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2020年 第56卷 第6期 刊出日期：2020-11-20

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2020年第6期目次

2020, 56(6):  0. 

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兰炭废水主要酚类制备酚醛树脂及热解动力学研究

王亚俐, 王玉飞, 李键, 彭佳佳, 曹帅, 闫龙

2020, 56(6):  975-982.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.030

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使用GC-MS测定兰炭废水中有机物的成分及含量, 然后用兰炭废水中最具代表性的 5 种酚类物质(苯酚、间甲酚、2,3-二甲基苯酚、邻苯二酚和2,6-二甲基苯酚)组成的单酚或混合酚模拟兰炭废水, 在甲醛存在条件下制备酚醛树脂。通过对制备的酚醛树脂进行原位红外表征及热分析表征检测, 从热重分析数据获得热解动力学参数。结果表明, 混合酚的交联度更高, 酚醛树脂更稳定。研究结果可为优化甲醛法处理兰炭废水提供理论依据。

四川唐家河国家级自然保护区蝴蝶多样性研究

樊程, 肖梅, 雷莹, 李家练, 魏俊, 杨佳宁, 张丹, 周婷婷, 胡平, 谌利民, 王戎疆

2020, 56(6):  983-995.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.074

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2014年4—10月在四川唐家河国家级自然保护区进行系统性调查(共13次调查, 每次间隔约15天), 共发现12科116属244种蝴蝶。在各科蝴蝶中, 蛱蝶科的物种数占比最高, 为40.2%。有4个物种收录在《国家保护的有益的, 或者有重要经济、科学研究价值的野生动物名录》中; 仅有2个物种被IUCN红色名录针对全球范围评级, 均为“无危”等级。古北种、东洋种和古北—东洋共有种的占比分别为 3.3%, 26.7%和70%。蝴蝶在6—9月发生最多。蝴蝶物种丰度在海拔1100~1400 m范围内随海拔上升而递增, 在1400 m以上显著下降。本区与邻近的老河沟自然保护区的共有种有185种; 在唐家河自然保护区的59个特有种中, 有30种为偶见种(记录数为1); 在老河沟自然保护区的67个特有种中, 有36个偶见种。两地不同的地理特点和管理方式可能为各自的特有种提供了特定的生存环境。

InGaAs肖特基源漏MOSFET的多子带系综蒙特卡洛模拟

李金培, 杜刚, 刘力锋, 刘晓彦​

2020, 56(6):  996-1004.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.106

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采用基于有效质量近似的多子带、多能谷系综蒙特卡洛方法, 考虑纳米尺度MOSFET沟道二维电子气中实际存在的多种散射机制, 模拟 InGaAs肖特基源漏MOSFET。结果显示, 在稳态下, 散射虽然改变了InGaAs肖特基源漏MOSFET沟道中沟道电势、电子浓度和速度的分布, 但对InGaAs肖特基源漏MOSFET的输出特性和转移特性影响较小; 而在施加阶跃漏端电压时, 散射的存在增加了过冲电流的峰值和转换时间, 降低了器件的截止频率。

高性能处理器中干扰公平队列I/O调度器

隋岩, 叶嘉成, 杨春, 佟冬

2020, 56(6):  1005-1012.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.100

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高性能处理器和系统需要高存储带宽和高效的外部I/O处理, 需要同时服务吞吐率密集应用和延迟敏感应用, 给多道程序计算机系统和多租户模式的超级计算机系统的公平性带来巨大的挑战。针对这两类应用共享SSD (solid-state disks)等可并发的存储设备问题, 开发一款基于队列的干扰公平(interference fair queueing, IFQ)调度器。在Linux操作系统实现IFQ调度器, 并与其他调度器进行对比, 包括Linux的 CFQ调度器、STF调度器、MFAP的时间片流转调度器和MFAP的短时间片流转调度器。基于合成工作集、访问踪迹工作集和真实应用工作集的结果显示, IFQ调度器可以同时保证公平性和响应延迟。

基于BFGS修正的高斯牛顿光束法平差解算方法

赵帅华, 李言言, 曹健, 曹喜信

2020, 56(6):  1013-1019.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.098

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针对高斯牛顿(Gauss-Newton, GN)方法求解光束法平差模型时对初值准确度要求高、应用场景受限的问题, 提出基于拟牛顿法BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)修正的高斯牛顿算法——BFGS-GN 法。当高斯牛顿法的信息矩阵失去正定性后, 使用BFGS算法对法方程进行补充修正, 可从根本上消除高斯牛顿方法对初值敏感的数学缺陷。在数据集上的实验结果表明, BFGS-GN算法对不同类型的初值具有鲁棒性, 在初值较好的情况下, 所提方法与高斯牛顿法具有相同的精度和迭代效率; 在初值较差的情况下, 高斯牛顿方法

因发散而失效, BFGS-GN算法仍可以收敛到较高的精度。

基于用户态文件系统的共享访问与性能提升研究

杨洪章, 杨雅辉, 孙广宇

2020, 56(6):  1020-1030.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.107

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研究并实现面向NVMe SSD的用户态高性能共享式文件系统(UHSFS), 并提出简单弹性的数据布局技术、多粒度IO队列弹性分离技术以及多用户共享内存架构, 这些关键技术能够显著地提升元数据的操作性能和 IO 处理能力, 并且实现用户态文件系统的共享访问。实验结果表明, 与UNFS, NVFUSE, BLOBFS和BLUEFS等用户态文件系统相比, UHSFS的元数据操作性能和Filebench综合负载性能最优; IO队列分离技术能够大幅度地提升吞吐量; 与F2FS, XFS, Ext4等内核态文件系统相比, UHSFS同样表现出性能优势。

贝塞尔光镊颗粒物观测系统的设计研究

赵威伦, 蔡宸, 赵罡, 赵春生

2020, 56(6):  1031-1037.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.090

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搭建贝塞尔光镊颗粒物观测系统。通过圆锥透镜产生贝塞尔光, 利用贝塞尔光施加的光压力和反向气流施加的阻力, 稳定地悬浮气溶胶颗粒物。结合弹性光散射信号, 实现对气溶胶单颗粒粒径和折射率的测量。该系统还可用于研究不同环境条件下气溶胶的吸湿性、挥发性以及折射率等物理化学性质。

沿街商业店铺频繁更替的生态环境影响研究

韩西丽, 王龙洪

2020, 56(6):  1038-1046.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.094

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以深圳市南山区现代型商业街(西丽北路)和城中村(平山村)内的商业街为研究对象, 依据建筑全生命周期测算, 对比二者在沿街店铺更替过程中产生的建筑垃圾和碳排放量。从建筑适应性设计的角度, 得出如下结论: 在沿街店铺更替过程中, 店铺建筑面积和店铺更替类型的异同是影响碳排放量的主要因素, 且店铺更替类型的影响程度大于店铺建筑面积; 店铺建筑面积较小的商店趋于向原商业类型更替, 从而减少店铺更替过程中因拆除装修产生的建筑垃圾量, 进而减少建筑碳排放量来保护生态环境。研究结果可以为沿街店铺的更新改造以及规划设计与管理提供指导。

北京市生态安全格局保护紧迫性分级

于超月, 王晨旭, 冯喆, 吴克宁, 赵华甫

2020, 56(6):  1047-1055.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.093

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以北京市为例, 通过粒度反推法和景观连通性识别重要生态用地, 通过邻域分析法构建生态阻力面, 采用MCR模型构建北京生态安全格局, 利用人工神经网络计算建设用地扩张概率, 对构建的生态安全格局进行保护紧迫性分级。结果表明, 北京市重要生态用地面积为 6488.53 km², 主要分布在西部和东北部山区, 小部分位于东南平原。一级生态用地面积为4482.48 km², 主要分布在西北和西南地区; 二级生态用地面积为1338.27 km², 主要分布在西部远郊山区、西南部近郊平原和东南部平原; 三级生态用地面积为669.77 km²,

主要分布在中北部和东南部平原。重要生态廊道长度为2410.47 km, 分布在远郊城镇以及城乡交界处。一级生态廊道长度为1477.63 km, 主要分布在西北和西南远郊山区; 二级生态廊道长度为390.91 km, 主要分布在远郊平原的生态用地附近; 三级生态廊道长度为 541.93 km, 主要分布在城市中心的周边地区, 呈环状包围中心城区。

粤港澳大湾区红树林湿地鸟类承载力评估与提升对策——以深圳湾福田红树林为例

吴海轮, 周琳, 徐华林, 沈小雪, 柴民伟, 李瑞利

2020, 56(6):  1056-1064.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.066

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针对湿地生态健康评价中的鸟类承载力评估问题，建立底栖动物去灰分干重(AFDW)的换算方法, 优化湿地鸟类体型分类标准。以深圳湾福田红树林湿地为例, 通过计算底栖动物总资源量、可支持水鸟总热值和水鸟种群的野外代谢率, 评估福田红树林湿地的水鸟承载力。结果表明: 1) 福田红树林湿地底栖动物的总资源量具有明显的季节特征, 冬季(4.67×10⁴ kg)<春季(6.08×10⁴ kg)<夏季(8.00×10⁴ kg)<秋季(1.23×10⁵ kg), 以秋季为例, 不同生境的单位面积资源量为红树林植被区(89.22 g/m²)>滩涂区(3.58 g/m²)>基围鱼塘区(0.22 g/m²); 2) 湿地不同季节可支持水鸟的总热值为冬季(1.03×10⁸ kJ)<春季(1.36×10⁸ kJ)<夏季(1.76×10⁸ kJ)<秋季(2.70×10⁸ kJ); 3) 福田红树林湿地水鸟种群野外代谢率为467.27 kJ/d; 4) 秋季、冬季和春季是候鸟迁徙期, 福田红树林湿地对水鸟的承载力分别为6431, 2438和3235只, 而实际观测数据高于研究结果, 说明当前福田红树林湿地对水鸟的承载力不足, 不能满足候鸟迁徙季节的鸟类食物需求, 湿地水鸟可能存在数量下降的风险。建议从加强红树林的保护与恢复重建、开展基围鱼塘生态修复和功能提升工程、强化鸟类和底栖动物的动态监测3个方面, 继续加大对福田红树林湿地的生态保护力度, 以期提高底栖动物总资源量, 进而提升红树林湿地的鸟类承载力。

西藏普兰地区第四纪以来冰锯作用研究

郭浩, 刘耕年

2020, 56(6):  1065-1072.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.075

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为了验证西藏普兰地区冰川作用对地形演化的影响, 选取纳木那尼峰、喜马拉雅山和冈底斯山3个区域, 利用数字高程模型(DEM)数据和遥感影像, 对现代冰川与末次冰盛期(LGM)古冰川平衡线高度(ELA)、冰川作用区坡度与高程的关系以及冰川分布的高程频谱进行计算和分析。结果显示, 研究区内冰川剥蚀作用显著、坡度降低最明显的地带位于LGM古冰川平衡线附近, 并在一定程度上限制山脉的高度。根据冰川地貌特征参数和前人研究结果, 认为气候是影响冰锯作用的主要因素。冰期时, 研究区内西风急流南移, 风速增强, 降水量增多, 为冰川发育创造良好条件, 冰锯作用也增强。对于构造抬升强烈的山脉(如纳木那尼峰), 虽然冰锯作用得到加强, 但是构造抬升增加的山脉高度不会完全被冰锯作用抵消。

云南省建水县石漠化修复模式评价

肖林颖, 吴秀芹

2020, 56(6):  1073-1080.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.104

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基于1992—2017年Landsat TM数据、建水县森林资源二类调查数据及云南省石漠化监测数据, 借助Mann-Kendall突变分析和趋势分析等方法, 探讨近25年云南省建水县植被的时空变化特征及不同石漠化修复模式下的植被恢复情况。结果表明: 1) 25年间, 建水县植被覆盖整体上呈上升趋势, 平均增速为0.065%/10a, 以2008年为界, 增速由之前的0.077%/10a增加到0.475%/10a; 2) 25年间, 建水县植被覆盖呈增加趋势的区域、无显著变化区域及呈减少趋势的区域面积占比分别为55.32％, 34.44％和10.24％; 3) 对于不同修复模式, 在10年的修复时间范围内, 纯生态林模式与混交生态林模式下植被恢复效果差别不大, 而在25年的修复时间范围内, 混交生态林模式下植被修复速率明显优于纯生态林修复模式, 优势主要展现在修复后期。短期内, 纯生态林模式中阔叶树和桤木的植被修复效果较好; 从长期看, 云南松和车桑子是较好的修复树种。混交生态林模式中, 针叶混交林修复速率在10年和25年修复时间范围内均表现最优, 是较好的混交模式。研究结果揭示了不同治理模式对植被恢复的效果, 可为优化石漠化区域生态修复方法提供理论依据。

深圳市常见园林植物滞尘效应研究

殷卓君, 沈小雪, 李瑞利, 高辉辉, 于凌云, 周琳, 吴海轮, 曹烨

2020, 56(6):  1081-1090.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.096

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以深圳市6种常见的园林植物为对象, 研究其单位面积滞尘量及其粒径组成特征, 探究植物叶片表面的微观形貌结构以及滞留颗粒物的组分和分布特征, 分析气象因子对植物滞尘的影响。结果表明: 1) 6种园林植物的单位叶面积滞尘量排序为黄金榕(0.74±0.21 g/m²)>鹅掌藤(0.42±0.26 g/m²)>对叶榕(0.24±0.26 g/m²)>龙船花(0.20±0.07 g/m²)>沿阶草(0.18±0.10 g/m²)>鸡蛋花(0.15±0.10 g/m²); 2) 6种园林植物滞尘以粒径α>10 μm的颗粒物为主, 质量占比为59.21%~88.92% (黄金榕除外), 鹅掌藤对α>10 μm 颗粒物的滞尘能力最强(0.34±0.20 g/m²), 黄金榕对3 μm<α<10 μm (0.51±0.15 g/m2)和 0.15 μm<α<3 μm (0.14±0.07 g/m2)颗粒物的滞留能力最强; 3) 6种园林植物叶表面的气孔、褶皱、沟槽、絮状凸起和绒毛等微观形貌有利于叶片对颗粒物的截留, 叶片滞留颗粒物的元素组成主要为O, Si和Al; 4) 6种园林植物叶表滞留的大颗粒物(α>10 μm)易受风速和温度的影响。研究结果对深圳市园林植物配置具有指导意义, 并可为通过植物滞尘效应改善空气质量提供一定的理论依据。

城中村对深圳市职住空间融合的影响—— 基于手机信令数据的研究

仝德, 高静, 龚咏喜

2020, 56(6):  1091-1101.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.069

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以深圳为例, 基于手机信令数据识别居民通勤距离, 通过多元线性回归和空间滞后模型, 以交通分析小区(TAZ)为分析单元, 从中观层面分析城中村对居民通勤距离的影响机制。结果表明: 城中村的存在有利于促进大城市职住空间融合, 这与城中村规模大、分布散和租期灵活等因素有关; 土地利用混合度高、建成环境多样和可达性高等建成环境因素会在不同程度上降低小区居民平均通勤距离; 居住地社会经济环境好会提升居民平均通勤距离。

基于政策驱动的土地利用转型对土地多功能利用的影响—— 黑河中游案例研究

蒙吉军, 朱丽君, 王祺, 郭力仁, 张维佳

2020, 56(6):  1102-1112.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.095

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以黑河中游为研究区, 基于土地利用转型分析和土地多功能利用评价, 探讨2000—2014年期间土地政策对多功能性的影响。结果表明: 1) 黑河中游土地利用转型明显, 生活用地增加一倍, 生产用地增加1/3, 生态用地基本上平衡; 2) 土地利用功能增加近一倍, 多角度利用更加充分, 社会功能和经济功能是主要的土地利用功能, 且提升较大; 环境功能和文化功能相对较弱, 提升较小; 3) 土地政策在很大程度上影响了土地多功能利用。土地开发整理对就业支持、土地生产和资源维持等功能有显著的影响, 耕地非农化管控能够有效地提高社会保障功能和经济供给功能, 退耕还林还草工程对土地利用多功能的影响不显著。

公租房公共设施空间可达性研究——以深圳为例

龚岳, 禤铃沂, 孙珊, 林俊强

2020, 56(6):  1113-1121.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.102

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以深圳市为例, 研究公租房周边公共设施的空间可达性及影响因素。首先, 采用核密度分析2012—2017年深圳公租房的空间布局特征, 发现总体上呈现“南山前海–深圳北周边”双核集聚的特征; 然后, 基于ArcGIS和层次分析法构建可达性评价指标体系, 将深圳各区公租房公共设施的综合可达性分为3个梯队。最后, 指出宏观调控政策、建设方式和设施数量均会影响公租房公共设施的可达性, 使用混合OLS和固定效应模型, 发现在3种主要建设方式中, 城市更新配建方式对提高公租房的公共设施可达性影响显著, 集中新建和地铁上盖建设方式影响微弱。

中国西北干旱区过度灌溉绿洲的水分收支特征研究

王蓓, 鄢春华, 王月, 李程, 张清涛, 邱国玉

2020, 56(6):  1122-1128.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.103

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基于水分收支平衡原理, 观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征, 探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明: 1) 无降水及灌溉时, 绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高 0~20 cm的土壤, 强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大, 而灌溉事件对 0~100 cm的土壤含水量有明显影响; 2) 无降水及灌溉时, 绿洲的日均蒸散发(ET)为2.83 mm/d, 降水事件后3日蒸散发量为降水之前的 1.16倍, 灌溉事件之后2日蒸散速率为灌溉之前的1.88倍, 说明灌溉对绿洲的蒸散发影响更为显著; 3) 绿洲生长季水分收支收入项(降水和灌溉, P+I)中, 灌溉占89.7%, 水分支出项主要为深层渗漏(DP), DP/(P+I)为81%; 4) 2012年生长季绿洲灌溉需水量为213 mm, 实际灌溉量比灌溉需水量多出474 mm, 远远超出所需, 水资源浪费严重。

2001—2017年中国近海水域赤潮发生规律及其影响因素

张善发, 王茜, 关淳雅, 沈小雪, 李瑞利

2020, 56(6):  1129-1140.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.110

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通过收集整理2001—2017年相关数据, 对我国近海海域赤潮爆发规律及影响因素进行初步探究。结果表明, 我国近海海域赤潮发生规律呈先增后减趋势, 2001—2005年, 近海赤潮面积和频次大幅度增加, 2006—2017年则明显减少。2008—2017年, 我国发生赤潮608 次, 引发赤潮的第一优势物种有65种。其中, 东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)是引发赤潮次数最多的生物, 共计106次。各海区赤潮的影响因素有差异: 渤海区赤潮面积变化主要受营养盐和总氮影响, 东海区赤潮面积和次数变化与营养盐、总氮、总磷和亚硝态氮显著相关, 南海区赤潮面积变化与污染物入海量和CODcr显著正相关(P<0.05)。为进一步减少赤潮爆发, 提出我国近海海域赤潮防治建议: 建设在线监测站点, 采取因区制宜的管控措施, 加强源头排污管理, 完善应急响应体系, 进行海洋生态修复。

乡村振兴视角下重庆市江津区乡村发展现状与脱贫攻坚项目匹配分析

朱文洁, 刘路路, 高阳, 范旭

2020, 56(6):  1141-1151.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.105

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以重庆市江津区为例, 从乡村振兴战略的角度, 通过构建“乡村发展现状评价–乡村类型划分–脱贫攻坚项目实施预评价”分析框架, 进行项目实施之前的预诊断, 甄别乡村发展优势与短板, 研究其与脱贫攻坚项目的匹配情况, 得到如下结果。1) 江津区全区统筹规划的评价平均值为0.080, 乡村聚集程度较低, 高值区主要分布在北部与东部; 基础设施的评价平均值为0.819, 基础设施建设较好, 形成一条南部两翼低值环绕带; 人居环境的评价平均值为0.713, 形成一条南部高值环绕带与一条北部低值带。2) 江津区241个乡村根据发展现状可以划分为15种类型, 数量最多的“规划一般－基建一般－环境一般”类型乡村有64个, 零散分布在北部, 该类型乡村实施的脱贫攻坚项目数量为12个, 明显多于其他类型乡村。3) 江津区脱贫攻坚项目的实施地集中在西部与南部。从江津区全域和每个项目实施地的乡村发展类型来看, 改善统筹规划和基础设施类的脱贫攻坚项目与全区乡村发展现状的匹配度较高, 但改善人居环境的脱贫攻坚项目仅有3个。

基于遥感与区域化方法的无资料流域水文模型参数优化方法

姜璐璐, 吴欢, Lorenzo Alfieri, 李潇濛, John S. Kimball, 陈秀万

2020, 56(6):  1152-1164.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.076

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针对无资料流域径流预报的难点, 探讨水文模型参数优化的共性问题, 综述区域化方法和遥感方法的研究现状。首先从水文模型参数优化面临的共性问题, 即水文地理数据生成、目标函数构建和优化方法选择等问题出发, 分析其对参数优选结果的影响, 并归纳出当前广泛认可的解决方案。然后结合区域化方法的技术原理和研究进展, 着重论述测站密度对区域化方法性能的影响, 并分析该方法在中国的适用性。接着从研究区域、水文模型结构、遥感资料以及率定目标等方面归纳总结遥感方法优化水文模型参数的最新研究进展。最后对区域化方法和遥感方法的优缺点及未来发展前景进行对比分析, 为中国无资料或缺资料流域径流预报实践提供参考。

利用内存映射连续性提高TLB地址覆盖范围的技术评测

班义琨, 张炜奇, 周昱晨, 易江芳

2020, 56(6):  1165-1168.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.101

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定义并评测典型基准测序程序内存映射中的连续性分布, 验证程序的内存映射中普遍存在多样的连续性(混合连续性)。对利用内存映射连续性提高TLB翻译覆盖范围的技术进行评测, 发现混合连续性的存在能够限制现有技术在真实场景中的实际效果。