ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1970 год

Работа электронных вычислительных машин

ЭВМ Полезное
время
(в час.)
Среднесуточное
полезное время
(в час.)
БЭСМ-6 7236 20,7
БЭСМ-4 ЛВТА 6972 19,8
БЭСМ-4 ЛНФ 7274 20,8
БЭСМ-4 ЛВЭ 7716 21,8
CDC-1604A 7334 20,8
"Минск-22" 2854 12,8

Зал электронных вычислительных машин БЭСМ-4, CDC-1604A, CDC4I60A.

Измерительно-вычислительный комплекс ОИЯИ

В этой области деятельность лаборатории была направлена на дальнейшее расширение вычислительной базы института, а также на совершенствование вычислительных машин с целью более широкого и эффективного их использования в исследовательских работах.

1. Установлены в ЛВТА и введены в эксплуатацию две новые ЭВМ: БЭСМ-4 для общих вычислительных работ и малая машина CDC- 160А, применяемая в качестве буферной машины ввода-вывода информации на машине CDC -1604А. Такого рода использование новой машины CDC -160А позволило при мерно в полтора раза повысить производительность ранее установленной и очень загруженной машины CDC -1604А.

2. Продолжались работы по созданию системы вычислительных машин института, предусматривающей совместное функционирование центральной машины БЭСМ-6 и периферийных машин лабораторий.

На БЭСМ-6 завершается создание канала связи на 8 направлений для подключения периферийных ЭВМ. Проведена комплексная наладка аппаратуры связи БЭСМ-6 с машиной БЭСМ-4 ЛНФ, производится подсоединение к БЭСМ-6 машины "Минск-2" (ОЯС Лаборатории ядерных проблем) и БЭСМ-4 (Лаборатория высоких энергий).

Разработан и осуществляется совместно с ЦИФИ ВНР проект многомашинной системы ввода-вывода информации на БЭСМ-6. Проект предусматривает организацию нескольких расположенных в лабораториях института фортранных станций ввода-вывода на основе венгерских машин типа ТРА,

Проект многомашинной системы ввода-вывода информации на БЭСМ-6 разработан и осуществляется совместно с ЦИФИ ВНР. Создаются фортранные станции на основе машин ТРА.

Венгерские инженеры ведут установку электронной вычислительной машины ТРА.

3. Проведена модернизация вычислительных машин ЛНФ и СНЭО. На БЭСМ-4 ЛНФ завершено расширение оперативной памяти машины до 16 тыс. слов и создание специализированных каналов связи с экспериментальной аппаратурой. Совместно с ЛНФ налажена новая система обработки информации со специализированного многомерного анализатора с использованием новых каналов и оперативной памяти БЭСМ-4.

На БЭСМ-ЗМ серпуховского научно-экспериментального отдела введен в эксплуатацию программно управляемый канал на 4 направления для связи с экспериментальной аппаратурой. К одному из направлений подключен стандартный накопитель на магнитной ленте, обеспечивающий обмен данными с другими машинами ОИЯИ, а также с машинами стран-участниц.

Математическое обеспечение ЭВМ

Проведено усовершенствование транслятора с языка ФОРТРАН и мониторной системы "Дубна" БЭСМ-6. Достигнуто ускорение трансляции в 1,5-2 раза по сравнению с первоначальным вариантом. Использование модернизированного диспетчера позволило увеличить скорость печати в 2 раза. Введена в эксплуатацию система работы с несколькими библиотечными лентами. Сдано в эксплуатацию программное обеспечение магнитофона CDC-608 в рамках мониторной системы БЭСМ-6.

Мониторная система "Дубна", разработанная в ЛВТА, в настоящее время используется для создания систем обработки данных в других институтах стран-участниц.

Завершены работы по составлению компилирующей системы математического обеспечения БЭСМ-4 на базе автокода и загрузчика. Эта система структурно подобна мониторной системе "Дубна" БЭСМ-6. Она позволит также использовать в решении различных задач язык ФОРТРАН, для этой цели в лаборатории разрабатывается транслятор с ФОРТРАНа, который будет включен в систему.

В библиотеку программ общего назначения для БЭСМ-6 включено более 40 новых программ. Для библиотеки CDC-1604A подготовлено 27 новых программ общего назначения.

Системы программ для обработки камерных снимков

Завершены работы над системой программ обработки снимков с двухметровой пропановой камеры на вычислительных машинах БЭСМ-4, CDC-1604А и “Минск-22”.

Завершено также создание системы программ на ФОРТРАНе для полуавтоматической обработки снимков с двухметровой пропановой камеры. Эта система включает в себя программу управления пятнадцатью ПУОСами «а линии с БЭСМ-4, геометрическую программу ГЕОМ-7 обработки на БЭСМ-6 снимков с камеры, наполненной тяжелой жидкостью, а также кольцо программ для обработки снимков с пропановой камеры (ГРАЙНД, СЛАЙС, САМКС).

Для обработки на БЭСМ-6 снимков с двухметровой водородной камеры подготовлен вариант программы ТРЕШ, предназначенной для определения импульсов частиц в неоднородном магнитном поле с учетом потерь энергии. Подготовлены также программы ГРАЙНД и СЛАЙС.

Работы ЛВТА по запуску новых вариантов программ обработки фильмовой информации с жидководородных камер вызывают большой интерес в ряде институтов стран-участниц ОИЯИ.

Продолжалось составление системы программ обработки снимков с больших магнитных искровых спектрометров. В институт начали поступать снимки с магнитного искрового спектрометра ИТЭФ, установленного на серпуховском ускорителе. В связи с этим была создана измерительная система на базе ПУОСов, работающих на линии с машиной БЭСМ-4. Разрабатывались система автоматического измерения снимков при помощи сканирующего автомата HPD и система программ распознавания треков при автоматическом сканировании снимков. Написана программа управления сканирующим автоматом. Для проверки методики определения параметров треков в неоднородном магнитном поле создана специальная версия программы ТРЕШ, которая определяет параметры треков заряженных частиц в неоднородном магнитном поле с учетом трех его компонент.

Велась также разработка системы математического обеспечения магнитного искрового спектрометра Лаборатории ядерных проблем. Написан первый вариант программы ПАРСИН, которая позволяет восстанавливать вместе с координатами вершины события его кинематическую картину с учетом большой неоднородности магнитного поля, потерь на ионизацию, многократного рассеяния и измерительных ошибок.

Математики и физики ЛВТА приступили к созданию системы обработки снимков с больших стримерных камер.

Использование ЭВМ на линии с экспериментальными установками

Совместно с Лабораторией высоких энергий подготовлена система математического обеспечения эксперимента по регенерации Ko-мезонов на ускорителе ИФВЭ (Серпухов). Система включает в себя программы контроля аппаратуры и накопления информации в реальном времени на БЭСМ-ЗМ, тестовые программы, программы нахождения параметров установки, программу управления магнитофоном, а также программу переписи информации для последующей обработки на вычислительных машинах CDC-1604А и БЭСМ-6.

Для измерительного центра ЛНФ на базе вычислителя БЭСМ-4 создана и сдана в эксплуатацию система приема, накопления и обработки данных. Система позволяет использовать выводные устройства БЭСМ-4 и является быстрым и гибким аппаратурно-программным комплексом, предназначенным для предварительной и полной обработки спектрометрической информации. В БЭСМ-4 введено устройство прерывания.

Схема системы математического обеспечения обработки спектрометрической информации (ПОФИ-2).

Система математического обеспечения обработки спектрометрической информации (она получила название ПОФИ-2) позволяет одновременно проводить ряд экспериментов и предоставляет возможность обрабатывать в реальном времени поступающую информацию и информацию из архивов по программам предварительной и окончательной обработки. С вводом ПОФИ-2 решен целый ряд таких вопросов, как контроль за аппаратурой, используемой в эксперименте, проверка качества проведения эксперимента, набор необходимой статистики событий, проведение математической обработки. В системе развит язык общения человека с машиной, в том числе посредством осциллографа со световым карандашом.

Система математического обеспечения ПОФИ-2 сейчас включает в себя приблизительно 50 программ, что составляет около 25000 команд в кодах машины БЭСМ-4. Происходит дальнейшее наращивание системы за счет подключения новых программ обработки. ПОФИ-2 представляет большой интерес для ряда институтов стран-участниц.

Участие в исследованиях на ускорителях ОИЯИ

Завершен цикл экспериментов по исследованию поляризационных эффектов в неупругих протон-протонных взаимодействиях при 669 Мэв. Полученные результаты свидетельствуют о наличии заметной поляризации вторичных протонов в реакциях и при 669 Мэв и могут быть описаны моделью однопионного обмена, в которой учитываются пионный формфактор нуклонов и особенность в поведении амплитуды S11 - состояния N -системы вне массовой поверхности.

Развивая ранее выполненные на синхроциклотроне эксперименты группа физиков ЛВТА вместе с учеными ЛВЭ готовится к исследованиям процессов неупругих столкновений протонов с ядрами при релятивистских энергиях (4÷10 Гэв). Разработана необходимая детектирующая аппаратура, включая набор проволочных двух-координатных искровых камер и устройства связи с вычислительной машиной. Разрабатываются пропорциональные камеры и аппаратура для идентификации частиц во время пролета, создается математическое обеспечение этих экспериментов.

Продолжалось изучение взаимодействий пионов с протонами при энергии 5 Гэв. Эти работы проводятся совместно с ЛВЭ, а также ИФВЭ ГДР и другими институтами стран-участниц. Просмотрено 100 тысяч снимков с однометровой водородной камеры, отобрано 22 тысячи событий. Обработано около 3 тысяч шестилучевых событий. Получены сечения для различных каналов и сечения рождения барионных и мезонных резонансов. Произведено сравнение экспериментальных данных с некоторыми теоретическими моделями.

Сотрудниками ЛВТА и ЛВЭ проводились работы по созданию большой стримерной камеры. На модели камеры длиной 2 м с зазором 2x4 см, питаемой генератором "Блюмлайн", произведены наблюдения следов релятивистских частиц. Получено подтверждение правильности принципов, положенных в основу при создании аппаратуры.

Лаборатория вычислительной техники и автоматизации принимала также участие в проводимых в ЛВЭ исследованиях возможности ускорения дейтронов в синхрофазотроне ОИЯИ.

а) Схема совместного эксперимента ЛВТА и ЛВЭ по исследованию протон-ядерных взаимодействий при энергии 4-10 Гэв.
б) Блок-схема электронной аппаратуры эксперимента,

в) Для эксперимента создана система проволочных двухкоординатных искровых камер и устройства связи их с ЭВМ.

Работы по математической физике

В связи с разработкой коллективного метода ускорения совместно с ОНМУ проводилось теоретическое и численное исследование нелинейных задач физики плазмы и релятивистских электронных колец. Создан метод расчета (с помощью введения дополнительного параметра) сечений стационарных колец электронов в коллективном ускорителе и проведены соответствующие вычисления на ЭВМ. Разработанный метод пригоден для решения ряда важных проблем современной теории ускорителей, например, для нахождения самосогласованной формы двухкомпонентного сгустка в коллективном ускорителе.

Сотрудниками ЛВТА было решено нелинейное интегральное уравнение, описывающее корреляционные функции квазистационарной ленгмюровской турбулентности. Последние являются одной из важнейших характеристик турбулентной плазмы. Сравнение результатов численного счета с экспериментально найденными кривыми дает возможность найти уровень энергии турбулентности. С другой стороны, знание корреляционных функций позволяет получить нелинейные интегро—дифференциальные уравнения для измерения спектральной плотности энергии турбулентности во времени. Эти уравнения решались численно в широком классе начальных данных. Таким путем были определены время изотропизации энергии, условия, при которых энергия передается по спектру не диффузионно, а через систему сателлитов (так называемая "двухуровневая перекачка"), и возможные конечные состояния эволюции. Тем самым был решен вопрос об единственности спектра стандартной ленгмюровской турбулентности.

Дальнейшим развитием этих работ явилось исследование проблем радиационной устойчивости кольца релятивистских электронов, вращающихся в магнитном поле. Задача сводится к решению весьма громоздкой системы 22 нелинейных интегро-дифференциальных уравнений в частных производных.

Трехмерность и нелинейность задачи, а также необходимость поиска устойчивой схемы счета потребовали существенных затрат машинного времени. Задача решена впервые. Результатом является четкое представление о характере изменения и численных значениях всех физических величин, описывающих кольцевой пучок электронов.

Совместно с физиками Лаборатории ядерных проблем выполнена работа по восстановлению потенциала по предельной фазе в случае S-волны. Решение было найдено методом введения дополнительного параметра. Использование этого метода, развитого в ЛВТА, позволяет избежать предположений о конкретной аналитической зависимости потенциала от расстояния между взаимодействующими частицами. Таким образом, имеется возможность решать задачу о нахождении потенциала взаимодействия двух нуклонов в более общем виде, чем это делалось до сих пор.

По заданию ЛНФ, в связи с сооружением ИБРа-2, были проведены точные расчеты термоупругих напряжений в неравномерно нагретом бесконечном цилиндре.

Совместно с Лабораторией ядерных проблем проводились работы по определению, при табличном задании электрического поля, области захвата ионов в режиме синхрофазотронного ускорения.

Совместно с ЛТФ продолжалось создание комплекса программ для расчета моделей ядра с потенциалом Саксона-Вудса. Выполнено исследование регулярного вырождения решений релятивистского уравнения Шредингера в решении нерелятивистского уравнения.

С учетом заявок лабораторий Объединенного института создана новая, усовершенствованная программа минимизации функционалов на БЭСМ-6 и CDC-1604А.

Математическая информация и документация

Пополнялась библиотека математической документации ЭВМ. В 1970 году в нее были включены подробное описание библиотеки программ на ФОРТРАНе и дополнения к существующим описаниям математического обеспечения ЭВМ.

Подготовлен к печати сборник "ЭВМ в физических исследованиях", содержащий материалы школы, организованной ОИЯИ в Алуште.

Систематически рассылались информационные материалы о математическом обеспечении используемых в ОИЯИ вычислительных машин в научные учреждения стран-участниц.

Обработка фильмовой информации

По заданию Лаборатории высоких энергий и Лаборатории ядерных проблем измерено на ранее сделанных снимках с пузырьковых камер 233 тысячи треков и с искровых камер - 50 тысяч.

Аппаратура для обработки фильмовой информации

Структурная схема измерительной системы HPD.

Сканирующий автомат HPD находился в опытной эксплуатации с целью отладки всего комплекса, включая программное обеспечение. Закончено создание и отладка всех блоков программ системы измерений на HPD. Проведено комплексное опробование системы в режиме опытной эксплуатации на реальных снимках с двухметровой водородной камеры.Система в настоящее время включает в себя:

1) большие просмотрово-измерительные столы, работающие на линии с венгерской ЭВМ ТРА , для приготовления "маски" событий;

2) программу ввода и накопления информации на магнитных лентах в вычислительной машине CDC-1604А;

3) программу МИСТ (программа подготовки входных лент с просмотренными событиями);

4) диспетчер с управляющей программой и программой ГЕЙТ для работы HPD в реальном времени;

5) диспетчер для фильтрации событий на CDC-1604А в режиме "офф-лайн";

6) программу СМОГ, комплектующую события и подготавливающую информацию в формате, пригодном для геометрической программы.

Сданы в опытную эксплуатацию два просмотрово-измерительных стола типа БПС-2 на линии с ЭВМ ТРА. Завершены работы по изготовлению еще четырех столов. Таким образом, за два последних года в институте установлено и введено в эксплуатацию 25 просмотровых столов.

С вводом в действие автоматического сканирующего устройства HPD и больших просмотровых столов завершено создание системы обработки снимков с жидководородных пузырьковых камер и магнитных искровых спектрометров.

Закончена разработка большинства принципиальных схем электронных блоков сканирующего автомата "Спиральный измеритель". Проведены испытания изготовленных в ГДР оптико-механических узлов прибора. Велась работа по математическому обеспечению "Спирального измерителя".

Разработан и введен в эксплуатацию электроннолучевой дисплей на сканирующем автомате ЭЛТ-1, связанный с магнитным барабаном БЭСМ-4, благодаря чему стало возможным проведение обработки снимков с визуальным контролем. Регенерация изображения на экран производится непосредственно с магнитного барабана, минуя центральный процессор БЭСМ-4. Средством общения человека с машиной является перемещающаяся метка, которая генерируется на индикационный экран, и функциональная клавиатура.

Автомат на электроннолучевой трубке для обработки снимков с искровых камер. На переднем плане - малая электронная вычислительная машина TPА, используемая для управления растром электроннолучевой трубки автомата.

Осциллограф со световым карандашом. Ведется обработка спектрометрической информации на ЭВМ БЭСМ-4. На осциллограммах представлены типовые случаи, соответствующие различным решаемым задачам.

В сотрудничестве с ЦЕРНом ведутся работы по созданию более совершенного сканирующего прибора ЭЛТ-2, в котором управление растром электроннолучевой трубки будет производиться при помощи вычислительной машины TPА.

Методы визуального представления информации на ЭВМ

В лаборатории ведутся разработки методов визуального представления информации на ЭВМ с целью обеспечения вычислительных машин осциллографом со световым карандашом. В настоящее время такими осциллографами оснащены машины БЭСМ-4 ЛВТА и ЛНФ, а также "Минск-2",БЭСМ-ЗМ и CDC-1604А. Работы эти проводились совместно с Лабораторией нейтронной физики, Лабораторией ядерных проблем и серпуховским научно-экспериментальным отделом. В ЛВТА создается модель более совершенного графического дисплея. Совместно с ЦИФИ ВНР подготавливается также вариант буквенно-цифрового дисплея для БЭСМ-6 и его программного обеспечения.

Совместно с ОНМУ разработан метод использования дисплея при расчете на машине CDC-1604A электромагнитных полей. Этот метод оказался пригодным для решения дифференциальных уравнений в частных производных эллиптического типа методом сеток. Процесс нахождения оптимального решения обычным методом сводился к многократному повторению расчетов, анализ которых требовал на каждом этапе большого ручного труда. При использовании дисплея результаты расчета выдаются на экран сразу в наглядной графической форме и могут быть немедленно проанализированы. При необходимости с помощью светового карандаша и клавиатуры можно быстро изменять начальные данные и повторять расчет. Время нахождения оптимального решения сокращается примерно в 10 раз.

Первые полученные результаты показывают высокую эффективность разрабатываемого метода математического моделирования и позволяют надеяться, что он найдет широкое применение в тех случаях, когда мы сталкиваемся с необходимостью использовать вычислительную машину в темпе мышления человека.

Дирекция и научная общественность института, сотрудники Лаборатории вычислительной техники и автоматизации отметили 60-летие со дня рождения директора лаборатории члена-корреспондента АН СССР профессора М.Г. Мешерякова.

В начало