计算机工程与科学

李涛1,杨婷1,易学渊1,蒲林1,钱博文1,黄光新2,黄虎才2,韩俊刚2

2014, 36(02): 191-200. doi:

摘要 ( 165 )

PDF (1559KB) ( 259 ) 　　

提出了一种新型的多态高效并行阵列机结构——萤火虫2号阵列机。该结构的处理单元可以在SIMD和MIMD两种模式下运行，兼有异步执行机制，还可以实现分布式指令级并行处理。采用了硬件的多线程管理器和高效通信机制，这些机制使得此种阵列机能够实现效率很高的线程级并行运算、数据级并行运算和分布式指令级并行运算。尤其值得指出的是，此种阵列机的流处理性能堪与专用集成电路匹敌。该结构还能有效实现静态与动态数据流计算，可以高效实现图形、图像和数字信号处理任务。

高基Montgomery模乘阵列结构设计与实现

邬贵明，谢向辉，吴东，郑方，严忻恺

2014, 36(02): 201-205. doi:

摘要 ( 146 )

PDF (570KB) ( 257 ) 　　

提出了两种高基Montgomery模乘线性阵列结构。两种线性阵列结构分别利用两种不同的并行化开发方法，沿不同的循环维度进行任务分配和调度，都能够充分开发算法的流水线并行。在Xilinx XC5VLX330 FPGA上实现了两种256位宽、基为216的模乘阵列结构。实验结果表明，两种结构具有84个时钟周期的延迟，吞吐率分别为1/17和1/21，与相关结构相比吞吐率更高。两种结构在性能和实现代价间能够达到合理平衡。

一种基于YHFT-Matrix DSP的去块效应滤波算法的向量化实现

李勇，陈书明，陈胜刚

2014, 36(02): 206-210. doi:

摘要 ( 135 )

PDF (993KB) ( 318 ) 　　

针对H.264视频压缩编码标准中去块效应滤波器部分提出了一种基于YHFTMatrix DSP的并行设计及向量实现方法。重点对H.264协议中去块效应滤波器进行理论分析，并利用向量数据访问单元、向量处理单元、高效的混洗单元和灵活的矩阵对其进行并行算法设计。将去块滤波算法分别映射到YHFTMatrix和TI的TMS320C6415中，通过统计两者性能，表明YHFTMatrix的性能优于TMS320C6415。

支持跨步访问的嵌入式存储系统

吕晖1，丁亚军2，郑方1，吴东1，谢向辉1

2014, 36(02): 211-215. doi:

摘要 ( 139 )

PDF (600KB) ( 229 ) 　　

提出了一种新型多素数嵌入式存储系统，能够显著改善系统跨步访问的性能。提高跨步访存的带宽，对于改善系统的整体性能有着重要的意义。但是，在嵌入式系统中，受片外结构的尺寸限制，直接应用经典的素数存储系统理论无法显著改善跨步访存性能。为此，该新型系统以素数存储系统理论为基础，引入主存访问调度策略并结合嵌入式系统的实际结构特征，构造了一种两层结构的多素数存储系统，可以用较少数量的存储模块实现，而且从逻辑地址到物理地址的映像计算简单，能够以相对较小的硬件代价实现对嵌入式存储系统跨步访问的有效支持。理论分析和实验结果均证实了该系统的正确性和有效性。

一种基于NIC的RDMA可靠传输协议的设计与实现

夏军，庞征斌，刘路，张峻，常俊胜

2014, 36(02): 216-221. doi:

摘要 ( 198 )

PDF (800KB) ( 345 ) 　　

高性能计算机不断增长的规模和复杂性使得可靠性成为影响高性能计算机系统可用性的关键因素，系统互连网络是高性能计算机的重要组成部分，其可靠性是高性能计算机系统设计必须考虑的重要问题。针对高性能计算机系统互连网络可能出现的故障，提出一种基于NIC实现的RDMA可靠传输协议，给出了一种通用的设计实现方案，并对该方案的几种具体优化设计实现方法进行了讨论。提出的可靠传输协议及实现方案能容忍系统互连网络可能出现的多种网络故障，并能尽量减少实现可靠传输所带来的额外开销。实验结果表明，所提出的RDMA可靠传输的实际测试性能与无连接RDMA传输相当。

GDSII图片生成与校正

胡星1，邝继顺1，李少青2

2014, 36(02): 222-225. doi:

摘要 ( 131 )

PDF (579KB) ( 220 ) 　　

随着芯片设计、生产环节的增多，芯片中存在硬件木马的可能性越来越高，对于安全性要求较高的芯片就需要对其进行硬件木马检测。反向解剖芯片并将其与原始GDSII文件进行一致性比对是检测芯片是否被植入硬件木马的主要方法之一。而从GDSII文件生成与反向解剖芯片的照片一一对应的图片(后面统称为GDSII图片)是木马分析的重要步骤，为此提出了两点定位算法对GDSII图片进行分割；同时，针对芯片照相和拼接过程中存在图片信息位置偏移的问题，提出了一种基于偏差统计的校正算法。经过工程实际应用证明，该算法较好地校正了GDSII图片与芯片照片的偏差，消除了因为图片信息位置偏移所带来的影响。

一种面向服务器制图可视化的矢量数据多尺度组织方法

孙璐1，陈荦1，刘露1，苏德国2

2014, 36(02): 226-232. doi:

摘要 ( 123 )

PDF (1181KB) ( 304 ) 　　

提出了一种面向服务器制图可视化的矢量数据多尺度组织方法。基于矢量数据瓦片化思想，将矢量数据按照全球地理空间金字塔索引模型划分为层次化瓦片数据，将服务器制图可视化处理中对数据图层的空间查询操作，转化为对瓦片数据的数据读取操作。实验及应用表明，该方法减少了数据读取时间，降低了I/O代价，提高了矢量数据服务器制图可视化的整体性能。

一种基于类的Java多线程程序数据竞争静态检测算法

宋东海，贲可荣，张志祥

2014, 36(02): 233-237. doi:

摘要 ( 145 )

PDF (495KB) ( 369 ) 　　

多线程并发程序的广泛使用引发了更多的数据竞争问题，竞争检测对于提高软件质量具有重要意义。将竞争静态检测和静态切片分析结合起来，提出了一种基于类的Java数据竞争静态检测算法，该算法利用函数调用层次获得函数调用链，对类域进行分析，找出可能数据竞争，通过静态切片缩小程序分析范围，并结合数据竞争的必要条件，去掉不可能数据竞争。实例表明，该算法可用于指导修复程序中的竞争缺陷。

基于策略DNS和HTTP Proxy的多宿主网络服务部署的研究

王子荣，胡浩，尹绍锋，王宇科

2014, 36(02): 238-243. doi:

摘要 ( 129 )

PDF (744KB) ( 213 ) 　　

针对目前常用的多宿主网络服务部署方法中存在的由于ISP网络地址集的变化或DNS配置等因素会造成服务访问路由不可达的不足，提出了一种基于策略DNS与HTTP Proxy在多宿主网络中服务的部署策略，在各ISP出口安装HTTP Proxy服务器，配合策略DNS服务进行联合部署。从理论上对该策略进行了分析，并对部署方法进行了详细阐述。通过实例分析及效果测量，证实了在不改变网络拓扑、基本不增加投入的情况下，通过该策略可大幅度提高校园网或企业网信息资源服务的互联网用户访问速度和访问质量，并解决了传统方式中路由不可达的问题。

无线传感器网络中间件技术研究综述

王林，姜杰

2014, 36(02): 244-249. doi:

摘要 ( 190 )

PDF (744KB) ( 247 ) 　　

无线传感器网络在受到广泛应用与关注的同时，由于网络复杂度及网络应用的增加，普遍存在缺乏统一开放接口的问题。针对无线传感器网络结构及特点，介绍无线传感器网络中间件技术概念，在全面分析中间件面临的问题与挑战的基础上，比较几种不同设计方法，并且通过典型实例在几个重要性能参数方面进行了对比。最后在中间件QoS机制模型方面提出了一种改进方法。

一种基于Petri网的Web服务组合安全性动态检测技术

周洁,任江春,王志英,程勇,梅松竹

2014, 36(02): 250-257. doi:

摘要 ( 127 )

PDF (743KB) ( 298 ) 　　

Web服务组合安全性检测对提高Web服务组合在复杂网络环境下的安全性具有重要意义。针对Web服务组合安全检测存在的问题，提出了一种Web服务组合安全性动态检测框架，并对其中的服务组合流程建模技术、安全模型以及安全检测算法等关键技术进行了详细分析，最后通过实例进一步说明该框架能够实现安全性检测的基本功能。

基于扩展UDDI的Web服务信任管理

孟冬，曹介南，朱培栋

2014, 36(02): 258-264. doi:

摘要 ( 106 )

PDF (932KB) ( 199 ) 　　

近几年来Web服务在各领域的应用越来越广泛，但是作为其重要组成部分的统一描述、发现和集成协议由于其局限性，无法有效地帮助用户选择高质量的服务，不能满足用户的需求。而现有的研究则主要集中在如何建立基于服务质量的Web服务发现模型上，并未考虑对服务进行管理。针对该问题，提出了一种基于自然衰减和用户反馈的信任维护机制，通过该机制可以对已注册服务执行管理操作，并为用户提供选择服务的参考，提高发现系统的有效性和可用性。

第三代短波通信HDL协议性能研究

毋晓鹤1，冉茂儒2，习勇1，周力1

2014, 36(02): 265-269. doi:

摘要 ( 174 )

PDF (834KB) ( 365 ) 　　

我国第三代短波通信技术的研究仍处于起步阶段，并且国内的大多短波通信系统都是基于第二代的短波通信标准。相比于第二代短波通信的数据链路协议，第三代短波通信的自动链路建立系统以其简洁而高效的设计解决了第二代短波系统所面临的各种问题，在建立数据链路的高效性、稳定性、可靠性等方面都有了很大的改进。根据美军标MIL-STD-188-141B中给出的第三代短波通信技术标准，对第三代短波数据链路协议的高速数据链路传输协议（HDL）进行了研究，通过理论分析与Matlab仿真相结合的方法，对数据包的误码率、丢包率、平均传输次数以及采用不同数据分组时的吞吐量等方面进行了性能分析。

GPS与北斗电离层延迟误差对比分析

张飞舟，杨泽民，程鹏，赵利军

2014, 36(02): 270-274. doi:

摘要 ( 153 )

PDF (720KB) ( 245 ) 　　

在GPS与北斗的多系统定位中，使用双系统双频接收机，影响电离层延迟精度的主要因素是各系统导航电文中的电离层参数。由于电离层参数的不同，采用同一电离层时延模型计算得到的电离层延迟结果互不相同，造成时延精度的差异。利用GPS/北斗接收机进行观测，得到两系统的电离层参数，通过模型计算两系统在垂直方向的电离层延迟TEC，并将同一时刻、同一区域内的IGS电离层的TEC作为参考值来计算两系统的电离层时延精度。实验结果表明，GPS与北斗导航电文中的电离层参数存在较大差异，使得在同一地区、同一时刻两系统的计算结果出现较大差异，利用IGS参考值求其时延精度，GPS的电离层延迟精度较北斗系统要高。

基于数据分类的领域自适应新算法

顾鑫1,2,王士同1

2014, 36(02): 275-285. doi:

摘要 ( 137 )

PDF (912KB) ( 267 ) 　　

一般的机器学习都假设训练数据与测试数据分布相同，而领域自适应算法则是在不同数据分布条件下进行知识传递和学习，在数据挖掘、数据校正、数据预测等领域有着广泛的应用。支持向量机SVM的主要思想是针对二分类问题，在高维空间寻找一个最优分类超平面，以保证最小的分类错误率。CCMEB理论由Tsang I提出的，是一种改进了核向量机CVM的最小包含球算法,在大样本数据集处理上有着较快的速度。而CCMEB理论同样适用于二分类的SVM数据集。将SVM理论、CCMEB理论与概率分布理论相结合，提出了一种全新的基于数据分类的领域自适应算法CCMEBSVMDA，该算法通过计算各自分类数据组的包含球球心，能够有效地对不同领域数据进行整体校正和相似度识别，具有较好的便捷性和自适应性。在UCI数据、文本分类等数据上对该算法进行了验证，取得了较好的效果。

基于RFID和遗传算法的实时炸药仓储优化操作

付华伟1，何小敏1，许亮1,3，李秀喜2，黄志平3

2014, 36(02): 286-291. doi:

摘要 ( 118 )

PDF (831KB) ( 240 ) 　　

针对炸药仓储过程管理的优化问题，提出基于RFID和遗传算法的在线炸药仓储优化操作方法，使炸药仓储管理过程更具高效化、信息化、安全化和智能化。利用RFID技术实时获取炸药仓库信息，提出了炸药仓库库位分区策略。通过对炸药仓储工作特点及要求分析，建立炸药仓储的优化数学模型，并运用遗传算法求解模型得到优化解。实验仿真结果表明，该方法能够提高仓库的空间利用率，优化炸药存取过程的行走路径，较好地解决了受炸药有效期等约束的优化操作问题。

自适应复杂天气的车牌定位方法

于明，路倩倩，刘玉菲，王妃

2014, 36(02): 292-297. doi:

摘要 ( 111 )

PDF (809KB) ( 254 ) 　　

针对传统的车牌定位算法受天气、光照影响而造成的低定位率问题，提出了一种自适应的车牌定位算法。算法根据车牌颜色特征和图像清晰度判断不同天气及对比度，利用小波系数调整法调整图像对比度，最后利用垂直投影和模板匹配相融合的方法进行车牌定位。所提出的定位算法具有广泛的适应性和较高的车牌定位率，可以在晴天、阴雨天、雾天、傍晚等多种不同光照条件下，对不同对比度的图像进行车牌定位。实验结果表明，该定位方法的车牌平均定位率达到93.4%。

基于颜色聚类分割及改进的FMM算法的壁画修复

任小康，邓琳凯

2014, 36(02): 298-302. doi:

摘要 ( 135 )

PDF (1515KB) ( 258 ) 　　

近年来，由于受各种环境及人为因素的影响，壁画在一定程度上受到了破坏。为了使人们欣赏到原作的风貌，并对其进行研究和开发，还原壁画的原有样貌，提出了一种针对褪色及划痕的壁画修复算法。该算法在Lαβ空间的基础上，首次提出使用颜色聚类及掩模算法对受损壁画的破损区域进行分割提取，然后针对FMM算法中传输方向并没有完全覆盖要修复的区域的缺陷，提出了利用梯度直方图的一些特性对其传输方向进行优化。实验表明，该算法对于破损的壁画修复有很好的效果。

基于ORB的快速完全仿射不变图像匹配

侯毅,周石琳,雷琳,赵键

2014, 36(02): 303-310. doi:

摘要 ( 148 )

PDF (1377KB) ( 284 ) 　　

ASIFT具有完全仿射不变性，但计算耗时；ORB实时性好，但仿射不变性差。为了在图像匹配中同时兼顾仿射不变性和实时性，利用模拟相机在不同视点下成像的手段使得ORB具备完全仿射不变性，进而提出了一种基于ORB的快速完全仿射不变图像匹配新算法(AORB)。首先通过模拟相机在不同视点下成像以获取模拟的图像，然后用快速的ORB算法对所有模拟的图像对进行匹配，最终取得完全仿射不变性。实验结果表明，该算法能够满足完全仿射不变图像匹配需求，并且相比基于OpenMP的ASIFT计算速度提高了约6倍。

基于HVS和关系的DCT域彩色图像水印方案

熊祥光，王端理

2014, 36(02): 311-316. doi:

摘要 ( 112 )

PDF (686KB) ( 228 ) 　　

提出了一种基于人类视觉系统和关系的离散余弦变换域水印技术。首先对二值水印图像进行混沌加密和Arnold置乱处理；其次对载体彩色图像的每一分量进行8×8分块的离散余弦变换；最后根据每一分块的亮度和纹理掩蔽特性和水印图像的像素取值来自适应调整选定位置的离散余弦变换系数的大小关系以嵌入水印。实验表明，提出的算法具有较好的透明性和抵抗攻击的能力，且在红色分量嵌入的水印比在蓝色或绿色分量嵌入的水印对滤波、有损压缩攻击等具有更好的鲁棒性。与同类算法相比，提出的算法具有更好的性能。

带形状参数的Bernstein-Bézier曲面

严兰兰

2014, 36(02): 317-324. doi:

摘要 ( 108 )

PDF (755KB) ( 216 ) 　　

虽然三角域上的曲面造型方法能有效解决不规则产品的几何造型问题, 在实际工程中有着广泛的应用, 但由于其结构的特殊性和复杂性, 目前对三角域曲面的扩展研究并不多。为了丰富三角域曲面的理论, 针对如何增强三角域曲面形状表示的灵活性进行了专门的研究。首先构造了一组三角域上含一个参数的四次多项式基函数, 它是三角域上二次Bernstein基函数的扩展。然后用递推的方式定义了三角域上含一个参数的n+2次多项式基函数, 它是三角域上n次Bernstein基函数的扩展。基于新的n+2次多项式基函数, 定义了相应的n阶三角域曲面。分析了基函数和曲面的性质, 新曲面不仅具备三角域上BernsteinBézier曲面的基本性质, 而且还可以在不改变控制顶点的情况下, 通过改变参数的值来自由调整曲面的形状。

利用二次B样条曲线逼近的图像压缩方法

李军成

2014, 36(02): 325-330. doi:

摘要 ( 112 )

PDF (646KB) ( 250 ) 　　

提出了一种基于Hilbert扫描和二次B样条曲线逼近的图像压缩方法。首先利用Hilbert扫描曲线将二维数字图像转化为一维的灰度序列；然后采用二次B样条曲线对数据进行分段逼近，同时利用逼近的最大绝对误差小于最大允许误差来确定最终分段；最后对每段数据的逼近参数进行编码。实验结果表明，该方法获得的压缩效果较好，且计算量适中，是一种简单有效的数字图像压缩方法。

XML函数依赖研究综述

刘嘉，廖湖声

2014, 36(02): 331-339. doi:

摘要 ( 114 )

PDF (750KB) ( 255 ) 　　

函数依赖作为数据库规范化的基础在关系理论中起着重要的作用。近年来，XML得到广泛应用并已成为互联网上数据传输和交换的标准。由于XML半结构化的特性，使得如何定义XML函数依赖使其具有更强的描述能力，以及如何解决相应的逻辑蕴涵问题成为当今学术界所面临的挑战。针对这些问题，系统地描述了目前关于XML函数依赖的研究现状，特别是把分析的重点放在如何定义函数依赖、判断其蕴涵关系以及从XML文档中发现函数依赖等问题上。最后讨论了诸如类型化函数依赖关系等一些相关的研究方向。

基于资源分配网络和语义特征选取的文本分类

何晓亮1,2，宋威1，梁久祯1

2014, 36(02): 340-346. doi:

摘要 ( 114 )

PDF (699KB) ( 204 ) 　　

针对资源分配网络(RAN)算法存在隐含层节点受初始学习数据影响大、收敛速度低等问题，提出一种新的RAN学习算法。通过均值算法确定初始隐含层节点，在原有的“新颖性准则”基础上增加RMS窗口，更好地判定隐含层节点是否增加。同时，采用最小均方(LMS)算法与扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法相结合调整网络参数，提高算法学习速度。由于基于词向量空间文本模型很难处理文本的高维特性和语义复杂性，为此通过语义特征选取方法对文本输入空间进行语义特征的抽取和降维。实验结果表明，新的RAN学习算法具有学习速度快、网络结构紧凑、分类效果好的优点，而且，在语义特征选取的同时实现了降维，大幅度减少文本分类时间，有效提高了系统分类准确性。

基于改进型批决策与调度建模的生产计划调度系统的研究

花季伟1，李晓婷2

2014, 36(02): 347-353. doi:

摘要 ( 90 )

PDF (997KB) ( 189 ) 　　

热轧型钢生产工艺复杂，其生产中极易出现由于计划调度安排不当而产生的交货期延误、库存超负荷等问题。针对以上问题研究设计了MES生产计划调度系统，改进了批决策调度策略用于数学建模，利用自适应遗传算法求解生产调度计划。以此为基础，为某热轧企业设计实现了生产计划调度系统，并通过真实的热轧型钢订单、原料、设备等数据，对模型改进前后的计划编制方法进行模拟与比较，验证了利用该改进型批决策与调度模型编制的热轧型钢生产调度计划可节省生产时间、降低设备调度时间，以此来指导热轧型钢的生产可切实减少交货延误和减少库存占用率，并提高企业利润率。

一种基于向量的概率加权关联规则挖掘算法

赵志刚,万军,王芳

2014, 36(02): 354-358. doi:

摘要 ( 82 )

PDF (503KB) ( 201 ) 　　

关联规则挖掘是数据挖掘领域中最活跃的一个分支。目前提出的许多关联规则挖掘算法需要多次扫描数据库并产生大量候选项集，影响了挖掘效率。针对加权关联规则挖掘算法中多次扫描数据库影响算法性能的问题，对其进行了优化，采取了以空间换时间的思路，提出一种基于向量的概率加权关联规则挖掘算法。以求概率的方式设置项目属性的权值，通过矩阵向量存储结构保存事务记录，只需扫描一次数据库，并且采用不同的剪枝策略及加权支持度和置信度的计算方式。使用数据实例进行模拟实验，结果表明此算法明显提高了挖掘效率。

基于CRF的中文评论有效性挖掘产品特征

吕品1,2,3，钟珞1，蔡敦波2,3，吴云韬2,3

2014, 36(02): 359-366. doi:

摘要 ( 114 )

PDF (820KB) ( 272 ) 　　

方面级意见挖掘的任务通常包括从客户评论中抽取产品的特征、与产品特征相关联的观点词识别以及观点的极性判断三个方面。围绕如何实现中文评论的方面级意见挖掘问题，提出了利用条件随机场实现中文评论的方面级意见挖掘的四个主要步骤：数据预处理、训练集准备、为条件随机场模型定义学习函数、应用模型标注新的评论数据。在此基础上，通过以五种实际产品的中文评论语料为数据集,对该方法进行了数据实验。实验结果表明，该方法针对不同类型观点元素的抽取在评估性能指标上大部分达到或超过80%。为了进一步验证所提出方法的有效性,将研究结果进行了差异显著性检验。结果显示，用CRF对中文评论进行方面级意见挖掘和对英文评论的方面意见挖掘的性能差异不大。最后，比较了三种不同方法的方面抽取精度和情感分类精度，实验结果表明，CRF方法优于词典化的隐马尔可夫模型和关联规则挖掘方法。

工艺数据的可定制性表达模型研究

罗年猛,郭锦,朱林

2014, 36(02): 367-371. doi:

摘要 ( 97 )

PDF (1004KB) ( 208 ) 　　

工艺规划灵活的可定制能力是工艺系统适应不同企业或同一企业不同时期需求变化的一项关键技术。通过分析工艺的定制需求，提出了一种数据表达模型，较好地解决了工艺规划的层次结构以及内容的可定制性问题，提高了工艺规划的快速响应能力，使CAPP系统能够适应不同行业、不同企业的不同需求，能够适应企业工艺规范的更改与调整。

光反射式辊型检测方法的研究与实现

郭媛,魏连锁,孙明

2014, 36(02): 372. doi:

摘要 ( 89 )

PDF (751KB) ( 184 ) 　　

根据辊型检测过程的特点及精度要求，提出了用反射式光纤传感器对辊型进行非接触式光电检测的方法。通过对轧辊表面反射光位置变化的精确测量，将轧辊半径的微小变化放大，并转化为与之有一定放大倍数关系的直线位移量，可实现辊型的高精度非接触式检测。根据检测原理对系统进行了软件仿真，结果表明，该方法可及时获得检测系统辊型的输出信号，并将检测数据以曲线形式自动描绘出辊型曲线。这是一种放大倍数高、成本低、易实现的高精度非接触式辊型检测方法。

基于AES算法的滚码技术在汽车防盗系统中的应用

黄友，张向文，许勇，潘明，任风华

2014, 36(02): 376-380. doi:

摘要 ( 126 )

PDF (770KB) ( 236 ) 　　

滚动编码技术以其多变性、抗截获、安全性和可靠性较高等特点，广泛应用于车辆防盗报警系统中。基于AES加密算法,结合系统实际应用特点进行优化设计，提出了一种滚动编码的方法，并将其运用到汽车防盗系统中。实验测试分析表明，该设计具有安全可靠性高、资源消耗小、执行效率高等特点。

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