ЖУРНАЛ СТА 4/2013

тущим спросом на устройства с быстрой перестройкой выполняемых функций, сокращением проектно-технологиче- ского цикла новых или модифицируе- мых изделий, востребованностью режи- мов изменения внутренней структуры в реальном масштабе времени, повыше- нием быстродействия, снижением по- требляемой мощности, а также сниже- нием цен на эти устройства. Идея о создании проблемно-ориен- тированных вычислителей (в том чис- ле, «заточенных» на решение задач ин- формационной безопасности) нового поколения на базе реконфигурируемых систем, основанных на ПЛИС-техно- логии, и была положена в основу разра- ботки блока вычислительного рекон- фигурируемого БВР-01 [4]. При этом были учтены основные недостатки со- временных ПЛИС-систем: 1)большинство таких систем являются продукцией иностранного производ- ства, что накладывает серьёзные ограничения на их применение при решении специальных задач, в том числе задач военного назначения; 2)использование различных интеркон- нектов (RapidIO, LVDS и др.) создаёт для программиста существенные трудности, так как бо ' льшую часть времени приходится тратить на со- гласование входных/выходных ин- терфейсов и данных для передачи из одного узла суперЭВМ в другой; 3)при проектировании суперЭВМ с входящими в его состав вычислителя- ми на основе ПЛИС у разработчика нет возможности включать в вычис- лительный контур высокопроизводи- тельные серверы другой архитектуры (например, CUDA или Xeon Phi) вви- ду отсутствия стандартного интер- фейса передачи данных, способно- го обеспечить полнодоступную ин- формационную связь между всеми элементами кластера. Преодоление перечисленных недо- статков позволило создать систему с динамически перестраиваемой архи- тектурой, обеспечивающей полнодо- ступную информационную связь между всеми элементами кластера. Вы- числитель нового поколения БВР-01 (рис. 1) использует самые мощные на сегодняшний день кристаллы Virtex-6 (LX550, SX475). С помощью оригиналь- ных и передовых технических решений в нём реализован интерконнект PCI-E, позволяющий вести интенсивный об- мен данными не только между кристал- лами внутри одного блока, но и обес- печивать информационную связь меж- ду любыми элементами кластера. В со- став решения уже входят предустанов- ленные ядра PCI-E, что позволяет раз- работчикам не ломать голову над тем, как выгрузить данные из одного узла и передать в другой; обеспечена возмож- ность организации вычислений таким образом, что данные, например из гра- фической карты Nvidia, можно пере- дать напрямую в конкретный кристалл ПЛИС. Вычислитель является полностью отечественной разработкой. XMC-мо- дуль, плата-носитель формата АТХ, конструктив, модуль диагностики, управляющий модуль СРС1301 изготав- ливаются на производственных мощно- стях ЗАО «НПФ «ДОЛОМАНТ». Всё системное и специальное программное обеспечение БВР разработано специа- листами дизайн-центра ЗАО «НПФ «ДОЛОМАНТ». Основным вычислительным элемен- том БВР выступает XMC-модуль с дву- мя кристаллами ПЛИС (рис. 2). От- личительной особенностью является использование модельного ряда ПЛИС серии Virtex-6. На модуле установлены две пользовательские ПЛИС (X1 и Х2). Каждая из пользовательских ПЛИС симметрично подключена к слоту рас- ширения для установки в него различ- ных мезонинных модулей, на которых могут располагаться несколько микро- схем памяти, адаптеры различных ин- терфейсов, внешние каналы передачи данных. Внутренняя логика работы мо- дуля организуется посредством систем- ной ПЛИС, которая обеспечивает ввод/вывод информации, конфигури- рование пользовательских ПЛИС X1 и Х2 и управление ими. Конфигурирова- ние пользовательских ПЛИС может быть выполнено с управляющей маши- ны через интерфейс PCI-Е. Область применения БВР – это зада- чи линейной алгебры, цифровой обра- ботки сигналов, математической физи- ки, символьной обработки. Вычисли- тель может быть использован во многих встраиваемых решениях, в том числе и военного назначения, в системах обес- печения информационной безопасно- сти, в мобильных транспортных систе- мах. И уже есть прецеденты таких при- менений. Главные его особенности – возможность гибкого конфигурирова- ния собственной структуры и возмож- ность объединения с другими аналогич- ными устройствами для создания кла- стерных структур с выполнением функ- ции основного вычислительного эле- мента (рис. 3). З АКЛЮЧЕНИЕ Безопасность является одной из базо- вых потребностей человека, без реально- го ощущения безопасности в социаль- ном и экономическом аспектах люди чувствуют себя крайне уязвимыми. В то же время минимальные требования к безопасности растут в соответствии с эволюцией вероятных угроз, в том чис- ле в области безопасности личных и де- ловых коммуникаций, а значит и в сфе- ре ИТ. Сегодня общество уязвимо перед угрозами, исходящими из этой сферы, более чем когда-либо, так как более чем когда-либо зависит от надлежащего функционирования информационных и коммуникационных технологий, кото- рые в настоящее время проходят тест на доверие всего мирового сообщества. Именно поэтому новые подходы и тех- нологии в области защиты информации ныне настолько актуальны и востре- бованны, ведь они решают самую на- сущную задачу – сделать мир более безопасным. Индустрия спецвычисли- телей адекватно и своевременно реа- гирует на запросы информационного общества и за последние годы прошла огромный путь, найдя своё место в ре- шении задач обеспечения информа- ционной безопасности. Наблюдается 78 СТА 4/2013 РАЗ РА БОТ КИ / Б Е ЗОПАСНОС Т Ь www.cta.ru Рис. 1. Состав БВР-01 Рис. 2. XMC-модуль с кристаллами LX550 LX550 LX550 XMC-модуль LX550 LX550 XMC-модуль LX550 LX550 XMC-модуль Модуль диагностики Модуль управления CPC1301 Блок питания Жёсткий диск LX550 LX550 XMC-модуль Плата-носитель формата ATX