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 моделі та методи структурно-алгоритмічної організації паралельних обчислювальних процесів для підвищення ефективності роботи комп'ютерних систем. Наведено метод алгоструктурного проектування обчислювальних моделей для реалізації автоматизованої розробки моделей, які базуються на застосуванні бібліотечних алгоструктур і встановленні зв'язків між ними. Удосконалено метод перетворень алгоструктурних моделей, який забезпечує структурування на підставі тотожних перетворень. Створено метод розпаралелення обчислень в алгоструктурах, який передбачає врахування структурно-алгоритмічної організації моделі, оптимізацію обчислення та дозволяє зменшити час їх проведення і найкращим чином використовувати наявні ресурси. Розвинуто метод структурної реорганізації у проблемно-орієнтованих алгоструктурних конструкціях, а також технологію автоматизованого проектування алгоструктурних моделей. Запропонована технологія забезпечує ефективне проектування обчислювальних моделей, її використано для розробки програмного засобу.

  Скачати повний текст

Розвинуто методи Кунга - Лейзерзона для реалізації фільтрів нерекурсивного типу та метод реалізації фільтра рекурсивного типу стосовно розробки систолічних алгоритмів розв'язання одновимірних задач цифрової фільтрації та багаторазової каскадної цифрової фільтрації. Розроблено новий квазісистолічний метод розв'язання задач цифрової фільтрації будь-якої вимірності. На підставі цього методу запропоновано оптимальні за швидкодією паралельноконвеєрні алгоритми. Оптимальність доведено у заданих класах алгоритмів, еквівалентних за інформаційним графом. Розвинуто квазісистолічний метод стосовно побудови паралельнооконвеєрних алгоритмів розв'язання задач багаторазової каскадної цифрової фільтрації різної вимірності. Запропоновано паралельноконвеєрні алгоритми розв'язання задач фільтрації у разі накладання обмежень на кількість вихідних каналів зв'язку у функціональних елементах квазісистолічних структур, які їх реалізують. Наведено результати оцінювання прискорення та підтверджено ефективність розроблених алгоритмів. Побудовано алгоритми з обмеженим паралелізмом для розв'язання задач цифрової фільтрації на універсальних паралельних обчислювальних системах. Визначено достатні умови, за яких прискорення цих алгоритмів набуває оптимального або близького до нього значення. На підставі аналізу проблеми реалізації нейронних мереж запропоновано ефективні паралельні алгоритми організації масових обчислень у дво- та тривимірних багатошарових мережах прямого поширення та з проективними і латеральними зв'язками. Розроблено архітектуру обчислювальних засобів для виконання паралельноконвеєрних алгоритмів і схеми реалізації певних алгоритмів з обмеженим паралелізмом на універсальних паралельних обчислювальних системах з розподіленою пам'яттю.

  Скачати повний текст

Розглянуто особливості функціонально структурної організації спеціалізованих обчислювальних систем, що дозволяють підвищити продуктивність і точність обробки даних за умов зменшення апаратних витрат. Розроблено паралельні та паралельно-конвеєрні структури для ітераційного обчислення тригонометричних і алгебричних функцій. Швидкодію та точність обчислень значною мірою підвищено завдяки введенню високошвидкісних засобів корекції аргументів і проміжних результатів обчислень. Розроблено високопродуктивні спеціалізовані структури, що дозволяють організувати поточну обробку навігаційних даних у системі у реальному часі, а також реалізацію автоматичного залежного спостереження у районах, в яких організація спостереження за умов використання радіолокаційних станцій неможлива або економічно недоцільна для забезпечення точної та надійної навігації. Запропоновані методи та структури, нові науково-технічні рішення можуть бути використані під час розробки високопродуктивних спеціалізованих структур на інтегральних схемах, базових матричних кристалах або програмованих інтегральних схемах.

  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

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

Розроблено метод та програмне забезпечення балансування навантаження на сервери баз даних та маршрутизатори за програмно керованим критерієм з використанням кластерного програмного забезпечення OpenMOSIX на базі операційної системи Linux. Створено методику проектування програмних засобів на базі методу примусового балансування та симбіозу різних мов програмування.

  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

Досліджено методи побудови динамічних коаліційних систем (ДКС) як захищеної форми групової інформаційної взаємодії. Визначено суть основних понять, властивості та структурну організацію подібних систем. Наведено порівняльний аналіз найбільш ефективних практичних методів їх розв'язання. На підставі одержаних результатів запропоновано загальну методику проектування та реалізації ДКС. Проаналізовано особливості формалізації процесів авторизації в ДКС, що мають особливий характер відповідно до особливостей предметної області дослідження. Показано практичне застосування динамічних коаліцій для створення систем паралельної обробки даних на прикладі розвинення технології Паралельних Асинхронних Рекурсивно Керованих Систем.

  Скачати повний текст

Розглянуто модель локальних обчислень. Показано, що класи скінченно автоматичних програм, мереж Петрі та штучних нейронних мереж ефективно транслюються до класу локальних за А.В.Анісімовим алгоритмів. Побудано нові локальні алгоритми розв'язання практично важливих дискретних задач. Запропоновано ефективні способи реалізації локальних алгоритмів у багатопроцесорних обчислювальних системах, зокрема, у мережі процесорних елементів з чотирма портами введення/виведення на кожний процесорний елемент, в однорідному обчислювальному середовищі, а також за допомогою штучних нейронних мереж.

  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

Проведено аналітичний огляд існуючих методів розробки паралельних рішень, проаналізовано їх переваги та недоліки. Визначено мету, яка полягає в створенні методу зменшення трудомісткості процесу створення паралельних програм поряд з підвищенням швидкодії їх паралельних рішень між різними багатопроцесорними архітектурами. Відповідно до сформованої мети, розроблено новий метод автоматичного динамічного розпаралелювання обчислень. Запропоновано інтерфейсні вимоги для послідовних програм, що автоматично розпаралелюються, та методику їх перетворення у паралельні аналоги. Розв'язано задачу об'єднання переваг активного та пасивного динамічного розпаралелювання обчислень, та задачу побудови централізованих і децентралізованих динамічно розпаралелюваємих алгоритмів.

  Скачати повний текст

Розроблено метод автоматичного виявлення та відстежування об'єктів у відеопотоці DSOFT, заснований на представленні об'єкту як множини рухомих фрагментів, заданих шаблонами. Фрагменти зі схожими траєкторіями об'єднуються в об'єкти. Траєкторії об'єктів будуються на основі траєкторій їх фрагментів. Це дозволяє відстежувати об'єкти, частково перекриті іншими об'єктами; сегментувати групи об'єктів, зображення яких перетинаються, на окремі об'єкти; надавати результат як у реальному часі, так і ретроспективно уточнений результат з заданою затримкою. Запропоновано модифікації методів пошуку фрагментів зображення в кадрі, заснованих на попіксельному порівнянні кадру за шаблоном, які дозволяють оцінювати упевненість в правильності пошуку. Надано метод зниження кількості помилок за ініціалізації й оновлення моделі фону у відео. Розроблено відображення методу DSOFT на паралельні комп'ютерні системи з архітектурами MIMD UMA і кластер. Визначено ефективні апаратно-орієнтовані алгоритми пошуку в кадрі фрагмента зображення довільної форми на багатопотокових графічних процесорах з архітектурою CUDA, засновані на попіксельному порівнянні кадра з шаблоном.

  Скачати повний текст

Розроблено метод і засоби підвищення ефективності обробки більших масивів даних. Розглянуто та проаналізовано інформаційні технології, апаратні та програмні методи та засоби, орієнтовані на побудову інформаційно-обчислювальних систем (ІОС) для вирішення завдань оптимізації та прискорення обробки більших баз даних. Запропоновано метод оптимізації розміщення файлів даних у локальній мережі за загальним часом обслуговування запитів, що дозволяє ефективно регулювати завантаження серверів і зменшувати час виконання запитів. Розроблено та реалізовано алгоритми балансування завантаження вузлів обчислювальної мережі та структуру програмного комутатора, призначеного для реалізації запропонованих алгоритмів. Відзначено, що використання запропонованих структур і алгоритмів забезпечує підвищення ефективності систем обробки даних для розв'язання завдань моделювання, економічного аналізу, бухгалтерського обліку, авіаційних систем, ефективність роботи яких з даними залежить від можливостей системи швидко обробляти великі масиви інформації.

  Скачати повний текст

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

Запропоновано метод установлення відповідності між двійковими символами вихідного повідомлення та реалізаціями випадкового сигналу керованої ентропії під час формування широкосмугових сигналів, що дозволило не використовувати дискретні псевдовипадкові послідовності для збільшення бази сигналів і спростити реалізацію засобів формування даних сигналів. Розвинуто метод обробки широкосмугових випадкових сигналів, за яким виділення повідомлення запропоновано здійснювати шляхом статистичного оцінювання значень ентропії відповідних фрагментів таких сигналів, що на відміну від кореляційних методів не потребує зберігання еталонів форми оброблюваних сигналів і спрощує засоби обробки широкосмугових сигналів. Одержано характеристики розробленого методу, з використанням якого встановлено збільшення швидкості обробки сигналів у 8 разів, підвищення завадостійкості на 2 дБ за однакової часової складності комунікаційних засобів комп'ютерних систем, а також більш рівномірне використання смуги частот у порівнянні з традиційними кореляційними методами.

  Скачати повний текст

Розроблено методи динамічної ідентифікації користувачів розподілених інформаційних систем (РІС) за їх поведінковими характеристиками, а також методи формування і корегування баз біометричних образів. Розглянуто питання реалізації двоетапної процедури динамічної ідентифікації користувачів з метою запобігання аналізу всіх елементів бази біометричних еталонів, реалізації моделі ідентифікації з використанням змішаного критерію, що враховує різні типи поведінкових характеристик. Розв'язано задачу ідентифікації користувачів за стилем роботи за умов невизначеності з використанням нечіткої логіки та штучних нейронних мереж. Описано модель ідентифікації користувачів РІС на основі агентних технологій для реалізації розроблених методів у структурі мультиагентних систем.

  Скачати повний текст

Визначено проблему диспетчеризації завдань у розподілених комп'ютерних системах у вигляді модифікованої транспортної задачі. Розроблено метод для розв'язання задачі диспетчеризації завдань з числом завдань меншим за число комп'ютерів у розподіленій комп'ютерній системі, який базується на застосуванні алгоритмів сортування даних. Для систем з кількістю завдань більшим, ніж число комп'ютерів розроблено гібридний метод. Розроблений метод є поєднанням методики знаходження рішення, що базується на принципах жадібних алгоритмів, і удосконаленого еволюційного методу, а саме модифікованого ГА. Максимальний час виконання завдань у разі застосування гібридного алгоритму у порівнянні з алгоритмами FCFS та Backfill скорочується у середньому на 28.4 %, а сумарний - на 6.5 %.

  Скачати повний текст

Наведено алгоритми комп'ютерного дослідження та розв'язання математичних задач з наближеними вихідними даними, які виникають у разі математичного моделювання процесів, явищ, систем у різних предметних областях, де розв'язання задач лінійної алгебри (систем лінійних алгебричних рівнянь, задачі зважених найменших квадратів) є проміжним або завершальним етапом. Одержано нові результати в теорії збурення для задач зваженої псевдоінверсії та зваженого псевдорозв'язку, розроблено комп'ютерні методи математичного моделювання на базі задачі зважених найменших квадратів з наближеними вихідними даними. Одержано оцінки спадкової похибки зваженої псевдооберненої матриці та зваженого нормального псевдорозв'язку для матриць довільного вигляду та рангу. Розроблено, досліджено та реалізовано паралельний алгоритм знаходження зваженого нормального псевдорозв'язку для комп'ютерів МІМD-архітектури.

  Скачати повний текст