Для регистрации широкополосного сигнала с различных систем наблюдений в режиме реального времени разработан и запущен в работу аппаратно-программный комплекс (АПК), состоящий из двух пространственно разнесённых частей (автономной и стационарной). Стационарная часть комплекса находится в лабораторном корпусе ИКИР ДВО РАН. Автономная часть расположена в пункте наблюдений «Карымшина», удалённом на 18 км юго-юго-западнее Института. Между частями АПК организована высокоскоростная wi-fi линия связи для обмена данными и контроля работы удалённого оборудования. Структура комплекса представлена на рис. 1.
В автономной части АПК аналоговый сигнал, полученный с помощью первичных преобразователей исследуемых геофизических полей, обозначенных на рисунке «Датчик 1»… «Датчик N», проходит предварительное усиление и поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Далее персональный компьютер (ПК), используя программы регистрации, производит запись цифрового сигнала на внутренний накопитель в формате RIFF (WAVE) без использования сжатия. Исключается ситуация переполнения носителей информации, что обеспечивает непрерывность записи данных. Число одновременно хранимых суточных данных задаётся пользователем системы, исходя из объёма свободного пространства на используемом носителе. Для хранения полученных данных используется буферный накопитель большой ёмкости, на который они копируются с предварительным переводом в формат FLAC (Free Lossless Audio Codec). Этот формат позволяет производить сжатие аудиоданных без потерь. Заполненный накопитель своевременно меняется на новый и помещается в банк данных лаборатории. Следует отметить, что в архитектуру разработанного программного продукта заложена возможность одновременной и независимой работы с несколькими АЦП.
Рис.1. Структурная схема АПК
Важно, что на удалённой станции наблюдений, не имеющей централизованного электроснабжения, в качестве ПК используются энергоэффективные миникомпьютеры с высокой вычислительной мощностью и малым потреблением электроэнергии.
В стационарной части АПК для оптимизации функций обработки и хранения данных, используются два сервера. Один из них оснащается мощными процессорами и расширяемым дисковым пространством и предназначен для сбора данных с автономной части комплекса, их предварительной обработки, хранения и обработки запросов пользователей. В реализованном АПК данный сервер включает:
1. 16-ядерную двухпроцессорную систему на базе Intel Xeon с тактовой частотой 2.4 ГГц;
2. оперативную память объёмом 64 Гб;
3. 12 Тб дискового пространства.
Особенностью второго сервера в АПК является наличие одновременно подключённых четырёх современных видеокарт GeForce RTX 2080 (2944 ядра NVIDIA CUDA, базовая тактовая частота – 1515 МГц, 8 Гб GDDR6 памяти) с поддержкой технологии параллельных вычислений NVIDIA CUDA. Он производит основную обработку данных, используя высокопроизводительные видеокарты, а также разработанный программный комплекс. Для разделения ресурсов между программами анализа сигналов применяется подход, основанный на использовании нескольких виртуальных машин и технологии Virtual Function I/O (VFIO), с помощью которой виртуальные машины получают прямой доступ к PCI-устройствам, в том числе и к видеокартам. Это позволяет обеспечить дополнительное разделение вычислительных мощностей между задачами.