Вычислительные системы

Описаны возможности ядра MatLab и интегрированных в MatLab пакетов MuPAD и Symbolic Math Toolbox для выполнения символьных вычислений на компьютере в процессе аналитического и численного решения задач, относящихся к таким разделам математики, как алгебра, линейная алгебра, векторный анализ, математический анализ, комплексный анализ, дифференциальные уравнения, интерполяция и т.д. Уделено внимание способам сохранения, преобразования, использования и графического представления результатов символьных вычислений в MatLab. Изложенный материал иллюстрирован примерами и сопровождается заданиями для самостоятельного выполнения на компьютере. Для студентов, аспирантов физико-математических и технических специальностей, а также для преподавателей и специалистов классических и технических университетов, применяющих символьные вычисления в своей профессиональной деятельности.

Вычислительные машины, системы и сети уже давно выполняют задачи, выходящие за рамки обычных вычислений. Ключевыми словами в наши дни становятся «информация», «обработка информации». Более того, информация – это самый ценный ресурс в современном мире. Устройствам ее хранения, организации, передачи и обработки и посвящена эта книга. Фактически речь в ней идет обо всей совокупности вычислительного оборудования и решаемых им задач, то есть об информационных системах. В книге обсуждаются не только организация, устройство и принципы функционирования вычислительных устройств, но и такие темы, как их эффективность и качество. Учебник предназначен для студентов, изучающих дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» специальности 080801 (351400) «Прикладная информатика в экономике» гуманитарной прикладной области и «Вычислительные машины, сети и системы телекоммуникаций» специальности 071900 «Информационные системы в экономике», а также для слушателей институтов повышения квалификации, аспирантов и преподавателей, обеспечивающих учебный процесс по данным дисциплинам. Издание будет также полезно специалистам, связанным с современными информационными технологиями, и широкому кругу пользователей компьютеров. Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Прикладная информатика» и «Информационные системы в экономике».

Вычислительные машины, системы и сети уже давно выполняют задачи, выходящие за рамки обычных вычислений. Ключевыми словами в наши дни становятся «информация», «обработка информации». Более того, информация – это самый ценный ресурс в современном мире. Устройствам ее хранения, организации, передачи и обработки и посвящена эта книга. Фактически речь в ней идет обо всей совокупности вычислительного оборудования и решаемых им задач, то есть об информационных системах. В книге обсуждаются не только организация, устройство и принципы функционирования вычислительных устройств, но и такие темы, как их эффективность и качество. Учебник предназначен для студентов, изучающих дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» специальности 080801 (351400) «Прикладная информатика в экономике» гуманитарной прикладной области и «Вычислительные машины, сети и системы телекоммуникаций» специальности 071900 «Информационные системы в экономике», а также для слушателей институтов повышения квалификации, аспирантов и преподавателей, обеспечивающих учебный процесс по данным дисциплинам. Издание будет также полезно специалистам, связанным с современными информационными технологиями, и широкому кругу пользователей компьютеров. Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Прикладная информатика» и «Информационные системы в экономике».

В статье предлагается математическая модель вычислительной системы, а также способ ее применения. Исполнение программы представлено как процесс использования ресурсов ОС, который распределяет их между потребителями. В качестве примера применения данного метода рассматривается прогнозирование поведения компьютерной системы во время операции резервного копирования. В последней части статьи показывается, что предложенный алгоритм моделирования дает хорошее согласование с экспериментальными данными.

С целью оптимизации учебного времени при изучении курса общей алгебры, спецкурсов «Введение в теорию представлений» и «Симметрические функции» в Научно-образовательном центре «Математические исследования» МГГУ им. М. А. Шолохова в 2013 г. создан программно-вычислительный комплекс для решения задач с конечными группами, позволивший существенно сократить время для вспомогательных вычислений, тем самым увеличив его для обсуждения более общих моментов.

Информационно-вычислительная аналитическая система включает в себя справочник кинетических исследований на основе распределенных баз данных и последовательно-параллельные алгоритмы обработки кинетических измерений. Разработан алгоритм проведения теоретической оптимизации каталитического процесса на основе экономических критериев. Разработана кинетическая модель каталитической реакции спиртов с диметилкарбонатом. Проведены расчеты и определены условия достижения экстремальных значений показателей.

Рассмотрены основные архитектурные концепции построения средств обработки информации, модели функциональной организации электронных вычислительных машин (ЭВМ Дж. фон Неймана, модель вычислителя) и параллельных вычислительных систем (модель коллектива вычислителей). Описаны канонические функциональные структуры и наиболее интересные промышленные реализации конвейерных, матричных, мультипроцессорных и распределенных вычислительных систем. Особое внимание уделено архитектурно наиболее совершенному классу ВС – системам с программируемой структурой. Приведены инженерные методы комплексного анализа производительности, надежности, живучести и технико-экономической эффективности, а также нетрудоемкая технология экспресс-анализа качества функционирования ЭВМ и ВС и осуществимости параллельного решения сложных задач. Второе издание (1-е – 2005 г.). Для студентов вузов, а также для специалистов в области параллельных вычислительных технологий.

Рассмотрены вопросы выбора структуры, методы расчета и оптимизации структур многопроцессорных вычислительных систем (ВС). С единых позиций исследовано влияние структурных характеристик ВС на пропускную способность, производительность, стоимость и ряд других системных характеристик. Изложена спектральная теория графов: зависимости между спектральными и структурными свойствами графов, спектрами и группами автоморфизмов, характеризация графов посредством их спектров и др. Описаны алгоритмы выбора конкретных структур ВС, приведены примеры применения этих алгоритмов, даны практические рекомендации для проектирования ВС. Основное внимание уделено выбору надежной и отказоустойчивой структуры многопроцессорных ВС. Содержание учебного пособия соответствует курсам лекций, читаемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов старших курсов высших технических учебных заведений и аспирантов, обучающихся по направлениям системотехники, автоматизации технологических процессов и производств, а также для системных аналитиков и научных работников.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация. Для студентов, обучающихся по специальности «Управление в технических системах».

Учебное пособие разработано в соответствии с положением ГОС ВПО для подготовки студентов очной и заочной форм обучения по направлению 21.03.02 «Землеустройство и кадастры» (квалификация (степень) «бакалавр») по профилям «Городской кадастр», «Геодезическое обеспечение землеустройства и кадастров». Настоящее пособие предназначено для соответствующего направления подготовки магистров и студентов среднего профессионального образования. Предназначено для самостоятельного освоения студентами процессов обработки полевых геодезических данных и подготовки отчетных материалов, с применением системы CREDO_DAT 4 LITE.

Учебное пособие посвящено современному состоянию и основным концепциям развития ЭВМ, принципам построения и классификации вычислительных систем. Также в пособии представлены основные существующие на сегодняшний день вычислительные сети. Изложены принципы работы данных сетей. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», профили «Интеллектуальные системы обработки информации и управления», «Автоматизированные системы», а также изучающих информационные технологии.

Настоящая работа посвящена исследованиям по мультиархитектурным вычислительным суперсистемам, анализу и перспективам их развития. Исследования, начатые в начале 90-х годов, явились продолжением работ по системе «Электроника СС БИС». На каждом этапе ставилась задача разработки оптимальной архитектуры вычислительной суперсистемы для текущего состояния технологической базы. Однако фундаментальные принципы построения системы актуальны и в настоящее время. В основе проекта лежат концепции мультиархитектуры, взаимной адаптации архитектуры и программ, проблемной ориентации основных вычислительных средств, функциональной специализации вспомогательных вычислительных средств, специализации внутрисистемных сетей и иерархического построения системы. Описана архитектура и система команд масштабируемой основной машины, архитектура и система команд функционально-специализированных машин, предназначенных для обеспечения функционирования мониторно-моделирующей подсистемы, сети памяти, сети управления, межузловой сети и периферийной подсистемы. Проведено сравнение проекта с зарубежными разработками. Показано, что на всех этапах проведения исследований имел место концептуальный приоритет, достигавший в ряде случаев 10 лет. Проанализировано современное состояние и планы по развитию вычислительных суперсистем. Рассмотрены перспективы развития и предложены этапы для реализации проекта. Исследования проводились в рамках проектов ОНИТ РАН.

В методических указаниях излагаются: квалификационная характеристика выпускника, сведения об учебной и производственной (преддипломной) практиках. Формулируются права и обязанности студентов, руководителей практик. Приводятся требования к отчетности по практикам и примерные задания на выпускную квалификационную работу. Предназначены для обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», профили: «Интеллектуальные системы обработки информации и управления», «Автоматизированные системы».

В пособии содержатся материалы, которые можно использовать при изучении структурной и функциональной организации суперкомпьютеров и параллельных вычислительных систем, а также для освоения принципов их использования. Приводятся основные сведения о классификации архитектур суперкомпьютеров, делается обзор поколений средств вычислительной техники, в результате смены которых появились современные суперкомпьютеры. Описываются основные архитектурные решения одного из подклассов параллельных вычислительных систем – мультипроцессоров. Пособие адресовано студентам, обучающимся по направлениям «Информатика и вычислительная техника» и «Программная инженерия».

Учебное пособие посвящено современному состоянию и основным концепциям развития ЭВМ, принципам построения и классификации вычислительных систем. Также в пособии представлены основные существующие на сегодняшний день модели и методы описания вычислительных систем. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», профили «Интеллектуальные системы обработки информации и управления», «Автоматизированные системы», «Системы автоматизированного проектирования и информационной поддержки изделий», а также изучающих современные информационные технологии и инфокоммуникационные системы и сети.

Учебно-методическое пособие включает материалы для подготовки к практическим занятиям и самостоятельной работе по теме «Методы и технологии обработки больших данных». Представлены возможности методов и технологий больших данных в задачах обработки информации, дан список вопросов для самоконтроля. Для обучающихся по направлению подготовки 09.04.01 Информатика и вычислительная техника.

В учебно-методическом пособии основное внимание уделено вопросам теории и разработки самостоятельной (контрольной) работы на базе теоретического материала по данной дисциплине. Приведены пояснения по выбору темы исследования и указания по выполнению самостоятельной (контрольной) работы; по содержанию пояснительной записки. Сформулированы требования и примеры оформления пояснительной записки, дан список рекомендуемой учебной, научной и нормативной литературы. Материал пособия составлен на основании открытой информации, опубликованной в соответствующих источниках. Для обучающихся магистратуры по направлениям подготовки 09.04.01 Информатика и вычислительная техника и 09.04.02 Информационные системы и технологии.

Предложен метод построения динамически переопределяемых структур для моделирования резких изменений в биологических процессах. Метод предусматривает анализ сценариев с управляющим воздействием, направленным на оптимизацию прибыли от эксплуатации биоресурсов. Ситуации описываются дифференциальными уравнениями, численно решаемыми на смежных интервалах времени. Состояние набора предикатов управляет выбором динамически переопределяемых коэффициентов. Сравнения предикатов проводим из расчета усредненных индивидуальных показателей поколений. Пороговые состояния в динамике численности популяции становятся следствием выделения событий как особых неравновесных состояний, меняющих алгоритм регуляции. Способ позволяет реализовывать опасные качественные изменения в сценариях управления биоресурсами, когда внезапно теряются устойчивые режимы их существования. Для практических задач алгоритмически реализованы вычислительные сценарии для двух разных процессов, таких как коллапс рыбных запасов при экспертном управлении промыслом и стремительная вспышка численности вредителей. Ситуация коллапса популяции рыб в сценарии с управлением развивается из двух этапов и является последствием стремления к оптимизации эксплуатации при неопределенности в оценках экспертами состояния объекта промысла. Для подтверждения актуальности моделей приведены сравнения с графиками развития двух реальных процессов: спонтанного популяционного взрыва и кризиса запасов при оптимизации промысла.

В учебно-методическом пособии приводятся указания к практическим занятиям и самостоятельным работам по дисциплине «Кибернетика и киберфизические системы в строительстве». Указания структурируют и облегчают обучающимся освоение материала дисциплины, демонстрируют возможности отечественного программного обеспечения по теме дисциплины, содержат список вопросов для самоконтроля. Для обучающихся по направлениям подготовки 09.04.01 Информатика и вычислительная техника.

Данный курс лекций освещает основные вопросы изучения дисциплины «Сетевые технологии», а представленный материал является базой для дальнейшего более глубокого изучения компьютерных сетей и технологий. Курс лекций предназначен для студентов старших курсов, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», а также изучающих сетевые технологии.