Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2012 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Выбор вычислительной системы для решения научных задач [№4 за 2012 год]
Автор: Шабанов Б.М.
Просмотров: 13279
В статье рассматривается отображение архитектуры вычислительной системы на прикладные программы. Данная задача возникает тогда, когда встает вопрос о выборе вычислительной системы для конкретных целей. Рассматривается формализация выбора вычислительной системы для решения научно-технических задач. Исследуется эффективность выполнения программы на кластере, содержащем многоядерные процессоры и графические ускорители. Рассматривается синхронная модель программы с организацией обменов между ядрами, между процессором и ускорителем, между вычислительными узлами, приводятся оценки времени передачи данных. Анализируются следующие методы определения численных параметров модели: профилирование задачи на вычислительной системе, моделирование выполнения программы на системе, оценка с учетом модели программы и системы. Рассмотрены некоторые типичные случаи обмена данными: обмен с «соседями» (например, между узлами многомерной решетки) и коллективные передачи (один ко всем, все к одному). Для получения исходных данных при решении таких задач в МСЦ РАН составлены наборы бенчмарок из разных областей науки, разработана тестовая программа, которая определяет производительность ядер при выполнении операций с плавающей точкой, оперативной памяти при выполнении операций чтения-записи, коммуникационной среды. Рассмотрены три задачи выбора вычислительной системы – определения компонентов системы таким образом, чтобы при решении заранее определенных задач обеспечить максимальное быстродействие, минимальную стоимость системы или максимальную производительность при фиксированной стоимости. Отмечены особенности решения задачи минимизации цены. Описанный подход использовался в МСЦ РАН при выборе архитектуры высокопроизводительных систем, таких как МВС-10BM, МВС-6000IM, МВС-100К.

2. Удостоверяющие федерации научно-образовательных сетей [№4 за 2012 год]
Авторы: Овсянников А.П., Савин Г.И., Шабанов Б.М.
Просмотров: 11361
Статья посвящена удостоверяющим федерациям научно-образовательных сетей, которые сегодня объединяют огромное количество информационно-вычислительных ресурсов, находящихся в разном организационном, админи-стративном и государственном подчинении и требующих авторизации. Все большее распространение приобретают технологии авторизации, при которых аутентификация пользователя осуществляется обращением к его институту. Группа институтов, договорившаяся о взаимном доступе к своим ресурсам, выработавшая общую политику и механизм удостоверения пользователей и реализовавшая их на организационном и техническом уровнях, образует удостоверяющую федерацию. Функционирование федерации и ее технических служб обеспечивается постоянно работающими коллективами, решающими три основные задачи: эксплуатации, развития и поддержки пользователей. Разнообразие и международный характер научных проектов обусловливают необходимость взаимодействия федераций и создания объединенной удостоверяющей системы в международном масштабе. Описаны структура и механизмы удостоверяющих федераций европейских научно-образовательных сетей eduroam и eduGAIN, основанных на разных механизмах обмена аутентификационной информацией, в которых принимает участие Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук (МСЦ РАН). Организация федеративного взаимодействия актуальна для российской национальной сети науки и образования, которая является объединением ведомственных или проблемно-ориентированных сетей. МСЦ РАН возглавляет работы по формированию удостоверяющих федераций российской национальной сети науки и образования и поддерживает их организационное и техническое взаимодействие с европейскими удостоверяющими федерациями. Созданная МСЦ РАН удостоверяющая федерация российского проекта eduroam открыта для всех российских научных и образовательных организаций.

3. Механизм прав на основе групп пользователей в eduroam – федеративной системе управления доступом к сетевым ресурсам научно-образовательных сетей [№4 за 2012 год]
Авторы: Овсянников А.П., Овсянникова Т.В., Овчаренко С.А.
Просмотров: 11473
Описывается реализация федеративного контроля доступа для научных сетей на основе технологии eduroam. Технология предоставляет пользователям возможность безопасной аутентификации для доступа к сети и использования сетевых ресурсов в любой сети федерации eduroam с использованием единственного набора учетных данных. Рассматриваются основные технологии и протоколы, используемые для обеспечения прозрачной аутентификации пользователей. Авторами впервые предложен механизм прав доступа на основе групп институтов и пользователей. Информация о группах хранится на групповых RADIUS-серверах в виде списка институтов или списка пользователей. Для аутентификации пользователя в eduroam сервис-провайдер передает запрос на аутентификацию, содержащий имя и пароль пользователя в зашифрованном виде, RADIUS-серверу идентификации института пользователя. Сервер идентификации определяется по доменному имени пользователя, запрос передается через иерархическую систему прокси-серверов RADIUS. Если сервис-провайдер обеспечивает специальный доступ для пользователей некоторой группы, он также направляет на RADIUS-сервер группы запрос о принадлежности пользователя этой группе. Запрос передается через иерархическую систему групповых серверов RADIUS. Иерархия прокси-серверов RADIUS федерации eduroam и групповых серверов основывается на доменной системе имен. Реализация описанных механизмов требует незначительной модификации RADIUS-сервера сервис-провайдера для поддержки групп и не требует внесения изменений в RADIUS-серверы провайдеров идентификации и прокси- серверы системы eduroam. Поддержка групп полностью совместима с существующей системой eduroam, в одной системе могут одновременно функционировать серверы RADIUS сервис-провайдера с поддержкой групп и без поддержки.

4. Алгоритм эффективного размещения программ на ресурсах многопроцессорных вычислительных систем [№4 за 2012 год]
Авторы: Киселёв Е.А., Аладышев О.С.
Просмотров: 9099
В статье рассмотрен новый подход к решению задачи эффективного размещения параллельной программы на ресурсах многопроцессорной вычислительной системы, основанный на использовании параллельной реализации алгоритма моделирования отжига. Предложена модель многопроцессорной вычислительной системы, учитывающей неоднородность вычислительных и коммуникационных ресурсов, а также модель параллельной программы, основанная на учете типовых схем передачи данных между ветвями программ. Для повышения качества размещения ветвей параллельной программы на ресурсах многопроцессорной вычислительной системы предложена параллельная реализация алгоритма моделирования отжига. Проведена оценка влияния конкуренции в сети на время выполнения параллельной программы.

5. Настройка выполнения параллельных программ [№4 за 2012 год]
Автор: Телегин П.Н.
Просмотров: 10307
Статья посвящена разработке методов оптимизации настройки выполнения программ для параллельных вычислительных систем с распределенной памятью (в данном случае на выбранном оборудовании). Настройка выполнения – это выбор параметров для параллельной программы с учетом специфики используемого оборудования. Под параметрами подразумеваются схема параллельного выполнения программы и распределение работы между процессорами (ядрами). В статье рассматривается выполнение программы, над которой предварительно проведена параллельная декомпозиция и выделены псевдолинейные участки, представляющие собой простые операции, структуры ветвления, циклы и неструктурированные участки с одним входом и выходом. Описаны декомпозиция программы и ее выполнение в потоковой, динамической и статической схемах. Исследованы три способа оценки времени работы программных фрагментов – предсказание времени работы, профилирование, оценка пользователем. Описан эффект усиления при предсказании времени работы программных фрагментов. Отношение времени коммуникаций к времени операций в процессорах велико, поэтому требуется тщательный анализ программы для принятия решения о ее параллельном выполнении. Исследуется планирование параллельных циклов. Приводятся формулы оценки эффективности выполнения циклов в разных схемах для разных случаев множеств передаваемых данных. Описанные методы оценки производительности реализованы в системе автоматизированного распараллеливания Ratio. Приведено сравнение предсказанного и реального ускорений программы интегрирования. Параллельная программа, использующая динамическую модель, была построена с помощью системы автоматизированного распараллеливания Ratio и выполнялась на суперкомпьютере МВС-100К.

6. Принципы построения и формирования электронной библиотеки «Научное наследие России» [№4 за 2012 год]
Авторы: Калёнов Н.Е., Савин Г.И., Серебряков В.А., Сотников А.Н.
Просмотров: 23447
Рассматривается подход к формированию цифровых информационных ресурсов средствами электронных библиотек. Представлена реализация проекта по созданию электронной библиотеки «Научное наследие России». Определены ее место и роль среди аналогичных проектов российского и мирового цифрового научно-образовательного пространства. Сформулированы основные архитектурные принципы построения электронной библиотеки и формирования ее информационных фондов. Определены источники, структура и типы цифровых информационных объектов. Предложена концепция интеграции информационных объектов различной природы в единое информационное пространство. Обсуждаются возможности формирования межведомственной кооперации по созданию интегрированного информационного ресурса.

7. Системная динамика в задачах мониторинга массовой вакцинации населения [№4 за 2012 год]
Автор: Лапшина С.Ю.
Просмотров: 11788
ниторинг мероприятий по вакцинации населения карантинных зон региона в период распространения и затухания инфекционных заболеваний. Модель базируется на идеях и методах System Dynamics, а также на возможностях широко известного персонифицированного программного пакета имитационного моделирования IThink. В разработке модели использовались доступные материалы по вспышке и распространению в Москве эпидемии гриппа A/H1N1 в 2009–2010 гг. Действующий прототип позволил провести серию имитационных экспериментов с целью верификации модели, подтверждающих достоверность и объективность полученных результатов.

8. Социальная сеть РАН – единое информационное пространство для ученых [№4 за 2012 год]
Автор: Сулейманов Р.С.
Просмотров: 12595
Cтатья посвящена современным инструментам интернет-общения, в частности социальным сетям. В ней проанализированы основные действующие социальные сети, описаны история их возникновения, внутренняя структура, принципы работы. Показаны основные инструменты и технологии прототипирования и проектирования высоконагруженных информационных систем. Рассмотрена основная структура институтов РАН и проанализированы проблемы быстрого обмена информацией между научными сотрудниками РАН. В работе рассказывается о проектировании и создании новой социальной сети профессиональной тематики – социальной сети Российской академии наук для научных сотрудников. Показаны основные цели и перспективы внедрения проекта. Приводятся обоснование выбора используемых технологий, примеры интерфейсов, инструменты для совместной работы и обзор основного функционала созданной социальной сети.

9. Оптимизация переходов в двоичном трансляторе для архитектуры «Эльбрус» [№4 за 2012 год]
Автор: Рыбаков А.А.
Просмотров: 7579
В компании «МЦСТ» разрабатываются микропроцессоры архитектуры «Эльбрус». Для вычислительного комплекса «Эльбрус» создана система двоичной трансляции LIntel, позволяющая исполнять приложения Intel x86 на микропроцессорах «Эльбрус». Важной составляющей LIntel является многоуровневый оптимизирующий двоичный транслятор. Команды подготовки переходов в архитектуре «Эльбрус» позволяют распараллеливать исполнение программы по разным ветвям и выполнять переходы за один такт без потери тактов. Применение оптимизации переходов в двоичном трансляторе дает возможность переносить команды подготовки переходов между линейными участками программы, что приводит к повышению производительности системы.

10. Параллельный программный комлекс оптимального развития динамической транспортной сети [№4 за 2012 год]
Авторы: Григоренко Н.Л., Жарков А.В., Пивоварчук Д.Г., Попова Н.Н.
Просмотров: 10357
Предлагается модель динамической транспортной сети, под которой понимается сеть поставок, объединяющая некое количество поставщиков, потребителей и распределителей и имеющая стохастически изменяющиеся со временем параметры (спрос, потребление). Рассматривается задача оптимального развития подобной сети, то есть ее развитие с целью максимального удовлетворения спроса потребителей на протяжении модельного времени. Предложен параллельный алгоритм решения задачи оптимизации управления развитием сети, необходимость разработки которого обусловлена большим объемом вычислений при решении задачи на графах реальных транспортных сетей. Данный алгоритм составляет основу программного комплекса, позволяющего решать поставленную задачу на суперкомьютерах. Описан язык aDOT (расширение языка DOT) с удобным для пользователя представлением входных данных. Проведена апробация комплекса на вычислительной системе «Ломоносов» на тестовых и реальных задачах оптимизации. Приведены графики времени выполнения алгоритма на задачах различной вычислительной сложности, ускорения и эффективности, сделаны выводы по масштабируемости алгоритма. Приводится схема решения задачи разработки оптимального плана регламентных работ на нефтепередающей сети, иллюстрирующая применение созданного программного комплекса.

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Следующая → ►