РАНФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Журнал Труды НИИСИ

Том 4 № 2

К списку номеров журнала

I. ВОПРОСЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

О возможности оптимизации некоторых функций библиотеки линейной алгебры с помощью векторного сопроцессора

А.А. Бурцев

Аннотация: В НИИСИ РАН в качестве расширения универсальных микропроцессоров семейства КОМДИВ разработан специализированный 128-разрядный сопроцессор, позволяющий ускорять вычисления над векторами ком-плексных и вещественных чисел одинарной и двойной точности. В статье представлены результаты применения этого сопроцессора, направленные на повышение скорости исполнения основных функций обработки векторов и матриц, обычно используемых для решения типовых задач линейной алгебры. Рассматриваются приёмы оптимизации кода с учётом особенностей сопроцессора, выявляются недостатки, препятствующие его эффективному применению, и пред-лагаются возможные пути их преодоления.

Ключевые слова: микропроцессоры семейства КОМДИВ, векторный сопроцессор, библиотека BLAS

Средства функциональной верификации в SystemVerilog

Д.Е.Гурьев, А.В.Семашко, Н.Ю.Шубин

Аннотация: Язык SystemVerilog имеет мощные средства функциональной верификации. Рассматривается согласованное применение этих средств на примере модельного проекта цифровой схемы.

Ключевые слова: функциональная верификация, электронное устройство.

Программное обеспечение для приема и передачи данных по высокоскоростному каналу в мультипроцессорных комплексах реального времени

Т.К. Грингауз, А.Н. Онин

Аннотация: В мультипроцессорных системах обработки цифровой информации на базе процессоров КОМДИВ64-РИО, КОМДИВ128-РИО, функционирующих в среде RapidIO, данные от аналого-цифровых преобразователей (АЦП) вводятся по высокоскоростному каналу (ВСК). Преобразование данных из формата ВСК в формат PRIO осуществляется с помощью специальных аппаратных устройств ("устройства ВСК") на RapidIO, требующих конфигурирования. Для поддержки конфигурирования устройств ВСК, приема и передачи данных в формате ВСК в системах цифровой обработки информации под управлением ОС РВ Багет 3.3 разработано программное изделие "Пакет поддержки устройств ВСК в среде RapidIO для операционной системы реального времени" (ПП ВСК-РИО). В статье описаны архитектура, функциональность и принцип функционирования ПП ВСК-РИО.

Ключевые слова: программное обеспечение, архитектура, функциональность

Методы оптимизации программ для процессора КОМДИВ128-РИО

М.С. Аристов

Аннотация: В работе рассмотрены методы оптимизации программ на языке ассемблера для сопроцессора цифровой обработки сигналов, входящего в состав процессора КОМДИВ128-РИО. Предложенные методы используют особенности архитектур процессора и сопроцессора таким образом, чтобы добиться высокой общей производительности. В работе приведены примеры программ на языке ассемблера с применением различных методов оптимизации. Таким образом, используя приведенные в статье методы оптимизации можно достичь пиковой производительности сопроцессора 8 Гфлопс.

Ключевые слова: метод оптимизации, программы

Способ инициализации сети RapidIO с оконечными устройствами, имеющими разную разрядность идентификатора

Г.А. Лавринов

Аннотация: в статье рассматривается способ инициализации коммуникационной среды RapidIO с оконечными устройствами, имеющими идентификаторы 8 и 16 бит. Приведен алгоритм инициализации системы с динамическим обходом устройств RapidIO. Описан способ разбиения на домены коммуникационной среды для последующей инициализации и приведен пример такого разбиения.

Ключевые слова: RapidIO, алгоритм инициализации, маршрутизация, домен.

Способ интеграции электронного документооборота подразделения и делопроизводства учреждения

Г.Л.Левченкова Аннотация: Настоящая статья является развитием темы удобства использования электронной информационной среды подразделения (документооборота [1]), доработанной с целью соблюдения требований ведения делопроизводства в учреждении.

Ключевые слова: документооборот, система автоматизации документооборота, управление записями, учет.

II. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

Моделирование системы связанных тел методом последовательных импульсов

М.В. Михайлюк, Е.В. Страшнов

Аннотация: Большинство методов моделирования системы многих тел с шарнирами не обладают всеми необходимыми свойствами, которые важны для задач анимации и виртуальной реальности. Для решения этой проблемы в статье предлагается эффективный метод последовательных импульсов с использованием временной когерентности. Стабилизация ограничений обеспечивается с помощью метода раздельных им-пульсов. Эти методы позволяют моделировать систему многих тел с шарнирами с приемлемой точностью в режиме реального времени.

Ключевые слова: система многих тел, голономные связи, метод раздельных импульсов, временная когерентность

Сценарное исследование уязвимости сложных организационно-технических систем

Н.О. Пономарев, Д.А. Кононов, Д.А. Швецов, Р.О. Пономарев

Аннотация: Рассмотрены возможности сценарного подхода для исследования проблемы уязвимости и управления безо-пасностью сложных организационно-технических систем. Предложена схема моделирования уязвимости в условиях распро-странения возмущений, вызванных различными видами угроз в организационно-технической системе на операторном графе, а также классификация уязвимостей. Рассмотрены принципы исследования уязвимости в Инет-социальных сетях.

Ключевые слова: сценарный подход, уязвимость технических систем.

Применение теневых карт для моделирования теней в виртуальных 3D сценах в реальном времени

А.В. Мальцев

Аннотация: В статье предлагаются методы и алгоритмы моделирования теней в трехмерных виртуальных сценах, содержащих направленные и всенаправленные источники света, с использованием различных типов теневых карт: планарных, параболических и каскадных. Детально рассматривается процесс создания и применения таких карт в масштабе реального времени. Для реализации алгоритмов используются современные средства визуализации, включая шейдеры и механизм FBO (framebuffer objects) для прямой визуализации в текстуру.

Ключевые слова: моделирование теней, масштаб реального времени, виртуальные сцены, системы визуализации.

Моделирование освещения Земли в реальном времени с учетом атмосферы

П. Ю. Тимохин

Аннотация: В статье описывается метод моделирования реалистичного освещения виртуальной модели Земли для систем виртуального окружения и видео тренажерных комплексов. Предложенный метод основан на физически правдоподобном моделировании прохождения света через атмосферу с помощью уравнения переноса излучения и позволяет синтезировать реалистичные изображения земной поверхности для произвольного взаимного расположения виртуального наблюдателя и источника освещения. В работе также описан подход, позволяющий вычислять освещенность Земли в режиме реального времени, основанный на использовании таблиц с предрассчитанными значениями сложно вычисляемых компонентов уравнения переноса.

Ключевые слова: визуализация, моделирование освещения Земли, режим реальное время.

Оптимальная коррекция директивных интервалов в задаче построения многопроцессорного расписания с нефиксированными параметрами

М.Г. Фуругян

Аннотация: Рассматривается задача составления допустимого расписания с прерываниями в многопро-цессорной системе для случая, когда заданы директивные интервалы, а длительности выполнения работ линейно зависят от количества выделенного им дополнительного ресурса. В случае, когда при заданном количестве дополнительного ресурса допустимого расписания не существует, рассматривается задача оптимальной коррекции директивных интервалов.

Ключевые слова: директивные интервалы, многопроцессорное расписание

Методы расчета безбликовых оптических систем визуализации глазного дна

В.К. Салахутдинов, А.Г.Прозорова, Б.В.Глухоедов, Е.А.Монакова и Джассер Дорошенко

Аннотация: В работе представлены результаты разработки фундус камеры с безбликовой оптической системой, в которой используются многолинзовые объективы со светосилой (D/F < 1) существенно меньше единицы и реализуется освещение глазного дна через зрачок глаза менее 3 мм. При этом основное внимание уделено методу расчету безбликовой оптической системы. Основная идея данной работы состоит в том, что геометрия оптических элементов системы такова, что блик в виде паразитного отражения от оптической поверхности одного из элементов фокусируется на малоразмерном поглощающем экране, расположенном на другой оптической поверхности.

Ключевые слова: оптическая система, глазное дно

Обработка коллизий виртуальных объектов с помощью метода последовательных импульсов

А.М. Трушин

Аннотация: Виртуальные динамические объекты в трехмерных сценах компьютерных тренажерных систем могут сталкиваться друг с другом. Задание реалистичной реакции (обработки) на столкновения (коллизии) является важной и неотъемлемой частью моделирования динамики виртуальных объектов. В настоящей работе предлагается метод обработки коллизий объектов, основанный на ряде известных методов (последовательные импульсы, разделенные импульсы, "горячий" старт) и являющийся объединением данных методов.

Ключевые слова: виртуальные сцены, коллизии, метод последовательных импульсов.

III. МОДЕЛИРОВАНИЕ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ

Влияние плазмы коронного разряда на плазмонный резонанс

А.Н. Палагушкин, С.А. Прокопенко, А.П. Сергеев

Аннотация: В работе приводятся результаты экспериментальных исследований по воздействию плазмы коронного разряда в воздухе на поверхность плазмонных покрытий и влияния на их оптические параметры методом поверхностного плазмоного резонанса. Ранее, по нашим сведениям, исследования в этом направлении не проводились. Было обнаружено существенное различие при воздействии отрицательного и положительного коронных разрядов на изменение оптических свойств плазмонных покрытий. В первом случае оно приводит к необратимым, во втором к более слабым и обратимым изменениям оптических свойств покрытий. Коронный разряд создавался между иглой из W и плоской поверхностью образца при напряжениях 5.5 и 4.5 кВ, при токе 6 мкА. Измерения проведены для покрытий из слоев Ag 76 нм с защитным от окисления слоем Al2O3 1 нм и слоев Au 68 и 53 нм. Использовалась автоматизированная гониометрическая установка со схемой Кречмана. Изменения эффективных толщин, показателей преломления и поглощения слоев определялись путем их варьирования, по наилучшему соответствию формы теоретической угловой зависимости коэффициента отражения при плазмоном резонансе и экспериментальной кривой.

Ключевые слова: поверхностный плазмонный резонанс, SPR, наноструктуры, коронный разряд.

Компьютерное моделирование температурных полей электронных систем при неопределенности определяющих параметров

П.И. Кандалов, А.Г. Мадера

Аннотация. В настоящее время при моделировании температурных полей технических систем реализуется детерминированный подход, при котором принимается, что все параметры, определяющие тепловой режим системы, являются однозначными и абсолютно точно определенными. Вместе с тем реальная практика показывает, что параметры теплового режима носят неопределенный характер, принимая возможные значения внутри своих интервалов изменения, что приводит к интервальной неопределенности значений температуры в различных точках системы. В статье развивается метод моделирования температурных полей электронных систем в условиях интервальной неопределенности, который более адекватен реальности, чем детерминированный подход.

Ключевые слова: неопределенность, электронная система, температурное поле, моделирование, интервальная неопределенность

Моделирование характеристик транзисторных структур "германий на изоляторе"

Н.В. Масальский

Аннотация: На основе численных решений уравнения Пуассона анализируются основные электрофизические характеристики двух затворных КМОП нанотранзисторов со структурой "германий на изоляторе" и архитектурой "без перекрытия областей затвора и стока/истока". Основное внимание уделяется влиянию ряда технологических параметров на пороговые напряжения и крутизну подпорогового наклона. В анализируемых транзисторных структурах коротко-канальные эффекты проявляются в большей степени, чем в классических структурах КНИ. Нелинейный характер полученных зависимостей обусловлен экспоненциальным ростом объемного заряда как функции потенциала в рабочей области транзистора. Технологические параметры транзисторной структуры позволяют эффективно управлять рассматриваемыми ключевыми характеристиками. Дан небольшой обзор перспектив развития промышленной технологии получения монокристаллического германия.

Ключевые слова: моделирование, транзисторные структуры, германий на изоляторе

2D математическая модель подпорогового тока суб 20 нм двухзатворных КМОП транзисторах

Е.Н. Епихин, Н.В. Масальский

Аннотация: Обсуждается 2D аналитическая модель распределения подпорогового тока для суб 20 нм двухзатворных КМОП транзисторов со структурой "кремний на изоляторе" и "германий на изоляторе". Модель получена непосредственно из решения уравнений Пуассона и Шреденгера. Результаты моделирования предсказывают, что масштабирование по толщине рабочей области приводит к резкому (на несколько порядков) ограничению тока утечки. При этом структуры германий на изоляторе характеризуются очень высоким уровнем подпорогового тока по сравнению с кремниевыми структурами. Масштабирование по длине затвора приводит к резкому возрастанию уровня подпорогового тока, что ограничивает масштабируемость транзисторных структур. На границе области масштабирования толщина рабочей области не может превышать 4 нм. Рассматривается компактная модель для схемотехнических приложений, которая получена из 2D модели при помощи ряда физических упрощений. Она в полной мере отражает физику подпорогового тока двух затворных суб 20 нм КНИ транзисторов. Максимальная ошибка рассогласования составляет 12%. С помощью разработанной модели анализируется задача оценки влияния флуктуации топологических параметров, в частности длины затвора и толщины рабочей области, на разброс подпорогового тока. Получено хорошее согласование в пределах 10% результатов моделирования по методу Монте-Карло расчетов, выполненных по предложенной модели.

Ключевые слова: модель подпорогового тока, двухзатворный КМОП транзистор, структура "кремний на изоляторе"

IV. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ

О некоторых экстремальных задачах в конечномерных чебышёвских пространствах

В.Б.Демидович, А.С.Кочуров

Аннотация: В конечномерном чебышёвском пространстве рассматриваются вопросы о явном построении обобщённого полинома наименьшего уклонения от нуля (в метриках C , L1 и L2 ), а также о неравенствах для производных в этих метриках. Указанные полиномы играют важную роль в вычислительной математике.

Ключевые слова: чебышёвское пространство, неравенство для производных, выпуклость, субдифференцирование

Численное моделирование двухфазной фильтрации нефти и воды

Р.М.Кац, Е.Р.Волгин, И.В.Афанаскин

Аннотация: Рассматривается математическая модель двухфазной несмешивающейся фильтрации двух слабосжимаемых жидкостей (нефти и воды). Описывается концепция суммарной скорости фильтрации. Приводится система конечно-разностных уравнений для указанной модели. Описывается программная реализация этой модели и результаты тестирования программы.

Ключевые слова: численное моделирование, двухфазная фильтрация, слабосжимаемые жидкости

V. ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ И ТЕХНИКИ

К теоретическим основам вычислительной математики: о творчестве Владимира Михайловича Тихомирова

В.Б.Бетелин, Г.Г.Магарил-Ильяев, А.Г.Кушниренко, В.Б.Демидович

Аннотация: Статья посвящена творчеству замечательного учёного, специалиста по теории приближений, теории экстремальных задач, выпуклому анализа - областям, формирующим теоретическую основу современной вычислительной математики - профессора Московского государственного университета Владимира Михайловича Тихомирова по случаю его восьмидесятилетия.

Том 4 № 2

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН | Новости | Руководство | Администрация | Структура
Мини-фабрика | Публикации | Разработка СБИС | Услуги | Контакты

Copyright ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН © 2018
Любое копирование и воспроизведение текста, в том числе частичное, в том числе в любой форме без письменного разрешения ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН запрещено.
Цитирование текста разрешено с соответствующей ссылкой на ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.