Управление организацией вычислений в автоматизированных системах научных исследований

• Автор: Мозгов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1 АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЙ В

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ НАУЧНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Обзор существующих автоматизированных систем научных исследований в аспекте применения ресурсов распределенной вычислительной среды.
1.2 Анализ вариантов построения и характеристик современных многомашинных вычислительных систем.

1.3 Анализ принципов обработки вычислительных заданий в распределенной среде

1.4 Сравнительный анализ форматов представления заданий в распределенной вычислительной среде.

1.5 Выводы по первой главе.

2 УПРАВЛЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ВЫЧИСЛЕНИЙ В

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ НАУЧНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Особенности организации вычислений в автоматизированных системах научных исследований.
2.2 Разработка модели представления множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ.
2.3 Разработка критерия оценки требуемых вычислительных ресурсов и методики его расчета.
2.4 Разработка модели построения пакета взаимосвязанных вычислительных заданий
2.5 Выводы по второй главе.
3 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
ВЫЧИСЛЕНИЙ В АСНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕСУРСОВ
РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ
3.1 Разработка структуры подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ.
3.2 Реализация структурных схем составляющих подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ.
3.2.1 Реализация структурной схемы блока синтаксического разбора входных данных
3.2.2 Реализация структурной схемы блока анализа множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ.
3.2.3 Реализация структурной схемы блока формирования заявок
на вычисления
3.2.4 Реализация структурной схемы блока сбора результатов и мониторинга хода вычислений.
3.2.5 Разработка структурной схемы базы данных подсистемы организации вычислений в АСНИ.
3.3 Разработка алгоритмов функционирования ключевых блоков
3.3.1 Алгоритм расчета оценочного коэффициента потенциального параллелизма.
3.3.2 Алгоритм построения канонической яруснопараллельной формы графа множества взаимосвязанных заданий АСНИ
3.3.3 Алгоритм анализа взаимосвязи заданий и формирования вычислительных заявок при организации вычислений в распределенной среде
3.4 Разработка спецификации формата описания множества взаимосвязанных вычислительных заданий АСНИ.
3.5 Выводы по третьей главе.
4 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОТОТИПА ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ОРГАНИЗАЦИЕЙ ВЫЧИСЛЕНИЙ В АСНИ.
4.1 Построение распределенной вычислительной среды.
4.1.1 Анализ доступной технической базы
4.1.2 Выбор инструментальных средств и построение
распределенной вычислительной среды.
4.2 Реализация подсистемы управления организацией вычислений в АСНИ.
4.3 Исследование зависимости времени выполнения множества заданий на различном количестве вычислительных узлов от значения оценочного коэффициента потенциального параллелизма.
4.4 Апробация прототипа в автоматизированной системе научных исследований методов реконструкции томограмм.
4.5 Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
5 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А Пример представления вычислительных заданий в
соответствии с разработанной спецификацией.
ВВЕДЕНИЕ


За счет использования такого пакета упрощается процесс решения научных и инженерных задач, а также обеспечивается удобство графического представления результатов. Для организации аналитических исследования в используется , а для организации численных расчетов из можно обращаться к , документы могут быть автоматизированно преобразованы в страницы, также возможно сохранение графических данных и во множество разнообразных форматов. Математические пакеты и являются одними из самых популярных математических пакетов . Эти пакеты определяют тенденции развития современной компьютерной математики. Ряд современных пакетов используют компьютерную алгебру в качестве составной части. В реализованы уникальные методы численного анализа и наборы инструментов x. Регулярно выпускаются новые версии математических пакетов, в каждой версии происходит расширение предлагаемого набора вычислительных модулей и функций. Использование в исследование даже части их функционала позволяет получить существенный эффект. Достоинством пакетов также является сохранение в новых версиях набора конструкций языка и основных команд. Пакеты быстро развиваются, но уже сейчас МАТЬАВ и Мар1е велики, и охватывают широкий спектр, используемых при научных исследованиях, функций. МАТЬАВ один из самых первых появившихся на рынке программных продуктов систем автоматизации математических расчетов. За время своего существования он тщательно проверялся и прорабатывался. Пакет прежде всего ориентирован на матричные вычисления. Такая особенность отражена в названии системы МАТпх ЬАВога1огу. Однако структура реализованного языка программирования продумана настолько хорошо, что ориентация на обработку матриц почти не ощущается пользователями, которых не занимаются непосредственно матричными вычислениями. Матрицы широко применяются в сложных математических расчетах, например при решении задач линейной алгебры, реализации численных методов и математического моделирования динамических и статических систем и объектов. На матрицах основываются средства автоматизированного составления, а также решения уравнений состояния динамических систем и объектов. Это существенно повышает интерес к МАТЪАВ, как к системе вобравшей в себя современные достижения в области матричных вычислений. Однако в настоящее время МАТЬАВ далеко вышла за пределы узкоспециализированной системы обработки матриц и стала одной из наиболее мощных универсальных систем компьютерной математики. Слово интегрированная указывает на то, что в этой системе объединены удобная оболочка, редактор выражений и текстовых комментариев, вычислитель и графический программный процессор. В целом , в настоящее время, представляет собой средство содержащие уникальный набор реализованных современных численных методов компьютерной математики, разработанных за последние десятилетия. Пакет вобрал в себя опыт, правила и методы математических вычислений, накопленные с момента появления математической науки. Это сочетается с мощными средствами графической визуализации и даже анимационной графики. Система была разработана Молером С. В. и с конца х гг. ЭВМ. В начале х гг. Джон Литл i из фирмы , I. I , VX и i. В дальнейшем были созданы версии для рабочих станций , компьютеров с операционной системой IX и многих других типов больших и малых ЭВМ. Сейчас свыше десятка популярных компьютерных платформ могут работать с системой . К расширению системы были привлечены крупнейшие научные школы мира в области математики, программирования и естествознания. И вот теперь появилась новейшая версия этой системы 7. Одной из основных задач системы было предоставление пользователям мощного языка программирования, ориентированного на математические расчеты и способного превзойти возможности традиционных языков программирования, которые многие годы использовались для реализации численных методов. При этом особое внимание уделялось как повышению скорости вычислений, так и адаптации системы к решению самых разнообразных задач пользователей. Возможности весьма обширны, а по скорости выполнения задач система нередко превосходит своих конкурентов.