Найти

Результаты поиска

• КОМПЛЕКС СРЕДСТВ ТРАНСЛЯЦИИ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ C В ПРОГРАММЫ НА ЯЗЫКЕ ПОТОКА ДАННЫХ COLAMO

  А. И. Дордопуло, A.A. Гуленок, А.В. Бовкун, И.И. Левин, В. А. Гудков, С.А. Дудко

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Рассматриваются программные средства трансляции последовательных программ
  на языке C в масштабируемые параллельно-конвейерные программы на языке программи-
  рования реконфигурируемых вычислительных систем COLAMO. В отличие от существую-
  щих средств высокоуровневого синтеза, результатом трансляции является не IP-ядро
  фрагмента задачи, а комплексное решение задачи для многокристальных реконфигурируе-
  мых вычислительных систем с автоматической синхронизацией информационных и управ-
  ляющих сигналов. Рассмотрены основные этапы трансляции последовательной программы
  на языке C: преобразование в информационный граф, анализ информационных зависимо-
  стей и выделение функциональных подграфов, преобразование в масштабируемую ресурсо-
  независимую параллельно-конвейерную форму и масштабирование программы на языке
  COLAMO для заданной многокристальной реконфигурируемой вычислительной системы.
  Масштабирование программы осуществляется с помощью методов редукции производи-
  тельности абсолютно-параллельной формы задачи – информационного графа, который
  адаптируется под архитектуру реконфигурируемой вычислительной системы. Разрабо-
  тан ряд правил, позволяющих существенно сократить число шагов преобразований при
  масштабировании задачи и обеспечить плотный поток обработки данных в функциональ-
  ных подграфах задачи. Созданный комплекс средств трансляции программ на языке C в
  конфигурационные файлы ПЛИС позволяет существенно сократить время синтеза вычис-
  лительной структуры задачи для многокристальных РВС и обеспечить сокращение общего
  времени решения задачи.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ МАСШТАБИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

  В.А. Павский, К. В. Павский

  2020-07-20

  Аннотация ▼

  Основной особенностью масштабируемых вычислительных систем является мо-
  дульность. Наращивание производительности в таких системах достигается за счет уве-
  личения однотипных элементов, элементарных машин (например, вычислительный узел).
  В результате отказов, производительность системы изменяется. Таким образом, мас-
  штабируемость вычислительных систем (ВС), с одной стороны, увеличивает производи-
  тельность, но с другой стороны, наращивание ресурса обостряет проблему надежности и
  увеличивает сложность организации эффективного функционирования. Анализ надежно-
  сти и потенциальных возможностей вычислительных систем по-прежнему остается ак-
  туальной задачей. Для количественного анализа функционирования масштабируемых вы-
  числительных систем используют показатели живучести, связанные с надежностью. На-
  пример, показатели потенциальной живучести ВС учитывают то обстоятельство, что
  при решении задач используются все исправные элементарные машины, количество кото-
  рых изменяется во времени в результате отказов и восстановлений. При анализе надежно-
  сти популярными в теории вычислительных систем, являются модели, основанные на тео-
  рии марковских процессов и теории массового обслуживания (ТМО). Большинство анали-
  тических моделей ТМО не учитывают время переключения (реконфигурации) в отдельном
  параметре, ввиду сложности решения. Обычно ограничиваются тем, что время восста-
  новления и переключения объединяют в один параметр. В работе, на примере одной модели
  ТМО, получены аналитические решения системы дифференциальных уравнений с тремя
  параметрами (отказ, восстановление и переключение) для расчета показателей надежно-
  сти и потенциальной живучести. Тем самым предоставляется возможность пользовате-
  лю самому определить, стоит ли учитывать временя переключения. Показано, что реше-
  ния трехпараметрической модели сводятся к решениям двух параметрической модели,
  если время переключения не берется в рассмотрение.

• ГИБРИДНЫЙ ПОДХОД К СОВМЕСТНОМУ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ РАЗМЕЩЕНИЯ И ТРАССИРОВКИ

  Л.А. Гладков , Н.В. Гладкова , Джаббар Ясир Ясир Муханад

  2020-11-22

  Аннотация ▼

  В статье предложен интегрированный подход к решению задач размещения и трас-
  сировки элементов схем электронной вычислительной аппаратуры. Подход основан на
  совместном решении задач размещения и трассировки с использованием нечетких генети-
  ческих методов. Приведено описание рассматриваемой проблемы и выполнен краткий ана-
  лиз существующих подходов к ее решению. В статье рассматриваются интегрированные
  подходы к решению оптимизационных задач автоматизированного проектирования схем
  цифровой электронно-вычислительной аппаратуры. Подчеркнута актуальность и важность
  разработки новых эффективных методов решения подобных задач. Отмечено, что важным
  направлением развития методов оптимизации является разработка гибридных методов и
  подходов, сочетающих достоинства различных методов вычислительного интеллекта.
  В статье описаны следующие основные моменты: структура предлагаемого алгоритма и
  его основные этапы; модифицированные генетические операторы кроссовера; предложены
  модели формирования текущей популяции; модифицированные эвристики, операторы и
  стратегии поиска оптимальных решений. Приведены результаты вычислительных экспе-
  риментов. Проведенные эксперименты подтверждают эффективность предложенного
  подхода. В заключении приводится краткий анализ полученных результатов.

• МАСШТАБИРОВАНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННЫХ ДАННЫХ В РВС ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ДАЛЬНОСТНО-СКОРОСТНОГО ПОРТРЕТА

  О.В. Ершова, Е. В. Кириченко, М.С. Кочерга, E.A. Семерников

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Данная статья посвящена вопросу предотвращения переполнений разрядной сетки в
  высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных системах (РВС) на основе
  ПЛИС, приводящих к фатальным ошибкам обработки данных в процессе получения
  радиолокационного дальностно-скоростного портрета (ДСП) цели. Кратко рассмотрены
  существующие способы решения данной проблемы, и предложена методика априорного оп-
  ределения количества точек масштабирования в конвейерно-параллельных вычислительных
  структурах, формирующих радиолокационный ДСП цели. Данная методика позволяет зара-
  нее определить необходимое количество масштабирований на всех этапах обработки цело-
  численных данных и предотвратить переполнения при вычислении БПФ (ОБПФ) во всех
  возможных ситуациях. Рассмотрен алгоритм получения ДСП из исходной сигнальной мат-
  рицы (ИСМ) на примере радиолокационной системы (РЛС) непрерывного излучения с
  линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Приведены формулы, позволяющие рассчитать
  максимально допустимое значение (в используемой разрядной сетке) амплитуды
  преобразумых сигналов на всех этапах получения ДСП и количество итераций с
  масштабированием в процедурах БПФ (ОБПФ). Представлен численный пример расчета
  количества масштабирований для всех этапов алгоритма формирования ДСП, в котором
  определено необходимое число итераций с масштабированием при вычислении быстрой
  свертки и доплеровской скорости (с учетом умножения на оконную функцию), позволяющее
  предотвратить возможный выход значений сигнала за пределы разрядной сетки. В резуль-
  тате установлено, что предлагаемый способ расчета количества масштабирований
  позволяет избежать чрезмерного падения уровня сигнала на выходе обработки и снизить
  отношение ошибок цифровой обработки к уровню сигнала дальностно-скоростной матрицы

• 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.

• ОЦЕНКА ОСУЩЕСТВИМОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ГРУППОВОМ ОБСЛУЖИВАНИИ

  В.А. Павский , К.В. Павский

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Рост производительности вычислительных систем (ВС) связан как с масштабируе-
  мостью, так и с развитием архитектуры вычислительных элементов системы. Кластер-
  ные ВС, которые являются масштабируемыми, составляют 93% суперкомпьютеров спи-
  ска Top500 и относятся к высокопроизводительным. При этом по – прежнему остается
  проблема эффективного и полного использования всего имеющегося вычислительного ре-
  сурса суперкомпьютера и ВС для решения пользовательских задач. Отказы элементарных
  машин (узлов, вычислительных модулей) снижают технико-экономическую эффектив-
  ность вычислительных систем и эффективность решения пользовательских задач. По-
  этому при планировании процесса решения задач, уменьшение потерь времени на восста-
  новление ВС от сбоев, отказов является важной задачей. Для количественной оценки по-
  тенциальных возможностей вычислительных систем используются показатели осущест-
  вимости решения задач. Эти показатели характеризуют качество работы систем с уче-
  том надежности, временных характеристик и параметров обслуживания поступающих
  задач. В работе предлагается математическая модель функционирования вычислительной
  системы с накопителем при групповом обслуживании потока задач. Математическая
  модель использует методы теории массового обслуживания, основанных на теории веро-
  ятностей и системах дифференциальных уравнений. Следует заметить, что методика
  составления систем дифференциальных уравнений достаточна проста, если представлена
  соответствующая им граф-схема. Однако точное решение систем уравнений и, как прави-
  ло, в элементарных функциях, не существует, либо формулы труднообозримы. Здесь реше-
  ние получено в стационарном режиме функционирования системы массового обслужива-
  ния. Рассчитаны показатели, позволяющие оценить наполненность накопителя. Получен-
  ные аналитические решения просты, могут быть использованы для экспресс-анализа
  функционирования вычислительных систем.

• ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ БПЛА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ

  А. М. Федулин, Д.М. Дрягин

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Целью приведенного в настоящей работе исследования является оценка перспектив-
  ности применения крупноразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) боль-
  шой продолжительности полета для решения задачи регулярного комплексного обследова-
  ния территорий большой площади относительно других применяемых для этого средств,
  таких как: малоразмерные БПЛА, космические аппараты для дистанционного зондирова-
  ния Земли и пилотируемые летательные аппараты. Рассмотрен вопрос практического
  построения программно-аппаратного комплекса бортовой системы технического зрения
  на основе крупноразмерного БПЛА «Орион» взлетной массой более тонны, обеспечивающе-
  го аэрофотографическую съемку в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и воздуш-
  ное лазерное сканирование подстилающей поверхности с автоматической обработкой
  получаемых данных на борту в режиме времени, близком к реальному, с целью выявления
  произошедших с предыдущего обследования интересующих изменений. Определены ключе-
  вые составные части системы технического зрения, включая требуемую для решения
  функциональных задач программно-аппаратную платформу для обеспечения высокопроиз-
  водительных вычислений и хранения больших объемов данных. В работе приведена пер-
  спективная архитектура построения такой системы, даны расчетные оценки по ее поис-
  ковой производительности, массе и потребляемой мощности, определена типовая высота
  выполнения полетов, обеспечивающая пространственное разрешения получаемой видовой
  информации, необходимое для надлежащей работы алгоритмов объектно-
  ориентированного распознавания интересующих изменений, построенных на машинном
  обучении сверточных нейронных сетей. Предложены организационно-технические решения
  по ускорению цикла обработки данных, с учетом требований законодательства в части
  рассекречивания данных аэросъемки. Полученные в ходе выполнения работы результаты
  подтверждают, что после выдачи БПЛА «Орион» Федеральным агентством воздушного
  транспорта сертификата типа воздушного судна, дающего право выполнения коммерче-
  ских полетов в общем воздушном пространстве Российской Федерации, на его базе с ис-
  пользованием современных технологий съемки и интеллектуальной обработки данных
  можно будет реализовать аэросъемочный комплекс высокой производительности и сте-
  пени автономности, тактико-технические и экономические характеристики которого
  будут на порядки превосходить существующие на данный момент решения, особенно для
  труднодоступных районов страны.