Цикл "Информационные системы ускорителей"

Вычислительная лаборатория

Преподаватели цикла ИСУ

Вехи истории

1975 год В начале года состоялся совет двух профессоров – заведующего кафедрой № 14 Вальднера О.А., профессора кафедры, главного инженера вакуумного института (НИВИ) Меньшикова М.И. и старшего научного сотрудника Аверьянова Г.П. Обсуждался вопрос о внедрении средств вычислительной техники в различные сферы деятельности кафедры и создания кафедральной вычислительной лаборатории. Было принято единогласное решение – вычислительную технику необходимо внедрять, базу создавать, а предложенные М.И.Меньшиковым соображения по компьютерному моделированию вакуумных систем оказались весьма плодотворными и были реализованы в учебном лабораторном практикуме по вакуумной технике, который после многочисленных модернизаций выполняется студентами по настоящее время, пережив три поколения компьютеров.

В декабре 1976 года комиссия института под руководством профессора Хетагурова Я.А. подписала акт о вводе в строй действующих двух компьютерных лабораторий на базе мини-ЭВМ ЕС 1010 на кафедре № 11 (заведующий кафедрой профессор Колобашкин В.М. – ректор МИФИ) и на кафедре № 14 (заведующий кафедрой профессор Вальднер О.А.).

Общее руководство лабораторией кафедры № 14 было возложено на с.н.с. Аверьянова Г.П., за программно-математическое обеспечение отвечал с.н.с. Гусаров В.Н., за технические средства – начальник ЭВМ Демиденко В.В.

Этому торжественному моменту предшествовал достаточно сложный напряженный период становления.

Выделение мини-ЭВМ ЕС 1010 для кафедры № 14 обсуждалось на Ученом совете МИФИ, где перед ведущими специалистами факультета Кибернетики выступал Г.П.Аверьянов с обоснованием основных направлений использования ЭВМ на кафедре № 14 (ЭВМ ЕС 1010 в начальной комплектации стоила ~ 300 тысяч долларов, была одной из лучших мини-ЭВМ, распространенной в СССР). Только после рассмотрения на Ученом совете было принято решение о выделении этой мини-ЭВМ для кафедры № 14.

В течение 1976 года, практически вся кафедра участвовала в оборудовании помещений вычислительной лаборатории. Были получены сверхдефицитные материалы для оборудования помещений, проведены серьезные монтажные работы, организации электропитания, монтажу и постройке основных устройств ЭВМ. Требования к помещению и электропитанию по тем временам предъявлялись очень жесткие, а вес оборудования (отдельных блоков) составлял по несколько сотен килограмм.

В 1977 году введен в строй зал устройств подготовки данных на перфоленте (УПДЛ) в комнате Б-307, начальная комплектация ЭВМ была увеличена примерно в два раза.

Работы, проводимые на этой машине, несмотря на смешной по нынешним временам ресурс (ОП – 64 кбайт, системный диск 800 кбайт, сменные диски 7,25 Мбайт) по своему творческому потенциалу значительно превосходили большинство работ, проводимых на современных персональных компьютерах несравненно большей мощности.

В лабораторию привлечено большое количество студентов, энтузиастов вычислительной техники, которые выполняли значительную часть производственных программ.

В Вакуумной лаборатории кафедры установлено два терминала VIDEOTON-340, работающих на последовательных каналах с мини-ЭВМ ЕС 1010, которые использовались в учебном практикуме по «Вакуумной технике» при исследовании на математических моделях процессов откачки и получения вакуума в различных системах (реальная откачка в рамках аудиторных часов практически невозможна). Кроме этого были созданы лабораторные практикумы по расчету пропускных способностей трубопроводов различной конфигурации.

Под руководством преподавателей лаборатории физики электронных приборов (ФЭП) и участии студентов вычислительной лаборатории разработал компьютерный лабораторный практикум по ФЭП.

Преподавателем Володиным Б.В.разработана методика компьютерного тестирования и приема зачетов по дисциплине ФЭП на базе ЭВМ ЕС 1010.

Г.П.Аверьянов и В.Н.Гусаров подготовили учебное пособие по САПР ускорителей заряженных частиц (УЗЧ): "Лабораторный практикум по курсу "Введение в САПР УЗЧ"" и на мини-ЭВМ ЕС 1010 был поставлен дисплейный лабораторный практикум по этому курсу.

По договору с отделением плазменных исследований ИАЭ им. И.В.Курчатова сотрудниками лаборатории было разработано общесистемное и специализированное программное обеспечение для микро-ЭВМ на микропроцессоре Intel 8080 в конструктиве CAMAC (КАМАК). Эта машина использовалась в структуре средств автоматизации системы аналоговой регистрации САПФИР-2.1, ориентированной на задачи анализа однократных и редко повторяющихся процессов. Сотрудники лаборатории отмечены в благодарственном письме президента академии наук СССР на имя министра высшего и среднего специального образования СССР. Ряд сотрудников были отмечены медалями ВДНХ.

Введен в строй дисплейный класс, в котором под управлением ЭВМ ЕС 1010 работало 12 графических дисплеев, причем графические карты для традиционных алфавитно-цифровых VIDEOTON-340 разработаны и поставлены ИАЭ им. И.В.Курчатова, с которым кафедральной вычислительной лабораторией велись совместные научно-исследовательские работы.

В дисплейном классе начали проводиться занятия как по общеобразовательным курсам информатики и программирования, так и по спец.курсам кафедры.

По инициативе доцента Юдина Л.И. и при поддержке Гусарова В.Н. начаты работы по созданию комплекса имитационно-исследовательских учебных практикумов по мощной импульсной технике (МИТ). Этот практикум является гордостью вычислительной лаборатории, он пережил также три поколения вычислительной техники, создан, в основном, силами студентов кафедры и активно используется уже более 20 лет. На Всесоюзной конференции по САПР в 1986 году в МАИ, работа студента кафедры Д.Палаткина по этой тематике была признана лучшей.

По инициативе, и при поддержке заведующего кафедрой А.Н.Диденко, а так же при участии сотрудников лаборатории ФЭП, выполнена хоз.договорная работа для Института физики высоких энергий (ИФВЭ, г. Протвино) по разработке аппаратно-программного обеспечение для модуля контроля магистрали MULTIBUS в составе информационно-управляющей системы 20-ти километрового протонного синхротрона.

По инициативе и при поддержке заведующего кафедрой чл.-корр. РАН А.Н.Диденко был подготовлен и проводится уже более 15 лет цикл занятий «Информатика и программирование» для всех 12 ÷ 13 групп вечернего факультета. Это решение было принято своевременно и значительно облегчило решение проблемы с учебной нагрузкой кафедры в тяжелые «перестроечные» годы. Этот цикл включает двухсеместровый курс и комплекс лабораторных практикумов, проводимых институтских компьютерных классах. На начальном этапе в классах мини-ЭВМ ЕС 1010, ЕС 1011, затем в общеинстиутских классах мини-ЭВМ сверхвысокой производительности VAX разработки колмпании DEC (Digital Equipment Corporation) и, наконец, на персональных компьютеров типа IBM PC.

В 1995 году вышло пособие Г.П.Аверьянова и А.С.Рошаля «Элементы информатики» для поддержки соответствующих курсов на дневном и вечернем отделениях.

На этом завершающем этапе жизни «старых» ЭВМ ЕС 1010 компьютерная база кафедры представляли кластер из трех ЭВМ ЕС 1010, имеющих максимально возможное расширение как ОП, так и дисковых и ленточных внешних запоминающих устройств, обеспечивающих высокопроизводительную работу двух дисплейных классов.

В это же время лабораторные практикумы, созданные для EC-1010, переводятся на "персоналки", и модернизируются, с учетом увеличения вычислительных мощностей и возможностей графической визуализации. Одним из первых, под руководством Л.И Юдина и Г.П. Аверьянова, силами студентов Князева А.А, Кунова И.А. и Овечкина С.В. был перведен на персональные компьютеры и модернизирован компьютерный практикум по мощной импульсной технике. Эта работа была отмечена на Московской конференции "Студенческая научная осень-94" в числе лучших.

В рамках поддержки курсов по информатике и программированиюна дневном и вечернем отделениях, преподавателями и студентами Вычислительной лаборатории разработан лабораторный практикум по изучению программных средств доступа в Internet (telnet, ftp и одного из одного первых интернет-браузеров Lynx, работающего без графики, в терминальном текстовом режиме). Практикум был ориентирован на компьютерные классы VAX (под управлением операционной системы VAX VMS), объединенные в общую сеть с рабочими станциями DEC Alpha (под управлением операционной системы Open VMS), котроые уже имели выход в глобальную сеть Internet.

Несмотря на большие финансовые трудности по инициативе заведующего кафедрой А.Н.Диденко был полностью заменен компьютерный парк Вычислительной лаборатории. Место списанных мини-ЭВМ ЕС 1010 заняли 16 персональных компьютеров, объединенных в локальную сеть с выделенным сервером повышенной надежности (использующим S.M.A.R.T.–технологию) и работающим круглосуточно.

Успешно внедренный в учебный процесс на персональных комппьютерах практикум по МИТ отмечен дипломом выставки-семинара "Телекоммуникационные и новые информационные технологии в системе ЛИЦЕЙ-ВУЗ", состоявшейся в МИФИ в 1997 году.

На прошедшей в 1999 году "Научной сессии МИФИ-99 коллектив преподавателей и студентов Вычислительной лаборатории был отмечен дипломом первой степени, за внедрение в учебный процесс компьютерных тренажеров и специализированного программного обеспечения.

В рамках создания единой корпоративной компьютерной сети МИФИ, локальная сеть вычислительной лаборатории каф. ЭФУ включена в общеинститутскую сеть, с выходом в глобальную сеть Internet.

В новом компьютерном классе лаборатории разрабатываются, модернизируются или адаптируются к новым вычислительным мощностям компьютерные практикумы по электрофизике, информатике и программированию.

Разработан и запущен в эксплуатацию сайт вычислительной лаборатории www.accel.ru, предназначенный для информационной поддержки учебного процесса в компьютерных классах и самостоятельной работы студентов (при наличии выхода в Internet).

В 2004 году в Вычислительной лаборатории возобновилась полнокровная научная работа - был заключен хоз. договор с Институтом ядерной и радиационной физики ВНИИЭФ (г. Саров). Эта работа связана с разработкой методов проектирования импульсных ускорителей большой импульсной мощности на базе формирователей импульсов очень высокого напряжения, а также созданием соответствующих пакетов прикладных программ.

В рамках хоз. договора с Институтом ядерной и радиационной физики ВНИИЭФ (г. Саров) разработан пакет прикладных программ SUMMIT (для ОС Windows) позволяющий, в отличие от стандартных пакетов САПР электроники и электротехники, наиболее точно моделировать элементы электрических схем с распределенными параметрами (в соответствии с требованиями заказчика).

Для увеличения мощности локальной сети приобретен сервер на базе двухпроцессорной системы с четырех ядерными процессорами Intel Xeon E5405 и объемом оперативной памяти 8 Гб.

В рамках модернизации курсов по информатике и программированиюна дневном и вечернем отделениях, преподавателями и студентами Вычислительной лаборатории разрабатываются лабораторные практикумы по основам операциооных систем (Windows и UNIX) и элементам web-технологий (в частности, HTML).

В связи с бурным и непрерывным развитием информационных технологий и программно-технических средств, осущесвляется непрерывная модернизация существующих компьютерных лабораторных практикумов по электрофизике, информатике и программированию. Разрабатываются новые лабораторные практикумы связанные с использованием в задачах электрофизики распространенных и популярных программных пакетов для научных и технических вычислений, таких как MATLAB и Excel и др.

В 2011 году, в очередной раз, полностью заменены компьютеры в классе Вычислительной лаборатории.

Реализуются задачи по разработке и внедрению программно-технических средств дистанционного обучения в области дисциплин связанных с электрофизикой и ускорителями заряженных частиц.

Разработана методика дистанционного обучения, учитывающая специфику подготовки специалистов по электрофизике и ускорителям заряженных частиц.

В Институте системного анализа РАН, ст. преподавателем В.В.Дмитриевой защищена диссертация: "Разработка распределенной информационной научно-образовательной среды "Электрофизика"".

Изучаются и адаптируются инструментальные средства поддержки дистанционного обучения, обеспечивающие требуемый уровень надежности и безопасности информации, а также опробируются технические средства и операционные среды, в наибольшей степени соответствующие задачам дистанционного обучения.

Основным направлением внедрения средств дистанционного обучения выбрано создание виртуальных лабораторий, обеспечивающих дистанционный доступ студентов к выполнению лабораторных практикумов по электрофизике. В настоящее время в стадии реализации находятся виртуальные лаборатории по мощной импульсной технике (МИТ) и лабораторный комплекс "Динамика пучков заряженных частиц и каналы транспортировки".

В рамках научно-методического обеспечения лабораторного комплекса "Динамика пучков заряженных частиц и каналы транспортировки" разрабатывается учебно-научный пакет прикладных программ "КАТРАН".