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2016年  第33卷  第4期

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基于热影响及布局利用率的三维集成电路布局规划算法设计
胡中星, 王琴, 谢憬, 毛志刚
2016, 33(4): 1-5.
摘要(133) HTML (23) PDF (1)
摘要:

针对三维集成电路设计流程中存在的布局规划问题, 提出了协同考虑热影响和布局利用率的布局规划算法设计方案, 并利用多次模拟退火过程, 实现完整三维集成电路布局规划算法的设计流程.通过对通用的MCNC benchmark基准电路的验证, 相比已有的布局规划方案, 该布局规划算法在峰值温度降低3%左右的情况下, 在布局利用率上能够得到平均30%以上的性能提升.

基于网络演算的片上网络重组缓存上界的预测方法
杜高明, 宋平, 宋宇鲲, 张多利, 李苗
2016, 33(4): 6-9, 15.
摘要(83) HTML (23) PDF (3)
摘要:

多路径路由片上网络(Network on Chip, NoC)中, 业务流之间的冲突导致数据包乱序到达目的节点, 在目的节点处的重组缓存通过暂存乱序到达的数据包以保证数据包按照发包的先后顺序输出.传统方法通过全遍历所有路径得到重组缓存的最大值, 即重组缓存上界, 对于较大规模的网络, 全遍历耗时长且效率低.对此提出一种得到重组缓存上界的预测方法: 通过冲突矩阵, 推导出每条目标子业务流的冲突系数, 进而选出冲突系数最大的无交叉路径组, 通过路径组来预测重组缓存上界.相比于全遍历方法, 该预测方法可以缩短分析时间, 简化算法复杂度, 提高效率, 从而有效减少重组缓存区面积, 降低片上网络设计成本.

三操作数的前导1预测算法纠错编码模块的设计与实现
王京京, 富坤, 程婷婷, 魏思捷, 耿跃华
2016, 33(4): 10-15.
摘要(156) HTML (25) PDF (0)
摘要:

针对三操作数预测算法中的预测误差, 提出了纠错方案.依据前导1预测的流程以及预编码规则, 设计了纠错模块的预编码规则, 完成了其整体结构设计, 采用硬件描述语言VHDL进行编程, 并通过QuartusⅡ进行仿真验证, 得到了相应的RTL级电路, 最后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明, 设计完成的算法结构能够有效地完成前导1预测纠错的功能.

考虑负载均衡的多下一跳路由自愈方法
陈天平, 孟相如, 崔文岩, 许媛
2016, 33(4): 16-20, 26.
摘要(101) HTML (25) PDF (0)
摘要:

针对现有IP网络路由自愈方法存在的不足, 提出一种考虑负载均衡的多下一跳路由自愈方法.首先设计基于距离矢量路由协议的多下一跳路由生成算法, 改进了节点可用下一跳的生成策略; 然后考虑到故障恢复后的负载均衡问题, 采用Dinic算法对故障恢复路径进行动态规划, 设计了一种限制洪泛与多路径并行传输相结合的路由自愈方法; 最后, 对多下一跳路由生成算法的有效性进行了理论证明, 并通过仿真实验从可用下一跳数目、故障恢复时间两个方面验证了所提方法的相对优势.

SM3算法高速ASIC设计及实现
于永鹏, 严迎建, 李伟
2016, 33(4): 21-26.
摘要(89) HTML (23) PDF (1)
摘要:

详细介绍了SM3算法流程, 对其控制流和数据流进行相应的硬件设计.控制流硬件设计中, 重点分析了消息填充过程中状态机的设计; 数据流硬件设计中, 提出一种双路并行结构加法器(Two Parallel Road Adder, TPRA)的设计方法, 同时结合CSA结构的应用, 极大地优化了关键路径的时钟延时, 最终完成SM3算法高速ASIC设计.在65 nm工艺库下进行综合, 数据吞吐率可以达到3.37 GB/s, 能够满足快速、高效地生成消息摘要的需求.

一种稳健的图割立体匹配方法
马东东, 杨靓, 刘向增
2016, 33(4): 27-31, 36.
摘要(83) HTML (25) PDF (1)
摘要:

为了提高传统的基于图割的立体匹配算法的鲁棒性, 提出一种基于图像增强的图割立体匹配方法, 传统算法是在图像灰度值的基础上构建能量函数, 该方法加入了图像的梯度值来构建能量函数, 然后将基于二值化标号函数的α扩展算法和KV最大流算法结合起来求解能量函数.由于梯度对于图像中的噪声、局部光照具有鲁棒性, 因此该算法在一定程度上增加了传统GC算法的鲁棒性, 最后通过仿真和实验验证了算法的有效性.

基于区域页级映射的闪存转换层设计
蔡晓乐, 张亚棣, 李亚晖, 海钰琳
2016, 33(4): 32-36.
摘要(159) HTML (38) PDF (0)
摘要:

针对固态硬盘中闪存不能进行本地更新操作以及擦写次数有限的特性, 基于多通道并行结构的固态盘, 提出一种基于区域的页级地址映射方案, 将连续逻辑页分配到不同的通道中并利用三级地址映射方法.利用动态和静态损耗均衡算法, 提出了分层的损耗均衡算法和垃圾回收方案.分析表明该算法能释放固态盘内存空间, 延长固态盘的寿命, 提高整体性能, 映射表内存占用相对传统页级映射减少近70%.

基于地理位置的三维水声传感网高效路由协议
任智, 张剑波, 武杨
2016, 33(4): 37-40.
摘要(85) HTML (18) PDF (0)
摘要:

针对现有水声传感网络中的地理位置路由协议的高延时等特点, 提出低时延的ABGR协议.该协议基于节点的位置信息, 在最大的传输半径内, 根据候选转发节点在源节点和目的节点上的投影值大小, 以最小的时延将数据包传送到目的节点.仿真结果表明, 与选取比较的协议相比, ABGR协议在平均端到端时延最少减少1.8%.数据包传送率提高大约2.3%以上.

一种高效属性撤销的云存储访问控制方案
刘伯红, 史慧丽
2016, 33(4): 41-45.
摘要(96) HTML (39) PDF (0)
摘要:

提出了一种高效细粒度属性撤销的云存储访问控制方案.用析取范式代替一般的AND/OR结构, 对CP-ABE算法中的访问树进行优化, 大大减少了加解密过程中的递归运算及开销.在进行属性撤销时, 代理重加密和属性版本号的使用不仅降低了数据属主的计算开销, 还提高了属性撤销效率.对方案进行的相关分析和仿真实验表明, 新方案是高效且安全的.

基于Mel-TEO的带噪语音端点检测算法
王茂蓉, 周萍, 景新幸, 杨青
2016, 33(4): 46-49.
摘要(80) HTML (23) PDF (0)
摘要:

针对短时TEO能量算法抗噪性差的缺点, 提出了一种强噪声下的端点检测新算法.该算法在短时TEO能量端点检测的基础上, 增加Mel倒谱距离判断环节, 采用先粗判后精判的互补性两级判决机制.首先利用强抗噪性Mel倒谱距离进行端点粗判, 然后再利用体现语音信号时域特征与语音共振峰特性的短时TEO能量进行端点精判.实验表明, 在信噪比相对较低的环境下, 该改进算法与传统的双门限法和短时TEO能量相比, 在没有增加运算复杂度的同时提高了检测系统的准确度.

基于对比度补偿的古籍图像二值化算法研究
冯炎
2016, 33(4): 50-54, 59.
摘要(84) HTML (28) PDF (0)
摘要:

环境因素及不当保存会使古籍退化严重, 对此设计一种二值化算法来解决具有均匀字符大小的退化古籍图像的低对比度问题, 从而更好地揭示古籍所记载内容.算法首先利用Canny算子提取图像文本的边缘信息并估计平均笔划宽度, 根据笔划宽度来估计古籍图像背景, 然后用背景信息来对古籍进行对比度补偿, 从而提高古籍图像对比度, 最后利用Howe的算法对补偿后的古籍进行二值化处理, 后处理算法进一步提高了图像质量, 得到最终的二值图像.实验结果证实了该算法的有效性.该算法优于在ICFHR'2014国际会议上获得第一名的Mesquita的算法.

改进的LB算法在动态手势识别中的应用
贺霄琛, 韩燮, 李顺增
2016, 33(4): 55-59.
摘要(87) HTML (12) PDF (2)
摘要:

为了提高动态手势识别中的匹配效率, 提出一种改进的LB算法.首先, 对采集手势深度信息进行实时分割, 并使用一种新的特征提取方法对手势进行描述.然后, 引入锚定距离的概念, 并将其应用到LB算法当中, 同时进行分类和识别.最后, 分别对比其他两种相关算法的执行时间, 以及改进LB算法的识别率.实验结果表明, 提出的方法在不影响识别率的情况下, 对算法执行效率有了很大的提升.

改进型Mel混合参数应用于说话人识别
黄婷, 周萍, 景新幸, 杨青
2016, 33(4): 60-63, 68.
摘要(115) HTML (35) PDF (1)
摘要:

在实验室录音设备条件下, 提取基于Mel的特征参数及其差分倒谱系数(DCC)和差分频谱倒谱系数(DSCC), 利用增减分量法进行有效融合, 建立基于VQ的说话人识别模型, 采用LBG算法设计不同码本容量进行说话人识别实验, 并在各类噪声环境下验证混合参数性能.实验结果表明, 与单一参数及其他融合参数相比该混合特征参数具有更高的识别率和鲁棒性.

基于UVM验证方法学的纵向可重用研究
熊涛, 蒋见花
2016, 33(4): 64-68.
摘要(310) HTML (38) PDF (6)
摘要:

现在片上系统(SOC)的复杂度和集成度越来越高, 这给验证带来了巨大的挑战.传统的验证方法存在各种不足, 在效率方面已经远远达不到生产的要求.UVM是近年来兴起的一种高效的通用验证方法学, 不仅可以缩短验证周期, 而且具有很好的可重用性.UVM验证方法学的可重用主要分为横向的可重用和纵向的可重用, 主要阐述了UVM中纵向可重用的方法, 并以APB总线为例, 描述了从模块级到系统级的验证平台的搭建方法, 这种方法很好地体现了纵向重用提高验证效率的优势.

综合结构和内容的XML文档相似度计算方法
赵宁宁, 梁意文
2016, 33(4): 69-72, 76.
摘要(104) HTML (19) PDF (1)
摘要:

提出了一种综合考虑XML文档内容和结构信息的文档相似度计算方法.通过使用不同的方法分别计算文档内容信息相似度和结构信息相似度, 然后赋予二者不同的权重将二者综合起来, 得到文档的综合相似度.在真实数据集上的实验结果表明, 综合结构和内容信息的方法能够提高计算XML文档相似度的准确性.

一种高可靠星载大容量存储器的坏块表存储方案设计
李姗, 宋琪, 朱岩, 安军社
2016, 33(4): 73-76.
摘要(136) HTML (39) PDF (1)
摘要:

通过分析传统NAND FLASH坏块信息存储方式, 聚焦问题所在点, 提出了一种高可靠性的坏块表存储方案设计.在存储区中划分出一块区域, 将坏块信息独立存储, 并通过冗余存储的方式提高坏块表存储的安全可靠性.实验表明, 在坏块信息区出现使用坏块, 信息存储失败或故障掉电引起的坏块信息更新不完全的情况下, 该算法都能够自主定位坏块信息的异常存储份, 找到可靠份, 从而实现星载大容量存储器的可靠快速启动.

云环境下基于动态规则的数据冗余模型的研究与实现
李海荣, 方中纯
2016, 33(4): 77-80, 85.
摘要(94) HTML (18) PDF (1)
摘要:

针对云环境下数据存储的副本管理问题, 给出了基于动态规则的数据冗余模型IRDMDR(Intelligent Redundant Data Model based on Dynamic Rules)和动态规则的学习模型, 并详细介绍了模型的构成、各个部分的含义及实现方法.最后与其他模型进行比较, 总结出本模型的优点.实践证明, 该模型能够优化访问代价、动态调整副本数量, 从而实现负载的动态平衡和提高系统可靠性.

新阈值函数的自适应去噪
彭继慎, 张志超, 韩彦春
2016, 33(4): 81-85.
摘要(112) HTML (33) PDF (4)
摘要:

提出了一种新阈值函数.新阈值函数连续性良好, 且高阶可导, 可进行各种数学处理, 提高了阈值的自适应能力.在新阈值函数的基础上, 利用自适应方法对信号进行消噪处理, 选取最优阈值参数, 达到最优的消除噪声效果.

基于SystemC构建多核DSP软件仿真平台
韦祎
2016, 33(4): 86-90, 96.
摘要(128) HTML (33) PDF (3)
摘要:

以一款多核DSP的设计为背景, 讨论了利用SystemC构建多核DSP软件仿真平台的设计过程.利用SystemC建立模型, 解决了传统的设计方法的设计复杂、开发周期长和不易修改的问题, 该软件仿真平台实现了多核DSP的核间通信功能, 且可以调试驱动程序、基准测试程序和其他测试程序.通过功能验证, 证明利用SystemC模型进行软硬件协同设计有效的提高了开发并行度, 缩短了开发周期, 为功能验证和程序调试提供了更加方便的平台.

基于VHDL-AMS的流水线ADC结构式建模方法与仿真
陈世同, 赵振栋
2016, 33(4): 91-96.
摘要(163) HTML (28) PDF (2)
摘要:

目前很多模数转换器(ADC)缺乏仿真模型, 为了大型模数混合信号系统建模与仿真的需要, 提出一种基于VHDL模拟混合信号扩展(VHDL Analog and Mixed-Signal Extensions, VHDL-AMS)的流水线ADC结构式建模方法.以多比特位每级的12位分辨率、10 MSPS流水线ADC作为建模对象, 根据流水线ADC的结构特征, 在考虑非理想因素误差情况下, 分别建立采样保持放大和乘法数模转换器的VHDL-AMS子模型, 然后通过例化建立顶层流水线ADC的结构模型.通过SystemVision和Simulink联合仿真, 得到静态性能参数微分非线性度和积分非线性度均小于1LSB, 动态性能参数无杂散动态范围94.941 7dB, 总谐波失真-94.941 9dB, 信噪比58.754 4dB, 验证了所提建模方法合的理与有效.

基于整数小波变换的鲁棒零水印算法
曾文权, 熊祥光
2016, 33(4): 97-101, 107.
摘要(102) HTML (33) PDF (5)
摘要:

为提高零水印技术抵抗攻击的能力, 提出一种新的基于整数小波变换的鲁棒零水印算法.算法先对版权信息进行预处理和对载体图像进行2级整数小波变换, 其次对低频子带进行互不重叠的分块, 根据每一分块的均值与低频子带的均值的大小关系得到特征矩阵, 最后将此特征矩阵与预处理后的版权信息结合构造零水印信息, 预处理之后再注册到知识产权数据库里.仿真实验结果表明, 该算法对常规的信号处理、缩放及旋转等攻击具有较强的鲁棒性.与相似的零水印技术相比, 该算法具有更优越的性能.

云计算环境下的移动视频传输速率控制机制
邹露宁, 白光伟, 沈航, 纪传伟
2016, 33(4): 102-107.
摘要(88) HTML (19) PDF (0)
摘要:

提出云计算环境下的移动视频传输速率控制机制, 利用云强大的计算和存储能力, 扩展手机性能.首先通过隐马尔科夫链预测无线带宽, 利用屏幕分辨率和码率的关系, 自适应地调节视频传输速率.在此基础上, 设计缓存管理算法, 进一步提高用户视频访问命中率.仿真实验表明, 该机制可以显著提高用户体验和网络带宽的利用率.

自适应粒子群优化分数阶PID控制器的参数整定
陈超波, 王磊, 高嵩, 李长红
2016, 33(4): 108-112, 116.
摘要(119) HTML (27) PDF (0)
摘要:

针对分数阶PID控制器参数整定较为复杂的问题, 提出了一种自适应粒子群优化(PSO)方法, 实现分数阶PID控制器参数的整定.在该算法中首先将待整定的控制器参数的粒子种群分成3个子群, 并通过引入的粒子群聚集度因子和进化度因子, 分别动态调整子群的惯性权值和规模, 依据系统时域性能指标设定寻优目标函数, 通过迭代计算来实现控制器参数的整定.最后将自适应粒子群优化分数阶PID控制器的方法分别应用于整数阶和分数阶被控系统进行时域性能仿真分析, 实验结果表明提出的方法能够较好地提高控制系统的性能指标, 并具有较强的抗干扰能力.

基于网络编码感知的网络节点速率控制策略
张义兵, 束永安
2016, 33(4): 113-116.
摘要(109) HTML (19) PDF (0)
摘要:

从提升网络吞吐量角度出发, 提出一个基于网络编码感知的节点速率控制算法.该算法构建一个局部无线网络节点的数据包转发模型, 利用X形局部网络中边缘节点对中心节点转发数据包的侦听能力来决定节点选择转发速率的大小, 从而实现网络通信能力的最大化.仿真实验表明, 该算法能够有效地为网络节点选取合理的转发速率, 提升无线网络数据包的吞吐量.

G-S模型下的双边推荐算法
刘建明, 顾凯, 徐翔宇
2016, 33(4): 117-120, 124.
摘要(82) HTML (15) PDF (0)
摘要:

针对推荐算法忽视供应商偏好, 引入Pareto最优的概念, 提出一种改进的双边推荐算法.首先比对消费者要求和供应商属性, 得出消费者对各个供应商的满意度; 其次比对供应商要求和消费者信用属性, 得到供应商对潜在消费者的满意度; 最后消费者的满意值作为G-S算法的输入项, 得到消费者、供应商的匹配结果.仿真结果表明, 算法提高双方的满意度.

一种抗物理攻击防篡改检测技术
张赟, 赵毅强, 刘军伟, 李雪民, 杨松
2016, 33(4): 121-124.
摘要(104) HTML (20) PDF (1)
摘要:

提出一种应用于高安全芯片的抗侵入式物理攻击防篡改检测技术, 利用芯片顶层金属对侵入式攻击进行主动实时监测, 可有效地防止侵入式攻击对电路存储关键信息的提取.提出了针对大规模电路的随机哈密顿回路版图优化加速生成算法, 能够在较短时间内生成高无序、大格点量的拓扑结构.本方法可增加攻击者实施侵入式攻击所需的时间与成本, 提升大尺寸高安全芯片的物理防护能力.

HBase负载均衡分析及优化策略
黄伟建, 宋园园
2016, 33(4): 125-128.
摘要(134) HTML (34) PDF (0)
摘要:

HBase作为Hadoop分布式开源云数据库因其高可用性等优势越来越受到青睐, 但是随着大量数据的注入, HBase对负载的分配状况将直接影响到整个集群的性能优劣.针对原有负载均衡算法在负载分配过程中可能产生的负载严重不均衡问题, 通过分析原有算法和问题出现的因素, 提出一种基于子表限制的负载均衡改进方法, 并通过与不均衡状况下的对比实验, 验证改进后的分配方式可以有效利用集群中各个节点的资源, 从而提高分布式集群性能.

一种900 V JTE结构VDMOS终端设计
石存明, 冯全源, 陈晓培
2016, 33(4): 129-132.
摘要(204) HTML (41) PDF (6)
摘要:

垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Transistor, VDMOS)是由Pbody与外延层之间形成的PN结承受电压, 由于工艺限制, 元胞区域只能设计为突变结, 而终端区域最常用的结构为场限环, 在原理上也相当于突变结耐压.结合结终端扩展(Junction Termination Extension, JTE)技术, 引入缓变结耐压, 设计了一款900 V的终端结构, 实现了992.0 V的仿真击穿电压, 终端效率达到了98.6%, 而且有效终端长度仅有130.2 μm, 在较大程度上减小了芯片的占用面积, 提高了击穿电压, 而且工艺流程与成熟的深阱场限环基本一致, 有较好的兼容性.

一种有效的多关系聚类算法
邓左祥, 李春贵
2016, 33(4): 133-137.
摘要(125) HTML (36) PDF (1)
摘要:

研究多关系数据挖掘的聚类问题, 提出一种有效的多关系聚类算法EMC.EMC算法的目标是提高聚类的准确率, 并且降低运行时间.EMC算法首先利用元组ID传播的思想, 计算两个对象之间的相似度, 接着利用K中心点聚类算法, 将对象划分成簇.实验表明, EMC算法显著降低运行时间, 并且提高聚类的准确率.

面向大数据的并行分类混合算法研究
陈学斌, 王师, 董岩岩
2016, 33(4): 138-140.
摘要(113) HTML (28) PDF (0)
摘要:

针对传统分类算法及技术在处理海量异构数据存在的系统性能拓展性低、计算量大、耗时长、分类效果不佳等问题, 采用Map-Reduce与邻近分类算法融合设计适合大数据处理的并行分类混合算法, 利用加权欧氏距离并行计算, 达到提高海量数据分类效率、提高分类识别率和减小资源开销的目的, 搭建Hadoop集群研究并在多个数据集上测试算法的可行性.实验结果表明, 并行分类混合算法在海量数据分类中显现出较好的分类效果, 是可行的海量数据分类模型.

灭火指挥数据挖掘研究
施伟荣
2016, 33(4): 141-143.
摘要(85) HTML (22) PDF (2)
摘要:

根据火灾和灭火大数据中挖掘数据的关联性, 将具有相关联的的属性值和频繁出现的属性值提取出来, 建立关联规则, 并通过大数据挖掘Apriori算法准确提高灭火指挥数据应用的准确性.讨论Apriori关联规则算法的改进, 降低对数据库的扫描次数, 减少后选集的生成, 提高灭火指挥数据的数据挖掘性能和效率, 满足灭火指挥数据建设需求.

基于模拟退火算法改进的BP神经网络算法
周爱武, 翟增辉, 刘慧婷
2016, 33(4): 144-147.
摘要(267) HTML (17) PDF (11)
摘要:

提出一种基于模拟退火算法改进的BP神经网络.该方法利用模拟退火算法寻找更优化的样本子集, 用来训练BP神经网络.通过理论分析以及实验仿真证明, 在缩短训练时间以及迭代次数的基础上, 显著提高BP神经网络的分类准确性.

一种高电源抑制低温漂带隙基准电路设计
于全东, 杨琦, 张国俊
2016, 33(4): 148-151, 156.
摘要(108) HTML (19) PDF (2)
摘要:

基于CSMC 0.5 μm BCD工艺, 设计了一种应用于片上系统(SOC)芯片的低温漂高电源抑制的带隙基准电路.采用一种带有负反馈环路调整型的电压预调整电路, 并且将基准电压形成于负反馈环路, 基准电路的电源抑制特性得到显著提高.仿真得到的电源抑制比分别为-177.6dB@dc, -82.7dB@1MHz.此电路可以在-55~125℃范围内实现较小的温度系数, 温度系数为5.76×10-6/℃.

适于井下WSN节点的故障诊断算法研究
张美金, 蔡鹏
2016, 33(4): 152-156.
摘要(90) HTML (26) PDF (0)
摘要:

井下传感器分布的特点对WSN节点分簇式DFD故障诊断算法的分簇方方式、簇头节点选择方法及各簇稳定后信息传递方式等做了改进, 提出一种适合井下无线传感器网络特点的节点故障诊断算法.由于井下环境相比普通应用环境有其特殊性, 所以环境监测传感器一般为呈长条形的链式分布在巷道内, 不能按照普通的随机分布网络结构进行诊断.本算法符合井下无线传感器网络节点的故障诊断对故障定位精度、算法低耗能和高度稳定的要求.最后并通过仿真验证相比普通算法其能耗更小, 精度较高, 从而拥有更强的生存能力.