Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№1
Ожидается:
16 Марта 2024
Статьи журнала №3 2018
Колонка редактора1. Методы разработки драйверов графической подсистемы [№3 за 2018 год]
Авторы: Ефремов И.А. (i350300800e@gmail.com) - ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН (программист), Аспирант ; Мамросенко К.А. (kirillam@ya.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (руководитель Центра), кандидат технических наук; Решетников В.Н. (rvn_@mail.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий ФНЦ НИИСИ РАН (профессор), доктор физико-математических наук;
Аннотация: В статье описаны проблемы разработки ПО для задач взаимодействия систем на кристалле и ОС Linux. Архитектурой ОС предусмотрено создание драйвера – компонента, обеспечивающего прием и передачу данных устройства с использованием программного интерфейса. Разработка драйверов для ОС с открытым исходным кодом затрудняется из-за непрерывных изменений функций и структуры ядра. Описаны структура и составные части графической подсистемы, представляющей собой набор компонентов, находящихся в разных адресных пространствах доступа виртуальной памяти ОС и взаимодействующих между собой, в том числе посредством интерфейса системных вызовов. Программирование графического ядра выполняется при помощи заполнения буфера команд: для каждого приложения создается контекст графического ядра, содержащий свой командный буфер и все необходимые данные, используемые графическим ядром для отрисовки/расчетов, – координаты, векторы нормали, цвета, текстуры. Существуют несколько подходов к установке графического режима, однако наиболее оправданным решением является применение модуля KMS (Kernel Mode Setting), который используется ключевыми производителями микропроцессоров и графических карт. Для полной реализации возможностей графического ядра необходимо обеспечить взаимодействие модулей ядра ОС и пространства пользователя посредством создания собственных системных вызовов, регламентирующих низкоуровневую работу с устройством. Применение платформ прототипирования на основе FPGA-матриц позволяет проверить работоспособность ПО, получить некоторые характеристики производительности и выявить ошибки в системе на кристалле на ранних стадиях проектирования. Отладка модулей ядра занимает значительное время в силу ограничений, накладываемых со стороны как платформы для прототипирования, так и ОС. Кроме того, ошибки, возникающие в коде ядра, трудновоспроизводимы, что также затрудняет отладку модулей ядра. В статье рассмотрены подходы к реализации KMS-модуля и компонентов графической подсистемы ОС Linux, которые позволяют обеспечить корректное взаимодействие ОС и контроллера вывода на экран системы на кристалле.
Abstract: The paper describes problems of software development for the problems of interaction between systems-on-a-chip (SoC) and the Linux operating system (OS). The OS architecture provides various instruments for creating a driver that is a component allowing the device data exchange using a software interface. The development of drivers for an open source OS is difficult due to continuous changes in functions and a kernel structure.
The paper describes graphics subsystem structure and components. The subsystem is a component kit located in different address spaces of OS virtual storage. The components interact through a system call interface. Programming of a graphics engine is performed by filling a command buffer. Each application has a graphics engine context that contains its own command buffer and all necessary data used by the graphics engine for rendering/calculations: coordinates, normal vectors, colors, textures.
There are several approaches to setting graphics mode. However, the most reasonable solution is using KMS module (Kernel Mode Setting). Key manufacturers of microprocessors and graphics cards commonly use these modules. It is necessary to ensure the interaction between OS kernel modules and user space through creating own specific system calls. These system calls regulate low-level operations with the device and allow taking full advantage of the graphics unit capabilities.
Using FPGA-based prototyping platforms allows verifying software functionality, getting performance characteristics and finding errors in SoC hardware design at early stages. Debugging kernel modules is time-consuming due to limitations imposed both by a prototyping platform and the OS. In addition, the errors in a kernel code are difficult to reproduce, which also complicateы debugging of kernel modules.
The paper considers some approaches to implementation of Linux OS KMS module and graphics subsystem components, which provide correct interaction of the OS and the SoC display controller.
Ключевые слова: графическое ядро, драйвер, linux, снк, разработка, модуль ядраKeywords: gpu, driver, linux, soc, development, kernel module
Просмотров: 11513
2. Исследование сжатия растровых изображений с использованием искусственных нейронных сетей [№3 за 2018 год]
Авторы: Генов А.А. (vlad_osipovv@mail.ru) - НИИСИ РАН (профессор, ведущий научный сотрудник), доктор технических наук; Русаков К.Д. (rusakov.msk@yandex.ru) - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (младший научный сотрудник); Моисеев А.А. (moisandry@gmail.com) - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (студент); Осипов В.В. (vlad_osipovv@mail.ru) - НИИСИ РАН (доцент, старший научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Современные темпы роста объемов информации, хранящихся на жестких дисках, передаваемых по сети Интернет и локальным сетям предприятий, обусловили актуальность задачи сжатия, передачи и хранения данных. Большая часть передаваемых по сети данных представлена в виде мультимедийного контента. Сегодня все более популярными становятся алгоритмы сжатия визуальной информации, основанные на нейросетевом аппарате. В отличие от классических алгоритмов, основанных на устранении избыточности, данные алгоритмы базируются на искусственных нейронных сетях. Направление актуально в связи с развитием математических алгоритмов обучения сети, что в дальнейшем позволит улучшить существующие методы сжатия. Проведенный анализ публикаций показал, что в настоящее время конкретная информация о влиянии архитектуры искусственной нейронной сети на процесс обучения и качество их работы на реальном мультимедийном контенте отсутствует. Актуальна задача выбора топологии сети, наиболее подходящей для сжатия визуальной информации. Целью авторов статьи является описание возможностей одного из типов искусственных нейронных сетей – многослойного персептрона – в области сжатия и восстановления изображений произвольного вида. Рассматриваются топологии искусственных нейронных сетей и алгоритмы их обучения, анализируется эффективность работы этих сетей. Описывается архитектура бутылочного горлышка, наиболее часто используемая при решении задачи сжатия и восстановления изображений. Приводится один из способов кодирования и декодирования данных, полученных при работе сетей. В статье описывается проведенный вычислительный эксперимент, приведены полученные результаты. Результаты показали, что использование многослойного персептрона с входным вектором свыше восьми значений менее эффективно. В итоге предложена наиболее подходящая архитектура сети, которую можно использовать на практике.
Abstract: Modern rates of information growth stored on hard disks transferred over the Internet and local enterprise networks has made it necessary to solve the problem of compressing, transferring and storing data. Most of the transferred data is in the form of multimedia content.
Nowadays, the algorithms for compressing visual information based on the neural network apparatus are becoming more popular. Unlike classical algorithms, which are based on the elimination of redundancy, these algorithms are based on artificial neural networks. The field is relevant due to the development of mathematical algorithms for network learning, which will improve existing compression methods in the future.
The analysis of publications showed that nowadays there is no particular information about the influence of the artificial neural network architecture on a learning process and the quality of their work in real multimedia content. The important task is to select a network topology, which is most suitable for compressing visual information.
The purpose of the article is to describe the capabilities of one of the types of artificial neural networks called a multi-layer perceptron in the area of compression and recovery of images of an arbitrary type. The paper analyzes topologies of artificial neural networks, algorithms for their learning, and the efficiency of their work. It also describes the architecture of a “bottleneck”, which is most often used in solving the problem of image compression and recovery. The authors give one of the ways of encoding and decoding data obtained during network operation. The paper describes a computational experiment and gives its results.
The experiment showed that using a multilayer perceptron with an input vector of more than eight values turned out to be less effective. As a result, the authors propose the most suitable network architecture to use in practice.
Ключевые слова: нейронная сеть, алгоритм сжатия, изображение, машинное обучениеKeywords: neural network, compression algorithm, image, machine learning
Просмотров: 12871
3. Принципы построения программного комплекса для теплового проектирования электронных систем [№3 за 2018 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: В работе рассматриваются концептуальные вопросы разработки программного комплекса для теплового проектирования сложных электронных систем и проведения многовариантного компьютерного моделирования нестационарных, нелинейных, детерминированных и стохастических тепловых процессов и температурных полей в электронных системах любой сложности и при воздействии дестабилизирующих факторов. Многофункциональный программный комплекс должен обеспечивать графическое представление исходных данных и результатов вычислений температурных распределений и тепловых характеристик в виде таблиц, графиков, диаграмм и т.п. Вычислительные алгоритмы, реализующие математические модели программного комплекса, должны быть реализованы и оптимизированы как для пользовательских компьютеров, так и для суперкомпьютерных систем путем их распараллеливания с помощью программных интерфейсов Open Multi-Processing (OpenMP) и Message Passing Interface (MPI). Основным языком программирования разрабатываемого комплекса является язык C#, обеспечивающий крос-сплатформенность, скорость и удобство разработки, поддержку выборочной оптимизации на языках C++ и C. Средой разработки служит Microsoft Visual Studio под управляемой ОС Windows, при этом адаптация под другие платформы обеспечивается кроссплатформенной средой исполнения Mono. Рассмотрена архитектура проектируемого программного комплекса, которая представляет собой трехуровневую модель, включающую уровни представления данных, доменную модель и уровень данных, позволяющих оптимизировать программный комплекс, расширять его функциональные возможности и адаптировать под требуемые платформы.
Abstract: The paper considers conceptual issues on developing a multifunctional software package for thermal design of complex electronic systems. The software package is intended to carry out mathematical and computer analysis of the nonlinear unsteady-state stochastic and determine thermal processes and temperature distributions in electronic systems of any structural complexity and the impact of destabilizing factors.
A multifunctional software package should provide a graphical representation of both source data and computer modeling results in the form of tables, graphs, diagrams, etc. Computational algorithms that implement mathematical models should be written and optimized both for personal computers and supercomputer systems through their paralleling using Message Passing Interface (MPI) or Open Multi-Processing (OpenMP).
The basic programming language for developing the developed software package is C#. It provides a cross-platform, development speed and convenience, support for selective optimization in C++ and C. An integrated development environment is Microsoft Visual Studio that runs only Microsoft Windows platform. It is possible to run development programs in Linux or Mac OS X using non-Microsoft .NET implementations like Mono.
The authors consider the architecture of the developed software package divided into three levels. They are: a presentation level, a business logical level, and a database level that allows effective optimizing the software package, extending its functionality and supporting several platforms like Mac OS X or Linux.
Ключевые слова: программный комплекс, тепловое проектирование, тепловые процессы, электронная система, архитектура, температурное распределениеKeywords: software package, thermal design, thermal processes, electronic system, architecture, temperature distribution
Просмотров: 8258
4. Высокоуровневая архитектура тренажерно-обучающих систем сложных технических комплексов [№3 за 2018 год]
Автор: Родителев А.В. (avrod_94@mail.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (ФНЦ НИИСИ РАН) (ведущий программист); Гиацинтов А.М. (algts@inbox.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий НИИСИ РАН (cтарший научный сотрудник);
Аннотация: В статье рассмотрена архитектура тренажерно-обучающей системы на примере прототипа авиационного тренажера. Подсистема визуализации тренажерно-обучающей системы обеспечивает отображение результатов моделирования внешней среды и объекта управления с помощью устройств отображения информации. Она должна обеспечивать воспроизведение созданной виртуальной сцены с достаточно подробным содержанием, позволяющим операторам успешно выполнять поставленные задачи. Приведены требования к тренажерно-обучающей системе сложных технических комплексов, в том числе предъявляемые к ее подсистеме визуализации. Разработанная архитектура обеспечивает унификацию способов сопряжения с оборудованием, использование тренажерно-обучающей системы с различными устройствами ввода информации, а также позволяет избежать высокой связанности компонентов. Каждое устройство, как правило, имеет свои особенности: специализированное ПО, закрытые протоколы обмена информацией, разъемы различных стандартов. Разработанная система расширений (плагинов) позволяет учитывать особенности устройств без модификации основного модуля и других подсистем. Для работы с плагинами был создан управляющий интерфейс. Плагины не зависят друг от друга и могут быть добавлены или удалены без нарушения целостности работы системы. В зависимости от вычислительной нагрузки обработку данных тренажерно-обучающей системы можно реализовать на одном аппаратном комплексе или для каждой подсистемы использовать отдельный. Любая подсистема может быть создана независимыми разработчиками и представлена отдельными программными комплексами. Предусмотрена возможность работы проектируемых подсистем на аппаратных комплексах с различными архитектурами процессоров, способами хранения байтов в памяти (big-endian или little-endian) и на различных операционных системах. Описан алгоритм преобразования координат, полученных от математической модели, в систему координат подсистемы визуализации.
Abstract: The paper provides a detailed description of the training simulation system (TSS) architecture using the example of an air simulator prototype. A TSS visualization subsystem provides visualization of external environment and a control object using display devices. It should provide reproduction of the created virtual scene with a sufficiently detailed content that allows TSS operators to perform the assigned tasks successfully.
The authors give the requirements for TSS subsystems, including those for the TSS visualization subsystem. The developed architecture avoids high coupling of components and provides a unified approach to managing hardware, such as various input devices.
Usually, a device has some peculiar properties: specific control software, closed information exchange protocols, different connector types. The developed plugin management systems allows taking into account various hardware features without modifying the main module and other subsystems. The created control interface works with pluggable modules. Plugins are self-sufficient and can be added or removed without violating the integrity of the system.
Depending on the workload, data processing can be organized on one machine or each subsystem can operate on a separate machine. Each subsystem is a standalone software complex that may be developed by a third-party developer.
The main module and its subsystems can operate on hardware complexes with different processor architectures, endianness (little or big) and operating systems. The paper also describes an algorithm that transforms geographic coordinates received from the modeling subsystem to the coordinate system used by the visualization subsystem.
Ключевые слова: тос, тренажерно-обучающие системы, система визуализации, трехмерное моделирование, тренажер, имитационные системыKeywords: TSS, training simulation systems, visualization system, 3d modeling, simulator, simulation systems
Просмотров: 10057
5. Адекватные междисциплинарные модели в прогнозировании временных рядов статистических данных [№3 за 2018 год]
Авторы: Пранов Б.М. (boris.pranov@gmail.com) - Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации (профессор), доктор технических наук;
Аннотация: В статистических исследованиях для моделирования и прогнозирования временных рядов обычно используют многофакторные линейные модели. Область их применения весьма обширна. Они достаточно эффективны в ситуации, когда множество точек, изображающих исследуемые объекты в многомерном пространстве параметров, располагается вблизи некоторого линейного подпространства (или его сдвига относительно начала координат). Этот эффект легко обнаруживается с помощью факторного анализа. Если же такое подпространство (линейное множество) отсутствует, для построения более точных моделей применяют нелинейные зависимости. В экономике для описания зависимости прибыли предприятия от числа работников и стоимости основных средств используют функцию Кобба–Дугласа. Оказывается, если рассматривать пожары и другие явления социума как своеобразную его «продукцию», то функция Кобба–Дугласа с высокой степенью точности позволяет аппроксимировать соответствующие временные ряды. В результате получается целый ряд интересных моделей в новых предметных областях. По итогам расчетов выяснилось, что временной ряд общего числа пожаров на территории РФ очень хорошо аппроксимируется функцией Кобба–Дугласа, а прогностические значения, рассчитанные по таким моделям, весьма близки к реальным. Аналогичная адекватная аппроксимация временных рядов общего числа пожаров пригодна для значительного количества европейских стран, а также США. Такое моделирование применимо, в частности, и в туристической отрасли – в статье рассматриваются модели полного дохода гостиниц в зависимости от числа работников и величины основных фондов.
Abstract: Statistical studies commonly use multivariate linear models to model and predict time series. Their application area is quite extensive. They are quite effective in a situation when a set of points depicting the objects under investigation in a multidimensional parameter space is located near a certain linear subspace (or its shift relative to the origin). Factor analysis easily reveals this effect. If there is no such subspace (linear set), nonlinear dependencies are used to construct more accurate models.
In the economy, the Cobb-Douglas function is used to describe the dependence of enterprise profits on the number of employees and the value of fixed assets. It turns out that if we consider fires and other phenomena of society as a kind of its “production”, then the Cobb-Douglas function allows approximating a corresponding time series with a high degree of accuracy. As a result, we get a number of interesting models in the new subject areas.
The results of calculations showed that the Cobb-Douglas function is good at approximating the time series of the total number of fires in the territory of the Russian Federation. The prognostic values calculated by such models are very close to the real ones. A significant number of European countries, as well as the United States use a similarly adequate approximation of the time series of the total number of fires.
Such modeling is also appropriate for a tourism industry. The paper considers the models of total hotel income depending on the number of employees and the size of fixed assets.
Ключевые слова: моделирование, прогнозирование, статистические данные, аппроксимация, временной рядKeywords: modeling, forecasting, statistical data, approximation, time series
Просмотров: 11053
6. Моделирование восприятия мозгом анаграммно искаженного текста [№3 за 2018 год]
Авторы: Усманов З.Д. (zafar-usmanov@rambler.ru) - Российско-Таджикский (Славянский) университет (профессор), доктор физико-математических наук;
Аннотация: Объектом исследования являются тексты естественных языков, слова которых обессмыслены случайными перестановками букв. Рассматривается способность человеческого мозга безошибочно распознавать смысл непривычной продукции. В статье предлагается математическая модель объяснения того, каким образом мозг справляется с решением этой задачи в случаях, когда a) первая, б) последняя, в) первая и последняя буквы слова остаются на своих местах, а все прочие переставляются произвольным образом, и, наконец, в самом общем случае г), когда ни одна буква слова не фиксируется и все они в пределах слова могут располагаться в любом порядке. Объяснение основывается на понятии в широком смысле анаграммы слова как совокупности его букв, расставленных в какой-либо последовательности, а также на понятии прообраза анаграммы, в роли которой выступает само слово. В упрощенной математической модели предполагается, что мозг воспринимает каждую анаграмму изолированно; распознает ее правильно, если ей соответствует единственный прообраз, а если таких прообразов несколько, то автоматически останавливает свой выбор на том из них, который имеет наибольшую частоту встречаемости в текстах. Приемлемость такой модели проверялась на английском, литовском, русском и таджикском языках, а также на искусственном языке эсперанто. Для всех языков эффективность безошибочного распознавания искаженного текста оказывалась приблизительно одинаковой, на уровне 97–98 %. При необходимости достижения более высоких показателей можно обратиться к расширенной модели, в которой мозг учитывает пары, а возможно, и тройки соседствующих буквенных совокупностей.
Abstract: The object of research are natural language texts the words in which were corrupted by random letter transpositions. The authors analyze the ability of a human brain to accurately recognize the meaning of distorted texts. offer mathematical models how the brain decides the problem.
The paper describes a mathematical model that explains how the brain solves the problem in cases when a) the first, b) the last, c) the first and last letters of words remain in their places, and all others are reset arbitrarily and, finally, in the most general case, d) when no letter is fixed and all letters within a word can be placed in any order. The explanation is based on the concept of a word anagram (in the broad sense, the set of its letters arranged in any sequence) as well as on the concept of an anagram prototype.
A simplified mathematical model assumes that the brain perceives each anagram separately; recognizes it correctly if it has a single prototype. In the case when there are several such prototypes, the brain automatically selects the one that has the highest frequency of occurrence in texts. The acceptability of this model was tested in English, Lithuanian, Russian and Tajik, as well as in the artificial language such as Esperanto. For all languages, efficiency of the correct recognition of distorted text was at the level of 97–98%. If it is necessary to achieve higher indicators, one can refer to an extended idea in which the brain takes into account couples, and maybe triples of neighboring letter sets.
Ключевые слова: текст, анаграмма, мозг, восприятие, математическая модельKeywords: text, anagram, brain, perception, mathematical model
Просмотров: 8501
7. Модели сопровождения информационных систем предприятия по этапам жизненного цикла [№3 за 2018 год]
Авторы: Лисецкий Ю.М. (Iurii.Lisetskyi@snt.ua) - Компания «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА» (генеральный директор), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрено предприятие как сложная организационная система, для эффективного функционирования которой необходима современная информационная система управления, позволяющая осуществлять сбор, хранение и обработку информации для повышения степени обоснованности и своевременности принимаемых решений. Решение этой задачи возможно на основе комплексной автоматизации управления всеми производственными и технологическими процессами предприятия, а также необходимыми ресурсами. Показано, что формирование описания информационной системы предприятия осуществляется с помощью модели жизненного цикла, которая определяет порядок выполнения этапов разработки, а также критерии перехода от этапа к этапу. Под моделью жизненного цикла информационной системы понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязь процессов, действий и задач в течение жизненного цикла. Структура жизненного цикла информационной системы базируется на трех группах процессов: основных (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение), вспомогательных (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем) и организационных (создание инфраструктуры проекта, управление проектом, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение). Приведены наиболее распространенные модели жизненного цикла: каскадная (водопадная), модель итеративной и инкрементальной разработки (поэтапная модель с промежуточным контролем) и спиральная. Показано, что в процессе исследований и проектирования информационная система предприятия выступает пассивной категорией, процесс функционирования которой может быть описан моделями сопровождения по этапам жизненного цикла: моделью строения, моделью функционирования и моделью развития. Разработка этой тройки моделей является также дополнительным информационным фактором, позволяющим осуществлять структуризацию процесса создания и функционирования информационной системы предприятия.
Abstract: The article considers an enterprise as a complex organizational system, which requires a modern management information system for effective functioning. Such system enables information collection, storage, and procession to increase relevance and timeliness of made decisions. The problem might be solved based on complex automation of all industrial and technological processes and required resources management.
The paper shows that the information system description is formed based on a lifecycle model, which defines the order of development stages and criteria of stage transition. An information system lifecycle model is a structure that defines a sequence of completion and interconnection of processes, actions and tasks throughout a life cycle. The structure of the information system life cycle is based on three groups of processes: primary (acquisition, supply, development, operation, maintenance), supplementary (documenting, configuration management, quality assurance, verification, attestation, assessment, audit, problem resolution) and organizational (project infrastructure building, project management, definition, life cycle assessment and improvement, training).
The paper describes the most widely spread life cycle models such as waterfall, iterative and incremental (stage-by-stage model with intermediate control) and spiral. It demonstrates that the enterprise information system appears to be a passive category in the processes of study and design. This category functioning can be described using support life cycle models including composition, functioning and development models. Development of these three models appears to be an additional informational factor that enables structuring of the process of enterprise information system creation and functioning.
Ключевые слова: предприятие, сложная организационная система, информационная система, структура, жизненный цикл, модельKeywords: enterprise, complex organizational system, information system, structure, life cycle, mathematical model
Просмотров: 12558
8. Применение метода английского аукциона при планировании заданий с абсолютными приоритетами в распределенной вычислительной системе [№3 за 2018 год]
Авторы: Баранов А.В. (antbar@mail.ru, abaranov@jscc.ru ) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (доцент, ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Молоканов В.В. (molocan@bk.ru ) - Московский физико-технический институт (государственный университет) (студент); Телегин П.Н. (pnt@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Тихомиров А.И. (tema4277@rambler.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (младший научный сотрудник);
Аннотация: В статье рассматривается задача планирования заданий с абсолютными приоритетами в территориально распределенной вычислительной среде, для решения которой могут быть эффективно применены аукционные методы. В большинстве современных работ по этой тематике используется рыночная модель, в которой предметом аукционных торгов (товаром) выступают вычислительные ресурсы, а продавцами – их владельцы. Покупателями являются пользователи, участвующие в аукционе с целью приобретения вычислительных ресурсов для выполнения своих заданий. Продавцы стремятся получить максимальную прибыль, покупатели выполнить свои задания с наименьшими затратами. Подобная модель предполагает наличие у пользователей-покупателей определенных бюджетов в условных или реальных деньгах, при этом приоритет задания фактически определяется той ценой, которую пользователь готов заплатить за выполнение задания к определенному сроку на выставленных на торги вычислительных ресурсах. Исследуемая авторами модель территориально распределенной вычислительной среды отличается от известных тем, что приоритеты заданий являются абсолютными и назначаются по единым правилам. Главная цель – скорейшее выполнение высокоприоритетных заданий. В этом случае теряет смысл понятие бюджета пользователя, и классические аукционные модели перестают работать. Авторы предлагают новый подход, при котором предметом аукционных торгов становятся задания, а владельцы ресурсов выступают в роли покупателей, расплачивающихся за задания имеющимися в наличии свободными вычислительными ресурсами. При таком подходе авторы рассматривают английский аукцион как наиболее предпочтительный метод планирования в территориально распределенной вычислительной среде заданий с абсолютными приоритетами. Главной характеристикой алгоритма планирования, основанного на методе английского аукциона, становится длительность проведения торгов (продолжительность аукциона). В статье приведены результаты экспериментов по определению оптимальной продолжительности английского аукциона по отношению к среднему времени обработки задания.
Abstract: The article considers the problem of job scheduling with absolute priorities in a geographically distributed computing system (GDS) when auction methods can be efficiently applied. Most latest papers use a market model where the subject of auction trades (goods) are computational resources, and their owners act as sellers. Buyers are users who participate in the auction to purchase computing resources for of their jobs execution. Such model assumes that customers have certain budgets in nominal or real money. Job priority is determined by the price that the user can pay to finish the job by certain time.
The investigated GDS model differs from the known ones by thу fact that job priorities are absolute and assigned according to uniform rules. The main goal is the earliest execution of high-priority jobs. In this case, the concept of the user's budget becomes meaningless, and the classic auction models do not work. The authors propose a new approach when the subject of auction trades are jobs, and resource owners act as buyers paying for jobs with available free computing resources. Within this approach, the authors consider the English auction as the most preferred method for job scheduling with absolute priorities in GDS.
The main characteristic of the scheduling algorithm, which is based on this method, is the duration of an auction. The paper presents experimental evaluation of the optimal duration of the English auction in reference to the average job processing time.
Ключевые слова: высокопроизводительные вычисления, распределенные вычислительные системы, планирование параллельных заданий, абсолютные приоритеты, экономические модели планирования, английский аукцион, продолжительность аукционаKeywords: high-performance computing, distributed computer systems, scheduling parallel jobs, absolute priorities, economic scheduling methods, english auction, duration of the auction
Просмотров: 7632
9. Выбор пакетного менеджера для многоверсионных приложений [№3 за 2018 год]
Авторы: Галатенко В.А. (galat@niisi.msk.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва (зав. сектором автоматизации программирования), кандидат физико-математических наук; Дзабраев М.Д. (mdzabraev@niisi.ras.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (инженер); Костюхин К.А. (kost@niisi.msk.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН) (старший научный сотрудник), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Все разработчики ПО рано или поздно сталкиваются с проблемой создания и распространения дистрибутивов их программных продуктов. При этом необходимо учитывать возможности по поддержке уже существующих изделий, то есть замене старых дистрибутивов новыми. Используя качественное средство для создания дистрибутивов, разработчики получают возможность распространять свои изделия на более широкий спектр инструментальных платформ, а также осуществлять необходимую и своевременную поддержку этих изделий. Авторы статьи ограничиваются рассмотрением UNIX-подобных систем, в большинстве которых в настоящий момент распространены такие средства создания дистрибутивов (пакетные менеджеры), как dpkg, yum. Эти пакетные менеджеры функционируют в соответствии со стандартной концепцией установки программ в UNIX. Стандартная концепция подразумевает, что программы будут устанавливаться в стандартные каталоги, такие как /usr/bin, /usr/local/bin и так далее. При обновлении программы (пакета) обычной практикой является замещение старых файлов новыми. Стратегия замещения такого рода может носить деструктивный характер. Имеется в виду ситуация, при которой после обновления ПО некоторые программы или библиотеки перестают работать. Не исключено, например, что после обновления может перестать работать и сам пакетный менеджер. Часто пользователь оказывается в ситуации, когда для поддержки совместимости ему необходимы старые версии ПО. В этом случае приходится прибегать к практике сборки программ и библиотек из исходных текстов и ручной установки, такой как make install. Установка такого рода является необратимой и очень опасной, поскольку в этом случае велика вероятность удаления или замещения файлов, находящихся под контролем пакетного менеджера. В качестве решения описанных проблем предлагается пакетный менеджер NIX [1]. Основным достоинством этого менеджера является то, что полностью исключается деструктивное воздействие с его стороны. Это достигается путем установки каждого пакета в изолированную локацию, при этом всю ответственность за область видимости того, что было установлено, берет на себя пакетный менеджер.
Abstract: All software developers eventually face the problem of creating and distributing their software products. At the same time, it is necessary to take into account possibilities of supporting existing products, i.e. replacing old distributions with new ones. When using a quality distribution tool, developers are able to distribute their products to a wider range of platforms, as well as provide the necessary and timely support for these products.
The authors of the article consider only UNIX-like systems, most of which include package managers as dpkg, yum. These package managers operate according to a standard concept of software installation in UNIX. The standard concept implies that programs are installed in standard directories such as /usr/bin, /usr/local/bin, and so on. When updating a program (package), it is common practice to replace old files with new ones. Such substitution strategy can be destructive. This means that after software update, some programs or libraries stop working. It is possible, for example, that a package manager itself may stop working after updating. A user is often in a situation when old versions of software are required to support compatibility. In this case, it is necessary to use the practice of building programs and libraries from source code and manual installation, such as “make install”. This kind of installation is irreversible and very dangerous, since in this case the files under control of a package manager may be deleted or replaced.
The authors propose a package manager NIX [1] as a solution for the described problems. The most important advantage of this manager is that it completely excludes destructive impact on its part. This is achieved by installing each package in an isolated location controlled by a package manager.
Ключевые слова: версионность, дистрибутив, установка программ, nix, пакетный менеджерKeywords: versioning, distribution, program installation, nix, package manager
Просмотров: 5411
10. Температурная модель распределения потенциала в неравномерно легированных нанотранзисторах со структурой кремний на изоляторе [№3 за 2018 год]
Авторы: Масальский Н.В. (volkov@niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН (зав. сектором), кандидат физико-математических наук;
Аннотация: Обсуждается разработка 2D-аналитической температурной модели распределения потенциала в рабочей области двухзатворного тонкопленочного полевого нанотранзистора со структурой кремний на изоляторе с вертикальной неравномерно легированной рабочей областью в виде функции Гаусса. Двухзатворные полевые транзисторы со структурой кремний на изоляторе являются ведущими представителями элементной базы нового научного направления – высокотемпературная микроэлектроника, потому что это идеальные высокотемпературные устройства. Для случая стационарной температуры в параболическом приближении с использованием специальной функции получено аналитическое решение 2D-уравнения Пуассона. Численно исследованы температурные зависимости распределения поверхностного потенциала от параметров профиля легирования в диапазоне температур от 200 до 500 К. Для выбранных топологических норм варьирование параметров профиля легирования предоставляет дополнительную возможность управления ключевыми характеристиками нанотранзистора наряду с толщиной рабочей области и подзатворного окисла фронтального затвора, что важно при анализе применимости нанотранзисторных структур. Показано, что структуры с крутыми профилями легирования являются более термостойкими по сравнению с однородно легированными. Для повышения верхней границы температурного диапазона на 100 К необходимо увеличивать уровень легирования рабочей области на порядок. Применение перспективной транзисторной архитектуры для двухзатворных полевых нанотранзисторов со структурой кремний на изоляторе позволяет повысить термическую стойкость их ключевых электрофизических характеристик по сравнению с двухзатворными полевыми транзисторами с однородно легированной рабочей областью и с их объемными аналогами. Результаты моделирования находятся в хорошем соответствии с данными моделирования, полученными при помощи коммерчески доступного для 2D-моделирования транзисторных структур программного пакета ATLASTM .
Abstract: The paper discusses development of a 2D analytical temperature model of potential distribution in a work area of a double gate thin-film field nanotransistor with the silicon-on-the-insulator structure with a vertically non-uniform doping work area in the form of the Gaussian function. Double-gate field transistors with the silicon-on-the-insulator structure are the leading representatives of an element basis for a new scientific direction that is high-temperature microelectronics since they are ideal high-temperature devices.
For a stationary temperature case, in parabolic approximation using a special function the authors have received an analytical solution for a 2D Poisson equation. They also numerically investigated temperature dependences of surface potential distribution on doping profile parameters in the range of temperatures from 200 K to 500 K.
For the selected layout rules, variation of doping profile parameters gives an additional opportunity of controlling the key nanotransistor characteristics along with thickness of work area and gate oxide of a front lock, which is important when analyzing applicability of nanotransistor structures. The authors show that structures with steep doping profiles are more heat-resistant in comparison with homogeneously doping ones. In order to increase the upper bound of a temperature range by 100 K, it is necessary to increase the work area doping level by times. Using a perspective transistor architecture for double gate field nanotransistors with the structure silicon-on-the-insulator allows increasing thermal firmness of their key electrophysical characteristics in comparison with double-gate field transistors with homogeneously doping work area and with their volume analogs. The results of simulation are in close agreement with simulation data received using the ATLASTM software package, which is commercially available for 2D simulation of transistor structures.
Ключевые слова: структура кремний на изоляторе, двухзатворный полевой нанотранзистор, неравномерно легированная рабочая область, аналитическая модель, 2d-распределение потенциалаKeywords: structure silicon on insulator, double gate field nanotransistor, non-uniform doping work area, analytical model, 2d potential distribution
Просмотров: 8249
| 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►
