ЖУРНАЛ СТА 3/2013

Дополнительно в состав комплекса введена мощная рабочая станция, оснащённая графическими ускорите- лями NVIDEA Tesla с поддержкой тех- нологии CUDA. Результаты проведённого в ходе ОКР сравнения комплекса с известными его аналогами по производительности и ряду других характеристик сведены в табл. 1. Разработанный спецвычислитель по своим техническим характеристикам (пиковая производительность, потреб- ляемая мощность, габариты) находится на уровне лучших отечественных и за- рубежных систем, а по ряду параметров превосходит их. Конструкция комплекса дополни- тельно обеспечивает: ● автоматическое управление режи- мом работы вентиляторов; ● возможность установки модулей тыльного ввода/вывода; ● время готовности к работе после включения 2 минуты; ● массу не более 50 кг; ● габаритные размеры (Ш × В × Г) 500 × 450 × 300 мм. Отличительной особенностью спец- вычислителя является применение гра- фических ускорителей AMD/ATI Rade- on E6760, позволяющих не только выво- дить видеоизображения, но и использо- вать их для обработки данных парал- лельно центральному процессору, что значительно увеличивает общую произ- водительность. Применение графиче- ских ускорителей в подобных комплек- сах стало возможно в последнее время благодаря появлению специальной ли- нейки чипов серии Embedded, выпу- щенной компанией AMD, и специ- альных плат мезонинного исполнения на их основе. Архитектура и конструк- ция спецвычислителя позволяют в зависимости от задачи использовать разное количество графических ускори- телей – от 0 до 6. П РОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СПЕЦВЫЧИСЛИТЕЛЯ Для использования спецвычислите- ля в гидроакустическом комплексе (ГАК) разработано программное обес- печение, реализующее перспективные алгоритмы обработки гидроакустиче- ской информации. Отработка алгорит- мов проводилась по следующей схеме. С компьютера-имитатора по оптико- волоконному кабелю на спецвычисли- тель поступал временной сигнал. Он преобразовывался в частотную об- ласть, после чего выполнялась первич- ная и вторичная обработка. Из-за сложности задачи и большого объёма данных при обработке применялось распараллеливание как на уровне ядер процессора, так и на уровне вычисли- тельных модулей. Такой подход позво- лил сократить время обработки инфор- мации с 40 минут на обычной персо- нальной ЭВМ до приемлемых 2 минут на спецвычислителе с максимальным использованием его возможностей. Окна визуализации результатов пер- вичной и вторичной обработки пред- ставлены на рис. 3. Модуль работал под операционной системой SUSE Linux Enterprise Server 11 SP1 64-bit. Весь процесс работы вы- числительного комплекса был циклич- ный, что являлось имитацией реаль- ных условий, программа останавлива- лась только по желанию пользователя. Весь процесс приёма и передачи ин- формации можно было наблюдать на экране. Достигнутые показатели вре- мени цикла работы программы оказа- лись достаточными для решения по- ставленных задач. Стоит сказать, что на этапе первич- ной обработки сигнала производилось большое количество операций быстро- го преобразования Фурье, а также пере- множения и сложения матриц больших размерностей (более чем 1000 на 1000 элементов) при накоплении кова- риационной матрицы. Это обстоятель- ство потребовало задействовать всю мощность используемых графических ускорителей с применением для напи- сания программ библиотеки OpenCL, что дало значительный прирост про- изводительности и оправдало высокую стоимость применяемых ускорителей. Часть программ, которые выполнялись на центральном процессоре, были рас- параллелены с помощью технологии OpenMP. Наряду с OpenCL для увели- чения быстродействия была использо- вана библиотека Intel MKL (Math Ker- nel Library) для архитектуры x64. З АКЛЮЧЕНИЕ Применение описанных в статье программно-аппаратных решений поз- волило построить мощный спецвычис- литель и с его помощью смоделировать и доработать более точные алгоритмы обработки информации для современ- ного гидроакустического комплекса. За счёт высокой производительности вычислитель мог совместно обрабаты- вать информацию от большого числа гидрофонов, объединённых в сегменте антенны, что позволило повысить точ- ность обнаружения, позиционирова- ния и классификации целей. Подобное стало возможным только благодаря применению распараллеливания и гра- фических ускорителей. Этот факт является подтверждением перспектив- ности использования решений подоб- ной архитектуры с графическими уско- рителями. ● E-mail: niivk@mail.ru 68 СТА 3/2013 РАЗ РА БОТ КИ / ЦИФРОВ А Я ОБ РА БОТ КА СИ Г НАЛОВ www.cta.ru Рис. 3. Визуализация обработанных данных © СТА-ПРЕСС