收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

仪用主从耦合分布式并行处理容错系统体系结构研究

刘峰  
【摘要】: 信息社会的物质基础是信息获取、处理、显示、存储传输和交互技术,其中仪器系统是最重要的技术内容之一。现代医学仪器和科学仪器技术是传统仪器技术的继承和发展,它以信息获取、处理和控制为基础达到对客观对象内在的、本质的客观规律、功能和结构的认识,进而人机交互,最终实现有效使用的目的。现代仪器系统是在传统基础上更强调系统信息处理能力。信息获取过程需要实时动态地观测客观对象的多参数和多层次的信息,信息处理过程需要对这些获取到的信息进行高效和高质量的快速实时处理。两者紧密地结合从而保证了现代仪器系统完成信息融合和系统特征建模的任务。为了构建高性能/价格比的现代医学仪器和科学仪器系统,本文对现代仪器用主从耦合分布式并行处理容错系统体系结构进行了较为深入的研究。 本文概述了信息化仪器系统的发展过程、现状和方向,并综述了主从耦合和分布式并行处理系统体系结构的主要研究。 首先论述了系统体系研究和构建的方法学,提出了适用于现代仪器系统设计构建的重要原则和系统化设计构建的生存周期模型。在研究了主从耦合和通用分布式并行处理体系结构的基础上,根据现代仪器信息化系统的重要特征,创新地提出了基于通信体系和容错体系融合的、适度集中的主从耦合分布式并行处理容错系统体系结构。 主从耦合分布式并行处理系统的设计和构造是一项巨大的系统工程,具有投资大、周期长、涉及技术领域广和复杂性高等特点。因此本论文在系统体系研究和构建的方法学的指导下,以Petri网理论和离散事件仿真技术为基础,构建了模块层次式系统性能评价系统,对系统进行层次化的性能建模仿真和瓶颈分析,获得了系统在不同工作负载条件下的性能特征,为仪器系统体系结构的设计和实现策略提供了重要的性能量化指标和指导依据。 通信体系结构的设计与构建是本文研究的重点。主从耦合并行处理系统是具有两个或多个处理单元(Process Element)的集合,它们相互通讯以协同求解一个给定的复杂因果问题的计算建模处理系统。通信体系与处理单元之间的高效融合是解决主从耦合并行处理系统中所有问题的基础。 主从耦合并行系统中处理的并行性提高了系统性能,但同时处理的时空局部性也能提高性能,这是构建主从耦合并行系统过程中需要平衡的重要问题——并行程度。具有更高并行特性的细粒度处理需要处理单元间高性能的同步模型和所提供机制的强大支持。本文提出了高效硬件同步系统方案——全动态栅栏同步模型,并给出了相应的编程原语。 在本文提出的主从耦合和的分布式并行处理体系结构中,适度集中的并行处理节点通过多通道共享总线的拓扑互联形成了高性能的关键处理环节。共享并行总线是处理节点之间高性能通信的重要资源,为了提高资源的利用效率,本文提出了基于时间优先权并具有仲裁事务缓冲机制的仲裁方案。 现代仪器用主从耦合并行处理系统需要更加灵活和更高性能的单元间通信服务作为支撑,为此本文研究并构造了分布式活动信箱(Distributed Active Mailbox Messaging,DAMM)通信子系统。DAMM对主从耦合的并行系统的高性能通信网络功能进行了必要抽象,减少了协议的处理层次,使得通信网络的性能特征可以直接为用户所调用,满足了用户对实时性事件处理的需求。同时DAMM提供了必要的共享核心资源管理(中断、时间、协议和缓存管理等)能力,提高了通信服务原语的抽象层次,方便了应用编程和核心实现。 系统运行可靠性要求主从耦合分布式并行处理系统必须具有可靠的故障容错能力。复杂的主从耦合并行系统产生了主从耦合和适度的分布式容错管理问题,以及现代仪器系统的特点是数据量大和处理模型复杂,这些要求系统在尽量少的冗余资源条件下力求保证自身的 浙乞〔口弋学体d匕学t立七仑文 可靠性。在理论上要求系统局部故障条件下,避免产生系统整体失效的可能性,所以系统中 的处理问题主要集中在监测系统失效和故障事件的机制(硬件和软件、局部和系统)、系统 状态阶段性保存、系统状态较完整恢复等方面,这些都是研究重点。其中关键在于主从祸合 的自动转换机制。 为此本文提出了层次式(硬件和软件层次)多机制(状态空间监测和超时监测)系统 错误和失效监测体系方案,以及在与通信系统融合的基础上提出了适用于系统状态阶段性保 存的轻量级和重量级结合的校验点方案和恢复方案。 现代仪器用主从藕合分布式并行处理容错体系结构的研究涉及面广,涉及问题复杂, 构造实现难度大,除了研究了仿真系统及其集成问题以便在系统未构成前可以在仿真系统上 进行深入和广泛的实验研究之外,并描述了仿真系统的整体结构。本文最后给出了未来研究 发展方向。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李文涛;翁盛鑫;魏冰;庄严;;ORACLE数据库优化之SQL语句的并行处理[J];海军总医院学报;2009年02期
2 吕维雪;;医学图象处理(四)[J];中国医疗器械杂志;1985年01期
3 高隽;潘孟贤;钱源诚;丁厚本;;工业CT微机图像重建系统[J];CT理论与应用研究;1992年02期
4 ;国际学术会议预告[J];计算机科学;1988年04期
5 丁鸿生;;CT W4图象处理原理[J];中国医疗器械杂志;1989年01期
6 吴靖;;一种用于基因序列比较的并行计算方法[J];国际生物医学工程杂志;1992年01期
7 生本有;彭建明;王玮;;医院信息系统ORACLE RAC并行集群建设和使用[J];中国数字医学;2008年06期
8 孙艳萍;张延忻;;光学神经网络二维联想存储器的研究[J];中国医学物理学杂志;1991年Z1期
9 帅典勋,顾静;更快速的高阶细胞自动机超并行数据压缩方法[J];计算机学报;2000年01期
10 赵岚光;姚远;;HP产品在医院IT建设中的应用[J];科技广场;2009年12期
11 罗杰,宁爱兵,徐虹;基于虚拟仪器技术的胃电检测分析系统的研制[J];微计算机应用;2004年06期
12 熊川;何青;刘萍;;DICOM标准信息交换的高速实现[J];中国医疗设备;2009年03期
13 唐渝;杨建军;靳奕;段会龙;;双通道诱发电位测试系统的研制[J];中国医疗器械杂志;1988年05期
14 徐明军;Transputer作为计算加速板在PC机上应运[J];国际医药卫生导报;1997年09期
15 张一甫;秦兆宇;刘晓慧;林成招;贺福初;;应用8标iTRAQ技术结合2D LC-MS/MS分析大鼠再生肝的差异蛋白质组[J];分析测试学报;2010年05期
16 Herman G T;刘有信;;三维医学成象技术的评述[J];国际生物医学工程杂志;1991年03期
17 周震,马斌荣;脑胶质瘤病理切片中对细胞核轮廓化处理的研究[J];北京生物医学工程;2004年01期
18 倪治中;;人工神经网络[J];信息产业报道;1994年04期
19 张泾周,陈志武,雷勇,梁琦,李希臻,孙力,宋丹丹;医用阻抗/导纳图呼吸波消除仪的研制[J];北京生物医学工程;1995年04期
20 马启辉;冯焕清;;基于超线程技术的虚拟内窥成像方法[J];北京生物医学工程;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘泉;张洪才;戴冠中;杜宏伟;;交互式多模型滤波器及其并行实现研究[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
2 朱坚民;周福章;庞全;;多机并行处理完成神经网络计算[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
3 韩娟;;遗传算法概述[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
4 黄志忠;;一种提取阵列信号协方差矩阵子空间的有效方法[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
5 徐晓东;杨榆;;使用GPU加速RC5密码算法的研究[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
6 刘大奔;叶军;徐秉铮;;一个实时汉语语音识别系统的硬件设计[A];第三届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1994年
7 陈细军;李磊;叶涛;杨国胜;侯增广;谭民;;基于多DSP并行处理的移动机器人体系结构研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 徐芬;勾亚彬;梁敬东;袁成松;;基于多线程技术的雷达站点监控与数据并行处理[A];第六届长三角气象科技论坛论文集[C];2009年
9 潘泉;张洪才;戴冠中;杜宏伟;;并行映射及启发式映射算法[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
10 雷歆;孙志刚;肖力;;基于FPGA的图像采集处理卡的设计[A];企业应用集成系统与技术学术研究会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨靖宇;摄影测量数据GPU并行处理若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
2 高昆;基于DSP并行处理系统的虚拟仪器设计方法的研究[D];浙江大学;2002年
3 王韶;基于PC机群的大电力系统可靠性评估模型及并行处理研究[D];重庆大学;2004年
4 Jamil-ur-Rehman;基于新一代标准(H.264)的实时视频压缩技术与算法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 曹宏嘉;面向微处理器设计的动态二进制翻译技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
6 文梅;流体系结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 方华亮;基于网络计算的电力系统新计算模式研究[D];华中科技大学;2006年
8 王顺绪;特征值问题的并行计算[D];南京航空航天大学;2008年
9 温璞;面向科学计算的PIM体系结构技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
10 张军;光纤通信中的级联码技术及其实现研究[D];东南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王芳;基于GPU加速的细粒度并行模拟退火算法[D];大连理工大学;2009年
2 郝志勇;基于软件无线电的多DSP平台设计与并行系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 高建龙;机车电子柜运行状态监测诊断系统研究[D];西南交通大学;2006年
4 庞占龙;基于GPU加速的细粒度并行蚁群算法[D];大连理工大学;2008年
5 邵荣平;网络处理器并行处理技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 李永;基于ΣΔ-STAP的杂波自适应抑制技术及并行DSP实现研究[D];电子科技大学;2005年
7 卢丽君;InSAR影像配准及其并行化算法研究[D];武汉大学;2005年
8 邵政;多机并行小波三维图像压缩的算法设计及在局域网上实现[D];重庆大学;2005年
9 艾志玮;并行应用程序的远程实时跟踪科学计算可视化技术研究[D];中国工程物理研究院;2005年
10 王绍清;星载SAR多普勒中心实时估计技术研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;2000多万数据 并行处理显身手[N];中国计算机报;2004年
2 ;2007以全新PC应对业务挑战[N];中国经营报;2006年
3 装备指挥技术学院电子工程系 淡鹏 张文 李晓梅;可视化并行处理的三种方式[N];中国计算机报;2004年
4 ;云计算[N];人民邮电;2009年
5 李琳琳;应用程序迎接多核时代[N];计算机世界;2006年
6 吴亚飙;“并行”焕发IPS力量[N];网络世界;2008年
7 ;你为65纳米工艺做好准备了吗?[N];计算机世界;2006年
8 本报记者 邹大斌;英特尔发布开发工具推动多核普及[N];计算机世界;2009年
9 张群英;创新与System i5[N];网络世界;2006年
10 俞路石;中科大研究生解决网络数据包有效分类算法[N];中国教育报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978