разработки

Разработка управляемого интерконнекта

В 2014 году завершена разработка управляемого интерконнекта на активных оптоволоконных кабелях и программируемых логических интегральных схемах для высокопроизводительных вычислительных систем и высокоскоростных сетей персональных компьютеров. Разработанный интерконнект обеспечивает высокую скорость передачи данных 56 Гбит/с на большие расстояния (до 50 м), обусловленные размером высокопроизводительной вычислительной системы.

Применение управляемого интерконнекта позволит создавать параллельные вычислительные системы различной производительности, начиная от небольших систем, состоящих из 10-100 узлов, и заканчивая сверхвысокопроизводительными системами, состоящими из 10000-100000 узлов. В разработанном управляемом интерконнекте предусмотрена возможность его адаптации к различным условиям применения под нужды конкретной ситуации (к вычислительным системам различного размера и конфигурации, к выполняемым на вычислительных системах задачам) без модификации его электронного модуля.

Разработан также комплекс программного обеспечения управляемого интерконнекта для программной поддержки передачи данных между узлами высокопроизводительной вычислительной системы и для поддержки разработки и исполнения параллельных приложений.

Выполненная разработка соответствует мировым аналогам по всем параметрам.

Разработки в области высокопроизводительных вычислений и суперкомпьютеров

  • В разные годы с участием специалистов ИЦМС были созданы семь моделей суперкомпьютеров семейства «СКИФ»1, которые входили в различные выпуски мирового рейтинга TOP500: СКИФ К-500 (2003), СКИФ К-1000 (2004), СКИФ-Cyberia (2007), СКИФ МГУ «Чебышёв» (2008), СКИФ Урал (2008), СКИФ-Аврора модель 4/N (2010), СКИФ-Аврора модель 4/W (2011). Суперкомпьютер СКИФ-Аврора стал первой в мире системой на стандартных (i86-совместимых) процессорах с жидкостным охлаждением всей электроники вычислителя и с перспективной подсистемой электропитания.
  • Разработана отечественная системная сеть «SKIF 3D-torus» с характеристиками, — пропускная способность, темп выдачи сообщений, задержка, — превышающими характеристики коммерчески доступных решений.
  • Разработана сервисная сенсорная сеть для суперкомпьютеров  СКИФ-Servnet и программная подсистема к ней — SKIF-Mon. Сервисная сеть СКИФ-Servnet способна обеспечить полный мониторинг всех аппаратных средств суперкомпьютера и управления ими.
  • Специалисты ИЦМС в сотрудничестве со специалистами других организаций участвовали в разработке  и адаптации  базового, системного и инструментального программного обеспечения для суперкомпьютеров семейства «СКИФ».

1 Разработки в области высокопроизводительных вычислений и суперкомпьютеров выполнялись в рамках программ Союзного государства «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД».

Разработки технологий построения региональных компьютерных сетей

Разработан комплекс аппаратных и программных средств, используемых для поддержки телекоммуникационного проекта «Ботик» по развитию региональной компьютерной сети города Переславля-Залесского и Переславского района. Программное обеспечение (ПО) включает в себя компоненты, представляющие собой как модифицированные свободно распространяемые  программные средства (Open Source), так и оригинальные программные разработки:

  • ПО для центрального узла;
  • ПО для ПК-маршрутизаторов;
  • административно-расчетная система региональной сети «BotikNadmin», поддерживающая возможность регистрации  абонентов и оказанных им услуг, ведения взаиморасчетов с абонентами,  обслуживания всевозможных запросов абонентов и автоматизацию всех других необходимых взаимодействий оператора с абонентами;
  • клиентский пакет программ BotikTools, включающий в себя набор различных программных средств (средства тестирования качества связи, средства контроля доступа абонента к сети и т. д.), предназначенный для повышения уровня услуг связи, предоставляемых клиентам региональной компьютерной сети;
  • программные средства, позволяющие абонентам со своего лицевого счета, созданного у оператора компьютерной сети, оплачивать не только услуги связи, полученные от оператора, но и выполнять коммунальные платежи, оплачивать детские сады и т. д.

Разработки технологий построения сенсорных сетей

Разработаны аппаратные и программные средства для построения и обеспечения функционирования сенсорных сетей, предназначенных для мониторинга и управления различными территориально-распределенными объектами.

  • Разработан и продолжает расширяться набор модулей для конструирования сенсорных узлов. Комбинирование разнообразных модулей позволяет создавать сенсорные узлы различного назначения.
  • Разработано программное обеспечение аппаратного комплекса узла сенсорной сети, реализующего сбор информации с датчиков и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы, подключенные к узлам сенсорной сети.
  • Разработана программная система мониторинга для сенсорных сетей BotikMon, обеспечивающая сбор и интеллектуальную обработку данных о параметрах объекта, поступающих с узлов сенсорной сети. Система BotikMon осуществляет мониторинг состояния объекта, обеспечивает архивацию и визуализацию данных мониторинга, а также протоколирование работы объекта.
  • На основе принятых технических решений для сенсорных сетей реализован ряд систем: система мониторинга и управления суперкомпьютерами семейства СКИФ, интеллектуальная система теплоснабжения зданий, система мониторинга технологической установки на заводе «Аурат» и др.

Разработки в области метавычислений, функциональных языков программирования

  • В разные годы разрабатывались методы реализации функциональных и логических языков программирования.
    • Реализован интерпретатор языка микро-Пролог (1985-1990 гг.). Данная реализация микро-Пролога использовалась в школьном (и дополнительном школьном) образовательном процессе г. Переславля-Залесского.
    • Реализованы интерпретатор и компилятор функционального язык алгебраических вычислений FLAC (диалект языка Рефал, 1988-1991 гг.).
    • Реализован функциональный язык Рефал+.
    • Продолжительное время поддерживаются интерпретатор и компилятор языка программирования Рефал-5.
    • Совместно с В.Ф. Турчиным (The City University of New York) разработан и реализован суперкомпилятор SCP3 для алгоритмически полного подмножества языка Рефал-5, которое не допускает явной синтаксической композиции вызовов функций.
    • Суперкомпилятор SCP3 первый и единственный на данный момент суперкомпилятор, который удалось использовать на нескольких задачах самоприменения.
  • Совместно с В.Ф. Турчиным (The City University of New York) разработан и реализован суперкомпилятор SCP4 для языка программирования Рефал-5.
    • На данный момент суперкомпилятор SCP4 является единственным экспериментальным суперкомпилятором для реального языка программирования.
    • Разработаны графические средства трассировки процесса работы суперкомпилятора SCP4.
  • Разработан метод функционального моделирования распределённых недетерминированных вычислительных систем, работающих неограниченное время.
  • Разработан метод верификации программных моделей недетерминированных вычислительных систем средствами суперкомпиляции.
  • Разработаны методы верификации программных моделей логики некоторых классов криптографических протоколов средствами суперкомпиляции.
  • Разработаны и реализованы библиотеки методов алгебраических вычислений:
    • CAC – на языке программирования FLAC;
    • Docon-Flac — на языке программирования FLAC;
    • Docon — на языке программирования Haskell.
  • Разработана и реализована программная система построения автоматических доказательств (prover) «Думатель», основанная на методах многосортного переписывания термов, применимая к алгебраическим объектам и функциональным программам.

Разработки в области интеллектуального управления сложными динамическими объектами

Разработан программно-инструментальный комплекс для построения прикладных систем на основе методов искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений, на базе которого созданы:

  • система обработки изображений и другой информации от космических средств наблюдения, ориентированная на применение многопроцессорных вычислительных кластеров повышенной вычислительной мощности;
  • нейросетевая система контроля телеметрической информации, диагностики подсистем космических аппаратов, обработки космических снимков;
  • программный комплекс автономного позиционирования беспилотного летательного аппарата на основе системы технического зрения;
  • интеллектуальная система для обнаружения и предотвращения сетевых атак на распределенные вычислительные системы.

Работы по логическим и алгебраическим аспектам вычислений в условиях физических, ресурсных и функциональных ограничений

  • Исследования в области логических аспектов информатики.
  • Исследования по алгебраическому описанию вычислений.
  • Применение логических и алгебраических методов к развитию методологии и практики программирования, в том числе для обратимых и частично обратимых систем.
  • Применения логических и алгебраических методов к разработке структур перспективных процессоров в области обратимых вычислений.

Последняя редакция 28.04.2016





 

 152021, Ярославская обл., Переславский район, село Веськово, ул. Петра I, дом 4 "а"
 Институт программных систем им. А.К. Айламазяна РАН
Исследовательский центр мультипроцессорных систем