• 2013年第24卷第8期文章目次
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    • >综述文章
    • 回归测试中的测试用例优先排序技术述评

      2013, 24(8):1695-1712. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04420

      摘要 (8405) HTML (0) PDF 1.13 M (8788) 评论 (0) 收藏

      摘要:测试用例优先排序(test case prioritization,简称TCP)问题是回归测试研究中的一个热点.通过设定特定排序准则,对测试用例进行排序以优化其执行次序,旨在最大化排序目标,例如最大化测试用例集的早期缺陷检测速率.TCP 问题尤其适用于因测试预算不足以致不能执行完所有测试用例的测试场景.首先对TCP问题进行描述,并依次从源代码、需求和模型这3 个角度出发对已有的TCP 技术进行分类;然后对一类特殊的TCP 问题(即测试资源感知的TCP 问题)的已有研究成果进行总结;随后依次总结实证研究中常用的评测指标、评测数据集和缺陷类型对实证研究结论的影响;接着依次介绍TCP 技术在一些特定测试领域中的应用,包括组合测试、事件驱动型应用测试、Web 服务测试和缺陷定位等;最后对下一步工作进行展望.

    • 一种支持Java应用中计算按需远程执行的方法

      2013, 24(8):1713-1730. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04344

      摘要 (3734) HTML (0) PDF 1.22 M (4303) 评论 (0) 收藏

      摘要:按需远程执行是软件应用实现对资源按需占有,从而保障性能并提高资源利用率的重要手段.给出了一种通过自动程序转换来支持Java 应用中计算按需远程执行的方法,其核心是支持计算按需远程执行的设计模式.介绍了将Java 应用转换成该模式所面临的技术挑战、处理机制以及DPartner 转换系统.与已有工作相比,DPartner 有两大特色:一是程序转换自动执行;二是转换后应用可实现真正按需的远程执行,使性能和资源利用率得以提升.此外,DPartner 被设计为可对只有Java 字节码的遗产应用进行转换,更具实用性.

    • 运行时软件体系结构的建模与维护

      2013, 24(8):1731-1745. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04360

      摘要 (3629) HTML (0) PDF 1003.73 K (4080) 评论 (0) 收藏

      摘要:运行时体系结构是系统运行时刻的一个动态、结构化的抽象,描述系统当前的组成成分、各成分的状态和配置以及不同成分之间的关系.运行时体系结构与目标系统间具有动态的因果关联,即系统的变化及时体现在体系结构上,而对体系结构的修改及时影响当前系统.运行时体系结构允许开发者以读写体系结构的方式实现系统的监测和调整,是体系结构层次系统动态适应与在线演化的基础.构造运行时体系结构的关键是针对不同的目标系统和体系结构风格实现合适的基础设施,以维护二者之间的因果关联.由于目标系统和体系结构的多样性以及因果关联维护逻辑的复杂性,这一构造过程往往过于繁琐、易错、难以复用和维护.提出一种模型驱动的运行时体系结构构造方法.开发者只需针对目标系统、体系结构以及两者之间的关系分别进行建模,根据这些模型,支撑框架自动构造合法而高效的运行时体系结构基础设施.基于MOF 和QVT 标准建模语言定义了一组运行时体系结构建模语言,并基于通用的模型与系统间同步技术实现了相应的支撑框架.一系列实例研究表明,该方法具有广泛的适用性,并显著提高了运行时体系结构构造过程的效率与可复用性.

    • 静态程序切片的GPU通用计算功耗预测模型

      2013, 24(8):1746-1760. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04361

      摘要 (3688) HTML (0) PDF 1.77 M (5100) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着图形处理器通用计算的发展,GPU(graphics processing unit)通用计算程序功耗的度量与优化成为绿色计算领域中的一个基础问题.当前,GPU 计算能耗评测主要通过硬件来实现,而开发人员无法在编译之前了解应用程序能耗,难以实现能耗约束下的代码优化与重构.为了解决开发人员评估应用程序能耗的问题,提出了针对应用程序源代码的静态功耗预测模型,根据分支结构的疏密程度以及静态程序切片技术,分别建立分支稀疏和稠密两类应用程序的功耗预测模型.程序切片是介于指令与函数之间的度量粒度,在分析GPU应用程序时具有较强的理论支持和可行性.用非线性回归和小波神经网络建立两种切片功耗模型.针对特定GPU 非线性回归模型的准确性较好.小波神经网络预测模型适合各种体系的GPU,具有较好的通用性.对应用程序分支结构进行分析后,为分支稀疏程序提供加权功率统计模型,以保证功耗评估算法的效率.分支稠密程序则采用基于执行路径概率的功耗预测法,以提高预测模型的准确性.实验结果表明,两种预测模型及算法能够有效评估GPU 通用计算程序的功耗,模型预测值与实际测量值的相对误差低于6%.

    • 面向高性能业务应用的基于剖视信息的系统能耗优化

      2013, 24(8):1761-1774. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04363

      摘要 (3387) HTML (0) PDF 852.54 K (3382) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前,很多部门使用高性能计算机周期性地进行业务性的数值计算.维护这些业务系统的主要代价是每天消耗的大量电能,降低能量消耗能够极大地降低维护业务系统的成本.高性能业务系统的核心是微处理器,当前,微处理器普遍支持动态电压调节技术.该技术通过降低微处理器的电压和频率减小微处理器的能耗,但是一般会导致系统性能的下降.提出了一种面向高性能业务应用的能量优化技术.该技术利用系统支持的多个频率层次,建立性能约束下的能量优化模型,优化业务应用的能耗.根据程序信息获取方式的差别,提出了SEOM 和CEOM 两种能量优化模型,SEOM模型的程序信息可以直接测试获取,CEOM的程序信息采用编译器插桩方法获取.使用典型平台对能耗优化效果进行了验证,最多可节省12%的能耗.

    • 基于依赖分析的SPMD程序隐式同步检测及处理算法

      2013, 24(8):1775-1785. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04343

      摘要 (3262) HTML (0) PDF 716.87 K (3504) 评论 (0) 收藏

      摘要:SPMD 翻译是指将一种特定类型的SPMD 程序编译到多种设备上,当前的细粒度SPMD 翻译研究建立在线程之间相互独立的假定上,线程之间只通过显式同步进行通信.但线程之间还隐含存在着各种数据依赖,如隐式同步,这导致了SPMD 翻译在处理隐式同步时的正确性缺陷.为了对隐式同步进行处理,对细粒度SPMD 模型CUDA中的隐式同步进行了系统的分析,指出了当前翻译CUDA 程序到多核平台的相关研究在处理隐式同步上的不足,提出了基于依赖分析的隐式同步检测方法.在检测出隐式同步的基础上,设计了循环重排序的优化处理算法,对显式同步和隐式同步进行了统一处理.实验结果表明,与现有的SPMD 翻译方法相比,该检测及处理算法能够正确而快速地检测并翻译CUDA 中的各种隐式同步,代价较小,有助于编译器产生正确而有效的翻译结果.

    • >综述文章
    • 支持大数据管理的NoSQL系统研究综述

      2013, 24(8):1786-1803. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04416

      摘要 (13223) HTML (0) PDF 1.04 M (14625) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大数据管理的新需求,呈现出了许多面向特定应用的NoSQL 数据库系统.针对基于key-value 数据模型的NoSQL 数据库的相关研究进行综述.首先,介绍了大数据的特点以及支持大数据管理系统面临的关键技术问题;然后,介绍了相关前沿研究和研究挑战,其中典型的包括系统体系结构、数据模型、访问方式、索引技术、事务特性、系统弹性、动态负载均衡、副本策略、数据一致性策略、基于flash 的多级缓存机制、基于MapReduce 的数据处理策略和新一代数据管理系统等;最后给出了研究展望.

    • 带通配符和One-Off条件的序列模式挖掘

      2013, 24(8):1804-1815. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04422

      摘要 (5981) HTML (0) PDF 1.05 M (5072) 评论 (0) 收藏

      摘要:很多应用领域产生大量的序列数据.如何从这些序列数据中挖掘具有重要价值的模式,已成为序列模式挖掘研究的主要任务.研究这样一个问题:给定序列S、支持度阈值和间隔约束,从序列S中挖掘所有出现次数不小于给定支持度阈值的频繁序列模式,并且要求模式中任意两个相邻元素在序列中的出现位置满足用户定义的间隔约束.设计了一种有效的带有通配符的模式挖掘算法One-Off Mining,模式在序列中的出现满足One-Off 条件,即模式的任意两次出现都不共享序列中同一位置的字符.在生物DNA 序列上的实验结果表明,One-Off Mining 比相关的序列模式挖掘算法具有更好的时间性能和完备性.

    • 轨迹数据库中热门区域的发现

      2013, 24(8):1816-1835. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04340

      摘要 (3755) HTML (0) PDF 1.85 M (5694) 评论 (0) 收藏

      摘要:发现被移动对象频繁造访的热门区域是从轨迹数据库中挖掘运动模式的重要前提,而合理约束热门区域的大小是提高轨迹模式的精确表达能力的关键.研究如何从轨迹数据库找出热门区域及如何限制其大小.定义了带有覆盖范围约束的热门区域,并采用过滤-精炼策略发现热门区域.在过滤阶段,设计了一种基于网格的密集区域发现近似算法以提高发现效率;在精炼阶段,提出了基于趋势和差异性的度量指标,实现了对应区域重构算法及重构参数启发性选择算法,保证了从密集区域中有效提取出符合覆盖范围约束的热门区域.在真实数据集上验证了该工作的有效性.

    • MapReduce框架下基于R-树的k-近邻连接算法

      2013, 24(8):1836-1851. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04377

      摘要 (4433) HTML (0) PDF 1.02 M (6238) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大规模空间数据的高性能k-近邻连接查询处理,研究了MapReduce 框架下基于R-树索引的k-近邻连接查询处理.首先利用无依赖并行和串行同步计算的形式化定义抽象了MapReduce 并行编程模型,基于此并行计算模型抽象,分别提出了R-树索引快速构建算法和基于R-树的并行k-近邻连接算法.在索引构建过程中,提出一种采样算法以快速确立空间划分函数,使得索引构建符合无依赖并行和串行同步计算抽象,在MapReduce 框架下非常容易进行表达.在k-近邻连接查询过程中,基于构建的分布式R-树索引,引入k-近邻扩展框限定查询范围并进行数据划分,然后利用R-树索引进行k-近邻连接查询,提高了查询效率.从理论上分析了所提出算法的通信和计算代价.实验与分析结果表明,该算法在真实数据集的查询上具有良好的效率和可扩展性能,可以很好地支持大规模空间数据的k-近邻连接查询处理,具有良好的实用价值.

    • 基于聚类的快速数据流匿名方法

      2013, 24(8):1852-1867. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04330

      摘要 (3387) HTML (0) PDF 1.00 M (3772) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了防止敏感信息的泄漏,保护用户隐私,常采用概化和抑制等技术在共享数据前对其准标识符进行匿名化.与静态数据集不同,数据流具有潜在无限、高度动态等特性,使得数据流匿名需要解决更加复杂的问题,不能直接应用静态数据集的匿名方法.在分析现有数据流匿名方法的基础上,提出一种采用聚类思想进行数据流匿名的方法,通过单遍扫描数据识别和重用满足匿名条件的簇,以实现数据流的快速匿名.真实数据集上的实验结果表明,该方法在满足匿名要求的同时能够降低概化和抑制处理带来的信息损失,并且具有较低的时间和空间复杂度.

    • 融合奇异性和扩散过程的协同过滤模型

      2013, 24(8):1868-1884. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04350

      摘要 (5215) HTML (0) PDF 1.09 M (5159) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为解决信息过载问题的有效方式,推荐系统能够根据用户偏好对海量信息进行过滤,为用户提供个性化的推荐.但在推荐过程中,性能表现优异的协同过滤模型并没有充分利用上下文信息,这在一定程度上使系统面临性能瓶颈.为了进一步提高系统性能,从评分上下文信息着手,通过对项目评分进行分类统计获得评分奇异性,同时借鉴多渠道扩散相似性模型将推荐系统作为用户-项目二分网络的思想,提出了融合奇异性和扩散过程的协同过滤模型(collaborative filtering model fusing singularity and diffusion process,简称CFSDP).为了表明模型的优越性,比较实验基于MovieLens,NetFlix 和Jester 这3 个不同的数据集展开.实验结果表明,该模型不仅具有良好的扩展性,而且在合理的时间开销下,可以显著提高系统的预测和推荐质量.

    • 优化光源设置的自适应增强绘制

      2013, 24(8):1885-1897. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04348

      摘要 (3072) HTML (0) PDF 3.05 M (2966) 评论 (0) 收藏

      摘要:增强绘制能够更好地凸显模型的内容,便于人们的观察和理解.已有工作主要通过法向调整或依据曲率进行色彩变化,以加强明暗对比从而突出模型特征.但这样会扭曲特征的表达,或者由于细小特征的增强处理导致显示噪音,因而影响观察效果.提出了一种光源优化设计的增强绘制方法,不改变模型的任何几何特征,并结合模型的层次化组织,以便根据观察的需求自适应地凸显相应的特征,且消除细小特征的绘制噪音,由此能够清晰而准确地显示模型特征,提高观察效率.

    • 基于旋转模式的移动设备佩戴位置识别方法

      2013, 24(8):1898-1908. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04409

      摘要 (3591) HTML (0) PDF 731.20 K (4115) 评论 (0) 收藏

      摘要:移动设备计算能力和传感能力的发展,使其可以为用户提供多种基于情境信息的服务.移动设备的佩戴位置作为一种重要的情境信息,影响着其他用户活动的识别效果和移动应用的自适应功能.分析得出当移动设备在不同身体部位佩戴时,旋转变化模式不同.提出了一种识别设备随身佩戴位置的方法.该方法使用加速计与陀螺仪两种传感器进行数据融合,计算出旋转半径、角速度幅度和重力加速度并提取特征.在分类时,使用随机森林作为分类器,并与使用支持向量机的方案进行了对比.为了检验其效果,在包含3 种佩戴位置和13 种用户活动种类的公开数据集上进行了实验.实验结果显示,该方法能够达到平均95.39%的交叉验证准确率;同时表明,在满足旋转占主要成分和重力加速度方向稳定的前提下,使用旋转变化信息和集成分类器有助于提高分类效果.与之前的方法相比,该方法可以更准确地对佩戴位置进行区分,并对新用户与新活动类型情况下的位置识别具备更强的泛化能力.

    • 基于Haar特性的LBP纹理特征

      2013, 24(8):1909-1926. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04277

      摘要 (3902) HTML (0) PDF 3.03 M (6368) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像纹理特征能够反映图像的灰度分布程度、对比度、空间分布和图像的内在变化特性,在确保较低计算复杂度的前提下,有效提取深层次的图像纹理信息是其研究的难点问题.针对这一问题,从相邻区域的统计特征分析入手,提出了一种Haar 型特性局部二元模式(Haar local binary pattern,简称HLBP)的图像纹理特征提取方法.鉴于Haar 型特征运算简单、快捷,统计局部特征有效、可靠,将其引入LBP 中.该方法首先给出8 组Haar 型特征编码模式,按照局部二元模式(local binary pattern,简称LBP)统计图像局部纹理特征,因采用局部区域统计方法能够有效降低噪声的影响;其次,为了进一步提高图像纹理特征的有效呈现,结合Gabor 小波滤波在不同方向、不同尺度对灰度水平图像进行特征提取,以增强纹理有效提取的性能,提高不变特征的稳健性;最后,通过4 组对比实验验证了该方法的可行性.实验分别在标准的Brodatz 正常分块纹理库测试集、分块且缩放Brodatz 纹理库测试集、分块且旋转Brodatz 纹理库测试集以及Yale B 扩展的非均匀光照条件人脸库测试集上进行.实验结果表明,该方法能够有效地表达图像的纹理特征.

    • 基于区域增长与局部自适应C-V模型的脑血管分割

      2013, 24(8):1927-1936. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04394

      摘要 (3525) HTML (0) PDF 1.17 M (4243) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种针对TOF MRA(time-of-flight magnetic resonance angiography)磁共振图像的双重分割脑血管提取方法.首先结合高斯滤波,采用二维OTSU 算法,结合MIP(maximum intensity projection)图像获得三维血管种子点,定义全局与局部信息相结合的区域增长规则,通过区域增长算法对血管进行粗分割;然后,采用Catt 扩散模型对体数据场进行各向异性滤波,提出了局部自适应C-V 模型,将初步分割结果作为自适应活动轮廓模型的初始轮廓线进行二次分割.实验结果表明,该算法不仅能够有效分割脑血管粗大分支,而且还能精确提取脑血管的细小结构.

    • 云计算虚拟资源的熵优化和动态加权评估模型

      2013, 24(8):1937-1946. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04364

      摘要 (3700) HTML (0) PDF 702.58 K (4705) 评论 (0) 收藏

      摘要:云资源的动态变化和不确定性给资源管理及任务调度带来了很大的困难.为了准确地掌握资源动态负载和可用能力信息,提出一种基于熵优化和动态加权的资源评估模型,其中,熵优化模型利用最大熵和熵增原理的目标函数及约束条件,筛选出满足用户QoS 和系统最大化的资源,实现最优调度,保障用户QoS.对筛选后的资源再进行动态加权负载评估,对负载过重及长期不可用资源进行迁移、释放等,可减少能耗,实现负载均衡和提高系统利用率.设计了仿真实验,以验证所提评估模型的性能.实验结果表明,熵优化模型对用户QoS 和系统最大化有很好的效果,动态加权负载评估有利于均衡负载,提高系统利用率.该评估模型实现了用户QoS 保障、减少能耗、负载均衡以及提高系统利用率等多目标的优化.

    • ICN中的一种协作缓存机制

      2013, 24(8):1947-1962. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04378

      摘要 (4103) HTML (0) PDF 1.03 M (5339) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服现有Internet 架构存在的众所周知的缺点,未来网络的研究成为热点.ICN(information-centricnetworking)在众多新架构中正逐渐被公认为最有前途的方案.它把传输的内容缓存到沿途的节点.高效的缓存机制是它的一个重要研究方面.为此,提出了一种在分布式缓存机制中嵌入中心式缓存决策的机制(content-awareplacement,discovery and replacement,简称APDR),它把内容的放置、发现、替换统一起来考虑,实现内容的有序缓存,提高网络的性能.APDR 的主要思想是:Interest 报文除了携带对内容的请求以外,还收集沿途各节点对该内容的潜在需求、空闲缓存等信息,使得Interest 的汇聚点和目的地节点可以据此计算出一个缓存方案,并把该方案附加在Data报文上,通知返程途中的某些节点缓存该内容并设置指定的缓存时间.在多种实验条件下对APDR 进行了仿真验证,结果表明,APDR 可以改善网络性能,包括缓存命中率、接入代价、替换数量、转发效率以及缓存鲁棒性等;而且APDR 的额外开销也不大.

    • 一种收益敏感的虚拟资源按需提供方法

      2013, 24(8):1963-1980. DOI: 10.3724/SP.J.1001.2013.04388

      摘要 (3733) HTML (0) PDF 1.19 M (4164) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于虚拟机的资源重配置操作具有耗时长并伴随性能衰减的特点.已有的Cost-Oblivious 和Cost-Aware方法在面对Internet 突变负载时存在因经常执行资源重配置操作而导致频繁QoS 违约的不足.提出了一种收益敏感(benefit-aware)的资源按需提供方法.该方法首先考虑了Web 应用在配置稳定期内的QoS 获益,并以此构建收益函数;然后,以收益率最大化原则作为资源重配置策略选择的依据.实验结果表明,该方法与Cost-Oblivious 方法相比最多能节约25%的资源成本,而与Cost-Aware 方法相比则能有效减少Web 应用在突变负载下的QoS 违约次数.

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