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基于问题导向的数字电路与逻辑设计课程教学改革

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基于问题导向的数字电路与逻辑设计课程教学改革

2023中国高校计算机教育大会

作者：凌纯清邝继顺徐成胡红平湖南大学信息科学与工程学院

针对课程教学中存在的问题,以学生为中心,从"教-演-练-测-评"五个维度着手,五位一体全面建设课程资源。教学设计上,理论实践一体化,以一台模型机贯穿整个教学。理论教学中,依据BLOOM教育目标分类法,确定知识点的认知要求,采用BOPPPS教... 详细信息

针对课程教学中存在的问题,以学生为中心,从"教-演-练-测-评"五个维度着手,五位一体全面建设课程资源。教学设计上,理论实践一体化,以一台模型机贯穿整个教学。理论教学中,依据BLOOM教育目标分类法,确定知识点的认知要求,采用BOPPPS教学模式,重视计算(机)学科方法的教育;为了训练学生动手能力,实现高质量的模型机,建立了虚拟实验、仿真实验、硬件设计三级逐层递进的实践体系。目前这些改革措施已全面实施,实践表明这些措施有效地解决了教学中的一些问题,提升了教学效果和学生工程能力。

关键词：问题导向以学生为中心数字电路与逻辑设计

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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嵌入式系统建模与仿真环境的研究及应用

嵌入式系统建模与仿真环境的研究及应用

作者：凌纯清湖南大学

学位级别：硕士

面对嵌入式系统领域日益激烈的市场竞争，设计周期长短成为产品能否占领市场的一个重要因素，因而提高系统的设计层次以缩短设计周期至关重要。目前嵌入式系统一般采用系统级设计方法，这样可以科学地划分系统的软件与硬件，避免设计的... 详细信息

面对嵌入式系统领域日益激烈的市场竞争，设计周期长短成为产品能否占领市场的一个重要因素，因而提高系统的设计层次以缩短设计周期至关重要。目前嵌入式系统一般采用系统级设计方法，这样可以科学地划分系统的软件与硬件，避免设计的原理性错误，实现组件的可重用。系统级设计的关键是如何模拟系统的各个方面，以反应系统的真实行为。由于嵌入式系统的行为具有异构性，目前还没有一个平台能很好地实现对此类系统的建模与仿真，因此研究嵌入式异构系统的系统级设计方法学，对于嵌入式系统的系统级设计具有积极的理论指导意义。本文主要研究嵌入式计算系统的系统级设计。首先研究了Ptolemy Ⅱ的系统级设计方法学;然后针对Ptolemy Ⅱ不能提供完备的角色库来满足所有系统需求的问题，研究了角色的软件结构，归纳出一套角色扩展的方法，并基于此方法，设计了一组MPEGAudio Layer Ⅲ的解码角色，实现对MP3文件的播放，从而验证此角色设计方法切实可行;随后针对Ptolemy Ⅱ对嵌入式异构系统具有较强的系统级设计能力，利用Ptolemy Ⅱ运用不同的PID算法对异构的电机调速控制器进行优化设计;最后在自主开发的DSP平台上采用增量PID算法和积分分离的PID算法分别实现电机调速控制器。测试结果表明积分分离的PID算法可明显地减少超调量，缩短电机的调速时间，此结果与Ptolemy Ⅱ的仿真结果基本一致，从而验证了Ptolemy Ⅱ对电机调速控制器建模仿真的正确性，表明Ptolemy Ⅱ能很好地指导嵌入式异构系统进行系统级设计。

关键词：嵌入式计算系统级设计异构 Ptolemy Ptolemy Ⅱ

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RED队列稳态误差分析

计算机研究与发展 2004年第11期41卷 1874-1878页

作者：陈佐李仁发徐成凌纯清湖南大学计算机与通信学院长沙410082

动队列管理在保证较高吞吐量的同时 ,通过在交换节点上主动丢弃数据包来控制队列长度 ,从而实现对端到端的延时和抖动的控制 RED算法是目前应用最为广泛的主动队列管理 (AQM )算法 RED算法以平均队列长度作为衡量网络拥塞的指标 ,其... 详细信息

动队列管理在保证较高吞吐量的同时 ,通过在交换节点上主动丢弃数据包来控制队列长度 ,从而实现对端到端的延时和抖动的控制 RED算法是目前应用最为广泛的主动队列管理 (AQM )算法 RED算法以平均队列长度作为衡量网络拥塞的指标 ,其参数设置对算法性能有较大影响利用现代控制工程理论 ,将RED算法看做一种单位反馈控制系统 ,并将期望队列长度作为系统输入 ,将瞬时队列长度作为输出 ,对该系统的稳态误差进行了分析实验结果表明在稳定状态下 ,RED队列的波动受分组丢弃概率函数的斜率影响在稳定条件边界附近。

关键词：主动队列管理 RED 反馈控制稳态误差

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频率直接数字合成器的一种存储优化方法研究

计算机研究与发展 2010年第5期47卷 956-961页

作者：张克环任小西李仁发凌纯清湖南大学计算机与通信学院长沙41008

直接数字频率合成(DDS)是一种先进的频率合成技术.正弦相位-振幅映射是DDS的核心部件之一.正弦查找表方案需要较多片上存储器资源,成本较高,因而,提出了一种基于相邻采样点振幅增量的改进方案.分析改进方案的资源开销,介绍其实现技术,并... 详细信息

直接数字频率合成(DDS)是一种先进的频率合成技术.正弦相位-振幅映射是DDS的核心部件之一.正弦查找表方案需要较多片上存储器资源,成本较高,因而,提出了一种基于相邻采样点振幅增量的改进方案.分析改进方案的资源开销,介绍其实现技术,并以FPGA为开发平台实现了改进方案.从功能、误差、最高工作频率、资源开销等方面对改进方案进行了评估.结果表明:改进方案以较小硬件资源额外开销为代价,节约了大量片上存储器资源,同时保证最高工作频率不变.

关键词：直接数字合成频率合成器存储器优化查找表现场可编程逻辑阵列

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嵌入式操作系统中非阻塞的同步机制

计算机应用研究 2004年第3期21卷 88-90页

作者：张丽李仁发彭蔓蔓凌纯清湖南大学计算机与通讯学院湖南长沙410082

传统阻塞同步的缺点在于容易引起进程死锁和优先级的翻转,为了有效解决此类问题,出现了一种新的同步机制———非阻塞同步,该同步机制主要包括锁自由同步和等待自由同步。介绍了非阻塞同步在操作系统中的实现前提———同步原语和类型... 详细信息

传统阻塞同步的缺点在于容易引起进程死锁和优先级的翻转,为了有效解决此类问题,出现了一种新的同步机制———非阻塞同步,该同步机制主要包括锁自由同步和等待自由同步。介绍了非阻塞同步在操作系统中的实现前提———同步原语和类型稳定的存储器管理以及它的实现技术,最后根据嵌入式系统的特点,提出了把非阻塞同步用于嵌入式操作系统的思想。

关键词：非阻塞同步嵌入式操作系统

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基于伯努利分布的逻辑电路可靠度计算方法

电子学报 2015年第11期43卷 2292-2297页

作者：蔡烁邝继顺刘铁桥凌纯清尤志强湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 长沙理工大学计算机与通信工程学院湖南长沙410114 杭州电子科技大学管理学院浙江杭州310018

在深亚微米及纳米级集成电路设计过程中,电路的可靠性评估是非常重要的一个环节.本文提出了一种利用概率统计模型计算逻辑电路可靠度的方法,将电路中的每个逻辑门是否正常输出看作一次随机事件,则发生故障的逻辑门数为某个特定值的概率... 详细信息

在深亚微米及纳米级集成电路设计过程中,电路的可靠性评估是非常重要的一个环节.本文提出了一种利用概率统计模型计算逻辑电路可靠度的方法,将电路中的每个逻辑门是否正常输出看作一次随机事件,则发生故障的逻辑门数为某个特定值的概率服从伯努利分布;再利用实验统计单个逻辑门出错时电路的逻辑屏蔽特性,根据此方法计算出ISCAS’85和ISCAS’89基准电路可靠度的一个特定范围.理论分析和实验结果表明所提方法是准确和有效的.

关键词：软错误可靠度概率统计模型逻辑屏蔽伯努利分布

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片上网络化运动控制器的设计与实现研究

计算机工程与应用 2005年第34期41卷 101-103,107页

作者：任峻凌纯清李仁发湖南农业大学计算机与信息工程学院长沙410128 湖南大学计算机与通信学院长沙410008

该文针对现有运动控制器在网络化、体积和功耗等方面存在的不足,结合最新出现的SoC技术和嵌入式Internet技术,提出一种片上网络化运动控制器的体系结构,它支持基于Internet的远程运动控制功能,并在Altera公司推出的EPXA1开发板(可编程芯... 详细信息

该文针对现有运动控制器在网络化、体积和功耗等方面存在的不足,结合最新出现的SoC技术和嵌入式Internet技术,提出一种片上网络化运动控制器的体系结构,它支持基于Internet的远程运动控制功能,并在Altera公司推出的EPXA1开发板(可编程芯片Excalibur系列)上实现了它的原型系统:SoC_Eweb_step。SoC_Eweb_step采用SoC技术,将控制器的大部分功能在单个芯片上实现,具有功耗低、体积小的优点;采用分布式嵌入式Internet技术,通过在Excalibur芯片内嵌的处理器上运行嵌入式WebServer实现网络通信功能。

关键词： SoC 完全可编程平台片上网络化运动控制器嵌入式Web Server

渗剂中不同硅铝组成对Ti-Al-Si涂层微观组织和抗氧化性的影响

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中国表面工程 2024年

作者：朱纯清颜建辉湖南科技大学材料科学与工程学院湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点试验室

TiAl基合金已广泛应用于航空航天和汽车发动机领域，然而TiAl基合金在800 ℃高温环境下抗氧化性不足，制备Ti-Al-Si涂层是提高TiAl合金高温抗氧化性的一种有效方法。以五种不同比例硅粉、铝粉作为渗剂，利用固体粉末包埋渗技术在TiAl合... 详细信息

TiAl基合金已广泛应用于航空航天和汽车发动机领域，然而TiAl基合金在800 ℃高温环境下抗氧化性不足，制备Ti-Al-Si涂层是提高TiAl合金高温抗氧化性的一种有效方法。以五种不同比例硅粉、铝粉作为渗剂，利用固体粉末包埋渗技术在TiAl合金表面制备不同组成的硅铝共渗涂层，研究不同涂层在800 ℃高温下的抗氧化性能。结果表明：硅铝共渗制备的涂层由TiAl2过渡层和TiAl3外层组成，外层下方镶嵌着白色的Ti5Si3相。随着渗剂中Al元素含量的减少，渗层厚度减少，Ti5Si3相增多，过渡层厚度增加。涂层在800 ℃高温下为合金提供了良好的保护效果，氧化后涂层由外到内为Al2O3层、TiAl3层以及TiAl2层。随着渗剂中Al含量的增加，TiAl合金高温氧化增重逐渐减少，抗氧化性能得到提高，这主要得益于致密Al2O3氧化膜的形成。研究结果可为TiAl合金高温抗氧化涂层的制备提供支持。

关键词： TiAl基合金固体粉末包埋渗铝硅共渗抗氧化性

基于PHI2方法的重载铁路PC简支T梁抗裂时变可靠度研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：宋泽伟卢朝辉张升旺李纯清北京工业大学城市建设学部北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室皇家墨尔本理工大学工程学院

重载铁路预应力混凝土（PC）简支T梁在大轴重高频率列车荷载长期作用下开裂病害频发，严重影响了桥梁的耐久性能。为探究重载铁路PC简支T梁服役期内抗裂性能的可靠性，开展了正截面和斜截面抗裂时变可靠度研究。具体包括：建立了考虑疲... 详细信息

重载铁路预应力混凝土（PC）简支T梁在大轴重高频率列车荷载长期作用下开裂病害频发，严重影响了桥梁的耐久性能。为探究重载铁路PC简支T梁服役期内抗裂性能的可靠性，开展了正截面和斜截面抗裂时变可靠度研究。具体包括：建立了考虑疲劳预应力损失和时变特性的T梁正截面和斜截面抗裂极限状态函数；开展了列车荷载的作用效应分析，建立了与荷载历程相关的疲劳预应力损失模型；分析了混凝土抗拉强度标准值、前期预应力损失、一期恒载、二期恒载和列车荷载的统计特征；考虑不同轴重与日通行频率的组合工况，应用PHI2方法进行了32m重载铁路PC简支T梁的正截面与斜截面抗裂时变可靠度分析，并探讨了正截面和斜截面抗裂时变可靠度指标对前期预应力损失和二期恒载的敏感性。研究结果表明：同样的列车轴重下斜截面抗裂可靠度指标水平低于正截面，增大列车轴重对斜截面抗裂可靠度的不利影响大于正截面；列车轴重对抗裂可靠度的影响远大于列车日通行频率；年牵引质量相同的情况下，小轴重高日通行频率的组合对应正截面和斜截面抗裂可靠度水平较高；前期预应力损失对正截面抗裂可靠性的影响强于斜截面；荷载参数的均值对可靠度指标的影响程度大于变异系数。研究结果可为重载铁路PC简支T梁的设计与养护维修提供参考。

关键词：重载铁路预应力混凝土简支T梁开裂失效疲劳预应力损失时变可靠度分析敏感性分析