Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№4
Ожидается:
09 Декабря 2024
Статьи журнала №4 2014
1. Трассировка и самолечение в POSIX-системах [№4 за 2014 год]Авторы: Бомбин А.А. (abombin@niisi.msk.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН) (инженер); Галатенко В.А. (galat@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва (зав. сектором автоматизации программирования), кандидат физико-математических наук; Костюхин К.А. (kost@niisi.msk.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН) (старший научный сотрудник), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: В работе дается определение оригинальной концепции контролируемого выполнения, разработанной авторами статьи, обосновывается важность этой концепции при создании сложных систем. Под контролируемым выполнением понимается специально организованный процесс функционирования аппаратно-программной системы, целью которого является выполнение системой своих задач несмотря на наличие ошибок, атак и отказов. Основными положениями концепции контролируемого выполнения являются интеграция средств информационной безопасности, отладки и управления; распространение контролируемого выполнения на все этапы жизненного цикла системы; целостность набора средств контролируемого выполнения, различающихся по степени воздействия на целевую систему, возможность взаимодействия между этими средствами. Частные случаи контролируемого выполнения: применение средств управления информационными системами, интерактивная отладка, мониторинг систем, самоконтроль систем, воспроизведение предыдущих сеансов работы систем, моделирование, сбор и анализ количественных характеристик функционирования систем, самолечение систем. В контексте контролируемого выполнения авторами предложена методика самолечения POSIX-систем, основанная на использовании механизма трассировки. Дается краткий обзор механизма трассировки, описанного в POSIX-2001, предлагается методика самолечения программных систем, основанная на этом механизме и интегрированная в концепцию контролируемого выполнения. Стандарт POSIX-2001 фиксирует минимальную функциональность средств трассировки, которые должна предоставлять POSIX-совместимая операционная система. Под трассировкой в стандарте POSIX-2001 понимаются по-рождение, накопление и анализ данных о событиях, имевших место при выполнении пользовательского приложения. Работа иллюстрируется небольшим примером, который может быть полезен при практическом применении методики самолечения.
Abstract: This paper formulates a definition of the controlled execution original concept and motivates the
importance of this concept when creating complex systems. Controlled execution is a specially organized process of
hardware and software system functioning. This system is intended to perform its tasks despite errors, attacks and
failures.
The basics of controlled concept execution are: integration of information security, debugging and management
tools; distribution of controlled execution for all phases of system life cycle; integrity of the controlled execution tools,
differing in an impact degree on the target system, the possibility of interactions between these tools.
Special cases of controlled execution are: information systems controlling; interactive debugging; system
monitoring; system self-control; playback the previous sessions of the systems; modeling, collection and analysis of
quantitative characteristics of systems; system selfhealing.
Taking in the context of controlled execution, the authors propose a POSIX-systems selfhealing technique based
on the POSIX trace mechanism.
There is a brief review of a trace mechanism described in POSIX-2001. The paper proposes a technique of
software systems selfhealing based on this mechanism and integrated into controlled execution concept.
POSIX-2001 fixes the minimum functionality of tracing tools, which should be provided by a POSIX-compliant
operating system. POSIX-2001 standard refers tracing as collection, accumulation and analysis of data on the events
that took place in the user application operation.
The work includes an example which can be useful in the practical application of selfhealing methods.
Ключевые слова: контролируемое выполнение, отладка, трассировка, самолечение, posixKeywords: controlled execution, debugging, tracing, selfhealing, posix
Просмотров: 10210
2. Визуальный редактор и модуль расчета функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов [№4 за 2014 год]
Авторы: Михайлюк М.В. (mix@niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, доктор физико-математических наук; Торгашев М.А. (mtorg@mail.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Важной составляющей имитационно-тренажерных комплексов является система управления, которая используется для управления двигателями, полезной нагрузкой, исполнительными механизмами, бортовым питанием и т.д. Она может быть представлена в виде функциональной схемы, элементы которой называются функциональными звеньями или функциональными блоками. В области моделирования систем управления на основе функциональных схем существует большое количество разработок, однако остается актуальной задача создания более простых и доступных систем моделирования на основе функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов. В статье описывается программный комплекс для создания, тестирования, редактирования и расчета функциональных схем, предназначенный для имитационно-тренажерных комплексов управления роботами и манипуляторами, виртуальных лабораторий и обучающих систем. Подробно рассмотрены функциональные возможности и технология работы визуального редактора функциональных схем, а также алгоритм и схема работы модуля их расчета. Предложенный редактор обладает широкими функциональными возможностями и позволяет моделировать достаточно сложные схемы. Модуль расчета реализован в виде динамической библиотеки, которая может быть подключена к любому программному комплексу. Разработанная технология позволяет расширять функциональные возможности за счет подключения дополнительных программных модулей, которые могут включать реализацию как специальных вычислительных блоков, так и блоков для обмена данными, например с внешними пультами. Возможности применения предложенной системы для имитационно-тренажерных комплексов проиллюстрированы на примере моделирования управления антропоморфным роботом в ручном и копирующем режимах. Преимуществами системы являются простота ее использования, нетребовательность к ресурсам и расширяемость.
Abstract: One of the most important components of simulation and training complexes is a control system for controlling
motors, payload, actuators, etc. It can be presented as a diagram of functional elements which are called functional units or
functional blocks. There are a lot of developments in this field. However, despite the abundance of existing software
products, the task of creating simple and affordable systems based on block diagrams for simulation and training complexes
is still urgent. The article describes a software package for creating, testing, editing and calculation of functional block
diagrams designed for control systems of simulation and training complexes, including robots' and manipulators' simulation,
virtual laboratories and training systems. The paper discusses in detail both functionality and technology of visual editor, the
algorithm and the scheme of calculation module of block diagrams. The proposed editor has broad functionality and allows
simulating rather complex schemes. A calculation module is implemented as a dynamic link library which can be connected
to any software package. The developed technology allows enhancing functionality by connectin g additional software
modules, which may include the implementation of special purpose computing blocks and blocks for data exchange, such as
external consoles. The possibilities of applying the proposed system for process simulation and training systems are
illustrated by simulation of anthropomorphic robot control in manual and copying mode. The advantages of the system are
the ease of use, undemanding to resources and extensibility.
Ключевые слова: виртуальное моделирование, имитационно-тренажерные комплексы, функциональные схемы, системы управленияKeywords: virtual modeling, simulation and training complexes, functional diagrams, control systems
Просмотров: 12206
3. Моделирование распределения потенциала в рабочей области полевого транзистора со структурой «германий на изоляторе»: аналитическая модель и ее приложения [№4 за 2014 год]
Авторы: Масальский Н.В. (volkov@niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН (зав. сектором), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Обсуждаются вопросы моделирования характеристик транзисторных структур, выполненных по технологии нового поколения – «германий на изоляторе». Рассматривается один из возможных подходов к аналитическому решению 2D-уравнения Пуассона для потенциала в рабочей области полевого двухзатворного нанотранзистора со структурой «германий на изоляторе» и архитектурой «без перекрытия областей затвора и стока/истока». Для потенциала получено аналитическое решение уравнения Пуассона с использованием принципа суперпозиции. Рассматриваются физические ограничения технологических параметров исследуемых транзисторных структур для оптимизации их электрофизических характеристик, в частности, эффективного подавления короткоканальных эффектов. Показывается, что в исследуемых устройствах эти эффекты проявляются в большей степени, чем в аналогичных структурах «кремний на изоляторе». На основе численных решений уравнения Пуассона анализируются зависимости от технологических параметров ряда основных электрофизических характеристик, таких как распределение потенциала в рабочей области, порогового напряжения и крутизны подпороговой характеристики. Нелинейный характер полученных зависимостей обусловлен экспоненциальным ростом объемного заряда в рабочей области транзистора. Для выбранных топологических норм оптимизация параметров, определяющих области стока и истока, предоставляет дополнительную степень свободы управления ключевыми характеристиками наряду с толщиной рабочей области и подзатворного окисла фронтального затвора, что важно при анализе применимости транзисторных структур «германий на изоляторе».
Abstract: The article discusses the simulation questions of transistor structures characteristics that are created according
to a new generation technology "germanium on an insulator". It also considers one of the possible approaches to the
analytical solution of a 2D Poisson equation for a potential in the operation area of a field double gate nanotransistor with
"germanium on an insulator" structure and architecture "without overlapping of gate regions and a drain/source". The authors
have received an analytical solution of a Poisson equation for a potential using superposition principle.
The paper considers physical restrictions of technological parameters of researched transistor structures for their electro-physical characteristics optimization. In particular, for effective suppression of short-channel effects. These effects are shown
more in devices under study than in similar "silicon on an insulator" structures.
Based on numerical solutions of a Poisson equation the paper analyzes dependences of the main electro-physical
characteristics on technological parameters. These characteristics include potential distribution in operation area, threshold
voltage and a subthreshold characteristic slope. Non-linear nature of the received dependences is caused by the exponential
growth of a volume charge in the transistor operation area. For selected topological norms an optimization of parameters
defining drain and source regions provides an additional degree of freedom control of key characteristics along with
operation area and frontal gate oxide. This is important for an applicability analysis of transistor structures "germanium on an
insulator".
Ключевые слова: подпороговый наклон, пороговое напряжение, распределение потенциала, аналитическая модель, двухзатворный полевой нанотранзистор, структура «германий на изоляторе»Keywords: subthreshold slope, threshold voltage, potential distribution, analytical model, double gate field nanotransistor, structure "germanium on an insulator"
Просмотров: 11335
4. Использование Synopsys Design Compiler для синтеза самосинхронных схем [№4 за 2014 год]
Автор: Сурков А.В. (surkov@cs.niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН (старший научный сотрудник);
Аннотация: Потребности промышленности в высоконадежных вычислительных комплексах обусловили рост популярности асинхронной логики. Основными достоинствами асинхронных схем являются повышенная сбоеустойчивость и расширенный температурный диапазон эксплуатации. Среди недостатков следует отметить большую длительность проектирования вследствие отсутствия средств автоматизации проектирования асинхронных схем. Самосинхронные схемы являются наиболее простым для проектирования подклассом асинхронных схем. Для их создания чаще всего используется метод перекрестной реализации, который позволяет использовать синхронные схемы в качестве промежуточного этапа. Синхронная схема должна выполнять аналогичную функцию и может быть синтезирована обычным способом. Конвертация промежуточной синхронной схемы в самосинхронную может осуществляться с использованием шаблонов и поэтому легко автоматизируется. В качестве средства автоматизации выбрана система автоматизированного проектирования Synopsys Design Compiler (DC), которая используется для синтеза синхронных схем и может исполнять скрипты, написанные на языке Tcl. Весь процесс создания самосинхронной схемы делится на три этапа: предварительный синтез синхронной схемы из спецификации на языке Verilog HDL, конверсия в два канала и построение схемы индикации окончания переходных процессов. В завершение осуществляется оптимизация нагрузочной способности элементов схемы с использованием возможностей статического временного анализа DC. Все этапы проходятся под управлением одного скрипта, работающего в консоли DC, поэтому процесс полностью автоматизирован. В настоящий момент скрипт ограниченно функционален и может обработать только одну стадию конвейера за запуск.
Abstract: The industrial needs in a robust computing systems increase the interest in asynchronous logic. The major
reasons to use asynchronous design are the high robustness and wide operating temperature range of such schemes. The most
significant counter argument is the long developing time as а result of the lack of asynchronous design automation tools
(EDA). The burst mode schemes are the asynchronous schemes sub-class which is the easiest to build. The cross-coupled
dual rail expansion method is the most popular to design the burst mode schemes and can use the synchronous schemes as an
interim step of designing process. The synchronous scheme must perform the same function and can be obtained by a
common synthesis way. The conversion from synchronous prototype to burst-mode scheme may use the templates, so it is
easy to automate this process. We chose the Synopsys Design Compiler as one of EDA tools, which may provide
synchronous synthesis and also use Tcl language for scripting. The whole burst mode synthesis workflow process consists of
three major steps: synchronous synthesis from Verilog description, dual rail expansion and construction of complete
detection sub-scheme.
The last step is to optimize the load capability of the elements of the final scheme through the static timing analysis
algorithms built into the DC tool. All the steps are processed by the one tcl script working in the DC shell, so overall process
is fully automated. At this time the script has a limited functionality, an d can handle only one pipeline stage per run.
Ключевые слова: синопсис, сапр, самосинхронные схемы, асинхронные схемыKeywords: synopsys dc, CAD system, burst mode schemes, asynchronous schemes
Просмотров: 12110
5. Метод рир-проекции в подсистеме визуализации тренажерно-обучающей системы [№4 за 2014 год]
Авторы: Гиацинтов А.М. (algts@inbox.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий НИИСИ РАН (cтарший научный сотрудник); Мамросенко К.А. (kirillam@ya.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (руководитель Центра), кандидат технических наук;
Аннотация: В ряде отраслей (например в авиационно-космической) в настоящее время ощущается нехватка квалифицированных специалистов, способных профессионально управлять сложными техническими системами. Требуются многократное повышение производительности учебных центров, в том числе за счет внедрения новых методик подготовки, и создание более совершенной тренажерной базы. Мультимедийные технологии при построении тренажерно-обучающих систем позволяют создавать банки данных учебных материалов, содержащие изображения, тексты, сопровождающиеся аудио, видео и другими визуальными эффектами; включают в себя интерактивный интерфейс; позволяют эффективно использовать накопленную информацию при организации дистанционного и распределенного обучения. Одним из видов мультимедийной информации, использующейся в тренажерно-обучающих системах, является графический виртуальный образ инструктора. Для его внедрения в единое синтезированное трехмерное окружение создан метод рир-проекции, базирующийся на методе 3D-кеинга. Основной идеей технологии кеинга является выделение объекта от однородного фона. Данный процесс можно описать как процесс создания маски, содержащей информацию о прозрачности изображения и отделяющей объект от остального изображения. Так как любая реализация кеинга ресурсоемка, при обработке изображений большого размера на центральном процессоре трудно достичь работы подсистемы визуализации в реальном масштабе времени. Это требование к под-системе визуализации является одним из базовых, поэтому разработано решение, позволяющее использовать вычислительную мощность графического процессора для реализации кеинга.
Abstract: Nowadays in many industry sectors (for example, in aerospace industry) there is a shortage of qualified
specialists, capable of controlling complex technical systems. There is a need of a massive increase of training centers
efficiency, particularly with adaption of new training methods and developing of more effective training complexes.
Using multimedia technologies in training-simulation systems development allows creating training materials data
banks that include images, texts accompanied by audio, video and visual effects, interactive interface; provide an
effective way of using collected information for distant and distributed training. One way of using multimedia data in
training simulation systems is to insert a graphical representation of instructor into virtual environment. In order to
correctly visualize an image of instructor in a 3D virtual scene a method of rear-projection has been developed. It is
based on 3D keying. Its main function is to separate an object from a uniform background. This process can be
described as a process of creating a mask that contains information about image translucency that separates an object
from other parts of an image.
Any keying method is resource-intensive, so processing of large images on CPU can lead to performance problems
of visualization subsystem, while one of the requirements for visualization subsystem is real-time operation.
Considering this requirement, a realization of keying algorithm uses resources of the video card to process images.
Ключевые слова: визуализация, рендеринг, тренажерно-обучающие системы, кеинг, рир-проекцияKeywords: render, rendering, training simulation systems, keying, rear-projection
Просмотров: 11546
6. Способы инициализации многопроцессорной системы [№4 за 2014 год]
Авторы: Лавринов Г.А. (lavrinov@cs.niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва;
Аннотация: Любая многопроцессорная система должна быть проинициализирована по включении питания. В данной работе рассматриваются системы на базе RapidIO. От правильной настройки маршрутов среды RapidIO зависит корректная работа системы в целом. Существуют два алгоритма инициализации – динамический и статический. Алгоритм динамической инициализации RapidIO, приведенный в спецификации, имеет ряд недостатков, одним из которых является отсутствие информации о физическом составе системы после инициализации. Для некоторых задач, к примеру, по тестированию многопроцессорной системы, это недопустимо. Поэтому необходимо использовать статическую инициализацию, которая подразумевает уже заранее подготовленный набор команд для настройки маршрутов между устройствами. Для эффективного создания набора команд, осуществляющих инициализацию, предлагается применять конфигуратор, использующий базовые блоки RapidIO. Система рассматривается как набор базовых блоков, имеющих уникальные номера портов коммутаторов RapidIO. Конфигуратор, принимая на вход структуру из географического адреса модуля, модели модуля и связи с остальными модулями, формирует на выходе набор служебных пакетов для инициализации коммуникационной среды RapidIO. Эффективность данного способа в большей мере проявляется при построении различных модификаций многопроцессорной системы. В статье описаны существующая на сегодняшний день аппаратная поддержка инициализации среды и ее применение в тестируемой системе.
Abstract: Any multiprocessor system must be initialized on power. This article considers RapidIO systems. Correct
RapidIO routers configuration influences on proper work of the whole system. There are two initialization algorithms:
dynamic and static. RapidIO dynamic initialization algorithm indicated in the specification has a number of faulties including
a lack of information about physical structure after initialization. For example, it is unacceptable for some tasks on testing of
a multiprocessor system. Therefore, static initialization should be used as it already envisages a set of commands for settin g
up routes between devices. It is proposed to apply the configurator that uses basic RapidIO switch ports in order to create a
set of commands performing initialization effectively. The system is considered as a set of basic blocks with unique numbers
of RapidIO switch ports. A configurator takes the input of the structure from a module geographical address, module models
and connections between other modules. Output it creates a set of service packages to initialize RapidIO communicative
interface.
The effectiveness of this method appears mostly during the creating of various multiprocessor system modifications. This
article also describes the current hardware support for initialization interface and its application in the testing system.
Ключевые слова: rapidio, многопроцессорные системы, инициализация, конфигуратор, тестирование, маршрутизация, алгоритмKeywords: RapidIO, multiprocessor systems, initialization, configurator, testing, routing, algorithm
Просмотров: 13465
7. Анализ интервально стохастических температурных полей технических систем [№4 за 2014 год]
Авторы: Мадера А.Г. (alexmadera@mail.ru) - НИИСИ РАН (профессор, зав. отделом), доктор технических наук; Кандалов П.И. (petrki87@gmail.com) - НИИСИ РАН (зам. зав. отделом);
Аннотация: Практика показывает, что реальные температурные поля технических систем носят неопределенный интервальный характер. Это обусловлено интервальным характером факторов, определяющих тепловой режим технической системы, а именно: параметрами конструкции технической системы, обладающими статистическим технологическим разбросом изготовления; факторами, возникающими при функционировании технической системы (потребляемые мощности, тепловые потоки, параметры внутренней среды); факторами окружающей среды (температуры среды, хладоносителей, скорости потоков и пр.). Вместе с тем моделирование температурных полей технических систем в настоящее время проводится в предположении детерминированности, при котором все параметры теплового режима считаются однозначно и абсолютно точно известными. В статье описываются метод и алгоритм математического и компьютерного моделирования интервально стохастических температурных полей технических систем. Метод и алгоритм основаны на авторских разработках по матрично-топологическому методу, программному комплексу моделирования детерминированных трехмерных температурных полей технических систем (STF-ElectronMod), а также на методе статистических испытаний. Применение разработанного метода и алгоритма к моделированию интервально стохастических температурных полей рассмотрено на примере электронной системы.
Abstract: Experience has shown that the actual temperature fields of technical systems have uncertainty interval nature. This is
due to the interval factors determining the thermal regime of the technical system. These factors include: the design parameters of
technical systems with statistical techno logical manufacture spread; factors arising in the operation of technical systems ( power
consumption, heat flows, internal environment parameters); environmental factors (temperature, medium, refrigerant, flows velocity,
etc.). However, now modeling of temperature fields of technical systems is being conducted under the assumption of determinac y.
This means that all thermal condition parameters are considered accurately known. The paper presents the method and algorithm of
mathematical modeling and simulation of stochastic interval temperature fields for technical systems. The method and algorithm are
based on the author's developments according to a matrix-topological method, the software complex three-dimensional deterministic
modeling of temperature fields of technical systems (STF-ElectronMod), as well as Monte-Carlo method. The application of the
method and algorithm for modeling interval stochastic temperature fields is considered on the example of an electronic system.
Ключевые слова: температурное поле, неопределенный, интервальный, стохастический, математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонениеKeywords: a tempering, uncertainty, interval, stochastic, mathematical expectation, variance, standard deviation
Просмотров: 9952
8. Об одной методике классификации клеток крови и ее программной реализации [№4 за 2014 год]
Авторы: Беляков В.К. (bel.vk@yandex.ru) - ВЕСТТРЭЙД ЛТД (генеральный директор), доктор математических наук; Сухенко Е.П. (evs@westtrade.ru ) - ВЕСТТРЭЙД ЛТД (технический директор), кандидат физико-математических наук; Захаров А.В. (zaharov@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва; Кольцов П.П. (koltsov@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, доктор технических наук; Котович Н.В. (kotovich@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва; Кравченко A.А. (alexk@genebee.msu.su) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук; Куцаев A.С. (koutsaev@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук; Осипов A.С. (osipa68@yahoo.com) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук; Кузнецов А.Б. (shuricnet@mail.ru) - Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова (доцент), кандидат математических наук;
Аннотация: Предложена методика классификации лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов, основанная на всестороннем изучении опыта применения различных методов сегментации микроскопических изображений и алгоритмов вычисления характерных признаков клеток крови. Данный подход предполагает применение усовершенствованного комбинированного метода сегментации изображений, использование оптимизированного вектора признаков объекта и нейросетевого классификатора. Важную роль в создании описываемого метода сегментации сыграла разрабатываемая в НИИСИ РАН методика EDEM сравнительного исследования алгоритмов обработки изображений. Метод сегментации включает в себя такие шаги, как выделение граничных точек, замыкание контуров и устранение пересегментации (основанное на использовании набора признаков, вычисленных для каждого начального сегмента). Для выделения граничных точек используется комбинация классического детектора Кэнни и метода Риттера–Купера, разработанного для сегментации клеток крови. Данная комбинация обладает преимуществами обоих алгоритмов. Для улучшения границ и замыкания контуров применяется подход, основанный на использовании теории графов и развивающий адаптивный алгоритм замыкания контуров Цзяна. Процедура устранения пересегментации носит итерационный характер. Наш метод сегментации пригоден для сегментации как красных (эритроцитов), так и белых (лейкоцитов) клеток крови, а также тромбоцитов. Для решения задачи классификации клеток по набору признаков использовалась нейронная сеть типа многослойный персептрон (трехслойная нейронная сеть прямого распространения с сигмоидной функцией активации). Нейросетевой классификатор позволяет эффективно разделять клетки крови на классы, используемые в практической гематологии. Разработана программная библиотека, реализующая предложенную методику. Тесты, использующие различные изображения мазков крови, показали высокий потенциал предложенной методики для практического применения.
Abstract: A method is offered to classify the leukocytes, erythrocytes and thrombocytes. This method is based upon a
comprehensive study of various segmentation methods of microscopic images and algorithms for calculation of blood cell
feature sets. Our approach assumes the application of an improved combined segmentation method for microscopic images,
the use of an optimized feature vector of an object and a neural network classifier. The important role in the design of our
segmentation method belongs to the EDEM method for a comparative study of image processing algorithms developed in
SRISA RAS. The segmentation method includes such steps as edge detection, contour closing and over-segmentation elimi-nation (based upon a set of features calculated for each initial segment). For the edge detection we use a combination of the
classical Canny detector and the Ritter-Cooper method designed for blood cell segmentation. This combination comprises the
advantages of both algorithms. For the boundary enhancement and contour closing steps we use an approach based upon the
graph theory which develops the adaptive contour closure algorithm proposed by Jiang. The over-segmentation elimination is
an iterative procedure. Our segmentation method is suitable for both red and white blood cell segmentation. To solve the
blood cell classification task by a feature set we use a neural network of a multilayer perceptron type (three-layer feedforward
neural network with a sigmoid function in the hidden layer). The neural network classifier allows one to effectively separate
the cells into different types used in practical hematology. The program library, where the proposed classification method
was implemented, is created. Our tests with various blood smear images have shown a high potential of our method for prac-tical application.
Ключевые слова: системы автоматической микроскопии, клетки крови, сегментация изображений, детекторы границ, сравнительное исследование, классификация изображений, нейронные сетиKeywords: automated microscopic systems, blood cells, image segmentation, edge detectors, comparative study, image classification, neural network
Просмотров: 17388
9. Реализация системы частиц в реальном времени на GPU [№4 за 2014 год]
Авторы: Мальцев А.В. (avmaltcev@mail.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Для реалистичной визуализации и моделирования в трехмерных виртуальных сценах ряда важных с точки зре-ния правильного восприятия окружающей среды природных явлений и объектов, не имеющих четких геометриче-ских границ (например, дыма, пламени, струй воды, дождя, снега и т.п.), обычно используются системы частиц. В данной работе предлагается технология распределенного моделирования и визуализации таких систем с примене-нием современных многоядерных графических процессоров. Технология включает два этапа: первый – вычисление состояния системы частиц в заданный момент времени в виде массива данных о частицах, второй – визуализация полученного массива с синтезом «на лету» необходимой геометрии частиц, расчетом их освещенности и наложением текстур. Оба этапа полностью выполняются на графическом конвейере видеокарты, что позволяет достичь высокой степени параллелизма. Для этого задействован механизм шейдерной обработки, включая вершинный, геометрический и фрагментный шейдеры. Геометрический шейдер используется в ходе второго этапа при синтезе полигональной модели частицы. В качестве примера рассматривается построение частицы в форме «спрайта» – квадрата, постоянно повернутого лицевой стороной к виртуальной камере. Разработанная технология поддерживает использование в трехмерных сценах систем частиц с количеством элементов порядка 10 6 , сохраняя при этом возможность рендеринга в режиме реального времени. Последнее особенно важно для таких областей применения, как имитационно-тренажерные комплексы и системы виртуальной реальности. В статье также описываются практические результаты предлагаемых решений, ориентированные на использование в системах визуализации реального времени.
Abstract: Particle systems are commonly used in virtual three-dimensional scenes for realistic simulation and
visualization of important (in terms of the correct environment perception) natural phenomena and objects that have no
clear geometry boundaries, e.g. smoke, fire, water jets, rain, snow, etc. The work proposes the technology for
distributed simulation and visualization of such systems using modern multi-core graphic processors. This technology
includes two stages. The first stage includes calculation of particle system condition at specified time moment as
particles data array. The second assumes a visualization of obtained array with «on the fly» synthesis of necessary
particle geometry, their lighting calculation and texture mapping. Both stages are performed on videocard's graphics
pipeline that allows achieving high degree of parallelism. For this purpose the shader rendering mechanism is
employed including vertex, geometry and fragment shaders. The second stage uses a geometr y shader for synthesis of
particle's polygonal model. As an example, particle construction is considered as a “sprite”. It has a square form with
its front face is always looking at virtual camera. Developed technology supports using of particle systems with
number of elements about 10
6
in three-dimensional scenes. It saves a possibility of real-time rendering that is
particularly important for such application fields as simulation-training complexes and virtual environment systems.
Furthermore, the article also describes practical results of proposed decisions that are oriented for using in real -time
visualization systems.
Ключевые слова: визуализация, система частиц, шейдеры, графический процессор, имитационно-тренажерные комплексыKeywords: render, particle system, shaders, graphic processor, simulation-training complexes
Просмотров: 14531
10. Использование драйвера для тестирования прототипа контроллера Ethernet 1 Гбит/с [№4 за 2014 год]
Автор: Слинкин Д.И. (slin@nm.ru) - НИИСИ РАН (зав. группой);
Аннотация: В статье описывается созданное в НИИСИ РАН семейство контролеров Ethernet. В настоящее время идет работа над новым перспективным процессором со встроенным контроллером Gigabit Ethernet. Тестирование является частью процесса разработки микросхем и представляет собой трудоемкую задачу. В статье рассматривается проверка модели встроенного сетевого контроллера, проводимая в процессе его разработки. Исследуемый прототип реализован в виде технологической платы на основе программируемой логической интегральной схемы. Существуют раз-личные подходы к верификации проектов микросхем. В статье предлагается методика тестирования сетевых контроллеров, созданная на основе практического опыта. Данное тестирование стало основным этапом проверки прототипа сетевого контроллера. В качестве основы для тестового программного обеспечения предлагается использовать системные программы – драйверы. Обсуждаются задачи, решаемые при помощи программных тестов: первоначальное включение, проверка функциональной пригодности, совместимость с различным оборудованием и операционными системами, программная совместимость с предыдущей версией микросхемы, проверка стабильности и надежности. Особое внимание уделено тестированию производительности и исследованию поведения сетевого контроллера в условиях превышения пределов нормального функционирования. Рассматриваются факторы, влияющие на производительность, а также проблема загрузки процессора при интенсивной сетевой работе и способы ее снижения. Показаны ситуации, которые могут возникнуть при стрессовой нагрузке на контроллер. Кратко оцениваются область применения функциональных тестов, их преимущества и недостатки по сравнению с другими методами тестирования. Обосновывается применение драйверов и готовых тестов в качестве способа снижения трудоемкости. Предлагается план дальнейших работ.
Abstract: The article describes a family of Ethernet controllers created the SRISA RAS. Currently a prototype of a new
perspective processor with embedded Gigabit Ethernet controller is being designed. Testing is an integral part of
microcircuits design process and is a time-consuming task. This article introduces an approach to testing of an embedded
network controller model during its design. The prototype in question is implemented as a field-programmable gate array
(FPGA) based on technological card. There are several different ways of microcircuits projects verification. The article offers
the network controllers testing method based on author’s practical experience.
This testing method has become the main stage of the network controller’s prototype verification. The system software –
drivers are suggested as a basis for the testing software. The article also considers the following subjects: the tasks which can
be solved using software based tests, such as: smoke tests, suitability, compatibility with different hardware and operation
systems, program compatibility with previous version of microcircuit, stability and reliability testing. Special attention is paid
to performance testing and to surveying of a network controller’s behavior beyond the limits of normal operation; factors tha t
affect the system’s performance; an issue of CPU loading during intensive network activity and the ways of its reduction;
situations which can appear during controller’s stress loading.
In conclusion the paper discusses a range of functional tests application, as well as their advantages and disadvantages in
comparison with other testing methods. Drivers and ready-made tests are presented as means of reducing labor-intensity. The
plan of future works is suggested.
Ключевые слова: сетевой контроллер, ethernet, функциональное тестирование сбис, тестирование производительности, багет, линуксKeywords: network controller, ethernet, vlsi functional testing, performance testing, baget, linux
Просмотров: 11094
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Следующая → ►
