Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и исследование технологии создания ресурсонезависимого прикладного программного обеспечения высокопроизводительных вычислительных систем гибридного типа

Докладчик: Каляев Игорь Анатольевич

Должность: Директор

Цель проекта:
Разработка и исследование новых методов, технологических приемов и средств ресурсонезависимого программирования многопроцессорных вычислительных систем гибридного типа на основе унифицированных процессорных и реконфигурируемых вычислительных узлов, обеспечивающих выполнение прикладных программ на различных конфигурациях вычислительной системы с высокой эффективностью. Результаты выполнения ПНИ должны обеспечить программистов многопроцессорных вычислительных систем гибридного типа технологией программирования разнородных по архитектуре вычислительных узлов системы в едином вычислительном контуре на едином языке программирования высокого уровня.

Основные планируемые результаты проекта:
Новая методика и программные средства определения эффективного варианта реализации прикладной
задачи на множестве узлов вычислительной системы гибридного типа, позволяющую адаптировать
программу под текущую конфигурацию вычислительной системы для обеспечения высокой
эффективности прикладной программы (не ниже 0,5).
Новые методы и программные средства преобразования фрагментов прикладной задачи к параллельной
или конвейерной форме, учитывающей особенности организации вычислительных процессов и
архитектуры узлов вычислительной системы гибридного типа для обеспечения возможности
программирования унифицированных процессорных и реконфигурируемых вычислительных узлов в
едином контуре.
Новые методы и программные средства описания алгоритмов прикладных задач для многопроцессорной
вычислительной системы гибридного типа в единой параллельно-конвейерной форме, обеспечивающей
ресурсонезависимое представление задач для быстрого перехода от параллельного к конвейерному
способу организации вычислений и их различных сочетаний.
Новые методы и программные средства трансляции ресурсонезависимых языковых конструкций в
структурную и управляющую компоненты прикладной программы для выполнения прикладных программ
на различных конфигурациях вычислительной системы гибридного типа.
Новые методы и программные средства синтеза прикладных задач, содержащих параллельные и
конвейерные вычислительные фрагменты для создания технологии и средств ресурсонезависимого
программирования многопроцессорных вычислительных систем гибридного типа.
Разрабатываемая технология ресурсонезависимого программирования многопроцессорных вычислительных систем гибридного типа должна обеспечивать:
1. Единое языковое пространство для программирования всех частей ГВС.

2. Автоматическую синхронизацию информационных потоков вычислительной структуры.

3. Ресурсонезависимое программирование – при изменении конфигурации ГВС прикладные программы только перетранслируются.

4. Прикладные программы могут портироваться на различные архитектуры и конфигурации вычислительной системы.

5. Сокращение времени программирования и отладки до 1-3 месяцев.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Решаемая в проекте задача создания методов и средств ресурсонезависимого прикладного
программирования высокопроизводительных вычислительных систем гибридного типа имеет значение для
высокотехнологичных приложений связи, гидро- и радиолокации, прогнозирования последствий
техногенных катастроф, оборонной промышленности.
Основные способы использования результатов:
1. Обработка данных мониторинга компьютерных сетей, для которой необходимы вычислительные
средства, обеспечивающие оперативную обработку больших информационных потоков различных
форматов и увеличивающие производительность до 10000 раз по сравнению с существующими решениями.
2. Обработка радиолокационной информации в реальном времени для обнаружения космических объектов,
требует вычислительных средств с производительностью в 100 раз выше по сравнению с существующими
решениями;
3. Обработка гидроакустической информации для выделения и классификации сигналов от объектов
различных групп в условиях действия изотропных и локальных помех и низком соотношении сигнал/шум
в реальном времени, для которой необходимы вычислительные средства в 200 раз более производительные
по сравнению с существующими решениями;
4. Моделирование радионуклидного переноса в атмосфере в районе функционирования АЭС при
возникновении критических ситуаций и аварий для оперативного планирования действий, сил и средств по
обеспечении безопасности населения требует производительности не менее, чем в 100 раз выше по
сравнению с существующими решениями;
5. Моделирование распространения и прогнозирование последствий лесных пожаров с учетом карты
ветров и рельефа местности требуют вычислительные средства в 200 раз более производительные по
сравнению с существующими решениями;
6. Моделирование нефтеносности пластов месторождений для повышения дебита скважин, для которой
необходимы вычислительные средства, обладающие в 70 раз более высокой производительностью по
сравнению с существующими системами.
Круг потенциальных пользователей высокопроизводительных вычислительных систем гибридного типа –
это предприятия, организации и специальные службы, обладающие многопроцессорными
вычислительными системами различных архитектур, которые необходимо использовать для решения
вычислительно-трудоемких задач за минимальное время (или в режиме реального времени). Это
подразделения Министерства по чрезвычайным ситуациям (моделирование распространения лесных
пожаров, моделирование распространения поражающих воздействий для катастроф техногенного
характера), службы Росгидромета (моделирование климата), организации и предприятия
нефтегазодобывающего комплекса (сейсморазведка месторождений), фармацевтической отрасли
(молекулярное моделирование лекарств), специальные службы (криптография), космической отрасли
(дистанционное зондирование Земли и слежение за космическим пространством)
и т.д. В разработке технологии создания ресурсонезависимого прикладного программного обеспечения для
высокопроизводительных вычислительных систем гибридного типа непосредственно заинтересованы
следующие предприятия и организации РФ:
- крупные вычислительные центры, в том числе отраслевые (Научно-Исследовательский Вычислительный
Центр МГУ имени М.В. Ломоносова);
- промышленные организации (ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей», ОАО «Радиофизика», ЗАО «Эврика»,
ООО «НИЦ суперЭВМ и нейрокомпьютеров»);
- разработчики систем связи (ФГУП «Ростовский НИИ радиосвязи»);
- научные организации (ФГУП «Курский НИИ» МО РФ, ФГУП «НИИ «КВАНТ», ФГУП «18 ЦНИИ» МО
РФ, ФГУП НПО «Орион», Южный научный центр РАН).

Текущие результаты проекта:
По п.1.1 ПГ выполнен аналитический обзор и подготовлены обзорные материалы современной
научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-
техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе обзор научных
информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных
журналах, монографии и (или) патенты), выполняется оформление разделов научно-технического
отчета.
По п.1.2 ПГ проведены патентные исследования в соответствии с требованиями ГОСТ 15.011-96,
оформляется отчет о патентных исследованиях (подготовлены разделы "Аналитическая часть",
"Патентно-лицензионная ситуация", "Ведущие организации и центры", "Систематизация
охранных документов по целям изобретений", Приложения А-В).
По п. 1.3 ПГ в соответствии с полученными в п. 1.1 и 1.2 результатами осуществлен выбор
направления исследований (моделей, методов, принципов построения) с целью определения
оптимального варианта направления исследований на основе анализа (моделирования) состояния
исследуемой проблемы, в том числе результатов патентных исследований, и сравнительной
оценки вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований,
проводившихся по аналогичным проблемам, ведется оформление раздела научно-технического
отчета.