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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2005年 第42卷 第4期    出版日期:2005-04-15
论文
一种支持PMVFAST运动估计算法的VLSI体系结构
黎铁军 沈承东 李思昆
2005, 42(4):  537-543. 
摘要 ( 386 )   HTML ( 1)   PDF (457KB) ( 475 )  
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在分析PMVFAST算法的基础上,提出了一种支持该算法的灵活、高效和低功耗的体系结构.该 体系结构的核心是一个运动估计引擎,它包含3种支持特定范围内任意延时的可变延时单元 ,使其支持多种搜索模式,并通过重用计算单元实现了基本的独立SAD计算引擎.另外,通过 关闭不用的单元和资源复用,该引擎能够有效地降低功耗.分析结果表明,该体系结构比经 典的16PE阵列低功耗全搜索体系结构提高约15倍的性能,可以获得接近全搜索的视频质量.
使用聚集I/O传输的方法提高网络存储系统的性能
曹 强 谢长生
2005, 42(4):  544-550. 
摘要 ( 352 )   HTML ( 1)   PDF (384KB) ( 440 )  
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网络存储技术为存储系统提供了更高的扩展性、可用性以及更好的灵活性,并且已经广泛应用到各种领域.但小I/O严重影响网络存储系统的性能,现有的一些方法缺少理论模型.通过 排队理论建立聚集I/O传输的数学模型,然后在典型的IP网络存储(NAS)系统中,分别在NAS 存储设备和客户两端设计了聚集模块,称之为CFS(chunk file system),实现双向聚集I/O. 最后对CFS进行了实验,结果和理论分析基本吻合,说明聚集I/O传输能够改善网络存储整 体性能.
一种基于网格服务路线的异常处理方法
岳 强, 李 伟, 徐志伟,
2005, 42(4):  551-556. 
摘要 ( 291 )   HTML ( 0)   PDF (315KB) ( 359 )  
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网格服务是提供一组定义明确接口并遵守一定规范的Web服务.网格服务异常(exception)是 指在服务请求、响应和执行过程中可能发生的问题.网格服务异常处理与网格服务运行状态 、上下文有关.网格服务异常处理的主要内容包括网格服务检查点(checkpoint)设置、服务 运行跟踪、以及服务回卷(rollback).传统处理方法是使用一个错误码:一个函数检测到错 误,将错误码传送给调用者.这一处理过程可能要多级连续处理,直到该错误码被传送到响 应该错误的处理函数.如果一个函数调用连接比较弱,将会造成整个处理过程失败.网格服务 异常处理一方面应尽量减少传统处理单元内部错误代码繁殖的现象,另一方面要考虑服务异 常向外部单元或网格服务传送的功能.这里,从网格系统结构出发,首先对网格服务异常处 理进行讨论;然后提出了用于网格服务异常处理的A/B-Back算法;最后给出了基于Globus T oolkit 3.0的模拟实验结果分析.
面向算法的SIMD计算机数学模型及其应用研究
张发存, 赵晓红, 王 忠, 沈绪榜,
2005, 42(4):  557-562. 
摘要 ( 361 )   HTML ( 1)   PDF (349KB) ( 595 )  
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针对数据并行计算在图像处理中的应用研究,提出了数据并行计算机的面向算法的数学模型,以及利用该模型得到的一种新颖的、数据并行算法的数学描述方法.采用该数学描述方法 对数据并行图像处理中的灰度直方图运算、区域增长法图像分割以及图像卷积运算等3类图 像处理方法进行了描述.结果表明,该数学描述方法不仅简单可行和精确,而且,可以从数 学公式中直接得到算法的通信复杂性和计算复杂性.该方法可以应用到数据并行计算的应用 研究中作为数学描述的工具.
高生产率计算系统
孟 丹 张志宏 陈明宇
2005, 42(4):  563-569. 
摘要 ( 408 )   HTML ( 0)   PDF (391KB) ( 449 )  
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以往的高端计算领域将峰值运算速度作为衡量计算系统的最重要的指标.然而体系结构的失 衡和落后的编程支持成为困扰高性能计算技术发展的关键问题.未来高端计算的发展方向应 该着眼于提高系统的生产率,强调系统的易用性和好用性.介绍了HPCS的背景、目标、主要 技术挑战以及主要的解决方案和关键技术.
N-SHOQ(D): 描述逻辑SHOQ(D)的一个非单调扩展
王淞昕, 王 飞, 周水庚, 周傲英,
2005, 42(4):  570-575. 
摘要 ( 572 )   HTML ( 1)   PDF (378KB) ( 557 )  
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描述逻辑SHOQ(D)给出了Web本体语言DAML+OIL的语义,但SHOQ(D)只能处理严格成立的完备 知识,不能处理在实际情况中经常出现的不完备知识.对描述逻辑SHOQ(D)进行扩展,提出了 能够处理不完备知识的非单调描述逻辑N-SHOQ(D).给出了N-SHOQ(D)的语法和语义,定义了N -SHOQ(D)中的蕴涵推理关系,研究了N-SHOQ(D)所具有的性质. N-SHOQ(D)为扩展DAML+OIL语 言到能够处理不完备知识的情形提供了语义支持.
支持向量机最优模型选择的研究
刘向东 骆 斌 陈兆乾
2005, 42(4):  576-581. 
摘要 ( 554 )   HTML ( 0)   PDF (356KB) ( 688 )  
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通过对核矩阵的研究,利用核矩阵的对称正定性,采用核校准的方法提出了一种SVM最优模 型选择的算法--OMSA算法.利用训练样本不通过SVM标准训练和测试过程而寻求最优的核参 数和相应的最优学习模型,弥补了传统SVM在模型选择上经验性强和计算量大的不足.采用该 算法在UCI标准数据集和FERET标准人脸库上进行了实验,结果表明,通过该算法找到的核参 数以及相应的核矩阵是最优的,得到的SVM分类器的错误率最小.该算法为SVM最优模型选择 提供了一种可行的方法,同时对其他基于核的学习方法也具有一定的参考价值.
求解Job Shop调度问题的一种新的邻域搜索算法
曾立平 黄文奇
2005, 42(4):  582-587. 
摘要 ( 460 )   HTML ( 0)   PDF (286KB) ( 561 )  
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利用了混合邻域结构进行搜索来求解Job Shop调度问题.算法使用的混合邻域结构不仅使邻 域搜索具有效率,而且有助于搜索有效地跳出局部极小值的陷阱,让计算走向前景更好的区 域.算法采用的“单机调度”和“同工件工序调整”的跳坑策略能够帮助搜索找到更好的局 部极小值.采用国际文献中所有的10工件10机器算例以及另外7个难算例作为本算法的测试实 验集,与目前国际上最好的近似算法和另外一种先进算法进行了比较.实算结果验证了算法 的寻优性能.
基于IS\++-树模型的频繁模式挖掘
马海兵 张成洪 张 锦 胡运发
2005, 42(4):  588-593. 
摘要 ( 429 )   HTML ( 0)   PDF (366KB) ( 418 )  
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IS-树是一种新型的全文存储索引模型.提出一种基于扩展IS\++-树模型的频繁模式挖掘算法 .和FP-growth方法一样,算法直接构造频繁项集,不进行Apriori算法所采用的代价很高的 候选集产生与测试操作.然而它比FP-树模型具有更多的优点:只需扫描一遍事务库;挖掘任 务只局部关联于一棵根树;动态更新性好,仅做增量变化.实验表明,其具有与FP-growth算 法相当甚至更高的效率.更重要的是,IS\++-树模型同时是一种事务库的良好索引形式,具 有高效支持事务查询的能力.
一种基于聚类技术的选择性神经网络集成方法
李 凯, 黄厚宽,
2005, 42(4):  594-598. 
摘要 ( 427 )   HTML ( 0)   PDF (310KB) ( 592 )  
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神经网络集成是一种很流行的学习方法,通过组合每个神经网络的输出生成最后的预测.为 了提高集成方法的有效性,不仅要求集成中的个体神经网络具有很高的正确率,而且要求这 些网络在输入空间产生不相关的错误.然而,在现有的众多集成方法中,大都采用将训练的 所有神经网络直接进行组合以形成集成,实际上生成的这些神经网络可能具有一定的相关性 .为了进一步提高神经网络间的差异性,一种基于聚类技术的选择性神经网络集成方法CLU_E NN被提出.在获得个体神经网络后,并不直接对这些神经网络集成,而是先应用聚类算法对 这些神经网络模型聚类以获得差异较大的部分神经网络;然后由部分神经网络构成集成;最 后,通过实验研究了CLU_ENN集成方法,与传统的集成方法Bagging相比,该方法取得了更好 的效果.
基于径向基函数网络的隐式曲线
李道伦, 卢德唐, 孔祥言,
2005, 42(4):  599-603. 
摘要 ( 460 )   HTML ( 0)   PDF (280KB) ( 396 )  
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将径向基函数网络与隐式曲线构造原理相结合,提出了构造隐式曲线的新方法,即首先由约束点构造神经网络的输入与输出,把描述物体边界曲线的隐式函数转化为显式函数,然后用径向基函数网络对此显式函数进行逼近,最后由神经网络的仿真曲面得到物体边界的拟合曲线.实验表明,基于径向基函数网络的隐式曲线具有很强的物体边界描述能力和缺损修复能 力.
双手交互界面研究进展
付永刚, 张凤军, 戴国忠,
2005, 42(4):  604-613. 
摘要 ( 446 )   HTML ( 2)   PDF (493KB) ( 525 )  
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用户界面的发展趋势已经从“以技术为中心”发展为“以用户为中心”的新阶段,双手交互 作为适应这种趋势的一种主要界面形式,以其自然直观等特点逐渐受到人们重视.系统地阐 述了这种界面的研究现状,从双手操作的行为学和心理学基础出发,由实验评估总结出双手 交互界面的基本设计准则,分类比较几种典型的交互技术,最后指出了存在的问题和下一步 的研究方向.
基于典型相关分析的组合特征抽取及脸像鉴别
孙权森, 曾生根, 杨茂龙, 王平安, 夏德深,
2005, 42(4):  614-621. 
摘要 ( 596 )   HTML ( 0)   PDF (486KB) ( 570 )  
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利用典型相关分析的思想,提出了一种基于特征级融合的组合特征抽取新方法.首先,抽取同 一模式的两组特征矢量,给出描述两组特征矢量之间相关性的判据准则函数;然后依此准则 抽取它们的典型相关特征,构成有效鉴别特征矢量用于识别.该方法巧妙地将两组特征矢量之 间的相关性特征作为有效判别信息,既达到了信息融合之目的,又消除了特征之间的信息冗余 ,为两组特征融合用于分类识别提供了新的思路.此外,从理论上进一步剖析了所提出的方法 之所以能有效地用于识别的内在本质.在Yale和ORL标准人脸数据库上的实验结果证实了所提 算法的有效性和稳定性,而且识别率大大高于用单一特征进行识别的结果.
创建中国人三维人脸库关键技术研究
胡永利 尹宝才 程世铨 谷春亮 刘文韬
2005, 42(4):  622-628. 
摘要 ( 664 )   HTML ( 1)   PDF (448KB) ( 701 )  
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通过CyberWare人脸专用扫描仪获取高分辨率的彩色三维人脸来构建中国人三维人脸数据库. 创建三维人脸数据库时,要对原始三维人脸数据进行预处理,并通过规格化将三维人脸表示 为统一的标准形式.规格化的关键是要建立三维人脸数据基于特征的稠密对应,这是图形学 和计算机视觉中的难点问题,目前使用光流方法建立的对应效果并不理想,因此提出了基于 网格重采样的计算方法,取得了良好的对应效果.
未知光源参数的人脸光照恢复方法
张智斌, 赖剑煌, 邓东皋,
2005, 42(4):  629-634. 
摘要 ( 606 )   HTML ( 0)   PDF (370KB) ( 633 )  
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数字人像技术在实际应用中有广泛的应用前景.在未知光源位置的非均匀光照射下的人脸光 照归一化问题是人脸识别技术的一大难题.对在未知光源位置的非均匀光照射下的正面人脸 图像提出了一种基于参考人脸模型的方法.它使用参考人脸模型估计人脸的光照阴影区域, 把人脸的纹理表示为训练图像模型的线性组合,根据人脸光照明亮区域的纹理信息,使用最 小二乘法估计出最优的线性组合系数,从而重建原图像人脸纹理实现人脸光照恢复.实验表 明这种方法对于阴影处的人脸信息恢复不仅是有效的而且是快速的.
基于灰度图像的表格框线去除算法
张重阳, 陈 强, 娄 震, 杨静宇,
2005, 42(4):  635-639. 
摘要 ( 573 )   HTML ( 0)   PDF (395KB) ( 721 )  
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笔画与表格框线的交叠的现象在表格型文档中普遍存在,严重影响了文档自动处理系统的性能.现有的去线算法大部分都是基于二值图像的,许多有用的局部信息已经丢失.提出了直接 利用图像灰度信息的灰值线检测与去除算法.首先利用图像的边缘特征检测直线以及字线的 相交位置;然后通过对直线上相交点对的分析确定字线的交叠方式,并将这些方式归纳为穿 透和未穿透两类简单的形式;最后将直线划分为保护区和擦除区两部分,保护区内的像素在 去线过程中被保留,而擦除区内的像素则利用灰度形态学算法来擦除.在我国现行支票上的 实验表明算法是有效的.
一种优化的并行流域分割算法
周海芳, 杨学军, 刘衡竹, 唐 宇,
2005, 42(4):  640-646. 
摘要 ( 601 )   HTML ( 1)   PDF (414KB) ( 471 )  
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流域变换(又称分水岭变换)是数字形态学中用于图像分割的一种有效的方法.但是经典的流 域算法具有很强的递归性质,直接并行化效率很低.首先,分析比较了已有并行算法的优缺 点,然后从基于距离的流域变换定义入手,提出了一种优化的并行流域分割算法.该算法给 出了新的区域关系图的定义,并利用了基于下降距离的方法的局部性;通过引入伪种子点使 得各子域之间区域生长和合并的过程相对独立,基本消除了重复泛洪带来的开销;同时可直 接生成分水岭.实验表明,提出的算法在执行时间和可扩展性两方面都得到了优化,并拓展 了算法的适应性.
基于分布式PEP的卫星网络TCP性能增强协议
霍龙社 郑燕峰 高 文
2005, 42(4):  647-654. 
摘要 ( 800 )   HTML ( 3)   PDF (444KB) ( 590 )  
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提出了一个基于分布式性能增强代理的卫星网络专有通信协议:XP协议,用于解决卫星网络 环境中因长时延、高误码率和非对称信道带宽等因素所导致的TCP传输性能低下问题.协议的 设计考虑到了与地面链路上TCP连接的接口关系和多连接共享同一卫星信道时的带宽分配问 题.主要贡献包括两路半握手连接建立机制,速率控制和基于测量的动态带宽分配算法,以 及基于发送方主动请求的延迟确认技术等.仿真和真实环境实验表明,分布式性能增强代理 和XP协议的使用可显著提高网络中下行卫星链路的吞吐量,多数情况下带宽资源利用率可提 高至85%以上,且在多连接共享带宽的情况下能够保持较好的公平性.
一种自适应的健壮TCP/IP报头压缩算法
吴亦川 黄 奎 郑健平 孙利民 程伟明
2005, 42(4):  655-661. 
摘要 ( 678 )   HTML ( 1)   PDF (373KB) ( 443 )  
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在无线IP网络中,采用报头压缩技术减小TCP/IP协议报头带来的额外开销,提高无线信道的频谱利用率.然而现有的报头压缩方案没有考虑无线信道状态,无法很好地适应无线链路的时变特性.提出并分析了一种自适应的健壮TCP/IP报头压缩算法.该算法通过使用对无线信道 状态的精确估计调节报头压缩器中W-LSB编码的可变滑动窗口大小,能够实现压缩率和抗差 错健壮性之间较好的平衡,可以很好适应特性经常变化的无线链路.最后,给出了实验结果 ,证实了该算法在无线链路上的有效性.
Web服务器群的QoS确保及其接纳控制研究
李振东 谢 立
2005, 42(4):  662-668. 
摘要 ( 428 )   HTML ( 1)   PDF (407KB) ( 436 )  
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WWW访问的爆炸性发展正是Internet成功的重要原因,然而目前的Web服务器却缺乏相应的QoS机制,导致在过载时造成巨大的经济损失.一个提供多类服务的多服务器Web平台的服务质 量确保体系被提出来,它以服务响应延迟为核心度量标准,将同一类服务抽象为一台虚拟服 务器,并以该度量黏合起系统的各个组件.同时据此提出了一个动态自适应的服务接纳算法( DASAC).测试表明,即使经历严重的过载与业务突发,也能保证用户感知的服务质量.
一种基于Web Service的分级QoS的研究与实现
徐明伟 胡春明 刘旭东 马殿富
2005, 42(4):  669-675. 
摘要 ( 562 )   HTML ( 1)   PDF (433KB) ( 494 )  
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随着Web Service技术的广泛应用,QoS成为一个非常重要的问题.以服务响应时间为QoS参数 ,验证了一种基于Web Service的分级QoS方法,提出了目标时间预设模型,并针对优化问题 提出一种基于动态规划的解决方法,并实现了原型系统.实验数据表明这种方法有效地控制 了负载平衡,实现了服务分级.
支持扩展虚拟同步的组通信算法形式描述与验证
邓延军 徐学洲
2005, 42(4):  676-683. 
摘要 ( 559 )   HTML ( 0)   PDF (431KB) ( 361 )  
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组通信系统是为方便开发容错的分布式应用系统而提出的一种通信中间件.虚拟同步是组通 信系统中的一个重要概念.其本质是限制向所有组成员递交组成员资格变化信息和应用消息 的次序.为支持网络可划分的情况,引入了扩展虚拟同步模型.针对扩展虚拟同步模型的特点 ,提出了一种基于客户/服务器模式的组通信系统架构,并以I/O自动机的形式给出系统内部 各模块的服务和算法.最后以继承建模的方式逐步给出该算法的自动机模型,并用形式化的 方法验证其正确性.
基于拓扑的MANET路由协议性能与网络覆盖密度相关性的研究
闻英友 赵建立 赵林亮 王光兴
2005, 42(4):  684-689. 
摘要 ( 402 )   HTML ( 2)   PDF (342KB) ( 629 )  
相关文章 | 计量指标
结合实际的移动ad hoc组网研究,针对以往MANET路由协议性能评价中没有考虑网络连通性 的问题,引入了反映网络节点通信能力和网络连通性的网络覆盖密度概念,并进行了基于拓扑的MANET典型路由协议性能与网络覆盖密度相关性的研究.仿真结果分析表明,基于拓扑的 ad hoc路由协议包递送率随着网络密度的增加而增加,并与其构成S曲线.通过最低网络覆盖 密度的定义,为实际的ad hoc组网中各种路由协议的适用条件提供了明确的评判依据.
分解弱可逆有限自动机的两个结果
王鸿吉
2005, 42(4):  690-696. 
摘要 ( 388 )   HTML ( 0)   PDF (386KB) ( 411 )  
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研究弱可逆有限自动机的分解可以为分析有限自动机公开钥密码体制的安全性提供一种重要途径.从输出权的角度研究了n元延迟τ步弱可逆有限自动机M的分解问题,首先证明了其可分 解为一个延迟0步弱可逆有限自动机和一个τ阶延迟元当且仅当M的所有状态的长τ输出权为 1. 其次, 在获得一类不可分解出延迟元的弱可逆有限自动机的基础上,构造出一个反例, 否 定回答了鲍丰在1993年提出的一个公开问题.同时给出了二元严格延迟τ 步强连通弱可逆有 限自动机可分解为一个严格延迟τ-1步弱可逆有限自动机和一个严格延迟1步弱可逆有限自 动机的一个充分条件.
移动ad hoc网络中DOS攻击及其防御机制
易 平 钟亦平 张世永
2005, 42(4):  697-704. 
摘要 ( 622 )   HTML ( 0)   PDF (415KB) ( 521 )  
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移动ad hoc网络由于其动态拓扑、无线信道以及各种资源有限的特点,特别容易遭受拒绝服务(DOS)攻击.提出了移动ad hoc网络中一种新的DOS攻击模型--ad hoc flooding攻击及其 防御策略.该攻击主要针对移动ad hoc网络中的按需路由协议,如AODV,DSR等. ad hoc fl ooding攻击是通过在网络中泛洪发送超量路由查询报文及数据报文,大量地占用网络通信及 节点资源,以至于阻塞节点正常的通信.分析ad hoc flooding攻击之后,提出了两种防御策 略:其一是邻居阻止,即当入侵者发送大量路由查询报文时,邻居节点降低对其报文的处理 优先级,直至不再接收其报文.其二是路径删除,即目标节点将入侵者发送攻击报文的路径 删除,以阻止其继续发送攻击报文.模拟实验证实,通过这两种方法的结合,能够有效地阻 止网络中的ad hoc flooding攻击行为.
一种安全增强的基于椭圆曲线可验证门限签名方案
伍忠东, 谢维信, 喻建平,
2005, 42(4):  705-710. 
摘要 ( 457 )   HTML ( 1)   PDF (317KB) ( 463 )  
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以Nyberg-Ruepple签名体制和Pedersen可验证秘密共享方案为基础,提出一种安全增强的基 于椭圆曲线的(k,n)可验证门限签名方案.该签名方案通过周期地重分派方式在不同访问结构 中共享密钥d,增强了签名密钥d的安全性,从而提高该签名方案的安全性.可以证明重分派 协议重分派签名密钥后,签名密钥保持不变.与现有基于椭圆曲线的可验证门限签名方案相 比,该安全增强的可验证门限签名方案不仅具有更强的安全性,而且具有入侵容忍能力.
大规模联邦仿真中实体迁移及其时间同步研究(一)--实体迁移协议与实现
刘晓建 钟海荣 金士尧
2005, 42(4):  711-715. 
摘要 ( 346 )   HTML ( 0)   PDF (304KB) ( 521 )  
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实体迁移技术有利于改善大规模分布式仿真系统的性能.首先分析了新一代仿真体系结构HLA /RTI对实体迁移支持上的不足和现有HLA兼容型仿真系统中实体迁移实现方法的缺陷;然后 提出了在HLA/RTI下进行实体迁移的协议,设计了实体最新状态传输机制、迁移启动机制、迁 移期间的消息转发、处理机制等;给出了协议的执行过程和支持实体迁移的仿真应用程序的 实现框架;最后测试了协议的正确性.与相关研究相比,迁移协议解决了迁移过程中时间同步 问题,不会丢失消息,且能保证TSO消息按时戳序处理.
大规模联邦仿真中实体迁移及其时间同步研究(二)--实体迁移中的时间同步
钟海荣 刘晓建 金士尧
2005, 42(4):  716-720. 
摘要 ( 391 )   HTML ( 0)   PDF (285KB) ( 484 )  
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实体迁移技术有利于改善大规模分布式仿真系统的性能,其中迁移期间的时间同步是其关键 与难点.基于HLA联邦仿真框架,研究了实体迁移中的时间同步机制;分析了迁移期间邦元的 状态变迁情况;给出了旧邦元转发消息以及新邦元接收和处理消息时所需的同步策略;保证 了按时戳序处理消息.迁移期间新旧邦元逻辑时间同步,防止了丢失消息或重复处理同一消息 等现象,也能撤销消息,以便乐观同步.