Найти

Результаты поиска

• ОПТИМИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ИНТЕРПОЛЯЦИИ ДЕКАДНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ ПО РАССТОЯНИЮ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ МНОЖЕСТВЕННЫХ ВРЕМЕННЫХ СРЕЗОВ

  О.М. Голозубов , А.В. Козловский , Э.В. Мельник , Я.Э. Мельник , А.Н. Самойлов

  22-32

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Настоящее исследование посвящено решению проблемы вычислительной неэффективности при пространственной интерполяции больших массивов декадных метеорологических данных с использованием метода обратного взвешивания по расстоянию. Традиционные подходы, предполагающие последовательную и независимую обработку каждого временного среза, демонстрируют линейный рост времени выполнения и значительное потребление оперативной памяти, что становится критическим барьером для оперативного построения детализированных и географически привязанных растровых полей в формате GeoTIFF. Это существенно ограничивает применение метода в задачах, требующих быстрой обработки многолетних архивов данных. Целью данной работы является разработка и валидация оптимизированной вычислительной схемы, позволяющей радикально сократить временные затраты при сохранении полноты и точности результатов. Ключевая научная новизна предложенного подхода заключается в фундаментальном переосмыслении вычислительного процесса. Вместо многократного повторения идентичных операций, предложена схема, основанная на однократном расчете полного вектора геодезических расстояний от каждой ячейки растра до всех метеостанций. Эта наиболее ресурсоемкая операция выполняется лишь один раз. В дальнейшем, полученный вектор расстояний применяется ко всем временным срезам (декадам) для вычисления интерполированных значений, что устраняет основную вычислительную избыточность и обеспечивает сублинейную зависимость времени обработки от числа декад. Для дальнейшего повышения производительности применяется механизм параллельной обработки на уровне центрального процессора, реализованный посредством динамического разделения растра на независимые вычислительные блоки (батчи). Размер батчей адаптивно регулируется с учетом доступной оперативной памяти, что гарантирует стабильность и масштабируемость решения на системах различной мощности. Апробация метода на реальных метеорологических данных за период 2015-2024 годов продемонстрировала радикальное сокращение времени выполнения. В частности, обработка десяти декадных временных срезов на стандартном ноутбуке занимает менее 3,5 минут, а на серверной платформе – около 3 минут, что представляет собой многократное ускорение по сравнению с традиционными реализациями. Таким образом, разработанное решение делает оперативную обработку больших пространственно-временных метеорологических массивов реальностью для широкого круга исследователей, открывая новые возможности для климатического мониторинга, агрометеорологии и геоинформационного анализа без необходимости привлечения специализированного дорогостоящего оборудования.

• ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УНИТАРНЫХ КОДОВ ДЛЯ ОДНОРОДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

  Е.А. Титенко

  104-115

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Актуальность. Эффективная работа вычислительных систем, в том числе, основывается на общезначимых обеспечивающих вычислениях по планированию параллельных вычислений и анализу результатов. Достаточно важными вычислительными средствами являются преобразователи (формирователи) унитарных кодов, совмещающих свойства числовой и символьной информации. Цель работы – создание высокопроизводительных вычислительных схем для обработки унитарных кодов на единой теоретической основе. Методы исследования. Известные одномерные и двумерные итерационные сети являются основой для создания однородных преобразователей унитарных кодов. Такие сети имеют необходимые и достаточные условия для организации параллельных вычислений. Для синтеза преобразователей унитарных кодов были выделены следующие принципы обработки, свойственные для чисел и строк: двунаправленность обработки, разбиение на множество локальных процессов с собственными стартовыми точками, иерархия, мультифункцинальность, дуализм цифра/символ. Описанные преобразователи используют известные и привносят новые схемотехнические решения. Описаны цифровой компрессор, формирователь серии логических «1», арбитр, пороговый элемент весовых и унитарных кодов. Результаты и обсуждения. Созданы практически значимые схемы прямых и обратных преобразователей кодов «8-4-2-1 – нормализованный код», используемые в однородных вычислительных системах – мультипроцессорах, ассоциативных процессорах и др. Количественные оценки преобразователей унитарных кодов проведены для порогового элемента весового и унитарного кодов. Данный преобразователь основан на дуальной трактовке элементов кода как цифры или символа, что позволило на завершающей фазе вычислений (против стандартного метода) исключить линейную временную зависимость для вычисления результата сравнения двух кодов. Показано, что для унитарных кодов размеров от 12 до 36 бит временной выигрыш составляет 14-16%. Данный эффект получен за счет исключения последовательных вычислений между ячейками итерационной сети. Выводы. Для построения эффектных по времени схем преобразования унитарных кодов использован и развит аппарат итерационных сетей, на основе которых созданы одномерные, двумерные итерационные сети с регулярными связями, а также преобразователи на основе универсальных логических модулей.