ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1980 год

Основные усилия коллектива лаборатории в 1980 г. 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 по заявкам лабораторий;

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

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

- проведение исследований по релятивистской ядерной физике и физике резонансов;

- создание программных систем для автоматизации хозяйственной деятельности ОИЯИ.

РАЗВИТИЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОИЯИ

РАСШИРЕНИЕ КОНФИГУРАЦИИ ЭВМ ЦЕНТРАЛЬНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Завершены работы по созданию второй очереди сети терминальных устройств на базе ЭВМ БЭСМ-6 и ЕС-1010 в качестве концентратора терминалов. В настоящее время терминальная сеть на БЭСМ-6 содержит 22 терминала (16 из них связаны с БЭСМ-6 через ЭВМ-концентратор ЕС-1010 и 6 - непосредственно с БЭСМ-6), установленных в лабораториях и подразделениях ОИЯИ. Создан новый вариант операционной системы концентратора, обеспечивающий связь терминалов с ЭВМ ЕС-1010 через мультиплексор.

Приобретена ЭВМ ЕС-1060 производительностью 1 миллион операций в секунду и выполнены работы по ее размещению и подготовке к монтажу.

СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БАЗОВЫХ ЭВМ ОИЯИ

Получила дальнейшее развитие операционная система ЭВМ БЭСМ-6 на основе опыта эксплуатации магнитных дисков ЕС-5061 и концентратора терминалов ЕС-1010. Реализован программный перехват и обработка сбоев при обращении к дискам. Подготовлена статическая библиотека трансляторов и блоков мониторной системы на магнитных дисках. Расширено информационное обеспечение пользователей терминалов для опроса состояния дисковых устройств и реализовано программное обеспечение для обработки задач с терминалов, связанных с БЭСМ-6 через ЭВМ-концентратор ЕС-1010. Созданы программы обмена БЭСМ-6 с графическим дисплеем TEKTRONIX -4012 и модернизированы пакеты программ, обеспечивающих возможность графического диалога с БЭСМ-6. Модернизирована операционная система ЭВМ CDC-6500. Внесены изменения в текстовый редактор для повышения эффективности работы терминального оборудования.

Проведены работы по поддержанию и текущей модернизации библиотек программ общего назначения для базовых ЭВМ ОИЯИ. Внедрены две новые программные системы для аналитических вычислений на базовых ЭВМ ОИЯИ. Отлажен аппарат виртуальных функций, который использован в программной системе REDUCE на ЭВМ CDC-6500. С помощью программных систем для аналитических вычислений проведены расчеты для ряда задач квантовой теории поля и теории гравитации.

Опубликованы обзор об аналитических вычислениях на ЭВМ и труды совещания по аналитическим вычислениям на ЭВМ.

СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ВИЗУАЛЬНОЙ СВЯЗИ С ЭВМ

Разработан интеллектуальный терминал на основе мультимикропроцессорной системы. Создан пакет программ общего назначения для интеллектуального терминала. Подготовлена техническая документация для выпуска серии этих устройств в Опытном производстве ОИЯИ.

Созданы специализированные диалоговые пакеты программ для графического представления многомерной информации (рис. 1).

Рис. 1. Удаленная дисплейная станция ЭВМ БЭСМ-6 позволяет выводить в режиме диалога на экран графического дисплея как график функции двух переменных (а), так и фрагмент этого графика (б).

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 6000 6804 20,0 75520
CDC-6500 6000 7371 20,6 195338*
/28715/

* В скобках указано число задач, обработанных с терминалов.

СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ И ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ КАМЕРНЫХ СНИМКОВ

СПИРАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

Завершено создание измерительного комплекса для обработки камерных снимков на базе сканирующего устройства "Спиральный измеритель", включая программы обработки данных сканирования на БЭСМ-6 и CD С -6500. В рамках системы фильтрации в реальном времени разработаны программы для графического представления данных сканирования и контроля за состоянием измерительной системы в процессе измерений. Проведены сеансы методических измерений событий с однометровой водородной камеры ЛВЭ с целью комплексной отладки системы.

Исследована возможность использования лазерного сканатора в составе "Спирального измерителя" с целью обработки снимков с больших пузырьковых камер. Получены оценки разрешающей способности, точности измерений и размеров поля сканирования.

СКАНИРУЮЩИЙ АВТОМАТ HPD

Завершены работы по проекту модернизации электронной аппаратуры сканирующего автомата HPD, что позволило значительно повысить надежность и производительность автомата. Рабочая готовность автомата HPD составляет 96%.

Создана новая версия программ фильтрации данных сканирования в реальном времени измерений. Проведены методические сеансы измерения событий с одно- и двухметровой камер ЛВЭ. Эффективность измерений на снимках с камеры "Людмила" по результатам геометрической реконструкции составляет 75-80%. Исследована возможность измерения ионизации на пленках с двухметровой водородной камеры.

Завершены работы по проекту повышения эффективной производительности сканирующего автомата HPD за счет создания станции спасения измерений на базе ЭВМ TPA-i и повышения надежности работы системы снятия масок. Опытная эксплуатация станции спасения измерений проведена успешно. Замена управляющей ЭВМ в системе измерения масок событий повысила коэффициент готовности системы до 99,8%, что позволило повысить в 1,3 раза производительность этой системы.

Создано математическое обеспечение системы HPD-SHP-CDC-1604A для автоматического измерения и обработки снимков с МИС. Спецпроцессор SHP используется в системе для опознавания элементов измеряемых треков. Проведен опытный сеанс измерений снимков с МИС с помощью системы HPD-SHP - CDC-1604A. Созданы программы для визуального контроля измерений с помощью дисплея.

АВТОМАТ НА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ АЭЛТ-2/160

Завершено создание и ведется эксплуатация измерительной системы на базе сканирующего автомата АЭЛТ-2/160 с двухфильмовым лентопротяжным механизмом и управляющей ЭВМ БЭСМ-4 (рис. 2). Создан комплекс программ управления и распознавания событий на снимках с установки РИСК и выполнены пробные измерения снимков с этой камеры. Модернизировано программное обеспечение для измерения экспериментальных графиков с помощью автомата АЭЛТ-1М. Выполнены подготовительные работы по замене управляющей ЭВМ автомата АЭЛТ-2/160 на СМ-4.

Рис. 2. Среднеквадратичные ошибки, характеризующие точность измерений с помощью автомата АЭЛТ-2/160, получены по результатам калибровки автомата, работающего в режиме непрерывного включения.

МОДУЛЬ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СНИМКОВ С ТРЕКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ

Введены в опытную эксплуатацию два проектора БПС-75 в режиме просмотра снимков с установки РИСК, что является одним из этапов в создании подсистемы для обработки снимков со спектрометра РИСК. На базе элементов и устройств БПС-75 создана система, позволяющая вводить в память ЭВМ изображения с оптического выхода фурье-микроскопа. Разработаны и автономно отлажены блоки сопряжения аппаратуры БПС-75 с ЭВМ СМ-4 с целью испытания макета модуля измерительной системы и первой очереди подсистемы БПС-РИСК.

ОБРАБОТКА СНИМКОВ С ТРЕКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ

Завершены работы по проектам ПУОС-КАМАК и ПУОС-САМЕТ-БЭСМ-4. Введены в эксплуатацию 12 комплектов ПУОС-КАМАК. Подготовлена и сдана в эксплуатацию программа геометрической реконструкции событий, зарегистрированных в однометровой водородной и двухметровой пропановой камерах.

При помощи полуавтоматических устройств ПУОС-САМЕТ обработано 402,3 тыс. треков сложных событий на снимках с камер ЛВЭ и ЛЯП. На сканирующем автомате HPD обеспечен ресурс в объеме 2445 ч для проведения массовой обработки снимков. С помощью автомата АЭЛТ-2/160 измерено 6,5 тыс. событий с установки МИС.

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭВМ НА ЛИНИИ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ ОИЯИ

1. В рамках создания математического обеспечения систем реального времени для регистрации и обработки информации в экспериментах в области физики высоких энергий разработано и внедрено программное обеспечение экспериментов на установке "Кристалл-2". Предложен новый эффективный алгоритм сбора данных, создана интерактивная система с графическим представлением результатов обработки на дисплее и печатающем устройстве. Созданы программы распознавания и определения параметров треков. Разработаны и внедрены базовые комплексы программ реального времени для установок ДИСК и СЯО, а также программы моделирования для радиографических исследований.

Проведены работы по текущей модернизации и адаптации общих пакетов программ, а также программ моделирования и обработки экспериментальных данных со спектрометра в эксперименте NA-4.

2. Совместно с ЛВЭ проводились работы по наладке и контролю функционирования каналов вторичных пучков частиц для системы вывода синхрофазотрона с помощью ЭВМ ЕС-1010. Создано специализированное программное обеспечение для приема и обработки координатной информации о пучке частиц, а также программы контроля и управления токами в магнитооптических элементах канала вывода. Проведены подготовительные работы по модернизации системы наладки и контроля каналов синхрофазотрона на основе применения последовательной ветви КАМАК и микропроцессорного контроллера М-16 на линии с ЭВМ ЕС-1010. Выполнены работы по развитию специализированного программного обеспечения ЭВМ М-6000 Отдела новых методов ускорения для измерения параметров электронно-ионных колец на модели коллективного ускорителя тяжелых ионов.

3. Получило развитие математическое обеспечение единой системы обработки спектрометрической информации в ОИЯИ. Создана и сдана в эксплуатацию на БЭСМ-6 система обработки спектров (СОС) с расширенными возможностями. Пополнена библиотека программных модулей за счет включения комплексов программ сортировки и сжатия информации о многомерных спектрах ядерных излучений и программ для элементного анализа. Разработан и сдан в эксплуатацию новый вариант транслятора с языка СОС на язык ФОРТРАН. В трансляторе предусмотрен режим автоматической сегментации задания пользователя. Издан первый том описания библиотеки программ обработки спектров. Система СОС передана в ряд организаций стран-участниц ОИЯИ.

4. Разработан и изготовлен прототип бесфильмовой системы съема информации для одной проекции событий, регистрируемых стримерной камерой спектрометра РИСК. Прототип бесфильмовой системы используется в экспериментах на ускорителе в ИФВЭ. Сконструированы и изготовлены прецизионные генераторы кадровой и строчной развертки луча телевизионных камер, а также программы калибровки телевизионной системы контроля стримерной камеры спектрометра РИСК. Исследованы алгоритмы и созданы пакеты программ для быстрого сжатия данных при бесфильмовом съеме информации.

5. Завершены работы по созданию системы автоматизированного проектирования и изготовления печатных плат на ЭВМ БЭСМ-6, CDC-6500, ЕС-1040 и ЕС-1010. На ЭВМ CDC-6500 создано программное обеспечение для интерактивного проектирования печатных схем с использованием дисплея TEKTRONIX и выводом результатов проектирования на различные носители информации. На БЭСМ-6 комплекс программ ГРАФ для автоматизированного проектирования печатных плат включен в общую библиотеку стандартных программ. Сдано в эксплуатацию фотохимическое оборудование для получения фотошаблонов печатных схем.

СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И ПРОГРАММ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Созданы опытные варианты автоматизированных систем программ обработки фильмовой информации для одно- и двухметровой водородных камер ЛВЭ. Указанные системы, наряду со стандартной цепочкой программ для массовой обработки событий, включают в себя программы обработки результатов просмотра и ведения каталога обрабатываемых событий, что позволило существенно сократить затраты ручного труда на анализ результатов.

На основе опытной эксплуатации системы генерации программ разработана методика и создан новый вариант системы генерации программ обработки экспериментальных данных с помощью процедур специализированного языка CCL. Использование этих процедур позволило сократить до минимума размеры пакета программ, составляемого пользователями для генерации необходимого варианта системы программ обработки событий.

2. Разработаны алгоритмы и созданы пакеты программ на ФОРТРАНе для обработки экспериментальных данных со спектрометра ядер отдачи. Исследованы алгоритмы и реализованы пакеты программ для сжатия экспериментальных данных с помощью быстрого слэнт-преобразования. Модернизированы отдельные программные модули в системе GEOFIT для обработки камерных снимков. Исследованы условия применимости принципа Ричардсона для уточнения решения системы сингулярных интегральных уравнений типа уравнений Фаддеева при изучении d-рассеяния в области низких и средних энергий.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКЕ И ФИЗИКЕ РЕЗОНАНСОВ

1. Произведена существенная модернизация двухплечевого магнитного спектрометра с проволочными камерами на линии с ЭВМ, который смонтирован в экспериментальном зале корпуса 205 ЛВЭ. Отлажены системы связи регистрирующей аппаратуры спектрометра с ЭВМ, а также блоки системы высоковольтного питания искровых камер. Завершена комплексная отладка аппаратуры основной ветви спектрометра на линии с ЭВМ ЕС-1010 на выведенном пучке -частиц синхрофазотрона ОИЯИ (рис. 3). Проведены первые эксперименты по исследованию реакций с участием релятивистских ядер.

Рис. 3. Выходная ветвь магнитного
спектрометра с проволочными
камерами, работающего на линии
с ЭВМ ЕС-1010.

2. В рамках работ по созданию гибридного спектрометра разработаны технические условия на проектирование узлов стримерной камеры, автоматических контрольных систем и генератора высоковольтных импульсов. Совместно с ЛВЭ проведены предварительные испытания стендовой камеры для работы под давлением рабочего газа до 10 атм и получены первые снимки стримерных следов в неоне. Проведена отладка по тестовым программам аппаратуры контроля электрического режима камеры.

С помощью СКМ-200 исследованы взаимодействия 4He с ядрами лития, углерода, алюминия, меди и свинца при импульсе 4,5 ГэВ/с на нуклон. Получены значения сечений фрагментации и исследована их зависимость от атомного числа ядер мишени. Выполнен анализ рождения отрицательных пионов, их множественности, поперечных импульсов и быстрот, а также исследованы взаимные корреляции этих величин. Изучен процесс однонуклонного поглощения пионов атомными ядрами 45Sc, 59Co, 89Y, 133Cs, 141Pr и 197Au с целью обнаружения существования в этих ядрах -6арионного резонанса. Показано, что вероятность существования -барионного резонанса в исследуемых ядрах составляет 10-4÷10-5.

Опубликован обзор работ по исследованию процесса поглощения медленных -мезонов атомными ядрами.

3. Проведен анализ np-взаимодействий при Pn=1÷5 ГэВ/с. Изучалась особенность в спектре эффективных масс при M = 1440 МэВ/с, которую можно предположительно считать новой изобарой с изотопическим спином 5/2. Исследована точность измерения np-взаимодействий. Показано, что функции разрешения эффективных масс комбинаций p и n отличаются примерно в два раза.

Выполнено исследование p-взаимодействий при 16 ГэВ/с, сопровождающихся рождением странных частиц.

Рис. 4. Дифференциальные распределения вторичных протонов в неупругих р-р столкновениях. Точечные кривые - расчет для Ткин.= 11 ГэВ. Сплошная кривая соответствует Ткин.= 1100 ГэВ, пунктирная - Ткин.= 18 ГэВ. Величины, указанные под кривыми, - значения импульса (ГэВ/с).

Рис. 5. Средний поперечный импульс - и -мезонов в неупругих р-р столкновениях как функция . Сплошная кривая - расчет для P0= 69 ГэВ/с.

4. Получены феноменологические выражения, описывающие дифференциальные и интегральные характеристики неупругих N-N и -N столкновений в широкой области значений кинематических переменных при энергиях от 5 до 5000 ГэВ (рис. 4, 5). На основе этих выражений на ЭВМ CDC -6500 создан пакет программ статистического моделирования результатов неупругого взаимодействия нуклонов и -мезонов с внутриядерными нуклонами. Усовершенствована программа расчета внутриядерных каскадов за счет использования автокода БЭСМ-6, что позволило на 30-60% сократить расход машинного времени для расчетов. На основе модели внутриядерных каскадов изучена роль резонансов в образовании кумулятивных пионов на легких ядрах. Выполнен цикл расчетов по анализу экспериментов с пучками дейтронов и -частиц. Созданы и отлажены программы моделирования неупругих взаимодействий космических частиц высоких и очень высоких энергий с атомными ядрами, а также потоков частиц, генерируемых в атмосфере космическим излучением.

РАЗРАБОТКА ПРИКЛАДНЫХ МЕТОДОВ ВЫЧИСЛЕНИЙ

1. Доказана устойчивость формы безотражательных уединенных волн некоторых нелинейных уравнений при помощи метода Бенжамина. Исследованы спектральные свойства операторов, порождающих уравнения типа уравнений Кортевега-де Вриза. Уравнения -рассеяния преобразованы к виду, удобному для получения разностных схем второго порядка точности. Установлено асимптотическое разложение, с помощью которого произведено уточнение приближенных решений. Построен итерационный процесс, сходящийся сразу к решению с повышенной точностью. Предложен численный метод определения верхней границы константы связи в уравнениях -рассеяния. Разработан метод вычисления на ЭВМ элементов S-матрицы в нелокальной модели кварков. Найдено достаточное условие существования частицеподобных решений для некоторых моделей теории поля. Созданы пакеты прикладных программ и выполнены расчеты на ЭВМ.

2. Исследованы спектры масс протяженных частиц в квазиклассическом приближении в рамках 1/N -разложения квантовой хромодинамики для потенциалов различных видов. Завершены исследования динамических свойств трехмерных солитонов в моделях с неполиномиальными лагранжианами. В численных экспериментах обнаружены четыре основных типа их взаимодействий, характер которых определяется группой изотопической симметрии. Обнаружено возникновение долгоживущих связанных состояний (пульсонов) в результате взаимодействия двух неустойчивых квазисолитонов (рис. 6, 7). Проведено численное исследование поперечной устойчивости солитона уравнения Кадомцева-Петвиашвили. Изучены некоторые свойства нелинейного уравнения Шредингера с некомпактной псевдоунитарной группой внутренней симметрии. Найдены бесконечные классы законов сохранения и изучена их алгебра. Методом обратной задачи рассеяния исследован ряд двумерных лоренц-инвариантных моделей теории поля.

Рис. 6. Начальная полевая конфигурация из двух неустойчивых действительных квазисолитонов. Рис. 7. Плотность энергии связанного состояния (пульсона), возникшего в результате взаимодействия квазисолитонов, как функция времени.

3. Совместно с ЛТФ завершен цикл исследований, посвященных изучению разложений волновых функций непрерывного спектра уравнения Шредингера со сферически-симметричным потенциалом Саксона-Вудса по различным дискретным базисам в конечной области пространства. Проведено исследование с целью проверки применимости гипотезы Акселя-Бринка для деформированных ядер вквазичастично-фононной модели ядра. Предложен структурный диалект ФОРТРАНа( СДФ), который представляет собой одно из возможных структурных расширений ФОРТРАНа.

4. Выполнены расчеты магнитных полей в синхрофазотроне и синхроциклотроне ОИЯИ. Исследована возможность корректировки магнитных полей в синхрофазотроне путем установки в квадратах ускорителя дополнительных магнитов. Получено разложение по степеням шага сетки решений уравнения Пуассона в ступенчатых областях при различных типах краевых условий на различных участках границы. Установлено, что коэффициенты разложения имеют степенные особенности в узловых точках области. Исследована эффективность экстраполяции на последовательности сеток для повышения точности приближенного решения. Найдены условия устойчивости и сходимости численного решения самосогласованной задачи, возникающей при расчете электромагнитных полей в резонаторе коллективного ускорителя ОНМУ.

Исследованы асимптотические свойства разностных схем максимального нечетного порядка точности и устойчивость разностной краевой задачи, аппроксимирующей систему уравнений акустики с учетом теплопроводности.

Разработаны алгоритмы расчета трехмерных магнитных полей с помощью метода конечных элементов. Получены уравнения сходимости разностных схем для обобщенных решений уравнения Пуассона.

5. Разработаны итерационные ньютоновские схемы численного решения систем уравнений Шредингера, связанных набором параметров. Составлены программы для решения n-параметрической задачи на собственные значения для системы дифференциальных уравнений второго порядка. На модельных задачах с дальнодействующими и короткодействующими потенциалами взаимодействия проведены численные исследования разработанных схем и показана их высокая эффективность. Выполнены расчеты уровней энергии связи мезомолекул водорода с повышенной точностью. На основе численного решения двумерного уравнения Шредингера с использованием метода конечных элементов предложено переопределение адиабатического базиса в задаче трех тел с кулоновским взаимодействием.

АСУ ОИЯИ

Получили дальнейшее развитие программные системы для автоматизации бухгалтерского учета и материально-технического снабжения ОИЯИ. Система программ бухгалтерского учета на ЭВМ CDC-6500 дополнена рядом обслуживающих программ выдачи информации из системы. Завершена комплексная отладка первого варианта системы программ бухгалтерского учета на ЭВМ ЕС-1040.

Модернизирована информационно-поисковая система для работы с документами картотечного типа на БЭСМ-6. Предусмотрена возможность ввода данных и вывода информации из системы, а также расширены возможности программных средств защиты базы данных. Проведены работы по модернизации программной системы для учета работ, выполняемых отделом капитального строительства.

В начало