ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1979 год

Основные усилия коллектива лаборатории были направлены на:

- развитие и эффективное использование центрального вычислительного комплекса института;

- создание и развитие автоматических и полуавтоматических систем обработки камерных снимков, проведение массовой обработки снимков;

- развитие методов использования ЭВМ на линии с экспериментальными установками ОИЯИ, а также разработку алгоритмов расчетов и создание программ обработки данных;

- разработку прикладных методов вычислений в связи с исследованиями, проводимыми в ОИЯИ;

- проведение исследований по релятивистской ядерной физике и физике резонансов;

- разработку автоматизированной системы управления ОИЯИ.

Развитие и эффективное использование измерительно-вычислительного комплекса ОИЯИ

Расширение конфигурации ЭВМ центрального вычислительного комплекса

Завершены работы по наладке накопителей на магнитных дисках ЕС-5061 и блока управления этими накопителями в комплексе с ЭВМ БЭСМ-6. Общая емкость памяти на магнитных дисках ЭВМ БЭСМ-6 увеличена в 5 раз и составляет 290 Мбайт.

Разработан, изготовлен и отлажен мультиплексор и адаптер телеграфного канала на ЭВМ ЕС-1010-концентраторе терминальных устройств.

Разработанная аппаратура позволяет подключить к ЭВМ-концентратору 16 терминальных устройств и расширить терминальную сеть на базе малой ЭВМ ЕС-1010 и БЭСМ-6.

Проведена разработка и завершается отладка второй очереди математического обеспечения концентратора терминалов БЭСМ-6 для обеспечения интерактивного (диалогового) режима работы БЭСМ-6 с программами. Разработанная версия операционной системы концентратора предусматривает использование мультиплексора терминалов.

Разработаны схемы управления для подключения к ЭВМ БЭСМ-6 графического дисплея. Дисплей введен в эксплуатацию и позволяет оперативно получать графическую информацию и рисунки печатных плат на БЭСМ-6.

На ЭВМ ЕС-1010 разработан, изготовлен и налажен канал, к которому подключен графопостроитель.

Проведены исследования по определению оптимальной конфигурации ЭВМ CDC-6500. По результатам исследований изменена конфигурация ЭВМ, что повысило ее производительность в среднем на 5%.

Создание и развитие математического обеспечения базовых ЭВМ ОИЯИ

Разработана версия операционной системы ЭВМ БЭСМ-6, обеспечивающая эксплуатацию новых дисков ЕС-5061. Реализован вариант нового алгоритма разделения времени, позволяющего оптимально использовать ресурсы БЭСМ-6. Введена в эксплуатацию новая версия операционной системы ЭВМ CDC-6500.

Проведены очередные ревизии и пополнены библиотеки программ общего назначения на ЭВМ БЭСМ-6. Библиотека программ общего назначения на ЭВМ ЕС-1040 расширена до 245 программ.

Внедрены две новые программные системы для аналитических преобразований на ЭВМ CDC-6500 и ЕС-1040. Проведены расчеты констант перенормировки пропагатора Госта и мюонного пропагатора с помощью программных систем для аналитических преобразований. Реализован алгоритм вычисления высших приближений в методе Крылова-Боголюбова, а также разработан и реализован алгоритм локального построения общего решения уравнения Чу-Лоу.

Создание и развитие средств и методов визуальной связи с ЭВМ

Разработаны структура и основные узлы интеллектуального терминала на основе микро-ЭВМ, к числу которых в первую очередь относятся:

- специализированная микро-ЭВМ для компиляции дисплейного файла;

- быстрый процессор для генерации стандартных графических элементов;

- универсальный блок памяти с возможностью доступа от двух процессоров.

Освоен серийный выпуск графических дисплеев на запоминающей ЭЛТ в Опытном производстве ОИЯИ.

На БЭСМ-6 разработан диалоговый монитор для управления удаленной дисплейной станцией при решении задач в режиме диалога "оператор-ЭВМ" (рис. 1).

Рис. 1. Примеры изображений, получаемых с помощью универсальной диалоговой подсистемы анализа и графического представления одномерных массивов.

Эксплуатация базовых электронно-вычислительных машин

Таблица
ЭВМ Годовой
план
(в час.)
Общее полезное
время счета за год
(в час.)
Среднесуточное
полезное время счета
(в час.)
Число
пропущенных
задач
БЭСМ-6 6000 691.0 20,3 75425
CDC-6500 6000 7440 21,6 196510*
(28610)

* В скобках указано число задач, обработанных с терминалов.

Создание и развитие автоматических и полуавтоматических систем обработки камерных снимков

Спиральный измеритель

Проведено детальное исследование процесса калибровки на основе методических измерений событий р -эксперимента на "Спиральном измерителе", получены оценки нелинейных искажений по полю сканирования, изучены их временные и температурные зависимости. На основе этих исследований разработаны новые методы компенсации нелинейных искажений и проведена работа по модернизации программы Калибр, что позволило снизить искажения импульсов событий при измерении их на "Спиральном измерителе" до 0,5%.

Осуществлен комплексный запуск системы фильтрации в реальном времени и обсчет первых событий.

Сканирующий автомат HPD

Введена в эксплуатацию новая электронная аппаратура сканирующего автомата HPD в режиме имитации прежней электронной схемы автомата. С помощью новой электронной аппаратуры измерено около 100 тыс. событий, полученных с жидководородных камер ЛВЭ и МИС ЛЯП (в том числе и в процессе опытной эксплуатации). Аппаратура сканирующего автомата показала хорошую надежность.

Проводились методические исследования режима фильтрации данных сканирования в реальном времени с целью повышения эффективности измерений. Подготовлен программный комплекс и проведены методические измерения ионизации на пленках, полученных с камеры "Людмила".

Для реализации проекта повышения эффективной производительности HPD введены в эксплуатацию две ЭВМ ТРА-i с соответствующим комплектом внешних устройств.

Создана и запущена в эксплуатацию новая версия программ измерений снимков с МИС с отбором данных по маске и упаковкой информации в реальное время измерений. Выполнены рабочие измерения около 50 тыс. событий со средней скоростью 100 соб./час и с трехкратным сокращением объема первичных данных на магнитных лентах. Создана и введена в эксплуатацию система программ фильтрации данных с МИС на CDC-6500. Скорость фильтрации доведена до 600 соб./час. Созданы тестовые программы для спецпроцессора.

Автомат на электронно-лучевой трубке АЭЛТ-2/160

Завершена обработка на сканирующем автомате АЭЛТ-2/160 10 тыс. событий с магнитного искрового спектрометра ОИЯИ, полученных в эксперименте по исследованию когерентного рождения -мезонов.

Проведена разработка первой очереди математического обеспечения системы обработки снимков с установки РИСК на АЭЛТ-2/160, завершено создание и оформление библиотеки базовых подпрограмм автомата. Выполнялись работы по использованию сканирующих систем на электронно-лучевой трубке в прикладных исследованиях.

Создан многоцелевой сканирующий комплекс на основе автоматов АЭЛТ-2/160 и АЭЛТ-1, предназначенный для одновременной обработки фотоснимков от двух экспериментов.

Модуль универсальной измерительной системы для обработки снимков с трековых детекторов

На базе двух измерительных проекторов БПС-75 и ЭВМ СМ-4 создавался макет модуля, пригодный для просмотра и предварительных измерений снимков со всех трековых детекторов ОИЯИ. Ведутся работы по подключению проекторов БПС-75 к ЭВМ СМ-4, разработке блоков, освоению аппаратуры и системного обеспечения ЭВМ.

Начаты работы по исследованию возможностей использования узлов модуля для создания устройств для просмотра фотоэмульсий с "Нейтринного детектора".

Обработка снимков с трековых детекторов

Для полуавтоматических измерений сложных фотографий с различных трековых камер ОИЯИ в 1979 году использовалась система из 12 приборов ПУОС и 6 столов САМЕТ на линии с ЭВМ БЭСМ-4. Проведена наладка 7 блоков ПУОС-КАМАК.

При помощи полуавтоматических устройств ПУОС-САМЕТ обработано 383,8 тыс. треков сложных событий на снимках с камер ЛВЭ и ЛЯП; при помощи автоматических сканирующих устройств HPD и АЭЛТ-1 - 95 тыс. событий на снимках с различных камер ОИЯИ.

Развитие методов использования ЭВМ на линии с экспериментальными установками ОИЯИ

В рамках работ по созданию математического обеспечения систем реального времени для регистрации и обработки информации в экспериментах в области физики высоких энергий создан новый вариант программы сбора и обработки информации и усовершенствована подсистема управления данными. Создан комплекс программ для установки "Кристалл", получили дальнейшее развитие комплексы программ для установок БИС-2 и "Фотон".

Для моделирования и обработки экспериментальных данных с NA-4 -спектрометра созданы варианты основных звеньев программного комплекса на базовых ЭВМ ОИЯИ, а также пакеты прикладных программ общего назначения. Разработанное математическое обеспечение широко используется в электронных экспериментах, проводимых в ОИЯИ.

На ЭВМ ЕС-1010 подготовлен модернизированный вариант программной системы настройки и контроля работы каналов транспортировки заряженных частиц синхрофазотрона ОИЯИ. Создана и опробована система для измерения и управления токами в магнитооптических элементах каналов вывода. Подготовлена на ЭВМ ЕС-1010 программа расчета токов в магнитных линзах.

Создана телевизионная система контроля работы пятиметровой стримерной камеры спектрометра РИСК. Система сдана в эксплуатацию и используется в экспериментах на установке РИСК в ИФВЭ. На базе телевизионной системы контроля разработана аппаратура для цифровой регистрации координат треков и записи этой информации в память ЭВМ ЕС-1040 в реальном времени эксперимента.

Введено в эксплуатацию программное обеспечение координатографов на ЕС-1010. Разработана первая очередь программ выдачи топологии печатных схем на дисплей ЭВМ CDC-6500. Созданы программы редактирования топологии схем в пакетном и диалоговом режимах на БЭСМ-6 и CDC-6500.

Создание и развитие методов и программ для обработки экспериментальных данных

Проведены работы по текущей модернизации и развитию программ обработки фильмовой информации в соответствии с заявками лабораторий. Завершена разработка проекта автоматизированной системы математической обработки фильмовой информации на ЭВМ CDC-6500.

Создан комплекс дисплейных программ для анализа результатов счета в интерактивном режиме. Выполнен анализ результатов фильтрации данных сканирования на "Спиральном измерителе" в реальном времени измерений.

Завершаются работы по созданию системы генерации программ обработки фильмовой информации на базе программ для геометрической реконструкции и кинематического анализа событий, а также программы EDIT в рамках системы "Гидра".

Развитие математического обеспечения единой системы обработки спектрометрической информации. Создан комплекс программ, обеспечивающих прием, сжатие и сортировку двумерных спектров в реакции (n,). Разработаны и включены в библиотеку программ модули для нейтронно-активационного анализа, обработки двумерных дифракционных спектров, а также спектров пропускания нейтронов. Расширена библиотека программ системы обработки спектров за счет включения программных модулей, разработанных в странах-участницах ОИЯИ.

Получили дальнейшее развитие математические методы обработки информации. Выполнен сравнительный анализ результатов расчетов для различных методов представления движущихся логарифмических особенностей в трехчастичных интегральных уравнениях для непрерывного спектра. Получены встречные убывающие сходящиеся последовательности, удобные в организации вычислений параметров треков с учетом факторизованного представления информационных матриц. На основе трехчастичного квазипотенциального подхода рассчитаны в приближении однократного пион-нуклонного рассеяния с учетом нуклон-нуклонного взаимодействия в конечном состоянии интегральное и дифференциальное сечения развала дейтрона пионом в области (3,3) -резонанса. Показано, что теоретические расчеты качественно описывают имеющиеся экспериментальные данные.

Исследования по релятивистской ядерной физике и физике резонансов

На основе анализа экспериментальных данных об импульсных спектрах вторичных дейтронов, испущенных под углом 103 мрад во взаимодействиях дейтронов с импульсом 4,3; 6,3 и 8,9 ГэВ/с с ядрами углерода, алюминия и висмута, сделан вывод о том, что в соударениях релятивистских дейтронов с ядрами часть нуклонов ядра, вовлеченных во взаимодействие с налетающим дейтроном, должна испускаться в связанном состоянии, в виде фрагментов ядра-мишени (рис. 2).

Рис. 2. Высокоимпульсные части спектров дейтронов, испущенных в соударениях дейтронов с импульсом 4,3; 6,3 и 8,9 ГэВ/с с ядрами углерода под углом 103 мрад. Стрелки показывают значения импульсов дейтронов, вычисленные из кинематики упругих (d-p)-, (d-d) - и (d-C)- соударений. Пики от упругого рассеяния характеризуют разрешение спектрометра. Сплошными и штриховыми кривыми показаны результаты расчетов.

Выполнены расчеты импульсных спектров вторичных дейтронов от квазиупругого дейтрон-дейтронного рассеяния при 8,9 ГэВ/с, демонстрирующие эволюцию структуры высокоимпульсных частей спектров дейтронов, обусловленной вкладом нуклон-нуклонных соударений различной кратности, по мере изменения угла рассеяния.

Разработана и смонтирована аппаратура контроля режимов работы магнитного спектрометра с проволочными камерами на линии с ЭВМ. Разработан и изготовлен опытный образец блока кодирования информации с пропорциональных камер, созданы подпрограммы приема информации для работы установки на линии с ЭВМ.

С помощью установки СКМ-200 (совместно с ЛВЭ) проведены экспериментальные исследования множественного рождения отрицательных частиц во взаимодействиях ядер с ядрами при импульсах налетающих ядер 12С и 160 4,5 ГэВ/с на нуклон. Проведены эксперименты с целью обнаружения эффекта задержанного деления из высокоспиновых ядерных состояний в реакции захвата -мезонов 232Th и 238U.

Проведены исследования механизма возбуждения высокоспиновых ядерных состояний при поглощении медленных -мезонов атомными ядрами. Получены экспериментальные доказательства того факта, что возбуждение вращательного движения остаточного ядра мало зависит от массы, зарядового состава испущенных частиц и деформации исходного ядра.

С помощью однометровой жидководородной камеры проведено изучение nр - взаимодействий при импульсе 1÷5 ГэВ/с. В экспериментах по изучению странных частиц в nр-взаимодействиях при 16 ГэВ/с обнаружена аномалия в спектре эффективных масс комбинаций , при значении m = 0,4 ГэВ/с2 и Г 0,03 ГэВ/с2 в реакции . Определены сечения различных каналов с образованием странных частиц. В частности, были идентифицированы события с , , и -частицами.

Разработана модель неупругих взаимодействий высокоэнергетических -частиц с легкими и тяжелыми ядрами на основе внутриядерных каскадов. Проведена разработка усовершенствованной каскадной модели для области очень высоких энергий, учитывающей временную динамику процесса и многочастичные внутриядерные взаимодействия. Создана удобная для практического использования стандартная программа расчета адрон-ядерных каскадов при энергиях Т < 3-5 ГэВ. На основе диаграммной техники разработана согласующаяся с опытом модель испускания легких фрагментов в адрон-ядерных столкновениях. Проводилось математическое моделирование на ЭВМ процессов, связанных с распространением потоков быстрых частиц в средах ( рис. 3).

Рис. 3. Отношение числа релятивистских частиц, рождаемых в неупругих взаимодействиях протонов с ядрами фотоэмульсии, к числу заряженных частиц из неупругих (р-р) - столкновений. LEm , Em , HEm -взаимодействие с легкими ядрами эмульсии, с эмульсией в среднем, с тяжелыми ядрами эмульсии, Т - энергия протонов. Пунктир - расчет по общепринятой каскадной теории, сплошные кривые - расчет по усовершенствованной модели, более точно учитывающей временную динамику процесса. Точки - эксперимент.

Разработка прикладных методов вычислений

Выполнены исследования одного класса сингулярных интегральных уравнений, включающего уравнения Лоу. Установлены условия существования и единственности решений. Построены численные алгоритмы решения задач этого класса. Разработан метод приближенного решения уравнения -рассеяния и проведено сравнение с теорией возмущений. Исследована точность приближенных решений уравнений типа Лоу для различных квадратурных формул. Реализованы алгоритмы уточнения решений нелинейного интегрального уравнения Лоу, а их эффективность проиллюстрирована численными расчетами.

Построено уравнение непрерывного аналога метода Ньютона в связи с краевой задачей Штурма-Лиувилля. Найден эффективный алгоритм решения этих задач на ЭВМ и проведены численные расчеты.

Построена спектральная теория интегро-дифференциального уравнения, решениями которого являются произведения решений двух одномерных систем Дирака. На ее основе предложена простая схема нахождения нелинейных эволюционных уравнений, решаемых методом обратной задачи рассеяния. Исследовано существование частицеподобных решений для широкого класса одномерных задач. Проведено строгое доказательство устойчивости уединенной волны для нелинейного уравнения специального вида.

Исследованы динамические свойства неодномерных солитонов в рамках двух принципиально различных скалярных моделей теории поля. Показано, что виды их взаимодействий, а также области параметров, в которых они проявляются, качественно совпадают в обеих моделях (рис. 4) . Исследовано существование и устойчивость спинорных солитонов в моделях с четырехфермионным взаимодействием. Показано, что в тех моделях, в которых решения могут быть представлены в разделяющихся переменных, они либо не локализованы, либо неустойчивы.

Рис. 4. Поверхность, изображающая плотность энергии H(x,y,t = 112) системы двух солитонов, образующих связанное состояние в рамках уравнения Клейна-Гордона с логарифмической нелинейностью. Скорости встречного движения солитонов v1=-v2=0,l, Hmax =12,06 (в безразмерных единицах).

Выполнены исследования, связанные с дискретными разложениями волновых функций непрерывного спектра и резонансными состояниями для одномерного уравнения Шредингера с потенциалом конечного радиуса действия. Разработана программа вычисления матричных элементов специального вида в квазичастично-фононной модели ядра. Выполнены исследования в области технологии программирования. Результаты исследований нашли применение при программировании ряда задач теоретической ядерной физики и в смежных областях науки.

Проведены численные расчеты магнитных полей сверхпроводящих диполей типа "оконная рама" и магнитного поля линзы устройства быстрого вывода синхрофазотрона. Результаты этих расчетов использованы при конструировании и создании вышеназванных систем. Разработан и реализован численный метод решения обратных задач магнитостатики для формирования однородного магнитного поля в синхрофазотроне ОИЯИ. Проводилось исследование возможности корректировки показателя поля в квадранте синхрофазотрона путем подбора токов в корректирующих витках. Велись исследования возможности корректировки периодических траекторий в синхрофазотроне путем исправления геометрических искажений в квадрантах ускорителя. Разрабатывались методы решения трехмерных задач магнитостатики путем использования метода конечных элементов высокого порядка точности и метода уточнения решений Ричардсона. Создана программа генерирования конечных элементов, на которые разбивается область при решении задач магнитостатики. Получена теорема для операторных уравнений, обосновывающая метод уточнения решения.

В связи с работами, проводимыми в ОНМУ, исследовано движение плоского сгустка электронов в неоднородной волноводной структуре под действием наведенного стороннего поля и собственного поля сгустка. Разработана программа решения задачи разностным методом. Доказана сходимость решения разностной задачи к решению непрерывной.

Выполнен цикл исследований, посвященных разработке новых методов численного решения сингулярной задачи Штурма-Лиувилля для систем большого числа интегродифференциальных уравнений Шредингера. Разработанные на этой основе алгоритмы и программы успешно применялись для расчетов с повышенной точностью характеристик мезомолекулярных и ядерных процессов. Предсказанные на основе проведенных численных исследований значения уровней энергии слабосвязанных состояний мезомолекул dd и dt подтверждены экспериментами, выполненными в ЛЯП ОИЯИ.

АСУ ОИЯИ

Подготовлена и сдана в эксплуатацию система программ бухгалтерского учета на ЭВМ CDC-6500. Система используется для учета материалов на центральном складе ОИЯИ. Подготовлен к сдаче в эксплуатацию на БЭСМ-6 первый вариант системы программ для учета изобретений в ОИЯИ.

Расширение конфигурации и повышение эффективности ЭВМ центрального вычислительного комплекса ОИЯИ - одна из главных задач лаборатории.

Изображение схемы печатной платы на экране дисплея ЭВМ БЭСМ-6.

Общая емкость памяти БЭСМ-6 на магнитных дисках увеличена в 5 раз и составляет 290 Мбайт.

В рамках развития просмотрово-измерительного проектора БСП-75 ведутся работы по созданию блока для определения координат треков с по мощью матрицы на приборах с зарядовой связью.

Успешно развиваются методы использования ЭВМ на линии с экспериментальными установками ОИЯИ. На снимке: во время сеанса на установке БИС-2.

Расширяется терминальная сеть ЭВМ БЭСМ-6 на основе концентратора - ЭВМ ЕС-1010. Первая очередь терминальной сети успешно эксплуатируется.

Завершены работы по созданию первой очереди комплекса программ для измерения и распознавания снимков с установки РИСК на автомате АЭЛТ-2/160. На экране дисплея-лупы могут быть представлены фрагменты измеренных событий с различной степенью детализации.

Изображение фрагмента карты электронной плотности при изучении структуры молекулы белка.

Создана телевизионная система контроля стримерной камеры установки РИСК. На снимках - события, зарегистрированные бесфильмовым способом (на экране дисплея показана половина рабочего объема стримерной камеры).

В лаборатории разработана система автоматизированного учета расхода электроэнергии (АСОДЭC).

В начало