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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

基于Stacking策略的集成BN网络目标威胁评估

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 586-598页

作者：王紫东高晓光刘晓寒西北工业大学电子信息学院陕西西安710129

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算... 详细信息

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算法获得数据观测模型集并进行模型平均;然后使用专家经验朴素模型对平均网络进行修剪,形成威胁约束集合;最后以动态规划为基础,通过该集合限制节点序图扩展,以求取全局最优威胁评估网络。在作战想定中,EBN模型单目标威胁概率推理精度比朴素贝叶斯模型高出10%,在多目标威胁排序任务中,其Spearman系数分布亦优于朴素模型。

关键词：威胁评估贝叶斯网络结构学习约束优化

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覆盖整个UHF频段的吸波结构

电子学报 2024年第2期52卷 421-427页

作者：吴昌英高阳马承乾冯富森林西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

设计了一种覆盖整个特高频(Ultra-High Frequency,UHF)频段的超宽带吸波结构.利用了磁性材料的磁导率随频率减小而增大的特性,降低了吸波结构性能对频率的敏感性;结合等效电路方法,引入电损耗,进一步改善了吸波结构的低频性能.在整个UH... 详细信息

设计了一种覆盖整个特高频(Ultra-High Frequency,UHF)频段的超宽带吸波结构.利用了磁性材料的磁导率随频率减小而增大的特性,降低了吸波结构性能对频率的敏感性;结合等效电路方法,引入电损耗,进一步改善了吸波结构的低频性能.在整个UHF频段测量了羰基铁粉的介电常数和磁导率,采用遗传算法优化了等效电路参数,采用全波仿真软件优化了结构参数,在低频端对所加工的吸波结构的反射系数进行了测量.测量结果、仿真结果和等效电路结果吻合良好.所设计的吸波结构的相对带宽超过164%,厚度为最低工作频率波长的2.9%.

关键词：吸波结构 UHF频段超宽带羰基铁粉遗传算法

基于四维非线性串扰模型的单跨无中继光传输多维调制设计

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电子学报 2024年第8期52卷 2563-2570页

作者：梁志伟陈斌凌未雷艺合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

随着光通信速率需求的不断提高,光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素.针对该问题,本文基于四维(Four-Dimensional,4D)非线性串扰模型和几何整形,提出了抗非线性4D调制设计方法.通过在加性高斯白噪声信道(Additive White... 详细信息

随着光通信速率需求的不断提高,光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素.针对该问题,本文基于四维(Four-Dimensional,4D)非线性串扰模型和几何整形,提出了抗非线性4D调制设计方法.通过在加性高斯白噪声信道(Additive White Gaussian Noise,AWGN)和单跨无中继光纤传输系统中的仿真,详细比较了四类不同调制格式(包括分别针对AWGN信道和光纤信道设计的2D和4D调制格式)的传输性能.数值仿真结果表明,基于4D非线性串扰模型和4D空间联合优化的调制格式不仅有较高的线性整形增益还具有较好的非线性容忍性.以5通道的波分复用传输系统为例,优化得到的NL-4D-1024调制与传统正交幅度调制(QAM)和2D整形调制相比,可以分别减少0.8 dB和0.4 dB的发射功率.

关键词：多维度调制格式几何整形非线性串扰模型光纤信道相位噪声

面向差异化业务保障的自适应信道预约多址接入协议

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 84-91页

作者：刘泽李波杨懋闫中江西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

在无中心节点网络中可能存在不同类型的业务,部分高优先级业务具有严格的时延等服务质量(quality of service,QoS)需求。但当网络负载较重时,冲突概率明显提高,使得这些业务的需求难以得到保障,如何设计高效的多址接入协议以保证不同种... 详细信息

在无中心节点网络中可能存在不同类型的业务,部分高优先级业务具有严格的时延等服务质量(quality of service,QoS)需求。但当网络负载较重时,冲突概率明显提高,使得这些业务的需求难以得到保障,如何设计高效的多址接入协议以保证不同种类业务的服务质量是重要的研究方向。信道预约机制是保证QoS的重要方法,但现有信道预约机制对多种业务服务时,通常没有根据服务质量需求和网络状况精细调整预约参数。因此针对以上问题提出了一种面向差异化业务保障的信道预约MAC协议(differentiated service guarantee adaptive reservation mechanism,DSGARM),协议核心思想是针对每种业务的容忍时延需求和网络状况精细提供差异化服务,协议中通过建立的数学模型设计自适应算法,定量计算出满足时延需求的预约参数,能够根据网络状况自适应调整合适的预约参数以保障每一类业务的时延需求。仿真结果说明了提出协议的优势,具有较大的实际意义。

关键词： Ad Hoc网络信道预约机制差异化业务保障

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联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割

软件学报 2024年第3期35卷 1552-1568页

作者：梁云张宇晴郑晋图张勇华南农业大学数学与信息学院广东广州510642 北京工业大学信息学部北京100124

因严重遮挡和剧烈形变等挑战长期共存,精准鲁棒的视频分割已成为计算机视觉的热点之一.构建联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割方法,经由“预分割—后优化—再提升”逐步递进地生成精准目标轮廓.在预分割阶段,基于孪生网络和区域... 详细信息

因严重遮挡和剧烈形变等挑战长期共存,精准鲁棒的视频分割已成为计算机视觉的热点之一.构建联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割方法,经由“预分割—后优化—再提升”逐步递进地生成精准目标轮廓.在预分割阶段,基于孪生网络和区域生成网络获取目标感兴趣区域,建立这些区域内超像素的吸收马尔可夫链,计算出超像素的前景/背景标签.吸收马尔可夫链可灵活有效地感知和传播目标特征,能从复杂场景初步预分割出目标物体.后优化阶段,设计短期时空线索模型和长期时空线索模型,以获取目标的短期变化规律和长期稳定特征,进而优化超像素标签,降低相似物体和噪声带来的误差.在再提升阶段,为减少优化结果的边缘毛刺和不连贯,基于超像素标签和位置,提出前景骨架和背景骨架的自动生成算法,并构建基于编解码的骨架映射网络,以学习出像素级目标轮廓,最终得到精准视频分割结果.标准数据集的大量实验表明:所提方法优于现有主流视频分割方法,能够产生具有更高区域相似度和轮廓精准度的分割结果.

关键词：视频分割吸收马尔可夫链长期/短期时空线索骨架映射网络

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

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1Kb自旋转移矩磁随机存储器电路设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 20-27页

作者：谭玥杜永乾李桂芳刘诗斌西北工业大学电子信息学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

使用Verilog-A硬件描述语言对自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)的基本存储单元磁隧道结(MTJ)器件进行建模,采用Cadence软件对模型进行验证.基于已建立的MTJ模型设计STT-MRAM的读写电路.针对写入延迟过长的问题,对传统写入电路进行改进... 详细信息

使用Verilog-A硬件描述语言对自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)的基本存储单元磁隧道结(MTJ)器件进行建模,采用Cadence软件对模型进行验证.基于已建立的MTJ模型设计STT-MRAM的读写电路.针对写入延迟过长的问题,对传统写入电路进行改进,通过增加写入支路上晶体管的数量来增加写入电流及降低基本存储单元(1T1MTJ)结构中晶体管的压降,有效地缩短了磁隧道结翻转过程的开关延迟时间,提高了写入驱动电路的工作速度;读取电路采用改进的三稳态传输结构,降低了电路功耗,提高了读取数据的准确性.最后设计实现了1Kb的STT-MRAM的非易性存储,仿真结果表明所设计的STT-MRAM能够实现数据的存取过程.

关键词：磁存储器非易失性存储器自旋转移矩磁隧道结可靠性读写电路

面向游戏与动漫的黑白漫画风格非真实感实时渲染方法

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系统仿真学报 2024年第7期36卷 1699-1712页

作者：胡燕陈立哲谢含纳葛钰峣周顺蔡兴泉北方工业大学信息学院北京100144

针对一般黑白漫画风格的非真实感渲染方法资源开销高和实时性差的问题,提出一种面向游戏与动漫的黑白漫画风格非真实感实时渲染方法。设计特化光照模型,通过分析光照模型效果,设计主体突出的环境光项和灰度分级的漫反射项,合并光照模型... 详细信息

针对一般黑白漫画风格的非真实感渲染方法资源开销高和实时性差的问题,提出一种面向游戏与动漫的黑白漫画风格非真实感实时渲染方法。设计特化光照模型,通过分析光照模型效果,设计主体突出的环境光项和灰度分级的漫反射项,合并光照模型各项,实现基于特化光照模型的场景预处理;提出屏幕空间三相边缘检测方法,将预处理得到的场景光照结果依次进行深度边缘检测、法线边缘检测、颜色边缘检测,合并边缘检测结果;对场景光照结果进行屏幕空间分区域渲染,依据光照结果灰度值大小,分别采用网点着色和线条着色方式处理,并采用插值方法处理着色交界;合并结果,依据光照模型结果灰度值设计分段函数,合并屏幕空间三相边缘检测结果与屏幕空间分区域渲染结果,得到最终渲染结果。实验表明,该方法能够以较低的资源开销和较快的渲染速度实现黑白漫画风格非真实感渲染,在有限的资源下提高渲染的效果,具有显著的黑白漫画风格。

关键词：黑白漫画风格非真实感渲染实时渲染特化光照模型边缘检测