Технологии решения сложных задач на основе динамических автоматных сетей


https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2015.6.57

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: современные суперкомпьютеры, используемые для решения сложных задач, обладают рядом недостатков как по технико-экономическим характеристикам (габариты, энергопотребление, стоимость), так и по сложности программирования реальных задач, требующих специальных приемов распараллеливания программ, в результате чего производительность суперкомпьютеров при решении реальных задач оказывается значительно ниже, чем их теоретическая производительность. Целью работы является разработка методов создания суперкомпьютеров и технологий программирования, основанных на теории динамических автоматных сетей, позволяющих существенно улучшить удельные характеристики суперкомпьютеров, а также упростить параллельное программирование для решения соответствующих задач. Результаты: сформулированы базовые принципы создания суперкомпьютеров с динамической архитектурой на основе динамических автоматных сетей, включая реализацию динамических автоматов с использованием либо интегральных микросхем с гибкой программируемой логикой, либо специально разрабатываемых отечественных больших интегральных схем. Это обеспечивает крайне высокую регулярность структуры микросхем, что существенно упрощает создание суперкомпьютеров с динамической архитектурой по сравнению с традиционными суперкомпьютерами. Предложены технологии решения сложных задач с использованием специально разработанного языка программирования, основанного на динамических автоматных сетях, а также метод «гибридного программирования», позволяющий сочетать различные аппаратные и программные средства для решения одной задачи. Практическая значимость: предложенные методы дают возможность создавать суперкомпьютеры с динамической архитектурой, многократно (в десятки и сотни раз) превосходящие традиционные суперкомпьютеры по таким удельным (в расчете на единицу производительности) характеристикам, как габариты, энергопотребление и стоимость, при этом структура аппаратной реализации суперкомпьютера значительно упрощается. Предложенные технологии программирования для решения сложных задач, включая «гибридное программирование», упрощают сам процесс параллельного программирования и повышают эффективность решения сложных задач на суперкомпьютерах.

Об авторах

Валерий Антонович Торгашев
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН
Россия


Игорь Владимирович Царев
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН
Россия


Список литературы

1. Turing A. M. On Computable Numbers with an Application to the Enstcheiaungsproblem // Proc. London. Math. Soc. 1937. Vol. 43. P. 230-265.

2. Майерс Г. Архитектура современных ЭВМ: в 2 кн. - М.: Мир, 1985. Кн. 1. - 364 с.

3. Торгашев В. А. Автоматные сети и компьютеры: история развития и современное состояние // История информатики и кибернетики в Санкт-Петербурге (Ленинграде): сб. - СПб.: Наука, 2012. С. 46-66.

4. J. von Neuman. Theory of Self-reproducing Automata. - Urbana and London: University of Illinois Press, 1966. - 403 p.

5. Ulam S. M. Random Processes and Transformation // Proc. of the Intern. Congress of Mathematicians. Providence. 1950. Vol. 11. P. 264-275.

6. Барзинь Ю. М. Проблема универсальности растущих автоматов// Докл. АН СССР. 1964. Т. 57. № 3. С. 542-545. Торгашев В. А. Динамические автоматные сети // Тр. СПИИРАН. 2013. Вып. 4(27). С. 23-34.

7. Торгашев В. А., Царев И. В. Средства организации параллельных вычислений и программирования в мультипроцессорах с динамической архитектурой// Программирование. 2001. № 4. С. 53-68.

8. Торгашев В. А., Царев И. В. Семейство суперкомпьютеров с динамической архитектурой - концептуальные основы // Искусственный интеллект. 2009. № 3. С. 251-257.

9. Торгашев В. А., Царев И. В. Суперкомпьютерные технологии на базе динамических автоматных сетей // Суперкомпьютерные технологии: разработка, программирование, применение (СКТ-2010): материалы Междунар. науч.-техн. конф. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. Т. 1. С. 161-165.

10. Торгашев В. А., Царев И. В. Динамические автоматные сети как модель параллельных вычислений в мультипроцессорах с динамической архитек турой // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2009. № 3. С. 11-20.

11. Царев И. В. ЯРД - язык сетевого программирования в распределенных вычислительных системах с динамической архитектурой // Искусственный интеллект. 2008. № 3. С. 761-770.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Торгашев В.А., Царев И.В. Технологии решения сложных задач на основе динамических автоматных сетей. Информационно-управляющие системы. 2015;(6):57-65. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2015.6.57

For citation: Torgashev V.A., Tsarev I.V. Technologies of Solving Complicated Problems on the Base of Dynamic Automata Networks. Information and Control Systems. 2015;(6):57-65. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2015.6.57

Просмотров: 28


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)