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2018年  第35卷  第9期

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基于Hsim的标准单元时序信息提取方法
侯西亮, 王志刚
2018, 35(9): 1-5.
摘要(70) HTML (25) PDF (1)
摘要:
在全定制标准单元版图设计完成后, 需要在不同的负载, 输入转换时间以及最快, 最慢和典型情况下, 对标准单元进行后仿真.为了快速得到其准确的时序信息, 提出了一种基于Hsim的标准单元时序信息提取方法, 并以D触发器标准单元为例, 介绍了利用测量脚本快速提取标准单元时序信息的过程.结果表明该方法可以灵活的根据需要设置仿真环境参数, 实现了对标准单元时序信息的快速准确提取, 测量结果为后续标准单元的使用与版图优化提供了指导意义.
一种度量软件体系结构复杂性的方法
秦怀斌, 郑瑶, 郭理
2018, 35(9): 6-9, 13.
摘要(43) HTML (16) PDF (0)
摘要:
论文首先介绍了复杂网络及有向加权网络方法, 并给出了SA的形式化描述.其次, 提出了一种通过SA边权、构件的入强度、构件的出强度、构件的总强度、SA凝聚度等度量属性进行SA复杂性的度量方法.最后, 根据给出的度量SA复杂性的方法进行了实例验证.结果表明, 该方法在严格的形式化基础上, 可以较好地对软件系统的SA复杂性进行度量, 为系统后续开发及维护等工作提供参考和支持.
一种SRIO交换器内部网络设计
胡孔阳, 韩琼磊, 顾大晔
2018, 35(9): 10-13.
摘要(65) HTML (22) PDF (1)
摘要:
针对SRIO交换器数据通路的特点, 提出了一种交换器内部的互连网络设计.重点解决了实现交换网络的三个问题:1.SRIO端点与端点的跨时钟域转换; 2.SRIO传输层包的组合与拆分; 3.多个源端点向同一个目的端点请求时的仲裁.使用VerdilogHDL对设计进行了描述, 同时设计了SRIO端点模型并与之互连, 对交叉网络进行随机测试, 通过自动化比对收、发端点的数据包验证设计的正确性.经过验证, 本设计可以利用SRIO端点控制器IP基于ASIC或FPGA构建SRIO交换器.
基于Hadoop的大数据频繁模式挖掘算法
李校林, 杜托, 谢勇
2018, 35(9): 14-19.
摘要(43) HTML (11) PDF (0)
摘要:
针对传统的频繁模式挖掘算法不能满足大数据环境下的挖掘需要, 提出一种高效挖掘大型数据库中频繁模式的并行算法H_PrePost.首先从压缩数据库、简化数据表示以及采用高效的连接和剪枝策略等方面对PrePost算法进行改进, 以提高单机模式下的挖掘效率.然后将改进算法迁移到Hadoop平台上, 利用MapReduce模型进行并行计算, 同时提出一种负载均衡策略保证集群高效运行.最后使用kulczynski度量和不平衡比对所挖掘的频繁模式进行评估, 以确保所挖掘模式具有实际应用价值.实验结果表明, H_PrePost算法可以有效挖掘大数据集中的频繁模式.
具有自适应边界与最优引导的莱维飞行蚁狮优化算法
王若安, 周越文, 韩博, 李剑峰, 刘强
2018, 35(9): 20-25, 31.
摘要(84) HTML (32) PDF (0)
摘要:
针对蚁狮算法存在探索与开发能力不平衡的缺点, 提出了具有自适应边界与最优引导的莱维飞行改进算法.首先蚁狮调整边界范围, 蚂蚁做莱维飞行, 以此平衡探索与开发能力; 其次较差蚁狮做高斯变异, 并通过自适应最优引导方程, 提高收敛速度和全局搜索能力.6个标准测试函数的仿真结果表明, 相比其它算法, 提出的改进算法提高了最优解的精度和收敛速度.
一种易于硬件实现的嵌入式GPU三角形光栅化算法
刘青楠, 曾泽仓, 杜慧敏, 丁家隆
2018, 35(9): 26-31.
摘要(86) HTML (35) PDF (1)
摘要:
在嵌入式GPU中, 三角形光栅化的性能是决定图形处理器性能的一个重要因素.传统的三角形光栅化算法需要处理大量的无关像素, 会降低GPU的处理速度.本文针对采用瓦片渲染的嵌入式GPU, 提出一种基于瓦片的递归的三角形光栅化算法, 三角形光栅化会引起图形的几何走样, 本文利用超级采样中的反走样算法, 只用加法和移位实现了RGSS反走样算法.用C++语言实现了所提出的三角形光栅化及反走样算法.并在Xilinx zc706开发板上对算法进行了验证.结果表明, 光栅化算法可完成对任意三角形的渲染, RGSS反走样算法处理后的三角形抗锯齿效果明显, 该算法易于硬件实现, 适用于采用瓦片渲染的嵌入式GPU中.
一种基于NAND Flash的多通道存储系统编址方式研究与实现
赵倩, 唐磊
2018, 35(9): 32-36.
摘要(159) HTML (33) PDF (3)
摘要:
针对NAND Flash存储器的工作原理和物理特性, 大容量固态存储系统可以引入多通道并行技术来支持高速数据传输.文章针对闪存阵列存储系统提出了一种新的编址方式—FVLA(Flash Virtual Layer Address), 该编址方式能很好地体现闪存系统的驱动顺序, 而且具有灵活的可配置性.利用该编址方式设计出一种基于超级页的地址映射方法, 通过仿真证明了该映射方式能很好地执行并行操作并大幅降低了映射表所占用的存储空间.
语音识别中卷积神经网络的FPGA实现
屈家丽, 贺光辉, 王国兴
2018, 35(9): 37-41, 49.
摘要(72) HTML (43) PDF (3)
摘要:
针对应用于语音识别中的卷积神经网络, 为了提高能耗比, 将网络在FPGA中进行定制化实现, 并通过PCIe完成了FPGA与主机的交互.对该网络定点仿真结果表明, 整体采用16位定点计算可以在保证精度的情况下有效地减少数据存储量和带宽要求.采用多种复用方式进行卷积层与全连接层的速度优化, 并与流水线结构相结合, 提高系统了的吞吐率, 在系统150 MHz的时钟频率下达到了3 715 fps的速度.
一种用于磁隔离驱动电路的编解码方案设计
彭锐, 蔡小五, 刘海南, 罗家俊, 赵海涛, 吴秀龙
2018, 35(9): 42-46.
摘要(34) HTML (12) PDF (2)
摘要:
采用体硅0.25 μm BCD工艺, 设计了一种用于磁隔离驱动电路的编解码方案, 将需要传输的数字信号编码成两个不同宽度的高频脉冲, 这些高频脉冲从变压器初级线圈耦合到次级线圈, 并且由次级端电路检测, 最后在输出端重新恢复成输入的信号.相对于传统的磁隔离驱动电路的编解码方案, 本文设计的磁隔离驱动电路的编码和解码方式新颖, 电路实现简单, 使传输的信号延迟时间大大减小, 并且工作频率更高.仿真结果表明, 电路在3~5 V的电压下能正常工作, 可以实现最大数据隔离传输速率达到125 Mbps, 延迟时间最大仅有8 ns, 静态电流1.64 mA, 动态功耗0.37 mA/Mbps.
基于DC系数隐藏的JPEG图像加密算法
韩栋, 王春华
2018, 35(9): 47-51.
摘要(74) HTML (19) PDF (0)
摘要:
原始位图图像经过8×8大小分块, DCT变换和系数量化后, 取出其直流(DC)系数进行比特位分解, 将分解后的每一个比特位隐藏到其所在系数块的不同交流(AC)系数的最低比特位上去.完成所有DC系数的隐藏后, 将整个图像的所有DCT系数进行整体的置乱加密.最后, 按照JPEG压缩编码的格式完成后续编码过程.仿真实验和分析结果表明, 该算法加密效果良好, 对图像压缩率影响较小, 图像格式兼容性较好, 具有较强的安全性.
一种适用于三维芯片间时钟同步的全数字延时锁定环设计
叶云飞, 吴宁, 葛芬, 周芳
2018, 35(9): 52-54.
摘要(40) HTML (19) PDF (0)
摘要:
本文提出了一种适用于三维集成电路芯片间时钟同步的全数字延时锁定环设计.在给定的三维集成电路中, 该全数字延时锁定环采用可变逐次逼近寄存器控制器设计来缩短锁定时间, 以消除谐波锁定问题并拓宽工作频率范围, 实现硅过孔引起的延时偏差可容忍和垂直堆叠芯片间时钟信号同步.整个设计采用TSMC 65 nm CMOS低功耗工艺实现.仿真结果显示在工艺角最坏情况下最高工作频率是833 MHz(SS, 125℃, 1.08 V), 在工艺角最好情况下最低工作频率是167 MHz(FF, -40℃, 1.32 V), 整个工作频率范围内最长锁定时间固定为103个输入时钟周期, 在典型工艺角下功耗为0.8mW@833 MHz(TT, 25℃, 1.2 V).版图有效核心面积为0.018 mm2.
一种单粒子效应加固RS触发器电路设计
王佳, 李萍, 郑然, 魏晓敏, 胡永才
2018, 35(9): 55-58, 63.
摘要(75) HTML (33) PDF (0)
摘要:
提出了一种结构新颖的RS触发器电路结构.基于双互锁存储单元结构, 实现了单粒子翻转加固.为进一步消除单粒子瞬态的影响, 提出的电路采用了一个保护门电路和一个施密特触发器.该电路基于一种0.25μm商用标准CMOS工艺进行了电路设计和版图物理实现.Spectre仿真结果表明提出的RS触发器对一个单粒子事件完全免疫, 输出电压波形不受单粒子翻转和单子瞬态脉冲的影响.与三模冗余结构相比, 在同等可靠性的情况下, 该触发器面积减小27.8%, 功耗降低43.1%.
基于稀疏深度置信网络的图像分类识别研究
刘梦溪, 王征, 宋久旭, 巨永锋, 武晓朦
2018, 35(9): 59-63.
摘要(79) HTML (17) PDF (1)
摘要:
针对工业生产中X射线获取的焊缝图片缺陷难以被识别的问题, 构建了一个深度置信网络模型, 该模型由三层受限玻尔兹曼机组成, 由于将稀疏约束引入深度学习模型的算法中, 使得焊缝缺陷信息能够获取到有效的目标稀疏表示, 以更为简洁有效的训练实现对焊缝缺陷信息的识别.通过分层网络模型对比实验表明, 稀疏深度置信网络能够提高焊缝缺陷图像识别的正确率, 实现更为精准的图像信息分类, 在有效避免过拟合现象的发生的同时, 提升了模型对于焊缝缺陷识别的性能.
PCI Express协议事务层设计与仿真
许川佩, 李春丰, 张培源
2018, 35(9): 64-69.
摘要(48) HTML (24) PDF (0)
摘要:
PCI Express协议是一种高速的的串行总线协议, 事务层是整个协议中重要的部分.针对海量数据实时传输的实现问题, 本文对该协议事务层进行系统结构设计, 主要实现事务层的数据发送, 数据接收和信用流控制, 以及对应用层接口和数据链路层接口的逻辑设计.采用Verilog HDL语言实现.使用Modelsim进行仿真.验证了本设计的正确性.
粗粒度可重构处理器的系统级功耗建模
穆昌根, 赵仲元, 绳伟光, 毛志刚
2018, 35(9): 70-73, 78.
摘要(34) HTML (30) PDF (0)
摘要:
本文针对粗粒度可重构结构, 提出一种可根据不同结构参数进行拓展的系统级功耗建模方法.该方法采用层次描述的方法, 分别从体系结构、电路和工艺层建立功耗模型, 再利用线性模型计算出系统的整体功耗.对比仿真和实测数据的误差, 验证了该建模方法的有效性.在探索粗粒度可重构架构的早期, 可以应用该方法来评估可重构处理器的功耗.
文本分类中基于CHI改进的特征选择方法
宋呈祥, 陈秀宏, 牛强
2018, 35(9): 74-78.
摘要(51) HTML (15) PDF (0)
摘要:
针对传统卡方统计量(CHI)方法在全局范围内做特征选择时忽略词的频度、词的分布等问题, 提出了一种改进的文本特征选择方法.该方法通过定义特征词频度分布相关性系数, 选择局部出现的强相关性特征, 同时考虑特征词类间分布差异性来提升不均衡数据集的分类指标.结果表明, 改进的方法不仅在分类效果上有明显的提高, 而且性能更加稳定.
一种改进算的鸟群算法
李延延, 万仁霞
2018, 35(9): 79-84.
摘要(35) HTML (11) PDF (0)
摘要:
针对鸟群算法(BSA)在警戒行为和飞行行为的模型设计中存在的不足, 本文在原算法的基础上, 为了增加鸟群警戒行为的靶向性, 在选取目标个体时, 采用了当前最优个体替代原算法中随机选取的方法; 为了克服飞行行为中生产者迭代步长过大而容易导致过度跳跃的不足, 采用步长加权平均思想予于改进.通过对12种典型的不同类型基准函数进行实验测试, 结果表明改进策略对算法的全局搜索能力和优化精度都有较大的提高, 能达到更好的收敛速度和寻优精度.
基于类Apriori原则的区域周期模式挖掘算法
李鹏岳, 何杰, 谭志国
2018, 35(9): 85-89.
摘要(119) HTML (32) PDF (0)
摘要:
时间序列在各领域广泛存在, 针对目前已有的周期模式难以描述仅在时间序列部分区域存在的周期行为的现状, 提出了区域周期模式的概念.在对此区域周期模式进行详细形式化描述的基础上, 进一步提出了一种基于类Apriori原则的区域周期模式挖掘算法.该算法能在保证挖掘结果完整性的同时, 较大程度地提高挖掘效率.通过在网络安全公开数据集上的实验表明, 该算法能快速精确地挖掘出时间序列中所有的区域周期模式.
一种基于IPD工艺的超宽频带功率分配器设计
李瑞鹏, 马骁, 慕褔奇, 邱昕
2018, 35(9): 90-94.
摘要(90) HTML (37) PDF (1)
摘要:
针对目前通信设备及系统对低功耗、小型化的高性能器件的需求, 提出采用IPD工艺并通过微带线形式的多节阻抗变换器代替传统威尔金森功分器中的四分之一波长传输线的方法, 实现了工作频率范围为3~42.5GHz的超宽带功分器.仿真结果表明该宽带功分器在3~42.5GHz频带内输入输出回波损耗以及输出端口隔离度均小于-10 dB, 插入损耗在3~26.8 GHz频段内小于1 dB, 在26.8~42.5 GHz频率范围内小于2 dB.芯片面积为3.1*1.1 mm2, 有效地缩减了宽带功分器尺寸, 有助于实现系统的小型化.该功分器工作频率能够覆盖我国5G网络已规划频段, 在未来的5G通信系统中有广泛的应用前景.
应用于5GHz频段的宽带低噪声放大器设计
吴晓文, 陈晓东, 刘轶
2018, 35(9): 95-98.
摘要(46) HTML (20) PDF (4)
摘要:
针对WLAN 802.11a/ax频段和未来第五代移动通信5 GHz以上应用, 设计了一款5~6 GHz的低噪声放大器(LNA), 其工艺基于IBM 0.18 μm SiGeBiCMOS工艺.该设计采用共发射极的两级放大结构, 第一级采用射极电感负反馈, 第二级采用电压并联负反馈, 有效优化了噪声系数和线性度.测试结果表明在5~6 GHz频率范围内, 输入反射系数S11和输出反射系数S22分别小于-14.6 dB和-12.8 dB, 正向增益S21大于10.4 dB, 噪声系数小于2.7 dB.在2.5 V工作电压下, 功耗为15 mW.
面向自然图像的自适应主色提取方法研究
杨慧炯
2018, 35(9): 99-102, 107.
摘要(51) HTML (20) PDF (0)
摘要:
提出了一种面向自然图像的自适应主色提取算法.对于一幅用户给定的自然图像, 算法首先为了避免RGB空间处理时易造成颜色失真的缺陷, 将图像的颜色空间转换到Lab空间; 然后对图像进行尺寸压缩、图像增强和去噪等预处理以消除图像中的干扰信息且较好地保留细节信息; 最后通过将Silhouette轮廓系数与传统K均值聚类算法有机地结合在一起, 自适应地提取出自然图像中的最优主色集.对大量拍摄于各种自然环境下的图像进行测试, 实验结果表明算法可有效地将自然图像中的主色自动提取出来, 且较准确地代表了原图像中的颜色特征.
一种基于LMS算法的流水线ADC数字校准算法
张章, 徐姚华, 解光军
2018, 35(9): 103-107.
摘要(38) HTML (14) PDF (0)
摘要:
文章提出了一种基于LMS算法, 自动迭代一阶三阶误差系数的后台数字校准技术.该校准技术能够有效地减小电容失配、运放有限增益等非线性因素对系统的影响, 提高系统的线性度.使用Simulink对所搭建的16位流水线ADC进行仿真, 当采样频率为100 MHz, 输入信号频率为45 MHz时, 通过校准, 流水线ADC的有效位数ENOB从9.6位提升至15.7位, 信噪比SNR由67.5 dB提升至97.6 dB, 无杂散动态范围SFDR由64.9 dB提升至110.8 dB.
一种反熔丝FPGA应用设计故障
杜涛, 许百川, 李威, 晁醒, 吴方明
2018, 35(9): 108-112, 117.
摘要(97) HTML (51) PDF (0)
摘要:
由于反熔丝FPGA架构和实现原理的特殊性, 反熔丝FPGA应用设计在物理实现时, 存在一种易于发生、故障现象不稳定且具有一定隐蔽性的时序逻辑故障.通过对故障现象、诱因、原理的深入剖析, 发现该应用设计故障与反熔丝FPGA的散出能力限制(Fanout limit)关联, 并有针对性地提出了根除故障因素的解决方案.通过实测验证表明, 本解决方案能有效消除该类应用设计故障.
基于动态聚类分析的网络用户相似性特征搜索研究
马杰
2018, 35(9): 113-117.
摘要(62) HTML (20) PDF (0)
摘要:
网络用户的相似性特征体现了用户的偏好, 为了提高网络信息的自适应推荐能力, 提出一种基于动态聚类分析的网络用户相似性特征搜索算法.采用非平稳随机序列分析方法构建网络用户信息传递模型, 提取反映网络用户行为特征的关联规则特征量, 采用关联信息标注方法进行网络用户相似性行为特征信息检索, 对提取的网络用户相似性特征信息进行动态聚类分析, 采用模糊聚类方法进行相似性行为特征信息的自适应归类识别, 提高网络用户相似性特征的自适应搜索和信息处理能力.仿真结果表明, 采用该方法进行网络用户相似性特征搜索的准确性较高, 对网络用户的相似性行为特征信息的聚类识别能力较好, 从而提高了网络信息的优化推荐能力.
多幅图像的高分辨率无缝快速拼接方法
马孝贺
2018, 35(9): 118-120, 124.
摘要(60) HTML (11) PDF (1)
摘要:
提出一种基于特征不变描述的多幅图像的高分辨率无缝快速拼接方法.采用仿射变换来校正多幅高分辨率图像各种畸变现象, 通过Harris角点检测算子对图像特征点进行提取, 在此基础上利用SIFT描述子进行处理, 使其具有旋转不变性, 采用基于图论中最短路径和最小误差原则选取基准图像, 选取配准图像之间的匹配特征的几何误差中值与匹配特征点的平均近似度的和作为边的权值进行图像配准, 最后利用加权平均融合方法进行多幅图像无缝平滑, 获得无缝拼接高分辨率图像.实验结果验证了本文方法的高效性, 有效消除了拼接痕迹, 并保持了较高的分辨率.
蝙蝠BP神经网络在图像去噪中的应用研究
王海军, 门克内木乐, 金涛
2018, 35(9): 121-124.
摘要(135) HTML (58) PDF (0)
摘要:
针对图像去噪过程中, 采用BP算法建立模型存在的初始权阈值随机造成模型易陷入局部极小值问题, 提出采用蝙蝠算法优化BP模型权阈值参数, 建立基于蝙蝠BP神经网络算法的图像去噪模型.通过与维纳滤波、BP模型、粒子群BP模型图像去噪效果进行对比, 蝙蝠BP神经网络去噪模型对图像去噪后具有更好的结构相似度和和峰值信噪比, 证明建立基于蝙蝠神经网络算法的去噪模型具有更好的去噪效果.
RV32IM处理器乘法电路的设计与实现
张凯, 李涛, 秦晨蕊, 圣飞
2018, 35(9): 125-128.
摘要(108) HTML (49) PDF (6)
摘要:
为了实现RV32IM处理器中整数乘法的操作, 对RISC-V指令集中整数乘法的"M"标准扩展进行实现.设计中对于乘法指令的实现, 采用基4的Booth算法和Wallace树型4-2压缩器.将该设计嵌入到RV32IM处理器中, 通过仿真和SMIC 65 nm高密度标准单元库进行综合表明:该乘法单元电路功能正确且显著提高了乘法的运算效率, 最大工作频率能够达到500 MHz.
足球机器人角度优化控制软件设计
林宁
2018, 35(9): 129-132.
摘要(41) HTML (14) PDF (1)
摘要:
针对当前足球机器人角度控制软件存在控制精度低, 控制及时性较差的问题, 设计了一种足球机器人角度优化控制软件.根据足球机器人踢球过程中的等压效应确定机器人关节输出扭矩, 构建机器人关节动力学方程, 实现对机器人关节角度控制.引入质心的雅可比矩阵, 确定机器人关节角度控制校正量, 根据校正量, 对足球机器人关节角度控制结果进行优化, 实现足球机器人角度的优化控制.实验结果表明, 所设计软件对足球机器人角度控制的精确度较高, 且控制的及时性较好.