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服务器无感知计算系统性能优化技术研究综述

软件学报 2025年第1期36卷 47-78页

作者：杨光刘杰曲慕子王帅叶丹钟华中国科学院大学北京100049 中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基... 详细信息

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基础设施管理的负担,专注于业务层的开发和创新;对于服务提供商,服务器无感知计算将应用分解为细粒度的函数,极大地提高了调度效率和资源利用率.显著的优势让服务器无感知计算迅速吸引了业界的注意,然而,服务器无感知计算与传统云计算迥然不同的计算模式以及对任务各方面的严格限制给应用的迁移带来了诸多障碍,各种越来越复杂的任务也对服务器无感知计算的性能提出了越来越高的要求,服务器无感知计算的性能优化成为一个重要的研究课题.从4个方面对服务器无感知计算系统性能优化技术的相关研究工作进行梳理和综述,并介绍现有的系统实现.(1)介绍面向典型任务的优化技术,包括任务适配和针对特定任务的系统优化;(2)综述沙箱环境的优化工作,包括沙箱方案和冷启动优化技术,它们是决定函数运行速度的核心;(3)概括I/O和通信技术的优化,它们是服务器无感知计算应用程序的主要性能瓶颈;(4)简述相关的资源调度技术,包括面向平台和面向用户的调度策略,它们决定着系统的资源利用率和任务的执行效率.最后,总结当前服务器无感知计算性能优化技术所面临的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向.

关键词：服务器无感知计算函数即服务云函数云计算性能优化

面向处理器微架构设计空间探索的加速方法综述

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计算机研究与发展 2025年第1期62卷 22-57页

作者：王铎刘景磊严明玉滕亦涵韩登科叶笑春范东睿处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 中国移动研究院北京100053

中央处理器是目前最重要的算力基础设施.为了最大化收益,架构师在设计处理器微架构时需要权衡性能、功耗、面积等多个目标.但处理器运行负载的指令多,单个微架构设计点的评估耗时从10 min到数十小时不等.加之微架构设计空间巨大,全设计... 详细信息

中央处理器是目前最重要的算力基础设施.为了最大化收益,架构师在设计处理器微架构时需要权衡性能、功耗、面积等多个目标.但处理器运行负载的指令多,单个微架构设计点的评估耗时从10 min到数十小时不等.加之微架构设计空间巨大,全设计空间暴力搜索难以实现.近些年来许多机器学习辅助的设计空间探索加速方法被提出,以减少需要探索的设计空间或加速设计点的评估,但缺少对加速方法的全面调研和系统分类的综述.对处理器微架构设计空间探索的加速方法进行系统总结及分类,包含软件设计空间的负载选择、负载指令的部分模拟、设计点选择、模拟工具、性能模型5类加速方法.对比了各加速方法内文献的异同,覆盖了从软件选择到硬件设计的完整探索流程.最后对该领域的前沿研究方向进行了总结,并放眼于未来的发展趋势.

关键词：处理器微架构设计设计空间探索性能模型负载选择软件模拟

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开源软件供应链漏洞威胁智能感知

软件学报 2025年第2期36卷 511-536页

作者：王丽敏吴敬征武延军芮志清罗天悦屈晟杨牧天中国科学院软件研究所智能软件研究中心北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而... 详细信息

开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而,开源软件供应链也存在依赖关系复杂、传播范围广泛、攻击面暴露扩大等特点,带来了新的安全风险.现有的以安全漏洞、威胁情报为基础的安全管理虽然可以实现安全预警、预先防御,但是由于漏洞威胁信息获取不及时、缺少攻击技术和缓解措施等信息,严重影响了漏洞处理效率.针对上述问题,设计并实现一种针对开源软件供应链的漏洞威胁智能感知方法,包括两部分:1)构建CTI(网络威胁情报)知识图谱,在其构建的过程中使用到相关技术,可以实现安全情报的实时分析与处理,尤其提出SecERNIE模型以及软件包命名矩阵,分别缓解漏洞威胁关联挖掘的问题和开源软件别名的问题.2)漏洞风险信息推送,以软件包命名矩阵为基础,构建软件包过滤规则,实现开源系统漏洞实时过滤与推送.通过实验验证所提方法的有效性和可用性.实验结果显示,相较于NVD等传统漏洞平台,本方法平均感知时间最高提前90.03天;在操作系统软件覆盖率上提升74.37%,并利用SecERNIE模型实现63492个CVE漏洞与攻击技术实体之间的关联关系映射.特别地,针对openEuler操作系统,可追踪的系统软件覆盖率达到92.76%,并累计感知6239个安全漏洞;同时,还发现openEuler中891条漏洞与攻击的关联关系,进而获取到相应的解决方案,为漏洞处理提供了参考依据.在真实攻击环境验证2种典型的攻击场景,证明所提方法在漏洞威胁感知方面的良好的效果.

关键词：开源软件供应链漏洞威胁感知特征表示知识图谱风险推送

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基于细粒度状态标签的代码缓存优化方案

计算机研究与发展 2025年

作者：牛根张福新处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 中国科学院大学

动态二进制翻译器中广泛使用软件代码缓存来管理翻译生成的代码块.代码块的翻译、刷新和内存占用是软件代码缓存的一个重要指标.目前仅有少量的针对系统级动态二进制翻译器中代码缓存的研究.已有的系统级动态二进制翻译器为实现正确且... 详细信息

动态二进制翻译器中广泛使用软件代码缓存来管理翻译生成的代码块.代码块的翻译、刷新和内存占用是软件代码缓存的一个重要指标.目前仅有少量的针对系统级动态二进制翻译器中代码缓存的研究.已有的系统级动态二进制翻译器为实现正确且高效的指令语义模拟，均使用了状态标签方案，但该方案会对软件代码缓存管理带来额外的问题.通过深入分析状态标签方案，总结了其给代码缓存管理带来的2类问题：冲突和冗余.针对这2类问题，提出了基于细粒度状态标签的代码缓存优化方法，包括多状态代码缓存和弱状态标签.这2种方案在LATX-SYS中实现并在龙芯LoongArch平台上使用Ubuntu/x86 16.04和Windows XP/x86客户机操作系统进行了测试.结果表明，代码块刷新次数和翻译次数分别降低了43%和18%，代码块相似率从59.63%降至5.06%，翻译开销和内存占用均得到降低.总的来说，系统启动时间降低了20%.最后，针对弱状态标签方案进一步测试了SPEC CPU2000，结果表明代码块数量平均减少了13%，且仅带来2%?3%的性能开销.

关键词：软件代码缓存二进制翻译虚拟化代码块动态优化

基于双观测器的拼接弧线电机改进积分滑模控制策略

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中国光学(中英文) 2025年第1期18卷 105-113页

作者：曹兆锦宋晓莉范壬秋张超中国科学院南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室江苏南京210042 中国科学院大学北京100049

拼接弧线电机凭借其高转矩比和低速稳定运行等优点,为大口径天文望远镜观测提供了高性能驱动技术支持。电机运行过程中存在的如参数畸变、谐波等其他内外部干扰,都对提高电机性能提出了挑战。因此,本文提出一种基于新型趋近律的积分滑... 详细信息

拼接弧线电机凭借其高转矩比和低速稳定运行等优点,为大口径天文望远镜观测提供了高性能驱动技术支持。电机运行过程中存在的如参数畸变、谐波等其他内外部干扰,都对提高电机性能提出了挑战。因此,本文提出一种基于新型趋近律的积分滑模控制器,同时结合扩张状态观测器与负载观测器的混合控制策略,旨在优化传统滑模控制并增强系统的抗干扰能力。传统趋近律参数较为繁杂且不能很好地抑制抖振,新型的趋近律简化了参数,有效克服了系统抖振。其次,采用扩张状态观测器对反馈转速进行估计,然后结合q轴电流信息和估计出的转速数据作为负载转矩观测器输入,进一步提高了负载观测性能,并将负载观测值转换为电流进行前馈补偿,用以提高电机的抗干扰性能。仿真和实验结果表明:所提出的双观测器方法能够有效观测电机的转速和负载值,显著增强了电机的抗负载扰动能力;同时,采用新型滑模速度控制器降低了电机转速超调量,并在一定程度上抑制了滑模抖振,为弧线电机在大口径天文望远镜的高精度观测应用提供了理论和实验支持。

关键词：大型天文望远镜拼接弧线永磁同步电机双观测器改进滑模控制

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东昆仑成矿带两期金成矿-岩浆-构造作用

岩石学报 2025年第2期41卷 526-543页

作者：李兴辉梁改忠吴金检杨奎锋范宏瑞曾庆栋张哲铭胡芳芳中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

东昆仑成矿带为青藏高原北部重要的稀贵金属成矿带,被誉为我国重要的“金腰带”,已经发现金矿床(点)约169处,主要集中在五龙沟、沟里和大场金矿集区。近几年的勘查找矿工作在主力矿区(五龙沟、沟里矿集区)外围有重大突破,显示其深部及... 详细信息

东昆仑成矿带为青藏高原北部重要的稀贵金属成矿带,被誉为我国重要的“金腰带”,已经发现金矿床(点)约169处,主要集中在五龙沟、沟里和大场金矿集区。近几年的勘查找矿工作在主力矿区(五龙沟、沟里矿集区)外围有重大突破,显示其深部及外围金资源潜力巨大,亟需进一步加深对其金成矿背景、成矿模式、成矿规律的研究。东昆仑成矿带金矿床与区域广泛分布的岩浆岩显示密切的空间关系,但目前缺乏系统性探究并总结金矿化与岩浆作用的成因关系。本文在详细描述沟里和五龙沟矿集区金矿床成矿特征基础上,总结了热液独居石原位U-Pb定年结果,精确限定阿斯哈、岩金沟、红旗沟和黄龙沟金矿成矿年龄分别为227.1±6.5Ma、237.3±3.0Ma、236.7±3.7Ma和422.2±2.4Ma,表明存在志留纪-泥盆纪和三叠纪两期金矿化作用,并以三叠纪最为强烈。金矿床中均发育不同世代黄铁矿,其结构和化学成分分析表明多阶段的成矿流体演化。黄铁矿硫同位素和特征微量元素比值研究表明,东昆仑成矿带沟里矿集区和五龙沟矿集区金矿床成矿流体均与同时代岩浆活动有关,岩浆热液在不同金矿床中贡献程度不同。东昆仑成矿带岩浆岩主要形成于志留纪-泥盆纪(440~390Ma)和三叠纪(260~210Ma),与金矿化时间一致,显示出密切的成因关系,成矿流体主要来源于同时期长英质岩浆流体出溶。两期成矿-岩浆作用分别对应原特提斯洋和古特提斯洋俯冲-碰撞-板块回撤-断离等构造演化背景,在五龙沟和沟里地区形成典型的构造-岩浆-金成矿体系。

关键词：金矿床岩浆作用成矿年龄成矿流体东昆仑

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森林冠层结构复杂性研究进展及展望

遥感学报 2025年第01期29卷 83-101页

作者：胡天宇刘小强吴晓永牛春跃苏艳军中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室国家植物园中国科学院大学

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被... 详细信息

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被广泛应用于森林生态系统研究中。受限于传统地面调查方法，冠层结构复杂性只能采用树高和胸径等调查因子的统计值来表征，难以全面地刻画冠层复杂程度。随着激光雷达技术的快速发展，获取森林完整的三维结构信息成为了可能，也为全面、准确地表征冠层结构复杂性提供了新机遇。本文将厘清当前冠层结构复杂性定量化方法，重点阐述如何利用激光雷达技术表征冠层结构复杂性，综述了其在森林生态系统光、降水分配、微气候、生产力和稳定性等调控方面应用进展，并展望其在森林生态系统过程与功能研究中需要重点关注的问题与方向，以期推动中国生态遥感研究对森林冠层结构复杂性的关注，拓展近地面遥感技术在中国遥感科学和生态学研究中的应用。

关键词：生态遥感森林生态系统冠层结构光资源降水分配生产力微气候稳定性

自然资源遥感智能解译中复杂场景样本抽样方法研究

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地球信息科学学报 2025年第2期27卷 331-349页

作者：李连发高茜琳贺伟陈淼淼杨晓梅王志华张俊瑶刘晓亮中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

【目的】随着遥感分类解译技术的发展,复杂场景下自然资源遥感智能解译已成为研究的焦点。在这一背景下,遥感样本的获取和选择对提高解译的准确性和可靠性至关重要。我国地形地貌多样,气象条件复杂,地表结构细碎,导致复杂地表具有时空... 详细信息

【目的】随着遥感分类解译技术的发展,复杂场景下自然资源遥感智能解译已成为研究的焦点。在这一背景下,遥感样本的获取和选择对提高解译的准确性和可靠性至关重要。我国地形地貌多样,气象条件复杂,地表结构细碎,导致复杂地表具有时空分异性,直接影响遥感样本的选择和质量。传统抽样方法所选样本对总体特征的代表性较差,进而影响解译效果。【方法】为解决这一问题,本研究总结了遥感分类标记样本抽样方法、多尺度形态转换扩充样本以及标记样本质量评估的关键要点,从理论上阐述了样本优选以减少偏差的必要性,并提出了基于地表复杂度的分区/层和加权样本优化方法。该方法通过考虑地形的复杂性和多样性,优化了样本的抽样过程,减少了因抽样偏差带来的解译误差。【结果】通过遵循这些要点和技术,可以获得高质量且有强代表性的标记样本,从而提高遥感分类建模解译精度和/或效益。本研究总结了3个基于复杂度的样本优选的实验结果,并为未来遥感智能解译技术的发展提供了坚实的理论和技术基础。【结论】这项研究对于通过样本优选推动复杂场景下遥感自然资源分类建模及智能解译的研究和实际应用具有重要的参考价值。

关键词：遥感智能解译自然资源优化样本抽样设计形态转换复杂场景

红外调制光致发光光谱技术:从宽波段覆盖到微区高通量测量

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物理学报 2025年第1期74卷 255-269页

作者：邵军陈熙仁王嫚陆卫中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院杭州310024 中国科学院上海技术物理研究所红外探测全国重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

光致发光光谱能够揭示半导体材料带隙、杂质能级等电子结构信息,还可以分析界面、载流子寿命、量子效率,在紫外-近红外波段得到广泛应用.在约4μm以长红外波段,由于热背景干扰强、光致发光信号弱、探测能力低,光致发光光谱研究长期受限... 详细信息

光致发光光谱能够揭示半导体材料带隙、杂质能级等电子结构信息,还可以分析界面、载流子寿命、量子效率,在紫外-近红外波段得到广泛应用.在约4μm以长红外波段,由于热背景干扰强、光致发光信号弱、探测能力低,光致发光光谱研究长期受限.本文介绍了利用傅里叶变换光谱仪测量光致发光光谱的常规方法,简述了为突破红外波段困境于1989年提出、历经20多年发展的连续扫描傅里叶变换双调制光致发光光谱方法及所受机理局限;分析了2006年报道的基于步进扫描傅里叶变换光谱仪的红外调制光致发光光谱方法的抗干扰、灵敏度、信噪比优势,列举了国际上诸多研究组对红外调制光致发光光谱方法有效性的例证和以此取得的应用研究进展;总结了近年来宽波段、高通量扫描成像和空间微区分辨红外调制光致发光光谱测试方法发展以及从0.56-20μm可见-远红外宽波段覆盖到千级通道光谱高通量检测、2-3μm微区分辨红外调制光致发光光谱技术进步,列举了应用研究稀氮/稀铋量子阱、HgCdTe外延膜、InAs/GaSb超晶格等可见-远红外半导体材料阶段结果和合作研究典型进展.本文展现了红外调制光致发光光谱方法先进性和宽波段、高通量扫描成像与空间微区分辨光谱测试方法有效性,预见了未来进一步应用研究方向.

关键词：光致发光傅里叶变换红外光谱仪步进扫描半导体

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