检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2022年第12期59卷 2689-2707页

作者：陈淑平李祎何王全漆锋滨江南计算技术研究所江苏无锡214083

在高性能计算领域,多播路由算法对硬件集合操作的性能具有至关重要的影响.随着系统规模的不断扩大,多播组的个数急剧增加,可能会超过硬件支持的多播表条目数,而现有的多播路由算法要么没有给出解决方案,要么存在时间开销大、多播路由经... 详细信息

在高性能计算领域,多播路由算法对硬件集合操作的性能具有至关重要的影响.随着系统规模的不断扩大,多播组的个数急剧增加,可能会超过硬件支持的多播表条目数,而现有的多播路由算法要么没有给出解决方案,要么存在时间开销大、多播路由经常变化等问题.为此,首先对胖树中的无冲突多播生成树数量进行了量化研究,并以此为基础提出了一种适用于胖树的高效实用的定制多播路由算法(customized multicast routing for limited multicast forwarding table size,C-MR4LMS).C-MR4LMS在构建多播树时,根据多播组的MGID(multicast global identification)静态地将多播组映射到1棵生成树中,从而快速完成多播树的构建;而在合并多播树时,仅需合并使用同一生成树的多播组,且不会改变被合并多播组的路由.然后提出了2种减少多播树冲突的方法:一是分层的MGID分配策略,以避免出现同一终端节点使用同一颜色加入多个多播组的情况;二是相互无干扰的作业节点分配策略,保证2个作业的多播组互不干扰.最后,在ibsim模拟器及神威E级原型机上对C-MR4LMS进行了测试,该多播路由算法计算多播路由的时间比现有的多播路由算法有了显著下降,最大下降了94%.

关键词：多播路由算法胖树拓扑有限多播表条目数集合操作高性能计算

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InfiniBand中面向有限多播表条目数的多播路由算法

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计算机研究与发展 2022年第4期59卷 864-881页

作者：陈淑平何王全李祎漆锋滨国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

高性能计算中,硬件支持的多播操作对集合通信的性能具有重要影响.随着超级计算机系统规模的不断扩大,多播组的个数急剧增加,可能会超过硬件支持的多播表条目数,而现有的多播路由算法没有给出相应的解决方案.提出一种面向有限多播表条目... 详细信息

高性能计算中,硬件支持的多播操作对集合通信的性能具有重要影响.随着超级计算机系统规模的不断扩大,多播组的个数急剧增加,可能会超过硬件支持的多播表条目数,而现有的多播路由算法没有给出相应的解决方案.提出一种面向有限多播表条目数的多播路由算法MR4LMS(multicast routing for limited MFT size),该算法使用先构造后染色、先染色后构造2种多播树构建方法,可显著降低所需的多播表条目数;而在多播表条目数不足时,通过合并算法将多个相似的多播组合并到一起以进一步减少所需的多播表条目数.在多种典型拓扑结构及通信模式下对MR4LMS进行了测试,结果表明仅需设置256个多播表条目就能够支持数千甚至数万个多播组,满足典型应用的需求.还对多播路由算法的最大EFI(edge forwarding index)及运行时间进行了测试,获得了令人满意的结果,表明MR4LMS可用于超大规模互连网络.

关键词：多播路由算法多播组有限多播表条目数集合操作 InfiniBand

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多接口多信道无线Mesh网络中多播路由算法研究

多接口多信道无线Mesh网络中多播路由算法研究

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作者：杨小梅辽宁大学

学位级别：硕士

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)克服了传统无线局域网传输距离有限和传输效率低等缺点,是一种以多跳的方式传输数据分组的新型无线网络,具有自动组网能力以及可靠性高、灵活性强等优势。但是,由于同信道干扰的存在,无线Mesh... 详细信息

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)克服了传统无线局域网传输距离有限和传输效率低等缺点,是一种以多跳的方式传输数据分组的新型无线网络,具有自动组网能力以及可靠性高、灵活性强等优势。但是,由于同信道干扰的存在,无线Mesh网络的容量受到了很大限制,这一问题尤其在多播流量中更为严重。多接口多信道技术是有效消除干扰,提高无线电资源利用率的一个重要手段,这种网络也被称为多接口多信道无线Mesh网络(Multi-Radio Multi-Channel Wireless Mesh Network,MRMC-WMN)。在无线Mesh网络中使用定向天线也可以有效减少干扰,但是由于定向天线的波束只覆盖了网络中的部分节点,从而导致了传输次数增加,网络性能有所下降。此外,路由环路也是影响MRMC-WMN网络性能的一个重要因素。当路由环路发生后,数据分组会在构成环路的一组路由器中进行循环路由与转发,这将占用大量可用带宽,增加分组丢失和分组重传,造成严重的网络资源浪费。再者,分组在环路中无限地转发还会致使各路由器处理器过载,减慢网络流量传输,导致路由表不更新或更新不及时,最终降低路由效率和网络性能。本文针对以上存在的问题,在定向天线存在的情况下,对MRMC-WMN网络中的多播路由选择、波束信道分配以及路由环路问题展开研究。论文主要贡献及创新点如下:1、提出了干扰感知波束信道选择多播路由算法。本文综合运用定向天线技术、无线广播优势(Wireless Broadcast Advantage,WBA)和定向节点同信道干扰判据(Directional Node Co-Channel Interference metric,DNCI),提出了干扰感知波束信道选择多播路由算法(Interference-aware Beam-channel Selection Multicast Routing algorithm,IBSMR)。该算法充分利用WBA的优势,将网络的传输次数最小化,并利用DNCI判据进行波束信道选择,减少了流内和流间的同信道干扰,最终构建出具有最小干扰的定向多播树,很好的解决了MRMC-WMN网络中多播树的构建问题以及波束信道的选择问题。最后通过仿真实验验证,在定向天线存在的情况下,与WCTB(Wireless Closest Terminal Branching)和MIMCR(Minimum Interference Minimum Cost Routing)这两种多播路由算法相比,IBSMR算法能够使MRMC-WMN网络在最小化传输次数和减小干扰方面获得更好的性能。2、提出了路由环路避免算法。路由环路的出现将会给MRMC-WMN网络带来严重的影响,因此,为了有效消除IBSMR算法中潜在的路由环路,避免路由震荡和网络性能下降,本文提出了路由环路避免算法(Routing Loop Aviodance Algorithm,RLAA)。对于每一个多播接收节点,该算法首先运行Dijstra算法构建一棵以该接收节点为根的有向生成树,然后从原网络图中逐步选择转发链路添加到生成树中,最终构建出到该多播接收节点的无环路转发图。通过有效消除路由环路,不仅能缓解网络带宽占用和网络资源浪费问题,还可以减少大量重复且不必要的分组转发,加快路由协议的收敛速度,使各路由器的路由表能够得到及时更新,从而提高路由效率,实现较高的网络吞吐量。仿真实验结果表明,将RLAA算法与IBSMR算法相结合,能够使MRMC-WMN网络在平均吞吐量、平均端到端时延和平均丢包率三个方面获得明显的性能提升。

关键词：无线Mesh网络定向天线技术 WBA 干扰感知路由环路多播路由算法

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面向卷积神经网络加速器的片上网络架构设计与研究

面向卷积神经网络加速器的片上网络架构设计与研究

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作者：赵雅悦南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,以卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)为代表的深度神经网络发展迅速,在人工智能领域得到了广泛的应用。而卷积神经网络规模日益增大,运算过程复杂,需要对其进行硬件加速。传统的CNN加速器中处理单元(Processing El... 详细信息

近年来,以卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)为代表的深度神经网络发展迅速,在人工智能领域得到了广泛的应用。而卷积神经网络规模日益增大,运算过程复杂,需要对其进行硬件加速。传统的CNN加速器中处理单元(Processing Element,PE)大多基于总线形式互连,而总线互连面临着严重的功耗考验和性能制约。因此,本文提出将片上网络(Network-on-Chip,NoC)架构用于CNN加速器中,对面向CNN加速器的NoC架构进行设计与研究。首先,针对CNN计算任务繁多的特征,研究面向CNN加速器的NoC任务分配方法。通过分析CNN卷积和池化操作计算过程,充分考虑CNN加速器设计中数据复用与并行处理的特征,以均衡PE计算量和减少NoC通信负载为优化目标,提出了三种分配方法实现CNN计算任务至PE的最优化分配。以Lenet-5模型为例具体阐述了CNN计算任务分配过程,并进一步在Alexnet、VGG16模型上进行了方法验证与分析。实验结果表明,其中综合考虑均衡PE计算量和减少PE间通信的任务分配方法可以更有效均衡PE计算量,且减小NoC通信负载。然后,针对任务分配方法生成的PE通信图中仅相邻PE层间存在通信的网络特征,提出了一种CNN逐层映射算法。该方法采用遗传算法对分配了CNN计算任务的PE逐层进行映射,与随机映射算法相比,平均降低了46%的通信延时以及31%的通信功耗。进一步地,基于后续面向CNN加速器的NoC路由算法的优化设计考虑,提出了区域限定的CNN逐层映射算法。该算法结合PE层间通信特征,在限定区域内采用遗传算法对PE逐层进行映射,与随机映射算法相比,平均降低了42%的通信延时以及27%的通信功耗。最后,针对分配与映射了CNN计算任务的NoC中存在大量的一对多通信的特征,提出了基于树的分步式多播路由算法。该算法首先根据目的节点划分目的节点矩形区域,然后根据矩形区域及目的节点分布情况选定中间节点,进而设计路由规则实现源节点到中间节点以及中间节点到目的节点的路由算法。针对所提出的多播路由算法,还设计了能够减少数据包长度的NoC数据包格式。通过实验仿真,相比已有的基于路径的Up Down多播路由算法,所提出的基于树的分步式多播路由算法显著减少了占用链路数和通信距离,降低了网络负载,从而有效降低了NoC通信功耗。与已有的基于树的XY多播路由算法相比,在经典CNN模型应用下,所提出的基于树的分步式多播路由算法平均降低了12%的NoC通信功耗。

关键词：卷积神经网络加速器片上网络任务分配方法映射算法多播路由算法

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一种改进的时延受限多播路由算法

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计算机工程 2012年第10期38卷 83-85页

作者：杨春德秦宗伟重庆邮电大学数理学院重庆400065 重庆邮电大学计算机科学与技术学院重庆400065

针对DCMPH算法不能合理选择连接路径的问题,提出一种改进的满足时延限制的多播路由算法。该算法对不能用最小代价路径连接到多播树上的目的节点,求出其到多播树上所有节点的最小时延路径,再从中选出一条能满足时延限制的费用最小的路径... 详细信息

针对DCMPH算法不能合理选择连接路径的问题,提出一种改进的满足时延限制的多播路由算法。该算法对不能用最小代价路径连接到多播树上的目的节点,求出其到多播树上所有节点的最小时延路径,再从中选出一条能满足时延限制的费用最小的路径,添加到多播树上。实验结果表明,与DCMPH算法相比,该算法构造多播树的代价更低。

关键词：多播路由算法时延受限服务质量 Steiner树多播树 NP完全问题

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带QoS约束的多播路由算法研究

带QoS约束的多播路由算法研究

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作者：秦宗伟重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着Internet的持续快速发展，音频/视频会议、视频点播、远程教学等实时多媒体应用日益广泛。这些实时多媒体应用要求将信息从源节点同时传送给多个目的节点，促使了多播技术的产生。若使用传统的单播技术来实现多播通信，则将大量浪... 详细信息

随着Internet的持续快速发展，音频/视频会议、视频点播、远程教学等实时多媒体应用日益广泛。这些实时多媒体应用要求将信息从源节点同时传送给多个目的节点，促使了多播技术的产生。若使用传统的单播技术来实现多播通信，则将大量浪费网络资源，增加节点的处理负担，严重时会加剧网络的拥塞。实现多播技术最有效的方式是构造一棵多播树，信源发出的数据包沿着多播树进行转发。这棵多播树由多播路由算法决定，因此研究构造多播树的多播路由算法就非常重要。\n 本文首先介绍了多播技术产生的背景，多播路由算法的研究现状以及几种典型的多播路由协议;并对满足时延、时延及时延抖动约束的多播路由模型进行了描述。在详细分析时延受限多播路由经典算法的基础上，提出一种满足时延限制的费用较优的多播路由算法DCMA。该算法把无约束Steiner树算法MPH，推广到时延约束条件下求解时延受限的最优Steiner树。仿真结果表明该算法能以较低的时间复杂度生成费用较优的多播树。\n 此外本文研究了时延及时延抖动约束的多播路由问题，在分析了现有的算法以后，提出了一种时延受限条件下的时延抖动多播路由改进算法EDDVCA。该算法以已生成的多播树为基础，通过对时延最小的目的节点的连接路径进行调整，提高其路径时延，达到降低时延抖动的目的。仿真结果表明改进后的算法具有更低的时延抖动。文章最后总结了论文所做的工作，并指出了多播路由问题中有待深入研究的议题。

关键词：多播路由算法多播树服务质量时延约束最优Steiner树

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基于电网需求响应约束的多播路由

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计算机应用 2018年第4期38卷 1102-1105页

作者：龙丹李晓卉丁月民武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 天津理工大学计算机科学与工程学院天津300384

针对智能电网多播路由通信中,通常存在只考虑多播通信的时延约束而没有考虑电网需求侧带负载的情况,所构建的多播树会出现控制信息传输到大功率负载设备的通信时延较大的问题,提出一种考虑负载功率和通信时延的多播树构造方法,称为基于... 详细信息

针对智能电网多播路由通信中,通常存在只考虑多播通信的时延约束而没有考虑电网需求侧带负载的情况,所构建的多播树会出现控制信息传输到大功率负载设备的通信时延较大的问题,提出一种考虑负载功率和通信时延的多播树构造方法,称为基于需求响应(DR)能力约束的多播路由算法。首先,根据电网拓扑信息生成满足约束条件的完全图;然后,采用Prim算法构造较低费用的多播树;最后,将多播树还原到原网络。仿真结果表明该算法能够有效地减小大功率负载设备的需求响应时延,与基于时延约束的多播路由算法相比,能够使电网频率波动大幅度减小。该算法能够有效地提高智能电网中需求响应的实时性,稳定电网频率。

关键词：多播路由算法智能电网负载功率时延需求响应能力

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时延受限的多播路由算法研究

时延受限的多播路由算法研究

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作者：康欢重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着计算机和网络技术的快速发展，通过网络传输的数据急剧增加，许多新的多媒体业务正成为信息传送的重要组成部分。而传统的单播通信方式满足不了新业务的需求，多播技术的出现解决了上述问题。多播是一种点到多点（多点到多点）的通... 详细信息

随着计算机和网络技术的快速发展，通过网络传输的数据急剧增加，许多新的多媒体业务正成为信息传送的重要组成部分。而传统的单播通信方式满足不了新业务的需求，多播技术的出现解决了上述问题。多播是一种点到多点（多点到多点）的通信方式，它可以有效地利用网络资源，提高效率。多播技术最有效的实现方法是通过一棵多播路由树来进行信息的传递。很多实时性较强的多媒体应用对时延的要求越来越高，因此，时延受限的多播路由问题成为该领域研究的一个重要课题。\n 本文首先介绍了多播产生的背景，多播路由算法的研究现状，对目前多播路由算法的研究成果进行了分类和分析;介绍了时延约束的多播路由模型，分析了几种经典的算法。在此基础上提出了一种改进的时延受限Steiner树启发式算法DCMPH_1，该算法通过改进节点的搜索路径，进而产生一棵满足时延受限的最小代价多播树。仿真结果表明DCMPH_1算法在性能、空间复杂度方面均优于DCMPH算法。\n 其次，在DCMPH_1算法中，从最小时延路径集合中选择的路径虽然满足时延约束，但是代价未必是最优的，因此会影响整棵树的代价性能。针对此问题，提出了改进算法DCMPH_2。仿真结果表明DCMPH_2算法生成的多播树的代价性能优于DCMPH_1算法。\n 此外，改进了KPP算法，设计了新的代价和时延动态优化的链路选择函数，并引入共享边的思想，提出了一种基于共享边和链路选择优化的时延约束多播路由算法ESOKPP。在选择路径时，该算法综合考虑了代价和时延两个参数，保证了多播村的性能。仿真结果表明该算法生成的多播树性能优越，同时具有相对较低的计算复杂度。\n 最后对本文做了总结以及给出了未来的工作方向。

关键词：多播技术 Steiner树 QoS性能时延受限多播路由算法

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基于片上网络的三维多核处理器缓存一致性实现方法研究

基于片上网络的三维多核处理器缓存一致性实现方法研究

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作者：童心田南京航空航天大学

学位级别：硕士

基于片上网络的三维多核处理器是多核处理器设计发展的趋势与研究热点,而缓存一致性协议是多核处理器系统共享数据正确存储与读写的保证。论文针对在基于片上网络的三维多核处理器中缓存一致性协议的实现方法展开研究。论文首先针对在... 详细信息

基于片上网络的三维多核处理器是多核处理器设计发展的趋势与研究热点,而缓存一致性协议是多核处理器系统共享数据正确存储与读写的保证。论文针对在基于片上网络的三维多核处理器中缓存一致性协议的实现方法展开研究。论文首先针对在基于片上网络的三维多核处理器系统中,随着处理器核数目的增加,基于目录的缓存一致性协议实现中目录存储开销越来越大的问题,提出了一种基于三维片上网络结构的柱型节点分布式两级目录结构,将三维网络划分为多个柱型节点,结合全映射和粗向量两种目录组织结构的优点,采用全局和柱型节点两级目录来存储共享数据副本的分布情况。相比传统的目录实现方法,该目录结构存储开销小,且基于该目录结构的缓存一致性协议访问延迟性能较好。其次,针对缓存一致性协议通信中展现出的多播通信特征,论文提出了一种基于三维片上网络结构的柱型分区多播路由算法3DCPM。该算法将三维网络划分为多个柱型区域,根据多播通信的多个目的节点在各柱型区域的分布情况,按区域选择合适的联络节点,然后基于XYZ算法实现缓存一致性协议消息从源节点至联络节点至目的节点的路由传输。进一步,提出了一种改进的多播路由算法3DOCPM,在节点之间选择路由跳数最小的路径,以达到充分利用公共传输路径,降低传输功耗,更好地实现缓存一致性的多播通信的目的。最后,定义了缓存一致性协议消息传输的数据包格式,并在Noxim仿真器中,对所提出的算法进行了验证。实验结果表明,在不同的通信模式下,与已有的多播路由算法相比,所提出的算法均有效降低了平均通信延时和通信功耗。

关键词：三维片上网络片上多核处理器缓存一致性协议多播路由算法 Noxim

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基于链路共享度的网络编码多播路由算法

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电讯技术 2011年第3期51卷 79-83页

作者：罗莉覃团发罗建中刘家锋广西大学计算机与电子信息学院南宁530004

针对网络编码中最小编码子图的构造问题,提出了一种基于链路共享度的网络编码多播路由算法。该算法利用各条链路的共享度不同,依次选择共享度最大的链路加入到多播传输路径中。实验仿真结果表明,该算法与传统的最短路径多播树算法相比,... 详细信息

针对网络编码中最小编码子图的构造问题,提出了一种基于链路共享度的网络编码多播路由算法。该算法利用各条链路的共享度不同,依次选择共享度最大的链路加入到多播传输路径中。实验仿真结果表明,该算法与传统的最短路径多播树算法相比,可节省网络资源约6%～15%,能更好地均衡网络负载,结合随机网络编码算法,能够有效提升多播传输的性能。

关键词：网络编码多播路由算法链路共享度

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