面向安全的内存管理子系统研究

以开发具有自主知识产权的军用安全OS为背景,基于最新版本Linux内核,分析并设计安全内存管理子系统.依据可信计算机系统评估标准,将安全OS的功能需求依次映射到内存管理子系统,初步提出安全内存管理子系统的四个功能:进程隔离、防止内存信息泄露、内存访问控制,虚拟内存保护;在分析Linux内存管理机制的基础上,采用安全增强法,从安全相关和硬件相关出发分解核心程序,提出安全增强型内存管理子系统的设计方案,并对各部分进行了分析和实现.     

嵌入式微核虚拟机管理器存储管理架构设计

对微内核架构、嵌入式虚拟化技术、嵌入式多核处理器支持技术进行简介,对工业界和学术界形成的嵌入式微内核虚拟机管理器产品进行相应调研,提出一种基于微内核架构多核虚拟机管理器的存储管理架构设计模式,把存储管理分为内核态MMU管理和用户态内存分配器两部分实现.MMU管理负责完成MMU初始化、TLB无效和增加/删除映射等功能;内存分配器负责实现memcache分配器、字节分配器和页分配器3种内存管理机制.     

基于达芬奇技术的智能交通图像处理SDK设计

主要介绍使用基于Ti Davinci架构的图像处理SDK软件系统设计.软件系统运行于基于TMS320DM6467的智能交通专用主机,支持智能交通领域的多种图像处理算法,算法运行于DSP核心,通过ARM与DSP核心间RPC机制,使ARM运行的应用软件可透明地调用相应算法.针对嵌入式系统的有限内存,系统分别在ARM和DSP核心端完成内存优化.针对DSP核心的硬件架构架构,实现相关算法的指令优化.系统可应用于智能交通领域多种系统的开发.     

轻量级计算机内存软件巡检技术

针对软件单粒子效应防护问题,介绍了一种轻量级软件加固方法。该方法采用软件内存巡检技术,在不增加额外的设备硬件开销的情况下,检验并纠正CPU内存单粒子翻转,提升设备可靠性。该技术实现简单,系统资源消耗小,只需在已有程序的基础上进行少量代码添加,就可以实现软件加固,对已有代码修改量小。利用了系统中CPU空闲率高的特点,只在CPU空闲时对内存进行巡检,不会干预软件正常功能的运行。试验和在轨运行结果表明,该技术可以有效检测到内存中出现的单粒子异常事件,对原软件任务的功能性能指标没有影响。     

座舱显示系统内核渲染器研究与实现

随着近几年综合航电系统的迅速发展,作为航电系统中重要组成部分的座舱显示系统也向着开放式构架发展,为适应这种发展趋势,ARINC661协议应运而生。协议将用户应用(UA)的逻辑功能与座舱显示系统(CDS)的画面生成功能相隔离,并为两者提供了标准化的接口。基于ARINC661协议的CDS可解释定义文件(DF)及动态运行指令,通过调用内核渲染器,完成对画面的实时渲染。要实现CDS中画面的成功显示,渲染器的设计非常重要。通过对ARINC661协议的分析,重点研究了窗体部件的渲染技术,设计了基于ARINC661协议的内核渲染器,为国内航电显示设备的研究提供了帮助。     

嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ在DSP上的移植

介绍了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的特点,详细论述了μC/OS-Ⅱ在DSPTMS320C6416上移植的实现过程,指出μC/OS-Ⅱ移植的重点和难点,并对移植后的系统进行了内核测试及裁剪.在移植平台下的多任务运行结果表明:移植程序稳定可靠,性能指标满足嵌入式开发的基本需求.     

低空突防实时航迹规划计算机方案设计研究

地形跟踪/地形回避、威胁回避(TF/TA2)实时航迹规划计算机是综合TF/TA2低空突防系统的控制核心.系统按照由它产生的最优航迹产生制导指令,并控制飞行器按此最优航迹完成突防任务.本文提出了一种实时航迹规划计算机的设计方案.该方案采用由共享存储器耦合的三个智能模块(即智能总线接口、航迹规划处理机和数据处理机)并行运行的结构,以提高系统的运行速度,满足低空突防对航迹规划计算机的实时性要求.其中,航迹规划处理机和数据处理机的双机互备份降级运行方式提高了系统的可靠性.此外,以闪存为存储介质的内存数据库使系统检索和读取机载数据的速度大大提高,且闪存的非易失性保证了机载数据的可靠性.     

基于PLB总线的多通道SGDMA设计

介绍了一种基于PLB总线的多通道SGDMA控制器的设计;详细描述了通道仲裁、通道寄存器组等模块的设计,使控制器实现了6个端口(其中3个用于发送,3个用于接收)的FC通道数据与内存间的数据传输.实验结果表明,这种设计能大大降低处理器的负担.     

核外算法在可视化中的应用

大规模数据的可视化一直是科学计算可视化中极具挑战性的一个研究领域,因为生成的计算数据常常太大不能一次性完全输入到计算机的内存中,以至于数据在快速内存和相对慢速的外存(比如磁盘)之间的输入和输出成为计算的一个瓶颈。在没有大内存高性能并行机但内存相对太小的PC机不能一次性装载可视化数据的情况下,提出了核外算法和可视化技术有机结合在PC机上大量数据的可视化,具体实现了核外算法在PC上对大量数据的局部分块显示、全局粗糙显示、局部分块和全局粗糙相结合显示、数据点的查找。实验验证了核外算法在PC机上对大量不可一次性导入内存的数据显示和数据查找上是一种简便、省时、高效的方法。     

Oracle共享池自动冲洗的一种方法

Oracle系统中,客户和服务器进程通过共享池进行自身对话或与其他进程之间的通信,在系统长期运行的过程中,共享池中因大量进程的调入调出操作而产生大量内存碎片,导致系统运行出错。本文给出了一种利用动态SQL及DBMS＿JOB包来实现自动冲洗共享池的方法。     

JFFS2文件系统在uClinux上的实现

目前Linux被广泛的应用到嵌入式系统中,但嵌入式系统中最常用的存储设备是Flash存储器,这使得Linux默认的根文件系统ext2并不适合用于嵌入式环境。为了解决这个问题,文中介绍了嵌入式环境下存储设备的特点以及JFFS2文件系统的特性,并讨论了在S3C44b0X uClinux平台上构建JFFS2文件系统的方法。     

Linux 2．6内存保护机制研究

基于Intel i386平台处理器和Linux 2.6内核源代码,从硬件内存保护和虚拟内存保护两个方面分析了最新的Linux内存保护机制,其中硬件内存保护机制包括段式映射阶段的访问控制、页式映射阶段的访问控制以及最新内存保护NX(No eXecute)技术,虚拟内存保护机制包括虚拟区间保护、虚拟区间加锁和Hole技术.最后进一步讨论了增强Linux内存保护的方案.     

适用于空间通信的LDPC码GPU高速译码架构

鉴于目前空间通信对高速、可重配置信道译码器的需求,利用图形处理器(GPU)的并行化运算特点,提出了一种低密度奇偶校验(LDPC)码软件高速译码架构。通过优化Turbo消息传递译码(TDMP)算法节点更新运算线程块内和块间并行度、减少非规则行重造成的线程分支、降低线程对节点更新信息存储资源的访问延时以及合理量化译码器存储信息来提升译码内核函数的执行效率。并在此基础上引入异步统一计算设备构架(CUDA)流处理机制,设计优化的译码器输入输出数据传输和内核函数之间的执行调度方式以及CUDA流上的译码线程资源配置方式,最大化译码吞吐率的同时降低译码延时。在Nvidia最新的Tesla K20和GTX980平台上对国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥测标准LDPC码进行的TDMP译码实验结果表明,本架构进行10次迭代译码的吞吐率最高可达约500 Mbps,平均译码延时约为2ms左右。与现有结果相比,本架构在保持软件架构配置灵活性的同时更加有效的兼顾了译码吞吐率和延时性能。     

基于DSP的某型无人机飞控系统硬件平台的设计

介绍了某型无人机飞行控制系统硬件平台的总体设计和具体实现方案。系统以TMS320LF2407A数字信号处理器为核心，外围扩展了高精度模数转换器、数模转换器、非易失性数据存储器(NV-SRAM)和异步串行通信接口，使系统具有了较丰富的硬件资源。整个系统体积小、重量轻、成本低，比较适用于小型无人机。     

An attack-immune trusted architecture for supervisory aircraft hardware

With the wide application of electronic hardware in aircraft such as air-to-ground communication, satellite communication, positioning system and so on, aircraft hardware is facing great secure pressure. Focusing on the secure problem of aircraft hardware, this paper proposes a supervisory control architecture based on secure System-on-a-Chip (SoC) system. The proposed architecture is attack-immune and trustworthy, which can support trusted escrow application and Dynamic Integrity Measurement (DIM) without interference. This architecture is characterized by a Trusted Monitoring System (TMS) hardware isolated from the Main Processor System (MPS), a secure access channel from TMS to the running memory of the MPS, and the channel is unidirectional. Based on this architecture, the DIM program running on TMS is used to measure and call the Lightweight Measurement Agent (LMA) program running on MPS. By this method, the Operating System (OS) kernel, key software and data of the MPS can be dynamically measured without disturbance, which makes it difficult for adversaries to attack through software. Besides, this architecture has been fully verified on FPGA prototype system. Compared with the existing systems, our architecture achieves higher security and is more efficient on DIM, which can fully supervise the running of application and aircraft hardware OS.     

Static Frame Model Validation with Small Samples Solution Using Improved Kernel Density Estimation and Confidence Level Method

An improved method using kernel density estimation (KDE) and confidence level is presented for model validation with small samples. Decision making is a challenging problem because of input uncertainty and only small samples can be used due to the high costs of experimental measurements. However, model validation provides more confidence for decision makers when improving prediction accuracy at the same time. The confidence level method is introduced and the optimum sample variance is determined using a new method in kernel density estimation to increase the credibility of model validation. As a numerical example, the static frame model validation challenge problem presented by Sandia National Laboratories has been chosen. The optimum bandwidth is selected in kernel density estimation in order to build the probability model based on the calibration data. The model assessment is achieved using validation and accreditation experimental data respectively based on the probability model. Finally, the target structure prediction is performed using validated model, which are consistent with the results obtained by other researchers. The results demonstrate that the method using the improved confidence level and kernel density estimation is an effective approach to solve the model validation problem with small samples.     

基于小波尺度函数的WSK-SV算法 及其气动性能预测

提出了一种将小波的尺度函数与SV(support vector)算法相结合的WSK-SV(wavelet scaling kernel-support vector)新算法,并将Daubechies小波以及Shannon小波的尺度函数分别构成尺度核函数,而且分别作为SV算法中一个可容许的支持向量核函数使用.该算法充分利用了Daubechies小波函数的紧支集与正交等特点以及小波的MRA(multi-resolution analysis,多分辨分析),并注意了尺度核函数能够满足Mercer条件.该算法除了具有通常SVM(support vector machine)所具有的优点外,还具有很好的收敛性以及泛化能力,能够有效地提高学习与预测效率.典型算例选取了不同的小波尺度函数,数值计算表明:在一维、二维和三维问题中,这些小波的尺度函数均可以用于WSK-SV算法,进而显示了这个新算法的可行性与通用性.      

A forced ignition probability analysis method using kernel formation analysis with turbulent transport and Lagrangian flame particle tracking

A forced ignition probability analysis method is developed for turbulent combustion, in which kernel formation is analyzed with local kernel formation criteria, and flame propagation and stabilization are simulated with Lagrangian flame particle tracking. For kernel formation, the effect of turbulent scalar transport on flammability is modelled through the incorporation of turbulence-induced diffusion in a spherically outwardly propagating flame kernel model. The dependence of flammability limits on turbulent intensities is tabulated and serves as the flammability criterion for kernel formation. For Lagrangian flame particle tracking, flame particles are tracked in a structured grid with flow fields being interpolated from a Computational Fluid Dynamics (CFD) solution. The particle velocity follows a Langevin model consisting of a linear drift and an isotropic diffusion term. The Karlovitz number is employed for the extinction criterion, which compares chemical and turbulent timescales. The integration of the above two-step analysis approach with non-reacting CFD is achieved through a general interpolation interface suitable for general unstructured CFD grids. The method is demonstrated for a methane/air bluff-body flame, in which flow and fuel/air mixing characteristics are extracted from a non-reacting simulation. Results show that the computed ignition probability map agrees qualitatively with experimental results. A reduction of the ignition probability in the recirculation zone and a high ignition probability on the shear layer of the recirculation zone near the mean stoichiometric surface are well captured. The tools can facilitate optimization of spark placement and offer insights into ignition processes.     

多目标跟踪的核粒子概率假设密度滤波算法

提出一种新的多目标跟踪算法：核粒子概率假设密度滤波算法(KP-PHDF)。算法的创新点在概率假设密度滤波算法(PHDF)的目标状态提取步骤,以粒子概率假设密度滤波算法为框架,并运用结合了mean-shift算法的核密度估计(KDE)理论进行概率假设密度(PHD)分布的二次估计、提取PHD峰值位置作为目标状态估计值。分析与多目标跟踪(MTT)仿真的结果表明,与现有序列蒙特卡罗概率假设密度滤波算法（SMC-PHDF）相比,在相同仿真条件下新算法的估计精度提高30.5%。