Geum.ru

Организация эвм, комплексов и систем

Вид материалаЛитература

Содержание


Технические средства ВС
Программное обеспечение ВС
Подобный материал:


Организация ЭВМ, комплексов и систем

Часть II


VII семестр, 7 недель, 51 час лекций, 17 часов лабораторных занятий, экзамен.


Основная литература.

  1. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. «Вычислительные комплексы, системы и сети» Учебник для ВУЗов. -Л. Энергоатомиздат. Ленингр отд., 1987. -228с.
  2. «Вычислительные машины системы и сети» под редакцией Пятибратова А.П.- М.: Финансы и статистика, 1991,- 400с.
  3. Каган Б.М. «Электронные вычислительные машины и системы» учебное пособие М.: Энергоатомиздат, 1985 - 552с.
  4. Анисимов Б.В., Голубкин В.Н., Петраков С.В. «Аналоговые и гибридные ЭВМ» учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1986. - 288с.
  5. Альянах И.Н. «Моделирование вычислительных систем», Л.: Машиностроение, 1988, - 223с.
  6. «Метрическая теория ЭВМ и вычислительных систем : методические указания к циклу лабораторных работ по дисциплине «Организация ЭВМ, комплексов и систем» » для студентов специальности 220100 . - Курск, КГТУ, составитель Типикин А.П., 1995, - две брошюры : Часть I Лабораторные работы №1,2,3, - 41с ; Лабораторная работа №4 . - 64с.



Дополнительная литература.
  1. «Основы теории вычислительных систем : Учебное пособие для ВУЗов «/ под ред. С. А. Майорова, - М.: Высшая школа, 1978г. - 408с.
  2. Хорошевский В.Г. »Инженерный анализ вычислительных машин и систем». - М.: Радио и связь, 1987г. - 255с.

ВВЕДЕНИЕ.


Слово «организация» происходит из французского и позднелатинского языков и означает :
  • внутренняя упорядоченность, согласованность, взаимодействие частей целого; совокупность процессов или действий, ведущих к образованию и совершенствованию взаимосвязей между частями целого.

В вычислительной технике «организация» может применяться по отношению к разным уровням средств : сетям, комплексам, системам, отдельным ЭВМ, её устройствам, процессорам, блокам, функциональным узлам; языкам, программному и информационному обеспечению и т.д. Следовательно, его смысл в ВТ зависит от вида рассматриваемого объекта и взгляда на его роль и способ построения.

В данной дисциплине ограничимся рассмотрением двух основных видов организации ЭВМ и систем, которые определяются двумя взглядами на их функционирование и построение : взглядом пользователя и взглядом разработчика.

Для пользователя важен набор функций и услуг ЭВМ, которые обеспечивают эффективное решение его задачи. Его не интересуют вопросы технической реализации этих функций и технические решения по достижении этих функциональных возможностей. Поэтому при проектировании ЭВМ в первую очередь создается её абстрактная модель, описывающая функциональные возможности машины и предоставляемые ею услуги, т.е. её функциональную организацию.

Функциональная организация ЭВМ - абстрактная модель совокупности функциональных возможностей, обеспечивающих эффективное решение прикладных задач, а также набора услуг, предоставляемых пользователю при поэтапном выполнении последовательности действий, осуществляемых в ходе решения его задачи : кодирования, программирования, ввода, управления ходом обработки, вывода, документирования.

В узком смысле в основе функциональной организации ЭВМ лежат принципы программного управления и двоичного кодирования информации.

В широком смысле - это способ кодирования данных при вводе, способы представления чисел, система команд, форматы команд и данных, способы адресации, виды алгоритмических языков программирования; средства интерпретации, трансляции и отладки программ; средства их редактирования, тип операционной системы; набор драйверов и утилит, средства обработки прерываний, набор периферийных устройств и носителей информации, услуги управляющих программ, способ управления файловой системой, функции программ технического обслуживания ЭВМ, средства защиты от несанкционированного доступа и вирусов, создания и управления базами данных и знаний, средства интеллектуализации ввода/вывода, ввод с речи, читающие сканеры, речевой вывод, графический ввод/вывод и т.п.

Разработчик ЭВМ должен обеспечить рациональную техническую реализацию названных функций, предусмотренных её абстрактной моделью, на основе физических средств: элементной базы, узлов, блоков и устройств. Для описания технических средств широко используются структурные схемы.

Структурная организация ЭВМ - это физическая модель, которая устанавливает состав и принципы взаимодействия основных функциональных частей машины без детализации их технической реализации.

Структурная схема - это графическое отображение структурной организации.

По степени детализации различают структурные схемы на уровне сетей, комплексов, систем, ЭВМ, устройств, процессоров, блоков, узлов и элементов. Для описания структурной организации ЭВМ или системы необходимо составить иерархическую систему структурных схем названных постепенно детализирующих её частей и элементов.

Структурные схемы применяются также и для описания абстрактной модели и функциональной организации ЭВМ, например для наглядного структурирования алгоритмов, программного обеспечения, пакетов прикладных программ, файловой системы, баз данных и знаний и т.п. Однако эти структурные схемы не имеют отношения к структурной организации ЭВМ.

Функциональная организация играет ведущую роль и в значительной степени определяет структурную организацию ЭВМ, но она не накладывает жестких ограничений на конечную техническую реализацию элементов, узлов и блоков ЭВМ.

Функциональное назначение ЭВМ, устройства, блока или узла определяет необходимый состав технических средств и характер связей между ними. В то же время одна и та же функция может быть получена на различных технических средствах и при разной их структурной организации. Классический пример - реализация булевых функций: программная в МПС, на ППЗУ, ПЛМ, ПЛИС, на логических интегральных схемах и даже, как в старину, на контактных сетях электромагнитных реле.

В инженерной практике применяется более краткий термин, соответствующий структурной организации :

Структура ЭВМ или системы – это организация системы из отдельных недетализированных её частей с такими их взаимосвязями, которые отображают распределение функций между ними.

Основная тенденция развития организации ЭВМ и систем – широкое внедрение методов параллельной обработки информации, так называемого параллелизма, и комплексирование средств вычислительной техники. Такой подход позволяет существенно повысить производительность ЭВМ и создать необходимые предпосылки для построения отказоустойчивых вычислительных систем (ВС). Затраты на введение параллелизма и комплексирование значительно меньше, чем на создание новой технологии производства более быстродействующей элементной базы. На любом уровне развития элементной базы они дают дополнительное мощное средство для повышения производительности ЭВМ на несколько порядков.

Сохраняет актуальность и третий подход к организации ЭВМ – сочетание алгоритмического (последовательного) и неалгоритмического (параллельного) принципов вычислений. Последний используется в аналоговых и гибридных (аналогово-цифровых) ЭВМ и системах и в новых потоковых цифровых ЭВМ, программно управляемых не последовательностью команд, а последовательностью операндов (данных) по степени их готовности к дальнейшим вычислениям. Этот подход дал положительные результаты в аналого-цифровых вычислительных комплексах (АЦВК), цифровых процессорах сигналов (ЦВС), потоковых микропроцессорах, аналоговых процессорах нечёткого логического вывода (ПНЛВ), аналоговых и гибридных электронных и оптоэлектронных нейрокомпьютерах.

Комплексирование средств вычислительной техники - это создание крупномасштабных систем обработки информации с целью повышения эффективности использования и расширения сферы применения ЭВМ путем объединения с помощью линий связи и дополнительных средств комплексирования (аппаратных и программных) многих ЭВМ, процессоров и устройств в вычислительные системы, комплексы, сети. Комплексируемые устройства и средства комплексирования производятся в виде модульных агрегатируемых устройств с унифицированными и стандартными интерфейсами.

Известны следующие классы скомплексированных систем :
  • многомашинные вычислительные комплексы (ММВК) с небольшим удалением ЭВМ друг от друга и обменом информацией по параллельному интерфейсу на расстояние не более 100м;
  • многопроцессорные вычислительные комплексы (МПВК) с применением в центральном обрабатывающем ядре агрегатируемых процессорных модулей и многомодульной многопортовой общей оперативной памяти (ООП) и общего поля периферийных устройств;
  • многопроцессорные вычислительные системы (МПВС) с построением центрального ядра в виде единого конструктивного модуля, содержащего несколько процессоров и модулей ООП с максимальной степенью связности и пропускной способностью внутреннего интерфейса;
  • вычислительные системы с перестраиваемой структурой центрального ядра (ВСсПС), в том числе транспьютерные сети с программируемой структурой при неизменных физических линиях связи между транспьютерами, так называемые «мелкозернистые» параллельные системы, в отличие от других систем перечисленных выше и ниже, называемых «крупнозернистыми»;
  • системы телеобработки (СТО) для централизованной обработки информации, собираемой по линиям связи с удаленных терминалов;
  • вычислительные сети (сети ЭВМ) для территориально-распределенной обработки и хранения распределенных баз данных и знаний, в том числе локальные вычислительные сети (ЛВС) с небольшим удалением ЭВМ (до 1 км) и простейшим дешевым моноканалом связи между ними;
  • глобальные вычислительные сети (ГЛВС) с произвольным удалением ЭВМ и сложной разветвленной сетью передачи данных (СПД), содержащей в узлах связи коммуникационные (коммутационные) микроЭВМ;
  • аналого-цифровые вычислительные комплексы (АЦВК), или гибридные вычислительные системы (ГВС), в которых к ведущей цифровой ЭВМ через аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи информации подключается сателлитная аналоговая вычислительная машина (АВМ) или без промежуточных преобразователей – гибридная цифровая машина (ГВМ), основанная на неалгоритмическом принципе вычислений. Последние способы осуществляют быструю параллельную обработку массовых инженерных задач и тем самым существенно повышают производительность вычислительных комплексов.


В дальнейшем все названное многообразие скомплексированных средств вычислительной техники условимся называть общим термином «вычислительная система (ВС)», которые представляются как единство трех основных элементов ее архитектуры: технических средств, программного и информационного обеспечения.

Архитектура ВС – это комплекс общих вопросов, характеристик и параметров, которые определяют ее функциональную и структурную организацию и существенных для пользователя, интересующегося в первую очередь ее функциональными возможностями, а не деталями технического исполнения.

Технические средства ВС – совокупность модульных, агрегатируемых устройств ЭВМ, в том числе нескольких ЭВМ, процессоров модулей ООП, терминалов и прочих периферийных устройств.

Программное обеспечение ВС – комплекс системных и управляющих программ, обеспечивающих при автоматической обработке прикладных программ эффективное использование технических средств и всех ресурсов ВС, в первую очередь важнейших из них: машинного времени и памяти. Сюда входят программные средства автоматизации программирования и программы технического обслуживания, в том числе средства повышения живучести ВС и организации отказоустойчивых вычислений.

Информационное обеспечение ВС – это коллективно используемые пользователями ВС наборы данных и знаний, долговременно хранящиеся во внешней памяти системы. Данные и знания сосредотачиваются в автоматизированных банках данных (АБД) и знаний (АБЗ). В современных ЭВМ и системах АБД и АБЗ обычно используют то же основной комплект технических средств, что и прикладные программы и системное ПО. Однако для организации коллективного доступа к АБД и АБЗ создается дополнительный системный управляющий программный комплекс – система управления базой данных (СУБД) или базой знаний (СУБЗ), который взаимодействует с системным ПО и прикладными программами.

ВС относятся к наиболее сложным искусственным системам, проектирование и прогнозирование поведения которых невозможно без глубокого теоретического изучения их основных характеристик и принципов функционирования.

Основным методом теории ВС, как сложных систем, является системотехнический подход к их исследованию и проектированию. Основной принцип системотехники – представление системы в виде совокупности взаимодействующих ее частей с учетом тесной ее связи с окружающей средой и взаимообусловленности всех ее свойств и характеристик: производительности, надежности и стоимости.

При системотехническом подходе к сложным системам ограничивают глубину исследования (степень детализации) их структурной и функциональной организации. В теории ВС в качестве конечных элементов системы рассматриваются устройства ЭВМ: процессоры, запоминающие устройства, каналы ввода-вывода, периферийные устройства, а именно – их внешние свойства, связи и характеристики без детального рассмотрения их внутренней организации. Программное обеспечение детализируется до уровня программных модулей.

Главные исследуемые факторы – принципы взаимодействия между устройствами ЭВМ и программными модулями, способы организации связи между ними; влияние их параметров, структуры системы и способов организации связи и взаимодействия между ними на основные показатели и характеристики системы в целом.

Теория ВС состоит из двух разделов:
  • архитектура ВС;
  • метрическая теория ВС.


Раздел “ архитектура ВС ” охватывает принципы общей структурной и функциональной организации системы, которые определяют способы организации вычислительных процессов обработки данных и включают в себя методы представления данных; состав, назначение и принципы взаимодействия технических средств, программного и информационного обеспечения. Исследование архитектуры ВС направлено на выявление и выбор способов построения систем, рациональных вариантов распределения функций между техническими и программными средствами, состава системы и конфигурации связей между устройствами, способов организации вычислительных процессов.

Метрическая теория ВС занимается количественной оценкой показателей, которые характеризуют качество структурной и функциональной организации системы. В рамках метрической теории исследуется влияние организации системы и режимов ее функционирования на производительность, надежность, стоимость и другие ее характеристики, а также решаются задачи обоснования выбора варианта структурной и функциональной организации системы и оптимальных параметров и внешних характеристик входящих в ее состав устройств ЭВМ, т.е. выполняется структурная и параметрическая оптимизация ВС.

  1. Элементы архитектуры современных ЭВМ, комплексов и систем


Установочная лекция. Раздел выносится на самостоятельное изучение по учебникам /1-3/:
  1. в учебнике /1/ с.5-137, 191-280;
  2. в учебнике /3/ с. 393-417, 440-488;
  3. учебник /2/ полезен для закрепления знаний по первой части данной дисциплины: организация АЛУ, процессоров, однопроцессорных ЭВМ и микропроцессорных систем (отличается хорошими структурными схемами).


Знания, полученные ранее по дисциплинам: Информатика, Основы алгоритмизации и программирования, Схемотехника, СПО, ПУ, ТВП и Организация ЭВМ, комплексов и систем (часть 1, 6-й семестр) достаточны для самостоятельного освоения следующих элементов архитектуры и теории вычислительных систем:

Классификация систем обработки данных (СОД).

Режимы работы СОД и режимы обработки данных.

Состав и особенности программного обеспечения ВС.

Производительность ВС: номинальная, системная, комплексная.

Многомашинные вычислительные комплексы (ММВК) слабосвязанные, прямосвязанные, сателлитные. Технические средства связи между ЭВМ.

Многопроцессорные вычислительные комплексы (МПВК). Типы внутрисистемных интерфейсов: общая шина, многовходовые (многопортовые) ОЗУ, перекрестный коммутатор.

МПВК повышенной надежности и отказоустойчивые МПВК.

МПВК на базе микропроцессоров: См, Сmmp.

Технические средства комплексирования для создания ММВК и МПВК: общее оперативное ЗУ (ООЗУ), канал прямого управления между процессорами, мультисистемный таймер, адаптер канал-канал, двухканальные переключатели в УУ общим ВЗУ, переключатель общей шины, расширитель общей шины, адаптер межпроцессорной связи в многошинных МПВК.

Конвейерные вычислительные системы: CRAY.

Матричные ВС с общим управлением: ПС 2000.

Ассоциативные ВС: СТАРАН.

Функционально-распределительные ВС (ФРВС): СИСТЕМ/80.

МПВС с перестраиваемой структурой.

Системы телеобработки (СТО). Принципы построения и программные средства телеобработки.

Базисный (БТМД) и общий (ОТМД) телекоммуникационные методы доступа.

Глобальные вычислительные сети (ГЛВС). Сеть передачи данных, сеть ЭВМ и терминальная сеть. Логическая, физическая и программные структуры сетей ЭВМ. Удаленные процессы и порты, уровни управления и протокол управления ГЛВС.

Локальные вычислительные сети (ЛВС). Множественный доступ к моноканалу. Мосты и шлюзы. Сетевые адаптеры. Сетевое ПО.


Основы метрической теории ВС.

Системотехническое проектирование и эксплуатация ВС.

Учитывая особую важность сетей ЭВМ, их изучение будет продолжено в 8-9 семестрах в дополнительной дисциплине: Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций.

Будет продолжено более глубокое изучение микропроцессорных систем; специализированных процессоров, машин и сетей; организации систем искусственного интеллекта и отказоустойчивой организации процессоров и ЭВМ; организация челевеко-машинного итнерфейса.

Данная дисциплина является фундаментом всех названных будущих дисциплин.

В данном курсе лекций изучается:

Особенности архитектуры аналоговых и гибридных ЭВМ и комплексов.

Основы архитектуры параллельных ЭВМ и систем.

Типы параллелизма в задачах обработки информации и принципы их использования в архитектуре для повышения производительности ВС.

Способы организации параллельной обработки.

Матричные, потоковые, ассоциативные, конвейерные и транспьютерные ВС. Особенности мультисистемных операционных систем (МОС). Методы синхронизации и способы предотвращения тупиков в системе параллельных асинхронных вычислительных процессов.

Математические и методологические основы метрической теории ВС, как развитие и углубление раздела “Основы теории ВС” /1/:с.221-266.

Основные методы имитационного моделирования вычислительных систем, как основы автоматизации системотехнического проектирования. Особое внимание будет обращено на методику формализации, алгоритмизации и реализации имитационных моделей ВС на ЭВМ, в частности на составление концептуальной модели и схемы имитационной сети ВС. Последние предствляют собой инженерный инструмент формализации и подготовки модели ВС к вводу в инструментальную (моделирующую) ЭВМ и являются важным предварительным этапом создания имитационной модели ВС, независимо от конкретного языка моделирования на ЭВМ: GPSS, или языка сетей Петри, или языка Е-сетей, или узко ориентированного только на моделирование ВС входного естественного языка меню и таблиц.

Поэтому на лабораторных занятиях основное внимание обращается на приобретение практических навыков использования в инженерной практике программно-аналитических и имитационных моделей ЭВМ и систем, позволяющих получить количественные оценки качества организации ВС, и особенно на методику формализации и подготовки к вводу в ЭВМ имитационных моделей ВС. Особо важно научиться составлять основной графический документ формализации ВС: схему имитационной сети (СИМ), используемую во всех сетевых агрегатных имитационных моделях ВС, независимо от конкретного входного языка моделирования на инструментальной ЭВМ.

Задачи по составлению формализующих СИМ включены в экзаменационные билеты и приведены в методических указаниях /6/, часть 2. Требуемая для решения этих задач информация о концептуальных моделях ЭВМ и систем имеется в учебниках /1-3/.


2. Особенности архитектуры аналоговых и гибридных ЭВМ и комплексов.


2.1.Основные методы неалгоритмических вычислений.


Один из путей повышения производительности ВС – применение параллельных неалгоритмических вычислений, основанных на непрерывной (аналоговой) форме представления (НФП) обрабатываемых математических величин:

Хмаш(tm)=mxXm(mtt),

Где Хмин,tm – машинные величины зависимой переменной и ее аргумента;

mх,mt – массштабы переменной Х и аргумента t.

НФП – это представление каждого мгновенного значения математической величины пропорциональным ему мгновенным значением машинной переменной. Погрешность  НФП определяется классом точности изготовления и стабильностью электрических элементов и электронных компонентов, с помощью которых реализуются машинные переменные, и проявляется при обратном преобразовании машинных величин в искомые математические величины:


XM(t)=(1/mX)Xмаш(tM/mt)+ /mX ,

Где  - абсолютная погрешность вычислений.


НФП позволяет реализовать неалгоритмический принцип вычислений (НПВ) путем ввода в машину и реализации решения задачи в общепринятой аналитической форме ее описания. Аналитический принцип обработки информации состоит в том, что каждой аналитической завимости между математическими переменными исходной задачи (интегродифференциальной, алгебраической, тригонометрической и т.п.) в машине соответствуют аналогичное (подобное) аналитическое описание связи между машинными переменными. Это достигается методом моделирования на основе теории подобия.

Наиболее распространенный НПВ – аналоговое математическое моделирование по методу непрямой аналогии, основанному на операционно-блочном построении модели, когда каждой операции и функции уравнений исходного оригинала в модели соответствует подобный операционный блок (сумматор, интегратор, блок умножения и деления, функциональный преобразователь и т.п.). Используя достаточный набор типовых операционных блоков, можно решать широкий класс математических задач. Программирование аналоговых вычислительных машин (АВМ) заключается в составлении схемы аналоговой модели, представляющей собой схему соединения друг с другом типовых операционных блоков в соответствии с заданной задачей, и в расчете настраиваемых параметров операционных блоков, так называемом масштабировании модели.

Например, нелинейное неоднородное обыкновенное дифуравнение второго порядка :



при начальных условиях :

может быть запрограммировано к решению на АВМ следующим способом.

Схема аналоговой модели составляется методом понижения порядка (выделением высшей производной и последовательным её интегрированием) и методом неявных функций, условно полагая искомые якобы вначале известными :





Блок 1 - аналоговый сумматор со стандартным оператором:

Блок 4 - инвертор с оператором: .

Блоки 2,3 - аналоговые интеграторы со стандартным оператором: .

Блок БУ - аналоговый блок умножения с оператором : , где

k - коэффициент нормирования шкалы выходного напряжения :

, а - предельное значение шкалы на выходе операционного блока (в АВМ типа МН - 7).

Решение дифференциального уравнения начинается в момент времени t=0 синхронного замыкания пусковых ключей К1, К2 на входах интеграторов и завершается по окончании переходных процессов. Следовательно, в процессе вычислений все операционные блоки модели функционируют параллельно и одновременно. Этим и объясняется возможность повышения производительности на основе НПВ.

В исходном состоянии модели при разомкнутых ключах К1, К2 выполняется подготовка АВМ: ввод значений коэффициентов передачи (КП) К11, ...,К14, К21, К31 и начальных условий, соединение операционных блоков по схеме модели.

Масштабирование модели состоит в расчете КП : К11, ...,К14, К21, К31; НУ: и машинной переменной правой части Uy с учетом масштабов переменных. Оно заключается в выводе масштабных уравнений модели на основе сопоставления сходственных систем уравнений оригинала и модели.

Уравнения оригинала со вспомогательными переменными х1, х2 и обязательной нормировкой величины коэффициентов в левой части уравнений К=1:



Уравнения модели как совокупность стандартных операторов операционных блоков (при выводе масштабных уравнений начальные значения интегралов вначале не учитываются.):



Уравнения модели, преобразованные в сходственную с оригиналом дифференциальную форму:



Уравнения модели, преобразованные путем замены машинных величин на математические величины оригинала с учетом их масштабов :



где

Нормированные уравнения модели :



Масштабные уравнения модели, полученные путем сопоставления коэффициентов в одноименных членах нормированных уравнений модели и оригинала в соответствии с необходимостью тождественности сходственных уравнений модели и оригинала:



из которых однозначно находятся требуемые величины КП операционных блоков модели.

Масштабные соотношения НУ и правых частей :



Основной недостаток данного типа НПВ - сравнительно большая погрешность решения задач, которая даже при относительной погрешности операционных блоков, построенных, как известно из схемотехники, на прецизионных резисторах и конденсаторах и операционных усилителях с очень большим коэффициентом усиления КУ=105…107, равной ОБЛ=100/Umax=0,01…0,1 % , достигает модели1…5 % из-за накоплений их погрешностей в сложных схемах аналоговых моделей.

Точность неалгоритмических вычислений повышают путем частичного или полного перехода от аналогового к цифровому моделированию, сохраняя основные преимущества НПВ – параллельное функционирование операционных блоков в вычислительном процессе. Применяются два основных подхода:

Реализация операционных блоков на цифровой схемотехнической элементной базе;

Распределение с учетом допустимой погрешности вычислений частей сложной задачи между аналоговым и цифровым процессорами.


ЭВМ, построенные с использованием сочетания аналогового и цифрового НПВ, т.е. аналогового и цифрового моделирования, называется гибридными вычислительными машинами (ГВМ), а ВС, представляющие собой комплекс ЦВМ и АВМ, объединенных с помощью ЦАП и АЦП, - гибридными (аналого-цифровыми) вычислительными комплексами (ГВК или АЦВК).

Следовательно, к НПВ, кроме аналогового математического моделирования, относятся:
  • Цифровое моделирование (конечно-разностное и разрядное моделирование);
  • Аналого-цифровое моделирование (частичное использование с целью повышения производительности параллельного НПВ в аналоговой части);
  • Цифровой НПВ на основе неалгоритмического потокового программирования по степени готовности операндов, а не последовательности команд, как это принято в традиционно-абстрактной модели ЦВМ фон-Неймана.

Последний НПВ позволяет использовать для повышения производительности естественный параллелизм операций, имеющийся в большинстве решаемых задач. Однако он реализуется на основе особой функциональной и структурной организации цифрового процессора и особого машинного языка низкого уровня, отличающегося от ассемблера ЦВМ фон-Неймана, оставаясь по основным чертам абстрактной модели цифровой машиной, и поэтому к ГВМ не относится. ЭВМ этого типа организации принято называть потоковыми ЦВМ.

Особое место среди ГВМ занимают получившие весьма широкое распространение цифровые процессоры сигналов. В них не используется НПВ, а к ГВМ они относятся потому, что на входном и выходном их портах ввода-вывода дополнительно подключаются входной АЦП и выходной ЦАП, позволяющие по цифровым алгоритмическим программам обрабатывать аналоговые сигналы после их квантования по времени и по уровню. В настоящее время они успешно вытесняют сложную и недостаточно стабильную и технологичную преобразующую и вычислительную аналоговую схемотехнику. Однако для того, чтобы они с достаточной точностью обрабатывали широкополосные аналоговые сигналы (диапазон частот спектральных составляющих от 1 до 10 МГц) предъявляются очень высокие требования, как к быстродействию их элементной базы, так и производительности процессора. В них применяются сверхпараллельные функциональные узлы АЛУ, например однотактные матричные блоки умножения, однотактные параллельные двигатели и особая конвейерная организация структуры АЛУ и т.п. Со всеми этими методами организации, позволяющими повысить производительность, мы ознакомимся в этой дисциплине. Начнем с особенностей организации ГВМ и ГВК.

Аналоговое математической моделирование с применением аналоговой электронной и оптоэлектронной элементной базы на физическом уровне в настоящее время применяется сравнительно редко только в тех случаях, когда это дает выигрыш по сравнению с цифровой схемотехникой в 100…1000 раз по производительности, потребляемой мощности и габаритам. Это электронные и оптоэлектронные СБИС аналоговых нейрокомпьютеров, позволяющие строить узкоспециализированные ЭВМ, решающие некоторые сложные задачи за 10мкс…1мс. Это аналоговые процессоры нечеткого логического вывода, имитирующие в системах автоматики действия человека-оператора. Это однотактные оптические устройства преобразования Фурье плоских изображений, представляющие собой две системы линз, между которыми на пути световых лучей помещается полупрозрачный электрически управляемый транспарант обрабатываемого изображения. Результаты обработки снимаются матрицей фото-электрических преобразователей в задней фокальной плоскости. Машины такой организации относятся к специализированным и будут рассмотрены в следующей дополнительной учебной дисциплине.