ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1978 год

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

Разрабатывались новые методы численного решения нелинейных физических задач, связанных с математическим моделированием нелинейных явлений в теории поля, а также ядерно-физических процессов при высоких энергиях.

Проводились работы по оптимизации систем программ для обработки камерных снимков, спектрометрических данных, а также программ управления и контроля работы с помощью ЭВМ разнообразных экспериментальных установок. Завершена обработка экспериментальных данных об инклюзивных спектрах протонов и дейтронов при релятивистских энергиях.

Развитие и эффективное использование измерительно-вычислительного комплекса ОИЯИ

Расширение конфигурации ЭВМ центрального вычислительного комплекса

Завершены технические работы по подключению накопителей на магнитных дисках ЕС-5061 к ЭВМ БЭСМ-6, проводилась комплексная отладка созданного программного обеспечения для работы с дисками нового типа. Общая емкость памяти на магнитных дисках EC-5052 и ЕС-5061 на БЭСМ-6 составит 290 Мбайт.

Сдана в опытную эксплуатацию первая очередь сети терминальных устройств на базе малой ЭВМ ЕС-1010 и БЭСМ-6.

Разработаны, изготовлены и налажены элементы системы связи БЭСМ-6 с измерительным центром ЛНФ и проведены технические работы на БЭСМ-6 для реализации этой связи.

Завершена работа по оснащению ЭВМ М-222 МИ АН МНР накопителями на магнитной ленте ЕС-5012.

Создание и развитие математического обеспечения ЭВМ

На БЭСМ-6 проведено математическое исследование алгоритмов обслуживания быстрого дискового канала, созданы и использованы при наладке магнитных дисков ЕС-5061 программные тесты. Созданы и опробованы вариант программного драйвера в рамках операционной системы ДД-77 для этих дисков, а также программные блоки для обеспечения взаимодействия БЭСМ-6 и концентратора терминалов ЕС-1010. Сдана в эксплуатацию информационно-справочная система библиотеки программ общего назначения, работающая как в пакетном, так и в интерактивном режимах для терминалов ВТ-340.

Для развития операционной системы CDC-6500 создан ряд программ по статистическому анализу ее работы, сформирован и опробован новый вариант операционной системы с более гибким языком управляющих директив. Внесены изменения в редактирующую систему CDC-6500, обеспечивающие интерактивное использование библиотеки программ CDC.

Для ЭВМ ЕС-1040 ОИЯИ закончено комплектование базового варианта библиотеки программ общего назначения /130 программ/, аналогичной библиотекам БЭСМ-6 и СDС-6500.Создан и опробован первый вариант математического обеспечения для ввода, редактирования и просмотра заданий при помощи дисплея ЕС-7907.

Внедрены на CDC-6500 программа генерации диаграмм Фейнмана и вариант системы REDUCE-2. В процессе опытной эксплуатации системы REDUCE-2 вычислены для некоторых метрик компоненты тензоров Риччи и Римана в тетрадном формализме. На CDC-6500 поставлена программа MAINT5, предназ-наченная для вычисления многократных интегралов типа интегралов Фейнмана.

Создание и развитие средств и методов визуальной связи с ЭВМ

Разработан дисплейный процессор на основе микро-ЭВМ и программное обеспечение для генерации стандартных элементов изображений. Изготовлен и отлажен действующий образец дисплейного процессора, осуществлено подключение процессора к ЭВМ М-6000. Подготовлена техническая документация для серийного производства графических дисплеев на запоминающей ЭЛТ.

Дальнейшее развитие получило математическое обеспечение удаленной дисплейной станции /УДС/. Разработаны программы для работы в локальном режиме на УДС.

Выполнен большой объем работ по внедрению разработок, связанных с дисплейной тематикой, в организациях стран-участниц ОИЯИ.

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 5900 6550 20,4 59059
CDC-6500 6000 7367 21,7 164734*
/28983/

* В скобках указано число задач, обработанных с терминалов.

Создание и развитие автоматических и полуавтоматических систем обработки камерных снимков

Спиральный измеритель

Завершена разработка системы фильтрации в реальном времени на "Спиральном измерителе". Весь комплекс аппаратуры, включающий систему ЭВМ ТРА-Электроника-100, дисплей, магнитный диск и магнитофоны, испытан и используется для контроля и выбора параметров сканирования в режиме реальных измерений событий р - эксперимента на снимках с однометровой водородной камеры ЛВЭ ОИЯИ. Система фильтрации в реальном времени подготовлена к проведению отладки соответствующего программного обеспечения на камерных снимках. Разработаны оптико-механическая конструкция сопряжения лазерного сканатора с СИ-2 и схемы макетных образцов электронных узлов отсчетного канала лазерного сканатора.

Сканирующий автомат HPD

Введена в опытную эксплуатацию новая электронная аппаратура автомата HPD, изготовленная в стандарте КАМАК. Проведены методические исследования и развито программное обеспечение режима фильтрации данных сканирования в реальном времени в системе CDC-1604A-TPA-HPD. Эффективность обработки снимков с двухметровой водородной камеры ЛВЭ составила около 70%. Продолжается работа по повышению эффективности программного обеспечения в этой системе.

С помощью новых электронных устройств автомата HPD измерено 22 тыс. событий на снимках с однометровой водородной камеры и камеры "Людмила". Смонтирован и включен в систему CDC-1604A-HPD спецпроцессор SHP , предназначенный для опознавания элементов треков. Проводились работы по реализации проекта повышения эффективной производительности автомата HPD.

В рамках системы автоматической обработки снимков с МИС ОИЯИ созданы вариант пакета программ фильтрации данных сканирования /рис. 1/ и программа сборки событий на CDC-6500. Разработаны программы упаковки данных сканирования на магнитной ленте. Проведены работы по наладке спецпроцессора SHP. Создан комплекс программ для наладки и запуска спецпроцессора SHP, включающий в себя программы для тестирования, моделирования и представления данных на дисплее.

Рис. 1. Результаты автоматической обработки изображений на снимках с установки МИС ОИЯИ, выведенные на экран дисплея, а/ данные сканирования события на автомате HPD; б/ результаты обработки события с помощью программы фильтрации данных сканирования.

Автомат на электронно-лучевой трубке АЭЛТ-2/160

Создан комплекс базовых программ для тестовых исследований и калибровки автомата АЭЛТ-2/160, а также для организации связи с ЭВМ CDC-6500. Точность измерения снимков на автомате доведена до 1,7-2,0 мкм. Создан комплекс программ управления автоматом и распознавания событий на снимках с установки МИС. С методической целью измерено 200 таких событий. Начаты работы по созданию программного обеспечения для организации системы обработки снимков с установки РИСК и проведены пробные измерения первых снимков.

Модуль универсальной измерительной системы для обработки снимков с трековых детекторов

Разработаны и опробованы алгоритмы управления элементами проектора БПС-75. Продолжалась разработка режима программного сопровождения и узла зонного сканирования. Разработаны и изготовлены элементы оптико-механического датчика зонного сканирования, начата его сборка. Проводятся исследования светочувствительных матриц на базе элементов с зарядовой связью. Завершено подключение макета проектора к ЭВМ ТРА-1001.

ПУОС-САМЕТ-БЭСМ-4

Введены в эксплуатацию 6 столов САМЕТ в режиме программного автосопровождения, что позволило повысить производительность труда на 30% при измерении наиболее сложных событий с двухметровой пропановой камеры. Завершено изготовление 10 комплектов устройств ПУОС-КАМАК.

Обработка снимков с трековых детекторов

В 1978 году обработано:

- при помощи полуавтоматических устройств /ПУОС-САМЕТ/ - 412 тыс. треков для 12 физических групп ОИЯИ;

- при помощи автоматических сканирующих устройств /HPD, АЭЛТ-1/ - 45 тыс. событий на снимках с различных камер ОИЯИ.

Разработка методов расчетов и создание систем обработки экспериментальных данных

Использование ЭВМ на линии с экспериментальными установками

В рамках работ по созданию математического обеспечения систем реального времени для регистрации и обработки информации в экспериментах по физике высоких энергий разработан и реализован вариант системы контроля основных аппаратурных звеньев установки БИС-2, работающей на линии с ЭВМ ЕС-1040 ИФВЭ /Серпухов/. Контроль параметров осуществляется с помощью системы статистической обработки и программ автоматического опознавания траекторий. Подготовлен пакет программ статистической обработки для ЭВМ EC-1010 -управляющей ЭВМ установки "Альфа". Создана и включена в общую систему обработки программа графического представления событий, регистрируемых установкой "Фотон". Разработаны алгоритмы и создано математическое обеспечение для сбора данных, контроля аппаратуры и обработки информации в реальном времени в поисковых работах по ионной радиографии на ускорителе ЛВЭ, а также создана первая очередь математического обеспечения на ЕС-1040 для установки "Кристалл".

Для совместного ОИЯИ-ЦЕРН NA-4-эксперимента поставлена на CDC-6500 система программ, разработанная совместно с сотрудниками отдела обработки данных ЦЕРН. Система включает в себя базовую библиотеку NA 4LIB, программу моделирования GEANT-SIMUL, а также программу PATRAC для опознавания событий и вычисления их геометрических и кинематических параметров. Проведено исследование программ обработки на моделированных событиях, а также на первой экспериментальной информации, полученной при физическом запуске NA-4 -спектрометра. Исследованы точность и эффективность программ обработки. Для БЭСМ-6 создан вариант системы статистической обработки НВООК. Сгенерирована и передана в институтский фонд библиотека LIBCDC.

Разработка программного управления ускорителями. Проведены работы по подготовке автоматизированной системы наладки и контроля работы каналов вторичных частиц системы вывода пучка из синхрофазотрона ЛВЭ. Отлажены программы связи ЭВМ ЕС-1010 /измерительной и управляющей ЭВМ системы/ с блоками аппаратуры, с помощью которых производится съем информации для настройки и контроля каналов. На ЕС-1010 отлажена программная система, включающая указанные программы связи и программы обработки информации с пропорциональных камер; программы построения профиля и двумерного распределения пучка, построения фазового эллипса, определения фокуса пучка и эффективности работы пропорциональных камер.

С помощью удаленной дисплейной станции БЭСМ-6 на базе М-6000 ОНМУ проводились пробные сеансы передач текстов задач и возврата листингов по линии связи ОНМУ-ЛВТА. С учетом опыта этих передач частично модифицировано программное обеспечение УДС, в частности обеспечена возможность использования магнитофона ЭВМ М-6000 в качестве буферной памяти.

Исследования по бесфильмовым системам регистрации и обработки информации со стримерных камер. Завершены исследования характеристик передающих телевизионных трубок, выполнены разработки специальных ТВ-камер и регистрирующей аппаратуры, проведены работы по моделированию на ЭВМ алгоритмов сжатия информации. В результате этих исследований были решены основные научные и инженерные задачи, связанные с разработкой бесфильмовых систем съема информации со стримерных камер и подготовлен проект бесфильмовой системы для стримерной камеры установки РИСК.

Проведены стендовые испытания ТВ-камер, устройств запоминания телевизионных изображений и дисплейной аппаратуры телевизионной системы контроля /ТСК/, предназначенной для отображения на экранах ТВ-мониторов событий в стримерной камере установки РИСК. Произведены монтаж, подготовка к запуску, испытания ТСК на установке РИСК в ИФВЭ /рис. 2/. Телевизионная система контроля для стримерных камер создана впервые в мировой практике.

Рис. 2. Фотография события в стримерной камере установки РИСК, полученная с экрана телевизионного монитора.

Математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования печатных плат на базе ЭВМ БЭСМ-6, CDC-6500 и малых ЭВМ. Разработаны методы и алгоритмы функционального тестирования логических схем на основе применения трехзначной логики. Усовершенствованы программы проектирования электродов для проволочных камер. Создано и сдано в эксплуатацию на БЭСМ-6 программное обеспечение чертежного автомата и автоматического архива печатных плат на магнитной ленте. Ведутся работы по постановке математического обеспечения системы на ЭВМ CDC-6500 и ЕС-1040. Сдана в эксплуатацию программа редактирования и изготовления печатных схем на ЭВМ ЕС-1010.

Создание программ обработки экспериментальных данных

Система программ модульной структуры для обработки камерных снимков. Завершен первый этап работы по адаптации прикладных программ системы "Гидра" к трековым установкам и измерительным системам ОИЯИ. Произведен переход на новую версию геометрических программ в рамках системы "Гидра", на основе которой создаются геометрические программы для установки РИСК и других трековых камер ОИЯИ. Поставлены и опробованы программы реконструкции и идентификации событий /ГЕОКИН/ для р -эксперимента, а также программа подготовки лент суммарных результатов. Адаптирована и проверена на тестовых событиях геометрическая программа для установки РИСК. Создан пакет программ на CDC-6500 для анализа в диалоговом режиме результатов обработки по геометрическим и кинематическим программам.

Разработана простая и эффективная методика генерации прикладных программ системы "Гидра", позволяющая пользователям создавать нужные варианты программ на специализированном языке запросов. На основе этой методики завершается создание системы генерации геометрических программ для жидководородных камер ОИЯИ и установки РИСК.

Математическое обеспечение единой системы обработки спектрометрической информации. В библиотеку системы обработки спектров /СОС/ включен ряд новых программ; имеется 10 наборов модулей, позволяющих обрабатывать различные виды спектров ядерных излучений. Это обеспечивает возможность анализа данных ряда экспериментов. Завершены работы по созданию специального варианта системы СОС для исследования матриц - - совпадений большой размерности /1024x1024/. Ведутся работы по созданию программ обработки многомерных спектров. Завершено создание варианта системы СОС, работающего в рамках системы ДИСПАК, что позволит расширить круг научных центров, использующих систему СОС.

Получили дальнейшее развитие математические методы обработки информации. На основе обобщенной модели системы обработки информации получены простые формулы для оценки параметров прямолинейных треков. При этом использовано факторизованное представление информационных матриц для обработки информации в физике высоких энергий.

Исследования по релятивистской ядерной физике и физике резонансов

В исследованиях ядерных процессов при релятивистских энергиях выполнен анализ импульсных спектров вторичных протонов от взаимодействия протонов с ядрами водорода, дейтерия и углерода при начальных импульсах 4,3; 6,3 и 8,9 ГэВ/с, т.е. в области, где данные об импульсных спектрах вторичных частиц ранее отсутствовали. Новые экспериментальные данные удовлетворительно описываются в рамках модели многократного дифракционного нуклон-нуклонного рассеяния. Определено значение дифференциального сечения процесса квазиупругого выбивания дейтронов из ядер углерода под углом 103 мрад протонами с импульсом 4,3 ГэВ/с. Этот результат подтверждает предположение о том, что квазиупругое выбивание кластеров является общим свойством взаимодействий частиц с ядрами в широкой области значений энергии.

В результате обработки экспериментальных данных с установки СКМ-200 /совместно с ЛВЭ/ получены распределения по множественности во взаимодействиях -частиц при 18 ГэВ/с с ядрами РЬ. Проведено сравнение распределений по множественности -мезонов во взаимодействиях -частиц при 18 ГэВ/с с ядрами Li, С , Ne, А1, Си , РЬ с данными, полученными при исследовании взаимодействий элементарных частиц. Показано, что распределения по множественности отрицательных частиц в ядерно-ядерных взаимодействиях подобны распределениям, полученным в рр-взаимодействиях.

С помощью однометровой жидководородной камеры проведен анализ реакций , .

Показано, что в реакциях особенно велико образование резонанса (1232): при Рn = 2,23 ГэВ/с изобара (1236) рождается почти в 100% случаев, при Рn = 5,1 ГэВ/с - примерно в 75% случаев. Наблюдается также рождение резонансов N*(1470) , N* (1520) , N* (1688), N* (1815), N* (2100), N* (2240) и (1950). Обнаружена сильная периферичность взаимодействий. Проведен анализ пятилучевых nр-взаимодействий. Наиболее интересным результатом является указание на рождение изобары в системах (р) и (n). Подготовлена лента суммарных результатов четырехлучевых событий с -, Кo- , -частицами. Определено сечение каналов реакций, для чего было проведено моделирование событий с - и Кo -частицами.

В исследованиях с помощью двухметровой пропановой камеры совместно с ЛВЭ закончен цикл работ по проблеме образования резонансов в р -взаимодействиях при 40 ГэВ/с. Продолжались работы по исследованию корреляций между частицами, имеющими большие поперечные импульсы. Пока в рамках небольшой статистики не удается однозначно определить природу обнаруженных короткодействующих корреляций. Получены данные об инклюзивных спектрах вторичных частиц в 12С-взаимодействиях при 40 ГэВ/с. Измерены и обсчитаны 2000 событий pd-эксперимента. Подготовлена лента суммарных результатов.

Выполнен статистический анализ экспериментов по неупругим взаимодействиям частиц с ядрами в области энергий ~10÷100 ГэВ. Этот анализ показал, что общепринятый механизм внутриядерных каскадов реализуется лишь при энергиях, не превышающих 20-30 ГэВ. При больших энергиях определяющими становятся коллективные взаимодействия, когда с одним внутриядерным нуклоном одновременно взаимодействует сразу несколько быстрых частиц.

Методы прикладных вычислений

Доказано существование положительных частицеподобных решений в модели Фридберга-Ли-Сирлина для случая убывающей в нуле функции, стоящей в правой части уравнения, а также найдены достаточные условия существования безузлового частицеподобного решения. Исследованы некоторые вопросы прибли-женного решения нелинейной краевой задачи, соответствующей уравнению Лоу. Найдены условия существования и единственности решений с неотрицательным суммарным индексом производной Фреше. Построен алгоритм и проведены численные расчеты малых и больших по модулю решений уравнений Лоу. Проведено качественное исследование и найдено приближенное решение нерегуляризованного уравнения Лоу.

Исследовано взаимодействие двумерных "заряженных" солитонов во встречных столкновениях в рамках релятивистски-инвариантной модели теории поля с логарифмическим лагранжианом, обладающим U(l)-симметрией. В результате численных экспериментов на ЭВМ обнаружены четыре качественно различных вида взаимодействий солитонов в рамках указанной модели: упругое и квазиупругое, распадное, распад через резонанс и образование связанных состояний солитонов /рис. 3,4/. Исследованы устойчивость U(l) -солитонов, двумерная устойчивость плоских солитонных решений нелинейного уравнения Шредингера, а также вопросы существования и устойчивости квазисолитонов в одномерной модели статистической механики с резонансным взаимодействием. Получены новые типы решений и показано, что они не могут быть найдены с помощью теории возмущений.

Разработаны и реализованы в виде программ на ФОРТРАНе алгоритмы расчета резонансных состояний для уравнения Шредингера со сферически симметричным потенциалом Саксона-Вудса. Математически задача сводится к поиску решений с экспоненциальной асимптотикой на больших расстояниях от центра ядра, причем показатель экспоненты может быть не только отрицательным /связанные состояния/, но и комплексным. На ЭВМ CDC-6500 поставлены и сданы в опытную эксплуатацию две программные системы для подготовки документации по математическому обеспечению.

Завершены расчеты токов дополнительных магнитов в синхрофазотроне ОИЯИ, оптимизирующих траектории заряженных частиц в ускорителе. Расчеты показали, что с помощью витков с током, установленных в прямолинейных промежутках, можно уменьшить осцилляции периодических траекторий заряженных частиц на всех радиусах рабочей области синхрофазотрона. С помощью непрерывного аналога метода Ньютона проведены оптимизация длинных согласованных промежутков синхрофазотрона и анализ нелинейных аберраций в них. Проведены расчеты полей магнитов сложной конфигурации /рис. 5/.

Рис. 3. Связанное состояние двух "заряженных" солитонов в рамках скалярной модели теории поля с насыщающейся нелинейностью. Скорость встречного движения солитонов v=v1=-v2=0,1, =0,7 /- параметр, определяющий "заряд" солитона/. Картины линий уровня соответствуют плоским сечениям, приведенным на рис. 4.

Рис. 4. Плоские сечения двумерных солитонов, образующих связанное состояние, а/ сечение плоскостью (Н,у); б/ сечение плоскостью (Н,х). Сечения проведены в моменты времени, указанные на рисунке. Плотность энергии солитона (Н) и время (Т) приведены в безразмерных единицах. Н=H/Hmax, где Hmax=2,97=Н(t = 50).

Рис. 5. Расчетная сетка /а/ и распределение эквипотенциален поля /б/ в плоскости (х, у) магнита Ламбертсона для ускорителя УКТИ.

Разработан новый метод численного решения задач на собственные значения для систем дифференциальных и интегро-дифференциальных уравнений Шредингера, позволяющий единообразно и с высокой точностью решать многоканальные задачи на связанные состояния и задачи рассеяния для квантовомеханических систем. Как в задаче рассеяния, так и в задачах на связанные состояния разработанные на основе предложенного метода вычислительные схемы обладают устойчивостью в области энергий, близких к нулю, что весьма важно для определения уровней энергии слабосвязанных систем. Алгоритмы реализованы в виде программ на ЭВМ CDC-6500;c помощью этих программ проведены расчеты по уточнению высоко-возбужденных уровней энергии слабосвязанных мезомолекул водорда dd (и dt, наличие которых приводит к резонансному образованию мезомолекул.

АСУ и ИПС ОИЯИ

Откорректированы программы ввода и вывода информации в системе программ бухгалтерского учета. Ведется пробная эксплуатация подсистемы бухгалтерского учета на CDC-6500. Подготовлена к сдаче в опытную эксплуатацию подсистема кадрового учета. Завершается работа по созданию на основе системы "Кадры" комплекса программ управления базой данных с многофайловой структурой.

В рамках ИПС ОИЯИ определены и уточнены параметры иерархической структуры основных массивов при работе в режиме реального времени на СDC-6500. Разработаны методика работы с большими таблицами, хранящимися на магнитных дисках, а также таблицы и алгоритмы уплотнения зон иерархической структуры ИПС на основе накопленной базы данных ИПС ОИЯИ, поступающих из ИНИС.

Сдана в опытную эксплуатацию первая очередь сети терминальных устройств на базе малой ЭВМ EС-1010 и БЭСМ-6.

Смонтирован и включен в систему CDC-1604A-HPD спецпроцессор SHP, предназначенный для опознавания элементов треков. На снимке: подготовка к пуску специального электронного процессора для сканирующего автомата HPD.

Создан комплекс программ управления измерением и распознавания событий на снимках с установки МИС для сканирующего автомата на электронно-лучевой трубке АЭЛТ-2/160, начаты рабочие измерения снимков.

В начало