Дисертація присвячена дослідженню питань підвищення ефективності методів і алгоритмів вирішення задач статичного планування в паралельних обчислювальних системах. Вирішена задача розробки високоефективних засобів проектування адаптивних статичних планувальників, що забезпечують в умовах просторово-часових обмежень статичної організації обчислювального процесу. В дисертації запропонований новий підхід до вирішення задачі розподілення робіт з мінімізацією загального часу рішення і комунікаційних витрат. Розроблений метод і засоби виконання процедур спрямованого пошуку розподілення робіт в ПОС з централізованим управлінням. Визначені процедури горизонтальної і вертикальної кластеризації, які є основою структурного аналізу початкової інформації та реалізують метод і алгоритм скануючого просторово-часового розподілення.

  Скачати повний текст

Дисератація присвячена питанням побудови імітаційних моделей і систем моделювання (на прикладі моделювання електронних систем). У роботі розвивається напрям, який грунтується на концепції структурно-функціональної декомпозиції. Запропонована нова модель імітаційного середовища моделювання, яка складається з трьох основних елементів: імітаційної моделі об'єкта дослідження, системи моделювання та обчислювального ресурсу. Кожний з елементів у результаті декомпозиції являє собою сукупність взаємодіючих процесів обчислювального середовища. Запропоновані засоби та алгоритми розподіленого (у тому числі і паралельного) моделювання електронних систем, а також алгоритми декомпозиції імітаційних моделей і розподілу обчислювальних ресурсів, ефективність яких підтверджена практично.

  Скачати повний текст

Запропоновано та розроблено теоретичні основи багатооперандної обробки в засобах цифрової обчислювальної техніки. Розвинуто новий напрям в організації обчислювального процесу та обчислювальних структур, заснований на збільшенні функцій обробки в операційному середовищі. Встановлено, що застосування такої обробки дозволяє поліпшити ряд факторів, що визначають високу реальну продуктивність ЕОМ та систем. Розроблено арифметико-алгоритмічний базис та багатооперандні структури, висока ефективність яких підтверджена експериментально.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вирішенню комплексу проблем, які пов'язані з реалізацією арифметичних обчислень на клітинних автоматах. Проаналізовано результати досліджень з паралельної обробки інформації і визначено місце клітинних автоматів серед всіх моделей паралельної обробки. Розроблено теоретичні основи моделі, що досліджувалася в орієнтації на арифметичні обчислення. Введено і формально обгрунтовано системи правил перетворень для виконання арифметичних та логічних операцій, а також для реалізації складних виразів та масових обчислень. Досліджено їх коректність і мінімальність. Введено узагальнення клітинних автоматів, описано систему моделювання клітинних обчислень, що реалізована автором.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки нових та удосконалення існуючих алгоритмів обчислення швидких ортогональних перетворень з дійсними фазовими множниками та розробки на їх основі спеціалізованих конвеєрних процесорів для реалізації даних перетворень. Розроблено нові паралельні алгоритми прямого та оберненого швидкого косинусного перетворення, що дозволяють здійснювати паралельне обчислення даних перетворень без надлишкових затрат обладнання. Висвітлено методику проектування одно-, дво-, багатоканальних і паралельних конвеєрних процесорів швидкого косинусного перетворення з мінімальними затратами обладнання. Удосконалено існуючі алгоритми обчислення швидких перетворень Фур'є та Хартлі з дійсними фазовими множниками та на їх основі розроблено структури конвеєрних процесорів з метою реалізації даних перетворень. Доведено, що за наявності невеликих і середніх розмірів перетворень використання швидких ортогональних перетворень з дійсними фазовими множниками ефективно у порівнянні з перетвореннями за методом Кулі - Тьюкі. Розроблено структури конвеєрних процесорів для реалізації прямого та оберненого дискретних хвильових перетворень. Запропоновано структуру багатофункціонального конвеєрного процесора для спільного виконання дискретного хвильового перетворення та швидкого перетворення Хартлі з дійсними фазовими множниками, що дозволило значно скоротити затрати обладнання на реалізацію даних перетворень. На основі нового паралельного алгоритма швидкого косинусного перетворення розроблено VHDL-модель 8-канального конвеєрного процесора 8-точкового оберненого швидкого косинусного перетворення, реалізовану на основі ПЛІС фірми Xilinx.

  Скачати повний текст

Розроблено багаторівневу модель виконання операції вертикального додавання, що підсумовує кількість одиниць паралельного коду з використанням способів перекладу чисел із однієї системи числення до іншої. Визначено операції ділення кількості та упорядкування одиниць, а також способи їх виконання на рівнях моделі. Запропоновано методи проектування пристроїв для упорядкування та ділення кількості одиниць, а також вертикального додавання. Дані методи дозволяють оцінювати відомі рішення та одержувати нові, що перевищують відомі за швидкодією та/або витратами обладнання. Результати роботи використано для розробки арифметичного блоку системи цифрової обробки сигналів.

  Скачати повний текст

Розроблено математичне та програмне забезпечення для автоматизації процесів проектування топологічних структур територіально розподілених інформаційних систем (ТРІС). Удосконалено математичну модель задачі синтезу радіально-вузлових і деревоподібних топологічних структур. Виконано формалізацію показників вартості, оперативності та живучості системи. Вперше запропоновано математичні моделі для визначення оцінок структурної живучості радіально-вузлових та деревоподібних структур ТРІС за поодноких ушкоджень каналів зв'язку або обладнання вузлів системи. Розроблено модифікацію методу спрямованого перебору локальних екстремумів функції мети для розв'язання задачі синтезу радіально-вузлових топологічних структур ТРІС. Запропоновано модифікації методу еволюційного моделювання та їх реалізацію у вигляді генетичних алгоритмів стосовно розв'язання задач синтезу топологій ТРІС у класах деревоподібних і кільцевих структур. Отримано подальший розвиток методу багатофакторної оцінки та вибору варіантів топологічних структур ТРІС на базі адитивної теорії корисності. Розроблено пакет програм для інтерактивного синтезу топологій ТРІС у класі радіально-вузлових, деревоподібних і кільцевих структур.

  Скачати повний текст

Розроблено паралельні методи обчислень, алгоритмів і структур швидкодіючих паралельних спецпроцесорів для матричних задач лінійної алгебри. Запропоновано нові паралельні інтерпретації методів Гаусса та Гаусса - Жордана для розв'язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь, обернення матриць на основі зовнішнього добутку векторів з покращеними часовими характеристиками. На основі методів розроблено нову структурну організацію паралельних спецпроцесорів, що у поєднанні з оптоелектронною реалізацією дає вищу швидкодію від відомих. Розроблено нову структурну організацію та цифрові паралельні алгоритми обчислень паралельних арифметичних блоків у формі з плаваючою комою: суматора матриць, поділювача вектора на число та блоку зовнішнього добутку векторів, часові характеристики яких не залежать від розмірності операндів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розробки методів кодування та цифрової обробки повідомлень в оптичних лініях зв'язку, дослідження системних параметрів і перешкодостійкості оптичних ліній зв'язку (ОЛЗ), створення розподілених комп'ютерних систем на базі ОЛЗ. Запропоновано квазітрійковий фазо-імпульсний метод кодування даних на основі модифікованих сигнальних просторів, який характеризується наявністю бітової самосинхронізації. Використання квазітрійкового фазо-імпульсного методу кодування дозволило підвищити перешкодостійкість і збільшити віддаль передавання даних в ОЛЗ. Проведені експериментальні дослідження підтвердили надійну роботу ОЛЗ на віддалі до 3 км за умов впливу метеорологічних факторів (туману, дощу, снігу). Основні результати дослідження використано під час розробки і виготовлення ОЛЗ.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та наведено засоби, що дозволяють більш ефективно визначати параметри відмовостійких багатопроцесорних систем. Запропоновано нові методи організації діагностичного експерименту в самодіагностовних багатопроцесорних системах, що дозволяють визначити та мінімізувати кількість елементарних перевірок та тактів експерименту, націленого на визначення стану всіх процесорів системи. Запропоновано нову модель поведінки відмовостійкої багатопроцесорної системи у потоці відмов, розроблено методи її трансформації залежно від зміни ступеня відмовостійкості системи. Основою системи є граф, ребра якого позначаються булевими функціями. Аргументами цих функцій є стан процесорів системи, а наявність кожного ребра визначається показниками його функції. Запропонована структура спеціалізованої комп'ютерної системи, керований генератор псевдовипадкових векторів, який імітує потік відмов, та організація експерименту із запропонованими моделями, що разом дозволяє визначити різні параметри відмовостійких багатопроцесорних систем доступними обчислювальними засобами.

  Скачати повний текст

Досліджено питання моделювання динамічних режимів роботи електронних систем на багатопроцесорних обчислювальних системах. Здійснено обгрунтування вибору діакоптичних методів моделювання як базових для розпаралелення обчислень. Проаналізовано існуючі архітектури багатопроцесорних систем. Сформульовано низку вимог, яким повинні відповідати обчислювальні структури для забезпечення максимальної ефективності розпаралелених діакоптичних алгоритмів. Запропоновано модифіковані алгоритми роздільного інтегрування та прямого діакоптичного методу, адаптовані до паралельного виконання. Спроектовано алгоритми розподілу обчислювальних ресурсів багатопроцесорних ЕОМ, які дозволили прискорити процес моделювання. Наведено паралельний адаптивний діакоптичний алгоритм, що базується на прямому діакоптичному методі та алгоритмі роздільного інтегрування.

  Скачати повний текст

Запропоновано методи організації ортогональних багатопроцесорних обчислювальних систем з розшаруванням і перемиканням. Сформульовано принципи міжпроцесорного обміну та його синхронізації, запропоновано новий метод міжпроцесорного обміну, головна відмінність якого полягає у розробленому порядку виконання адресних арифметико-логічних операцій. Зазначено, що такий підхід забезпечує можливість використання стандартних операцій як операцій обміну та дозволяє зменшити складність програмних засобів синхронізації та забезпечення безконфліктності обмінних процесів. Проведено експериментальні дослідження на моделювальному стенді системи двох двопортових буферів пом'яті, використання яких в ортогональних банатопроцесорних системах знімає обмеження на клас розв'язуваних задач, і дозволяє будувати системи, які відображаються будь-якими структурними графами.

  Скачати повний текст

Досліджено методи й алгоритми, спрямовані на підвищення ефективності експлуатації паралельних обчислювальних систем. Розроблено багатокрокові блокові методи розв'язання задачі Коші для звичайних диференціальних рівнянь, орієнтованих на реалізацію в обчислювальних системах з паралельною архітектурою. Обгрунтовано збіжності та доведено стійкість розроблених методів. Показано, що паралельні алгоритми знаходження початкових значень для блокових методів забезпечують необхідну точність обчислень. Доведено, що розроблені методи пов'язані з одноразовим обчисленням оператора переходу. Здійснено відображення розроблених алгоритмів на структури сучасних високопродуктивних обчислювальних систем.

  Скачати повний текст

Розроблено інформаційні технології та системи високопродуктивних системних середовищ і нейронних мереж для налаштування, функціонування та розв'язування складних задач в реальному масштабі часу. Вивчено обчислювальні процеси на заданих рівнях розпаралелювання алгоритмів дискретних перетворень і обробки складних зображень на базі системних середовищ. Наведено алгоритм фільтрації зображень на базі мультиконвеєрних системних середовищ. Отримано високоефективний алгоритм для розпізнавання, компресії зображень на базі нейронних мереж. Запропоновано інформаційно-аналітичні системи аналізу, оцінки, прогнозування складних фізичних процесів і зображень на базі нейронних мереж, системних обчислювальних середовищ. Показано високу ефективність результатів застосування нейромережі для визначення параметрів афінних перетворень.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розробки орієнтованих на НВІС-реалізації паралельних методів і алгоритмів обчислень, створення високопродуктивних спеціалізованих засобів технологій цифрової обробки сигналів у реальному часі з високою ефективністю використання обладнання. Розвинуто теорію проектування орієнтованих на НВІС-реалізації паралельних операційних пристроїв для виконання базових операцій алгоритмів цифрової обробки сигналів (ЦОС), досліджено їх основні характеристики. Розроблено програмовані за розміром і видом перетворення НВІС-процесори для реалізації базових перетворень і синтезовано на їх базі матричні процесори ортогональних тригонометричних перетворень. Обгрунтовано ефективність застосування запропонованих методів, алгоритмів і структур на прикладах реалізації комплекту спеціалізованих НВІС, процесорів і систем ЦОС.

  Скачати повний текст

Поставлено і вирішено фундаментальну проблему сучасного розвитку обчислювальної техніки, суть якої полягає в розв'язанні протиріччя між інтеграційними процесами в мікроелектронній апаратурі (понадвелика інтеграція) і технологічним процесом обчислень, що, як і раніше, виконується в дрібних одиницях інформації (числах). Для ліквідації зазначеного протиріччя замість машинної арифметики створено машинну технологію (машинну алгебру) обробки інформації ЕОМ. Використовуючи оригінальну модель розвитку обчислювальної техніки за поколіннями, отримано нові знання в області універсальних алгоритмічних систем. Уперше в Computer science як машинні команди ЕОМ пропонується використовувати процедури машин нинішнього покоління, а як операнди (дані, мінімальні одиниці інформації), з якими працює машина, - складні структури даних сучасних ЕОМ. Запропоновано технологію збереження, транспортування й обробки алгебричних даних у машині нового покоління, що забезпечує так званий операндний "комфорт" в апаратурі для матриць, векторів фіксованого порядку і діапазону зміни їх елементів-чисел. Розроблено нову модель обчислення скалярних характеристик та норм алгебричних даних, яка дозволяє вирішити відому проблему "вузького горла" каналу зв'язку та узгодження швидкодії матричного процесора з обчислювальним засобом скалярної обробки, за умови використання матричного процесора в парі з базовою машиною чи багатопроцесорною системою. Для успішного вирішення проблеми розпаралелювання обчислювального процесу на рівні реалізації машинних операцій (процедур сучасних ЕОМ) застосовано математичний апарат інтерполяції та використано принцип забезпечення даними обчислювального пристрою не під час обчислень, а до їх початку (апріорі). Запропоновано концепцію апаратурної (не мікропрограмної) підтримки великих процедур сучасних машин - основу машинної мови розроблювальної технології. Створено технологію сортування на основі порівняння чисел не між собою, а з єдиною константою для всього масиву. Запропоновано концепцію реалізації надпотужної ЕОМ на базі невеликого функціонального повного набору вузькоспеціалізованих мікросхем з надвеликим рівнем інтеграції. Доведено, що машинна математика для ЕОМ нового покоління дає можливість досягти порогу продуктивності, який оцінюється в ІТфлопс. Відзначено, що складність і вартість програмного забезпечення запропонованої ЕОМ істотно спрощується, його частка на сучасному етапі розвитку значно менше витрат на апаратуру.

  Скачати повний текст

Удосконалено та розширено функціональні можливості методів та засобів багатооперандної обробки векторних масивів з реалізацією на систолічних структурах. Проаналізовано методи відображення алгоритмів на систолічні структури, які враховують конвеєрний характер виконання операторів у процесорах. Досліджено особливості алгоритмів багатооперандної обробки векторних даних на базі різницевих зрізів (РЗ). Показано, що належність алгоритму підсумовування на базі РЗ до класу регулярних ітераційних алгоритмів забезпечує його ефективну реалізацію на систолічних структурах. Доведено ефективність алогоритмів підсумовування на базі РЗ у порівнянні з алгоритмом рекурсивного подвоєння з використанням коефіцієнта узгодження пари "структура - алгоритм". Запропоновано виділення у наведеному алгоритмі багатооперандної обробки за методом РЗ трьох базових алгоритмів, для яких існує можливість сумісного виконання, що дозволяє у процесі канонічного відображення їх на матричні структури спроектувати декілька варіантів можливих лінійних систолічних масивів і обрати серед них оптимальний. Реалізовано систолічний процесор для багатооперандної обробки векторних даних на базі програмованих логічних інтегральних схем, що дозволяє одержати мікросхему багатовхідного суматора з регулярною структурою і розширеними функціональними можливостями. Показано, що апаратна реалізація арифметично-логічних операцій забезпечує ефективне використання запропонованого багатовхідного суматора для обробки сигналів і зображень у реальному часі, де необхідний час відгуку повинен складати мілісекунди та менше, наведено області ефективного застосування.

  Скачати повний текст

Розроблено паралельні обчислювальні структури для рішення задач багатошляхової маршрутизації у комп'ютерних мережах. Створено метод послідовної багатошляхової маршрутизації на паралельних обчислювальних структурах, побудованих на основі методу часової аналогії і структурній властивості топології мережі й обчислювальної структури. Запропоновано узагальнену структуру реалізації багатошляхової маршрутизації на паралельній обчислювальній структурі, побудованій на основі методу часової аналогії. З метою підвищення швидкодії паралельних обчислювальних структур запропоновано системоаналоговий метод та алгоритм маршрутизації на графі, що моделює комп'ютерну мережу. Розроблено системоаналогові обчислювальні структури для багатошляхової маршрутизації. Наведено оцінку ефективності системоаналогових обчислювальних структур.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст