Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем.pdf

Библиотеки создаются как коммерческий продукт; причем, чем шире круг пользователей и, соответственно, более разнообразен диапазон удовлетворяемых запросов, тем выше цена продукта. Библиотечная программа для расширения области применения должна допускать широкую вариацию входных параметров, обеспечивать настройку на особенности исходных данных и аппаратной среды.

Наиболее впечатляющих успехов структуризация библиотечных программ достигла при программировании ППП для задач линейной алгебры. Особенностью данного класса задач является устойчивость большинства алгоритмов: эффективность вычислений зависит главным образом от особенностей размещения данных в памяти ЭВМ. Интеграция векторных – матрично-векторных – матричных операций BLASа до уровня решения систем линейных уравнений программами ATLASа была выполнена системными программистами так тщательно, что ручное программирование, например, задачи умножения матрицы любыми методами всегда будет проигрышным делом.

Иначе обстоит дело с программами других вычислительных алгоритмов, устойчивость которых зависит от значений чисел – входных параметров. Показателен классический пример Дж. Форсайта о проблеме выбора алгоритма для поиска корней квадратного уравнения при различных значениях коэффициентов. Для обеспечения эффективных и корректных вычислений вызов таких библиотечных программ должен сопровождаться заданием дополнительных параметров и указаний, например, о характере входных данных. Интеграция программ в пакетах прикладных программ требует согласования не только формальных и фактических параметров процедур, но также типов и видов таких дополнительных параметров. Поэтому формальная суперпозиция при построении цепочки вызовов библиотечных процедур с учетом и передачей только содержательных параметров будет недостаточно эффективна. Для выбора оптимального варианта цепочки вызовов программ нужен учет и согласование дополнительных неформальных признаков. Успех работы по построению оптимальной траектории вызовов процедур, выполняемых в ППП, зависит от уровня детализации неформальных характеристик процедур и алгоритмов их обработки. Эта обработка может производиться автоматически, как например, в ППП САФРА.

Заключение

Разработчики пакета PETS признают, что работа управляемого опциями автомата – солвера (решателя) не всегда может быть оптимальна
и поэтому предусматривают возможность активного участия пользователя
в формировании последовательности работ. Для этого в программах допускается явное описание векторов и матриц и задание их характеристик: степень разреженности матриц, разрешение параллельной обработки элементов и т.д. Естественно, внесение в программы приложения соответствующих описателей лишает программы мобильности, они смогут работать только
в PETS среде.

Библиотеки, классифицируемые как системы математического обеспечения, например MATLAB, обеспечиваются интерфейсом с языками Фортран и Си. Но системы программирования для этих языков, встроенные
в библиотеку, не могут соревноваться по качеству объектного кода с кодом, продуцированным отдельными независимыми компиляторами с этих универсальных языков. Наконец, приложения, получаемые при помощи данной среды программирования, не отчуждаемые при помощи данной среды программирования, не отчуждаемы от среды и поэтому также
не мобильны.

Конечно, библиотеки допускают использование своих математических подпрограмм и пакетов из независимых Фортран и Си-систем программирования, однако наибольший эффект от использования библиотеки получается при погружении в ее среду приложения целиком. Коммерческие мотивы в проблеме мобильности приложений несомненны.

Одним из главных критериев качества математического обеспечения считается надежность вычислений, которая обеспечивается, в частности, сертификацией библиотечных программ. Так как лицензия одной программы дешевле лицензии целой библиотеки, то на рынке математического обеспечения всегда будут востребованы пакеты программ, ориентированные под конкретные запросы пользователей.

Можно предположить, что будущее данного направления состоит
в ускоренном развитии технологии «облачных пакетов» - генерация сертифицированных пакетов программ с открытым исходным кодом, настроенных на заданную предметную область и конкретную вычислительную среду.

Список литературы

1. Андреев, А.М. Многопроцессорные вычислительные системы / А.М. Андреев. - М.: МГТУ , 2011. - 332 c.
2. Атовмян И.О. Архитектура вычислительных систем. М.: МИФИ, 2002. – 254 с.
3. Бройдо, В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов / В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. - СПб.: Питер, 2011. - 560 c.
4. Гусева, А.И. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник / А.И. Гусева. - М.: Academia, 2016. - 640 c.
5. Гусева А.И., Киреев В.С. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебник. – М.: Академия, 2014. – 288 с.
6. Информационные технологии и вычислительные системы: Математическое моделирование. Вычислительные системы. Нанотехнологии. Прикладные аспекты информатики / Под ред. С.В. Емельянова. - М.: Ленанд, 2012. - 108 c.
7. Калмакова, А.В. Вычислительные машины, системы и сети / А.В. Калмакова, О.Е. Узинцев. - М.: МГИУ, 2008. - 76 c.
8. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. М.: ФОРУМ – ИНФРА-М, 2005. – 512 с.
9. Мелехин, В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник / В.Ф. Мелехин. - М.: Академия, 2008. - 336 c.
10. Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем. 2-е изд. СПб.: Питер, 2011. – 154 с.
11. Партыка, Т.Л. Электронные вычислительные машины и системы: Учебное пособие / Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - М.: Форум, Инфра-М, 2012. - 368 c.
12. Путилин, А. Б. Вычислительная техника и программирование в измерительных системах / А.Б. Путилин. - М.: Дрофа, 2006. - 448 c.
13. Сенкевич, А.В. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы: Учебник. - М.: Academia, 2017. - 896 c.