Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 422
Опыт разработки коммуникационной сети суперкомпьютера «СКИФ-аврора»
Статья научная
В данной статье обсуждается опыт реализации коммуникационной сети с топологией 3D-тор для суперкомпьютера «СКИФ-Аврора». Авторами выполнена разработка всех уровней сетевой инфраструктуры от схемотехники сетевых адаптеров, реализованных в ПЛИС, до пользовательских библиотек. Приводятся соображения о целесообразности самостоятельной разработки суперкомпьютерных сетей в сравнении с покупкой готовых решений. Показано, что по некоторым параметрам общедоступные на рынке сетевые решения далеки от совершенства, и некоторые их характеристики могут быть значительно превзойдены при самостоятельной разработке. В качестве иллюстрации приводится сравнение нашей разработки с сетью InfiniBand по темпу выдачи сообщений, и обсуждаются некоторые технические приемы, позволившие добиться высокого результата.
Бесплатно
Организация взаимодействия активных объектов однородных цифровых структур
Статья научная
В статье расширены возможности взаимодействия активных устройств (объектов) однородных цифровых систем. Система состоит из объектов, которые расположены в пределах не более нескольких десятков метров и организуют свое взаимодействие только собственными средствами. Объекты могут быть стационарными и мобильными с произвольным и изменяемым во времени взаимным расположением объектов. Однородность системы означает отсутствие внешнего управления и равные возможности объектов в организации их взаимодействия. Связи между объектами беспроводные с использованием оптических или радиосигналов. Сигналы любого объекта-источника непосредственно поступают ко всем объектам-приемникам. Объект получает право передачи сигналов детерминировано в соответствии со значением его приоритета, задаваемым динамически или статически. Предложенные структура и способы взаимодействия позволяют объектам кроме обычного для распределенных систем обмена сообщениями выполнять распределенные групповые (ассоциативные) операции. В них объекты одновременно устраняют группу конфликтов доступа к общему каналу обмена данными, определяют состояние всех объектов системы и синхронно выполняют совместные действия объектов, реагируя на непредвиденно изменяющиеся внешние условия. Группа одновременно участвующих в групповой операции объектов выбирается с указанием набора критериев, которым должны обладать объекты. Однородность системы существенно упрощает ее техническую реализацию, но включение в систему неоднородности при усложнении системы ускоряет выполнение групповых операций. Поэтому однородную систему предлагается использовать в основном для связи между активными периферийными устройствами и связи этих устройств с более сложными компьютерами кластера.
Бесплатно
Ред. заметка
В работе предложен метод организации информационного обмена между параллельными процессами для преобразования программы, сгенерированной инструментом CLooG на основе расписания и размещения вычислений, в параллельную MPI-программу, учитывающую оптимальное размещение данных. Предполагается, что пространственно-временные преобразования программы являются аффинными и вычисляются методами модели многогранников в соответствии с принципом оптимизации временной и пространственной локальности данных. Введено понятие многогранника коммуникаций для определения набора данных, участвующих в информационном обмене с двухсторонней коммуникацией процессов. Применение метода проиллюстрировано на примере распараллеливания алгоритма LU-разложения.
Бесплатно
Особенности задачи мелкогранулярного извлечения фактографической информации из текста
Статья научная
В работе сформулирована постановка задачи мелкогранулярного извлечения фактографической информации из текста. Рассматриваются проблемы, дополнительно возникающие при такой формулировке задачи
Бесплатно
Особенности пользовательского интерфейса редактора онтологий
Статья научная
Рассматриваются вопросы визуализации содержимого онтологий. Предлагаются некоторые идеи, реализация которых в графическом пользовательском интерфейсе облегчит трудоемкие процедуры, связанные с конструированием и поддержкой онтологии.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен обзор существующих систем организации отказоустойчивых вычислений; рассмотрены функциональные характеристики разработанной высокопроизводительной системы на основе вычислительного ядра, специального интерфейса и прикладных модулей. В основе предлагаемой системы организации вычислений лежит распределенная NoSQL СУБД Apache Cassandra, обеспечивающая механизмы отказоустойчивого хранения и автоматической репликации данных в гетерогенной вычислительной среде. Система, оснащенная специальным графическим интерфейсом, позволяет разрабатывать решения для различных прикладных областей. Подключаемые модули могут выполнять в том числе и функции визуализации потоков данных.
Бесплатно
Ред. заметка
В работе исследовался т.н. крупноблочный подход к реализации параллельной работы метода ветвей и границ (МВГ). Исходная задача частично-целочисленного программирования разбивается на несколько подзадач посредством фиксации значений у части целочисленных переменных. Подзадачи решаются параллельно пулом МВГ-решателей. Если в ходе решения подзадач появляется допустимое решение, с наилучшим на данный момент значением целевой функции, то это число рассылается другим решателям. Такой обмен рекордными значениями критерия позволяет взаимно ускорить решение подзадач за счет сокращения перебора вершин дерева ветвлений алгоритма МВГ. Запуск подзадач и обмен данными обеспечивается средствами платформы Everest. В результате тестирования разработанной распределенный системы на случайным образом сгенерированных задачах линейного программирования с частично-булевыми переменными было обнаружено заметное ускорение
Бесплатно
Статья научная
Для управления разработкой ИТ-проектов традиционно используются таск-трекеры, позволяющие автоматизировать задачи менеджмента. Проведен анализ популярных инструментов и сформулированы новые требования для систем управления задачами и проектами в целом для любых узкоспециализированных сфер ИТ-разработки. Выработана оригинальная авторская методика для систем таск-трекинга, не имеющая аналогов. Практическая реализация предложенного подхода показала, что решать проблемы менеджмента можно значительно эффективнее: оптимизация в некоторых случаях достигает более 50\%. Кроме того, разработан инструмент ProjectAR, позволяющий нивелировать ряд рисков. Для подтверждения гипотезы о сокращении времени на управленческие задачи проведено сравнение с популярным таск-трекером Asana, наиболее близким по функционалу к ProjectAR. Помимо временной метрики, в качестве критерия сравнения инструментов выбрана оценка риска неверной интеграции выработанных артефактов разработки. Сравнение инструментов проведено с учетом количества шаблонов, необходимых для реализации ИТ-решений, и количества типовых проектов. В заключение представлены варианты развития созданного инструмента.
Бесплатно
Оценка фактуальности для пропозиции в синтаксически подчиненном положении
Статья научная
В статье описывается методика определения фактуальности пропозиции для целей автоматического анализа текстов. Особое внимание уделено пропозиции, которая находится в синтаксически подчиненном положении. Дается определение понятию «фактуальный статус» и описываются его компоненты, основным из которых является т.н. «эпистемическая оценка».Методика заключается в построении иерархии предикативных вершин в полипредикативном предложении. На основании этой иерархии для каждой выделенной предикативной вершины с помощью правил и словаря устанавливается эпистемическая оценка.
Бесплатно
Оценка экономической эффективности в медицинских информационных системах
Статья научная
Президент и Правительство РФ уделяют серьезное внимание вопросам здравоохранения населения. В настоящее время принята Программа модернизации здравоохранения РФ, в соответствии с которой на уровне региональной программы модернизации здравоохранения решаются задачи в области охраны здоровья граждан и социального развития. В~ходе реализации Программы особенно остро встает вопрос анализа экономической эффективности внедрения медицинских информационных технологий, оценки успешности инновационных проектов, контроля эффективности расходования вложенных средств. Настоящая статья рассматривает методы оценки эффективности проекта по информатизации лечебно-профилактического учреждения с учетом специфики затрат и выгод ЛПУ. В статье приводятся также итоги практической оценки инвестиционных проектов информатизации нескольких ЛПУ различного типа.
Бесплатно
Пакетный протокол взаимодействия программируемых логических интегральных схем
Статья научная
При создании вычислительных систем с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) или специализированных микросхем часто встает проблема соединения нескольких микросхем между собой для передачи данных. При создании авторами подобной вычислительной системы оказалось, что существующие доступные протоколы взаимодействия не обладают требуемыми свойствами: пакетной передачей, использованием небольшого числа линий ввода-вывода общего назначения, необходимой пропускной способностью.Представлен пакетный протокол передачи данных между ПЛИС, использующий 6 линий ввода-вывода общего назначения и обеспечивающий скорость передачи до 10 МБ/с (суммарно в обе стороны) при частоте 20 МГц.
Бесплатно
Ред. заметка
Статья посвящена разработке программной системы, предназначенной для решения навигационной задачи для беспилотных летательных аппаратов с использованием методов и алгоритмов компьютерного зрения, обработки и анализа изображений. Система функционирует на кластерной вычислительной установке (КВУ). Источниками данных для решения задачи визуальной навигации являются полунатурные данные — результаты генерации видеорядов с виртуального БПЛА, для чего служит подсистема моделирования полета и генерации видео. Разработаны алгоритмы решения задачи визуальной навигации БПЛА как при полете над плоской местностью, так и над местностью с рельефом. Представлены результаты экспериментов, демонстрирующие эффективность применения КВУ в задаче предварительной подготовки эталонных изображений местности для последующего решения визуальной навигации, а также в задаче параллельной обработки нескольких независимых видеопоследовательностей, поступающих от разных БПЛА
Бесплатно
Параллельное сложение вещественных чисел в системах счисления с перекрытием
Статья научная
В данной работе исследуется интервальное представление действительных чисел в системах счисления с перекрытием. Для задачи сложения группы чисел предложена классификация решений, описан класс решений, обладающих поразрядным параллелизмом, и предложено два параллельных алгоритма. Найдены ограничения на параметры системы, при которых достигается заданная точность.
Бесплатно
Параллельный алгоритм и программа восстановления изофот для поврежденных изображений
Статья научная
Описан опыт распараллеливания решения задачи восстановления кривых на изображениях с помощью вариационного подхода. Приведены показатели эффективности разработанной C++ программы в библиотеке параллельного программирования TSim.
Бесплатно
Параллельный алгоритм подбора одноблочной MD5-коллизии
Статья научная
В работе описан параллельный алгоритм поиска коллизий хэшфункции MD5 и его имплементация с результатами прогона на вычислительном кластере. Параллельная программа поиска коллизии реализована на языке Си++ с использованием библиотеки MPI. Исходный код программы базируется на последовательной версии пограммы поика коллизий от нидерландского ученого Марка Стивенса. Автор уверен что алгоритм распараллеливания может быть применен для разработки эффективных параллельных программ поиска коллизий хэш-функций, алгоритм работы которых основан на разностном методе Вань. В ходе данного исследования с использованием высокопроизводительного кластера открыта новая пара одноблочных сообщений, MD5-дайджесты которых совпадают (образуют коллизию).
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования было создание параллельной программной реализации численного метода реконструкции моделей поверхности прочности первичного разрушения исследуемых композиционных материалов. Использовался квадратичный критерий прочности Малмейстера–Ву. В основе использовались методы асимптотического осреднения (Бахвалов Н. С., Победря Б. Е.) и конечных элементов. Программная реализация была создана в рамках графоориентированной технологии, реализованной в Распределенной вычислительной системе GCD для архитектуры Intel MIC. Были проведены вычислительные эксперименты для серии моделей композиционных материалов, задаваемых их схемами армирования («ячейками периодичности»), по определению сечений поверхности прочности первичного разрушения. Рассматривались 3D-армированный, 1D-армированный и композит специального типа (армированное клеевое соединение). Результаты расчетов представлены
Бесплатно
Паутина: высокоскоростная коммуникационная сеть
Статья научная
В статье представлена разработанная в Институте программных систем им. А.К. Айламазяна РАН в кооперации с отечественными компаниями высокоскоростная коммуникационная сеть Паутина, основанная на активных оптических кабелях (АОК) и программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС). Данная сеть предназначена для использования в высокопроизводительных вычислительных системах (суперкомпьютерах). В рамках проекта разработана плата сетевого адаптера, активные оптические кабели, а также аппаратное (на основе ПЛИС) и программное обеспечение. Технические характеристики сети находятся на современном уровне и обеспечивают скорость передачи данных до 56 Гбит/с между двумя платами по активному оптическому кабелю.
Бесплатно
Перспективные методы работы с данными в медицинских информационных системах
Статья научная
В работе рассматриваются перспективные методы работы с данными в медицинских информационных системах (МИС). Выполняется анализ требований к технологиям представления данных в медицинских информационных системах, предлагается подход к формированию специализированных хранилищ данных, учитывающих требования к данным, предъявляемые МИС. Предлагается подход к решению задачи обмена данными медицинской информационной системы с другими компонентами в распределенной информационной среде
Бесплатно
Статья научная
В данной работе обсуждается вопрос создания эффективных и масштабируемых приложений для современных и перспективных суперкомпьютеров. Очерчен круг возникающих при этом проблем, связанных с усложнением иерархии памяти, вызванной, в частности, использованием ускорителей вычислений (то есть гибридной архитектурой). Сделан краткий обзор известных подходов к решению этих проблем. Из всего спектра возможных решений выделена и описана наиболее продуктивная по мнению авторов область.
Бесплатно
