разработки

Разработка устройства для иммерсионного двухфазного охлаждения

С января 2020 г. ведется разработка устройства для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники. Охлаждение устройства основано на эффекте фазового перехода жидкого диэлектрического теплоносителя в газообразное состояние, или кипения. Хладагент кипит при температуре около 50 °C и отводит лишнее тепло благодаря физическим процессам испарения и конденсации — двум чередующимся фазовым переходам.

Разработанное устройство представляет собой герметичный резервуар с крышкой, частично заполненный хладагентом. Вблизи одной из торцевых стенок резервуара установлена перегородка с образованием первой камеры и второй камеры. Верхняя кромка перегородки не доходит до крышки резервуара, но находится выше уровня хладагента. Нижняя кромка перегородки выполнена с выемкой, обеспечивающей поток охлажденного хладагента из первой камеры во вторую камеру. Во второй камере выполнены направляющие для установки изделий электронной техники перпендикулярно перегородке.

Внутри крышки над второй камерой установлен конденсатор. Под конденсатором наклонно смонтирована направляющая, предназначенная для направления охлажденного хладагента в первую камеру. Направляющая перекрывает всю площадь под конденсатором, а также перекрывает перегородку сверху, но не доходит до торцевой стенки. Направляющая выполнена волнообразной, с параллельными выступами и желобами. Вдоль выступов направляющей выполнены отверстия, обеспечивающие прохождение пара к конденсатору. Желоба направляющей предназначены для направления охлажденного хладагента в первую камеру. Таким образом, перегородка и направляющая предотвращают попадание охлажденного хладагента во вторую камеру. На одной из стенок резервуара выполнен кабельный ввод для герметичного прохода кабелей питания и ввода/вывода данных.

Конденсатор посредством трубопроводов соединен с внешним теплообменником.

В качестве хладагента используется диэлектрическая жидкость с температурой кипения от +30 до +60 °С или неазеотропная смесь двух жидкостей с разной температурой кипения, где легкокипящий компонент имеет температуру кипения от +30 до +60 °С.

В качестве теплоносителя для охлаждения конденсатора используется вода или другие жидкости.

На рисунке показана схема конструктивного выполнения разработанного устройства.

Рисунок – Схема конструктивного выполнения устройства для иммерсионного
 двухфазного охлаждения изделий электронной техники с конструктивными направляющими
 потоков жидкости и газа

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 29.09.2020





 

 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