软硬件协同设计的SEU故障注入技术研究 被引量：4

1

作者 王晶 荣金叶 +3 位作者 周继芹 于航 申娇 张伟功 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2534-2538,共5页

针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现... 针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现了通过软件生成故障并注入到硬件设计中的软硬件协同故障注入方案,避免了在硬件设计中修改代码生成故障破坏系统完整性的问题.基于Leon2内核的故障注入实验表明,本文设计的平台为处理器容错设计提供了一个自动化、非侵入、低开销的故障注入和可靠性评估方案. 展开更多

关键词 容错 故障注入 软硬件协同 单粒子翻转 微处理器 寄存器传输级

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超级电容UPS智能监测系统设计与实现 被引量：4

2

作者 唐武兵 关永 +3 位作者 吴立锋 王国辉 李晓娟 潘巍 《计算机工程与设计》 北大核心 2015年第12期3219-3224,3229,共7页

介绍研制的超级电容不间断电源(UPS)智能监测系统,阐述该系统的工作原理、流程以及软硬件设计。以STM32为核心处理器,实现超级电容UPS在线故障检测、超级电容关键参数电容量(C)和等效串联电阻(ESR)测量及劣化状态评估等功能,提高UPS可... 介绍研制的超级电容不间断电源(UPS)智能监测系统,阐述该系统的工作原理、流程以及软硬件设计。以STM32为核心处理器,实现超级电容UPS在线故障检测、超级电容关键参数电容量(C)和等效串联电阻(ESR)测量及劣化状态评估等功能,提高UPS可靠性。实际运行结果表明,该系统能快速检测出故障信号,准确测得超级电容C和ESR。 展开更多

关键词 STM32 超级电容 故障检测 电容量 等效串联电阻

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超级电容容量动态测试系统设计 被引量：5

3

作者 郝美娟 吴立锋 +3 位作者 关永 潘巍 唐武兵 李晓娟 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第12期4374-4378,共5页

为了深入研究超级电容的容量与端电压、充放电电流的关系,设计并实现了基于LabVIEW的超级电容容量动态测试系统。对超级电容容量的测试方法、信号调理电路的设计、传感器及数据采集卡的选型进行了介绍,详细阐述了基于LabVIEW的软件设计... 为了深入研究超级电容的容量与端电压、充放电电流的关系,设计并实现了基于LabVIEW的超级电容容量动态测试系统。对超级电容容量的测试方法、信号调理电路的设计、传感器及数据采集卡的选型进行了介绍,详细阐述了基于LabVIEW的软件设计,着重分析了超级电容端电压随时间的变化情况,并在此基础上研究了超级电容容量随端电压及充放电电流的变化情况。系统测试结果表明,该系统可以准确、同步地采集超级电容特征数据,确定端电压、充放电电流对超级电容容量的影响。 展开更多

关键词 超级电容 容量 LABVIEW数据采集 系统设计

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基于数据冗余性的近似计算技术 被引量：5

4

作者 陈折桂 王晶 张伟功 《计算机工程与设计》 北大核心 2021年第3期649-655,共7页

为解决神经网络中爆炸式增长的数据量所加剧的计算机系统存储墙问题,针对经典近似方法在平衡精确度和开销问题上的不足,提出一种利用相邻数据之间相似特征以及神经网络中数据冗余性的优化方法。通过分析数据密集型应用的数据特征,提出... 为解决神经网络中爆炸式增长的数据量所加剧的计算机系统存储墙问题,针对经典近似方法在平衡精确度和开销问题上的不足,提出一种利用相邻数据之间相似特征以及神经网络中数据冗余性的优化方法。通过分析数据密集型应用的数据特征,提出针对权值的稀疏矩阵压缩,针对输入数据的重复值压缩和相邻小范围浮动数据近似的方案,设计神经网络拓扑感知的冗余数据近似方法,在合理范围内实现数据近似。实验结果表明,相比于SNNAP方案输出质量平均提高了8.16%,压缩率达到51.38%,为提高数据密集型应用的系统加速比提供了可行性。 展开更多

关键词 神经网络 数据冗余 数据相似 近似 压缩

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利用数据冗余性的高速缓存压缩校验技术

5

作者 田芳 王晶 张伟功 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2018年第9期2003-2009,共7页

现代计算机采用高速缓存弥补处理器和存储器之间日益增大的性能差异,因此高速缓存中数据的错误将会导致程序出错甚至系统崩溃等严重后果.然而随着摩尔定律的发展,在空间应用等苛刻计算环境中错误的复杂度越来越高,导致容错开销不断增加... 现代计算机采用高速缓存弥补处理器和存储器之间日益增大的性能差异,因此高速缓存中数据的错误将会导致程序出错甚至系统崩溃等严重后果.然而随着摩尔定律的发展,在空间应用等苛刻计算环境中错误的复杂度越来越高,导致容错开销不断增加.本文提出一种基于数据存储特征的压缩校验策略,分析程序的数据冗余特征,针对频繁出现的全0型数据,重复值型和相邻数相近值的三种数据分别压缩.为了合理利用压缩节省的存储空间提高空间利用率,提出了支持多个标签的高速缓存结构.最后,针对压缩的数据进行校验,减小冗余信息和相应的校验位的存储空间.基于SPEC2006的模拟评测结果显示,本文设计的方案将高速缓存的命中率平均提升了5.92%,单核IPC平均提升15.1%. 展开更多

关键词 高速缓存 容错 压缩 校验 

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基于UM-BUS总线的智能轮椅系统的新型体系结构

6

作者 冯绍辉 朱晓燕 张伟功 《电子技术应用》 2018年第9期137-140,145,共5页

针对可重构高速串行总线(UM-BUS)的特性,提出基于UM-BUS总线的智能轮椅系统的新型体系结构,该结构在扩展性、动态容错等方面优于传统体系结构。在新型体系结构的基础上,设计了通用的硬件与软件平台。所设计的智能轮椅控制系统具有扩展... 针对可重构高速串行总线(UM-BUS)的特性,提出基于UM-BUS总线的智能轮椅系统的新型体系结构,该结构在扩展性、动态容错等方面优于传统体系结构。在新型体系结构的基础上,设计了通用的硬件与软件平台。所设计的智能轮椅控制系统具有扩展便捷、高可靠以及通用性强的特点。 展开更多

关键词 可重构高速串行总线 智能轮椅 体系结构 扩展便捷 高可靠 通用性

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开关电源中铝电解电容ESR实时估测 被引量：15

7

作者 王国辉 关永 +2 位作者 郑学艳 吴立锋 潘巍 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1114-1117,共4页

在开关电源中,铝电解电容广泛应用于各种滤波网络。据统计,铝电解电容是开关电源中故障率最高、最为薄弱的环节。铝电解电容的等效串联电阻(ESR)是反映电容寿命的重要指标。应用一种基于改进EMD和Hilbert变换的新方法,实现ESR值实时估... 在开关电源中,铝电解电容广泛应用于各种滤波网络。据统计,铝电解电容是开关电源中故障率最高、最为薄弱的环节。铝电解电容的等效串联电阻(ESR)是反映电容寿命的重要指标。应用一种基于改进EMD和Hilbert变换的新方法,实现ESR值实时估测。该方法对采集的信号进行经验模态分解(EMD),得到一系列本征模函数(IMFs),对所需的IMF进行希尔伯特变换计算ESR,从而得到ESR实时估测值。以Buck电路为例,基于Saber进行仿真实验,结果表明本方法对ESR估测相对误差小于5%,从而为铝电解电容故障与劣化分析提供了新的理论依据和方法。 展开更多

关键词 铝电解电容 ESR EMD HILBERT变换

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自适应邻域值选取的LLE算法研究 被引量：3

8

作者 高洁 吴立锋 +1 位作者 关永 王洪民 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2017年第2期393-397,共5页

局部线性嵌入(LLE)是一种重要的流形学习算法,已广泛应用于图像处理和多维数据的可视化等领域,但其算法性能一直受邻域选择盲目性的制约.传统的邻域选择算法没有同时考虑高低维数据的分布情况,且没有对无效邻域点做出相应的处理,使自适... 局部线性嵌入(LLE)是一种重要的流形学习算法,已广泛应用于图像处理和多维数据的可视化等领域,但其算法性能一直受邻域选择盲目性的制约.传统的邻域选择算法没有同时考虑高低维数据的分布情况,且没有对无效邻域点做出相应的处理,使自适应结果受初始值影响较大.为此,提出新的自适应流形学习思想,用邻域点到切平面坐标映射函数的一阶泰勒逼近,初步确定出局部邻域值;然后利用关于高低维分布差异性函数的邻域调整策略和权值邻域思想,对初始邻域值进一步调整.该方法提高了LLE邻域选取算法的稳定性,同时减小无效邻域点被选中的可能.仿真表明,基于本文方法确定的自适应结果在不同的初始邻域值下基本一致,在人工数据集Swiss-roll上获得理想稳定的降维效果. 展开更多

关键词 流形学习 权值邻域 降维 局部切平面

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基于周期粒度的级间寄存器备份机制 被引量：1

9

作者 王晶 申娇 +3 位作者 丁利华 杨星 邱柯妮 张伟功 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2486-2494,共9页

单粒子翻转是空间环境下微处理器发生异常的重要诱因之一,随着集成电路特征尺寸的缩小,单粒子翻转不仅会引发单位错误,还会引发大量的多位错误,如何有效解决处理器所面临的多位故障是容错处理器设计面临的新挑战.本文提出了一种基于周... 单粒子翻转是空间环境下微处理器发生异常的重要诱因之一,随着集成电路特征尺寸的缩小,单粒子翻转不仅会引发单位错误,还会引发大量的多位错误,如何有效解决处理器所面临的多位故障是容错处理器设计面临的新挑战.本文提出了一种基于周期粒度的级间寄存器备份机制的容错方法,采用双流水线冗余结构,通过比较器对比两条流水线的级间寄存器以检测单粒子故障;以周期粒度对级间寄存器的内容进行备份,当检测到单粒子故障时,使用2个周期对流水线进行恢复;为避免脏数据流出流水线,在数据缓存和寄存器堆的入口设置写缓冲,通过延迟写入保证信息可靠性.本文基于实际的SPARC V8结构处理器,对提出的方法进行了具体实现,在实验平台上进行了仿真,仿真结果显示,本文提出的容错方法能够以一定的面积开销实现对SEU、SET、和MBU故障容错,加固处理器的主频最高可以提升70%. 展开更多

关键词 单粒子翻转 多位故障 容错 备份 写缓冲 流水线加固

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SpaceWire总线冗余备份优化方法 被引量：1

10

作者 王国辉 张晓宇 +1 位作者 关永 刘永梅 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第1期305-308,314,共5页

在现场可编程门阵列(FPGA)资源有限的情况下,提出一种基于FPGA的SpaceWire总线冗余备份优化方法。采用调整内部功能子模块可靠度的方法,实现整个系统的备份优化,提高系统可靠性。根据失效率λ计算节点内各功能子模块的可靠度。基于评分... 在现场可编程门阵列(FPGA)资源有限的情况下,提出一种基于FPGA的SpaceWire总线冗余备份优化方法。采用调整内部功能子模块可靠度的方法,实现整个系统的备份优化,提高系统可靠性。根据失效率λ计算节点内各功能子模块的可靠度。基于评分分配法,计算每个子模块所应达到的可靠度指标。同时从数学角度,基于线性规划理论寻找冗余备份优化问题最优解。仿真实验结果表明,该方法能够在满足可靠度要求的前提下节约FPGA的片上资源。 展开更多

关键词 SpaceWire总线 冗余备份 系统可靠性 模块可靠度 评分分配 线性规划 优化设计

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基于迁移学习的甜菜褐斑病识别方法 被引量：2

11

作者 尹晔 尚媛园 +1 位作者 邵珠宏 刘小明 《计算机工程与设计》 北大核心 2018年第9期2748-2752,2757,共6页

为减少农业专家评估甜菜实验植株病情需要的大量时间和精力,使评估更加客观,提出基于迁移学习的褐斑病自动识别方法。在甜菜田地中,使用架设在拖拉机上的摄像机拍摄甜菜植株的视频,随机提取视频截图交由农业专家进行评估并记录标签;对... 为减少农业专家评估甜菜实验植株病情需要的大量时间和精力,使评估更加客观,提出基于迁移学习的褐斑病自动识别方法。在甜菜田地中,使用架设在拖拉机上的摄像机拍摄甜菜植株的视频,随机提取视频截图交由农业专家进行评估并记录标签;对视频截图进行多次随机裁剪,和标签一起构成实验的数据集。将甜菜褐斑病病情评估建模为一个回归问题,以预训练的CaffeNet为原型,通过微调(fine-tuning)方法重新训练出新的模型解决该问题。实验结果表明,该模型对褐斑病病情的评估均方根误差达到了0.63,训练的深度卷积神经网络能够完成对甜菜褐斑病病情的评估。 展开更多

关键词 甜菜褐斑病 精准农业 迁移学习 卷积神经网络 神经网络微调

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改进的RANSAC基础矩阵估计算法 被引量：9

12

作者 张永祥 古佩强 穆铁英 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2016年第9期2084-2087,共4页

为了提高基础矩阵估计的精度,本文对随机抽样一致性算法(RANSAC)提出三点改进.首先使用分块采样和离散度约束机制改进样本采集策略,避免出现样本点集中的情况,其次,根据每组样本对应的基础矩阵计算所有匹配点到对极线距离的均值来自适... 为了提高基础矩阵估计的精度,本文对随机抽样一致性算法(RANSAC)提出三点改进.首先使用分块采样和离散度约束机制改进样本采集策略,避免出现样本点集中的情况,其次,根据每组样本对应的基础矩阵计算所有匹配点到对极线距离的均值来自适应设定阈值,判别内外点,选择内点最多的匹配点集为初始内点集,最后使用M估计法,对内点设定权重因子,减小定位误差点对基础矩阵的影响.对模拟数据和真实图像做了大量实验,与现有算法相比较,本文算法对存在误匹配和高斯噪声的情况均具有良好的性能提升,有效的改善了基础矩阵估计的精度. 展开更多

关键词 基础矩阵 对极几何 RANSAC算法 鲁棒估计

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一种旋转运动估计稳像算法的研究与实现 被引量：1

13

作者 张永祥 闫文林 +1 位作者 张伟功 穆铁英 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2014年第9期2151-2155,共5页

针对摄像机在拍摄视频图像时存在抖动问题,包括平移运动和旋转运动,提出一种旋转运动估计稳像算法.该旋转运动估计稳像算法主要以灰度投影算法为基础,并对灰度投影算法进行了一定的改进,用于估计旋转角度矢量,解决了视频图像序列的较小... 针对摄像机在拍摄视频图像时存在抖动问题,包括平移运动和旋转运动,提出一种旋转运动估计稳像算法.该旋转运动估计稳像算法主要以灰度投影算法为基础,并对灰度投影算法进行了一定的改进,用于估计旋转角度矢量,解决了视频图像序列的较小角度旋转运动;同时提出采用分块灰度投影算法,解决了由于存在局部运动物体所造成的稳像精度问题.实验表明,该方法能够有效解决视频图像序列的旋转问题,通过FPGA实现的电子稳像系统,能够满足实时性要求,且能够输出稳定流畅的实时视频,从而提高视频的质量. 展开更多

关键词 电子稳像 运动估计 灰度投影算法 旋转

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基于数据驱动的功率MOSFET剩余寿命预测

14

作者 吴立锋 殷翠香 +1 位作者 郑宇 关永 《电子元件与材料》 CAS CSCD 2016年第2期79-83,共5页

为了预测电子系统的重要器件——功率MOSFET剩余使用寿命,基于NASA实验数据,提出了一种MOSFET剩余寿命预测方法。首先利用相关向量机对劣化数据进行回归拟合,得到相关向量,并使用相关向量与回归拟合结果结合获取代表性向量。然后,基于... 为了预测电子系统的重要器件——功率MOSFET剩余使用寿命,基于NASA实验数据,提出了一种MOSFET剩余寿命预测方法。首先利用相关向量机对劣化数据进行回归拟合,得到相关向量,并使用相关向量与回归拟合结果结合获取代表性向量。然后,基于退化模型,利用最小二乘法实现参数辨识确定劣化模型的参数。最后,将劣化模型外推到失效阈值,得到功率器件可能失效的时间,从而获得MOSFET的剩余使用寿命。实验结果表明,该方法简单有效。 展开更多

关键词 MOSFET 相关向量 劣化模型 剩余寿命 失效阈值 预测

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基于大数据的高能效数据中心服务器研究 被引量：6

15

作者 张俊卫 王晶 +1 位作者 张伟功 邱柯妮 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期74-81,共8页

分析ARM服务器的发展以及应用现状,结合数据中心的特点,设计基于ARMv8架构的高能效数据中心服务器,选取目前工业界具有代表性的ARMv8服务器参数,使用典型的数据中心负载,对X86和ARMv8两种架构的微体系结构级指标、性能和功耗进行定量评... 分析ARM服务器的发展以及应用现状,结合数据中心的特点,设计基于ARMv8架构的高能效数据中心服务器,选取目前工业界具有代表性的ARMv8服务器参数,使用典型的数据中心负载,对X86和ARMv8两种架构的微体系结构级指标、性能和功耗进行定量评估。实验结果表明,与X86架构服务器相比,ARMv8架构服务器在数据中心领域具有更好的能效比,能够有效降低能耗和成本。 展开更多

关键词 数据中心 服务器架构 ARMv8架构 评测模型 能效

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功率MOSFET寄生电容劣化对开关瞬态响应的影响 被引量：4

16

作者 戴宇晟 王国辉 +2 位作者 关永 吴立锋 李晓娟 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期661-664,共4页

为解决功率MOSFET寄生电容劣化影响寿命的问题,在MOSFET非线性模型基础上,深入分析MOSFET寄生电容参数和开关管瞬态响应信号之间的关系,推导了各参数和瞬态响应之间的关系表达式,并用Saber仿真实验进行验证。由于栅极对MOSFET的性能影... 为解决功率MOSFET寄生电容劣化影响寿命的问题,在MOSFET非线性模型基础上,深入分析MOSFET寄生电容参数和开关管瞬态响应信号之间的关系,推导了各参数和瞬态响应之间的关系表达式,并用Saber仿真实验进行验证。由于栅极对MOSFET的性能影响至关重要,所以此次实验分析了和栅极相关的栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd。结果表明,在寄生参数相同劣化程度时,栅源电容对瞬态响应的影响达到7.08%,而栅漏电容近似只有1.6%。栅源电容的劣化更大程度上影响瞬态响应,为MOSFET劣化提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 MOSFET 寄生电容 瞬态响应 软件仿真

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结合属性重要度和灰色关联度的数据补齐方法 被引量：3

17

作者 王方心 潘巍 +2 位作者 吴立锋 金声震 李晓娟 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第1期248-254,共7页

结合属性重要度和灰色关联度,提出了一种新的数据补齐方法,可使补齐后的数据具有更高的识别率和分类性能。按照属性重要度确定各个条件属性的补齐顺序;对于当前要补齐的缺失样本,将所有完备样本分别与其进行比较,并选择灰色关联度最大... 结合属性重要度和灰色关联度,提出了一种新的数据补齐方法,可使补齐后的数据具有更高的识别率和分类性能。按照属性重要度确定各个条件属性的补齐顺序;对于当前要补齐的缺失样本,将所有完备样本分别与其进行比较,并选择灰色关联度最大的完备样本对该样本的缺失数据进行补齐。并提出了一种新的判断数据补齐性能的评价标准,即补齐后的数据不能影响原有数据的识别率。实验结果表明,即使在很高的数据缺失比率下,该方法仍能很好地进行补齐,并能取得较高的识别率。 展开更多

关键词 不完备数据补齐 属性重要度 补齐顺序 灰色关联度 评价标准

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基于非对称变邻域粗糙集模型的属性约简 被引量：3

18

作者 惠景丽 潘巍 +1 位作者 吴康康 周晓英 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2015年第6期282-287,共6页

在分析邻域粗糙集模型弊端的基础上,提出了非对称变邻域粗糙集模型,并以全局属性重要度为启发条件,构造了基于非对称变邻域粗糙集模型的属性约简的启发式算法。利用6个UCI标准数据集与现有算法进行了比较分析,结果表明,该模型不仅可以... 在分析邻域粗糙集模型弊端的基础上,提出了非对称变邻域粗糙集模型,并以全局属性重要度为启发条件,构造了基于非对称变邻域粗糙集模型的属性约简的启发式算法。利用6个UCI标准数据集与现有算法进行了比较分析,结果表明,该模型不仅可以选择较少的属性个数,而且还能保持较高的分类能力。 展开更多

关键词 邻域粗糙集 全局定邻域 非对称变邻域 全局属性重要度

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基于排队论的UM-BUS总线性能建模与评估 被引量：2

19

作者 张少楠 邱柯妮 +4 位作者 张伟功 王晶 郑佳欣 白瑞英 朱晓燕 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第S1期504-509,共6页

UM-BUS总线是一种具有动态容错能力和远程穿透式访问能力的高速串行总线,其性能模型对UM-BUS的综合评估和优化设计具有重要意义。针对UM-BUS总线系统,提出基于排队论的性能评估的模型,该模型定性描述了总线上不同节点之间的数据流关系... UM-BUS总线是一种具有动态容错能力和远程穿透式访问能力的高速串行总线,其性能模型对UM-BUS的综合评估和优化设计具有重要意义。针对UM-BUS总线系统,提出基于排队论的性能评估的模型,该模型定性描述了总线上不同节点之间的数据流关系、数据包到达节点的特征以及在节点处等待处理的特性;定量分析了不同数据包在总线信道传输的最大延迟、最小延迟以及平均延迟。在MATLAB平台上测试了数据包在总线上的等待时间和传输时间。实验结果可以帮助设计者快速分析总线在实际应用系统中的特性并对其进行优化配置,提高总线的使用效率。 展开更多

关键词 UM-BUS总线 排队论 性能建模 传输延迟

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基于属性重要度的数据补齐方法 被引量：4

20

作者 吴康康 潘巍 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第3期725-730,共6页

为更好地处理不完备决策信息系统的缺失值,提出一种基于属性重要度的增量式数据补齐算法。基于同类数据分布的内聚性和异类数据的耦合性定义属性的重要度,优先填补重要属性;提出一种属性重要度定义;采取加权欧氏距离和余弦相似从距离和... 为更好地处理不完备决策信息系统的缺失值,提出一种基于属性重要度的增量式数据补齐算法。基于同类数据分布的内聚性和异类数据的耦合性定义属性的重要度,优先填补重要属性;提出一种属性重要度定义;采取加权欧氏距离和余弦相似从距离和角度两方面同时衡量样本的相似度;为避免不同类别数据的相互干扰,将相似样本的搜索范围限定为同类别的完备样本集。实验采用7个UCI标准数据集比较该算法和其它算法,实验结果表明,该算法能有效提高补齐后的分类识别率。 展开更多

关键词 不完备决策系统 增量式 数据补齐 属性重要度 相似样本

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