Рассмотрены особенности создания вычислительных систем на однородных средах. Изложены основы проектирования пульсирующих информационных решеток (ПИР) (пульсиров) - однородных сред, которые ориентированы не на традиционную микросхему, а на пластину - кремниевую подложку диаметром до 400-х мм. Рассмотрены ПИР с радиоканалами как элементная база нового поколения для построения суперкомпьютеров класса А - мощных потоковых вычислительных систем, аппаратно реализующих достаточно сложные задачи. Раскрыты основы теории клеточных автоматов, приведены методы проектирования систолических структур, а также параллельные систолические алгоритмы вычисления значений непрерывных дробей. Предложен новый способ суммирования расходящихся непрерывных дробей, эффективность которого доказана при решении классических задач алгебры, в частности, бесконечных систем линейных алгебраических уравнений и при нахождении корней полиномов.

Разработаны и исследованы схемы базовых несущих конструкций мощных суперкомпьютеров с водяным охлаждением, содержащие в теплопередающем тракте коллекторы из тепловых труб. Это позволило отвести от одного приборного шкафа до 24 500 Вт теплоты, существенно снизить гидравлическое сопротивление водяной магистрали и необходимые энергозатраты.

Designed and the plans of base load-carrying constructions of powerful superdigital computers with water cooling containing in a heat-transfer сhannel collectors from heat pipes are explored. It has allowed to allocate from one instrumental case up t

Розглянуто стан розробки перспективних суперкомп'ютерів, проведено аналіз галузей їх використання, описано труднощі, що виникають під час розв'язання на комп'ютерах науково-технічних задач зі збільшенням їх розмірностей. Показано переваги інтелектуального комп'ютера для розв'язування науково-технічних задач у порівнянні з традиційним паралельним MIMD-комп'ютером на тій же елементній базі.

Розглянуто мережеву топологію Flat Neighborhood Network (FNN), орієнтовану на створення вартісно-ефективних кластерних суперкомп'ютерів. Наведено метод побудови FNN-конструкцій і запропоновано критерії їх оцінювання.

Рассмотрены параллельные вычисления на высокопродуктивных компьютерах (НРС-системах) и подходы к оценке эффективности различных задач, выполняемых на них. Для построения более точных оценок использована классификация параллельных алгоритмов по паттернам (шаблонам) с учетом стратегий доступа к данным. Для шаблона мастер - рабочий построена модель на основании нестационарной многоканальной системы массового обслуживания. Результаты проверены численным экспериментом на модельных данных и для генетического алгоритма задачи кластеризации данных.

Рассмотрены проблемы обеспечения безопасного управления и безопасной работы для суперкомпьютера, защищенного как от возможных целенаправленных атак извне, так и от некорректной работы его обычных пользователей.

Описаны основные цели первого в Украине суперкомпьютерного кластерного проекта СКИТ, который спроектирован и построен в Институте кибернетики им. В. М. Глушкова НАН Украины, основы для выбора базовых решений в аппаратуре и программном обеспечении, характеристики кластеров. Проанализирована достигнутая пропускная способность и описаны способы ее получения.

Рассмотрены вопросы тенденций, архитектур, технологий разработок суперкомпьютеров (СК) последнего двадцатилетия (1986 - 2006 гг.). Приведены данные о новых возможностях элементной базы суперкомпьютеров, о расширении применений. Акцентировано внимание на перспективах развития кластерных систем, на совершенствовании взаимодействия узлов кластеров. Отмечен значительный вклад ведущих специалистов институтов Кибцентра им. В. М. Глушкова НАНУ в разработки решений и технологий реализации СК.

Описано концепцію керування обчислювальними процесами в суперкомп'ютерному комплексі і деякі засоби, що їх підтримують та реалізують, зокрема графічний інтерфейс. Показано реалізацію веб-порталу суперкомп'ютерного комплексу СКІТ Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України.

Исследованы общие концепции высокопроизводительной дисковой подсистемы как непременной составной части суперкомпьютеров кластерной архитектуры; рассмотрено ее построение в составе кластерного комплекса СКИТ.

Исследованы общие концепции управления высокопроизводительной кластерной вычислительной системой без использования сети Ethernet, а также рассмотрена возможность практической реализации такого управления.

Описано досвід розробки паралельних програм для сейсморозвідки. Сейсмічні дані зазвичай дуже великі і їх легко декомпозувати. Ці властивості призводять до аналогічних технологій розпаралелювання для таких різних завдань як потрасна обробка, міграції та кінцево-різницеве моделювання. Розробку проекту розпаралелювання описано в термінах мови шаблонів паралельного програмування і методу аналізу ієрархій Т. Сааті. Досліджено питання ефективності паралельної обробки даних.

Описаны разработанные алгоритмы и программные комплексы наилучшей равномерной аппроксимации с обоснованием их преимуществ. Для иллюстрации рассмотрены некоторые примеры их эффективного применения на практике, в том числе на суперкомпьютере с кластерной архитектурой.

Описано графічний інтерфейс управління суперкомп'ютером. Інтерфейс має засоби керування обчислювальним процесом для користувачів та засоби адміністрування суперкомп'ютера. Впроваджено на суперкомп'ютерах НАНУ в межах програми розвитку грід-технологій в Україні.

Проанализированы особенности модернизации НРС (High Performance Computer). Отмечен значительный рост производительности и показателей энергосбережения для стандартизированных кластеров, решения катастрофоустойчивости для Центра обработки данных (ЦОД), разработки специализированных микросхем для стратегических суперкомпьютеров с общей памятью. Выделены в таблицу случаи внедрения ускорителей специализированных вычислений для 12 систем нового списка Тор500. Отмечена актуальность внедрения ускорителей и в структуры украинских кластеров и ЦОД.

Произведен сравнительный анализ оценки эффективности распараллеливания вычислительных процессов в современных суперкомпьютерах, занимающих ведущие позиции в международном рейтинге суперкомпьютеров TOP 500 с предложенной карусельной многопроцессорной вычислительной системой (КМПВС), а также с давно известной системой ILLIAC-IV. Результаты исследования КМПВС показали, что данная система при определенных условиях позволяет обеспечить наиболее приближенное к максимальному значению оценки эффективности распараллеливания вычислительных процессов. КМПВС представляет практический интерес для реализации ее на современной элементной базе и проведения исследований на реальной структуре.

Розглянуто архітектуру, характеристики, галузі та проблеми використання сучасних суперкомп'ютерів, передумови появи й особливості персональних суперкомп'ютерів. Висвітлено питання побудови, організації функціонування та застосування високопродуктивних комп'ютерних систем на основі універсальних комп'ютерів та апаратних прискорювачів. Проведено аналіз архітектурних особливостей, методів побудови та напрямів розвитку сучасних апаратних прискорювачів і комп'ютерних систем з реконфігуровними прискорювачами. Подано технології та засоби високорівневого проектування спеціалізованих процесорів для реконфігуровних прискорювачів. Здійснено практичну реалізацію процесорів симетричного блокового шифрування й ортогональних тригонометричних перетворень з застосуванням цих технологій та засобів. Розкрито питання взаємодії компонентів і наведено результати експериментальних досліджень функціонування персонального суперкомп'ютера на основі універсального комп'ютера та реконфігуровного прискорювача. Показано перспективи розвитку високопродуктивних комп'ютерних систем на основі універсальних комп'ютерів та реконфігуровних прискорювачів.

Удосконалено архітектуру суперкомп'ютерів з кластерною архітектурою за рахунок використання централізованої дискової підсистеми та мережі зі спільними функціями керування та передачі даних, що дозволяє, у порівнянні з відомими рішеннями, на 5 - 10 % знизити вартість побудови, підвищити продуктивність і надійність кластерних систем. Вперше запропоновано модель появи та виконання на кластері обчислювальних задач з використанням емпіричних індексів коливань активності користувачів, яка враховує структурні особливості виконання обчислювальних задач і дозволяє на 5 - 7 % покращити точність прогнозів. Застосування цієї моделі для динамічного керування вузлами дозволяє збільшити ресурс обчислювальних вузлів і зменшити енергоспоживання кластера. Набули подальшого розвитку методи оцінювання завантаження черги задач для вибору алгоритмів планування, які дозволяють кількісно оцінити обчислювальні сервіси кластера та на 5 - 10 % їх покращити з вибором найкращого алгоритму планувальника.

Розглянуто загальні принципи та сучасні апаратні рішення для підвищення енергоефективності комп'ютерів, описано їх застосування в побудові вітчизняного суперкомп'ютера СКІТ-4. Проаналізовано використання суперкомп'ютерів в Україні, нагальні проблеми і перспективи розвитку галузі високопродуктивних обчислень.

New domestic intellbigent personal supercomputer of hybrid architecture Inparkom_pg for the mathematical modeling of processes in the defense industry, engineering, construction, etc. was developed. Intelligent software for the automatic research and tasks of computational mathematics with approximate data of different structures was designed. Applied software to provide mathematical modeling problems in construction, welding and filtration processes was implemented.