Microsoft Word впвс book 2011 sev pa doc

разделяя их на аппаратные и программные. Аппаратная реализация будет 
состоять в наличии физических структур, которые непосредственно 
соответствуют логике организации и функционирования вычислительного 
механизма и реализуют часть или весь вычислительный процесс. Программная 
реализация предполагает наличие виртуальных, то есть программно 
смоделированных, структур, которые также соответствуют логике организации 
и функционирования вычислительного механизма и реализуют часть или весь 
вычислительный процесс, и логически являются надстройкой или пристройкой 
к вычислительным структурам физического уровня. 
Полезно ввести различные уровни определенности вычислительного 
механизма: 
аппаратную, 
программную, 
смешанную, 
виртуальную, 
абстрактную. Аппаратное определение предполагает вариант реализации 
механизма непосредственно только физическими структурами. Программное 
определение указывает на то, что механизм представлен только элементами, 
программно надстроенными над элементами физического уровня и 
функционирующими непосредственно так, как предписано описанием 
механизма. Смешанный вариант предполагает использование одновременно и 
аппаратных и программных элементов. Виртуальное определение предполагает 
подмену принципа работы механизма с сохранением его внешнего 
представления (функциональности, интерфейсов и др.). Абстрактное 
определение не фиксирует реализацию механизма. 
Важным является вопрос выбора сложности механизма и детальности его 
описания. Проанализировав современные канонические вычислительные 
архитектуры и их реализации, можно разложить их на ограниченное число 
принципов – вычислительных механизмов, из которых они составлены. 
Результаты зафиксировать в виде библиотеки механизмов. Может возникнуть 
вопрос о том, что при таком подходе появится множество вариантов разбиения 
вычислительных систем на механизмы. Однако такая проблема является 
надуманной, так как, если двигаться в анализе сверху вниз, предполагая 
наличие исходного архитектурного описания, не создавая его методом 
"обратной раскрутки", результат будет однозначный или с вариантами по числу 
вариантов архитектур. 
Описание ВсС на уровне вычислительных механизмов целесообразно 
рассматривать в качестве одной из форм представления проектируемой 
системы, которая отражает в первую очередь внутреннее устройство системы 
на уровне подсистем и контуров определенной функциональности. Такое 
представление дополняет, например, совокупность потоков данных и 
управления, раскрывая принципы устройства системы. 

---

64 
Представление вычислительных механизмов возможно, например, в виде 
структур данных и алгоритма, оперирующего с ними, в виде математического 
выражения, в виде регистровой модели и диаграммы ее функционирования т.д. 
Выбор формы представления и способа композиции вычислительных 
механизмов представляет собой сложную проблему, и будет обсуждаться далее. 
Вычислительные и иные категории механизмов, широко используемые в 
ВсС, требуют классификации, системы метрик и подробного описания. Можно 
говорить о выделении подмножества базовых вычислительных механизмов, 
характерных для современного состояния области ВсС. В целом множество 
механизмов является открытым для расширения, в нем могут выделяться 
универсальные 
или 
специализированные 
системы 
механизмов, 
поддерживающие конкретные технологии синтеза целевых ВсС. 
Важной 
является 
возможность 
поддержки 
аспектной 
модели 
проектирования ВсС за счет использования наряду с вычислительными 
механизмами механизмов иной направленности, например, в части 
энергосбережения, тестового обеспечения, конструктивного исполнения и 
другого. В зависимости от контекста, один и тот же механизм может быть 
включен в состав различных аспектных срезов ВсС (например, в поведенческий 
и инструментальный). 
Отметим, что качественный переход в представлении проектируемой ВсС 
от уровня функционального описания (отвечает на вопрос, что надо сделать) к 
уровню исполняющей инфраструктуры (отвечает на вопрос, как надо сделать) и 
состоит в покрытии функций механизмами или, наоборот, в отображении 
функций на композицию механизмов. 
Предлагается делить вычислительные механизмы по уровню сложности на 
4 категории: 
• атомарные (стандартные) вычислительные функциональные элементы 
(SN74, операторы языка…); 
• составные (композитные вычислительные функциональные элементы);
• подсистемы организации вычислительного процесса (прерывания, кэш-
память, очереди …); 
• комплексный вычислительный процесс – виртуальная вычислительная 
машина 
(ВВМ) (значимая 
вычислительная 
функциональность, 
самодостаточная для решения завершенной вычислительной задачи). 
2.1.3.2 Виртуальные вычислительные машины 
В вычислительной технике крайне популярен термин virtualization 
(виртуализация) и, в частности, virtual machine (виртуальная машина) [51, 20]. 
Определенная проблема заключается в том, что значения понятий “virtual” и 
“виртуальный” заметно отличаются. 

---

65 
Понятие “virtual” в контексте вычислительной техники определяется как 
“simulated” (моделировать или воспроизводить поведение или свойства чего-
либо) или “imitated” (следовать модели или шаблону). Для русского понятия 
“виртуальный” аналогичного специфического широко распространенного 
определения нет. В общем случае “виртуальный” трактуется как “условный, 
воображаемый, несуществующий, возможный, кажущийся; такой, который 
может или должен проявиться при определённых условиях”. Реже встречается 
конкретизация для информатики в виде “условный, кажущийся; не 
существующий в действительности, не имеющий физического воплощения”, 
что еще хуже. В результате понятие “виртуальная машина”, воспринимаемое 
дословно, заметно искажается относительно исходного “virtual machine”. 
В сложившейся ситуации на помощь может придти понятие 
“абстрактный”. Абстрагированием называют мысленное отвлечение от каких-
либо признаков, свойств, связей объекта или явления с целью выделения, 
обособления его существенных сторон. В процессе абстрагирования зачастую 
происходит игнорирование или сокрытие отдельных деталей исходного объекта 
или явления, в результате чего получается “модель”. Абстрактный объект как 
таковой не существует в природе, он существует только в виде абстракции или 
идеи (модели). Абстрактные объекты часто используются для снижения 
сложности описания вычислительных систем, а также для предоставления 
широкого спектра различных реализаций, за счет свободы реализаций в рамках 
несущественных для модели признаков или свойств. 
Виртуализация – абстрактное (модельное) представление вычислительных 
ресурсов программно-аппаратной платформы. 
Виртуальная машина – вычислитель (computer), полученный в результате 
виртуализации базовой вычислительной платформы. 
Сама по себе модель того или иного вычислителя не подразумевает 
реализации как таковой, однако каждая виртуальная машина имеет конкретную 
реализацию, как способ виртуализации базовой платформы. При этом в общем 
случае не делается принципиальных различий между “программной” и 
“аппаратной” реализациями. 
Ниже 
приводятся 
несколько 
трактовок 
термина 
виртуальная 
вычислительная машина (виртуальный вычислитель, ВВМ), которые 
раскрывают сложность и значимость данной абстракции в проектировании ВсС. 
Под виртуальной машиной можно понимать вычислитель, для которого 
определены правила поведения (например, система команд, условия ввода 
команд, данных, получения результата, правила синхронизации процесса), 
позволяющие однозначно описать алгоритм решения задачи. Описание 
виртуальной машины демонстрирует лишь внешние свойства вычислителя и 
правила его использования, не касаясь его устройства. 
ВВМ наиболее часто представляют собой сегодня последовательные 
интерпретаторы команд. Распространение термина виртуальная машина на 

---

66 
широкий класс так называемых самодостаточных вычислительных механизмов 
предоставляет ряд серьезных возможностей в повышении важности и 
удельного веса этапов абстрактного проектирования ВсС.