С. Л. Гольдштейн А. В. Кибардин информатика для физиков часть Введение Учебное пособие

Структура ЭВМ 5-го поколения

Работу пользователя ЭВМ в настоящее время можно представить с помощью следующей схемы.

Рис. 1.7

Для решения задачи на ЭВМ необходима программа, которую создает либо сам пользователь, либо программист.

Архитектура ЭВМ 5-го поколения предусматривает наличие “интеллектуального интерфейса”, заменяющего программиста (рис.1.8).

Рис. 1.8

В состав интеллектуального интерфейса входят; 1 – процессор общения; 2 – планировщик (“автоматический программист”); 3 – база знаний. Пользователь ставит задачу такой ЭВМ на естественном языке (возможно, в рукописной или речевой форме); процессор общения переводит задание в форму, понятную планировщику, который, используя знания из базы знаний, разрабатывает программу, решающую поставленную задачу. Затем программа выполняется той частью ЭВМ 5-го поколения, которая обозначена на рис.1.8 как обычная ЭВМ.

Системы обработки данных

Отдельная ЭВМ или процессор являются элементами, позволяющими строить сложные вычислительные системы обработки данных. Система обработки данных (СОД) – это совокупность технических средств и программного обеспечения, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и технических объектов.

В состав технических средств СОД входит оборудование для ввода, хранения, преобразования и вывода данных, в том числе ЭВМ, устройства сопряжения ЭВМ с объектами, аппаратура передачи данных и линии связи. Программное обеспечение СОД – это совокупность программ, реализующих возложенные на систему функции. Функции СОД состоят в выполнении требуемых актов обработки данных: ввода, хранения, преобразования и вывода.
Классификация СОД

СОД можно классифицировать на основе способа построения. На рис.1.9 представлена такая классификация.

Рис.1.9
Одномашинные СОД. Исторически первыми были одномашинные СОД, построенные на базе единственной ЭВМ с классической однопроцессорной структурой. К настоящему времени накоплен значительный опыт проектирования и эксплуатации таких СОД. Однако, производительность и надежность таких систем оказывается удовлетворительной для ограниченного применения, когда требуется относительно невысокая производительность и допускается простой системы в течение нескольких часов из-за отказов оборудования. К настоящему времени мы пришли к физическому пределу быстродействия элементов электронных схем ЭВМ, а стало быть, к пределу производительности систем на базе таких ЭВМ. Кроме того, при любом уровне технологии невозможно обеспечить абсолютную надежность элементной базы, и поэтому нельзя исключить для таких СОД возможность потери работоспособности.
Вычислительные комплексы. Начиная с 60-х г. XX в. для повышения надежности и производительности СОД несколько ЭВМ связывались между собой, образуя многомашинный вычислительный комплекс (ВК). В ранних ВК связь между ЭВМ обеспечивалась через ВЗУ, т.е. за счет доступа к общим наборам данных. Такая связь называется косвенной и оказывается эффективной только тогда, когда ЭВМ взаимодействуют редко (рис.1.10 а).
Более оперативное взаимодействие ЭВМ достигается за счет прямой связи через адаптер, обеспечивающий обмен данными и передачу сигналов прерывания через каналы ввода-вывода (КВВ) двух ЭВМ (рис.1.10 б). За счет этого создаются хорошие условия для координации процессов обработки данных, и повышается оперативность обмена данными, что позволяет вести параллельную обработку данных и существенно увеличить производительность СОД.

а – косвенная связь б – прямая связь

Рис. 1.10

В многомашинных ВК взаимодействие процессов обработки данных осуществляется только за счет обмена сигналами прерывания и передачи данных через адаптеры КВВ или ВЗУ. Лучшие условия для взаимодействия процессов обработки данных – когда все процессы имеют доступ ко всему объему данных и могут взаимодействовать со всеми периферийными устройствами ВК. ВК, содержащие несколько процессоров с общим ЗУ и периферийными устройствами, называются многопроцессорными ВК. Пример такого комплекса приведен на рис.1.11.

Процессоры (Пр), модули оперативной памяти (МП) и каналы ввода-вывода (КВВ), к которым подключены периферийные устройства (ПУ) объединены в единый комплекс с помощью средств коммутации, обеспечивающих доступ каждого процессора к любому модулю оперативной памяти и к каналу ввода-вывода. В многопроцессорном комплексе отказы отдельных устройств влияют на работоспособность СОД в меньшей степени, чем в многомашинном ВК. Многопроцессорные ВК позволяют вести параллельную обработку информации.

Рис.1.11

Многомашинные и многопроцессорные ВК являются базовыми средствами для создания СОД различного назначения. Поэтому в состав ВК принято включать только технические и общесистемные средства, но не прикладное программное обеспечение.