10Gbit_s甚短距离并行光传输模块与实验系统
10G bit/s 甚短距离并行光传输模块与实验系统
苗 澎,王志功,李
(东南大学射频与光电集成电路研究所,江苏南京210096)
摘 要: 介绍符合OIF 2VSR420310规范的10G bit/s 甚短距离(VSR )实验系统研究.该系统由16×622Mbit/s 到4×
21488G bit/s 转换集成电路、自制12通道850nm 垂直腔面发射激光器(VCSE L )并行光发射模块和商用12通道并行接收光模块构成.用一片FPG A 实现转换芯片的全部功能,采用基于二分查找法的S DH ST M 264/OC192并行帧对齐及同步算法,大大提高了转换芯片的工作速度和节省了逻辑资源,自制12通道VCSE L 并行发射模块工作速率达到12×21488G bit/s 的设计指标.在S DH ST M 264/OC19210G bit/s 测试仪点到点的传输系统测试中,采用5米的12芯400MH z ?
km 62.5μm 多模带状光纤互联,系统误码率低于1×10-14.关键词: 甚短距离;并行光传输模块;转换集成电路;同步数字体系中图分类号: T N91317 文献标识码: A 文章编号: 037222112(2007)022*******
10Gbit/s Very Short Reach Parallel Optical
Transmission Module and System
MI AO Peng ,W ANG Zhi 2g ong ,LI Y u
(Institute o f RF 2&OE 2IC s ,Southeast Univer sity ,Nanjing ,Jiangsu 210096,China )
Abstract : The paper presents the research of a 10Gbit/s Very Short Reach (VSR )parallel optical transmission system grounds on OIF 2VSR 4203.0Implementation Agreement.The system consists of a 16×622Mbit/s to 4×2.488Gbit/s converter IC ,a self 2made 122channel parallel 850nm VCSE L transmitter and a commercial 122channel parallel 850nm receiver ,connection via 52
meter 400MHz ?km 62.5
μm multi 2mode fiber ribbon.All of the functions of the converter IC are realized in one FPGA.A dichoto 2my search algorithm logic to perform word alignment and STM 264/OC 192deframing speeds up the converter IC working speed and reduces circuit complexity greatly.The transmission speed of the 122channel VCSE L transmitter reaches the aimed level of 12×2.
488Gbit/s.In the point 2to 2point transmission measurement by 10Gbit/s SDH STM 264/OC 192tester ,a system bit error rate (B ER )of lower than 1×10
-14
has been obtained.
K ey words : very short reach (VSR );parallel optical transmission module ;converter IC ;SDH
1 引言
甚短距离(Very Short Reach ,VSR )并行光传输系统具有高的性价比,非常适合电信局间密集波分复用和线速路由器等设备之间的高速光互联应用.VSR 使用了基于VCSE L (Vertical Cavity Sur face Emitting Laser ,垂直腔面发射激光器)的并行光互联技术,以降低每根光纤上的传送速率,降低对光器件的要求,从而提供了一种廉价可靠的传输方式[1],并行传输速率可达10G bit/s 或40G bit/s.
光学网际互联论坛(OIF ,Optical Internetw orking F orum )相继通过了VSR4的4个标准:VSR4201.0、VSR4202.0、VSR4203.0和VSR4204.0[2].这些标准的推出都是为了降低短距离内10G bps 互连成本,且与SFI 24(Serdes Framer Inter face )接口一致.本文阐述了符合OIF 2VSR4203.0技术规范的10G it/s 甚短
距离并行光传输模块(以下简称VSR423光模块)实验系统及
其中关键部件和电路的实现.
2 VSR 423并行光传输实验系统与光发送模块
211 VSR 423实验系统构成
VSR423系统构成如图1所示,系统由转换芯片(Altera 公司S tratix G X EP1S25FF1020C6FPG A )、850nm 12路并行自制光
发射模块和商用12路并行接收模块构成,光互联采用5米的
12芯400MH z ?km 6215μm 多模带状光纤,其中四路通道空闲.
转换集成电路接收来自10G bps 光模块输出的源同步方式16×622Mbit/s 数据和一路622MH z 时钟电信号,在SFI 24接口侧的输入输出信号均为低电压差分信号(LVDS )形式[3],由转换芯片完成16×622Mbit/s 到4×2.488G bit/s 的数据转换.
收稿日期:2006203203;修回日期:2006210210
第2期2007年2月
电 子 学 报
ACT A E LECTRONICA SINICA V ol.35 N o.2
Feb. 2007
21111 VSR 423转换芯片
转换芯片功能如图2所示,在发送方向上,由SFI 24接口输入的OC 2192数据经1∶4串并转换后速率降为1551520Mbit/s ,经帧同步后按照字节映射分配到4个数据通道上,然后经16∶1复接器复接成4路21488G bit/s 高速信号完成发送.在接收方向上,4路21488G bit/s 串行信号由时钟数据恢复电路(C DR )进行时钟提取和数据恢复后完成1∶16分接,由帧同步模块分别同步四个高速通道数据,再经缓冲调整器进行数据调整,重排为OC192帧格式后经并串转换完成接收
.
2111111 OC192帧同步及帧通道映射
在转换芯片接收方向上,接收16×622Mbit/s 数据经1∶4串并转换后,OC192数据的帧起始比特是以1/64等概率的不确定顺序出现在64位的任意一位.因此,OC192数据进入转换芯片必须先经帧同步模块搜索出帧同步码,使帧数据对齐,并给出帧同步信号,指示出一帧起始位置.
在OC192同步电路设计中,采用基于二分查找的帧同步方法[4].将输入的数据流看成是一个待查找的数组,而帧定位符就是待查找的数据.对于已排序数组,采用二分查找法的思想应用于数字逻辑电路中,得到了优化的帧搜索对齐方法.这样,每次对齐只需经过一个二选一的选择器,系统由log 2N 级选择器构成,尤其当串并比N 大的时候,可以大大降低电路复杂度和显著提高工作速度,模块结构如图3所示
.
由于OC192数据每帧有192个A 1和A 2,把每帧的A 1按
每64位宽为一个周期划分,至少有23(最多24)个周期是同样的数据,这样前一个周期的值和后一个周期的值异或的结果必定是全0.而一旦有A 2出现的周期到来,异或的结果就不是全0,其中第一个1的位置就代表了A 1A 2的交界,说明A 1A 2的交界就在上一周期的64bit 的某一位,也就是连0中第1个1出现的位置.此时使能二分查找模块,产生log 2N 位选择信号,查找前一个周期64bit 第1个1的位置,从此位置开始输出的64bit 即为帧同步序列.接下来,再把这64位数据按每通道16bit 排列成四个通道进行并行传输,就完成了发送方向的通道映射重排.
在帧同步电路中,失帧(OOF ,Out of Frame )检测状态机用来指示帧同步调整状态,使用帧同步状态机的目的是保证即使在高误码率情况下(例如10-4),也能指示出S DH 帧同步信号.当OOF 状态机在连续两帧的相同位置搜索到数据流的
A1A2起始边界时,进入帧同步状态;此后若在每个125
μs 间隔查找到A1A2的起始边界,就保持在帧同步状态,当连续四帧搜不到A1A2边界,给出失同步指示.2111112 接收通道帧同步与数据对齐
在接收方向上,转换芯片接收来自并行光接收模块的4×21488G bit/s 电信号.由于接收方向每个通道经1∶16串并转换后,每通道接收的帧起始比特会以1/16等概率的不确定顺序出现在16位的任意一位.因此,接收数据进入转换芯片必须先经帧同步模块搜索出帧同步码,使帧数据对齐.这里同样采用了基于二分查找法的帧同步电路,只是把图3中的输入数据宽度改为16bit ,二分查找模块选择器规模为log 216=4,同时产生4位的选择信号.
由于信号在光纤及电路的传输路径不同,会造成在接收方向上数据延迟,根据OIF 2VSR42013标准,规定接收通道至少有10ns 去斜移的调整能力[2].这种延迟调整由接收通道调数据对齐模块完成,一般是采用FIFO 实现接收通道的数据对齐和时钟域的分离.这里采用一个双端口RAM 实现FIFO 的功能,开一个深度为16×16的RAM 缓冲区,把读写指针差开2即可有14个字时钟周期(90ns )的调整容限,完全满足标准的要求,从而简化设计.可以用双端RAM 简化设计的关键点是
5
03第 2 期苗 澎:10G bit/s 甚短距离并行光传输模块与实验系统
因为四个接收通道中的每个通道都是按OC 248速率进行数据
传输,每通道帧长度为19440个字,正好是RAM 深度16的整数倍,这样就保证了在每帧数据的起始位置读写指针地址不变.把不同通道到达的数据分别存入对应的RAM 中,分别由读写指针控制其读写,只要读写指针的差值固定,在全部数据都写入后用一个读时钟把四个通道的数据从同一个读地址中同时读出,就可实现数据对齐的和时钟域分离的目的.212 并行光发射模块
在本系统中,并行光发射模块为自制光模块.12×
31125G b/s 激光驱动器芯片采用TS MC0.25μm C OMS 工艺,其
测试眼图和芯片照片分别如图4(a )和(b )所示[5].
3 测试结果
VSR423点到点测试示实验系统照片如图5所示,S DH
ST M 264/OC192测试仪(型号为德国ACTERNA 公司TESTER 10G ig ANT 220SE )产生的S DH 帧数据由并行发送实验系统上的10G bps 光模块串并转换成16×622Mbit/s 数据(型号为Intel 公司TX N 1330320103A01),经MS A300脚插座送至发送方向转换集成电路和并行发送光模块;并行接收实验系统上的并行光接收模块和接收方向转换集成电路转换成16×622Mbit/s 数据,再由10G bps 光模块并串转换成10G bps 数据送测试仪,完成点到点的测试.连续测试五小时无误码,经计算,系统误码率小于1
×10-14.
4 结论
本文验证了OIF 2VSR4203.0规范,实验系统实现了
10G bit/s 甚短距离并行光传输应用,采用FPG A 实现了转换集成电路的全部功能,在全双工方式下,使用的FPG A 逻辑单元数约2900,研制的12通道并行光发射模块传输带宽达12×21488G bit/s.在点到点的传输测试中,采用5米12芯400MH z
?km 62.5μm 多模带状光纤互联时,系统误码率低于1×10-14.参考文献:
[1]苗澎,等.甚短距离光传输中保护和错误检测通道的实现
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[3]SFI 24(OC 2192Serdes 2Framer Interface )OIF 2PLL 202.02Pro 2
posal for a common electrical interface between SONET framer and serializer/deserializer parts for OC 2192interfaces [S ].[DB/OL ].http ://https://www.360docs.net/doc/c613876768.html,/public/impagreements.html.
[4]李 ,王志功,苗澎.应用于甚短距离光传输系统的并行
帧对齐电路[P ].中国专利:CN 200410014719.7,2005-01
-12.
[5]黄 ,王志功,李连鸣,等.0.25
μm CMOS 工艺实现的3.125Gbit/s ×12通道VCSE L 驱动器阵列[J ].电子学报,2004,32(2):324
-326.作者简介:
苗 澎 男,1972年生,2002年硕士研究生毕业于南京航空航天大学电子工程系,获电路与系统硕士学位,现为东南大学无线电工程系射频与光电集成电路研究所在职博士生,讲师,研究方向为高速光通信集成电路设计.
E 2
mail :m iaopeng123@https://www.360docs.net/doc/c613876768.html,
王志功 男,1954年生,博士,东南大学教
授,博士生导师,东南大学射频与光电集成电路研究所所长,1990年获德国波鸿鲁尔大学电子系博士学位,1990～1992年在德国弗朗霍夫应用固体物理研究所做博士后.从事超高速、微波和毫米波集成电路、光电集成电路设计.
603 电 子 学 报2007年
多核编程与并行计算实验报告 (1)
多核编程与并行计算实验报告 姓名： 日期：2014年 4月20日 实验一 // exa1.cpp : Defines the entry point for the console application.
// #include"stdafx.h" #include 实验二 // exa2.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 并行计算 实 验 报 告 学院名称计算机科学与技术学院专业计算机科学与技术 学生姓名 学号 年班级 2016年5 月20 日 一、实验内容 本次试验的主要内容为采用多线程的方法计算pi的值，熟悉linux下pthread 形式的多线程编程，对实验结果进行统计并分析以及加速比曲线分析，从而对并行计算有初步了解。 二、实验原理 本次实验利用中值积分定理计算pi的值 图1 中值定理计算pi 其中公式可以变换如下： 图2 积分计算pi公式的变形 当N足够大时，可以足够逼近pi，多线程的计算方法主要通过将for循环的计算过程分到几个线程中去，每次计算都要更新sum的值，为避免一个线程更新sum 值后，另一个线程仍读到旧的值，所以每个线程计算自己的部分，最后相加。三、程序流程图 程序主体部分流程图如下： 多线程执行函数流程图如下： 四、实验结果及分析 令线程数分别为1、2、5、10、20、30、40、50和100，并且对于每次实验重复十次求平均值。结果如下： 图5 时间随线程的变化 实验加速比曲线的计算公式类似于 结果如下： 图5 加速比曲线 实验结果与预期类似，当线程总数较少时，线程数的增多会对程序计算速度带来明显的提升，当线程总数增大到足够大时，由于物理节点的核心数是有限的，因此会给cpu带来较多的调度，线程的切换和最后结果的汇总带来的时间开销较大，所以线程数较大时，增加线程数不会带来明显的速度提升，甚至可能下降。 五、实验总结 本次试验的主要内容是多线程计算pi的实现，通过这次实验，我对并行计算有了进一步的理解。上学期的操作系统课程中，已经做过相似的题目，因此程序主体部分相似。不同的地方在于，首先本程序按照老师要求应在命令行提供参数，而非将数值写定在程序里，其次是程序不是在自己的电脑上运行，而是通过ssh和批处理脚本等登录到远程服务器提交任务执行。 在运行方面，因为对批处理任务不够熟悉，出现了提交任务无结果的情况，原因在于windows系统要采用换行的方式来表明结束。在实验过程中也遇到了其他问题，大多还是来自于经验的缺乏。 在分析实验结果方面，因为自己是第一次分析多线程程序的加速比，因此比较生疏，参考网上资料和ppt后分析得出结果。 从自己遇到的问题来看，自己对批处理的理解和认识还比较有限，经过本次实验，我对并行计算的理解有了进一步的提高，也意识到了自己存在的一些问题。 六、程序代码及部署 程序源代码见cpp文件 部署说明： 使用gcc编译即可，编译时加上-pthread参数，运行时任务提交到服务器上。 编译命令如下： gcc -pthread PI_3013216011.cpp -o pi pbs脚本(runPI.pbs)如下： #!/bin/bash #PBS -N pi #PBS -l nodes=1:ppn=8 #PBS -q AM016_queue #PBS -j oe cd $PBS_O_WORKDIR for ((i=1;i<=10;i++)) do ./pi num_threads N >> runPI.log 技术工艺规范 一、决策阶段 是对市场需求、技术发展、生产能力、经济效益等进行可行性研究及必要的先行试验，作出开发决策的工作阶段。是新产品研究开发的初期工作，对新产品研究开发的成败起着重要作用，这一阶段包含下列程序。 （一）市场调查和预测 内容包括： 国外市场有无同类产品及相关产品； 1、国内外同类产品及相关产品的性能指标、技术水平对比； 2、同类产品及相关产品的市场占有率，价格及市场竞争能力等； 3、顾客对同类产品及相关产品的使用意见和对新产品的要求； 4、提出新产品市场预测报告。 （二）技术调查 内容包括： 1. 国内外技术方针策略； 2. 过内外现有的技术现状，产品水平和发展趋势； 3. 专利情况及有关最新科研成果采用情况； 4. 功能分析； 5. 经济效果初步分析； 6. 对同类产品质量信息的分析、归纳； 7. 同类企业和本企业的现有技术条件，生产管理，质量管理特点； 8. 新产品的设想，包括产品性能（如环境条件、使用条件、有关标准、法规、可靠性、外观等），安装布局应执行的标准或法规等； 9. 研制过程中的技术关键，根据需要提出攻关课题及检验大纲。 （三）先行试验 根据先行试验大纲进行先行试验，并写出先行试验报告。 （四）可行性分析 进行产品设计、生产的可行性分析，并写出可行性分析报告，其内容： 1. 分析确定产品的总体方案； 2. 分析产品的主要技术参数含功能参数； 3. 提出攻关项目并分析其实现的可能性； 4. 技术可行性（包括先行试验情况，技术先进性，结构，零部件的继承性分析）； 5. 产品经济寿命期分析； 6. 分析提出产品设计周期和生产周期；‘ 7. 企业生产能力分析； 8. 经济效果分析： （1）产品成本预测； （2）产品利润预测。 （五）开发决策 西安交通大学 微型计算机接口技术实验报告 班级:物联网 姓名: 学号： 实验一基本I/O扩展实验 一、实验目的 1、了解 TTL 芯片扩展简单 I/O 口的方法，掌握数据输入输出程序编制的方法； 2、对利用单片机进行 I/O 操作有一个初步体会。 二、实验内容 74LS244 是一种三态输出的8 总线缓冲驱动器，无锁存功能，当G 为低电平时，Ai 信号传送到Yi，当为高电平时，Yi 处于禁止高阻状态。 74LS273 是一种8D 触发器，当CLR 为高电平且CLK 端电平正跳变时，D0——D7 端数据被锁存到8D 触发器中。 实验原理图： 三、实验说明 利用74LS244 作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过74LS273 再驱动发光二极管显示出来，连续运行程序，发光二极管显示开关状态。 四、实验流程图 五、实验连线 1、244的cs连接到CPU地址A15，Y7—Y0连接开关K1-K8; 2、273的CS连接到CPU地址A14，Q7-Q0连接到发光二极管L1-L8; 3、该模块的WR,RD连接CPU的WR,RD,数据线AD7-AD0，地址线A7-A0分别与CPU的数据线AD7-AD0，地址线A7-A0相连接。 六、程序源代码（略） 七、实验结果 通过开关K01 到K08 可以对应依次控制LED 灯的L1 到L8 ，即当将开关Ki 上拨时，对应的Li 被点亮，Ki 下拨时，对应的Li熄灭。 此外，如果将开关拨到AAH 时，将会产生LED 灯左移花样显示；如果开关拨到55H 时，将会产生LED 灯右移花样显示。 七、实验心得 通过本次实验，我了解了TTL 芯片扩展简单I/O 口的方法，同时也对数据输入输出程序编制的方法有一定的了解与掌握，对利用单片机进行I/O 操作有一个初步体会，实验使我对自己在课堂上学的理论知识更加理解，同时也锻炼了我的动手操作能力。 《计算方法》上机实验报告 班级：XXXXXX 小组成员：XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX 任课教师：XXX 二〇一八年五月二十五日 前言 通过进行多次的上机实验，我们结合课本上的内容以及老师对我们的指导，能够较为熟练地掌握Newton 迭代法、Jacobi 迭代法、Gauss-Seidel 迭代法、Newton 插值法、Lagrange 插值法和Gauss 求积公式等六种算法的原理和使用方法，并参考课本例题进行了MATLAB 程序的编写。 以下为本次上机实验报告，按照实验内容共分为六部分。 实验一： 一、实验名称及题目： Newton 迭代法 例2.7(P38):应用Newton 迭代法求 在 附近的数值解 ，并使其满足 . 二、解题思路： 设'x 是0)(=x f 的根,选取0x 作为'x 初始近似值,过点())(,00x f x 做曲线)(x f y =的切线L ,L 的方程为))((')(000x x x f x f y -+=,求出L 与x 轴交点的横坐标) (') (0001x f x f x x - =,称1x 为'x 的一次近似值,过点))(,(11x f x 做曲线)(x f y =的切线,求该切线与x 轴的横坐标) (') (1112x f x f x x - =称2x 为'x 的二次近似值,重复以上过程,得'x 的近似值序列{}n x ,把 ) (') (1n n n n x f x f x x - =+称为'x 的1+n 次近似值，这种求解方法就是牛顿迭代法。 三、Matlab 程序代码： function newton_iteration(x0,tol) syms z %定义自变量 format long %定义精度 f=z*z*z-z-1; f1=diff(f);%求导 y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0);%向函数中代值 x1=x0-y/y1; k=1; while abs(x1-x0)>=tol x0=x1; y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0); x1=x0-y/y1;k=k+1; end x=double(x1) K 四、运行结果： 实验二： 新产品开发的主要阶段和程序 一、决策阶段 是对市场需求、技术发展、生产能力、经济效益等进行可行性研究及必要的先行试验，作出开发决策的工作阶段。是新产品研究开发的初期工作，对新产品研究开发的成败起着重要作用，这一阶段包含下列程序。 (一)市场调查和预测 内容包括： 国外市场有无同类产品及相关产品; 1、国内外同类产品及相关产品的性能指标、技术水平对比; 2、同类产品及相关产品的市场占有率，价格及市场竞争能力等; 3、顾客对同类产品及相关产品的使用意见和对新产品的要求; 4、提出新产品市场预测报告。 (二)技术调查 内容包括： 1. 国内外技术方针策略; 2. 过内外现有的技术现状，产品水平和发展趋势; 3. 专利情况及有关最新科研成果采用情况; 4. 功能分析; 5. 经济效果初步分析; 6. 对同类产品质量信息的分析、归纳; 7. 同类企业与本企业的现有技术条件，生产管理，质量管理特点; 8. 新产品的设想，包括产品性能(如环境条件、使用条件、有关标准、法规、可靠性、外观等)，安装布局应执行的标准或法规等; 9. 研制过程中的技术关键，根据需要提出攻关课题及检验大纲。 (三)先行试验 根据先行试验大纲进行先行试验，并写出先行试验报告。 (四)可行性分析 进行产品设计、生产的可行性分析，并写出可行性分析报告，其内容： 1. 分析确定产品的总体方案; 2. 分析产品的主要技术参数含功能参数; 3. 提出攻关项目并分析其实现的可能性; 4. 技术可行性(包括先行试验情况，技术先进性，结构，零部件的继承性分析); 5. 产品经济寿命期分析; 6. 分析提出产品设计周期和生产周期;‘ 7. 企业生产能力分析; 8. 经济效果分析： (1) 产品成本预测; (2) 产品利润预测。 (五)开发决策 1.对可行性分析报告等技术文件进行评审，提出评审报告及开发项目建议书一类文件。 开发项目建议书内容： (1) 新产品开发项目(顾客需要、目标预期效果); (2) 市场、顾客调查结果(市场动向、预测需要量); (3) 技术调查结果(国内外同类产品技术分析); (4) 新产品基本构思和特点(初步设想、包括外观要求); (5) 开发方式(自行开发或需引进技术，确定先行研究的内容); 江苏科技大学 计算机科学与工程学院 实验报告 实验名称：Java多线程编程 学号：姓名：班级： 完成日期：2014年04月22日 1.1 实验目的 (1) 掌握多线程编程的特点； (2) 了解线程的调度和执行过程； (3)掌握资源共享访问的实现方法。 1.2 知识要点 1.2.1线程的概念 (1)线程是程序中的一个执行流,多线程则指多个执行流; (2)线程是比进程更小的执行单位,一个进程包括多个线程; (3)Java语言中线程包括3部分:虚拟CPU、该CPU执行的代码及代码所操作的数据。 (4)Java代码可以为不同线程共享，数据也可以为不同线程共享； 1.2.2 线程的创建 (1) 方式1：实现Runnable接口 Thread类使用一个实现Runnable接口的实例对象作为其构造方法的参数，该对象提供了run方法，启动Thread将执行该run方法； (2)方式2：继承Thread类 重写Thread类的run方法； 1.2.3 线程的调度 (1) 线程的优先级 ●取值范围1～10，在Thread类提供了3个常量，MIN_PRIORITY=1、MAX_ PRIORITY=10、NORM_PRIORITY=5； ●用setPriority()设置线程优先级，用getPriority()获取线程优先级； ●子线程继承父线程的优先级，主线程具有正常优先级。 (2) 线程的调度：采用抢占式调度策略，高优先级的线程优先执行，在Java中，系统按照优先级的级别设置不同的等待队列。 1.2.4 线程的状态与生命周期 说明：新创建的线程处于“新建状态”，必须通过执行start()方法，让其进入到“就绪状态”，处于就绪状态的线程才有机会得到调度执行。线程在运行时也可能因资源等待或主动睡眠而放弃运行,进入“阻塞状态”,线程执行完毕，或主动执行stop方法将进入“终止状态”。 1.2.5 线程的同步--解决资源访问冲突问题 (1) 对象的加锁 所有被共享访问的数据及访问代码必须作为临界区，用synchronized加锁。对象的同步代码的执行过程如图14-2所示。 synchronized关键字的使用方法有两种： ●用在对象前面限制一段代码的执行，表示执行该段代码必须取得对象锁。 ●在方法前面，表示该方法为同步方法,执行该方法必须取得对象锁。 (2) wait()和notify()方法 用于解决多线程中对资源的访问控制问题。 ●wait()方法：释放对象锁，将线程进入等待唤醒队列； ●notify()方法：唤醒等待资源锁的线程，让其进入对象锁的获取等待队列。 (3)避免死锁 指多个线程相互等待对方释放持有的锁，并且在得到对方锁之前不会释放自己的锁。 1.3 上机测试下列程序 样例1：利用多线程编程编写一个龟兔赛跑程序。 乌龟：速度慢，休息时间短； (此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 多核编程与并行计算实验报告 姓名： 日期：2014年 4月20日 实验一 // exa1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 实验二 // exa2.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 新产品开发部门工作流程图 新产品开发策略 主要方式 呈 报 新产品样品开发 产 品开发过程 附件一：内部管理制度 新产品开发工作，是指运用国内外在基础研究与应用研究中所发现的科学知识及其成果，转变为新产品、新材料、新生产过程等一切非常规性质的技术工作。新产品开发是企业在激励的技术竞争中赖以生存和发展的命脉，是实现“生产一代，试制一代，研究一代和构思一代”的产品升级换代宗旨的重要阶段，它对企业产品发展方向，产品优势，开拓新市场，提高经济效益等方面起着决定性的作用。因此，新产品开发必须严格遵循产品开发的科学管理程序，即选题（构思。调研和方案论证）样（模）试批试正式投产前的准备这些重要步骤。 一、调查研究与分析决策 新产品的可行性分析是新产品开发中不可缺少的前期工作，必须在进行充分的技术和市场调查后，对产品的社会需求、市场占有率、技术现状和发展趋势以及资源效益等五个方面进行科学预测及技术经济的分析论证。 （一）调查研究： 1、调查国内市场和重要用户以及国际重点市场同类 产品的技术现状和改进要求； 2、以国内同类产品市场占有率的前三名以及国际名 牌产品为对象，调查同类产品的质量、价格、市场及 使用情况； 3、广泛收集国内部外有关情报和专刊，然后进行可行 性分析研究。 （二）可行性分析： 1、论证该类产品的技术发展方向和动向。 2、论证市场动态及发展该产品具备的技术优势。 3、论证发展该产品的资源条件的可行性。（含物资、 设备、能源及外购外协件配套等）。 （三）决策： 1、制定产品发展规划： （1）企业根据国家和地方经济发展的需要、从企业 产吕发展方向、发展规模，发展水平和技术改 造方向、赶超目标以及企业现有条件进行综合 调查研究和可行性分析，制定企业产品发展规 划。 （2）由研究所提出草拟规划，经厂总师办初步审 查，由总工程师组织有关部门人员进行慎密的 研究定稿后，报厂长批准，由计划科下达执行。 2、瞄准世界先进水平和赶超目标，为提高产品质量进 行新技术、新材料、新工艺、新装备方面的应用研究： （1）开展产品寿命周期的研究，促进产品的升级换 代，预测企业的盈亏和生存，为企业提供产品 并行计算上机实验报告题目：多线程计算Pi值 学生姓名 学院名称计算机学院 专业计算机科学与技术时间 一. 实验目的 1、掌握集群任务提交方式； 2、掌握多线程编程。 二.实验内容 1、通过下图中的近似公式，使用多线程编程实现pi的计算； 2、通过控制变量N的数值以及线程的数量，观察程序的执行效率。 三.实现方法 1. 下载配置SSH客户端 2. 用多线程编写pi代码 3. 通过文件传输界面，将文件上传到集群上 4.将命令行目录切换至data，对.c文件进行编译 5.编写PBS脚本，提交作业 6.实验代码如下： #include #include 新产品开发的具体步骤 现在我们来真正看看外企是如何完成新产品开发以及推广这一国内企业最为头疼的工作，看看他们是如何系统地做着项工作的： 首先是产品前期的可行性分析阶段。这个阶段他们也会去观察竞争对手有什么动作，也会听取渠道、终端商有哪些要求，当然更不会放过生活中对消费者需求研究的灵感发现，不同的是这些工作都要纳入到一个统一的工作流程中，具体步骤是： ㈠产品分析： 通常利用贝尔实验室对于知识度及参与度分析模型来判断，目前产品发展的前景如何，这里包括了自身与竞争环境的分析。 ㈡消费者需求分析： 这一步一般是采取定性与定量研究结合的方式，把消费者需求分成1-3级。一级指导战略方向、二级指导品牌定位、三级指导产品功能开发，并采用重要及满足分析模型进一步确定产品定位及功能属性。 ㈢资源分析： 这一部分主要是将前面的分析结果与企业自身资源进行对比，从中找到对于自身资源而讲哪些是可以立即着手的，哪些需要等待，因为只有匹配的才是最好的。 ㈣立项，成立新产品小组： 如果经过分析找出了可以立即着手的产品方向，第一件事情是形成项目小组，明确各部门工作职责和时间。而这项工作是国内企业存在极大不同的一点。在几十次新产品上市的经验来看，新产品的失败80%不是由于技术能力的不足，往往是因为管理与协调的不到位。因此说：新产品的成功是企业部门相互协调配合的成果。而这方面国际公司成熟的做法是解决国内企业执行力最有效的模式。 ㈤确定目标市场： 这里要强调的是：我们国内企业惯常使用的细分市场的方法，如：年龄、收入、性别等等是一种早已陈旧的模式，在现在市场竞争环境下，这样的分法几乎无法形成区隔，而目前国际通用的细分方式大致有以下六类： a个性细分、b动机细分、c需求细分、d态度细分、e决策模式细分、f环境细分 ㈥生成产品概念： 华中科技大学 课程名称并行处理 实验名称矩阵乘法的实现及加速比分析考生姓名李佩佩 考生学号 M201372734 系、年级计算机软件与理论2013级类别硕士研究生 考试日期 2014年1月3日 一. 实验目的 1) 学会如何使用集群 2) 掌握怎么用并行或分布式的方式编程 3) 掌握如何以并行的角度分析一个特定的问题 二. 实验环境 1) 硬件环境：4核CPU、2GB内存计算机； 2) 软件环境：Windows XP、MPICH2、VS2010、Xmanager Enterprise3； 3) 集群登录方式：通过远程桌面连接211.69.198.2，用户名：pppusr，密码：AE2Q3P0。 三. 实验内容 1. 实验代码 编写四个.c文件，分别为DenseMulMatrixMPI.c、DenseMulMatrixSerial.c、SparseMulMatrixMPI.c和SparseMulMatrixSerial.c，用于比较并行和串行矩阵乘法的加速比，以及稀疏矩阵和稠密矩阵的加速比。这里需要说明一下，一开始的时候我是把串、并行放在一个程序中，那么就只有两个.c文件DenseMulMatrix.c 和SparseMulMatrix.c，把串行计算矩阵乘的部分放到了主进程中，即procsID=0的进程，但是结果发现执行完串行后，再执行并行就特别的慢。另外，对于稀疏矩阵的处理方面可能不太好，在生成稀疏矩阵的过程中非0元素位置的生成做到了随机化，但是在进行稀疏矩阵乘法时没有对矩阵压缩，所以跟稠密矩阵乘法在计算时间上没多大区别。 方阵A和B的初始值是利用rand()和srand()函数随机生成的。根据稀疏矩阵和稠密矩阵的定义，对于稀疏矩阵和稠密矩阵的初始化方法InitMatrix(int *M,int *N,int len)会有所不同。这里需要说明一下，一开始对于矩阵A和B的初始化是两次调用InitMatrix(int *M ,int len)，生成A和B矩阵，但是随后我发现，由于两次调用方法InitMatrix的时间间隔非常短，又由于srand()函数的特点，导致生成的矩阵A和B完全一样；然后，我就在两次调用之间加入了语句“Sleep(1000)；”，加入头文件“#include 新产品开发的主要阶段和程序 一、决策阶段?? ?? 是对市场需求、技术发展、生产能力、经济效益等进行可行性研究及必要的先行试验，作出开发决策的工作阶段。是新产品研究开发的初期工作，对新产品研究开发的成败起着重要作用，这一阶段包含下列程序。 ?? （一）市场调查和预测 ?? 内容包括： ?? 国外市场有无同类产品及相关产品； ?? 1、国内外同类产品及相关产品的性能指标、技术水平对比； ?? 2、同类产品及相关产品的市场占有率，价格及市场竞争能力等； ?? 3、顾客对同类产品及相关产品的使用意见和对新产品的要求； ?? 4、提出新产品市场预测报告。 ?? （二）技术调查 ?? 内容包括： ?? 1. ?? ??? 国内外技术方针策略； ?? 2. ?? ??? 过内外现有的技术现状，产品水平和发展趋势； ?? 3. ?? ??? 专利情况及有关最新科研成果采用情况； ?? 4. ?? ??? 功能分析； ?? 5. ?? ??? 经济效果初步分析； ?? 6. ?? ??? 对同类产品质量信息的分析、归纳； ?? 7. ?? ??? 同类企业与本企业的现有技术条件，生产管理，质量管理特点； ?? 8. ?? ??? 新产品的设想，包括产品性能（如环境条件、使用条件、有关标准、法规、可靠性、外观等），安装布局应执行的标准或法规等； ?? 9. ?? ??? 研制过程中的技术关键，根据需要提出攻关课题及检验大纲。 ?? （三）先行试验 ?? 根据先行试验大纲进行先行试验，并写出先行试验报告。 ?? （四）可行性分析 ?? 进行产品设计、生产的可行性分析，并写出可行性分析报告，其内容： ?? 1. ?? ??? 分析确定产品的总体方案； ?? 2. ?? ??? 分析产品的主要技术参数含功能参数； ?? 3. ?? ??? 提出攻关项目并分析其实现的可能性； ?? 4. ?? ??? 技术可行性（包括先行试验情况，技术先进性，结构，零部件的继承性分析）； ?? 5. ?? ??? 产品经济寿命期分析； ?? 6. ?? ??? 分析提出产品设计周期和生产周期；‘ ?? 7. ?? ??? 企业生产能力分析； ?? 8. ?? ??? 经济效果分析： ?? （1）?? ?? 产品成本预测； ?? （2）?? ?? 产品利润预测。 ?? （五）开发决策 ?? 1.对可行性分析报告等技术文件进行评审，提出评审报告及开发项目建议书一类文件。 ?? 开发项目建议书内容： 并行计算与多核多线程技术 课程报告 专业 班级 学号 姓名 成绩___________________ 年月日 课程报告要求 手写内容：设计目的、意义，设计分析，方案分析，功能模块实现，最终结果分析，设计体会等。 允许打印内容：设计原理图等图形、图片，电路图，源程序。硬件类的设计，要有最终设计的照片图；软件类设计，要有各个功能模块实现的界面图、输入输出界面图等。 评价 理论基础 实践效果（正确度/加速比） 难度 工作量 独立性 目录 1. 设计目的、意义（功能描述） (1) 2. 方案分析（解决方案） (1) 3. 设计分析 (1) 3.1 串行算法设计 (1) 3.2 并行算法设计 (1) 3.3 理论加速比分析 (2) 4. 功能模块实现与最终结果分析 (2) 4.1 基于OpenMP的并行算法实现 (2) 4.1.1 主要功能模块与实现方法 (2) 4.1.2 实验加速比分析 (3) 4.2 基于MPI的并行算法实现 (3) 4.2.1 主要功能模块与实现方法 (3) 4.2.2 实验加速比分析 (4) 4.3 基于Java的并行算法实现 (4) 4.3.1 主要功能模块与实现方法 (4) 4.3.2 实验加速比分析 (5) 4.4 基于Windows API的并行算法实现 (5) 4.4.1 主要功能模块与实现方法 (5) 4.4.2 实验加速比分析 (6) 4.5 基于.net的并行算法实现 (6) 4.5.1 主要功能模块与实现方法 (6) 4.5.2 实验加速比分析 (6) 4.6并行计算技术在实际系统中的应用 (6) 4.6.1 主要功能模块与实现方法 (6) 4.6.2 实验加速比分析 (7) 5. 设计体会 (7) 6. 附录 (9) 6.1 基于OpenMP的并行程序设计 (9) 6.1.1 代码及注释 (9) 6.1.2 执行结果截图 (11) 6.1.3 遇到的问题及解决方案 (12) 6.2 基于MPI的并行程序设计 (12) 深圳大学 实验报告 课程名称：并行计算 实验名称：矩阵乘法的OpenMP实现及性能分析姓名： 学号： 班级： 实验日期：2011年10月21日、11月4日 一. 实验目的 1) 用OpenMP 实现最基本的数值算法“矩阵乘法” 2) 掌握for 编译制导语句 3) 对并行程序进行简单的性能 二. 实验环境 1) 硬件环境：32核CPU 、32G 存计算机； 2) 软件环境：Linux 、Win2003、GCC 、MPICH 、VS2008； 4) Windows 登录方式：通过远程桌面连接192.168.150.197，用户名和初始密码都是自己的学号。 三. 实验容 1. 用OpenMP 编写两个n 阶的方阵a 和b 的相乘程序，结果存放在方阵c 中，其中乘法用for 编译制导语句实现并行化操作，并调节for 编译制导中schedule 的参数，使得执行时间最短，写出代码。 方阵a 和b 的初始值如下： ????????? ? ??????????-++++=12,...,2,1,..2,...,5,4,31,...,4,3,2,...,3,2,1n n n n n n n a ???????? ? ???????????= 1,...,1,1,1..1,...,1,1,11,...,1,1,11,..., 1,1,1b 输入： 方阵的阶n 、并行域的线程数 输出： c 中所有元素之和、程序的执行时间 提示： a,b,c 的元素定义为int 型，c 中所有元素之各定义为long long 型。 Windows 计时: 用 企业新产品开发的主要方式 企业研制开发新产品，一般有自行研制、技术引进、自行研制与技术引进相结合三种方式： (1)自行研制，是一种独创性的研制。它根据国内外市场情况和用户的使用要求，或者针对现有产品存在的问题，从根本上探讨产品的原理与结构，开展有关新技术、新材料等方面的研究。在此基础上研制出具有本企业特色的新产品，特别是研制更新换代型新产品或全新新产品。 企业自行独立研制新产品，要求具备较强的科研能力、雄厚的技术力量。凡是具备科研开发条件的企业，都应当组织独立研制，以便充分发挥企业的现有科学技术能力，促进科学技术的发展。 (2)技术引进，是指企业发展某种主要产品时，在国际市场上已 有成熟的制造技术可供借鉴，为了争取时间，迅速掌握这种产品的制造技术，尽快地把产品制造出来以填补国内空白，而向国外生产这种 产品的企业引进制造技术、复制图纸和技术文件的--种斤式。这种方式有以下优点： A可以节省企业的科研经费和技术力量，把企业研制新产品的人 力、物力集中起来研制其它新产品，迅速增加产品品种； B可以赢得时间尽快缩短竞争企业之间的技术差距； C可以把引进的先进技术作为发展产品的新起点?加速企业的技术发展，迅速提高企业的技术水平 D确保发展的产品有足够的经济寿命周期。 技术引进是新产品开发常用的--- 种方式，特别是对于产品研究开发能力较弱、而制造能力较强的企业更为适用。但是，一般说来，引进的技术多半属于别人已经采用的技术，该产品已占领一定市场，特别是从国外引进的技术，不仅需要付出较高的代价，而且还经常带有限制条件，这是在应用这种新产品开发方式时不能不加以考虑的因素。因此，有条件的企业不应把新产品开发长期建立茬技术引进的基础上，应逐步建立自已的产品研究开发机构，或与科研、产品设计部门进行某种形式的联合，发展自己的新产品。 (3)自行研制与技术引进相结合。这是在对引进技术充分消化和吸收的基础上，与本企业的科学研究结合起来，充分发挥引进技术的作用，以推动企业科研的发展、取得预期效果。这种方式适用于，企业已有一定的科研技术基础，外界义具有开发这类新产品比较成熟的一部分或几种新技术可以借鉴。 向行研制与技术引进相结合的新产品开发方式是-种比较好的方式。第一，花钱少，见效快，产品又具有先进性: 第二，能促进企业自己技术开发的发展。因此，它在许多企业得到广泛采用。采用这种方式开发新产品，又有多种多样的结合形式: A企业的现有技术与引进技术相结合； B企业的改进技术与引进技术相结合； C对引进技术的进一步发展 不同企业或间- 企业在发展不同新产品时，可根据情况受力而行，分别采用不同的新产品开发研制方式，以取得较好的经济效果。 实验报告 课程名称并行计算机体系结构 实验名称并行计算机体系结构实验指导教师纪秋 实验日期 _ 2011.4 ______ 学院计算机学院 专业计算机科学与技术 学生姓名 _______查隆冬_______ 班级/学号计科0804 /2008011183 成绩 ________ _________ 并行计算机体系结构实验报告 ⒈安装Mpich、配置文件、小组互相ping通网络的过程和指令 （一）安装Mpich （1）本机插入MPICH光盘，双击桌面的计算机图标->CD-RW/DVD-ROM Drive图标；系统自动挂载cdrom到/media下。（桌面出现新光盘图标XCAT-MPICH2.即挂载成功） （2）Cp /media/cdrecorder/mpich2-1.0.6.tar.gz /usr ;本机拷贝mpich2-1.0.6.tar.gz到/usr目录下 （3）Cd /usr ;进入usr目录下 （4）Tar zxvf mpich2-1.0.6.tar.gz ;解压mpich2-1.0.6.tar.gz到当前目录（5）cd mpich2-1.0.6 ;进入mpich2-1.0.6目录 （6）./configure –enable–f90 –prefix=/opt/mpich ;生成mpi的makefile 和设置mpich路径启用f90编译器 （7）make ; 编译 （8）make install ;将编译好的文件安装，安装结束后在/opt下生成mpich文件夹 (9) which mpdboot ; 查找文件 （二）配置环境变量 （1）打开终端，输入 vi/etc/bashrc 并行分布式试卷1 姓名____________________ 学号____________________ 分数_____________ 1．填空（每空1分，共30分） 1．在并行机系统中，常用的静态互联网络有__ ___________，__ _____________，_ _____________________，______________________，___________________等。2．在并行机系统中，常用的动态互联网络有___________________________________， _____________________________________和______________________________。3．近代并行计算机体系结构模型包括_______ _________，___________________，_ ______________________，____________ ______，_____________________等。4．常用的并行存储访问模型（又叫并行存储结构）包括_______________________， ________________________________，_____________________________等。 5．常用的并行程序设计模型有____________ _______，__ _ _______________，___ _________________________等。 6．大型稀疏线性方程常用迭代解法有____________________，_ _________________， _________________________，__________________________等。 7．常用的并行计算（或算法）模型有___________________，___ ________________ _，________________________，______________________等。 8．我国自行研制的并行计算机三大系列是___________________________，________ _____________________，_____________________________。 2．简要回答（每题5分，共20分） 1．试述并行算法基本的设计技术。 2．何谓X-Y 选路算法何E-cube 选路算法（可以例明之）?3．何谓Amdahle 和Gustfson 加速定律及其推导过程？ 4．何谓等效率、等速度和平均延迟可扩放性度量标准？并推导他们之间的等效性。 三．综合题（每题10分，共50分） 1．假定44?A 和44?B 都已加载到44?处理器阵列上，试图示Cannon 矩阵乘法的具体 过程。 2．已知??????=4331A ，?? ? ???--=8765B ，试用DNS 方法，逐步求出矩阵乘积 实验报告 课程名称虚拟化与云计算学院计算机学院 专业班级11级网络工程3班学号3211006414 姓名李彩燕 指导教师孙为军 2014 年12 月03日 EXSI 5.1.0安装 安装准备 安装VSPHERE HYPERVISOR SEVER（EXSI 5.1.0）需要准备： 无操作系统的机器（如有系统，安装过程中会格式化掉），需切换到光盘启动模式。BOIS中开启虚拟化设置（virtualization设置成enable） VMware vSphere Hypervisor 自启动盘 安装过程 1.安装VMware vSphere Hypervisor确保机器中无操作系统，并且设置BIOS到光盘启 动模式 2.插入光盘，引导进入安装界面。 3.选择需要安装在硬盘 4.选择keyboard 类型，默认US DEFAULT 5.设置ROOT的密码 6.安装完毕后，请注意弹出光盘。然后重启。 7.F2进入系统配置界面。 8.选择到Configure management network去配置网络。 9.配置完毕后，注意重启网络以使设置生效，点击restart management network，测 试网络设置是否正确，点test management network。至此，sever端安装完毕。配置 1.添加机器名：在DNS服务器上添加相关正反解析设置。 2.License设置：Vsphere client登陆后，清单→配置→已获许可的功能→编辑 输入license 3.时间与NTP服务设置：Vsphere client登陆后，清单→配置→时间配置→属性 钩选上NTP客户端 选项中，NTP设置设添加NTP服务器，然后在常规中开启NTP服务并行计算1
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并行处理实验报告：用MPI实现的矩阵乘法的加速比分析
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并行计算__中国科学技术大学(1)--测验习题1
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