Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

21. Оценка надежности программного обеспечения методами дискретно-событийного моделирования [№4 за 2015 год]
Авторы: Бутакова М.А., Гуда А.Н., Чернов А.В., Чубейко С.В.
Просмотров: 6054
В статье рассматривается дискретно-событийное моделирование и представлены его отличительные особенности от других видов моделирования. Основное отличие – отсутствие привязки ко времени: достаточно соблюдать последовательность наступления событий, при этом не важно, какой временной промежуток будет между событиями. Дано определение модели дискретно-событийной системы с дополнением ее модельными часами, которые воспроизводят хронологию событий. Решается важная задача генерации списка событий различными способами: объектно-ориентированное и процессно-ориентированное исполнение событий. Подробно рассматриваются оба способа: приводятся иллюстрация, алгоритм и элемент программной реализации. События могут объединяться в группы, которые называются процессами. Процессно-ориентированное моделирование сложнее объектно-ориентированного, так как имеется планировщик процессов. Также в статье рассматривается оценка надежности ПО, базирующаяся на дискретно-событийном подходе. Данный подход основан на идее роста надежности ПО. Поиск ошибок моделируется случайным точечным процессом. При обнаружении ошибки она устраняется, тем самым ПО становится более надежным. Моделирование делится на две части: генерация процессов, имитирующих появление ошибок в ПО, и оценка системной надежности компонентного ПО. В статье рассматриваются варианты расчета вероятности возникновения ошибки в зависимости от структуры программ: последовательная, разветвляющаяся, циклическая и параллельная структура программного компонента. Для каждого варианта представлен иллюстрирующий рисунок и приведена вычислительная схема. Для циклической схемы программного компонента используется вычислительная схема последовательного компонента, так как это своего рода однотипные повторы последовательной структуры программного компонента.

22. Поддержка протокола MPI в ядре ОС Linux для многопроцессорных вычислительных комплексов на базе высокоскоростных каналов RapidIO [№4 за 2015 год]
Автор: Кулешов А.С.
Просмотров: 8238
Решение вычислительных задач на многопроцессорных вычислительных комплексах в конечном итоге опирается на определенный программный интерфейс передачи данных. Таким наиболее распространенным интерфейсом является интерфейс передачи сообщений MPI, который определяет стандарт передачи данных для конечных пользовательских программ. В статье показана реализация протокола MPI для разработанной в НИИСИ РАН микросхемы 1890ВМ6Я, являющейся основой для многопроцессорных вычислительных комплексов различного назначения, узлы которого могут быть связаны через высокоскоростные каналы RapidIO. Для реализации были взяты наиболее распространенная библиотека MPI – MPICH и хорошо зарекомендовавшее себя в суперкомпьютерных вычислениях ядро ОС Linux. MPICH в базовой поставке предоставляет различные сетевые модули, реализующие связку интерфейса библиотеки с определенными транспортными драйверами: tcp (Ethernet TCP/IP), ib (Infiniband), mx (Myrinet eXpress) и другими. Задействование наиболее подходящего под архитектуру RapidIO сетевого модуля mx позволило сосредоточиться только на разработке Linux-драйвера для контроллера RapidIO. Особенности контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я, интерфейса MPI и идея использования канала RapidIO для других, отличных от MPI целей позволили создать достаточно универсальный стек передачи сообщений через канал RapidIO без избыточных копирований данных. В конце статьи приведены результаты работы тестовых MPI-программ, таких как NAS Parallel Benchmarks и OSU Micro-Benchmarks, на 4 узлах через канал RapidIO, дано заключение о проделанной работе и подведен итог использования контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я в качестве транспортной среды для протокола MPI.

23. Подход к моделированию, масштабированию и оптимизации работы биореакторов на основании вычислительной гидродинамики [№4 за 2015 год]
Авторы: Гусева Е.В., Сафаров Р.Р., Меньшутина Н.В., Будран Ж.
Просмотров: 11061
За последние 20 лет вычислительная гидродинамика зарекомендовала себя как инструмент для решения задач, включающих одно или более из следующих явлений: движение потоков жидкости, теплопередача, массоперенос, химическая реакция. В данной работе CFD был использован для реализации предложенного обобщенного подхода к моделированию, масштабированию и оптимизации биореакторов, один из этапов которого заключается в использовании современного метода цифровой трассерной визуализации PIV, позволяющего определять скорости частиц по их изображениям. В качестве примера рассмотрен процесс моделирования, расчета и оптимизации получения молочной кислоты бактериями Lactobacillus casei в реакторе смешения периодического действия. При расчете учитывалось влияние одного из аспектов механического стресса, перемешивания, на жизнедеятельность и продуктивность бактерий. Максимальная скорость диссипации энергии выбрана в качестве характеристики механического стресса. Были определены размеры турбулентных характеристических вихрей в биореакторе, негативно влияющих на жизнедеятельность клеток/бактерий. Введено понятие удельного объема стрессовой зоны. На его основании была определена предельная скорость перемешивания в данном биореакторе смешения, превышение которой ведет к значительному воздействию механического стресса на бактерии. Данный подход может быть использован для перехода к большим реакторам и поиску оптимальных условий работы.

24. Подход к развитию системы управления тестированием программных средств [№4 за 2015 год]
Авторы: Корнюшко В.Ф., Костров А.В., Породникова П.А.
Просмотров: 9766
В статье поставлена задача формирования подхода к управлению уровнем развития системы управления тестированием (СУТ) в составе системы управления бизнес-процессами разработки ПО в условиях проектного предприятия. Предложено выделить в составе бизнес-процессов разработки ПО бизнес-процесс тестирования, а в составе системы управления разработкой – подсистему управления тестированием как самостоятельные. Рассмотрены особенности организации тестирования в типовых моделях разработки ПО, для различных моделей разработки построены варианты организации выполнения по этапам основных процессов: рецензирование, Review (R); разработка тестов, Test Design (D); выполнение тестов, Test Execution (E); отчетность о тестировании, Test Report (O). Показана роль оценки уровня развития СУТ в процессах управления развитием, предложен подход к определению оценки уровня развития СУТ. Подход основан на определении оценки уровня развития СУТ в условиях различных моделей разработки ПО, прежде всего с использованием экспертной оценки. В качестве методической основы использована классификация стадий зрелости проектного управления. Рассмотрены особенности и возможности применения как прямой, так и многокритериальной экспертной оценки. Предложено отображать вербальное описание стадий зрелости СУТ множеством частных количественных критериев, часть из которых может определяться инструментальными методами; для оценки значений других предлагается проводить многокритериальную экспертизу с участием узких специалистов по профилю каждого из критериев. Рассмотрены варианты алгоритмов одноуровневого определения глобального критерия уровня развития на основе множества оценок частных критериев: вычисление длины вектора в эвклидовом пространстве и определение суммы взвешенных оценок частных критериев. Предложены двухуровневый вариант упорядочения частных критериев и соответствующие алгоритмы обработки множества их оценок, а также наглядная визуализация результатов оценки уровня развития СУТ. Разработанный на основе многокритериальной экспертной оценки подход позволяет определять степень зрелости СУТ ПО и целенаправленно управлять ее развитием.

25. Применение систем виртуальной реальности при подготовке персонала к борьбе за живучесть [№4 за 2015 год]
Авторы: Радченко В.М., Бондарь Е.М., Чуланов А.О., Федоров Н.А., Лещина А.Е.
Просмотров: 10715
В статье рассматривается проблема подготовки специалистов для обеспечения безопасности жизнедеятельности и осуществления успешной борьбы за живучесть на объектах с повышенной опасностью. Описаны современные тренажерные средства, используемые для подготовки персонала: натурные макеты отраслевых учебных центров, комплексные и специализированные тренажеры. Рассматриваются способы организации рабочего места обучаемого на основе реальных макетов или компьютерной имитации оборудования, а также применение систем виртуальной реальности в современных средствах подготовки и предлагается использование системы виртуальной реальности в подготовке специалистов к борьбе за живучесть. Приводится описание автоматизированного процесса обучения операциям по борьбе за живучесть на основе систем виртуальной реальности и широкого имитационного моделирования процессов возникновения и развития аварий. Также описываются виртуальная среда, взаимосвязь с имитационной моделью оборудования, способы взаимодействия обучаемого с виртуальной средой при отработке навыков локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

26. Проблемы создания высокотемпературных вычислительных систем [№4 за 2015 год]
Автор: Бобков С.Г.
Просмотров: 10340
В статье рассматриваются проблемы создания высокотемпературных электронных компонент для нефтяной, газовой, авиационной и космической отраслей. Рассмотрены пути развития систем Умных скважин. Создание отечественных систем Умных скважин, помимо решения задачи импортозамещения, позволит существенно снизить стоимость оборудования. Так, стоимость электронно-управляемых задвижек вблизи перфорационных отверстий Умной скважины могла бы быть снижена с нескольких сотен тысяч долларов до десятков. Аналогичные проблемы существуют и в космической отрасли: стоимость западного вычислителя космического применения может достигать полумиллиона евро, аналогичный отечественный вычислитель до 10 раз дешевле. Полеты в дальний космос потребуют, помимо высокой радиационной стойкости, функционирования в широком диапазоне температур. В статье представлены технические данные базовых микросхем разработки НИИСИ РАН с температурой функционирования до +125 ºС и пути повышения температуры их функционирования. Показана принципиальная возможность создания высокотемпературных микросхем на их основе.

27. Программа по оценке качества академических программных продуктов на основе методики Холстеда [№4 за 2015 год]
Автор: Афанасова А.И.
Просмотров: 6025
Оценивание академических программных продуктов заметно сказывается на уровне усвоения сложных дисциплин информационных и вычислительных технологий. Однако в литературе по программометрии практически не делается различий между академическими и профессиональными программными продуктами. Проекты академических программных продуктов в отличие от профессиональных не имеют непосредственной обратной связи по качеству с конкурентной рыночной средой. Учитывая большой объем документации, фронтальное оценивание академических программных продуктов становится трудоемким делом, часто не дающим нужного эффекта – быстрого и/или заметного прироста компетенций студента ввиду неизбежной субъективности – опоры на личный опыт, знания и представления преподавателя. Решение видится в создании специальных методик, отличных от методик оценивания профессиональных программных продуктов, и в разработке инструментария преподавателя – специализированных программ оценивания академических программных продуктов. Ожидается, что эти инструменты, благодаря создаваемой ими объективной обратной связи, будут содействовать модификации поведения студентов, что выразится в повышении качества не только самих академических программных продуктов, но и всего проектно-ориентированного образовательного процесса. В статье представлены результаты разработки необходимого инструмента оценивания академических программных продуктов. С использованием методики Холстеда построен вычислительный алгоритм формирования количественных показателей качества таких продуктов, создаваемых студентами на языке программирования C++. На языке С# разработана оригинальная программа оценки качества академических программных продуктов на основе методики Холстеда. Опытной эксплуатацией разработанной программы подтверждены ожидаемые результаты.

28. Программный комплекс для анализа данных из социальных сетей [№4 за 2015 год]
Авторы: Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Проскуряков А.В.
Просмотров: 9148
Статья посвящена проблемам извлечения и обработки данных из социальных сетей. Рассмотрены различные количественные характеристики, отношения и множества, вычислимые на основе получаемых данных. Важно, что эти характеристики являются конструктивными и могут быть эффективно вычислены или построены при помощи соответствующих алгоритмов. Количество информации, находящейся в социальных сетях, очень велико. При использовании распределенной системы извлечения и обработки данных объем увеличивается еще больше. Поэтому наиболее важной и трудной задачей является выделение той части данных, которую можно было бы достаточно эффективно обработать и которая представляла бы интерес в соответствии с поставленными целями. Для решения этой задачи предлагается применить метод определения количества влияния аудитории на отдельного пользователя. Метод основан на теории динамического социального влияния, предложенной Б. Латане. Данный подход является полезным также при решении задачи определения источника распространения информации. Задача определения количества влияния на пользователя со стороны других пользователей непосредственно связана с задачей обнаружения лидеров мнений – сравнительно популярных пользователей, которые формируют мнение остального большинства. В работе предложен один из возможных методов определения лидеров мнений. Приведено довольно подробное описание разработанного программного комплекса, позволяющего работать с информацией из социальных сетей ВКонтакте и Twitter. Он состоит из шести модулей: извлечения, обработки данных, отслеживания изменений пользовательских данных, анализа данных, построения графовых структур и модуля визуализации данных.

29. Программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками для систем автоматизированного проектирования [№4 за 2015 год]
Авторы: Кохов Т.А., Корельштейн Л.Б., Гартман Т.Н.
Просмотров: 9223
В промышленных установках используются следующие виды обогрева технологических трубопроводов: обогрев трубопроводов обогревающими спутниками (теплоспутниками), обогрев трубопроводов в паровой рубашке, электрообогрев трубопроводов. В зависимости от технических требований или от климатических условий в проекте может преобладать один из этих видов обогрева. Порядка 10–15 % работы проектировщика (в сфере монтажного проектирования) приходится на проектирование обогрева технологических трубопроводов. В некоторых случаях практически 40 % трубопроводов в проекте должны обогреваться теплоспутниками, а иногда этот показатель может достигать порядка 50 %. При этом примерно 80 % трудозатрат на проектирование обогрева приходится именно на проработку трасс обогревающих спутников в 3D-модели. С целью ускорения проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками был разработан программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов для систем автоматизированного проектирования, реализованный в среде 3D-проектирования AVEVA PDMS. Отличительная особенность созданного программного комплекса проектирования обогрева технологических трубопроводов в сравнении с имеющимися системами в том, что она интегрирована в систему автоматизированного проектирования AVEVA PDMS. Это позволяет выполнять моделирование обогревающих спутников технологических трубопроводов в 3D-модели и выпускать необходимые конечные документы – изометрические чертежи трубопроводов. Функциональные возможности программного комплекса проверены при разработке водяного обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками установки производства серы.

30. Разработка и исследование параллельного алгоритма муравьиных колоний для криптоанализа блочных криптосистем [№4 за 2015 год]
Авторы: Чернышев Ю.О., Сергеев А.С., Рязанов A.H., Капустин C.А.
Просмотров: 9896
В статье рассматривается возможность параллельной реализации алгоритмов муравьиных колоний для криптоанализа блочных криптосистем. Отмечена актуальность нового научного направления «природные вычисления», приведена структурная схема криптоанализа стандарта DES с использованием метода муравьиных колоний. Приводится описание параллельной версии алгоритма криптоанализа на основе информационно-логической граф-схемы, матриц следования, логической несовместимости и независимости. На основе методики определения числа процессоров, сущность которой заключается в нахождении максимального множества взаимно независимых операторов в матрице независимости, последовательном проведении фиктивных связей в информационно-логическом графе, не увеличивающих длину критического пути, определено минимальное число процессоров, необходимых для реализации алгоритма криптоанализа. Отмечается, что отличительной особенностью применения биоинспирированных методов криптоанализа является возможность использования самого алгоритма шифрования (или расшифрования) в качестве целевой функции для оценки пригодности ключа, определенного с помощью генетических операций. Вследствие этого при использовании биоинспирированных методов криптоанализа процесс определения секретного ключа (например, при криптоанализе 2-го типа) зависит не столько от сложности шифрующих преобразований, сколько от самого биоинспирированного метода, который должен обеспечивать достаточное разнообразие генерации ключей, что свидетельствует об актуальности задачи исследования возможности применения биоинспирированных алгоритмов (в частности, методов генетического поиска) для криптоанализа блочных криптосистем.

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