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基于固态硬盘内部并行的数据库表扫描与聚集

计算机学报 2012年第11期35卷 2327-2336页

作者：范玉雷赖文豫孟小峰中国人民大学信息学院北京100872

随着基于闪存的固态硬盘在个人计算机和企业服务器上的广泛应用,固态硬盘受到学术界和工业界越来越多的关注.除了具有闪存存储器的优良特性之外,固态硬盘内部还具有丰富的并行特性.传统数据库系统的物理操作表扫描和上层聚集操作是针对... 详细信息

随着基于闪存的固态硬盘在个人计算机和企业服务器上的广泛应用,固态硬盘受到学术界和工业界越来越多的关注.除了具有闪存存储器的优良特性之外,固态硬盘内部还具有丰富的并行特性.传统数据库系统的物理操作表扫描和上层聚集操作是针对磁盘的机械特性和对称读写特性而设计的,并不能发挥固态硬盘内部并行特性的优势.文中首先将固态硬盘作为一个黑盒进行探测以了解其内部的并行特性.在此基础上,对传统数据库表扫描操作进行相应的改进,提出一种并行表扫描模型ParaSSDScan以充分利用固态硬盘内部丰富的并行特性.其次,基于并行表扫描模型,文中还提出一种高效的并行聚集操作模型ParaSSDAggr,并利用该聚集操作模型实现几种常见聚集操作.最后,通过实验表明并行表扫描和并行聚集操作的性能较之传统数据库表扫描和聚集操作的性能分别提高了3倍和4倍,同时实验结果还表明并行聚集操作对内存的需求不大.并行表扫描和并行聚集操作大大提高了表扫描和聚集操作的性能,充分说明了固态硬盘内部并行特性的优越性.

关键词：固态硬盘闪存数据库并行表扫描并行聚集

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复杂背景下的红外弱小目标检测

复杂背景下的红外弱小目标检测

作者：范玉雷西安电子科技大学

学位级别：硕士

论文在对国内外弱小目标检测算法研究的基础上,对复杂背景下的低信噪比红外图像特征进行了全面深入的研究,并提出了几种行之有效的红外弱小目标检测算法。方法之一是针对研究中的复杂背景以及对实时性的要求,提出了一种融合拉普拉斯高... 详细信息

论文在对国内外弱小目标检测算法研究的基础上,对复杂背景下的低信噪比红外图像特征进行了全面深入的研究,并提出了几种行之有效的红外弱小目标检测算法。方法之一是针对研究中的复杂背景以及对实时性的要求,提出了一种融合拉普拉斯高通滤波和中值滤波的综合背景抑制算法。首先以高通滤波滤除大部分背景,然后利用中值滤波来平滑图像,滤除干扰噪声,最后再利用自适应阈值分割和相应的判决方法检测出目标;方法之二是运用数学形态学滤波来进行背景抑制的改进,此方法主要是对背景采用双重抑制。即首先选取最佳结构元素,对背景进行初步抑制,再对此结果做差分运算,然后进行第二重背景抑制,最后通过相应的阈值分割和判决方法检测出目标;方法之三是针对红外序列图像,利用目标在序列帧之间具有相关性的特性,采用八邻域检测算法检测出目标的坐标位置。大量的实验结果证明,这几种方法对复杂背景下的红外弱小目标检测很有效,并且准确性高、实时性强。

关键词：红外图像复杂背景阈值分割弱小目标检测

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面向时空数据流的移动对象空间索引构建

电子学报 2021年第5期49卷 992-1000页

作者：杨良怀沈东海范玉雷高楠浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

本文针对时空数据流提出了一种基于时间窗口数据排序和批量装载的移动对象空间索引构建方法HSTRCL.该方法用固定长度的时间窗口将连续的时空数据流进行切分,每当一个时间窗口完成数据缓存,采用优化的索引批量装载技术,从传统的构建流程... 详细信息

本文针对时空数据流提出了一种基于时间窗口数据排序和批量装载的移动对象空间索引构建方法HSTRCL.该方法用固定长度的时间窗口将连续的时空数据流进行切分,每当一个时间窗口完成数据缓存,采用优化的索引批量装载技术,从传统的构建流程中尽可能分离出耗时的数据划分和排序操作,将数据流的接收及其他构建操作并行执行,避免不必要的加锁同步开销,加快索引的构建效率;同时,采用基于Hash和STR的主、辅索引构建技术,满足高性能且多样化的查询需求.另外,为进一步提高对象查询性能,引入聚合技术划分对象,提出了一种基于时间窗口对象聚合和批量装载的移动对象空间索引构建方法OAHSTRCL,对象查询时间约为HSTRCL的65%,但对空间查询性能会有一定程度的影响.通过理论分析和多种实验验证了所提方法的有效性.

关键词：时空数据流移动对象空间索引 R树对象聚合

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计算机组成原理课程教学设计与案例实践

计算机教育 2022年第5期 89-93,98页

作者：韩姗姗沈瑛范玉雷何玲娜崔滢浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

针对计算机组成原理课程教学要解决的重点问题,提出线上与线下、理论与实践相结合的教学设计,并从教学目标的优化、教学内容的重构、教学方法的创设、教学资源的建设、教学评价的改革5个方面进行详细介绍,以指令周期为教学案例,说明教... 详细信息

针对计算机组成原理课程教学要解决的重点问题,提出线上与线下、理论与实践相结合的教学设计,并从教学目标的优化、教学内容的重构、教学方法的创设、教学资源的建设、教学评价的改革5个方面进行详细介绍,以指令周期为教学案例,说明教学设计的具体应用。

关键词：计算机组成原理教学方法教学案例指令周期

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基于改进DenseNet的水果小目标检测

浙江大学学报（工学版） 2021年第2期55卷 377-385页

作者：徐利锋黄海帆丁维龙范玉雷浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

针对自然环境中小目标水果的检测精度普遍较低的问题,提出基于DenseNet改进的水果目标检测框架.构建以DenseNet为核心的多尺度特征提取模块,在DenseNet不同层级的稠密块中建立特征金字塔结构,加强网络层特征复用.结合低层特征的高分辨... 详细信息

针对自然环境中小目标水果的检测精度普遍较低的问题,提出基于DenseNet改进的水果目标检测框架.构建以DenseNet为核心的多尺度特征提取模块,在DenseNet不同层级的稠密块中建立特征金字塔结构,加强网络层特征复用.结合低层特征的高分辨率和高层特征的高语义性,实现准确定位和预测小目标水果存在的目的.引入软阈值非极大值抑制(Soft-NMS)算法,改善簇状果实结构中检测框被误剔除的情况.与常用的Faster R-CNN网络相比,所提出的框架在苹果、芒果和杏3个数据集中的平均检测速度大于40 FPS,F1值分别为0.920、0.928、0.831,实现了检测效率及精度的提升.

关键词： DenseNet 深度学习水果小目标检测特征金字塔网络(FPN) 软阈值非极大值抑制(Soft-NMS)

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面向大数据流的分布式索引构建

软件学报 2021年第11期32卷 3576-3595页

作者：杨良怀卢晨曦范玉雷朱镇洋潘建浙江工业大学计算机学院浙江杭州310023 浙江工业大学之江学院浙江绍兴312030

大数据流的高效存储与索引是当今数据领域的一大难点.面向带有时间属性的数据流,根据其时间属性,将数据流划分为连续的时间窗口,提出了基于双层B+树的分布式索引结构WB-Index.下层B+树索引基于窗口内流数据构建,索引构建过程结合基于排... 详细信息

大数据流的高效存储与索引是当今数据领域的一大难点.面向带有时间属性的数据流,根据其时间属性,将数据流划分为连续的时间窗口,提出了基于双层B+树的分布式索引结构WB-Index.下层B+树索引基于窗口内流数据构建,索引构建过程结合基于排序的批量构建技术,进一步对时间窗口分片,将数据流接收、分片数据排序以及B+树构建并行化,提高了构建性能.上层B+树索引基于各时间窗口构建,结合时间窗口时间戳的递增性和无限性,提出了避免节点分裂的构建方法,减少了B+树分裂移动开销,提高了空间利用率和更新效率.WB-Index架构中,将流数据和索引分离,同时利用内存缓存尽可能多的双层B+索引和热点数据来提高查询性能.理论和实验结果表明,该分布式索引架构能够支持高效的实时数据流写入以及流数据查询,能够很好地应用于具有时间属性的数据流场景.

关键词：大数据数据流分布式索引 B+树

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异步I/O连接算法的峰值功率建模

电子学报 2019年第6期47卷 1220-1229页

作者：杨良怀戚加欣范玉雷张璐梅建萍浙江工业大学计算机学院

峰值功率是影响数据中心能效的一个重要因素.本文提出一种功率感知数据库系统中连接算法的峰值功率估算方法,非运行时峰值功率的估算的挑战在于没有运行时的系统信息作为模型的输入.为克服估算困难,提出使用 CPU密集度作为 CPU功耗指示... 详细信息

峰值功率是影响数据中心能效的一个重要因素.本文提出一种功率感知数据库系统中连接算法的峰值功率估算方法,非运行时峰值功率的估算的挑战在于没有运行时的系统信息作为模型的输入.为克服估算困难,提出使用 CPU密集度作为 CPU功耗指示量,理论上分析了异步 I/O连接算法在峰值功率发生阶段的特性,通过模拟连接算法峰值功率发生阶段算法行为来估算该阶段最大 CPU密集度,通过 CPU密集度与 CPU功率的内在联系建立异步I/O连接算法的峰值功率预测模型.实验对数据库系统中采用异步 I/O机制的四个连接算法时模型准确性进行了验证,结果表明所提预测方法具有较好的预测准确性,平均相对误差低于 7%.

关键词：峰值功率功率建模 CPU密集度数据库能效

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异构多固态盘的吞吐量优化

计算机科学 2017年第2期44卷 228-234页

作者：杨良怀万凯明范玉雷浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

固态盘具有低访问延迟、抗震性、内部并行性等诸多优良特性,已被广泛使用。如何利用固态盘提高系统性能是当前研究议题之一。首先通过一系列不同读写比例的负载实验来探索固态盘的特性,发现在较大I/O请求粒度场景下,较高的读请求比例有... 详细信息

固态盘具有低访问延迟、抗震性、内部并行性等诸多优良特性,已被广泛使用。如何利用固态盘提高系统性能是当前研究议题之一。首先通过一系列不同读写比例的负载实验来探索固态盘的特性,发现在较大I/O请求粒度场景下,较高的读请求比例有利于提升各类固态盘的吞吐量。基于实验结论,提出了一种I/O只读负载分离方法 RODI,通过合理放置只读数据来分离只读负载到合适的固态盘上,以提升异构多盘阵列整体的吞吐量。大量实验表明,在较大I/O粒度的异构多盘环境中,相比传统的RAID技术,RODI方法对于改善多盘总体吞吐量更具优势。

关键词：异构多固态盘吞吐量优化固态盘特性

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异步连接操作的峰值功率建模

浙江工业大学学报 2018年第5期46卷 502-508页

作者：杨良怀张璐范玉雷浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

功率感知数据库系统的峰值功率研究是解决数据中心能效的重要议题.非运行时峰值功率的估算的挑战在于没有运行时的系统信息作为模型的输入.为克服估算困难,提出了使用CPU密集度作为CPU功耗指示量,理论上分析了异步I/O连接算法在峰值功... 详细信息

功率感知数据库系统的峰值功率研究是解决数据中心能效的重要议题.非运行时峰值功率的估算的挑战在于没有运行时的系统信息作为模型的输入.为克服估算困难,提出了使用CPU密集度作为CPU功耗指示量,理论上分析了异步I/O连接算法在峰值功率发生阶段的特性,通过模拟连接算法峰值功率发生阶段算法行为来估算该阶段最大CPU密集度,根据CPU密集度与CPU功率的内在联系建立异步I/O连接算法的峰值功率预测模型.实验表明:所提预测方法具有较好的预测准确性,平均相对误差低于4%.

关键词：峰值功率功率建模 CPU密集度数据库能效