ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1971 год

Эксплуатация электронных вычислительных машин

ЭВМ ЛВТА Полезное
время
(в час.)
Среднесуточное
полезное время
(в час.)
БЭСМ-6 6304 20,3
БЭСМ-4 7270 21,1
CDC-1604A 7674 21,7

Измерительно-вычислительный комплекс ОИЯИ

Деятельность лаборатории была направлена на совершенствование вычислительных машин и их математического обеспечения с целью более широкого и удобного их использования.

Рис. 1. На ЭВМ БЭСМ-6 установлен второй комплект оперативной памяти. Теперь память составляет 64 тыс. слов. Это позволяет шире использовать мультипрограммный режим работы ЭВМ, сокращает время решения больших задач, в том числе при обработке данных с крупных пузырьковых камер.

Продолжалось объединение электронных вычислительных машин в единую систему измерительно-вычислительного комплекса ОИЯИ. Разработаны алгоритмы математического обеспечения многомашинной системы и написаны обслуживающие программы в рамках мониторной системы “Дубна” для БЭСМ-6.

Сдана в опытную эксплуатацию линия связи "Минск-2" в отделе ядерной спектроскопии и радиохимии Лаборатории ядерных проблем с БЭСМ-6 ЛВТА, проведена опытная обработка переданных по линии связи гамма-спектров по программам, написанным на ФОРТРАНе для БЭСМ-6. Благодаря использованию электронной вычислительной машины, время обработки экспериментальных спектров уменьшилось примерно в 100 раз.

Отлажена аппаратура связи для ЭВМ, имеющих выход на стандартное сопряжение единой серии ЭВМ. Ведутся работы по осуществлению с помощью этой аппаратуры связи БЭСМ-6 с БЭСМ-4 ЛНФ и ЛВЭ. Проведена модернизация вычислительных машин БЭСМ-4 в этих лабораториях.

Закончено создание канала связи вычислительной машины БЭСМ-6 с другими ЭВМ на все восемь направлений.

Продолжались /совместно с ЦИФИ ВАН/ работы по развитию аппаратуры и математического обеспечения фортранных станций на основе ЭВМ ТРА. Аппаратура удаленных фортранных станций ЛВЭ и ЛНФ проверена по тестовым программам. Все инженерные разработки фортранных станций завершены.

Сдано в эксплуатацию МОЗУ-64К на БЭСМ-6 /подключен второй комплект памяти 32К/. Выполнен монтаж и ведутся наладочные работы по подключению к БЭСМ-6 двух накопителей на магнитных дисках.

Началась эксплуатация читающих устройств с перфокарт типов CDC-405 и УВВК-601. Это существенно сократило потери машинного времени на БЭСМ-6.

Рис. 2. К ЭВМ БЭСМ-6 подключены два накопителя на стационарных магнитных дисках. Емкость каждого накопителя составляет 200 млн. бит, время выборки массивов - доли секунды.

Закончен монтаж и осуществляется подключение к БЭСМ-6 двух накопителей на магнитных дисках.

Сдано в эксплуатацию фотосчитывающее устройство ФСМ-5 с бумажной перфоленты, подключенное к ЭВМ CDC-160А, что обеспечило ввод трековой информации на CDC-160А с накоплением ее на магнитной ленте CDC-606.

Математическое обеспечение ЭВМ

Значительно повышена эффективность системы математического обеспечения ЭВМ БЭСМ-6 в результате ввода в эксплуатацию нового автокодного варианта программы-диспетчера и расширения библиотеки программ. Ввод в эксплуатацию нового диспетчера позволил полностью перевести вычислительную машину БЭСМ-6 на мультипрограммную работу, что повысило эффективность использования центрального процессора в 1,5-2 раза. Заключен ряд договоров на поставку нового варианта системы математического обеспечения на машины БЭСМ-6, имеющиеся в других организациях стран-участниц.

Для малых ЭВМ типа ТРА созданы программы управления внешними устройствами /читающим устройством с перфокарт, широкой печатью, перфоратором и магнитофоном/ и транслятором с автокода ТРА, работающим на БЭСМ-6. Заканчивается отладка совместной работы машин "Минск-22" и ТРА с БЭСМ-6.

На БЭСМ-4 получены первые результаты трансляции задач, написанных на языке ФОРТРАН и решенных в рамках фортранно-ориентированной компилирующей системы БЭСМ-4. В конце 1971 года на БЭСМ-4 введена в опытную эксплуатацию система математического обеспечения с транслятором с ФОРТРАНа.

Сдано в эксплуатацию программное обеспечение ввода информации с перфоленты /для программ обработки/ через ЭВМ CDC-160А на магнитофон CDC-606 и обмена информацией между CDC-606 и БЭСМ-4.

Закончена отладка основных подпрограмм библиотеки случайных чисел БЭСМ-6 для генерирования случайных чисел с нормальным, экспоненциальным и пуассоновским распределениями.

Программы обработки экспериментальных данных

Для обсчета и анализа с помощью БЭСМ-6 результатов обмера снимков с жидководородных пузырьковых камер ОИЯИ создана система программ на ФОРТРАНе. Эта система или входящие в нее программы могут использоваться при обработке данных и с других трековых камер, а также данных с электронных установок. Начато развитие этой системы программ.

Подробно описана созданная в ЛВТА система программ обработки фильмовой информации с водородных и пропановых пузырьковых камер на вычислительных машинах типа БЭСМ-4. Эта система широко используется в ОИЯИ и институтах стран-участниц.

Совместно с Лабораторией высоких энергий исследованы возможности использования методики согласования изображений треков на различных стереоснимках /ТРЕК-МЭТЧ/ для реконструкции событий в тех случаях, когда проекции каждого трека измерены только на двух стереоснимках. Исследование проводилось на шестилучевых событиях, образованных в пион-протонных взаимодействиях при 5 Гэв/с. Показано, что простые методы согласования изображений треков в этом энергетическом интервале дают хорошие результаты.

Выполнена работа по определению параметров частицы с учетом возможного излома ее трека в камере. Предложена методика точного выделения изломов на треках частиц /электронов/, основанная на методе максимума правдоподобия. Алгоритмы запрограммированы на ФОРТРАНе и включены в программу геометрической реконструкции "1-7", предназначенную для обработки снимков с пропановых пузырьковых камер с числом объективов от трех до шести.

Создано руководство для работы с программой геометрической реконструкции ГЕОМ-7 для обработки данных с пропановых пузырьковых камер.

Для водородных камер описана кинематическая программа ГРАЙНД-2, которая целиком помещается в оперативной памяти ЭВМ CDC-1604А. Время счета-обработки одного события по этой программе на 30% меньше, чем по программе ГРАЙНД-1. /Работа выполнена совместно с Лабораторией высоких энергий/.

Создана универсальная программа статистического анализа экспериментальных данных на ЭВМ БЭСМ-6. Программа предназначена для построения гистограмм, идеограмм, двумерных диаграмм рассеяния, для нахождения средних значений заданных величин и их ошибок и других операций.

Для статистического анализа результатов эксперимента, записанных на магнитных лентах, написана /совместно с ЛВЭ/ программа СТАР. Если информации на ленте недостаточно для анализа эксперимента, предусмотрена возможность вычисления недостающих величин, гистограммы которых хотелось бы иметь.

Выполнена работа по применению метода решающих функций для распознавания геометрических изображений на снимках с магнитных искровых спектрометров ИТЭФ /Москва/ и ОИЯИ. Предложен алгоритм распознавания траекторий частиц, регистрируемых в этих установках.

Использование ЭВМ на линии с экспериментальными установками

Основные работы лаборатории в этой области были направлены на увеличение эффективности использования основного физического оборудования и повышение уровня автоматизации процесса проведения эксперимента ЛВЭ по исследованию регенерации нейтральных К-мезонов на ускорителе ИФВЭ. Ряд полученных результатов применим для целого класса экспериментов на линии с ЭВМ. Основные итоги этих работ состоят в следующем. Разработана методика компрессии входной информации. Созданы программные средства сжатия экспериментальных данных с искровых камер. При этом сокращается время центрального процессора ЭВМ, необходимое для записи информации в режиме на линии, и уменьшается время последующей обработки на больших машинах ОИЯИ. С использованием обратной связи от ЭВМ осуществлено автоматическое переключение установки с тестового на рабочий режим. Осуществлен вывод информации на АЦПУ в режиме прерывания, создано соответствующее программное обеспечение. Это позволило использовать АЦПУ для визуального представления событий в режиме на линии. Предложена новая методика контроля записи информации на НМЛ БЭСМ-ЗМ, повышающая эффективность использования центрального процессора при работе в режиме на линии. Усовершенствованы звенья математического обеспечения /системы КРАН/ эксперимента с нейтральными К-мезонами.

Для измерительного центра ЛНФ выполнен ряд экспериментов по расширению системы приема, накопления и обработки спектрометрической информации /ПОФИ-2/ за счет подключения нового оборудования. Создано математическое обеспечение осциллографа со световым карандашом в системе ПОФИ-2.

Исследованы проблемы оптимизации управления с помощью ЭВМ режимами ускорения и вывода частиц на синхрофазотроне /совместно с ЛВЭ/. Рассмотрены структуры функции состояния системы управления ускорительным комплексом, а также основные принципы построения систем опимизации и организации математического обеспечения вычислительного комплекса в режиме сбора и обработки информации о параметрическом поле ускорителя.

Совместно с Отделом новых методов ускорения разработан аванпроект измерительно-вычислительного комплекса коллективного ускорителя и начаты работы по его осуществлению. Этот автоматический комплекс будет управлять коллективным ускорителем и устройствами регистрации излучений на его выходе.

Участие в экспериментальных исследованиях на ускорителях

Для экспериментов по исследованию протон-ядерных взаимодействий при энергиях 4÷10 Гэв завершено изготовление 13 рабочих образцов двухкоординатных искровых камер с памятью на ферритовых кольцах. Проведены испытания комплекса аппаратуры с искровыми камерами. Завершены монтаж и отладка систем быстрой электронной логики для первого этапа эксперимента. Выполнялись работы по математическому обеспечению этого эксперимента.

Велась подготовка к экспериментальным исследованиям на шестиметровом искровом спектрометре ИТЭФ. Составлена и отлажена на ЭВМ БЭСМ-6 программа восстановления значений магнитного поля спектрометра в заданных точках. Произведена пробная обработка снимков, полученных с помощью искрового спектрометра.

Продолжалась обработка данных с метровой водородной камеры ЛВЭ /эксперимент по пион-протонному рассеянию при 5 Гэв/с/.

ЛВТА принимала участие в подготовке эксперимента Лаборатории высоких энергий по исследованию нейтрон-протонных взаимодействий в интервале 2÷5 Гэв/с.

Разработка методов прикладных вычислений

Продолжались /совместно с ОНМУ ОИЯИ и ФИАН СССР/ аналитические и численные исследования нелинейных уравнений теории плазмы и релятивистских электронных и электронно-ионных колец в связи с разработкой в ОИЯИ коллективного метода ускорения. Выполнены расчеты устойчивости релятивистского электронного кольца в свободном пространстве. Проведен численный анализ нелинейной стадии развития радиационной неустойчивости, начиная с исчезающе малых возмущений вплоть до насыщения. При этом удалось проследить динамику развития неустойчивости и определить окончательные параметры кольца, что позволяет оценить эффективность коллективного метода и выбрать оптимальные параметры инжекции. Полученные результаты подтверждены экспериментально. В работе сделаны также выводы чисто теоретического характера, позволяющие лучше понять неустойчивости нелинейных систем.

Изучалось явление ионно-звуковой турбулентности в плотной полностью ионизированной плазме. Найдены инкременты неустойчивости и величина порога. Проведены работы по созданию алгоритма и комплекса программ для определения магнитного поля адгезатора /адиабатического генератора заряженных тороидов/.

Совместно с Лабораторией ядерных проблем изучалась зависимость формы пучка от ускоряющего напряжения и спада магнитного поля при помощи расчета на ЭВМ радиально-фазового движения частиц. Рассмотрен процесс формирования пучка в течение времени захвата с учетом изменения диапазона фаз частиц, захватываемых в режим ускорения.

Проведены работы по усовершенствованию программы ОЗАТР /обратная задача теории рассеяния/ для случая l=0 и по созданию математического алгоритма для случая l=2. Сделана оценка точности восстановления потенциала взаимодействия с помощью программы ОЗАТР в зависимости от выбора начального потенциала.

Метод расчета квантовомеханической задачи трех тел разрабатывался совместно с ЛТФ. Составлена и опробована программа вычисления собственных значений и собственных функций задачи Штурма-Лиувилля для системы дифференциальных уравнений.

Расширен комплекс программ модельных расчетов свойств сложных атомных ядер. Написана новая программа на ФОРТРАНе для вычисления коэффициентов Клебша-Гордона. Проведены теоретические исследования методов решения задачи о собственных функциях для уравнения Шредингера.

Совместно с ЛНФ рассмотрены вопросы выбора и расчета фокусирующей системы линейного индукционного ускорителя на 30 Мэв.

Получены приближенные выражения для ионизационных потерь и пробегов быстрых частиц. Показано, что формула Бете-Блоха для ионизационных потерь энергии быстрыми заряженными частицами может быть сведена к более простым приближенным выражениям, а зависимость пробег-энергия удалось получить в аналитическом виде. При этом точность вычисления потерь будет не хуже ±5%, а пробегов ±/2-4/%.

Служба математематической информации и документации

Систематически пополнялась библиотека математической документации ЭВМ ОИЯИ. Регулярно рассылались информационные материалы о математическом обеспечении используемых в институте электронных вычислительных машин в научные учреждения стран-участниц ОИЯИ.

Обработка фильмовой информации

По заданию лабораторий высоких энергий и ядерных проблем измерено на фотографиях с пузырьковых камер 212 тысяч треков; с искровых и стримерных камер - 82 тысячи треков; просмотрено с 2-метровой пропановой, 1-метровой водородной и искровой камер ЛВЭ 93 тысячи фотографий, найдено на этих снимках 30 тысяч событий.

Автоматические системы обработки фильмовой информации

В содружестве со специалистами ряда предприятий ГДР и институтов СССР продолжались работы по изготовлению сканирующего устройства "Спиральный измеритель" и подготовке технической документации для выпуска промышленностью в 1972-1973 годах партии таких установок. В ЛВТА смонтирован и настраивается первый образец спирального измерителя. Ведется комплексная отладка всей установки.

Рис. 3. Первый образец сканирующего автомата "Спиральный измеритель" смонтирован и настраивается в ЛВТА. Автомат предназначен для обработки снимков с больших /одно- и двухметровых/ жидководородных камер.

Создана часть программ математического обеспечения спирального измерителя, объединенных под названием "ФИЛЬТР". Программы комплекса "ФИЛЬТР" отделяют полезную информацию от шумов путем опознавания треков в начальной области сканирования /10-15 витков спирали/ методом гистограммирования и дальнейшего прослеживания треков по всей области сканирования. На выходе программа "ФИЛЬТР" формирует данные для использования в геометрической программе ТРЕШ. Завершена отладка калибровочной программы "КАЛИБР" для спирального измерителя на числовом материале, полученном с помощью математического моделирования, а также отладка транслятора с языка КОПЛАН в автокод ЭВМ ТРА-1001.

Сканирующий автомат типа HPD нaходился в режиме опытной эксплуатации с целью отладки и усовершенствования. Описана программа управления сканирующим автоматом HPD, работающим на линии с ЭВМ CDC-1604А, и рассмотрены возможные пути оптимизации режима измерения снимков с пузырьковых камер. Сформулированы требования и ограничения, накладываемые на программу управления автоматом, проанализированы пути достижения максимальной производительности измерительной системы данной конфигурации. Программа управления HPD реализована на ФОРТРАНе и автокоде КОДАП-1. Рассмотрена функциональная схема отсева фоновой информации для автомата HPD. Схема отличается простотой и автономностью по отношению к сканирующему автомату.

Велась подготовка к обработке на автомате ЭЛТ-1 снимков с искровой камеры Лаборатории ядерных проблем. Проведена соответствующая модернизация автомата. Созданы управляющая программа, математическое обеспечение двух дисплеев, используемых при работе автомата, а также ряд тестовых программ.

Создается макет автоматического сканирующего устройства АЭЛТ-2, предназначенного для обработки снимков с пузырьковых камер. Закончены конструкторские разработки макета, составлен проект использования малой ЭВМ для управления этим устройством.

Разработана и запущена в эксплуатацию система больших просмотрово-измерительных столов БПС-2 на линии с ЭВМ ТРА. При помощи этой системы ведется просмотр снимков с 2-метровой пропановой камеры ОИЯИ, облученной пионами с импульсом 40 Гэв/с. Написан новый вариант программы для измерений масок на столах БПС-2. Начаты работы по модернизации этих столов.

Рис. 4. Большие просмотрово-измерительный столы БПС-2 работают на линии с электронной вычислительной машиной ТРА. Шесть столов БПС-2 объединены с ТРА в систему, где ЭВМ управляет процессом измерения "масок" на снимках с пузырьковых камер. Снимки обрабатываются затем на сканирующем автомате HPD.

Введена в эксплуатацию измерительная система из пятнадцати полуавтоматических устройств типа ПУОС, управляемых вычислительной машиной БЭСМ-4. Эта система позволила поднять производительность труда операторов при решении отдельных задач на 50%. В системе исключена значительная часть ручного труда при проверке и исправлении перфолент. Интенсивность измерения повышается благодаря целому ряду факторов, в числе которых важную роль играет уверенность оператора в правильности получаемых результатов.

Рис. 5. Система из 15 измерительных полуавтоматов ПУОС, связанных непосредственно с электронной вычислительной машиной БЭСМ-4, используется для обмера фотографий с действующих в ОИЯИ пузыръковых камер. Система позволяет производить в процессе измерения анализ вводимой в машину информации и исправлять ошибки операторов или аппаратуры.

Совместно с ЛВЭ разработан и построен просмотровый стол УПС-50-80 простой конструкции для просмотра пленки, экспонированной на однометровой водородной пузырьковой камере. С помощью стола производится составление паспортов найденных событий для дальнейшего их обмера на полуавтоматических измерительных приборах ПУОС-1. УПС-50-80 обеспечивает просмотр пленки шириной 80 мм /как с перфорацией, так и без нее/ и 50 мм /без перфорации/ при максимальной длине кадра 160 мм. В настоящее время в ЛВТА и других лабораториях эксплуатируется 20 таких столов, их работа отличается высокой надежностью.

Из ЧССР получены два просмотровых стола типа САМЕТ, которые будут использоваться для обработки снимков с двухметровых пузырьковых камер.

Методы визуального представления информации на ЭВМ

Сданы в эксплуатацию на ЭВМ CDC-1604А осциллограф со световым карандашом /ОСК/ и библиотека дисплейных программ общего и специального назначения. Осуществлен новый быстродействующий режим связи ОСК с вычислительной машиной БЭСМ-4. К ОСК подключены генератор символов, генератор векторов и контроллер. Подготовлена техническая документация для серии из 7 штук осциллографов со световым карандашом. Серия запущена в производство в ЦЭМе ОИЯИ. Закончены разработки и изготовление основных узлов графического дисплея.

В течение года совместно с другими лабораториями ОИЯИ велись работы по применению дисплеев для решения различных задач: расчета полей и электронно-оптических систем, задачи транспортировки заряженных частиц, моделирования следов в стримерных камерах СКМ-200 и СКМ-100, обработки фильмовой информации с трековых камер.

В начало