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MRNDA:一种基于资源受限片上网络的深度神经网络加速器组播机制研究

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电子学报 2024年第3期52卷 872-884页

作者：欧阳一鸣王奇汤飞扬周武李建华合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 合肥工业大学微电子学院安徽合肥230009

片上网络(Network-on-Chip,NoC)在多处理器系统中得到了广泛的应用.近年来,有研究提出了基于NoC的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)加速器.基于NoC的DNN加速器设计利用NoC连接神经元计算设备,能够极大地减少加速器对片外存储的访... 详细信息

片上网络(Network-on-Chip,NoC)在多处理器系统中得到了广泛的应用.近年来,有研究提出了基于NoC的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)加速器.基于NoC的DNN加速器设计利用NoC连接神经元计算设备,能够极大地减少加速器对片外存储的访问从而减少加速器的分类延迟和功耗.但是,若采用传统的单播NoC,大量的一对多数据包会极大的提高加速器的通信延迟.并且,目前的深度神经网络规模往往非常庞大,而NoC的核心数量是有限的.因此,文中提出了一种针对资源受限的NoC的组播方案.该方案利用有限数量的处理单元(Processor Element,PE)来计算大型的DNN,并且利用特殊的树形组播加速网络来减少加速器的通信延迟.仿真结果表明,和基准情况相比,本文提出的组播机制使加速器的分类延迟最高降低了86.7%,通信延迟最高降低了88.8%,而它的路由器面积和功耗仅占基准路由器的9.5%和10.3%.

关键词：片上网络深度神经网络加速器组播路由器架构多物理网络

面向人机共驾模式下驾驶人接管过程的视觉转移特性研究

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汽车工程 2024年第5期46卷 795-804页

作者：李梦凡冯忠祥张卫华李靖宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230000 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230000

当在L3级自动驾驶系统操作期间,驾驶人无须时刻监管车辆,往往会处于脱离驾驶任务的状态,并可能从事各种与驾驶无关的任务。当自动驾驶系统遇到突发状况并发出接管请求时,驾驶人是否能安全及时地进行人机交互操作并顺利接管车辆是目前L3... 详细信息

当在L3级自动驾驶系统操作期间,驾驶人无须时刻监管车辆,往往会处于脱离驾驶任务的状态,并可能从事各种与驾驶无关的任务。当自动驾驶系统遇到突发状况并发出接管请求时,驾驶人是否能安全及时地进行人机交互操作并顺利接管车辆是目前L3级自动驾驶所面临的重要问题。本文针对驾驶人接管操作过程,根据道路线形的差异性,设计了5种不同道路场景进行L3级自动驾驶接管试验,分析了驾驶人在不同道路场景下的注视熵,构建了驾驶人接管行为的马尔可夫链注视模型,探讨了自动驾驶人机交互过程中驾驶人的视觉转移特性。结果表明,驾驶人在接管操作期间表现出明显的注视行为规律,重点关注道路前方、次任务区域和人机交互区域。随着道路曲率半径的减小,驾驶人的视觉特性呈现出明显的变化,对道路前方和右侧区域的关注增加,而对次任务区域的关注减少。结果可为自动驾驶人机界面的优化研究提供科学依据,从而提高驾驶员接管绩效和驾驶安全。

关键词：自动驾驶人机交互人机接管注视特性马尔可夫链

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窄禁带半导体紫外光电探测研究进展(特邀)

光子学报 2024年第7期53卷 31-41页

作者：吴春艳张宇梁贺新辉杨小平王秀娟合肥工业大学微电子学院合肥230009

紫外光电探测器具有比可见和近红外光电探测器更低的背景噪声、更高的灵敏度和更强的抗干扰能力,广泛应用于光学成像、安全监测、空间探测等领域。近年来,窄禁带半导体微纳结构在紫外甚至日盲紫外探测领域脱颖而出。本文介绍了两类半导... 详细信息

紫外光电探测器具有比可见和近红外光电探测器更低的背景噪声、更高的灵敏度和更强的抗干扰能力,广泛应用于光学成像、安全监测、空间探测等领域。近年来,窄禁带半导体微纳结构在紫外甚至日盲紫外探测领域脱颖而出。本文介绍了两类半导体微纳结构(超细纳米线、超薄纳米片)中光吸收特性随材料特征尺寸的变化,揭示了窄禁带半导体应用于紫外探测的工作机理,综述了基于窄禁带半导体微纳结构的紫外光电探测器的研究进展,并对发展趋势进行了展望。与宽禁带半导体和Si基紫外光电探测相比,窄禁带半导体微纳结构提供了一种工艺条件更简单、制造成本更低的紫外光电探测方式。

关键词：光电探测器紫外窄禁带半导体泄漏模式共振厚度依赖的吸收系数

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新纠缠辅助量子MDS码的构造

电子学报 2024年第1期52卷 288-297页

作者：汪盼王立启朱士信合肥工业大学数学学院安徽合肥230000

纠缠辅助量子纠错码是经典量子纠错码的推广,通过在接收者和发送者双方预先共享纠缠态的方式实现量子通信.由于预先共享纠缠态会造成额外的费用,如何构造具有较小预先共享纠缠态的纠缠辅助量子纠错码是一个有趣的问题.本文给出了有限域... 详细信息

纠缠辅助量子纠错码是经典量子纠错码的推广,通过在接收者和发送者双方预先共享纠缠态的方式实现量子通信.由于预先共享纠缠态会造成额外的费用,如何构造具有较小预先共享纠缠态的纠缠辅助量子纠错码是一个有趣的问题.本文给出了有限域Fq2上一类负循环码是厄米特对偶包含码的充分条件,通过研究其分圆陪集的结构性质,确定了不同数目的预先共享纠缠态的存在条件,并结合纠缠辅助量子纠错码的构造方法,构造了一些新的具有较小预先共享纠缠态的纠缠辅助量子Maximum-Distance-Separable(MDS)码.

关键词：分圆陪集负循环码纠缠辅助量子纠错码 MDS码

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双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度方法

机械工程学报 2024年第6期60卷 114-126页

作者：梁志珍王晓佳合肥工业大学管理学院合肥230009

针对考虑工人技能水平差异和加工时间随机性的设备、工人双资源约束的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),构建双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度模型(Dual resource constraint flexible job shop robus... 详细信息

针对考虑工人技能水平差异和加工时间随机性的设备、工人双资源约束的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),构建双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度模型(Dual resource constraint flexible job shop robust scheduling problem,DRC-FJRSP)。将粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)的学习机制引入差分算法(Differential evolution,DE)的交叉部分,设计PSO-DE混合求解算法,实现问题的加速求解并有效避免搜索停滞的窘境。选取DE算法、遗传算法(Genetic algorithm,GA)、PSO算法作为对比算法进行仿真试验,试验结果显示,所提出的PSO-DE混合求解算法平均鲁棒性为5.331,在三个仿真算例调度makespan求解中表现最好。验证了DRC-FJRSP模型的合理性以及PSO-DE混合求解算法的鲁棒性。最后,以一个制造企业的FJSP为例进行求解,给出调度甘特图。研究解决了设备、工人资源不足给FJSP带来的加工冲突,降低了加工时间的随机扰动,优化了调度的makespan。

关键词：双资源约束柔性作业车间鲁棒调度 PSO-DE混合求解算法

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基于量子元胞自动机的n位全加器设计

电子学报 2024年第2期52卷 626-632页

作者：张辉解光军张永强合肥工业大学微电子学院安徽合肥230009

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入... 详细信息

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入异或门(XOR^(3))设计的全加器(Full Adder,FA).本文以这两种逻辑门为基础,结合QCA电路特有的时钟特点,设计了三种新型的n位全加器(FA1,FA2,FA3).FA1只使用了一个1位全加器,它的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了78%和90%,但一个时钟周期只能完成1位计算,延迟较大;FA2的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了47%和63%,可以在一个时钟周期内完成2位计算;FA3在一个时钟周期内可以进行4位计算,延迟最小.FA1、FA2和FA3作为n位全加器,随着全加器位数的增加,它们的元胞的数量和电路面积是不会改变的,这是以往设计所不能实现的.

关键词：量子元胞自动机全加器三输入择多门三输入异或门时钟延迟

一种旁路机制下的低功耗片上网络功率门控设计

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3436-3444页

作者：欧阳一鸣陈志远徐冬雨梁华国合肥工业大学计算机与信息学院合肥230601

随着技术尺寸的缩小,静态功耗在片上网络(NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术,将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而,传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟,盈亏平衡时间等问题。为了解决上... 详细信息

随着技术尺寸的缩小,静态功耗在片上网络(NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术,将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而,传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟,盈亏平衡时间等问题。为了解决上述问题,该文提出代替功率门控路由器进行数据包传输的分区旁路传输机制(PBTI),并基于该旁路机制设计了低延迟低功耗的功率门控方案。PBTI使用相互独立的旁路分别处理东西方向传输的数据包,并在旁路内部使用公共的缓冲区以提高缓冲区利用率。PBTI可以在路由器断电时实现数据包的注入、传输和弹出。即使网络中所有的路由器均处于功率门控状态,数据包也可以从源节点传输到目的节点。当流量增大超过PBTI的传输能力时,路由器以列为单位进行统一的唤醒。实验结果表明,与不使用功率门控的NoC相比,所提方案降低了83.4%的静态功耗和17.2%的数据包延迟,同时只额外增加了6.2%的面积开销。相较于常规的功率门控方案该文功率门控设计实现了更低的功耗和延迟,具有显著的优势。

关键词：片上网络功率门控旁路静态功耗

驱动系统效率最优的并联混合动力商用车模式切换及换挡控制策略

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中国机械工程 2024年第2期35卷 354-363页

作者：严正峰蒋光宗姚明尧合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为提高搭载自动变速器的并联混合动力商用车燃油经济性,以驱动系统效率最优为目标,提出一种新的驱动模式边界划分和挡位边界划分方法。制定了基于效率最优的模式切换及换挡控制策略,并在中国重型商用车行驶工况下对所制定的控制策略进... 详细信息

为提高搭载自动变速器的并联混合动力商用车燃油经济性,以驱动系统效率最优为目标,提出一种新的驱动模式边界划分和挡位边界划分方法。制定了基于效率最优的模式切换及换挡控制策略,并在中国重型商用车行驶工况下对所制定的控制策略进行了仿真验证。结果表明,所提出的策略不仅能够维持电池荷电状态的平衡,且百公里油耗比电辅助控制策略低11.2%,具有更好的燃油经济性。

关键词：能量管理策略边界划分方法模式切换换挡规律混合动力商用车

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转子多重干摩擦阻尼动力吸振器及其减振特性

航空动力学报 2024年第7期39卷 76-85页

作者：杨庚王帅郑昌军毕传兴合肥工业大学机械工程学院合肥230009

针对转子过临界转速时振动过大问题,提出一种具有紧凑结构的多重干摩擦阻尼吸振器,通过集成多个具有高强度的悬臂梁式振子,结合适于高温复杂环境的干摩擦阻尼,构建能够在复杂恶劣环境下工作的环形吸振器.为对吸振器进行参数设计与减振... 详细信息

针对转子过临界转速时振动过大问题,提出一种具有紧凑结构的多重干摩擦阻尼吸振器,通过集成多个具有高强度的悬臂梁式振子,结合适于高温复杂环境的干摩擦阻尼,构建能够在复杂恶劣环境下工作的环形吸振器.为对吸振器进行参数设计与减振特性分析,采用有限元和拉格朗日方程方法对吸振器-转子系统进行动力学建模,并利用基于时频域转换的谐波平衡法实现对系统振动响应的高效求解.在此基础上,研究吸振器质量比、频率比、振子个数以及干摩擦界面法向正压力等参数对其减振性能的影响,分析其减振性能对于参数偏离的敏感性,结果表明:多重干摩擦阻尼吸振器能有效降低转子过1阶临界转速的振幅,减振幅度最高可达70%,且具有较好的鲁棒性.

关键词：转子系统多重动力吸振器干摩擦阻尼谐波平衡法减振特性