异构多处理器系统中结合混合故障及其跨层传播的可靠性优化方法

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61802185
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0204.计算机系统结构与硬件技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Reliability optimization has always been a hot research field in real-time embedded systems. Most existing works of reliability optimization only focus on handling one type of two errors (i.e., soft and hard errors), and oftentimes ignore the cross-layer error propagation phenomenon and the effects of heterogeneous characteristics of tasks and processors on reliability. However, the fact is that soft and hard errors may both occur and propagate through different hardware layers in real-world computing systems, including heterogeneous multiprocessor real-time embedded systems. To address the above problems, this project aims to study the reliability-aware schemes for heterogeneous multiprocessor real-time embedded systems suffering both soft and hard errors. First, we investigate the cross-layer propagation mechanisms of soft and hard errors to build the accurate cross-layer models of soft and hard errors. Then, we propose a uniform metric to effectively evaluate system soft and hard-error reliabilities based on the cross-layer models. Using the uniform metric, we further estimate the availability of the multiprocessor system. Finally, by exploiting the heterogeneous characteristics of tasks and processors, we develop task allocation and scheduling algorithms to improve the system overall reliability and thus achieve a near-perpetual and reliable operation of the system. We will realize and validate the proposed algorithms on a hardware testbed. The results of this project are meant to be a valuable addition to the knowledge of design and verification of heterogeneous multiprocessor real-time embedded systems.
可靠性优化一直都是实时嵌入式系统领域的研究热点。现有的可靠性优化方法往往只考虑了单一的软故障或硬故障,同时大多忽视了故障的跨层传播现象以及任务和处理器的异构特性对可靠性的影响。但在真实系统中,软/硬故障均可能发生并会跨层传播,包括异构多处理器实时嵌入式系统。针对上述问题,本项目拟围绕异构多处理器实时嵌入式系统中结合软硬混合故障及其跨层传播现象的可靠性优化方法展开深入研究。首先,探索软/硬故障的跨层传播机制,以构建准确的软/硬故障跨层模型;然后,基于该模型提出软/硬故障可靠性的统一评价准则,以有效衡量两类可靠性,从而进一步评估多处理器系统的可用时间;最后,结合任务和处理器在可靠性方面的异构特性,设计任务分配和调度算法,以实现软/硬故障可靠性的综合优化,使系统长久可靠地运行。本项目将在硬件平台上实现并验证所提算法的有效性。本项目的研究成果将为异构多处理器实时嵌入式系统的设计和验证提供新思路。

结项摘要

可靠性优化一直都是实时嵌入式系统领域的研究热点。现有的可靠性优化方法往往只考虑了单一的软故障或硬故障,同时大多忽视了故障的跨层传播现象以及任务和处理器的异构特性对可靠性的影响。但在真实系统中,软/硬故障均可能发生并会跨层传播,包括异构多处理器实时嵌入式系统。针对上述问题,本项目围绕异构多处理器实时嵌入式系统中结合软硬混合故障及其跨层传播现象的可靠性优化方法展开了深入研究。..该项目取得的主要创新成果包括:(1)建立了一种新的可靠性模型来计算由软故障导致的MTFF和由硬故障导致的MTFF,并基于两类故障的MTFF,设计了多处理器系统可用时间的计算方法;(2)提出了面向CPU多核处理器的任务调度算法,通过反馈控制来决定系统的负载量和任务的备份以最大化系统的可靠性;(3)提出了面向CPU-GPU异构多核处理器的任务调度算法,通过任务映射、任务动态迁移和动态电压调整技术,来平衡各个内核之间的磨损状态,以在峰值温度和实时约束下最大化系统可靠性;(4)设计了离线-在线混合式任务调度框架,根据处理器的负载、温度、能耗和磨损状态交替采用离线和在线算法以提高系统可用性。..本项目的研究成果将来可应用于异构多处理器实时嵌入式系统,能够有效降低异构多处理器错误率、减缓异构多处理器老化效应、提高异构多处理器任务调度算法的效率、增强异构多处理器系统可靠性,在嵌入式系统研究领域具有十分重要的理论意义,在物联网行业也具有较为广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(4)
IPANM: Incentive Public Auditing Scheme for Non-Manager Groups in Clouds
IPANM:针对云中非管理者群体的激励性公共审计计划
  • DOI:
    10.1109/tdsc.2020.3004827
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Longxia Huang;Junlong Zhou;Gongxuan Zhang;Jin Sun;Tongquan Wei;Shui Yu;Shiyan Hu
  • 通讯作者:
    Shiyan Hu
Scheduling bag-of-tasks applications on hybrid clouds under due date constraints
在到期日期限制下在混合云上调度任务包应用程序
  • DOI:
    10.1016/j.sysarc.2019.101654
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Systems Architecture
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhang Yi;Zhou Junlong;Sun Jin
  • 通讯作者:
    Sun Jin
QoS-Adaptive Approximate Real-Time Computation for Mobility-Aware IoT Lifetime Optimization
用于移动感知物联网生命周期优化的 QoS 自适应近似实时计算
  • DOI:
    10.1109/tcad.2018.2873239
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Cao Kun;Xu Guo;Zhou Junlong;Wei Tongquan;Chen Mingsong;Hu Shiyan
  • 通讯作者:
    Hu Shiyan
Augmented Cross-Entropy-Based Joint Temperature Optimization of Real-Time 3-D MPSoC Systems
实时 3-D MPSoC 系统的增强型交叉熵联合温度优化
  • DOI:
    10.1109/tcad.2019.2939328
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Cui Yangguang;Cao Kun;Li Liying;Zhou Junlong;Wei Tongquan;Hu Shiyan
  • 通讯作者:
    Hu Shiyan
A stochastic algorithm for scheduling bag-of-tasks applications on hybrid clouds under task duration variations
任务持续时间变化下混合云上任务包应用程序调度的随机算法
  • DOI:
    10.1016/j.jss.2021.111123
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Journal of Systems and Software
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Lu Yin;Junlong Zhou;Jin Sun
  • 通讯作者:
    Jin Sun

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其他文献

云计算系统可靠性研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段文雪;胡铭;周琼;吴庭明;周俊龙;刘晓;魏同权;陈铭松
  • 通讯作者:
    陈铭松

其他文献

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周俊龙的其他基金

面向自供能异构嵌入式系统的高可靠高能效调度方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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