Автореферат (1090010), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Полученосвидетельство о регистрации программы для ЭВМ.В соответствии с государственной стратегией импортозамещениякомпонентов и процессорных модулей вычислительной комплексов для системуправления, выполненная работа непосредственно связана с научнымиисследованиями предприятия ПАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука» и являетсязначимой для повышения обороноспособности страны ввиду создания на основеполученных в ней результатов высокопроизводительных отечественныхвычислительных комплексов.

Соискатель проводил исследования в рамках«Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ»,утвержденных указом Президента Российской Федерации от 07 июля 2011 г.№899 и государственной программы «Развитие электронной и радиоэлектроннойпромышленности на 2013-2025 годы», утвержденной распоряжениемПредседателя Правительства Российской Федерации от 15 декабря 2012 г.№2396р.Созданные в работе многопроцессорные модули вычислительныхкомплексов, ответственным исполнителем которых является автор работы,используются в составе более десяти опытных и серийных систем управления иприняты на снабжение, как для общего, так и для специального применения вкомплексах противовоздушной и противоракетной обороны, гидроакустическихсистемах перспективных подводных лодок и надводных кораблей.Потребителями многопроцессорных модулей и вычислительных комплексов наих основе являются системные концерны российской обороннойпромышленности ПАО «НПО «Алмаз» им.

академика А.А. Расплетина»,АО «Концерн «Моринформсистема-Агат».Соответствие паспорту специальности.Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности05.13.15 – «Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети» иотносится к области исследований «Теоретический анализ и экспериментальноеисследование функционирования вычислительных комплексов с цельюулучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик».Достоверность научных положений и выводовДостоверность обеспечивается учетом основных условий разработкимодулей на основе высокопроизводительных микросхем многоядерныхпроцессоров,применениемобщепринятыхматематическихметодовоптимизации, использованием из практики аналитических и эмпирическихданных,включающихкритериипроектирования.Достоверностьподтверждается результатами разработок корпусов многоядерных процессоров,периферийных контроллеров и широкой номенклатуры многопроцессорных7модулей на их основе, актами внедрения с положительными результатамиэксплуатации.1.2.3.4.5.6.7.8.На защиту диссертации выносятся:Структуры многопроцессорного модуля с элементами конструкциимикросхемы процессора в виде взаимосвязанных составных частей,которые используются для разработки многопроцессорных модулей ссокращением сроков их разработки и улучшением техническиххарактеристик.Этапысовместноговыполнениясквозногоконструкторскотехнологическогопроектированиямикросхемыпроцессораимногопроцессорного модуля с условиями оптимизации проектныхрешений.Разработанные в работе средства проектирования составных частеймногопроцессорных модулей,позволяющиеучестьограничениясовременных технологий и критерии проектирования.Расчетно-аналитические методы проектирования корпуса микросхемыпроцессора с учетом планирования периферии ее кристалла имногопроцессорного модуля.Топологические методы проектирования периферии кристалла длямикросхемы процессора с учетом планирования трассировки ее корпуса иприменения разработанных средств проектирования.Экспериментальныеметодыкомпоновкисоставныхчастеймногопроцессорного модуля при создании вспомогательной аппаратуры наэтапах проектирования микросхемы процессора с целью обеспеченияитеративности проработки проектных решений.Компоновка модулей унифицированной конструкции с выводом каналовмежпроцессорногообменадлявозможностимасштабированиявычислительного комплекса по количеству многоядерных процессоров,оперативной памяти и периферийных интерфейсов.Результаты экспертизы и промышленного внедрения разработокмногопроцессорных модулей вычислительных комплексов на основевысокопроизводительных микросхем многоядерных процессоров иконтроллеров периферийных интерфейсов российской разработки.Апробация работыМатериалы диссертации докладывались и обсуждались на 19международных, всероссийских, региональных и межвузовских конференциях исимпозиумах:международнаяконференция«Микроэлектроника-2015»(г.Алушта, Крым, 2015), International Conference on Advanced Technology &Sciences, ICAT (Antalya, Turkey, 2015); IХ международной научно-практическойконференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование»8(Москва, 2014); ХХI международной научно-практической конференции«Перспективы развития информационных технологий» (Новосибирск, 2014);57-й всероссийской научной конференции МФТИ «Актуальные проблемыфундаментальных и прикладных наук в современном информационномобществе» (Москва, 2014); 7-я Всероссийская межвузовская научнопрактическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке,образовании и экономике» (Москва, 2014); XI Международный симпозиум«Интеллектуальные системы» (Москва, 2014); международная молодежнаянаучнаяконференцияXL«Гагаринскиечтения» (Москва, 2014),I Всероссийская научно-техническая конференция «Расплетинские чтения»(Москва, 2013) и многих других.Публикации по теме диссертации По материалам диссертацииопубликовано 39 печатных работ, в том числе 14 статей в рецензируемыхжурналах, рекомендованных ВАК РФ, патенты и свидетельство о регистрациипрограммы для ЭВМ.

Список публикаций приведен в конце автореферата.Структура и объём работы Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, заключения и списка литературы из 106 позиций. Работа содержит233 стр., включая 19 таблиц и 56 рисунков.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы диссертации,формулируются цели и задачи исследования, приводится научное ипрактическое значение полученных результатов.В первой главе представлен аналитический материал, отражающий развитиеимпортозамещающей вычислительной техники и электронных компонент в ееоснове. Приведены результаты исследования компоновок многопроцессорныхмодулей высокопроизводительных вычислительных комплексов и определенытехнические и эксплуатационные характеристики с целью их улучшения.Представлены результаты анализа современных методологий для ускореннойразработки элементов конструкции системы на кристалле, корпуса микросхемыи электронного модуля которые далее по тексту – методологические подходы.В современных условиях для развития отечественной вычислительнойтехники необходимо появление доверенных вычислительных комплексов сулучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Этанеобходимость обусловлена следующими факторами: ограниченияпоставокимпортнойвысокопроизводительнойвычислительной техники как для применения в современном вооружении,так и для его создания; возможность выполнения всех классов задач пользователей;9 высокий спрос на поставки многопроцессорных вычислительныхкомплексов; практика продажи персональных компьютеров ниже себестоимости при ихсовместнойпоставкесмногопроцессорнымивычислительнымикомплексами; эффективность при создании высокопроизводительных кластеров, центровобработки данных, суперкомпьютеров.Проведено исследование разработок многопроцессорных модулей на основепроцессоров российской разработки. Центром внимания этого исследованияявлялись достоинства и недостатки различных компоновок модулей.Определены основные технические характеристики с целью их улучшенияпри разработке многопроцессорных модулей: пиковая производительность; пропускная способность каналов обмена с оперативной памятью; пропускная способность каналов межпроцессорного обмена; масштабируемость по количеству микросхем процессоров, оперативнойпамяти и периферийных интерфейсов; уровень унификации модулей.Также отмечается необходимость ускоренного выполнения разработокимпортозамещающихвычислительныхкомплексов.Снижениеихконкурентоспособности во многом определяется отставанием сроковзавершения разработок многопроцессорных модулей относительно началапроизводства микросхем процессоров в их основе.

Улучшениепредставленных технических характеристик сопряжено с решением основныхпроблем сквозной конструкторско-технологической разработки модулей.Одной из основных проблем представлено обеспечение стабильностинапряжений в сетях питания микросхемы процессора при повышении ееобщей производительности. Добавления новых ядер и повышение тактовойчастоты процессора увеличивает динамическую мощность потребления,которая для отдельного логического элемента и проводного соединениякристалла процессора определяются следующими формулами:PE yx (En 1in2 f in )   (C on  Vdd 0,5  f on ) ,n 112   C  Vdd  F ,2где x – число входных выводов элемента, Ein – связанная с каждым n-ымвходным выводом энергия, fin – частота изменения состояния n-го входногоPw вывода, y – число выходных выводов элемента, C on – внешняя емкостьнагрузки n-го выходного вывода, Vdd – напряжение питания, f o n – частота10изменения состояния n-го выходного вывода,  - активность переключения, С– общая емкость сегментов соединения, F – частота синхронизации.

Увеличениединамической мощности потребления микросхемы при технологическомограничении высокочастотной емкости кристалла процессора способнопривести к сбою функционирования из-за критического изменениянапряжения питания.Другой проблемой представлено обеспечение целостности сигналовканалов обмена с оперативной памятью и каналов межпроцессорного обменапри повышении их пропускной способности.

Характеристики

Список файлов диссертации