据,进行差分曼彻斯特解码.实验表明,本文电路能在时钟偏移正负30%条件下稳定解码,且电路结构简单,实现成本较低.
AFTL:一种基于高级指令的闪存转换层
杨明伟, 李亚晖, 赵益民, 蔡晓乐
2017, 34(1): 15-20.
摘要:
为了对多层次并行固态盘提供的多种并行性进行高效利用,提出一种基于冷热数据的FTL算法:AFTL,通过对高级指令多分组指令(multi-plane)和交错指令(interleave)的使用,达到并行性利用的最大化,冷热数据识别与内部数据迁移指令(copy-back)、多分组擦除指令的结合则大大降低了垃圾回收的成本,两者的组合最终使得整体性能获得进一步提升.仿真结果显示,在多种负载、多种不同通道数的情况下,相对于同样综合利用多种并行性的动态FTL算法,写响应时间平均减少15.3%,相对于DLOOP算法,写响应时间平均减少78.9%.
动态取样机制耦合卡通成分估算的图像修复算法
张娟
2017, 34(1): 21-25.
摘要:
提出动态取样机制耦合卡通成分估算的图像修复算法.首先,引入各向异性扩散机制,获取图像的卡通分量,再引入高斯低通滤波器,改进了拉普拉斯算子,并联合卡通分量,建立等照度线检测模型,用以计算填充优先项;然后,建立动态取样机制,替代静态取样,从而提高样本的择取准确度及修复效率;最后,基于卡通分量,建立最优候选块匹配距离,测量目标块和候选块的相似度,完成图像修复.实验结果显示:与当前修复算法相比,在面对复杂纹理结构图像修复时,该修复算法有效抑制了模糊效应,拥有更佳的视觉效果与更高的修复效率.
65 nm近阈值SRAM稳定性分析
于雨情, 王天琦, 齐春华, 肖立伊, 喻沛孚
2017, 34(1): 26-29,34.
摘要:
本文通过将供电电压降低到近阈值区域实现低功耗的目的.现有标准6T-SRAM在近阈值电压下的性能非常差,且受工艺波动的影响很大.因此,本文提出了一种新型的8T-SRAM,与近阈值电压下的6管单元相比,其静态功耗基本相同,读噪声容限也增加了一倍.因此使该新型8管单元在实现低功耗的基础上保证了读写的稳定性.另外针对工艺波动对读噪声容限的影响进行分析,与6T-SRAM相比,新型8T-SRAM受工艺波动的影响更小.
一种基于新型BDS模型的语音信号字典构造方法
张宏乐, 李凤莲, 张雪英
2017, 34(1): 30-34.
摘要:
用字典训练的方法稀疏表示语音信号成为语音信号处理领域的热点课题.针对字典初始规模的选择问题,提出了一种新的基于新型BDS模型的字典训练方法,该方法根据最佳字典规模与稀疏比的关系为字典规模建立模型,可以自适应的为语音信号选择恰当的初始字典规模,克服了K-SVD方法依靠经验设置字典规模的缺陷.将加入BDS模型的训练字典的方法应用于来自太原理工大学数字音频与视频实验室语音库的语音,进行仿真实验并对实验结果进行了分析.实验结果表明:基于BDS模型的语音信号字典构造方法实现了自适应选择最佳字典规模目的,可在保证重构语音质量的同时,进一步提高字典训练的效率.
基于节点活性的硬件木马检测方法
冯秋丽, 侯波, 刘燕江, 恩云飞, 王力纬
2017, 34(1): 35-39.
摘要:
本文提出了一种基于节点活性的硬件木马检测方法,针对电路中的低活性节点生成测试向量,结合多参数旁路检测方法,实现对硬件木马的检测.以AES为目标电路并植入硬件木马,进行仿真及FPGA实验,实验结果表明与随机测试向量相比,本文生成的测试向量可将木马节点的翻转概率提高一个数量级、木马检测灵敏度分别提高6.75%(仿真)、77.4%(FPGA),硬件木马的检测精度达到10-4.
一种高性能快速关断型槽栅MOS器件
樊冬冬, 汪志刚
2017, 34(1): 40-43,47.
摘要:
提出了一种高性能快速关断型槽栅MOS器件.与常规型器件相比,这种新型器件在氧化槽内引入了两个垂直场板,这不仅使得器件在漂移区内引入了两个新的电场峰值,增大了器件的击穿电压BV,而且使得器件垂直漏场板周围形成了一层浓度更大的积累层,降低了导通电阻.故提高了器件的巴利加优值FOM.由于这种新型器件纵向栅、漏场板之间存在的垂直场板使得影响器件开关速度的栅漏电容值部分转化为器件的栅源电容以及漏源电容.结果分析表明:氧化槽宽度为1.7 μm、漂移区浓度为2.3×1015 cm-3时这个新型器件巴利加优值FOM提升了84.8%,栅漏电荷QGD提升了26.8%.
一种WLAN与eHRPD系统间负载均衡算法
李永刚, 张治中, 李龙江
2017, 34(1): 44-47.
摘要:
针对eHRPD、WLAN混合组网时的负载均衡,提出基于网络资源利用率为参考对系统内的用户进行异系统切换,从而使得混合组网后的系统负载得到均衡.通过该整合系统的仿真,在保证无线链路丢失率不受影响前提下,该方法使得蜂窝小区的平均吞吐率有所提高,并能找到使得吞吐率最大时的最佳切换阈值.
一种基于簇内中继转发的D2D协作通信算法
马克, 吴洋
2017, 34(1): 48-52,57.
摘要:
终端直通技术(Device-to-Device, D2D)能够提升蜂窝系统的通信容量,但未能充分考虑D2D链路的差异,限制了频谱资源的利用和数据传输速率.为此,提出了一种基于中继转发的D2D协作通信算法,在多播过程中基于簇内的数据包和邻居节点分布引入中继转发策略,从而为簇内用户链路质量较差的用户提供高速中继服务.经仿真试验和分析表明,该算法能够克服链路差异性导致的多播效率下降问题,从而提升D2D通信的传输速率,改善网络整体的通信性能.
一种基于Amold变换的彩色图像水印算法
李树全, 房冬丽
2017, 34(1): 53-57.
摘要:
提出了一种基于彩色图像的新型LSB半盲数字水印方案.该方案特点在于通过Amold算法置乱水印增强安全性,将彩色图像作为信息隐藏的载体,把处理后的水印信息分别隐藏到载体图像的R、G、B三个色彩空间.实验结果表明,该算法不仅提高了水印的嵌入容量,而且对图像剪切、滤波和旋转等攻击具有较好的鲁棒性.
基于图像全局矢量的特征点矢量提取方法
邹彬, 陆阳, 钱钧, 贺峻峰, 李良福, 杨一洲
2017, 34(1): 58-61.
摘要:
针对传统二进制特征描述子提取算法复杂,鲁棒性较差等缺点,提出了一种具有一定全局参考性及鲁棒性的二进制特征矢量;首先,对输入的匹配图像求取其Harris特征点及其显著图;然后,将图像空间网格化,求取各网格中心,并按其对应网格的显著度进行排序,生成全局基准矢量;最后,将各个特征点与全局基准矢量进行比较,生成基于显著度加权的二进制特征矢量.实验结果表明,该算法提取的二进制特征在极大减少计算的同时,还具有良好的特征表征能力.
基于AODV改进的战术互联网移动子网路由协议
赵典, 慕晓冬, 易昭湘
2017, 34(1): 62-65,70.
摘要:
为了适应战术互联网移动子网网络拓扑变化快、链路易断裂、可能存在单向链路、负载不均衡等特点,对传统AODV协议进行改进.在选路时考虑链路的稳定性和节点的负载,在RREQ报文加入前向节点列表防止单向链路,节点选取两条最优路径作为主备路由,设计了一种适合战场环境的MSAODV(Mobile subnet based AODV) 路由协议,并进行了仿真对比.OPNET软件仿真结果表明,MSAODV路由协议能够提高战术互联网移动子网的网络性能.
基于改进布谷鸟算法的火焰图像阈值分割算法
张晓琳, 张冲, 杨涛
2017, 34(1): 66-70.
摘要:
提出了改进的布谷鸟算法.在改进算法中,首先利用混沌理论进行种群的初始化,提高了种群的多样性.然后自适应选择利用莱维随机游走或者改进的蛙跳算法局部搜索方式更新新的解,提高了算法的局部搜索能力和算法的收敛速度.与其他算法相比较,改进算法显示了其强大的优化精度和高速度性,提高了图像的分割效率.
一种基于遗传算法的多IP核并行测试方法
谈恩民, 贾亚平
2017, 34(1): 71-75.
摘要:
针对现有SoC测试方法所需测试时间过长的问题,提出了一种基于遗传算法的多IP核并行测试方法.该方法主要是在功耗约束的情况下,通过遗传算法将尽可能多的IP核的测试数据压缩,即IP核的测试数据相同的位接到同一根总线数据位,使每次并行测试的IP核数量达到最大.此方法不仅可以减少测试数据集的大小,且能够减少对总线位宽的需求.通过应用遗传算法对所建立测试数据求取最佳测试方案的仿真,证明了该方法是可行的,且能够极大缩短测试时间.
基于狼群算法的球形译码算法研究
李瑞, 柏鹏, 彭卫东, 林志国, 林思铭
2017, 34(1): 76-80.
摘要:
在信号空间分集(SSD)系统中,使用球形译码算法可以有效降低接收机检测复杂度.但传统的球形译码算法在低信噪比情况下计算复杂度较高,为降低球形译码算法计算复杂度,分析了初始搜索半径设置对球形译码过程的影响,并利用狼群算法的寻优能力来获得最佳的初始搜索半径,在保证译码性能的前提下有效地降低了计算复杂度.仿真结果表明,基于狼群算法的球形译码算法可以获得与传统SD算法相同的性能,同时在低信噪比情况下有效降低了球形译码算法的计算复杂度.
稀疏样本人脸检索方法研究
沈旭东, 蒋婷, 朱明
2017, 34(1): 81-84.
摘要:
提出一种将Gabor,LGBP,LPQ三种特征融合的人脸特征描述方法.将人脸按五官进行分块,分别提取Gabor,LGBP和LPQ特征,再通过融合得到最终的融合特征来表征每一个人脸.实验表明,在FERET,AT&T数据集以及在网吧采集的实际人脸数据集上,该融合特征检索性能与当前常用的特征相比有了一定程度的提高.
基于预取的Cache替换策略
孙玉强, 王文闻, 巢碧霞, 顾玉宛
2017, 34(1): 85-89,94.
摘要:
在页式虚拟存储管理系统中,合理的Cache替换策略可以减少CPU等待时间,提升Cache命中率和系统性能.许多经典Cache置换算法的依据都是页面的访问次数或访问时间,也有一些是两者兼顾.对此介绍了一种基于预取的Cache替换策略,主要做出了以下2点优化:(1)一次Cache置换淘汰多个页面;(2)Cache首次调入页面由"拉取"模式改为"推送"模式.模拟实验结果显示,该方法有效提高了Cache命中率,提升了系统性能.
基于Wi-Fi的室内定位原型机研究与实现
李振宁, 张春, 李永明, 谢拓, 贾雯
2017, 34(1): 90-94.
摘要:
分析及对比了各种室内定位方法,为达到更高的定位精度,采用到达时间差法(TDOA)来定位.设计了基于Wi-Fi的室内定位原型机,采用NI公司的软件无线电平台USRP 2952R来实现.整个系统包括Wi-Fi协议的接收、时差测量和位置解算与显示.测试结果表明,能达到0.3 m的准确度和精度,以及每个位置1 s的刷新频率,满足了室内定位系统的需求.
一种基于统计分析的多视点视频编码中Direct模式提前终止算法
王萍, 刘琪, 张磊
2017, 34(1): 95-101.
摘要:
提出了一种针对多视点视频编码中Direct模式的提前终止算法.该算法基于当前编码宏块相邻视点、时间及空间方向的已编码邻近宏块的编码信息,提出了一个描述当前宏块的邻近块代价影响因子,通过与阈值比较可对多数编码宏块直接选择Direct模式进行编码,从而略过其他模式的相关计算.实验结果表明,与原始的多视点视频编码算法相比,该算法可平均减少约88.2%的编码时间,同时峰值信噪比仅下降约0.29 dB,编码比特率增加约0.68%.
基于整体最小二乘的椭圆拟合方法
熊风光, 李希, 韩燮
2017, 34(1): 102-105.
摘要:
针对传统椭圆拟合方法中存在的无法剔除噪声点并且参数误差较大的缺陷,提出了一种基于随机采样一致性、约束条件及整体最小二乘的椭圆拟合改进算法.该方法首先根据椭圆的性质,利用随机采样一致性剔除噪声点,再利用基于约束条件的整体最小二乘法,对去噪之后的数据进行椭圆拟合.实验证明,随机采样一致算法能很好地去除噪声,并且跟传统最小二乘法的拟合结果相比较可以看出,改进之后的拟合方法拟合出的椭圆参数精度更高.
动态可重构阵列处理器数据流处理单元的设计与实现
山蕊, 李涛, 蒋林
2017, 34(1): 106-109.
摘要:
阵列处理器是一种满足高效能需求、适应未来工艺发展的并行计算结构.基于动态可重构阵列处理器架构,提出了一种基于数据流驱动的处理单元高效硬件实现结构,并完成了四抽头低通滤波器的电路映射及仿真,最后基于Xilinx V6开发板的综合结果进行了性能分析.
时钟共享多线程处理器存储结构的设计与实现
李卯良, 李涛, 刘欢, 杨铮, 郭佳乐, 李明, 宋晨阳
2017, 34(1): 110-113,118.
摘要:
针对时钟共享多线程处理器(SMT_PAAG)中指令和数据存取速率的需求,提出了一种时钟共享多线程处理器交叉存储结构.该结构分为数据交叉存储和指令交叉存储,其中数据交叉存储实现了前向处理单元和多线程处理单元(Processing Element,PE)的数据交互、线程间数据交互以及线程内部数据存取;指令交叉存储实现了PE内部线程的指令存取.在FPGA上实现结果表明,该交叉存储结构能够满足多线程处理器对于指令和数据存取速率的需求,最高工作频率可达518.309 MHz.
基于Annotation数据结构自动生成的研究与实现
王雪梅, 李彩虹, 慕富强, 李廉
2017, 34(1): 114-118.
摘要:
为了使整个数据库设计更加工程化、规范化和便捷化,使用Annotation注解技术实现数据库物理结构的自动生成,使之从数据库设计文档自动生成关系型数据库结构代码的方法,从而大大缩减了相关数据库开发的周期,提高了数据库开发的效率.
基于FPGA的二值图片连通区域标记算法
马毅超, 陶亚凡, 吴龙胜, 洪鑫扬, 李寻, 何立风
2017, 34(1): 119-122.
摘要:
提出一种基于FPGA的二值图片连通区域标记算法,每次提取9个像素信息,充分利用FPGA的并行处理能力,在一个时钟周期内完成9个像素的处理,在对图像进行遍历的同时进行快速标记.最后搭成简单测试电路.在PC上将二值图片通过USB传输给FPGA,然后FPGA将图片进行标记,标记完成后将标记的图片和所用的时间返回PC.将实验结果与现有几种图像处理方式进行比较,发现FPGA在处理图片能力与软件处理方式能力相当时,主频、功耗远低于软件处理设备,且成本低,可以作为专用图像处理设备.
基于FPGA和DSP的抗单粒子高清图像采集处理系统设计
陆嵩, 付方发, 谭龙玉, 王进祥
2017, 34(1): 123-127,131.
摘要:
与传统的CCD相比,CMOS图像传感器因其相对简单的驱动,更低的功耗,更强的抗辐射能力,在空间探测领域得到了越来越多的应用.采用CMOSIS公司生产的CMV4000的图像传感器,基于FPGA和DSP设计完成了分辨率为2 048×2 048,10 frame/s的高清图像采集系统.从器件选型、逻辑设计等方面考虑了系统的抗单粒子效应设计.试验结果表明,系统运行稳定可靠,由单粒子翻转造成的功能中断小于10-2次/天,安装光学系统后能够高质量成像.
一种基于拟牛顿法蝙蝠算法的网络故障检测方法
张义良, 罗晓娟
2017, 34(1): 128-131.
摘要:
针对现有的网络系统故障检测方式存在的检测精度不高、检测收敛速度慢和易陷入局部最优问题,综合了蝙蝠算法和拟牛顿法,提出了一种基于差分进化蝙蝠算法的网络系统故障检测方法(Quasi Newton-Bat Algorithm,QN-BA).该方式通过搭建滤波模型和残差模型,结合拟牛顿法蝙蝠算法得到模型的最优解,有效地规避了现有方式存在的问题.最后通过仿真实验深入研究了影响该故障检测方法的主要因素,并对比分析了该方法与NPSO-PF(新型粒子群优化滤波算法)和LWRLR(变学习率变加权递推最小二乘算法)的性能,验证了其有效性.
应用于14 bit低功耗流水线ADC的sub-ADC电路设计
陈忠学, 何全, 章国豪
2017, 34(1): 132-135,140.
摘要:
基于SMIC 0.18 μm标准CMOS工艺,设计了一种应用于14 bit、100 MHz采样频率低功耗流水线ADC的1.5位sub-ADC单元电路.sub-ADC主要包括核心模块比较器电路和编码单元电路.采用由前置放大器和锁存器构成的动态锁存比较器,来实现较高的速率.为降低流水线ADC的每一级功耗,提出一种新结构的sub-ADC电路,实现前置放大器在相邻的比较器中共享,增加复位开关电路降低"回踢"噪声和消除两锁存器之间的相互干扰.仿真结果表明:在3 V电源电压、100 MHz的采样频率下,输入输出正确翻转,传输延时为1.73 ns,功耗为157.3 μA,可满足高精度低功耗流水线ADC的性能要求.
一种基于矩阵和权重改进的Apriori算法
边根庆, 王月
2017, 34(1): 136-140.
摘要:
提出基于矩阵和权重的一种改进算法——MW_Apriori算法.该算法首先通过扫描一次事务数据库来构造0-1事务矩阵,其次赋予项和事务权重,并计算项的权重支持度,从而得到频繁项集.实验结果表明,MW_Apriori算法避免了数据库的重复扫描,使得时间和空间的耗费显著减少,同时能有效地挖掘出隐藏的、更有价值的事件.
计算机网络入侵环境下健康节点通信选择算法的研究与仿真
胡艳
2017, 34(1): 141-144.
摘要:
提出一种新的网络入侵环境下健康节点通信选择算法,依据网络入侵数据的特点,引入统计学中分类思想实现网络入侵数据的检测.在此基础上,给出健康节点通信失真表达式,采用最靠近信源的健康节点通信选择方法,使其他节点进入休眠模式,并对失真情况进行分析.选择一定范围内的健康节点进行数据传输,依据计算结果与失真误差要求对范围进行划定,从而实现健康节点通信选择.实验结果表明,所提算法不仅失真性低,能够保持传输信息的完整性和通信安全,而且所需能耗低,通信效率高.