Рабочие станции (Work Station, WS)
Создавались как интеллектуальные терминалы в сетях супер-ЭВМ для разгрузки их от рутинных операций интерфейса, что потребовало от WS высоких характеристик. Высокие характеристики WS позволяли использовать их как высокопроизводительные микро-ЭВМ.
В России распространены WS таких фирм, как IBM, SUN Microsystem Computer Company, Silicon Graphyks и др.
Области применения WS – переработка больших объёмов информации:
- автоматизированное проектирование;
- сложные тренажеры;
- создание мультфильмов;
- обработка сейсморазведочной информации.
Аппаратная база WS (Hard Ware) использует:
- высокопроизводительные RISK-процессоры;
- высокопроизводительный машинный интерфейс (шины адреса, данных, команд) – разрядность процессоров и шин 8 байт (в PC -4 байта);
- большие объёмы ОЗУ;
- высокопроизводительные жесткие диски, использующие SCSI-интерфейс (SCSI-2, SCSI-2 Fast Whit);
- высокопроизводительную и высокоэффективную графику (видеопамять более 512 Мбайт, дисплеи с диагональю не менее 19").
WS эксплуатируются исключительно под управлением многопользовательских операционных систем семейства Unix (на WS Sun - Solaris, на PC - Linux и т.п.)
ОС Unix разрабатывалась для больших ЭВМ и оказалась очень удачной для сетевых структур.
WS работают как правило в составе иерархической сети. Одна из машинсети (как правило, с .максимальной производительностью и максимальным объёмом памяти) используется как головная(выполняющая функции сетевого сервера, файл-сервера, главного вычислителя). Другиемашины выполняют функции интеллектуальных терминалов.
Пользователь в сети имеет имя и пароль, наделяющие его определёнными правами доступа к информации (максимальными правами наделён администратор сети).
Рациональную организацию вычислительного процесса берёт на себя ОС головной машины (пользователь, как правило, не знает, где лежит его материал и какая ЭВМ сети его обрабатывает в данный момент).
Для WS разработано большое число промышленных комплексов программ обработки сейсморазведочных данных (в Саратове эксплуатируются СЦС-5, Geovecteur Plus, ProMax, Focus и др.)
Для PC разрабатываются комплексы экспресс-обработки (SDS PC, SeisWin, RadExPro Plus и др.). Имеет место тенденция адаптации промышленных комплексов к платформеPC (например, Focus под управлением ОС Linux).
Содержание обработки можно уяснить, рассмотрев наиболее употребительные алгоритмы, однако в настоящее время разработчики комплексов их не публикуют, полагая программные продукты ноу-хау фирмы. Тем не менее, набор основных алгоритмов ограничен и практически одинаков во всех комплексах.. Поэтому можно в качестве примера конкретной реализаци использовать СЦС-3 ЕС, где описание программ сопровождалось кратким изложением алгоритма.
Так как данный курс сильно ограничен во времени, то для практического освоения следует выбрать комплекс с наиболее простым интерфейсом, каковыми, как правило, являются комплексы экспресс-обработки.
Всё сказанное выше определило выбор комплексов программ, рассматриваемых в данном курсе:
- структура комплексов рассматривается на примере RadExPro Plus (проектная организация обработки) и SeisWin (профильная организация);
- основные алгоритмы - на основе СЦС-3 ЕС.
- некоторые особенности современных промышленных комплексов программ насмотрим на примере комплексов Focus (разработан израильской фирмой Paradigm Geophysical), и Geovecteur Plus (разработан французской Companie General Geophysic).
Терминология (предложена ЦГЭ)
Алгоритм - последовательность действий над обрабатываемой информацией, направленная на достижение желаемого результата.
Программа (программный модуль) - последовательность команд на алгоритмическом языке программирования или машинно-ориентированных команд, реализующих тот или иной алгоритм.
Примечание:один и тот же алгоритм может быть реализован разными способами (разными программами).
Процедура этап обработки информации, отличающийся от других этапов целью (например, коррекция СП, коррекция КП, миграционное преобразование, скоростной анализ и т.п.).
Примечание:процедура может реализовыватъся одним или несколькими последовательно выполняемыми алгоритмами.
Граф (граф обработки, граф задания)- последовательность процедур во всём цикле обработки или в пределах одного задания на обработку.
Геофизическое задание (поток обработки в RadExPro) – описание последовательности преобразований некоторого объёма входной информации и фиксации результатов преобразований.
Любое геофизическое задание должно:
- начинаться с модуля, загружающего обрабатываемый объём информации (входной поток информации);
- представлять собой описание последовательности операций с параметрами операций;
- сопровождаться вспомогательной информацией, используемой в обработке;
- заканчиваться модулем записи результатов обработки (выходной поток информации).
Контрольные вопросы
1. По каким критериям классифицируются комплексы программ обработки сейсморазведочных данных?
2. Каково назначение полевых обрабатывающих комплексов?
3. Каково назначение лабораторных обрабатывающих комплексов?
4. Какие виды организации процесса обработки используются в обрабатывающих комплексах?
5. Какие типы вычислительных платформ вам известны?
6. Чем различаются I и II поколения больших ЭВМ?
7. Каковы принципиальные отличия ЭВМ III поколения?
8. Какая концепция организации вычислительного процесса реализована в больших ЭВМ III поколения?
9. В чём принципиальные отличия супер-ЭВМ и какова стратегия их использования?
10. В чём состоит концепция персонального компьютера (РС)?
11. По каким причинам были вытеснены большие ЭВМ?
12. Чем принципиально отличаются рабочий станции (WS) от персональных компьютеров и какова стратегия их использования?
13. Какой тип операционных систем используется в WS?
14. Какие комплексы программ обработки сейсморазведочных данных для WS вам известны?
15. Какие комплексы программ обработки сейсморазведочных данных для экспресс-обработки вам известны?
16. Что понимается под алгоритмом?
17. Что понимается под программой (программным модулем)?
18. Что понимается под процедурой обработки?
19. Как строится геофизическое задание (поток обработки)?
Раздел 3 Комплексы программ обработки
эквидистантно кодированной
сейсморазведочной информации
В настоящее время при проведении сейсморазведочных работ в подавляющем большинстве случаев используется эквидистантное кодирование (шаг дискретизации чаще всего выбирается dt = 0.5, 1, 2 или 4 мс). Все промышленные комплексы обрабатывающих программ ориентированы именно на этот вид кодирования.
Алгоритмическое обеспечение в разных обрабатывающих комплексах одного назначения отличается незначительно. Различия между ними состоит:
- в типе вычислительной платформы и операционной системе (ОС),
- в организационной структуре и сервисных функциях.
Поскольку целью курса является ознакомление с алгоритмическим содержанием обрабатывающего звена ИС, то за основу рассмотрения может быть взят любой из комплексов. Поэтому организационную сторону будем рассматривать на базе комплексов программ обработки сейсморазведочной информации RadExPro и SeisWin. Некоторые особенности современных промышленных комплексов программ насмотрим на примере комплексов Focus (разработан израильской фирмой Paradigm Geophysical), и Geovecteur Plus (разработан французской Companie General Geophysic). Алгоритмическое наполнение комплексов рассмотрим, опираясь на материалы комплекса СЦС-3, разработки ЦГЭ.
Тема 3.1. Особенности комплекса СЦС-3.
СЦС-3 – комплекс обработки профильной информации (2D) на ЕС ЭВМ, позже адаптированный для РС ЭВМ (соответственно СЦС-3 ЕС и СЦС-3 РС) с сохранением наиболее эффективных алгоритмов обработки и интерфейса пользователя
О вычислительной мощности ЕС ЭВМ различных моделей можно судить по ниже приведённым характеристикам
| Модель ЕС ЭВМ | ||||
| Быстродействие (тыс. оп/с) | 1 000 | |||
| Емкость ОЗУ (Мбайт) | 0,64-0,128 | 0.128 -0.512 | 0.256 - 1 | До 4 |
Минимальная конфигурация ЭВМ, необходимая для функционирования комплекса СЦС-3 ЕС:
- ёмкость ОЗУ ³ 0.256 Мбайт,
- ёмкость дисковой памяти (НМД) ³ 29 Мбайт,
- количество цифровых магнитофонов (НМЛ) ³ 4 устройства.
Использование в качестве вычислительной платформы ЭВМ 3-го поколения позволили сформировать комплекс программ, отличительными чертами которого были следующие:
· Динамическое распределение ресурсов ЭВМ обеспечивало работу в многозадачном (многопользовательском) пакетном режиме, обеспечивавшем наилучшее использование ресурсов ЭВМ.
· Обрабатываемая информация и результаты обработки хранились на МЛ.
· Управляющая информация вводилась с ПфК (позже – с дисплеев, но структура данных имитировала ПфК).
· Результат обработки рассматривался как одна из модификаций исходных данных(это позволяло передавать результаты обработки одной программы на вход другой).
· Единица обработки – профиль,
· Единица работ – геофизическое задание.
· Данные, многократно используемые в процессе обработки, хранятся в таблицах паспорта профиля (описание системы наблюдения, статические поправки (СП), скоростные характеристики и т.п. данные).
Программное обеспечение СЦС-3 включало в себя:
~ управляющую часть;
~ обрабатывающую часть;
~ автономные программы, работающие под управлением ОС.
· Управляющая часть в свою очередь включало в себя управляющую программу LEADER и набор программ-процедур (PROC), реализующих:
~ ввод, редактиров., диагностику параметров задания;
~ загрузку программных модулей;
~ динамическое распределение памяти;
~ управление процессом обработки;
~ обработку массивов данных;
~ транспорт данных, печать данных;
~ обработку аварийных ситуаций;
~ регистрацию статистических данных и затрат времени.
· Обрабатывающая часть включала:
~ основные программы (Main Program, MPGM) осуществляли
ансамблевую обработку сейсмотрасс;
~ геофизические подпрограммы (Subroutine Program, SPGM) несли
основную вычислительную нагрузку и реализовывали по-трассо
вую обработку информации.
Тема 3.2. Особенности комплекса RadExPro Plus
Система RadExPro Plus предназначена для комплексной обработки данных наземной, речной и морской сейсморазведки, контроля качества полевых сейсмических данных.
Система RadExPro Plusработает на персональных компьютерах под управлением MS Windows 98/Me/NT/2000/XP/ /Vista и представляет собой единую графическую оболочку с интегрированными в нее процедурами математической обработки, анализа и визуализации данных.
Возможности системы:
• Полнофункциональная обработка данных наземной и морской сейсморазведки 2D.
• Контроль качества (QC) полевых данных сейсморазведки 2D/3D.
• Обработка данных ВСП.
• Обработка георадиолокационных данных.
• Обработка и интерпретация данных КМПВ.
Система RadExPro Plus поставляется в нескольких стандартных конфигурациях. Они объединены общей графической оболочкой с удобным и понятным интерфейсом, но различаются набором встроенных обрабатывающих модулей и специальных инструментов:
● Basic- обработка данных малоглубинной сейсморазведки МОВ ОГТ, МПВ и данных георадиолокации;
● Standard- обработка данных малоглубинной сейсморазведки МОВ ОГТ и МПВ, обработка данных ВСП;
● QC- контроль качества и полевая обработка данных 2D/3D сейсморазведки;
● Advanced- контроль качества и полевая обработка данных 2D/3D сейсморазведки, обработка данных ВСП.
Минимальные системные требования:
- процессор Pentium-4 и выше,
- OC MS Windows 98 /2000/XP/Vista,
- ОЗУ 256 Mb RAM и больше,
- монитор SVGA и лучше,
- дисковая память 30 Mb свободного места на диске для файлов программы
Рекомендуемый минимум:
процессор Pentium-4, 2.4 GHz;
OC MS Windows XP или 2000;
1 GВ оперативной памяти;
монитор разрешением 1280x1024
Единицей обработки в комплексе RadExPro Plus являетсяпроект (Project) – совокупность данных всех профилей участка исследований, группы профилей или одиночного профиля, объединенных общей стратегией обработки (общим графом). Он включает исходные данные, результативные материалы, и базу данных, где хранятся вспомогательные материалы обработки (геометрия систем наблюдения, статические поправки, скоростные характеристики, параметры обработки и т.п.).
Единицей работы являетсягеофизическое задание (или поток, Flow).
Тема 3.3. Особенности комплекса SeisWin
Пакет программ "SEIS WIN" предназначен для выполнения стандартной обработки сейсмоданных, в том числе для оперативного супервайзерского контроля в поле технических и методических стандартов качества полевых сейсмограмм и методики полевых работ в целом.
Пакет программ обработки позволяет производить обработку 2D и 3D данных с этапа ввода исходных полевых сейсмограмм до получения суммарного разреза (куба) при условии предварительного занесения значений координат ПВ и ПП в этикетки трасс (предусмотрено чтение SPS-файлов). В том случае, если значения координат ПВ и ПП не занесены в этикетки исходных трасс, необходимо предварительное использование пакета программ описания геометрии "Survey Win" или любого другого аналогичного пакета программ.
В пакете "SEIS WIN" реализованы элементы интерпретационной обработки сейсмоданных:
корреляция осей синфазности волн;
построение палеосейсмических разрезов;
выборка профилей из 3D куба;
формирование горизонтальных срезов 3D куба;
и др.
Пакеты программ "SEIS WIN" и “SURVEY WIN” интенсивно развиваются и дополняются новыми процедурами обработки, в том числе с учётом пожеланий Заказчика.
Указанные пакеты программ могут быть инсталлированы на PC с минимальными техническими характеристиками, но наиболее высокая производительность может быть достигнута для следующей конфигурации компьютера:
- процессор “Intel Pentium-III” не ниже 1000 МГц;
- оперативная память не менее 256 Mb;
- объём жёстких дисков не менее 20 Gb.