• ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН
• Новости
• Руководство
• Администрация
• Структура
• ЦКП
• Мини-фабрика
• Образование
• Публикации
• Разработка СБИС
• Разработка ПО
• Конференции
• Персоналии
• Вакансии
• Библиотека
• Услуги
• Документы
• Доска почета
• Контакты

Журнал Труды НИИСИ РАН

Том 8 № 5

I. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Методы ограничения ЭМП электронных модулей и ЭВМ типа сервер

А.C. Бакулин, С.А. Бахов, О.В.Сердин, А.Г. Прозорова, И.В. Токарев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В данной работе представлен анализ основных применяемых методов ограничения электромагнитных помех. Предложены методики и общие принципы конструирования электронных модулей для защищенных серверов, а также методики уменьшения помех в корпусах ЭВМ в стоечном исполнении. Эффективность предложенных методик подтверждена экспериментальными данными, полученными на альтернативной измерительной площадке ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.

Ключевые слова: корпус защищенного сервера, принципы ограничения электромагнитных помех, отечественный двуядерный 64-х разрядный микропроцессор, воздушное охлаждение.

Методы ограничения ЭМП электронных модулей и ЭВМ типа сервер

А.C. Бакулин, С.А. Бахов, О.В.Сердин, А.Г. Прозорова, И.В. Токарев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В данной работе представлен анализ основных применяемых методов ограничения электромагнитных помех. Предложены методики и общие принципы конструирования электронных модулей для защищенных серверов, а также методики уменьшения помех в корпусах ЭВМ в стоечном исполнении. Эффективность предложенных методик подтверждена экспериментальными данными, полученными на альтернативной измерительной площадке ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.

Ключевые слова: корпус защищенного сервера, принципы ограничения электромагнитных помех, отечественный двуядерный 64-х разрядный микропроцессор, воздушное охлаждение.

Повышение чувствительности установки контроля дефектов в светлом поле при наличии вариаций яркости изображения

А.А.Захарченко, Е.П.Михальцов, М.В.Орешков, В.Ю.Троицкий

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье описан метод повышения чувствительности установки светлопольного контроля дефектности на полупроводниковых пластинах с топологией, при наличии вариаций яркости изображения по пластине, обусловленных присутствием тонких диэлектрических слоев различной толщины. Показана реализация этого метода на основе установки ЭМ-6429Б в ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.

Ключевые слова: контроль дефектности, топология, светлопольный, вариации яркости

II. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Методы построения систем высокой готовности

А.Б. Бетелин, А.А. Прилипко, А.Г. Прилипко, Г.А. Прилипко, Д.В. Самборский

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье рассмотрены основные понятия и методы создания и обеспечения высокой доступности и готовности сервисов, средства для создания и обслуживания кластеров высокой готовности, в том числе метрокластера и континентального кластеров, обобщен накопленный опыт их эксплуатации, описан ряд наиболее часто возникающих при этом проблем и способы их решения.

Ключевые слова: распределенные системы, высокая доступность, кластера высокой готовности, метрокластер, континентальные кластеры, виртуальная серверная среда HPE, ServiceGuard.

Оптимизация архивирования виртуальных операционных систем в среде GNU Linux/QEMU/KVM/Libvirt

А.Б. Бетелин, А.А. Прилипко, Г.А. Прилипко, С.Г. Романюк, Д.В. Самборский

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Среда виртуализации QEMU/KVM/Libvirt в операционной системе GNU Linux позволяет архивировать состояние виртуальных операционных систем (ОС), не прерывая их исполнения. В данной статье предложены методы создания и хранения инкрементальных архивов состояний виртуальных ОС, которые позволяют экономить объем занимаемых данных, повысить надежность архивов, и увеличить скорость архивирования. Анализ двухлетнего опыта эксплуатации архива виртуальных ОС показал, что при правильном использовании инструменты QEMU/KVM/Libvirt не уступают по основным критериям современным коммерческим системам виртуализации.

Ключевые слова: Virtualization; Linux; KVM; QEMU; Libvirt; copy-on-write; incremental backup; userfaultfd.

Методы и средства оценки объема памяти, требуемой для выполнения образа ОСРВ Багет

А.Н. Годунов, В.А. Солдатов

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Существует класс задач, работающих в жестком реальном времени, для которых оперативная память является лимитированным ресурсом. Разработка методов сокращения объёма памяти, используемой ОСРВ, предполагает наличие отладочного стенда и инструментальных средств количественной оценки объема памяти, требуемой для выполнения полученного образа. Всю память, требуемую выполняемому образу, можно условно разбить на статическую и динамическую. Под статической памятью понимается память, требуемая программному коду и сегментам данных образа. Для оценки объема требуемой статической памяти предлагается использовать специально разработанную утилиту, которая выполняется на инструментальной ЭВМ, и позволяет оценить сколько статической памяти требуется всего, и сколько памяти требуется отдельным частям образа. К динамической памяти относится память, которая выделяется программе уже при ее выполнении. Для оценки требуемого объема динамической памяти разработана соответствующая функция и указаны точки ее применения. Описан отладочный стенд, созданный специально для разработки компактной операционной системы.

Ключевые слова: ОСРВ, масштабирование, конфигурирование, статическая память, динамическая память, формат ELF, ОСРВ Багет.

О некоторых подходах к построению цифровых моделей 3D-объектов и формированию виртуальных коллекций

А.Н. Сотников, И.Н. Соболевская, И.Н. Чередниченко

МСЦ РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В данной статье рассмотрены некоторые подходы к построению цифровых моделей 3D-объектов и формированию виртуальных коллекций на основе полученный цифровых объектов. Рассмотрен, в частности, подход, основанный на методе фотограмметрии - трехмерной реконструкция объекта по стереотипам фотоизображениям. Описаны подходы, основанные на использовании технологий лазерного 3D-сканирования, а также, рассказано о подходе к построению цифровых 3D-объектов с использованием сканеров со структурированной подсветкой. Описано для каких наборов данных реконструкция 3D-модели методом фотограмметрии невозможна. Также рассмотрены виды технологий лазерного 3D-сканирования. Предложена технология представления виртуальных коллекций через интернет.

Ключевые слова: 3D-модель, фотограмметрия, лазерное сканирование, электронная библиотека, музейный объект, виртуальная выставка

Аппаратная реализация алгоритма Adler32 для вычисления контрольных сумм

А.В.Крыницкий

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье рассказывается о вариантах аппаратной реализации алгоритма Adler32 для вычисления контрольных сумм и описывается разработка синтезируемых моделей на языке Verilog.

Ключевые слова: Adler32, аппаратная реализация, Verilog.

Модель расчета отраженного света для имитации на GPU физически корректного освещения объектов виртуальной среды

А.В. Мальцев, Д.В. Омельченко

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В работе предлагается оригинальная вычислительная модель для распределенного расчета интенсивности света, отраженного от поверхности объектов трехмерной виртуальной среды. Предлагаемое решение является развитием модели Кука-Торренса, которое позволяет реализовывать в виртуальной сцене различные типы источников света и тени от объектов. Созданная модель обеспечивает возможность распределенного рендеринга виртуальной среды с имитацией физически корректного освещения на многоядерных графических процессорах в реальном времени.

Ключевые слова: визуализация, материал, распределенные вычисления, модель освещения, графический процессор.

Технология моделирования и управления источниками искусственного освещения МКС в системах виртуального окружения

А.В. Мальцев, П.Ю. Тимохин, Д.В. Омельченко

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В работе предлагается новая технология и алгоритм управления виртуальными моделями источников подсветки внешней поверхности Международной космической станции, входящих в состав специализированных блоков видеонаблюдения ETVCG. Также рассматриваются методы моделирования данных блоков в системах виртуального окружения. Реализация источников, входящих в состав ETVCG, выполняется на основе комбинации осветителей типа «фара» (spotlight).

Ключевые слова: управление, моделирование, виртуальное окружение, МКС, источник света.

Моделирование динамики манипуляционных роботов в системах виртуального окружения

Е.В. Страшнов, Л.А. Финагин

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Рассматривается задача моделирования в реальном времени динамики манипуляционных роботов в системах виртуального окружения. Предлагаемое решение этой задачи состоит в применении метода составных тел и его модификаций на основе импульсов, что позволяет реализовать динамику сложных кинематических механизмов и захватных устройств манипуляторов. При этом обеспечение выполнения ограничений осуществляется путем решения задачи MLCP (задачи со смешанными линейными дополнениями) относительно неизвестных значений импульсов.

Ключевые слова: система шарнирно связанных тел, реальное время, метод составных тел, импульсный подход, задача MLCP, системы виртуального окружения

Эффективные алгоритмы визуализации результатов виртуального моделирования керна с использованием шейдерной тесселяции

П.Ю. Тимохин, М.В. Михайлюк

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье рассмотрена задача визуализации цифровой модели керна, полученной с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Предложены новые, эффективные методы и алгоритмы воксельной визуализации выделенного объема цифровой модели керна. Предложенные методы и алгоритмы основаны на распараллеливании вычислений на многоядерном графическом процессоре с помощью шейдерной тесселяции графических примитивов. Созданные методы и алгоритмы были реализованы в программном комплексе «Керносимулятор», разработанном в ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН.

Ключевые слова: визуализация, виртуальная модель, керн, рентгеновская компьютерная томография, реальное время, тесселяция, GPU

III. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ

Методы обеспечения отвода тепла в корпусах высокопроизводительных защищенных серверов с воздушным охлаждением

А.В. Бакалдин, П.И. Кандалов, Н.А. Козлов, А.Г. Мадера, О.В. Сердин

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Передача, накопление, анализ и распределение больших массивов данных предъявляет повышенные требования к скорости их обработки, полосе пропускания сигналов, устойчивости и помехозащищенности. Создаваемые для решения этих задач высокопроизводительные компьютерные системы по спецификациям VPX (VITA 46) и penVPX (VITA 65), наряду с высокой пропускной способностью и помехоустойчивостью, обладают также повышенным энергопотреблением. Это приводит к значительному тепловыделению, являющимся препятствием на пути создания эффективных и конкурентоспособных систем. В настоящей работе рассмотрены методы обеспечения отвода тепла в корпусах высокопроизводительных защищенных серверов с принудительным воздушным охлаждением. Приведены конкретные конструкции систем теплоотвода, методики теплового проектирования и полученные результаты.

Ключевые слова: массивы данных, высокопроизводительные вычислительные системы, тепловые режимы, защищенный сервер, отвод тепла, микропроцессор, воздушное охлаждение

Современные технологии охлаждения с применением контурных тепловых труб в корпусах бортовых серверов с повышенной мощностью потребления

А.В. Бакалдин, А.М. Баранов, П.И. Кандалов, А.Г. Мадера, О.В. Сердин

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Бортовые серверы, обрабатывающие большие потоки данных, функционируют в жестких окружающих условиях, воздействии дестабилизирующих факторов и значительным энергопотреблением. Для обеспечения заданного теплового режима сервера необходимо применять современные технологии охлаждения, использующие контурные тепловые трубы, способные отводить мощность потребляемую микропроцессором до 200 Вт. В данной работе проанализированы методики создания корпусов серверов с использованием современных технологий охлаждения с применением контурных тепловых труб. Рассматривается тепловой режим конструкции на примере бортового сервера с десятью электронными модулями и источником питания общей мощностью 800 Вт, размещенных в корпусе, герметичном к проникновению электромагнитных излучений, влаги, грязи и пыли.

Ключевые слова: бортовой сервер, ЭВМ, охлаждение, контурная тепловая труба, тепловые режимы, отвод тепла, микропроцессор, корпус ЭВМ, пониженное давление

Исследование влияния параметров теплового режима на статистические меры стохастической температуры электронного модуля

М.Ж. Акжолов, П.И. Кандалов, А.Г.Мадера

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье приведены результаты математического и компьютерного моделирования статистических мер (математических ожиданий и дисперсий) стохастической температуры электронного модуля в корпусе. Получены зависимости статических мер от потребляемой мощности и температуры окружающей среды. Показано, что темп прироста математического ожидания и дисперсии стохастической температуры электронного модуля уменьшается при увеличении величины мощности потребления и температуры окружающей среды.

Ключевые слова: электронный модуль, тепловой режим, стохастическая температура, математическое ожидание, дисперсия

Тепловой режим микросхемы в условиях неопределенности определяющих параметров и воздействии тепловой обратной связи

А.Г. Мадера

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Рассматривается тепловой режим интегральной полупроводниковой микросхемы в условиях неопределенности значений параметров теплового режима микросхем и воздействии тепловой обратной связи. Метод анализа основан на решении уравнения математической макромодели микросхемы относительно усредненной стохастической температуры кристалла и полученных аналитических выражений для математического ожидания и дисперсии температуры. Показано, что совместное воздействие тепловой обратной связи и интервально-стохастической неопределенности параметров микросхемы оказывает значительное влияние на температуру микросхемы, а пренебрежение указанными факторами может приводить к значительным ошибкам при проектирования микросхем и электронных устройств на их основе.

Ключевые слова: микросхема, тепловой режим, тепловая обратная связь, температура, неопределенность, математическое ожидание, дисперсия

Метод стохастического псевдорешения при математическом моделировании тепловых режимов в электронных системах в условиях неопределенности определяющих параметров

А.Г. Мадера

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Предложен метод математического моделирования стохастических тепловых режимов электронных систем, основанный на понятиях псевдорешения и псевдообратной матрицы. В отличие от существующих разработанный метод является универсальным, не ограничен видом функций распределения вероятностей стохастических параметров электронной системы и окружающей среды. Получены матричные уравнения для статистических мер стохастических температур элементов тепловой модели электронной системы, а именно, вектора математических ожиданий и ковариационной матрицы.

Ключевые слова: тепловой режим, электронная система, псевдорешение, неопределенность, статистические меры, математическое ожидание, дисперсия

Принципы охлаждения корпусов моноблоков повышенной мощности потребления с применением тепловых труб

А.А. Воробьев, П.И. Кандалов, А.Г. Мадера, О.В. Сердин4

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Перспективные конструкции моноблоков характеризуются повышенной мощностью потребления lj 200 Вт. Поэтому традиционные способы охлаждения использующие принудительный конвективный теплообмен в воздух с поверхности радиатора и установленного на нем процессора, не обеспечивают эффективный отвод тепла и уровни температуры кристалла процессора меньших предельно-допустимой. Для высокоэффективного отвода избыточного тепла от процессоров моноблоков с мощностью потребления до 200 Вт необходимо использовать современные технологии охлаждения с применением тепловых труб и, в частности, контурных тепловых труб. В статье рассмотрены результаты моделирования температуры процессора в корпусе моноблока для различных способов охлаждения, включая принудительное воздушное охлаждение, гибкие кондуктивные теплоотводы и контурные тепловые трубы.

Ключевые слова: способы охлаждения, корпус моноблока, процессор, контурная тепловая труба, гибкий кондуктивный теплоотвод

Исследование влияния параметров клинового механизма на обеспечение теплоотвода модуля 6U в магистрально-модульной системе типа VPX

А.В. Зуйков, А.А. Воробьев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В данной статье рассматриваются подходы к обеспечению теплопередачи через клиновой механизм модуля 6U на корпус магистрально-модульной системы типа VPX с кондуктивным охлаждением. Рассмотрены варианты улучшения теплопередачи без изменения конструкции клинового механизма.

Ключевые слова: клиновой механизм, системы VPX, модуль 6U, тепловое сопротивление, перенос тепла.

IV. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Обзор новых интерпретационных моделей при гидродинамических исследованиях скважин

С.Г. Вольпин, А.Г. Дяченко, Н.П. Ефимова, О.В. Ломакина, Ю.Б. Чен-лен-сон

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Настоящая статья посвящена обзору новых интерпретационных моделей при гидродинамических исследованиях скважин, среди которых наибольший интерес представляют модели горизонтальной скважины с многостадийным гидроразрывом пласта (МГРП) и скважины сложной конфигурации. Для модели горизонтальной скважины с МГРП приведен диагностический график, примеры расчетов, а также формулы для расчета изменения дебита для анизотропного пласта. Приведены формулы и пример расчета для модели скважины сложной конфигурации и пласта малой толщины, а также алгоритм расчета установившейся и неустановившейся фильтрации для любых типов скважин с любыми работающими участками.

Ключевые слова: гидродинамические исследования скважин (ГДИС), гидроразрыв пласта (ГРП), горизонтальная скважина, скважины сложной конфигурации.

Проблемы моделирования переноса в квазипланарных КНИ КМОП нанотранзисторах

Н.А. Агафонов, Н.В. Масальский, В. В. Осипов, А.В. Родителев

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Обсуждается возможность эффективного моделирования переноса носителей в квазипланарных КНИ МОП транзисторах. Выполнен анализ разнообразных конструкций транзисторов - от классической планарной схемы до трехмерных мультизатворных структур (двух-, трех- и четырех затворные) с учетом возможной асимметрии затвора и канала транзистора. По результатам исследования сформулированы требования к модели для реализации методики численного расчета переноса носителей в таких устройствах.

Ключевые слова: КНИ КМОП транзистор, мультизатворная структура, ассиметричный затвор, неравномерно-легированный канал, моделирование

Моделирование процессов эволюции популяций конкурирующих автономных агентов

В. Г. Редько

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье анализируются процессы эволюции в популяциях конкурирующих автономных агентов. Проанализированы три типа моделей. В первой компьютерной модели эволюции рассматривается популяция агентов, которые могут вести борьбу между собой. Причем в процессе мутаций могут исчезать и появляться отдельные сенсоры и эффекторы в нейросетевой системе управления агентов. Показано, что в этой модели «гены агрессивности», ответственные за борьбу между агентами, могут вымирать в процессе эволюционной самоорганизации. Во второй модели рассматривалась эволюция популяций агентов, которые могли как кооперироваться, так и вести борьбу между собой. Проанализированы формы кооперации между агентами в этой модели. В третьей модели рассматривается экономическое сообщество агентов (производителей и инвесторов), которые могут открыто обмениваться информацией между собой. Такой открытый обмен информацией приводит к эффективному сотрудничеству в сообществе агентов.

Ключевые слова: автономный агент, нейронная сеть агента, эволюция популяции агентов, устранение конкуренции.

V. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

О нёчетких алгоритмах ближайших соседей

А.С. Осипов

ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: В статье рассматриваются нечёткие алгоритмы классификации, основанные на правиле «ближайших соседей», в контексте теории алгоритмов распознавания, основанных на вычислении оценок (АВО). Установлено, что нечёткий алгоритм K ближайших соседей можно отнести к классу АВО. В свою очередь, показано, что стандартные алгоритмы вычисления оценок, зависящие от ряда входных параметров, можно использовать как нечёткие алгоритмы классификации. При этом среди них существуют экстремальные (по входным параметрам) алгоритмы, дающие максимум функционалов качества.

Ключевые слова: распознавание образов, теория нечётких множеств, функционалы качества, экстремальные алгоритмы.

Оценка погрешности приближенного решения с применением ассоциированных полиномов

Д. В. Гулуа, Е.К. Гребенникова

Грузинский технический университет, Тбилиси, Грузия, ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия

Аннотация: Неявная четырёхслойная полудискретная схема для абстрактного эволюционного уравнения сведена к двухслойным схемам с применением алгоритма возмущений. На основе этих схем строится приближённое решение исходной задачи. В гильбертовом пространстве получена оценка для погрешности приближённого решения с помощью ассоциированных полиномов.

Ключевые слова: полудискретная схема, алгоритм возмущений, ассоциированные полиномы. 25. Аффинные преобразования и координатизация (аксиоматика) для модулей над общими кольцами (6 стр.) Мзия Цхомелидзе Грузинский технический университет, Тбилиси, Грузия, E-mail: mziacxomelidze@mail.ru

Аннотация: Статья рассматривает вопрос об адаптации алгоритмов распознавания на основе афинных преобразований и координатизации для модулей над общими кольцами. Адаптация алгоритмов распознавания к аффинным графическим изображениям дает возможность решить важную задачу автоматизации производства модулей общих кругов, а именно гиперплоидных передач, и компенсации влияния указанных искажений за счет использования современных компьютерных технологий.

Ключевые слова: аффинное преобразование, распознавание, графическое изображение, модули, концентрические кольца

Том 8 № 5