ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1977 год

Основные усилия лаборатории были направлены на развитие и эффективное использование центрального измерительно-вычислительного комплекса Института, а также автоматических и полуавтоматических систем для обработки камерных снимков.

Физики лаборатории принимали участие в экспериментальных исследованиях на синхрофазотроне ОИЯИ и серпуховском ускорителе.

Разработаны новые методы численного решения нелинейных физических задач в связи с исследованиями, проводимыми в ОИЯИ.

Продолжались работы по оптимизации систем программ обработки камерных снимков, спектрометрических данных, а также программ управления с помощью ЭВМ разнообразными экспериментальными установками.

Развитие и использование измерительно-вычислительного комплекса ОИЯИ

Расширение конфигурации ЭВМ центрального вычислительного комплекса

Повышена эффективность и расширены возможности использования базовых ЭВМ ОИЯИ посредством создания сети терминальных устройств на CDC-6500 и разработки пакетов прикладных программ для дисплейной станции на БЭСМ-6.

В рамках программы создания сети терминальных устройств на базе малой ЭВМ и БЭСМ-6 установлена и отлажена ЭВМ ЕС-1010, проводились технические работы по реализации первой очереди сети терминальных устройств.

Закончена наладка блока сопряжения НМЛ ЕС-5012 для ЭВМ М-222 МИ АН МНР. Блок сопряжения отправлен в МНР.

Создание и развитие математического обеспечения ЭВМ

В операционную систему ДД-76 на ЭВМ БЭСМ-6 включены и отлажены программные изменения, необходимые для реализации аппарата отладки задач через терминалы, подключенные к БЭСМ-6 по телеграфным каналам. На концентраторе /ЕС-1010/ подготовлены и отлажены программы анализа и трансляции основных редакторских команд, предусмотренных языком системы ИНТЕРКОМ, выбранным в качестве базового языка пользователей терминалов ЭВМ БЭСМ-6 и CDC-6500. Для ЕС-1010 составлены программы работы с файлами при исполнении ряда команд ИНТЕРКОМа.

Проведена большая работа по развитию и унификации библиотек программ общего назначения для ЭВМ БЭСМ-6, CDC-6500 и ЕС-1040 ОИЯИ. Создан программный аппарат для переноса текстовой библиотеки с БЭСМ-6 на ЕС-1040. Адаптировано для ЕС-1040 и включено в ее библиотеку в рамках операционных систем ОС и ДОС восемьдесят программ библиотеки общего назначения БЭСМ-6, написанных в основном авторами из ОИЯИ. Закончено наполнение информационного поля автоматизированной справочной системы по библиотекам программ.

Создание и развитие средств и методов визуальной связи с ЭВМ

Разработаны в стандарте КАМАК дисплейный процессор и функциональные блоки/генераторы векторов, символов и т.д./ для дисплея на запоминающей трубке. Изготовлено три опытных образца дисплеев, ведется подготовка к их серийному выпуску.

В рамках создания математического обеспечения для удаленной Дисплейной станции /УДС/ /рис. 53/ ЭВМ БЭСМ-6 проводилась разработка системы подготовки программ с использованием алфавитно-цифровых дисплеев. Разработана общая схема системы, которая предполагает предоставление пользователю дисплейной станции возможностей работы в нескольких режимах. Дальнейшее развитие получило общее математическое обеспечение УДС. В частности, на БЭСМ-6 реализован аппарат диалоговых переменных, который значительно упростил для пользователя программирование диалоговых задач на языке ФОРТРАН. Разработаны программы расчета адиабатического сжатия электронного кольца с использованием УДС.

Эксплуатация базовых электронно-вычислительных машин

ЭВМ Годовой
план
(в час.)
Общее полезное
время счета за год
(в час.)
Среднесуточное
полезное время счета
(в час.)
Число
пропущенных
задач
БЭСМ-6 5800 7200 20,9 64561
CDC-6500 6000 6950 20,3 173423*
/37203/

* В скобках указано число задач, обработанных с терминалов.

Рис. 1. Блок-схема удаленной дисплейной станции БЭСМ-6.

Создание и развитие автоматических и полуавтоматических систем обработки камерных снимков

Спиральный измеритель

Разработаны канал связи ЭВМ Электроника-100 с ТРА, позволяющий передавать данные в режиме прямого доступа в память, а также блок автоматического измерения реперных крестов. Сконструирован и изготовлен макет измерительной системы для снятия масок вершин событий при просмотре. Разработано и отлажено программное обеспечение для диалога "оператор-ЭВМ" в системе "Спирального измерителя" с использованием дисплея ВТ-340.

Сканирующий автомат HPD

Изготовлен и настроен комплект блоков, обеспечивающих режим фильтрации данных в процессе измерений и режим имитации действующей электроники, а также полный комплект запасных блоков. Созданы и отлажены управляющие программы ТРА-1001, обеспечивающие эти режимы, а также исходная версия программного комплекса на ЭВМ CDC-1604A для фильтрации данных в процессе измерения снимков.

Исследована стабильность параметров отсчетной системы HPD, в управляющую программу введен алгоритм автоматической коррекции калибровки в процесс измерений. Подготовлен и испытан вариант управляющей программы для работы с новой электронной схемой HPD .

Проведены работы по совершенствованию и развитию алгоритмов и программ для обеспечения надежного контроля качества измерений снимков с МИС ОИЯИ непосредственно в процессе сканирования. Программы контроля включены в цикл измерения и обработки в системах Дубны и Болоньи, где также ведутся измерения снимков с МИС.

Автомат на электронно-лучевой трубке АЭЛТ-2/160

Создана и отлажена в комплексе с АЭЛТ-2/160 часть программ управления автоматом и распознавания событий на снимках с МИС ОИЯИ. Проведены методические измерения, позволившие исследовать структуру информации на снимках с МИС, подобрать параметры выдачи обрабатываемой информации на дисплей-монитор и дисплей-лупу. Разработан и изготовлен коммутатор на 16 направлений для канала связи управляющей ЭВМ БЭСМ-4 с автоматом АЭЛТ-2/160. Одно из направлений коммутатора связано с каналом связи БЭСМ-4 - CDC-6500.

Просмотрово-измерительные проекторы БПС-75

Разработано, изготовлено и настроено 7 блоков пульта связи оператор-прибор-ЭВМ в стандарте КАМАК, макет проектора подключен к ЭВМ ТРА-1001. Завершена отладка программ управления измерительными каретками и лентопротяжными устройствами проектора, разработан и исследован режим программного сопровождения. Сконструирован и изготовлен блок связи проектора с ЭВМ ТРА-1001. На заводе-изготовителе завершен выпуск первой партии из семи проекторов БПС-75. Создан макет измерительного модуля на базе макета проектора БПС-75 и ЭВМ ТРА-1001.

ПУОС-САМЕТ-БЭСМ-4

Завершена опытная эксплуатация двух столов САМЕТ в режиме программного автосопровождения. Разработана схема связи ПУОС-ЭВМ в стандарте КАМАК. Завершен этап опытной эксплуатации ПУОС в стандарте КАМАК.

Обработка снимков с трековых камер

В 1977 году обработано:

- при помощи полуавтоматических устройств /ПУОС-САМЕТ/ - 320 тысяч треков для 14 физических групп ОИЯИ;

- при помощи автоматических сканирующих устройств /HPD , АЭЛТ-1, СИ-1/ - 121,6 тысяч событий на снимках с различных камер ОИЯИ.

Разработка методов расчетов и создание систем обработки камерных снимков

Система программ обработки камерных снимков

На основе опытной эксплуатации геометрических программ модульной структуры производилась их доработка и подбор констант, используемых в процессе реконструкции. Разработана и проверена на двух- и трехлучевых событиях методика кинематической идентификации событий с -частицами. Создан опытный вариант геометрической программы для МИС ОИЯИ, предназначенный для реконструкции одиночных треков, измеряемых нa HPD. Подготовлен вариант программы ГЕОМСК, предназначенный для реконструкции событий, фотографируемых тремя объективами.

Разработана и реализована система хранения на дисках ЭВМ CDC-6500 библиотеки программ обработки результатов обмера камерных снимков, обеспечивающая эффективное использование программ и их развитие.

Исследованы различные режимы работы программ и выбран оптимальный, обеспечивающий наиболее эффективную работу ЭВМ и минимальные затраты времени периферийных процессоров.

Созданы и испытаны в пакетном режиме программы проверки результатов обмера камерных снимков, позволяющие анализировать качество измерений, выяснять природу ошибок, оценивать число хорошо измеренных событий, автоматически производить сборку рабочих вариантов программ проверки результатов обмера снимков.

Использование ЭВМ на линии с экспериментальными установками

В рамках создания математического обеспечения систем реального времени для регистрации и обработки информации в экспериментах по физике высоких энергий разработан комплекс программ сбора и накопления экспериментальных данных с установки БИС-2, осуществлен запуск БИС-2 в режиме непосредственной связи с ЕС-1040. Создана программа на ЭВМ БЭСМ-4 для моделирования методом Монте-Карло прохождения частиц в магнитном поле, а также подсистема для наладки модулей КАМАК в диалоговом режиме. Завершены разработки подсистемы управления режимами установки "Фотон" и системы визуальной идентификации событий с использованием дисплея на ЭВМ НР-2116В. Усовершенствована подсистема статистической обработки данных с установки "Альфа" на ЭВМ ЕС-1010.

Совместно с сотрудниками ЦЕРНа разработана система HBOOK 3.0, используемая в рамках математического обеспечения (NA-4) -эксперимента для статистической обработки данных. Созданы программы и проведены расчеты по триггерной системе (NA-4) -спектрометра для отбора одно- и димюонных событий. Разработаны и исследованы быстрые алгоритмы распознавания событий и определения их геометрических и кинематических параметров. Сгенерирована двоичная библиотека, включающая пакеты программ НВООК, ZBOOK, FFREAD и LINTRA.

Обработка спектров ядерных излучений. В библиотеку системы обработки спектров /СОС/ включено 10 программных модулей для обработки различных спектров /-спектров с фиксированным положением пиков, -спектров для целей активационного анализа, сложных -спектров, сравнение различных -спектров/, развиты системы AUTOS и SIMP. Реализована возможность ввода информации в новые ЭВМ типа ЕС.

Разработан комплекс программных модулей на ЭВМ Минск-32 /ЛЯР/, обеспечивающих прием и накопление информации с измерительного модуля на базе ЭВМ TPA-i.

Разработка программного управления ускорителями. На синхрофазотроне ОИЯИ с помощью ЭВМ ТРА-1001 проведены сеансы измерения основных параметров системы ускоритель-пучок: ускоряющей частоты, интенсивности, радиального положения пучка. Выполнено программное тестирование системы коррекции ускоряющей частоты. Для настройки и контроля системы вывода синхрофазотрона созданы базовые варианты программ, необходимые для контроля каналов вторичных пучков частиц с помощью ЭВМ ЕС-1010, в том числе для проверки буферной памяти и пропорциональных камер, измерения интенсивности и углового распределения частиц в пучке, а также построения профиля пучка.

Разработано, отлажено и испытано программное обеспечение системы автоматизации исследования параметров пучков коллективного ускорителя, позволяющие вести сбор, обработку, хранение и выдачу информации об эксперименте.

Введено в опытную эксплуатацию математическое обеспечение дисплейно-фортранной станции на базе ЭВМ М-6000 в ОНМУ.

Бесфильмовая система регистрации и обработки информации со стримерных камер. Разработаны и изготовлены основные узлы телевизионной системы контроля /ТСК/ стримерной камеры установки РИСК, включая телевизионные датчики и дисплейную аппаратуру ТСК. Проведены испытания на метровой модели стримерной камеры установки РИСК телевизионного датчика на трубке "Халникон" в сочетании с электростатическим электронно-оптическим преобразователем. Испытано устройство запоминания телевизионных изображений на трубке "Литокон". Полученные результаты соответствуют техническим условиям на ТСК для стримерной камеры РИСК и других аналогичных камер. Разработана телевизионная камера на основе приборов с зарядовой связью /ССД-матрицы/ с блоками управления, обеспечивающими возможность регистрации амплитуд видеосигналов и запись телевизионных изображений в память ЭВМ. Разработаны алгоритмы и программы калибровки телевизионной установки, а также сжатия информации и оценки ионизации треков по снимкам со стримерных камер.

Математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования печатных плат на базе ЭВМ БЭСМ-6, CDC-6500 и малых ЭВМ. Разработан язык описания логических схем модулей ядерной электроники, метод и алгоритм многоуровневой компоновки, минимизирующей число микросхем, необходимых для заполнения исходной схемы. Создан проект системы интерактивного проектирования на CDC-6500 с использованием графических дисплеев. Разработан быстрый алгоритм ортогональной трассировки. Часть программ системы успешно применялась для фильтрации данных спирального сканирования. Проводились работы по созданию и адаптации программ на ЭВМ ЕС-1040, ЕС-1010 и ТРА-70.

Исследования по релятивистской ядерной физике и физике резонансов

В исследованиях ядерных процессов при релятивистских энергиях завершена обработка экспериментальных данных об инклюзивных спектрах протонов и дейтронов, испущенных в dd - и дейтрон-ядерных соударениях при 4,3; 6,3 и 8,9 ГэВ/с.

Показано /рис. 2,3/, что импульсные спектры протонов, испущенных в результате развала дейтронов с импульсом 6,3 ГэВ/с на ядрах водорода, дейтерия, углерода и висмута, измеренные под углом 103 мрад, в основном удовлетворительно воспроизводятся в рамках модели многократного дифракционного рассеяния с учетом релятивистской деформации волновой функции дейтрона. Обнаруженная структура спектров дейтронов, упруго и квазиупруго рассеянных на угол 103 мрад в dd -соударениях при указанных выше импульсах, представляет собой новый объект для проверки предсказаний модели многократного дифракционного рассеяния и позволяет сделать определенные заключения о механизме dd -рассеяния при передачах импульса | t | - 0,2÷0,8 /ГэВ/с/2.

Рис. 2. Импульсные спектры вторичных протонов /светлые кружки/ и дейтронов /черные кружки/ от соударений дейтронов с протонами, дейтронами и ядрами углерода при 6,3 ГэВ/с. Правая шкала относится к дейтронам. Дейтронные пики в dp- и dd - спектрах обведены кривыми от руки. На спектрах сплошные кривые - результат вычислений, выполненных в рамках модели многократного дифракционного рассеяния.

Рис. 3. Импульсные спектры вторичных дейтронов, зарегистрированных под углом 103 мрад в лабораторной системе от dd - соударений при 4,3; 6,3 и 8,9 ГэВ/с. Цифрами отмечены варианты расчетов, выполненных в рамках модели многократного дифракционного рассеяния. Штриховыми кривыми показаны вычисленные вклады от квазиупругого рассеяния в области пиков, кинематически отвечаюших упругому dd-рассеянию. Импульсные пики, показанные сплошными кривыми, соответствуют пикам от упругого dp -рассеяния, умноженным на масштабный коэффициент 0,3; они характеризуют импульсное разрешение экспериментальной аппаратуры.

В результате обработки экспериментальных данных с установки СКМ-200 обнаружены особенности в распределениях по множественности отрицательных -мезонов, образованных в соударениях -частиц /импульс 17,9 ГэВ/с/ с ядрами /обработано 48 тысяч треков/.

С помощью однометровой жидководородной камеры совместно с физиками Бухарестского университета определены сечения р-взаимодействий при Рn= 5,1 ГэВ/с, а также проведено изучение одной автомодельной зависимости в процессе развала релятивистского дейтрона при Pd = 3,46; 4,46; 7,66 и 10,2 ГэВ/с. Разработана методика анализа результатов измерения на сканирующем автомате HPD снимков с актами nр-взаимодействий при различных энергиях.

В р-взаимодействиях при 16 ГэВ/с обнаружен случай рождения -гиперона, определено сечение его образования / = 50±11541 мкб/, идентифицирован канал реакции. Проведено изучение рождения - , -гиперонов в р–взаимодействиях при различных множественностях. Всего обнаружено 46- и 3-частиц, определены сечения их рождения в событиях различных множественностей. Подтверждено, что, в отличие от К-р -взаимодействий, в р-взаимодействиях в с.ц.м. -гипероны сохраняют направление вылета бариона. В р-взаимодействиях при 16 ГэВ/с коэффициент асимметрии /назад-вперед/ для -частиц равен А = 0,56±0,12. Обнаружено, что в большинстве реакций - и К+-частицы вместе летят назад в с.ц.м. p-взаимодействий, тогда как другие мезоны направлены вперед или в среднем симметрично.

На двухметровой пропановой камере получены данные об образовании -, - и fo-мезонов в инклюзивных и полуинклюзивных взаимодействиях -мезонов с протонами при энергии 40 ГэВ/с. Продолжалось изучение образования частиц с большими поперечными импульсами в р-взаимодействиях при 40 ГэВ/с. Показано, что с ростом РT увеличивается зарядовая асимметрия испускания пионов. Наблюдаемая в азимутальной плоскости корреляция в вылете пионов относительно частиц с РT >0,8 ГэВ/с может указывать на наличие "струй" пионов, сопровождающих частицы с большими поперечными импульсами.

Методы прикладных вычислений

Построен устойчивый процесс численного решения обратной задачи теории рассеяния /ОЗР/ методом Ньютона, сходимость этого процесса обеспечивается в широкой области начальных приближений /глобальная сходимость/. Получены достаточные условия существования частицеподобных решений в модели Фридберга-Ли-Сирлина. Построен алгоритм численного решения и доказано существование решений нелинейной краевой задачи, связанной с уравнениями Чу-Лоу. Проведены исследования устойчивости разностных схем задач математической физики. Дано обоснование сходимости метода Ньютона в задаче Штурма-Лиувилля.

Доказана общая теорема об устойчивости "заряженных" скалярных солитонов в рамках релятивистски-инвариантных моделей теории поля. Впервые исследована на ЭВМ динамика столкновения двумерных пульсонов в рамках -теории поля. Обнаружены устойчивость различных пульсонов по отношению к угловым возмущениям и сохранение их числа при достаточно больших относительных скоростях. Исследована устойчивость "заряженных" солитонов в рамках теории поля и показано существование полос устойчивости. Получены и исследованы условия существования многомерных солитонов для теории с полиномиальными лагранжианами. Получено уравнение, описывающее взаимодействие экситонов и фононов в одномерном молекулярном кристалле, и найдены солитонные решения этого уравнения.

Разработан разностный алгоритм вычисления комплексных собственных значений и собственных функций уравнения Шредингера с потенциалом Саксона-Вудса. Предложен способ блочного программирования на ФОРТРАНе, используемый при создании новых программ для решения задач, связанных с исследованиями свойств сложных ядер. Составлены и отлажены программы вычисления сингулярного интеграла с ядром Коши, использующие кусочно-линейную и кусочно-квадратичную аппроксимацию регулярной части подынтегральной функции.

Выполнены расчеты для модельной самосогласованной задачи, связанной с проектированием коллективного ускорителя, а также расчеты электромагнитных полей для синхрофазотрона. Установлено, что периодические траектории синхрофазотрона, расположенные в рабочей области ускорителя и отклоняющиеся от медианной плоскости ускорителя на расстояние | Z | » 1 см, путем коррекции магнитного поля ускорителя в прямолинейных промежутках могут быть "приближены" к медианной плоскости так, что для любой точки траектории | Z |<1 см. Разработан алгоритм описанной выше оптимизации, составлена программа и выполнены расчеты на CDC-6500.

Разработан метод решения задачи рассеяния как задачи на собственные значения. На основе предложенного метода разработаны алгоритмы и программы для решения ряда физических задач /мезомолекулярная физика, теория ядра/. Разработаны специальные вычислительные схемы для решения задач с дискретным и непрерывным спектрами вблизи границы континуума. Полученные результаты позволяют строить алгоритмы с двусторонней сходимостью к энергии состояния квантовомеханической системы. Предложен новый резонансный механизм образования мезомолекул на основе сравнения расчетных и экспериментальных данных для энергии связи мезомолекул.

Разработана новая каскадная модель для исследования многочастичных взаимодействий, учитывающая временную координату. Создана стандартная программа расчета внутриядерных каскадов на БЭСМ-6, пригодная для ядерно-физических и прикладных расчетов при энергиях, не превышающих нескольких ГэВ. Разработана оптическая модель упругого рассеяния ядер с учетом кулоновских эффектов, составлена стандартная программа для расчетов на БЭСМ-6. Выполнены расчеты взаимодействия быстрых частиц с делящимися средами с целью изучения различных эффектов, влияющих на накопление плутония в облучаемых материалах.

Внедрены на CDC-6500 два комплекса программ для аналитических преобразований:

SCHOONSCHIP - система, предназначенная для решения задач физики высоких энергий, являющаяся одной из самых быстродействующих систем;

CLAM - система, предназначенная для решения задач общей теории относительности.

С целью вычисления на ЭВМ интегралов Фейнмана исследованы возможности программы RIWIAD и освоена методика вычисления этих интегралов, основанная на получении факторизованного аппроксиманта для подынтегральной функции.

АСУ и ИПС ОИЯИ

АСУ. Разработан проект ИСК /информационно-поисковая система для работы с документами картотечного типа/. Завершено создание ее основных блоков и их опробование для подсистемы кадрового учета АСУ ОИЯИ. Система ИСК является расширением созданной в 1975-1976 годах информационной системы "Кадры". Завершены работы по формированию и редактированию словаря и созданию архива, а также разработаны входной язык и язык запроса и составлены соответствующие программы. Проводились работы по модернизации программ подсистемы бухгалтерского учета. Созданы программы ввода и записи на магнитный диск.

ИПС. Реализован процесс поиска информации в диалоговом режиме в рамках ИПС ОИЯИ на CDC-6500. Полностью автоматизирована процедура формулирования запросов при помощи дескрипторного словаря системы, доступ к которому значительно облегчен. Программа реализована на языке КОБОЛ.

Выносная станция для дистанционной пакетной обработки задач на ЭВМ СDC-6500.

Настройка функциональных блоков в стандарте КАМАК для графического дисплея на запоминающей электронно-лучевой трубке.

Повышена эффективность и расширены возможности использования базовых ЭВМ посредством создания сети терминальных устройств на CDC-6500 и разработки пакетов прикладных программ для дисплейной станции на БЭСМ-6. На снимке: удаленная дисплейная станция /УДС/ на базе ЭВМ М-600.

Математическое обеспечение УДС позволяет оперативно выводить на экран сложную графическую информацию.

Разработано и отлажено программное обеспечение для диалога оператор - ЭВМ в системе "Спирального измерителя". На снимке: измерительный комплекс для обработки камерных снимков на базе "СИ".

В начало