Найти

Результаты поиска

• МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРИ ВЫСОКОЙ УТИЛИЗАЦИИ РЕСУРСОВ ПЛИС

  К.Н. Алексеев , Д.А. Сорокин , А.Л. Леонтьев

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Рассмотрена проблема достижения высокой реальной производительности реконфи-
  гурируемых вычислительных систем при решении вычислительно трудоёмких задач различ-
  ных предметных областей. Величину реальной производительности реконфигурируемых сис-
  тем определяют параметры выполняемых на них программ, основной компонентой которых
  являются вычислительные структуры обработки данных, реализованные в виде конфигура-
  ционных файлов ПЛИС. При этом одним из ключевых параметров любой вычислительной
  структуры является тактовая частота ее работы, которая непосредственно влияет на её
  производительность. Однако достижение высоких тактовых частот сопряжено с рядом
  проблем, которые современные средства САПР не решают. Причина кроется в неоптималь-
  ном топологическом размещении функциональных узлов вычислительной структуры на поле
  примитивов ПЛИС, особенно при высокой утилизации ресурсов. Это приводит к повышенной
  нагрузке на коммутационную матрицу ПЛИС и, как следствие, связи между примитивами
  ПЛИС, имеющими функциональную зависимость, оказываются значительно длиннее, чем
  это допустимо. Кроме того, излишняя длина связей наблюдается при трассировке соедине-
  ний между примитивами, которые расположены на разных кремниевых кристаллах ПЛИС
  или же физически разделены встроенными периферийными устройствами. В настоящей
  статье описывается методика, которая позволяет рационализировать размещение элемен-
  тов вычислительной структуры на поле примитивов ПЛИС, минимизировать длину трасс
  между примитивами, а также минимизировать число трасс между физически разделенны-
  ми топологическими областями ПЛИС. Работоспособность предложенной методики пока-
  зана на примере решения тестовой задачи «КИХ-фильтр» на реконфигурируемом компьюте-
  ре «Терциус». Проиллюстрированы основные проблемы при достижении целевой тактовой
  частоты и описан способ их преодоления. Применение методики позволило увеличить так-
  товую частоту и тем самым поднять производительность «Терциус» на 25% без перера-
  ботки функциональной схемы вычислительной структуры задачи. Текущие исследованияэффективности предложенной методики позволяют утверждать, что автоматизирован-
  ные средства создания топологических ограничений на её основе позволят существенно со-
  кратить время разработки программ с требуемыми характеристиками для реконфигури-
  руемых вычислительных систем.

• МЕТАЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

  Е. В. Данильченко , В. И. Данильченко , В. М. Курейчик

  2022-05-26

  Аннотация ▼

  Рассматриваются методы оптимизации, которые основаны на процессах, происходящих
  в природе. Такие методы стали все чаще применяться для решения сложных задач. Но у таких
  методов существуют некоторые недостатки, что стимулирует разработку новых и более
  совершенных методов оптимизации. Решение NP полных задач требует оптимальных мето-
  дов, которые будут отвечать всем требованиям проектирования, поэтому существует необ-
  ходимость в разработке новых и более совершенных методик решения данного класса задач.
  В качестве такого метод ода в работе авторами предлагается метод оптимизации на основе
  модели поведения стволовых клеток в естественной среде. Проведенные исследования предла-
  гаемого метода дают решения, которые смогут преодолеть многие недостатки стандартных
  подходов оптимизации, такие как: попадание в локальный оптимум или низкую скорость схо-
  димости алгоритма на основе рассматриваемого метода. Цель данной работы заключается в
  разработке метода оптимизации и алгоритма на его основе, для решения сложной целевой
  функции. Научная новизна заключается в разработке метода оптимизации на основе модели
  поведения стволовых клеток для решения NP полных задач. В работе преследуется задача соз-
  дать условия для оптимального поиска решения сложных функций путем применения, метода
  поиска и на его основе алгоритма поведения стволовых клеток. Практическая ценность рабо-
  ты заключается в разработке нового метаэвристического метода оптимизации для эффек-
  тивного решения NP полных задач. Так же в работе проведён сравнительный анализ с извест-
  ными конкурентами. Главное отличие предложенного метода от других известных методов в
  применении нового подхода бионспирированного поиска на основе поведения стволовых клеток,
  которые, как показало практическое сравнение, имеет преимущество над известными анало-
  гами. Итоги практического сравнения методов и алгоритмов на их основе, показали преимуще-
  ства предложенного в работе подхода на известных тестовых функциях. Проведя анализ про-
  блемы создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для решения NP полных за-
  дач, можно сделать вывод, что в настоящее время разработка подобных подходов является
  актуальной задачей.

• МЕТАЭВРИСТИКА НА ОСНОВЕ ПОВЕДЕНИЯ КОЛОНИИ БЕЛЫХ КРОТОВ

  Е.В. Данильченко , В. И. Данильченко , В. М. Курейчик

  132-140

  2021-08-12

  Аннотация ▼

  Алгоритмы оптимизации, вдохновленные миром природы, превратились в мощные инструменты для решения сложных задач. Однако у них все же есть некоторые недостатки, требующие исследования новых и более совершенных алгоритмов оптимизации. В связи с этим, при решении NP полных задач появляется необходимость в разработке новых методик решения данного класса задач. Одним из таких методик может стать метаэвристика на основе поведения колонии белых кротов. В этой статье предлагается новый метаэвристический алгоритм, называемый алгоритмом слепых белых кротов. Этот алгоритм был разработан на основе социального поведения слепых кротов в поисках пищи и защиты колонии от вторжений. Предлагаемое решение сможет преодолеть многие недостатки обычных алгоритмов оптимизации, включая попадание в ловушку локальных минимумов или низкую ско-рость сходимости. Цель данной работы заключается в разработке алгоритма оптимизации сложной целевой функции. Научная новизна заключается в разработке генетического алго-ритма на основе поведения колонии белых кротов для решения NP полных задач. Постановка задачи в данной работе заключается в следующем: оптимизировать поиск решения сложных функций путем применения, алгоритма на основе поведения колонии белых кротов. Практическая ценность работы заключается в создании новой архитектуры поиска, позволяющей использовать разработанный алгоритм для эффективного решения NP полных задач, а также проводить сравнительный анализ с существующими аналогами. Принципиальное отличие от известных подходов в применении новой структуры бионспирированного поиска на основе поведения колонии белых кротов, которое позволит исключить попадание в локальный минимум или низкую скорость сходимости. Приведенные результаты вычислительного экс-перимента, показали преимущества предложенного в работе многомерного подхода к решению задач размещения элементов СБИС по сравнению с существующими аналогами. Таким образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для решения NP полных задач в настоящее время является актуальной задачей.

• МНОГОМЕРНЫЙ ПОИСК В ЗАДАЧЕ РАЗМЕЩЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ СБИС НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА

  Е. В. Данильченко , В.И. Данильченко , В.М. Курейчик

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Все крупные производители идут к уменьшению габаритов современных микроэлектрон-
  ных устройств. Это приводит к переходу на новые нормы проектирования и изготовления
  СБИС. Известные алгоритмы автоматизированного проектирования не в полной мере способ-
  ны реализовывать новые требования при проектировании СБИС. В связи с этим, при решении
  задач конструкторского проектирования появляется необходимость в разработке новых ме-
  тодик решения данного класса задач. Одним из таких методик может стать гибридная мно-
  гомерная система поиска, основанная на генетическом алгоритме (ГА). Описывается автома-
  тизированный подход к проектированию СБИС на основе генетического алгоритма, позволяю-
  щий создать алгоритмическую среду в области многомерного генетического поиска для реше-
  ния NP полных задач, в частности размещения элементов СБИС. Цель данной работы заключа-
  ется в нахождении путей размещения элементов СБИС на основе генетического алгоритма.
  Научная новизна заключается в разработке модифицированного многомерного генетического
  алгоритма для автоматизированного проектирования сверхбольших интегральных схем. По-
  становка задачи в данной работе заключается в следующем: оптимизировать размещение
  элементов СБИС путем применения, многомерного модифицированного ГА. Практическая цен-
  ность работы заключается в создании подсистемы, позволяющей использовать разработан-
  ные многомерные архитектуры, методы и алгоритмы для эффективного решения задач кон-
  структорского проектирования СБИС, а также проводить сравнительный анализ с сущест-
  вующими аналогами. Принципиальное отличие от известных подходов в применении новых мно-
  гомерных генетических структур в автоматизированном проектировании СБИС, кроме того в
  работе праведен модифицированный генетический алгоритм. Приведенные результаты вычис-
  лительного эксперимента, показали преимущества предложенного в работе многомерного
  подхода к решению задач размещения элементов СБИС по сравнению с существующими анало-
  гами. Таким образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для
  автоматизированного размещения элементов СБИС в настоящее время имеет особую акту-
  альность. Ее решение позволит улучшить качественные характеристики проектируемых уст-
  ройств, сократит сроки и затраты на проектирование.

• ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

  В. М. Курейчик , И. Б. Сафроненкова

  2020-11-22

  Аннотация ▼

  Развитие технологий распределенных вычислений позволило объединить географиче-
  ски-распределенные ресурсы, таким образом, предоставив возможности для эффективно-
  го решения ресурсоемких задач в различных областях науки и техники. Наряду с этим ак-
  туализировался ряд задач, который требует к своему решению новых подходов, учиты-
  вающих особенности реализации современных Интернет технологий. В настоящей работе
  рассмотрена проблема, связанная с переносом вычислительной нагрузки в распределенной
  системе автоматизированного проектирования (РСАПР), функционирующей в «туман-
  ной» среде. Целью данной работы является разработка онтологического подхода к реше-
  нию задачи переноса вычислительной нагрузки в РСАПР с учетом особенностей «туман-
  ной» среды. Онтологический подход заключается в проведении процедуры онтологического
  анализа, которая позволяет «отсеивать» узлы-кандидаты, не отвечающие ресурсным
  требованиям для переноса части нагрузки. Научная новизна работы заключается в исполь-
  зовании моделей онтологии для решения задачи переноса вычислительной нагрузки в
  РСАПР. Это позволяет сократить число узлов-кандидатов в «тумане» для переноса на-
  грузки, тем самым сократить время моделирования процессов размещения и, соответст-
  венно, общее время решения задачи переноса нагрузки. Принципиальным отличием данного
  подхода является использование знаний о предметной области, отраженных в модели он-
  тологии, для решения задачи переноса вычислительной нагрузки. Проведенные в работе
  вычислительные эксперименты доказали целесообразность использования онтологического
  анализа для решения задачи переноса вычислительной нагрузки.

• АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СТУПЕНЧАТОГО НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ НА СВЯЗАННЫХ ЛИНИЯХ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА

  Е.В. Данильченко , В. И. Данильченко , В.М. Курейчик

  2020-11-22

  Аннотация ▼

  Описывается автоматизированный подход к структурно-параметрическому синте-
  зу ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях на основе генетического
  алгоритма (ГА), позволяющий создать алгоритмическую среду в области генетического
  поиска для решения NP полных задач, в частности структурно-параметрический синтез
  ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях. Цель данной работы за-
  ключается в нахождении путей структурно-параметрического синтеза ступенчатого
  направленного ответвителя на связанных линиях на основе бионспирированной теории.
  Научная новизна заключается в разработке модифицированного генетического алгоритма
  для автоматизированного структурно-параметрического синтеза ступенчатого направ-
  ленного ответвителя на связанных линиях. Постановка задачи в данной работе заключа-
  ется в следующем: оптимизировать синтез схем пассивных и активных СВЧ цепей путем
  применения, модифицированного ГА. Принципиальное отличие от известных подходов в
  применении новых модифицированных генетических структур в автоматизированном
  структурно-параметрическом синтезе, кроме того в работе праведен новый метод рас-
  чёта ступенчатого направленного ответвителя на связанных линиях на основе модифици-
  рованного ГА. Таким образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного
  обеспечения для автоматизированного структурного синтеза СВЧ модулей в настоящее
  время имеет особую актуальность. Ее решение позволит улучшить качественные харак-
  теристики проектируемых устройств, сократит сроки и затраты на проектирование,
  снизит требования к квалификации разработчика.

• ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА МОЛОКА ЭНЕРГИЕЙ СВЧ ПОЛЯ

  Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова, И. А. Ваганов

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Термообработка диэлектрических материалов и пищевых продуктов является одним
  из важных направлений развития производства различной продукции. Использование энер-
  гии электромагнитного поля сверхвысоких частот для сушки, нагрева, размораживания и
  пастеризации пищевых продуктов является перспективным, поскольку такие технологии
  подходят обработки различных диэлектрических материалов и при этом являются эф-
  фективными и экологически чистыми. Несмотря на наличие множества разработок в сфе-
  ре обработки материалов с помощью СВЧ, создание универсального устройства, подходя-
  щего для тепловой обработки любых материалов, затруднительно из-за разнообразия их
  форм и размеров, а также существенного различия электрофизических свойств диэлек-
  триков. Поэтому в каждом конкретном случае требуется создавать оптимальную конст-
  рукцию устройства и выбирать вариант возбуждения электромагнитного поля. Данная
  работа посвящена моделированию поглощения энергии электромагнитного поля СВЧ в
  устройстве для пастеризации молока. С применением САПР FEKO построена 3D модель
  устройства и выполнено моделирование его работы. Проведено исследование влияние угла
  наклона кварцевых трубок на распределение электромагнитного поля в волноводе. Получен-
  ные результаты показывают, что большая часть мощности поглощается ближе к началу
  волновода, причем при увеличении угла наклона трубок это явление имеет более выражен-
  ный характер. На основании проведенных расчетов установлен оптимальный угол наклона
  трубок. Также рассмотрено влияние диаметра и материала трубок. Получены распределе-
  ния электрического поля и удельной мощности, поглощенной на кг диэлектрика в волноводе.Выполнена оценка точности результатов. Возможными модификациями предлагаемой
  конструкции устройства пастеризации могут быть другие варианты расположения тру-
  бок с жидкостью. Также влияние на поглощаемую мощность может оказывать толщина
  стенок трубки. Кроме того, состав молока изменяет его электрофизические свойства, и
  соответственно также может повлиять на уровень поглощаемой мощности. Однако эти
  вопросы требуют дальнейшего исследования.