ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1989 год

В 1989 году в Лаборатории получили дальнейшее развитие центральный вычислительный комплекс ОИЯИ, локальные сети ЭВМ и терминалов, а также системы обработки камерных снимков. Выполнены работы, направленные на эффективное использование персональных ЭВМ. Исследованы методы и созданы программы решения нелинейных задач математической физики в связи с разработками, проводимыми в ОИЯИ. Созданы комплексы программ для обработки экспериментальных данных.

РАЗВИТИЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ И ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ

Терминальные устройства ЭВМ ЕС-1066

Терминальные устройства ЭВМ ЕС-1066

В 1989 году введены в эксплуатацию новая базовая ЭВМ ЕС-1037, процессор телеобработки данных ЕС-8371 (ПТД) и дисковая подсистема для ЭВМ серии ЕС общей емкостью 15,2 Гбайт. С помощью ПТД ЕС-1037 включена в сеть JINET.

Зал дисковой памяти ЦВК ОИЯИ

Зал дисковой памяти ЦВК ОИЯИ

Запущены в опытную эксплуатацию ЭВМ VAX-8350 и VAX-II — основа графического центра общего назначения. ЭВМ ЕС-1060 выведена из эксплуатации.

Поставлен вариант программного обеспечения для работы пользователей сети JINET с ЭВМ ЕС-1037. Создана первая очередь программного обеспечения комплекса ЭВМ ЕС-1037 и ЕС-1061 для функционирования на общей дисковой памяти.

Пульт управления ЭВМ ЕС-1037

Пульт управления ЭВМ ЕС-1037

На ЕС ЭВМ осуществлен переход на работу под управлением операционной системы виртуальных машин (СВМ). Эта система обеспечивает развитые средства работы в интерактивном режиме, позволяет использовать больше ресурсов, проводить системные работы и тестировать периферийное оборудование, не мешая пользователям.

Подобная система находится в эксплуатации на ЭВМ фирмы IBM в ЦЕРНе, поэтому обеспечивает совместимость по программному обеспечению между ОИЯИ и ЦЕРНом. Получило развитие общесистемное математическое обеспечение базовых ЭВМ. Введены в эксплуатацию новый транслятор с языка "С", новые версии пакетов программ, разработанных в ЦЕРНе: GENLIB, PACKLIB, ZEBRA, PATCHY, KERLIB, GEANT и др.

Для системы СВМ выполнена адаптация программного обеспечения матричного процессора ЕС-2706, графических пакетов и первой версии библиотеки программ общего назначения "Дубна".

Эксплуатация базовых электронно-вычислительных машин

ЭВМ Годовой
план, ч
Общее полезное
время счета
за год, ч
Среднесуточное
полезное
время, ч
Примечание
CDC-6500 7290 8065 21,9 Время центрального
процессора
ЕС-1061 10550* 12895* 20,6  
ЕС-1060 10700* 7523* 16,9 Выведена из эксплуа-
тации 9 ноября 1989 г.
БЭСМ-6 7450* 7092* 21,3 Выведена из эксплуа-
тации 1 ноября 1989 г.

* Коммерческое время.

Подготовлена версия математического обеспечения узлов сети JINET, позволяющего многим пользователям в дейтаграммном режиме обмениваться информацией с персональной ЭВМ, подключенной к узлу и выполняющей, например, функции сервера электронной почты. Для освоения и обработки вариантов обмена информацией между сетью JINET и внешними сетями ЭВМ подготовлен вариант программного драйвера для реализации взаимодействия ПЭВМ при обмене информацией по правилам протокола TCP/IP.

Разработана документация, необходимая для изготовления узлов — аналогов сети JINET на элементной базе стран СЭВ.

Проведены пробные сеансы связи через спутниковый канал для двух ПЭВМ с использованием специальных версий узлов JINET и их программного обеспечения.

Создан вариант программных инструментальных средств для формирования архива документации по программным продуктам для ПЭВМ ОИЯИ, предусматривающий возможность использования внешней памяти ЭВМ типа ЕС. В порядке модификации библиотеки программных продуктов ее архив пополнен программами на 60-ти дискетках.

Выполнена оценка вычислительной мощности персональных ЭВМ, проведен запуск и организована эксплуатация первой очереди сети ПЭВМ по проекту КРАСТ.

Проведено исследование вариантов создания многопроцессорных вычислительных систем для параллельной обработки данных в экспериментах по физике высоких энергий на основе магистрально-модельной системы MULTIBUS-2.

Предложены алгоритм заполнения и вывода на дисплей трансформированных параллелограммов, а также программная и аппаратная реализация этого алгоритма на рабочей станции, построенной на базе ПЭВМ, графического процессора и цветного монитора с высоким разрешением [1-3].

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ЭВМ

В рамках развития прикладного программного обеспечения проектов КРАСТ и СПЕКТР реализована система программ DIRAC [4] для аналитических вычислений с полиномами, векторами и тензорами. Система может эффективно применяться для многопетлевых расчетов диаграмм Фейнмана в квантовой хромодинамике, квантовой электродинамике и других теориях. Она характеризуется высоким быстродействием и экономичностью при работе на ПЭВМ, совместимых с PC IBM.

Разработан ряд программ, существенно расширяющих возможности системы аналитических вычислений REDUCE для прикладных задач, которые требуют аналитического исследования дифференциальных уравнений.

Для программного обеспечения теоретических расчетов созданы программы нахождения решений однородных дифференциальных уравнений второго порядка с факторизующимися операторами [5], а также линейных дифференциальных уравнений со спектральными параметрами, коэффициенты которых можно выразить через эллиптические функции [6]. Эти программы могут быть применены для аналитического исследования ряда квантово-механических моделей. Разработан ряд алгоритмов и программ [7,8] для автоматизации проверки на ЭВМ интегрируемости, а также классификации систем нелинейных эволюционных уравнений, встречающихся в различных полевых моделях.

Созданы алгоритмы и программы для аналитического исследования решений систем уравнений, описывающих динамику движения частиц в магнитных полях. Предложен и реализован алгоритм построения в виде степенного ряда решения модельного нелинейного уравнения движения протонных пучков в неоднородных магнитных полях циклических ускорителей. Разработан комплекс программ, реализующих метод усреднения Крылова — Боголюбова в третьем приближении для построения усредненных систем уравнений движения заряженных частиц в магнитном поле. В рамках полученных уравнений проведено исследование на ЭВМ устойчивости бетатронных колебаний в окрестности нелинейных резонансов применительно к слабо- и сильнофокусирующим ускорителям [10,11].

Разработаны алгоритм и программа SPECTR [12] вычисления спектров разностных схем, аппроксимирующих системы линейных дифференциальных уравнений гиперболического типа с постоянными коэффициентами и одной пространственной переменной. Программа позволяет автоматизировать на ЭВМ исследование устойчивости разностных задач указанного класса.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Для первичной обработки данных, регистрируемых многочастичным спектрометром БИС-2, создана система БИЗОН. Она содержит, в частности, программы для определения характеристик установки, распознавания и определения параметров событий. Эффективность используемых для распознавания и восстановления многотрековых событий программ в 1,5÷2 раза превышает эффективность альтернативных. Система БИЗОН использовалась для обработки на ЕС-1061 и ЕС-1060 десятков миллионов многотрековых событий, связанных с экспериментальными исследованиями очарованных частиц на протонном синхротроне ИФВЭ (Серпухов).

Создана распределенная система статистического анализа данных СТАР. Она ориентирована на совместное использование центральной и персональной вычислительных машин. Функцией центральной ЭВМ коллективного пользования является обработка, поэтапное преобразование информации, хранящейся на дисковых и ленточных файлах, и формирование посредством пакета НВООК статистической базы данных. Таким образом, центральная ЭВМ используется как файловый процессор и сравнительно мощный вычислитель с центральным техническим и круглосуточным операторным обслуживанием. Персональная ЭВМ применяется в системе СТАР для статистического анализа, интерпретации и графического представления данных. Для переноса информационной базы между ЭВМ существенно разных типов данные преобразуются в машинно-независимую, мобильную форму. Получаемый в результате такого преобразования файл передается посредством коммуникационной сети. В качестве центральной ЭВМ используется CDC-6500 и ЕС-1061, а в качестве персональных — ПЭВМ типа IBM PC/AT.

Предложен и реализован метод определения параметров локальных систем координат дискретных детекторов, а также параметров дрейфовых камер: скорости дрейфа, задержки старта установки "Нейтринный детектор"[13-16].

Составной частью установки "Гиперон" и многих других современных установок является ливневый годоскопический детектор (ЛГД) — калориметр с ячейками прямоугольной формы. Исследована модель распределения энерговыделения в ячейках ЛГД и предложено аналитическое решение задачи подгонки модельного распределения к реальным данным. Соответствующая программа была включена в систему математического обеспечения установки "Гиперон" и позволила ускорить обработку данных в 8 раз с повышением надежности на 10% [17].

На примере восстановления кинематических параметров треков установки "Гиперон" показаны преимущества использования аппарата факторизованных представлений информационных матриц в системах при обработке экспериментальных данных [18]. Выполнена адаптация для ЕС ЭВМ системы управления базами данных для физики частиц BDMS2.2 [19].

РАЗРАБОТКА ПРИКЛАДНЫХ МЕТОДОВ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Разработаны и реализованы в виде комплексов программ новые экономичные алгоритмы решения пространственных задач магнитостатики. Для определения полей в магнитных системах, имеющих секторную симметрию, разработан пакет прикладных программ, ориентированный на распределенную вычислительную систему ЕС-1061 — матричный процессор ЕС-2706. Реализован параллельный алгоритм решения трехмерных объемных интегральных уравнений магнитостатики. Для комбинированной постановки задачи магнитостатики разработаны алгоритмы, основанные на декомпозиции области, неполно-нелинейной постановке дифференциальных уравнений и применении эффективных переобуславливающих операторов. Проведено численное моделирование магнитных систем установок СПИН и КРИОН.

Отладка математического обеспечения новой ЭВМ Лаборатории VAX-8350

Отладка математического обеспечения
новой ЭВМ Лаборатории VAX-8350

Выполнено качественное исследование гиперсингулярных квазипотенциальных уравнений, описывающих взаимодействие кварковых систем. Предложены экономичные методы численного решения этого класса уравнений и его уточнения путем экстраполяции по параметрам дискретного представления исходной задачи. Разработан комплекс программ и проведены расчеты для описания экспериментальных данных спектров масс и -мезонов [20].

Построены интегрируемые модели суперсимметричных нелинейных эволюционных уравнений шредингеровского и гейзенберговского типов. Выявлены пути нарушения суперсимметрии исходной нелинейной задачи и связанные с ним фазы возможных физических состояний. Показано, что в случае компактной супергруппы возникает ферромагнитное упорядочение и (или) неустойчивый конденсат, в системе с некомпактной супергруппой возможно антиферромагнитное состояние и (или) устойчивый (боголюбовский) конденсат, ответственный за сверхтекучесть.

С помощью вычислительного эксперимента обнаружены бифуркации нового типа в нелинейном уравнении Шредингера с накачкой, в которых из стационарных солитонов рождаются пульсоны. Исследованы свойства топологических солитонов, в том числе с топзарядом Q > 2 в двумерных моделях магнетиков Гейзенберга со стабилизирующими членами [21-23].

Разработаны обобщенные ньютоновские итерационные схемы решения задачи рассеяния в постановке ее как нелинейной граничной задачи и в R-матричном подходе. В последнем случае предложены также алгоритмы решения обратной задачи в классе баргмановских потенциалов [24-25].

Разработано программное обеспечение и проведены численные исследования новых подходов к расчету характеристик трех частичных систем в рамках уравнений Фаддеева и в гиперсферическом адиабатическом представлении [26]. В рамках уравнений Фаддеева впервые проведен расчет связанного состояния мезомолекулы tt.

Рассчитаны характеристики возбужденных состояний и переходов в гелии в многоканальном гиперсферическом адиабатическом подходе и численно исследована точность расчетов в зависимости от параметров аппроксимации. Получено совпадение вычисленных характеристик с экспериментальными данными и имеющимися теоретическими результатами в пределах ошибок, что доказывает высокую эффективность разрабатываемых алгоритмов вследствие их экономичности и быстродействия по сравнению с существующими [27].

Разработаны алгоритмы и программы расчетов бифуркационных и критических режимов в некоторых нелинейных математических моделях теории поля. Проведены расчеты характеристик локализации и бифуркаций решений в моделях джозефсоновских переходов. Выполнены исследования точности разрабатываемых алгоритмов расчетов эволюционных нелинейных процессов и характеристик устойчивости локализованных решений в этих процессах [28]. Предложены алгоритмы и созданы программы обращения полиномиальных матриц. Они были реализованы в пакете прикладных программ для описания детекторов установки DELPHI [29].

Создана монтекарловская модель межъядерного каскада, имитирующая радиационные сбои в полупроводниковых элементах, находящихся в полях высокоэнергетических протонов и ядер. На примере кремниевой микросхемы, облучаемой протонами и ионами углерода с энергией 3,65 ГэВ/нуклон, изучена вероятность выделения определенного количества радиационной энергии в его отдельной ячейке и ее зависимость от типа ионизирующей компоненты каскадной лавины. Вычисленная таким образом вероятность и экспериментально измеренная характеристика частоты сбоев ячейки в зависимости от величины выделившейся в ней энергии позволяют оценить временную зависимость радиационных отказов электронных устройств.

Промоделированы на ЭВМ условия фона наведенной радиоактивности, возникающей в конструктивных материалах и детектирующих устройствах, используемых на спутниках в опытах с высокоэнергетическим космическим излучением [36-37].

ОБРАБОТКА КАМЕРНЫХ СНИМКОВ

Для анализа фильмовой информации, полученной в экспериментах по исследованию нуклон-ядерных взаимодействий, была создана специализированная программная система, позволившая существенно сократить сроки обработки. Высокого темпа процесса анализа удалось достичь за счет комплексной автоматизации всех его этапов и устранения причин аварийных остановов программ [30].

При помощи полуавтоматических устройств ПУОС-САМЕТ измерено 455300 трековых событий на снимках с камер Лаборатории высоких энергий и Лаборатории ядерных проблем. Обеспечен ресурс на сканирующем автомате HPD в объеме 2497 часов. На спиральном измерителе обработано 55500 треков с установки РИСК. На АЭЛТ-2/160 обеспечен ресурс в объеме 1600 часов для измерения в полутоновом режиме сложных снимков с установки МИС.

НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫЕ РАБОТЫ

Выполнены прикладные расчеты релятивистских поправок к уровням энергии слабосвязанных состояний мезомолекул dd и dt, а также значений уровней энергии мезомолекул с аномальной четностью в вариационном и адиабатическом подходах. Вычислены скорости резонансного образования мезомолекул [31-34].

Разработана методика и созданы программы измерения полутоновых изображений в эксперименте с термоиндикатором. Эксплуатация созданных программ ведется на системе АЭЛТ-МЭИ.

Исследованы методы и созданы программы обработки изображений для получения их копий в виде полутоновых картин на мозаичных печатающих устройствах. Оригинальная картина считывается телевизионной камерой на матрице ПЗС и через специальный интерфейсный модуль вводится в ПЭВМ [35].

ЛИТЕРАТУРА

  1. Мазепа Е.Ю. и др. // ОИЯИ, Р11-89-192, Р11-89-193, Дубна, 1989.
  2. Карлов А.А. и др. // В сб.: Труды Международной школы по вопросам применения ЭВМ
    в физических исследованиях. ОИЯИ, Д10-89-70, Дубна, 1989.
  3. Говорун Н.Н. и др. // ОИЯИ, Р10-89-293, Дубна, 1989.
  4. Grozin A.G., Perlt Н. // JINR, E11-89-537, Dubna, 1989.
  5. Berkovich L.M. et al. // JINR, E5-89-141, Dubna, 1989.
  6. Gerdt V.P., Kostov N.A. // In: Computers and Mathematics, Eds. Kaltofen E. and Watt S.M.
    Springer-Verlag, New York, 1989, p.279-288.
  7. Гердт В.П., Жарков A.M. // ОИЯИ, P5-89-231, Дубна, 1989.
  8. Gerdt V.P., Zharkov A.Yu. // JINR, E5-89-232, Dubna, 1989.
  9. Gerdt V.P. et al. // JINR, E11-89-755, Dubna, 1989.
  10. Амирханов И.В. и др. // ОИЯИ, P11-89-516, P11-89-471, Дубна, 1989.
  11. Жидкова И.Е. // ОИЯИ, Р11-89-582, Дубна, 1989.
  12. Мазепа Н.Е. // ОИЯИ, P11-89-382, P11-89-383, Дубна, 1989.
  13. Иванченко И.М. и др. // ОИЯИ, Р10-89-436, Дубна, 1989.
  14. Бонюшкина А.Ю. и др. // ОИЯИ, Р10-89-225, Дубна, 1989.
  15. Вертоградова Ю.Л. и др. // ОИЯИ, Р10-89-149, Дубна, 1989.
  16. Иванченко И.М., Мойсенз П.В. // ОИЯИ, Р10-89-148, Дубна, 1989.
  17. Chernov N.I. et al. // JINR, E11-89-262, Dubna, 1989.
  18. Емельяненко Г.А. и др. // ОИЯИ, P10-89-682, Дубна, 1989.
  19. Луцкий А.А., Столярский Ю.В. // ОИЯИ, Р10-89-163, Дубна, 1989.
  20. Жидков Е.П. и др. // ОИЯИ, Р10-89-473, Р11-89-188, Р11-89-191, Дубна, 1989.
  21. Makhankov V.G., Pashaev O.K. // JINR, E17-89-304, Dubna, 1989.
  22. Пашаев O.K. // ОИЯИ, P17-89-146, Дубна, 1989.
  23. Bogolubskaya A.A., Bogolubsky I.L. // JINR, E5-89-258, Dubna, 1989.
  24. Жанлав Т., Пузынин И.В. // ОИЯИ, P11-89-643, Дубна, 1989.
  25. Амирханов И.В., Пузынина Т.П. // ОИЯИ, Р11-89-771, Дубна, 1989.
  26. Виницкий С.И. и др. // ОИЯИ, Р4-89-558, Дубна, 1989.
  27. Абрашкевич A.Г. и др. // ОИЯИ, Р4-89-311, P11-89-427, Р4-89-425, Р4-89-426, Дубна, 1989.
  28. Бояджиев Т.Л. и др. // ОИЯИ, Р5-89-173, Р5-89-423, Дубна, 1989.
  29. Семерджиев X., Ямалеев P.M. // В сб.: Краткие сообщения ОИЯИ, №2 (35)-89, Дубна, 1989.
  30. Балгансурен Я. и др. // ОИЯИ, Р10-89-40, Р10-89-41, Дубна, 1989.
  31. Бакалов Д.Д., Коробов В.И. // В сб.: Краткие сообщения ОИЯИ, №2 (35)-89, Дубна, 1989.
  32. Korobov V.I., Vinitsky S.I. // Phys. Lett. В, 1989, 228, 1, p.21-23.
  33. Виницкий С.И. и др. // ОИЯИ, Р11-89-515, Дубна, 1989.
  34. Faifman М.Р. et al. // Mion Catalyzed Fusion, 1989, 4, р.1-30.
  35. Чик В. и др. // ОИЯИ, 11-89-609, Дубна, 1989.
  36. Барашенков B.C. и др. // ОИЯИ, Р2-89-640, Дубна, 1989.
  37. Barashenkov V.S. et al. // JINR, E2-89-233, E2-89-437, Dubna, 1989.

НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
ГОВОРУН
1930 - 1989

21 июля 1989 г. в Дубне после тяжелой продолжительной болезни скончался директор Лаборатории вычислительной техники и автоматизации член-корреспондент АН СССР Николай Николаевич Говорун — крупный ученый в области информатики и автоматизированных систем, один из ведущих специалистов по математическому обеспечению ЭВМ и многомашинных комплексов.

Н.Н.Говорун с 1958 г. работал в ОИЯИ. Он был одним из организаторов Лаборатории вычислительной техники и автоматизации, с 1968 г. являлся заместителем директора Лаборатории. В декабре 1988 г. Н.Н.Говорун был избран директором ЛВТА.

Научная деятельность Н.Н.Говоруна была связана с широким внедрением ЭВМ в практику научных исследований. Под его руководством в ОИЯИ был создан и получил развитие измерительно-вычислительный комплекс коллективного пользования, разработаны системы программ математического обеспечения ЭВМ и крупных физических установок, действующих на линии с ЭВМ, высокоавтоматизированные измерительные системы и системы математической обработки фильмовой информации, созданы информационно-поисковые системы.

Н.Н.Говорун являлся членом бюро Отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации АН СССР, возглавлял математическую секцию Совета по автоматизации научных исследований при Президиуме АН СССР, был председателем постоянной рабочей группы по двустороннему сотрудничеству АН СССР и АН ГДР "Развитие и использование программно-аппаратного обеспечения мощной вычислительной техники", членом редколлегий ряда советских и зарубежных журналов.

В начало