Перспективы развития вычислительных средств

Появление новых поколений ЭВМ обусловлено расширением сферы их применения, требующей более производительной, дешевой и надежной вычислительной техники. В настоящее время стремление к реализации новых потребительских свойств ЭВМ стимулирует работы по созданию машин пятого и последующего поколений. Вычислительные средства пятого поколения, кроме более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, обеспечиваемых новейшими электронными технологиями, должны удовлетворять качественно новым функциональным требованиям:

• работать с базами знаний в различных предметных областях и организовывать на их основе системы искусственного интеллекта;

• обеспечивать простоту применения ЭВМ путем реализации эффективных систем ввода-вывода информации голосом, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, устройств распознавания речи и изображения;

• упрощать процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ.

В настоящее время ведутся интенсивные работы как по созданию ЭВМ пятого поколения традиционной (неймановской) архитектуры, так и по созданию и апробации перспективных архитектур и схемотехнических решений. На формальном и прикладном уровнях исследуются архитектуры на основе параллельных абстрактных вычислителей (матричные и клеточные процессоры, систолические структуры, однородные вычислительные структуры, нейронные сети и др.). Развитие вычислительной техники с высоким параллелизмом во многом определяется элементной базой, степенью развития параллельного программного обеспечения и методологией распараллеливания алгоритмов решаемых задач.

Проблема создания эффективных систем параллельного программирования, ориентированных на высокоуровневое распараллеливание алгоритмов вычислений и обработки данных, представляется достаточно сложной и предполагает дифференцированный подход с учетом сложности распараллеливания и необходимости синхронизации процессов во времени.

Наряду с развитием архитектурных и системотехнических решений ведутся работы по совершенствованию технологий производства интегральных схем и по созданию принципиально новых элементных баз, основанных на оптоэлектронных и оптических принципах.

В плане создания принципиально новых архитектур вычислительных средств большое внимание уделяется проектам нейрокомпьютеров, базирующихся на понятии нейронной сети (структуры на формальных нейронах), моделирующей основные свойства реальных нейронов. В случае применения био- или опто-элементов могут быть созданы соответственно биологические или оптические нейрокомпыотеры. Многие исследователи считают, что в следующем веке нейрокомпьютсры в значительной степени вытеснят современные ЭВМ, используемые для решения трудно формализуемых задач. Последние достижения в микроэлектронике и разработка элементной базы на основе биотехнологий дают возможность прогнозировать создание биокомпыотеров.

Важным направлением развития вычислительных средств пятого и последующих поколений является интеллектуализация ЭВМ, связанная с наделением ее элементами интеллекта, интеллектуализацией интерфейса с пользователем и др. Работа в данном направлении, затрагивая, в первую очередь, программное обеспечение, потребует и создания ЭВМ определенной архитектуры, используемых в системах управления базами знаний, — компьютеров баз знаний, а так же других подклассов ЭВМ. При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач. В заключение отметим, что ряд названных вопросов реализован в перспективных ЭВМ пятого поколения либо находится в стадии технической проработки, другие — в стадии теоретических исследований и поисков.

Контрольные вопросы:

1.Что понимается под термином «архитектура ЭВМ»?

2.Кем предложены и когда классические принципы построения архитектуры ЭВМ?

3.Что такое шина данных?

4.Каковы функции регистров?

5.Назовите основные функции микропроцессора?

6. Что такое режим прямого доступа к памяти?

7.Опишите основные этапы выполнения машинной команды?

8. Что такое адрес ОЗУ?

Литература:

1. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. СПб.: Питер, 2002.

2. Столингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных

систем. М.: Вильямс, 2002.

3. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. СПб: Невский диалог, 2001.

4. Могилев А.В. Информатика: Учебное пособие. - 2-е изд.., стер..- М.: Издательский центр"Академия", 2003. -816с.

5. Могилев А.В. Практикум по информатике: Учеб.пособие для студ.высш.учеб.заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002.-608с.

6. Информатика. Базовый курс./ под ред. С.В. Симоновича.- СПб.: Питер, 2001. -640с.

7. Алексеев А.П. Информатика 2003. -М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 464 с.: ил.-(серия "Полное руководство пользователя") изд. 3-е

Темы рефератов:

1. Обзор архитектуры компьютеров.

2. Логические элементы компьютера.

3. Представление данных в памяти компьютера.

4. Базовые операции с битами.

5. Представление числовых данных и системы счисления.

6. Организация ЭВМ.

7. Принцип фон Неймана.

8. Системы команд.

9. ввод-вывод и прерывание.

10. Организация основной памяти.

11. Виртуальная память.

12. Современное аппаратное обеспечение.

Контрольные задания СРС:

Тема 1 -Обзор архитектуры компьютеров.

Тема 1 -Логические элементы компьютера.

Тема 1 - Представление данных в памяти компьютера.

Тема 1 - Базовые операции с битами.

Тема 1 - Представление числовых данных и системы счисления.

Тема 2 - Организация ЭВМ.

Тема 2 - Принцип фон Неймана.

Тема 2 - Системы команд ЭВМ и способы обращения к данным.

Тема 2 - Ввод-вывод и прерывание.

Тема 2 - Организация основной памяти.

Тема 2 - Виртуальная память.

Тема 2 - Современное аппаратное обеспечение.

Дата добавления: 2014-01-06