Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 497
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
Параллельные групповые операции в неблокируемых системных сетях
Статья научная
Рассмотрены неблокируемые оптоэлектронные сети, в которых выполняются групповые операции над множеством чисел за время передачи одного числа. Предложен способ выполнения групповых операций фотонными блоками, размещенными в каждом мультиплексоре сети, и схемотехника таких исполнительных мультиплексоров. Описана новая возможность выполнения групповых операций параллельно по исполнительным мультиплексорам для заданных множеств абонентов и определены процедуры их выделения. Доказана теорема об условиях поразрядной синхронности групповых операций. Представлена возможность построения неблокируемой электронной системной сети на любое число абонентов и возможность построения аналогичной оптоэлектронной сети как тандемной сети, в которой оптоэлектронные переключатели управляются их аналогами из электронной сети.
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
Статья научная
В работе представлены промежуточные результаты исследований, посвященных решению ряда задач обработки полноцветных и мультиспектральных изображений дистанционного зондирования Земли. Приведены результаты экспериментов по обнаружению целевых регионов интереса с помощью метода спектрографической «закраски» и нейросетевой кластеризации; решена задача обнаружения сложных ригидных объектов. Предложена реализация алгоритма преобразования мультиспектральных снимков в полутоновые и цветные. Все программы разработаны для функционирования на гетерогенной вычислительной установке.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы предпосылки и обоснована актуальность создания открытой интернет-платформы, объединяющей технологии больших данных, высокопроизводительных вычислений и многосторонних интернет-платформ. Задуманная как экосистема для разработки и использования прикладного программного обеспечения (в том числе в области проектирования и научных исследований), платформа призвана сократить затраты и повысить качество разработки программного обеспечения для решения аналитических задач, возникающих на промышленных предприятиях, в научно-исследовательских организациях, у государственных органов и частных лиц. Представлен работающий прототип названной платформы, функционирующий с использованием суперкомпьютерных технологий и системы виртуализации рабочих столов.
Бесплатно
Повышение качества видеопотока от системы технического зрения беспилотного летательного аппарата
Статья научная
В исследовании приведены результаты работы над программно-аппаратным комплексом для повышения качества видеоданных, получаемых от беспилотных летательных аппаратов. Рассмотрены задачи деконволюции отдельных кадров (удаление смазов) и стабилизации видеопотока с использованием методов машинного обучения и искусственного интеллекта. Представлены аналитические и практические результаты, позволившие подобрать решения для обработки данных от БПЛА в режиме реального времени.
Бесплатно
Погружная система охлаждения реконфигурируемых вычислительных систем на основе ПЛИС
Ред. заметка
В статье проанализированы проблемы построения перспективных реконфигурируемых вычислительных систем c жидкостным охлаждением для программируемых логических интегральных схем семейства Xilinx Virtex UltraScale. Подробно рассматриваются архитектура, компоновка и сравнительные технические характеристики систем погружного жидкостного охлаждения. Приводятся результаты расчетов, макетирования и экспериментальной проверки основных технических решений созданного энергоэффективного вычислительного модуля нового поколения для построения высокопроизводительных вычислительных систем с жидкостным охлаждением с производительностью 1 Пфлопс в стандартном вычислительном шкафу высотой 47U при потребляемой мощности 150 кВт. Разработанные решения обладают резервом мощности для выпускаемых и проектируемых семейств ПЛИС, нечувствительностью к протечкам и их последствиям и совместимостью с традиционными системами водяного охлаждения на базе промышленных чиллеров
Бесплатно
Поддержка отказоустойчивых хранилищ данных в системе OpenTS
Статья научная
В статье рассматривается технология поддержки внешних отказоустойчивых хранилищ для счетных данных в системе параллельного программирования OpenTS. Такие хранилища могут быть использованы для улучшения свойства отказоустойчивости счета параллельных Т++-приложений.
Бесплатно
Поддержка топологии вычислительного пространства в системе OpenTS
Статья научная
Эффективное комплексирование массы разрозненных компьютеров и суперкомпьютеров требует использования технологий динамического распараллеливания, автоматической динамической реконфигурации счетного поля, динамической балансировки нагрузки, учета неоднородностей и топологии сети, а также поддержки отказоустойчивости с учетом степени надежности узлов. В статье рассматривается отечественная программная технология, разработанная под указанные выше требования в рамках программы СКИФ-ГРИД.
Бесплатно
Подходы к оценке точности измерений, выполненных ИИ-сервисами, в лучевой диагностике
Статья научная
Роль количественных измерений в лучевой диагностике возрастает, как и число внедряемых в область сервисов искусственного интеллекта (ИИ). Однако оценка точности их измерений остается недостаточно стандартизированной и опирается на статистические показатели, не всегда применимые для задач области. Целью исследования стали разработка и первичная апробация автоматизированного метода оценки качества количественных измерений, выполняемых ИИ-сервисами, на примере линейных измерений образований надпочечников на данных компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ ОГК). Набор данных содержал 90 КТ ОГК с разметкой: бинарный признак наличия образования и его измерение. Апробация была выполнена на основе результатов работы двух ИИ-сервисов. Предложенный подход включал оценку каждого измерения в зависимости от близости к эталону (0, 0,5 или 1 балл). Общий балл рассчитывали как среднее; порогом достаточной точности было принято значение 0,81. Допустимые отклонения определялись эмпирически: 2 (± 0,2) и 4 (± 0,4) мм для границ корректного и частично корректного измерения. Общий балл ИИ-1 составил 0,914 (0,853–0,966), ИИ-2 — 0,913 (0,857–0,968) при ICC 0,94 и 0,93, коэффициенте Гвета AC2 0,97 и 0,96 соответственно; систематического смещения обнаружено не было. Разработанный подход обеспечил оценку отдельных измерений и общего качества работы ИИ-сервиса, и показал себя применимым для оценки ИИ-сервисов в задаче измерения образований надпочечников на КТ ОГК.
Бесплатно
Показатели эффективности расписания резервного копирования
Статья научная
Сохранение устаревшей информации является основой как для расследования происшествий, так и для возврата компьютерной системы в прежнее состояние. Полное сохранение всех версий любой информации требует необоснованно растущих затрат на запоминающие устройства и на организацию доступа. Расписания резервного копирования и уничтожения ненужных копий обещают экономию. Вводятся показатели для оценки эффективности расписаний резервного копирования и уничтожения ненужных копий, оцениваются их возможные значения и сравниваются с показателями рекомендованных расписаний. В результате выдвигается гипотеза о возможности многократного повышения эффективности расписаний резервного копирования.
Бесплатно
Построение доказательных программ арифметики натуральных чисел в двоичном представлении
Статья научная
Поддержка зависимых типов в функциональном языке программирования Agda создаёт возможность включать в программу машинно-проверяемые доказательства. Рассмотрена задача доказательного включения алгоритмов арифметических действий над натуральными числами в двоичном представлении. Построена библиотека доказательных программ алгоритмов обычных письменных вычислений, действующих над списками двоичных разрядов чисел. Она содержит машинно-проверяемые доказательства необходимых свойств применённых алгоритмов, исправляет и существенно дополняет часть Bin стандартной библиотеки lib-0.16 языка Agda.
Бесплатно
