Основные результаты научной работы кафедры вычислительной техники в 1993 году

Секция вычислительной техники

УДК 681:324.

В. Ф. Гузик

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНОЙ РАБОТЫ КАФЕДРЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В 1993 ГОДУ

На кафедре вычислительной техники в 1993 году проводились научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в рамках основного научного' направления кафедры «Многопроцессорные проблемно-ориентированные вычислительные системы с матрично-потоковой .обработкой масивов информации» (научный руководитель профессор Гузик В. Ф.).

По основной г/б НИР 12251 «Разработка принципов построения и создание многопроцессорных вычислительных систем с матрично-потоковой архитектурой и системой закрытия данных в каналах связи» произведена разработка уточненной архитектуры МВС матрично-потокового типа. Структура вычислителя представляет собой матричную ВС с потоковой организацией вычислений, позволяющей оперировать данными произвольной разрядности.

Первый цикл работ связан с выполнением исследований по заданиям Республиканской научно-технической программы «Информатизация России». Выполнены НИР 12253, 12217, 12218 и получены следующие результаты.

Разработан макет программной оболочки, представляющий собой автоматизированную диалоговую инструментальную среду для создания автоматизированных обучающе-контролирующих систем по любым предметным курсам для использования в учебном процессе. В настоящее время разработана архитектура программной оболочки, структура основных мониторов, порядок их взаимодействия, структуры данных, используемых в оболочке, создан макет оболочки для предметного курса «Вычислительные комплексы, системы и сети».

Разработан комплекс программных средств, составляющих основу организации лабораторного практикума по курсам «Информационные вычислительные сети», «Вычислительные комплексы, системы, сети» и другим, аналогичным им, в соответствии с используемым учебным планом подготовки инженеров-системотехников по специальностям 22.01—22.04. Создан законченный программный продукт «Программный лабораторный модуль У_ЫЕТ», поддерживающий в единой интегрированной тестово-графической среде лабораторную работу по теме: «Синтез иерархических региональных вычислительных сетей». Создан законченный программный продукт «Программный лабораторный комплекс ЫЕТ_ЬАВ», поддерживающий в единой интегрированной текстово-графической среде практикум из трех лабораторных по теме «Глобальные вычислительные сети», «Радиальные сети», «Древовидные сети», «Распределенные сети».

Второй цикл работ выполнен по заданиям НПО «МАРС# (г. Ульяновск) по разработке микроЭВМ перспективного компьютера и его программно-ап-

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

паратного эмулятора на основе МП 1386/387. Выполнены НИР 12205, 12219, 12220, 12221 и получены следующие результаты.

Разработана эмулирующая среда для проверки и отладки микропрограмм и уточнена архитектура микропроцессора — аналога 1386.

Разработаны: архитектура и принципы синхронизации и организации вычислительного процесса для МВС на базе 1386; комплект документации для изготовления и отладки многопортовой платы под многотерминальные системы. Выполнен аванпроект акселератора для 1ВМ РС-совместимых ПЭВМ, ориентированного на решение задач ЦОС.

В рамках научно-технического сотрудничества кафедры ВТ и НИИ МВС В прошедшем году проведены исследования (НИР 12213, 12214, 12215, 12216) по разработке эффективного вычислителя для построения машины баз данные, а также разработке принципов и средств построения машин баз данных на архитектуре супермакронейрокомпьютеров. Выполнены также разработка и реализация обработки сложных сигналов и изображений. Разработаны и исследованы методы и алгоритмы формирования моделей опорной проходимости среды транспортного робота на основе тепловизионной информации. При выполнении этого цикла исследований получены следующие результаты.

Разработана структура эффективного вычислителя для организации машин баз данных. В результате работы полученщ алгоритмы поиска и сортировки в больших базах данных. Основные особенности вычислителя: объём базы данщ>1Х до 10 Гбайт, возможность работать с указателями переменйой разрядности, возможность параллельного поиска по ключам. Разработаны алгоритмы и программы цифровой обработки изображений, в частности центрирования сегментации, выделения контуров, повышения контрастности и фильтрации изображений. Разработана структура специализированного вычислителя, ориентированного на обработку изображений. Исследованы и разработаны способы и средства организации машины баз данных (БД), используя архитектуру супермакронейрокомпьютера (СМНК).

Произведено исследование алгоритмов поддержки БД и анализ возможности применения алгоритмов в параллельных системах. Разработаны параллельные алгоритмы, адаптированные к архитектуре СМНК. Разработаны предложения по доработке структуры СМНК. Разработаны алгоритмы формирования модели опорной проходимости среды для автотранспортного робота на основе тепловизионной информации. Приведены рекомендации по выбору и построению вычислительных средств, реализующих разработанные алгоритмы.

В НИИ МВС под руководством проф. Чернухина Ю. В. выполняется г/б. НИР 53.31.16 «Разработка и исследование нейросупертранспьютерной эле* ментной базы для параллельных цифровых нейрокомпьютеров».

Цель работы состоит в исследовании возможностей создания новых высокопроизводительных полифункциональных нейросупертранспьютеров, способных к гибкой перестройке на аппаратное и аппаратно-программное воспроизведение различных информационных моделей нервных клеток-нейронов. В 1993 году были разработаны алгоритмические основы и исследованы архитектурные решения предлагаемых нейросупертранспьютеров, их модулей и узлов. В частности, разработаны и сформулированы принципы построения синаптических и генераторных узлов нейросупертранспьютеров, учитывающих возможности их микроэлектронной реализации. Синтезирована структура модулей с комбинационно-магистральным способом передачи ин-

формации. Разработана архитектура параллельных, параллельно-последо-вательных и параллельно-программных нейросупертранспьютеров йа базе разработанных нейроноподобных модулей и современных транспьютеров. Рассмотрены возможности микроэлектронной реализации базовых модулей нейросупертранспьютерных элементов и произведена оценка их производительности. В выполнении работы принимали участие два аспиранта и два студента кафедры ВТ.

Общий объем НИОКР, выполненных кафедрой ВТ, составил в 1993 году более 18 млн. руб. На кафедре обучаются 17 аспирантов. По результатам выполненных НИР опубликовано 22 научные работы, получено 7 авторских свидетельств на изобретения. В девяти научно-исследовательских работах, кроме преподавателей и сотрудников НИЧ, принимали участие студенты, которые выступили с двенадцатью докладами на различных научно-технических конференциях, опубликовали семь тезисов докладов, подготовили и представили пять конкурсных работ.

УДК 681.324

В. Ф. Гузик, В. Е. Золотовский

МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С МАТРИЧНО-ПОТОКОВОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ АРХИТЕКТУРЫ

Развитие средств вычислительной техники обуславливается необходимостью перерабатывать все большие объемы информации.

Как явствует из рис. 1, рост объема был особенно интенсивным в 1960—1980 гг., в связи с широким внедрением вычислительной техники в военной области.

Рис. 1 Рост скорости срабатывания логических элементов (£Ср), производительности (Р) и объем перерабатываемой информации N по годам

Основное требование: это увеличение скорости вычислений на единицу объема, т. е. достижение высокой производительности при минимальных весо-габаритных характеристиках. Последнее возможно в связи с микроминиатю-