Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2012 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

21. Отображение разнородных видеоматериалов на гранях трехмерных объектов в подсистеме визуализации тренажерных обучающих систем [№3 за 2012 год]
Автор: Гиацинтов А.М.
Просмотров: 9202
Описаны новый метод воспроизведения разнородных видеоматериалов на гранях объектов виртуальной трехмерной сцены и архитектура декодера видеофайлов. Рассмотрены алгоритм синхронизации видео- и аудиоданных и методы загрузки декодированных видеокадров в память видеоадаптера. Определены ограничения, накладываемые на процесс воспроизведения видеофайлов в трехмерной виртуальной среде. Тренажерно-обучающие системы (ТОС) должны отвечать требованиям методик подготовки персонала и, как правило, содержат значительное количество информационных ресурсов. Одним из видов ресурсов, используемых при обучении, являются видеоматериалы. Главные преимущества их использования в ТОС – возможность визуализации процессов и внедрение изображения инструктора в виртуальное окружение. Воспроизведение видеоматериалов внутри виртуальной трехмерной сцены является сложной задачей, так как не-обходимо учитывать факторы, не актуальные при воспроизведении в медиаплеерах. Графическая подсистема должна визуализировать трехмерную сцену с приемлемой частотой кадров (не менее 25 кадров в секунду) и при этом быть способной реагировать на внешние воздействия, в том числе на изменения параметров трехмерной сцены или загрузку дополнительных объектов. Разработанная архитектура подсистемы воспроизведения видеоматериалов позволяет декодировать и отображать одновременно несколько видео высокой четкости в трехмерной сцене. В состав архитектуры входят: декодер видео, в котором происходит декодирование видео- и аудиопакетов; подсистема воспроизведения декодированного звука; управляющая структура, необходимая для запуска видео, паузы воспроизведения, выставления громкости воспроиз-водимого видео и т.д.; интерфейс взаимодействия с подсистемой визуализации, необходимый для обновления ви-деокадров.

22. Способы повышения эффективности отладки и тестирования многопроцессорных систем [№3 за 2012 год]
Автор: Лавринов Г.А.
Просмотров: 11031
Важнейшей компонентой многопроцессорной вычислительной системы является коммуникационная сеть, или сеть обмена, с помощью которой процессоры соединяются друг с другом или с памятью. Наряду с шинами VME, PCI Express, HyperTransport и другими, для обеспечения межпроцессорного обмена бурно развивается интерфейс RapidIO. При разработке многопроцессорных систем на базе RapidIO отладка и первоначальное тестирование макетных и опытных образцов систем составляют серьезную самостоятельную проблему. Полноразмерное тестирование выполняется под операционными системами (в рассматриваемом случае – Linux и ОС РВ Багет 2.0 и 3.0), однако для успешного запуска операционных систем необходимо обеспечить достаточный уровень работоспособности и ком-муникационной сети, и процессорных узлов. В распоряжении разработчика тестов есть только сама аппаратура и программа ПЗУ, автоматически получающая управление при включении питания и поступлении сигнала RESET. В данной статье предложены два способа тестирования и отладки многопроцессорных систем, реализуемых на базе интерфейса RapidIO, позволяющие обходиться минимумом дополнительной аппаратуры. А также приводятся срав-нение этих способов с точки зрения эффективности применения и этапы построения тестирования на их основе. С помощью диаграмм последовательности UML представлены протокол для реализации встроенной RapidIO-консоли и протокол обмена данными с оконечными устройствами RapidIO для получения информации о результатах тести-рования. Для этих протоколов поясняется использование конкретных типов пакетов RapidIO. Данные способы тес-тирования многопроцессорных систем легли в основу тестирования систем на базе процессорных микросхем 1890ВМ6Я.

23. Методы сокращения количества уязвимостей в специальном программном обеспечении реального времени [№3 за 2012 год]
Автор: Нархов К.Г.
Просмотров: 12816
Настоящая статья посвящена вопросам автоматизации деятельности программиста, в частности, сокращению ко-личества уязвимостей и ошибок в программном коде. Рассмотрены особенности разработки программ в среде техно-логических средств автоматизированной генерации специального программного обеспечения (ТСАГ СПО), а также приемы использования библиотеки, входящей в состав ТСАГ СПО для сокращений потенциальных уязвимостей в разрабатываемых программах. Приводится классификация типовых уязвимостей в программном обеспечении реаль-ного времени, анализируется каждый класс потенциальных уязвимостей с точки зрения частоты появления в про-граммах, причин возникновения и методов их предотвращения средствами ТСАГ СПО. Некоторые потенциальные уязвимости рассмотрены с учетом особенностей конфигурации операционной системы реального времени. Для классификации уязвимостей были использованы статический анализатор и набор исходных текстов программ реаль-ного времени, разработанных в НИИСИ РАН. Общая база исходных текстов насчитывает 204 программных модуля (более 111 700 строк). Представлен пример сокращения потенциальных уязвимостей в программе генерации исходных текстов реального времени (ПГЕН РВ), которая входит в состав ТСАГ СПО. Продемонстрирован способ сокращения уязвимостей за счет использования в библиотеке ТСАГ СПО типовых шаблонов программ, который позволил устранить все найденные статическим анализатором уязвимости в ПГЕН РВ. Основными перспективами развития изложенных в статье решений являются расширение библиотеки типовых шаблонов ТСАГ СПО и дополнение правил статического анализатора, в которые необходимо включить специфичные для операционной системы реального времени проверки и условия.

24. Алгоритм роста X-графа и принципы физики [№3 за 2012 год]
Авторы: Коганов А.В., Круглый А.Л.
Просмотров: 8137
Работа посвящена современному направлению, лежащему на стыке теории автоматов и алгоритмов, теории графов, а также математической физики. В последние годы развивается теория растущих Х-графов, которые каждой своей точкой (Х-элементом) моделируют элементарное взаимодействие двух исходных частиц с рождением двух ре-зультирующих частиц. Рост такого графа моделирует получение наблюдателем информации о происходящих в его пространственно-временной окрестности физических процессах. Рассматривается алгоритм поэтапного формирования Х-графа, удовлетворяющий ряду требований, необходимых для модели дискретного пространства-времени в квантовой физике. Особое внимание уделяется выполнению принципа причинности для алгоритма, что делает кор-ректной его интерпретацию как модели наблюдателя за физическим процессом. Новый алгоритм обладает полезными свойствами, которых не было в ранее предлагавшихся аналогичных алгоритмах. Главным из них является неза-висимость вероятности достройки множества причинно не связанных попарно вершин от порядка введения этих вершин. В основе алгоритма лежит новый способ выбора ребер для пристройки нового Х-элемента. Это делается с помощью случайных путей до границы от случайно выбранной вершины из числа уже имеющихся в графе. Алгоритм интересен с точки зрения теории самоорганизации сложных растущих систем. Его модификации и вариации начальных состояний позволяют строить модели различных систем парных взаимодействий.

25. Микротесты для оценки производительности RTL-моделей микропроцессоров [№3 за 2012 год]
Автор: Николина Н.В.
Просмотров: 6078
Рассматривается подход к оценке и контролю производительности микропроцессоров на стадии их разработки. Предложена методика, позволяющая оценить производительность отдельных блоков, при этом игнорируется любое потенциальное влияние других. Представлен состав тестового набора для оценки производительности RTL-моделей микропроцессоров (моделей на уровне регистровых передач). Тестовый набор состоит из коротких программ (мик-ротестов), направленных на оценку производительности отдельных блоков. Выбор тестового набора для разных бло-ков осуществляется с учетом особенностей его работы. В статье рассмотрены наборы микротестов для блока веще-ственной арифметики, блока выборки/выдачи инструкций (буфера инструкций) и подсистемы памяти, реализованные для MIPS-подобной архитектуры. Для анализа времени выполнения кода используются счетчики производительности, входящие в состав регистров управляющего сопроцессора микропроцессора. Предложена система для автоматизации создания тестовых ситуаций, регрессионного запуска тестов и визуализации результатов оценки производительности. Тестовая система позволяет в разумное время получить результат оценки производительности и сравнить его либо с результатами предыдущих версий RTL-модели, либо с эталонными значениями. Проводится также анализ влияния оценки производительности на архитектуру будущей микросхемы. Показана возможность исследования влияния на производительность таких факторов, как изменение частоты памяти при постоянной частоте процессора. Результаты измерений даны на примере оценки производительности разрабатываемых в НИИСИ РАН 64-разрядных суперскалярных микропроцессоров и подтверждены на готовых микросхемах.

26. Роль стохастического тестирования в функциональной верификации микропроцессоров [№3 за 2012 год]
Автор: Хисамбеев И.Ш.
Просмотров: 10157
С ростом требований к характеристикам современных ИС, в том числе микропроцессоров и систем на кристалле, существенно усложняется их проектирование. Оно превратилось в многоступенчатый процесс, на каждой стадии ко-торого от разработчиков требуется решение все более и более сложных задач. Одной из самых трудоемких из них является функциональная верификация проекта. Задача заключается в установлении соответствия между некоторым уровнем реализации проекта и функциональными требованиями его спецификации. Для проектов ИС современного уровня сложности отсутствует универсальный способ функциональной верификации, однако существует несколько взаимодополняющих подходов к проблеме. Одним из методов, применяемых в НИИСИ РАН при разработке микро-процессоров архитектуры MIPS64, является стохастическое тестирование. В его основе лежит симуляция выполнения тестовых программ на модели микропроцессора. Тесты (тестовые программы) генерируются автоматически по заданному шаблону с параметризованным случайным выбором инструкций тела теста и их аргументов. В данной статье уделяется внимание роли метода стохастического тестирования, области его применения, преимуществам и недостаткам. Функциональная верификация рассматривается как составная часть процесса проектирования ИС. Описываются наиболее известные в мировой практике подходы к верификации и коротко рассматриваются лежащие в их основе идеи. Дается информация о классе методов, основанных на симуляции, и методе стохастического тести-рования. Делаются выводы о преимуществах и недостатках данного метода, иллюстрируемые некоторыми результа-тами его применения в НИИСИ.

27. Тестирование микропроцессоров и их RTL-моделей приложениями пользователя под ОС Linux [№3 за 2012 год]
Автор: Чибисов П.А.
Просмотров: 11132
Рассматриваются методы верификации и тестирования современных микропроцессоров. Особое внимание уде-ляется методу тестирования RTL-моделей (модель на уровне регистровых передач), ПЛИС-прототипов и тестовых кристаллов микропроцессоров реальными пользовательскими приложениями под операционную систему Linux. Описываются взаимосвязь этих объектов и степень применимости обсуждаемой методики к каждому из них в кон-тексте общего плана верификации. Перечисляются достоинства и недостатки метода. Так как скорость выполнения программ на RTL-модели микропроцессора крайне мала, предлагается использовать механизм среза-восстановления состояния модели микропроцессора для разбиения всей последовательности команд загрузки операционной системы на множество подпоследовательностей, которые выполняются параллельно на разных вычислительных устройствах. Наличие огромного количества свободно распространяемых программ с открытым исходным кодом, большинство из которых имеют встроенные автоматизированные механизмы самопроверки, делает возможным выделение запуска приложений под ОС Linux в отдельный подход к тестированию универсальных микропроцессоров. Применение описываемого метода не исключает, а лишь дополняет современный набор методов и средств тестирования и верификации микропроцессоров и их моделей. Многие авторитетные фирмы-разработчики микропроцессоров признают полезность как можно более ранней загрузки какой-либо операционной системы на разрабатываемой RTL-модели. Успешность этой операции зачастую дает разработчикам больше уверенности в правильности уже проделанной работы, чем десятки тысяч прошедших тестов. В статье рассматривается пример репрезентативного тестового набора, позволяющего использовать готовые пакеты программ пользователя, приводятся примеры источ-ников тестовых программ. Кроме того, предложен общий алгоритм действий при нахождении ошибки в микропро-цессоре, даются примеры найденных ошибок в микропроцессоре с архитектурой MIPS64.

28. Метаописания и каталогизация научно-информационных ресурсов РАН [№3 за 2012 год]
Авторы: Еркимбаев А.О., Жижченко А.Б., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А., Серебряков В.А., Сотников А.Н., Шиолашвили Л.Н.
Просмотров: 10396
Значительная часть научных знаний оформляется в виде электронных ресурсов – баз данных и знаний, электрон-ных справочников и прочего. Работа с электронными ресурсами, включая их адаптацию к предметной области, сис-тематизацию и накопление данных, стала занимать равноправное с теорией и экспериментом положение. Возникли такие дисциплины, как био- и геоинформатика, предмет изучения которых полностью сводится к представлению сложноорганизованных данных. Однако по мере распространения баз данных и аналогичных средств стали нарастать глубокие проблемы, обусловленные неразвитостью интероперабельности. Автономность функционирования ресурсов, многообразие форматов и структур данных, отсутствие стандартов представления – далеко не все факторы, затрудняющие обмен данными. В мировой и отечественной практике в последние годы наметились подходы к возможному разрешению указанных проблем с помощью версий XML-языка, позволяющих стандартизовать систему метаданных и словари понятий в пределах некоторой области знаний, например, версии CML для представления химических данных, MatML – для материаловедения, ThermoML – для термодинамики. Острая необходимость в де-тальной разработке принципов и технологических решений для интеграции многочисленных ресурсов РАН обусловила формирование обширной программы работ по созданию так называемого Data Centre. Предполагается, что реализация этого проекта позволит преодолеть разрозненность и ограниченную доступность компьютерных фондов в виде БД, электронных изданий, информационно-вычислительных средств, поддерживаемых различными институтами РАН. В данной работе в качестве первого этапа интеграции предложена система паспортизации ресурсов, адекватно отражающая предметную область, типологию ресурса, условия доступа и др. Разработан портал, на котором имеется обширный набор метаданных для каждого из зарегистрированных ресурсов.

29. Интеграция данных и язык запросов в масштабных информационных инфраструктурах [№3 за 2012 год]
Авторы: Коваленко В.Н., Куликов А.Ю.
Просмотров: 6718
Автоматизация различных форм профессиональной деятельности с помощью компьютерных технологий порож-дает массивы информации, которые сохраняются в базах данных. Эта информация используется, в первую очередь, внутри учреждений, но может быть полезной для решения важных задач, выходящих за их границы. Создание соот-ветствующих приложений значительно затрудняется при отсутствии специализированных системных средств, на-значение которых – обеспечение доступа к данным из множества баз. В этом направлении, получившем название «интеграция данных», разработаны общие, не зависящие от приложений методы, позволяющие объединять гетеро-генные БД. Созданные на такой основе системы используются на практике, однако проблема их масштабируемости по числу интегрируемых баз остается нерешенной. В статье излагается подход к решению задачи массовой интеграции десятков и сотен БД. Рассматриваются два вопроса, наиболее существенные для таких условий: метод интеграции и форма информационных запросов. Метод интеграции позволяет определить представление (глобальную схему), в котором данные интегрируемых баз образуют единое унифицированное пространство. Метод направлен на создание информационных инфраструктур с динамически меняющимся составом баз: изменение состава не требует модификации глобальной схемы и су-ществующих приложений. Язык поисковых запросов является расширением SQL-92, отличаясь тем, что операции в запросах выполняются над подмножествами баз инфраструктуры. Источники не адресуются явно: для выделения баз используется дескрип-тивная информация – метаатрибуты. Такой способ позволяет создавать приложения, способные обрабатывать данные из различных совокупностей источников.

30. Прогнозирование надежности программного обеспечения на основе модели неоднородного пуассоновского процесса и бутстреп-методов [№3 за 2012 год]
Авторы: Гуда А.Н., Чубейко С.В.
Просмотров: 7147
Описывается новая математическая модель надежности ПО, построенная на основе математической модели не-однородного пуассоновского процесса. Основной идеей предлагаемого в статье метода прогнозирования является метод размножения выборок данных, содержащих два исходных набора: кумулятивное время исполнения программ и количество ошибок, зафиксированных за это время. В качестве метода размножения рандомизированных выборок взята бутстреп-технология, использующая формирование случайных величин, имеющих распределение Пуассона. Предложены алгоритмы нахождения оценок параметров и прогнозирования показателей надежности ПО. Первый алгоритм служит для оценки интенсивности ошибок, ожидаемых при последующих исполнениях программ. В алго-ритме используется датчик случайных чисел, на основе которого строятся рандомизированные выборки и формиру-ются массивы случайных чисел, распределенных по пуассоновскому закону. Второй алгоритм позволяет оценивать интенсивность обнаружения ошибок. Он использует данные выборок из первого алгоритма и действует по методу максимального правдоподобия. В статье описывается общая процедура прогнозирования ожидаемого количества ошибок, которые могут проявиться при последующем исполнении программ на некотором интервале времени, сле-дующем за кумулятивным интервалом наблюдения. Предложенный метод прогнозирования был реализован в виде программы, написанной на языке программирования Паскаль в свободной среде программирования PascalABC.NET. Кроме того, описаны примеры использования программы прогнозирования при некоторых тестовых данных.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Следующая → ►