检索结果-内蒙古大学图书馆

传感器与微系统 2016年第12期35卷 37-40页

作者：王昌征毛剑琳付丽霞郭宁曲蔚贤昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500

针对无线传感器网络能耗这一问题,提出了一种基于几何学概率的能耗估计模型。以节点的状态转换为基础,建立了基于半Markov链的节点能耗模型,并引入概率分布函数的概念。从传感器节点随机分布出发,假定节点之间可以相互通信,分别对在单... 详细信息

针对无线传感器网络能耗这一问题,提出了一种基于几何学概率的能耗估计模型。以节点的状态转换为基础,建立了基于半Markov链的节点能耗模型,并引入概率分布函数的概念。从传感器节点随机分布出发,假定节点之间可以相互通信,分别对在单个正六边形和相邻两个正六边形内的节点随机分布进行研究,推导得出能耗估计模型。仿真结果表明:该模型可以实现网络能耗的准确估计。

关键词：无线传感器网络几何学概率半Markov链概率分布函数能耗估计模型

来源：评论

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3D图形渲染的能耗估计

引用

西安电子科技大学学报 2017年第4期44卷 40-46,74页

作者：邢立冬李涛黄虎才韩俊刚西安电子科技大学微电子学院陕西西安710071 西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

针对硬件设计和图形编程,提出了一种新的三维图形渲染计算阶段的能耗估计模型.针对三维渲染管线中顶点着色器和像素着色器的能耗问题,对影响渲染质量的顶点着色和像素着色的负载进行了分析,得出了像素数与顶点数的比值模型;同时,对顶点... 详细信息

针对硬件设计和图形编程,提出了一种新的三维图形渲染计算阶段的能耗估计模型.针对三维渲染管线中顶点着色器和像素着色器的能耗问题,对影响渲染质量的顶点着色和像素着色的负载进行了分析,得出了像素数与顶点数的比值模型;同时,对顶点着色阶段和像素着色阶段的能耗进行了建模.用所建立的模型对基准测试程序进行了能耗估计,使用Synopsys VCS(Verilog Compiled Simulator)仿真器和Power Compiler来执行仿真,得到不同测试程序的实际能耗.验证结果表明,该模型预测误差的几何平均值小于3%,达到了较高的估计精度,可用于指导图形硬件和软件的功耗分析和管理.

关键词：三维图形渲染能耗估计模型着色器预测误差

来源：评论

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GPU功耗评估和优化技术研究

GPU功耗评估和优化技术研究

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作者：邢立冬西安电子科技大学

学位级别：博士

论文来源于国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”。图形处理器（GPU）的应用已经从桌面计算系统、手持和便携电子设备、游戏机等领域扩展到高性能计算和人工智能等领域。GPU架构从原来的图形专用... 详细信息

论文来源于国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”。图形处理器（GPU）的应用已经从桌面计算系统、手持和便携电子设备、游戏机等领域扩展到高性能计算和人工智能等领域。GPU架构从原来的图形专用加速器发展到现在的单指令流多数据流或单指令流多线程处理器。现代的GPU不仅仅是一个特殊用途的加速器或几何引擎,它也可以作为一个通用计算芯片。在集成电路工艺进步和应用发展的驱动下,当前的图形处理系统芯片正在发生变革。因此,针对新型图形算法和通用计算的需求,面向未来图形处理器芯片高级应用的不断发展,在体系结构方面应对长线、功耗和工艺缺陷等问题,研究新一代图形系统芯片的体系结构和关键技术,具有重要的科学意义,研究和设计GPU芯片,打破国外的垄断是我国社会和经济发展的迫切需要。本文研究一种多态并行GPU的体系结构设计及功耗估计和功耗优化技术,主要从以下四个方面展开研究:1、提出了一种多态并行图形处理器的硬件体系结构。为了更好适应新的图形计算和通用计算的要求,应对未来芯片制造工艺的挑战,提出了一种多态并行GPU体系结构,其芯片实现为Firefly2。Firefly2的架构是由同构的处理器单元构成的二维阵列,处理器之间采用邻接互连技术。邻接互连技术减少了长线,降低了功耗,有利于信号完整性。处理器指令集是根据大量的图形处理仿真试验和统计分析结果优化设计的。指令系统的设计保证了指令的邻接寻址,邻接寻址指令构成的程序可以“重构”处理器阵列,使其像专用电路一样高效地完成操作级并行计算。也可以通过指令的广播使多个处理器执行同样的指令完成数据级并行计算。在指令存储器中存放的指组（由多条指令组成）能够完成多指令流的线程级并行计算。这样就实现了用指令流计算统一各种并行计算模式,具有程序设计的灵活性和计算的高效性。另外,我们在Firefly2处理器上分别实现了3D图形渲染流水线和计算机视觉应用,并进行了仿真实验。实验研究表明,Firefly2架构具有良好的高性能执行图形渲染和图像处理程序的潜力。2、正确有效的功耗建模与评估技术是有效进行低功耗设计的基础,没有准确的估计功耗的手段,就难以设计出符合功耗预算的芯片。本文提出了一种新的3D图形渲染管线的能耗估计模型,包括3D图形渲染管线计算阶段的能耗估计模型、数据存储器访问的能耗估计模型和指令存储器访问的能耗估计模型。通过对3D图形渲染管线中影响渲染质量的两个关键模块顶点着色器和像素着色器的负载进行分析,得出了像素数与顶点数的比值模型。同时采用正向分析和根据经典图形渲染算法相结合的方法对3D图形渲染管线各阶段的能耗进行了建模,包括几何变换阶段、顶点着色阶段、视景体裁剪阶段、背面剔除阶段、扫描转换阶段、像素着色阶段及段操作阶段。并对顶点着色阶段和像素着色阶段的能耗估计模型进行了验证,结果表明模型达到了较高的预测精度。与以往研究不同之处在于建模过程不做任何底层硬件架构的假设,使得该模型具有广泛的适用性。3、超大规模集成电路技术已经发展到可以将数百亿个晶体管集成到一个芯片上。集成度的提升给GPU带来了巨大计算能力的提升,但也带来了巨大的能量消耗。功耗已经成为当今GPU设计中最关键的限制因素,而有效的功耗结构设计已经成为决定GPU芯片性能的重要因素之一。本文从分析功耗的来源入手,对集成电路中的功耗组成进行了分析,研究了从系统级、体系结构级、寄存器传输级、逻辑级、电路级、工艺级等各个层次上降低功耗的方法。分别从软件层面和硬件层面提出了一些降低功耗的措施,并进行了实验验证。其中,在软件层面,通过理论分析和仿真提出了几种适用于3D图形渲染的低功耗编程技术,包括顶点共享、时钟关断技术（HALT命令）、LOD技术和静态目标缓存技术（BEGINOBJ和ENDOBJ命令）。实验验证结果表明,这些低功耗编程技术可以显著降低3D图形应用的功耗和能耗。硬件层面采取的功耗优化措施主要包括多阈值技术、门控时钟技术、门控电源技术和多电压技术。功耗分析结果表明,采用上述硬件层面的功耗优化技术使功耗下降了65.23%。4、提出了一种面向能耗感知的处理单元（PE）调度器的设计方法。首先,利用阿姆达尔定律对Firefly2处理器进行功耗的建模和能耗的建模;然后,提出了一种兼顾能效的最小化能耗调度算法;最后,基于所建立的功耗模型、能耗模型和调度算法,并利用系统内所设计的性能计数器,完成了PE调度器的设计。所设计的PE调度器的调度策略是根据应用选择运行的PE以及PE工作的频率。

关键词：图形处理器硬件体系结构能耗估计模型功耗优化能耗感知

来源：评论

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面向无线抄表的6LoWPAN网络寿命优化关键技术研究

面向无线抄表的6LoWPAN网络寿命优化关键技术研究

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作者：张伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着物联网技术和无线自组网技术的发展,无线自组网技术越来越多的应用到人们的生产生活中。在抄表行业,无线抄表已经成为一项关键的技术应用,利用无线节点采集仪表的读数并上传,节省了大量的成本。而无线节点往往采用电池供电,电池的... 详细信息

随着物联网技术和无线自组网技术的发展,无线自组网技术越来越多的应用到人们的生产生活中。在抄表行业,无线抄表已经成为一项关键的技术应用,利用无线节点采集仪表的读数并上传,节省了大量的成本。而无线节点往往采用电池供电,电池的电量和网络能量的消耗限制了网络寿命,经常性的更换电池给网络的维护带来巨大的开销和不便。因此对于面向无线抄表行业的无线自组网网络寿命的优化成为关键问题。本文主要对面向无线抄表的6LoWPAN网络寿命的关键技术进行研究,优化网络能耗,提高网络寿命。本文通过对抄表行为和数据流量的分析,发现抄表数据具有周期长流量集中的特点。通常情况下网络只在一天中固定的2～4个时间段进行数据的传输,根据这个特点,本文通过设计基于时间同步的混合网络模式,利用时间同步和网络调度,将网络划分为Active状态和Inactive状态,对应于业务阶段和非业务阶段,网络在Active状态进行数据的收发,Inactive状态下网络以极低的能耗运行。同时设计并实现两种基于软件的节点能耗估计模型,利用基于状态时间统计的在线能耗估计模型,节点能实时的监测自身的能量消耗,作出调整和反馈;利用基于节点行为预测的离线能耗估计模型,网络使用者可以在不部署实际网络的前提下,得到相应的网络参数。在对发生在业务时间段中的数据传输能耗的优化,本文通过设计实现能耗均衡机制,减弱由于使用基于收集树的ORPL路由协议导致的能耗不均衡的现象。节点根据能量消耗,自适应的调整CCA周期,均衡网络中的能量消耗,提高网络寿命。对于下行的多播数据,利用角色分类的低功耗多播算法,减少网络中的冗余多播消息,从而减少网络的能量消耗。在论文最后,通过部署实际的应用场景实验,对所实现的机制进行性能和能耗的具体分析,验证各个机制的效果,得出相应的结论。

关键词：无线抄表 6LoWPAN网络网络寿命优化能耗均衡能耗估计模型

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