Статьи журнала - Программные системы: теория и приложения
Все статьи: 418
Статья научная
Работа посвящена анализу современного состояния исследований в области алгоритмического, математического и программного обеспечения распределения задач по вычислительным узлам гетерогенной вычислительной среды. Предложена классификация стратегий распределения нагрузки: по принципу учета динамики, по принципу управления, по признаку универсальности, с прогнозированием/без прогнозирования состояния системы и пр. Рассмотрен ряд методов, систем и комплексов распределения нагрузки, в том числе следующие: метод с представлением задачи в виде направленного ациклического графа, модель планировщика задач на основе метаданных, системы «DIET», «ProActive», «Moab», «Maui», система поддержки «пластичных» заданий, комплекс потоковой обработки в терминах теории массового обслуживания, сервис-ориентированный подход. Использование указанного обеспечения позволяет минимизировать время простоя вычислительных устройств, сократить объемы и время передачи данных от одних исполнительных устройств другим, повысить общую масштабируемость, минимизировать время доступа к данным и пр. Выявлены достоинства и недостатки, даны предложения по применению.
Бесплатно
Струи как основа реализации понятия т-процесса для платформы JVM
Статья научная
Распространение и доступность современных параллельных аппаратно-программных платформ демонстрирует отставание уровня инструментов разработки параллельных приложений от нужд разработчиков программ. В ИПС РАН ведется разработка подхода к распараллеливанию программ, основанного на использовании модели вычислений «самотрансформация вычисляемой сети». В данной работе рассматриваются различные варианты подходов к реализации для платформы JVM понятия «Т- процесс» –– базового понятия данной модели вычислений. Анализируются потенциальные проблемы, связанные с реализацией понятия «Т-процесс», как на основе классических потоков ОС/JDK, так и в случае внесения поддержки легковесных потоков непосредственно в код виртуальной машины. Предлагается подход к реализации Т-процессов, основанный на использовании понятия струй, т.е. легковесных потоков, реализуемых вне ядра JVM. Приводятся результаты экспериментального сравнения подходов к реализации понятия «Т-процесс», основанных на использовании классических потоков и струй (англ. fibers). Анализируется эффект от использования струй для реализации модели вычислений «самотрансформация вычисляемой сети», используемой в разрабатываемом языке параллельного программирования ajl для платформы JVM
Бесплатно
Суперкомпиляция функций высших порядков
Статья научная
В работе описана внутренняя структура экспериментального суперкомпилятора HOSC. Дано полное описание всех существенных понятий и алгоритмов суперкомпилятора, работающего с функциональным языком высшего порядка (подмножеством языка Haskell). Особое внимание уделяется проблемам связанным с обобщением и отношением гомеоморфного вложения для выражений со связанными переменными.
Бесплатно
Суперкомпьютерные технологии в решении задач биоинформатики
Статья научная
С 2001 года в ИВМиМГ СО РАН функционирует Центр коллективного пользования «Сибирский суперкомпьютерный центр» (ССКЦ) с пиковой производительностью кластеров 115 TFlops. Основные задачи центра: разработка и использование суперкомпьютерных технологий для математического моделирования различных задач, решаемых в институтах СО РАН; обеспечение работ институтов СО РАН и университетов Сибири по математическому моделированию в фундаментальных и прикладных исследованиях; обучение специалистов СО РАН и студентов университетов методам параллельных вычислений на суперкомпьютерах, методам моделирования больших задач. Одним из основных потребителей ресурсов является Центр коллективного пользования «Биоинформатика», созданный на базе Института Цитологии и Генетики СО РАН. В рамках совместных работ центров коллективного пользования были разработаны программные пакеты по наиболее актуальным научным направлениям биоинформатики. Работа посвящена обзору ресурсов ССКЦ и прикладным программным пакетам по биоинформатике. Ключевые слова и фразы: суперкомпьютеры с гибридной архитектурой, биоинформатика, компьютерная геномика, эволюция, прикладные программные пакеты
Бесплатно
Ред. заметка
Развитие технологий высокопроизводительного секвенирования ДНК привело к появлению нового класса объемных геномных данных и алгоритмов их обработки и анализа. Суперкомпьютерные вычисления являются необходимым инструментом работы с генетическими данными. Представлены задачи геномики и транскриптомики, анализа экспрессии генов в контексте вычислительной сложности. Дан обзор компьютерных подходов и разработанных авторами программ для решения задач, возникающих при аннотации геномных данных и анализе экспрессии генов
Бесплатно
Статья научная
Развитие технологий высокопроизводительного секвенирования ДНК привело к появлению нового класса объемных геномных данных и алгоритмов их обработки и анализа. Суперкомпьютерные вычисления являются необходимым инструментом работы с генетическими данными. Представлены задачи геномики и транскриптомики, анализа экспрессии генов в контексте вычислительной сложности. Дан обзор компьютерных подходов и разработанных авторами программ для решения задач, возникающих при аннотации геномных данных и анализе экспрессии генов.
Бесплатно
Суперкомпьютеры, иерархия памяти и потоковая модель вычислений
Статья научная
Современные суперкомпьютеры устроены иерархически, и глубина этой иерархии будет только расти. Структурная иерархия (ядро–чип– узел–шасси–стойка–система) создает заметные неоднородности в коммуникационной сети. Иерархия памяти тоже создает неоднородность доступа: больше объем — медленнее доступ. Поэтому среди факторов неэффективности на первый план выходят затраты на перемещения данных, и соответственно растет сложность построения хорошо оптимизированных по этому фактору программ. Возникающие трудности в значительной мере являются следствием традиционной парадигмы программирования, восходящей к фон Нейману. И хотя в защиту этой парадигмы имеются такие серьезные аргументы как сложившиеся навыки и накопленное программное обеспечение, все же полезно хотя бы в теории понимать альтернативы. Мы видим корень проблем фоннеймановского программирования в том, что в нем осуществляется парадигма сбора, и предлагаем перейти к использованию модели вычислений с управлением потоком данных, которой свойственна работа в парадигме раздачи, и в которой благодаря этой парадигме проблемы оптимизации перемещения данных решаются и проще, и эффективнее.
Бесплатно
Сферическая модель первичной зрительной коры головного мозга человека
Ред. заметка
В работе предложено и исследовано естественное сферическое обобщение модели Petitot–Citti–Sarti первичной зрительной коры головного мозга человека. Уточнение осуществляется путем включения кривизны сетчатки. В предлагаемой модели сетчатка имеет форму полусферы. Это дает лучшее приближение, чем аппроксимация сетчатки плоскостью (использованная в модели Petitot–Citti–Sarti). Возникающая при этом задача поиска кривых, минимизирующих компромисс между длиной и геодезической кривизной кривой на поверхности сферы (вариационный принцип, в соответствии с которым человеческий мозг восстанавливает скрытые от наблюдения контуры), с заданными граничными точками и направлениями на поверхности сферы, решается путем подъема задачи на группу Ли SO(3). Неоднородность распределения светочувствительных рецепторов на сетчатке глаза также учтена, путем включения внешней стоимости в субриманову структуру. (In English)
Бесплатно
Ред. заметка
В работе дается краткий обзор истории развития центра коллективного пользования «Дальневосточный Вычислительный Ресурс», созданного при Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН (ЦКП ДВВР). Описаны текущие вычислительные ресурсы и статистика их использования. Рассматриваются примеры решаемых прикладных задач, проводимых различными учреждениями ДВО РАН на оборудовании ЦКП. Обозначены планы развития центра на ближайшее будущее
Бесплатно
Теоретико-категорный подход к проектированию вычислительных систем
Статья научная
Вычислительная система называется алгебраической, если она содержит дискретные управляемые посткремниевые узлы. Предложен теоретико-категорный подход к проектированию таких систем, нацеленный на эффективное применение математических методов отображения расчетных задач на архитектуру таких систем. Построены категории, объектами которых служат алгебраические модели вычислений узлов и систем, а морфизмами служат спецификации действий по интеграции узлов в системы. Конечные диаграммы в таких категориях представляют собой формальные архитектурные модели алгебраических вычислительных систем.
Бесплатно
Термодинамический анализ одноконтурной системы отопления с элеватором и без него
Статья научная
В работе получены соотношения, связывающие основные характеристики одноконтурной системы отопления с коэффициентами теплопереноса, температурами нагревателя и окружающей среды.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается особый метод выделения объектов на основе топологического анализа внутренней структуры хранимых данных. Понятие функциональной зависимости обобщается до отношения обусловленности, которое используется далее для определения необходимости синхронизации конкурирующих процессов при доступе к данным в распределённой среде. В формализованной таким образом модели управление транзакциями существенно упрощается.
Бесплатно
Требования к информационной системе управления качеством образования
Статья научная
Информационная система управления качеством образования должна быть нацелена на лучшее удовлетворение меняющихся образовательных потребностей общества. Обсуждаются необходимые черты такой системы и формулируются технические проблемы, требующие комплексного решения.
Бесплатно
Троичная виртуальная машина и троичная ДССП
Статья научная
В научно-исследовательской лаборатории троичной информатики (НИЛ ТИ) ВМК МГУ (в период с 2010 по 2013 г.) созданы троичная виртуальная машина ТВМ и кросс-система ДССП-ТВМ разработки программ для неё на языке ДССП-Т – троичном варианте языка ДССП. В статье представляются архитектура троичного процессора ТВМ и его система команд, основные черты языка ДССП-Т и возможности среды разработки ДССП-ТВМ, а также поясняются некоторые проблемные аспекты реализации имитатора ТВМ, кросс-компилятора языка ДССП-Т и диалогового интерпретатора ДССП/ТВМ для специфичной троичной машины. Ключевые слова и фразы: троичный компьютер, имитационная модель, ТВМ, ДССП, структурированное программирование, сшитый код
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены источники возникновения угроз безопасности вычислительных систем. Предложены методы борьбы с возникающими угрозами и приведена их классификация. Особое внимание уделяется перспективным методам защиты. Предложена модель системы обеспечения информационной безопасности.
Бесплатно
Улучшение управления в одном классе систем с линейным неограниченным управлением
Статья научная
Описан класс задач улучшения управления, преобразуемых явно к аналогичной задаче меньшего порядка с ограниченным управлением (производной задаче), что позволяет осуществить аналитически или с помощью итерационных методов поиск эффективного начального приближения для исходной задачи улучшения. Предложен численный алгоритм на основе общего метода Кротова глобального улучшения управления. Рассмотрено его приложение к управляемым квантовым системам c примерами.
Бесплатно
Универсальное уравнение времени перелета между двумя точками центрального поля тяготения
Статья научная
В статье изложен принципиально новый метод решения задачи расчета времени перелета между двумя точками центрального поля тяготения по эллиптическим и гиперболическим орбитам. В нем в качестве независимой переменной вместо линейных элементов — большой полуоси или фокального параметра орбиты — использован угловой параметр — угол между радиусомвектором начальной точки перелета и вектором начальной скорости перелета.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится описание разработанного автором многофункционального графического интерфейса визуального проектирования широкого спектра различных вычислительных процессов и технологических цепочек. Описание задачи формируется пользователем с помощью набора готовых функциональных блоков и редактора связей, устанавливающего каналы передачи данных. Интерфейс имеет инструменты для запуска составленных схем задач в параллельно-конвейерном режиме и отслеживания их выполнения
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается структура, состав и применение Унифицированных электронных модулей (изделия УЭМ) для решения задач цифровой локации в реальном масштабе времени с применением модифицированных современных алгоритмов цифровой обработки сигналов (ЦОС), а также построение масштабируемых вычислительных систем сбора и цифровой обработки информации на базе УЭМ для решения задач цифровой локации в различных областях науки и техники.
Бесплатно
Управление мобильным роботом вдоль эластик Эйлера
Ред. заметка
В данной работе рассматривается задача управления колесным роботом на плоской поверхности без препятствий. В основе сборки робота лежит платформа Arduino. Исследуется оптимальный класс управлений, впервые возникший еще в классической задаче Эйлера об эластиках. В конце работы приведено несколько примеров перемещения робота вдоль эластик Эйлера, изучена проблема ухода траектории от эластики и возможные пути её решения.
Бесплатно
