Краткие сообщения. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика
Автоматическое отображение программ на процессор с ПЛИС-ускорителем
Краткое сообщение
В работе рассматривается задача автоматического отображения высокоуровневых программ на процессор с ПЛИС-ускорителем. Для такого отображения разрабатывается и используется генератор HDL-кода из внутреннего представления распараллеливающей системы.
Бесплатно
Брокер ресурсов для поддержки проблемно-ориентированных грид-сред
Краткое сообщение
Статья посвящена созданию методов и алгоритмов планирования ресурсов, а также разработке на их основе брокера ресурсов для поиска оптимальных ресурсов в проблемно-ориентированных грид-средах. Разработанный алгоритм планирования ресурсов учитывает дополнительные знания о специфике предметной области задания и представление о потоке задач. Приведенный алгоритм основан на алгоритме кластеризации доминирующей последовательности DSC. В отличие от оригинального алгоритма для отображения задач на вычислительные ресурсы используется раскраска графа задач, а объединение задач в один кластер производится с учетом наличия свободных слотов на вычислительных ресурсах. Предложены метод двухфазного резервирования ресурсов и учет проблемных параметров задачи для оценки времени ее выполнения. Приведены варианты использования брокера ресурсов, описаны процесс выделения ресурсов и архитектура брокера ресурсов CAEBeans Broker.
Бесплатно
Влияние ассимиляции данных WRF-3DVAR на прогноз ливневых осадков над южной частью Бразилии
Краткое сообщение
Рассмотрена процедура подачи на вход математической модели данных, сопровождаемых шумом, с целью улучшения статистическими методами моделирования метеорологических полей при прогнозировании погоды. Этот процесс, называемый ассимиляцией данных, является передовым методом в моделировании метеорологических полей. Подход 3DVAR, применяемый в представленном исследовании, является современной технологией ассимиляции данных. Поставлена цель оценить результаты ассимиляции данных сети автоматических станций и данных атмосферного зондирования Бразильского национального метеорологического института (INMET) для прогноза погоды с помощью модели WRF. Регион исследования - южная часть Бразилии. В частности, рассматриваются два события 2012 г., связанные с интенсивными осадками. Представленное исследование важно, поскольку данные автоматических станций INMET не поступают в глобальную телекоммуникационную систему и, следовательно, не используются при производстве прогноза глобальными прогностическими моделями, такими как GFS, которые рассчитывают начальные и граничные условия для региональных моделей, например, WRF. Результаты исследования показывают, что модель WRF с использованием ассимиляции данных в обоих рассмотренных случаях удовлетворительно воспроизводит синоптическую ситуацию, предоставляемую глобальной моделью GFS, и это воспроизведение лучше, чем без использования ассимиляции данных. Термодинамический анализ демонстрирует, что WRF с использованием ассимиляции данных воспроизводит вертикальные профили температуры и точки росы очень близко к наблюдаемым. Дополнительные эксперименты показывают, что усваиваемые данные из других источников в дополнении к данным INMET, а также увеличение пространственного разрешения по горизонтали при интегрировании в WRF с включением дополнительных наборов приводит к значительному улучшению прогнозируемых полей метеорологических величин.
Бесплатно
Высокопроизводительный алгоритм Шермана - Моррисона обращения матриц на GPU
Краткое сообщение
Обращение матрицы является важным этапом при численном решении таких, задач как решение систем линейных уравнений и построение предобуславливателей, вычисление дополнения Шура в методах декомпозиции области, цифровая обработка изображений и т. д. Разработка высокопроизводительных параллельных алгоритмов обращения матриц связана с эффективным хранением и отображением алгоритмов на современные многоядерные архитектуры. Наряду с традиционными методами обращения - LU-факторизацией и методом Гаусса - Жордана, рассмотрены параллельные алгоритмы метода сопряженных градиентов и Шермана - Моррисона, в которых используются матрично-векторные и скалярные произведения эффективно выполняемые на многоядерных процессорах. В работе проведено сравнение на тестовых матрицах рассматриваемых методов на CPU и GPU.
Бесплатно
Исследование газодинамического потока и конструкции в модельной экспериментальной установке
Краткое сообщение
В данной работе проводится анализ влияния распараллеливания задачи и параметров расчетной сетки на время выполнения задачи по расчету газодинамического потока и напряженно-деформированного состояния конструкции рабочей камеры экспериментальной установки. Разработаны физическая, математическая, твердотельная и сеточная модели отдельно для газодинамической задачи и задачи теории упругости. Обсуждаются некоторые полученные результаты вычислительных экспериментов.Обнаружено, что масштабируемость прочностного расчета ниже, чем при оценке газодинамического процесса. Предварительный анализ показал, что скорость расчета газодинамических процессов повышается при оптимизации процессов распараллеливания и построения сетки. Масштабируемость по оценке напряженно-деформированного состояния конструкции при этом не повышается. При решении связанных задач, применительно к динамическим системам «газ-конструкция» в системе инженерного анализа Ansys возможно, что продолжительность расчета окажется неприемлемой. Для решения такого рода задач, возможно, потребуется разработка новых алгоритмов.
Бесплатно
Метод распределенного обнаружения изменения концепции
Краткое сообщение
Представлен метод распределенного обнаружения изменения концепции для алгоритмов интеллектуального анализа данных. Под изменением концепции понимается любое непредсказуемое изменение входных данных алгоритма. Предложена реализация метода с использованием технологии распределенных вычислений MapReduce. Разработанный алгоритм предназначен для обнаружения изменения концепции в потоке входных данных в режиме реального времени. С целью обеспечения итеративного поведения фаз Map и Reduce разработан специальный MapReduce-фреймворк и осуществлена его программная реализация. Использование алгоритма позволит автоматически обнаруживать изменение входных данных, требующее изменение параметров используемой модели и переключение на использование новой модели в режиме реального времени.
Бесплатно
Краткое сообщение
В статье описаны принципы моделирования предельных границ рудных месторождений на высокопроизводительных вычислительных системах с гибридной архитектурой с применением параллельного генетического алгоритма.
Бесплатно
О некоторых свойствах n-последовательносвязной цепи
Краткое сообщение
Вводится класс n-последовательносвязных цепей. Рассматриваются области применения n-последовательносвязных цепей, в частности задачи оптимального размещения в дискретных постановках и задачи выбора оптимального поведения в системах, описываемых управляемыми марковскими процессами. Приводятся основные характеристики п-последовательносвязной цепи, такие как число ребер, размер максимальной клики, хроматическое и цикломатическое число и др. Исследуются свойства n-последовательносвязных цепей. Определяются отношения класса n-последовательносвязных цепей к классам совершенных, триангулированных, полных и расщепляемых графов.
Бесплатно
Оптимальное управление процессом применения антивирусных препаратов при лечении ВИЧ-инфекции
Краткое сообщение
Рассмотрена методологическая проблема применения современных математических и информационных методов для управления восстановлением иммунной системы человека в целях увеличения продолжительности его жизни. Разработана и численно решена задача оптимального управления динамикой ВИЧ-инфекции на основе применения принципа максимума Л.С. Понтрягина для нелинейных систем с постоянным запаздыванием и негладкой правой частью. На основе программной реализации численного алгоритма приведены результаты моделирования динамики иммунной системы при использовании различных стратегий применения лекарственных средств. Путем преобразования базовой системы дифференциальных уравнений, проведено исследование влияния вторичных инфекционных заболеваний на динамику ВИЧ-инфекции.
Бесплатно
Краткое сообщение
Представлен подход к интеграции интеллектуального анализа данных (ИАД) в реляционную СУБД. Подход предполагает использование XML-разметки алгоритма ИАД, выраженного на языке SQL. Разметка позволяет выполнить автоматическую генерацию хранимых процедур на языке SQL, реализующих данный алгоритм, в зависимости от специфицированных пользователем таблиц исходных данных и параметров алгоритма. Приведено описание предложенного языка разметки. Если для решения задачи ИАД имеется несколько алгоритмов, подход предполагает генерацию SQL-кода, реализующего наиболее эффективный из них. Выбор наиболее эффективного алгоритма осуществляется на основе использования имеющейся в современных СУБД команды EXPLAIN, позволяющей получить оценку времени исполнения запроса SQL без его фактического выполнения. Описана модульная структура и интерфейс программной системы, реализующей данный подход.
Бесплатно
Подход к разбиению сверхбольших графов с помощью параллельных СУБД
Краткое сообщение
Разбиение графов на подграфы представляет собой интересную задачу интеллектуального анализа графов, которая находит свое применение в ряде теоретических и практических задач (раскраска графа, проектирование БИС и ПЛИС, конечноэлементное моделирование и др.). Существующие последовательные и параллельные алгоритмы предполагают возможность размещения графов и промежуточных данных обработки в оперативной памяти и неприменимы для случая сверхбольших графов. Представлен подход к обработке сверхбольших графов на основе использования параллельной реляционной СУБД PargreSQL, разработанной на базе свободной СУБД PostgreSQL.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается применение задачи сильной отделимости для получения решений о покупке или продаже финансовых активов, таких как акции, иностранная валюта, фьючерсы и т.д. на биржевом рынке. Для этого выполнено построение двух систем линейных неравенств, задающих области в n-мерном пространстве, которые описывают экспертные торговые сигналы на основе адаптивной скользящей средней Кауфмана.
Бесплатно
Статья научная
В работе изложены результаты по созданию виртуального стенда и отработке CFD моделей проточных частей беcфланцевых расходомеров на суперкомпьютере «Торнадо ЮУрГУ». Представлена структура виртуального стенда для проведения параметрических расчетов. Представлены результаты численного моделирования течения в проточной части бесфланцевого вихревого расходомера для сжимаемой (воздух) и несжимаемой среды (вода).
Бесплатно
Создание симулятора для имитационного моделирования образовательного ресурсного центра
Краткое сообщение
Данная статья посвящена проблеме создания образовательных ресурсных центров, как средства организации экономически выгодного удаленного доступа образовательных учреждений к платному программному обеспечению. ЦОД образовательного ресурсного центра по- строен на базе инновационной технологии программно-конфигурируемых сетей, что позволяет эффективно решать проблемы маршрутизации и обеспечения качества обслуживания. Для исследования алгоритмов планирования виртуальных классов и виртуальных машин образовательного ресурсного центра необходимо создание его симулятора. С помощью диаграмм UML описывается проект создания симулятора - диаграмма вариантов использования показывает его функциональные возможности, а диаграмма деятельности - принцип его функционирования. Также разработана имитационная модель образовательного ресурсного центра, включая имитационные схемы всей системы в целом, вычислительного узла, коммутатора OpenFlow и контроллера OpenFlow.
Бесплатно
