Новые поколения компьютеров - Лекция, раздел Информатика, ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ В Пятом Поколении Эвм Предполагалось Применить Многопроцессорную Машину Парал...
В пятом поколении ЭВМ предполагалось применить многопроцессорную машину параллельной архитектуры. Принцип работы одного из вариантов суперкомпьютера такой архитектуры – системы потока данных – иллюстрируется на схеме, составленной директором лаборатории вычислительной техники Массачусетского технологического института М.Л.Дертузосом (рис.12 ).
Рис. 11. Модель Дж.фон Неймана: однопроцессорный компьютер.
Рис. 12. Многопроцессорный компьютер параллельной архитектуры.
Особенностью этой системы является наличие нескольких комбинаций процессора и оперативной памяти, каналов "потока данных" и коммутационной сети между ними. Появляющиеся возможности технической реализации такой системы обеспечивает одновременность выполнения операций и ускорение процесса вычисления. Для наглядности схема воспроизводит тот же простой пример сложения четырех чисел, каждое из которых как бы помещено в тележку, движущуюся по рельсам.
В системе потока данных на схеме каждая из четырех комбинаций процессора и памяти присваивает числу (внутри тележки) направление (на флажке сбоку). Тележки движутся по коммутационной сети как на железнодорожных стрелках. Сеть начинает операции, направляя 3 и 15 в А, а 4 и 21 в Б, где они и помещаются в соответствующие оперативные памяти. (Таким образом, комбинации памяти и процессора В и Г в вычислениях участвовать не будут}. За первый такт программы в памяти А и Б предписывают соответствующим процессорам сложить числа и получить результаты, 18 и 25. Эти числа направляются коммутационной сетью в А. (Память, процессор иканал потока данных Б больше не потребуются). За второй такт, попав снова в процессор А, числа 18 и 25 складываются, образуя ответ 43.
Таким образом, имея 4 процессора, можно одновременно сложить 8 чисел за 3 такта или, другими словами, скорость вычислений в такой системе теоретически возрастает как экспонента к числу процессоров. ЭВМ Крэй-2 (США) имел четыре процессора, Крэй-3 – шестнадцать, а в Манчестерском университете проектировалась вычислительная машина с 256 процессорами. При этом, разумеется, изменение типа архитектуры было не единственным способом совершенствования компьютеров на пути к пятому поколению, а описанная модель их новой архитектуры являлся лишь одним из возможных вариантов.
Впервые идею о построении многопроцессорной ЭВМ высказали советские ученые в середине 70-х годов. Академик В. М. Глушков в одной из последних своих бесед, будучи уже тяжело больным, предложил принцип вычислений на ЭВМ, который он назвал "макроконвейерным". Он уподобил работу обычного однопроцессорного компьютера заводскому конвейеру. Макроконвейер может быть организован так, что несколько заводов кооперируются, изготавливая на своих конвейерах разные детали, которые затем собираются в готовое изделие. Точно так же, по его мнению, можно решать сложную вычислительную задачу параллельно на нескольких процессорах, если один из них обеспечивает управление остальными. Эта идея сейчас успешно реализуется.
Характеризуя пятое поколение компьютеров, обычно говорят об их быстродействии в сотни миллиардов операций в секунду и объеме памяти в миллиарды байт, о том, что они воспринимают и выдают информацию в форме устной речи, распознают и отождествляют трехмерные цветные изображения, моделируют рассуждения специалистов в узких предметных областях. Какое же конкретное применение находят эти машины в жизни?
Большинство зарубежных специалистов считает, что самыми распространенными сферами использования компьютеров нового поколения являются промышленное производство и делопроизводство, наука и техника, конструирование и программирование вычислительных машин, авиация и космонавтика, военное дело, сфера торговли и услуг, образование, здравоохранение, искусство и культура. Значительная часть необходимых технических и программных средств уже создана и работает в промышленном режиме. Для массового их производства и внедрения требуются экономичные технологии и серьезные мероприятия по подготовке пользователей.
В промышленности компьютеры нового поколения позволяют создать полностью автоматизированные производства, управление которыми централизовано и осуществляется на уровне заданий по ассортименту, количеству и качеству изделий. В делопроизводстве интегрируется хранение, поиск и распространение служебной документации с организационным управлением и средствами коммуникации. Получают распространение телеконференции.
В науке, технике, медицине, авиации, торговле и сфере услуг повышается эффективность справочно-информационных систем, которые позволяют абонентам на рабочем месте перерабатывать в нужном аспекте полученную информацию. Экспертные и особенно диагностические системы достигают в этих сферах высокой степени интеллектуализации и занимают важное место в структуре трудовой деятельности ученых, инженеров, врачей и специалистов многих других отраслей народного хозяйства.
Образование и игры составляют особую сферу применения компьютеров, особенно персональных, на которую в настоящее время падает значительная доля их сбыта. Важную роль здесь играет совмещение цветного и объемного изображения со звуком и возможностью манипулировать текстом. Учебный процесс становится активным и динамичным. Каждый может преобразовать учебник под свои нужды. Сведения сообщаются не только в виде текста, но могут иллюстрироваться изображениями процессов и сопровождающих их звуков. Обучение сочетается с творчеством, отдых с просвещением. Вы можете, не выходя из дома, совершать путешествия, посещать музеи, обучаться вождению автомобиля, самолета, космического корабля и т. п.
Все темы данного раздела:
Курс лекций
Лекции рассчитаны на студентов высших учебных заведений. Цель курса лекций – дать студентам представление о современной информатике как научной дисциплине и теоретической осно
Информатика как научная дисциплина
В современном обществе все большее место занимают различные виды деятельности по передаче и распространению результатов умственной деятельности. Журналисты, редакторы, референты, документалисты,
Становление информатики
Информатика возникла не сразу. Она развивалась с начала нашего столетия, и ее общие контуры были четко очерчены ее создателем Полем Отле (1868–1944). В числе ученых и специалистов, внесших существе
Предмет и объекты исследования
Предметом изучения информатики как научной дисциплины являются структура, свойства и закономерности семантической информации, процессы ее сбора, переработки, хранения, поиска, распространени
Информатика и другие науки и научные дисциплины
Информатика сложилась на стыке ряда наук и научных дисциплин, из которых основными являются: библиотеко-, библиографо-, книго-, архиво- и науковедение, документалистика, структурная лингвистика, се
Информация – знание – наука
"Информация есть информация, а не материя и не энергия", – писал Н. Винер, который ввел это понятие в науку, отказавшись от его определения, считая его сродни таким общим категориям, как
Информация и данные
Термин «информация» прочно вошел в самые различные отрасли современной науки и техники, в повседневную жизнь. Однако точное и исчерпывающее его определение остается одной из труднейших научных зада
Свойства информации
Ниже кратко характеризуются важнейшие свойства информации, которые можно условно разделить на собственные и потребительские (аксиологические, прагматические).
Собственные свойства инф
Структура информации
Общим свойством данных, содержащих семантическую информацию, является их дискретность. Этим они отличается, например, от данных, получаемых в процессе чувственного познания, которые, как и п
Особенности информации
Информация является продуктом человеческого труда. Однако в отличие от других продуктов труда она обладает рядом существенных свойств. Информация не расходуется при ее потреблении. В этом она похож
Информация научная и техническая
Быстрый рост количества информации, характеризуемый метафорой "информационный взрыв", не замедляется, как это предсказывалось некоторыми учеными на основании общих соображений, а, возмож
Наука как социальное явление
Когда говорят и пишут "наука", чаще всего имеют в виду результаты научных исследований или совокупность научных знаний. Но наука это еще и люди, получающие эти результаты и создающие это
Перспективы развития науки
Чтобы прогнозировать дальнейшее развитие науки как социального явления недостаточно экстраполировать в будущее действие выявленных тенденций. Более важным представляется анализ тех противоречий, к
Система научной коммуникации
Система научной коммуникации является высокоупорядоченной социальной системой, основанной на взаимодействии людей, функционировании социальных институтов и подчинении определенным общественным норм
Библиотечная и информационная деятельность
На рис. 5. схематически показаны основные каналы распространения научной информации от создателей к потребителям. Внешние линии на схеме обозначают личные контакты ученых, их переписку, обмен оттис
Научно-информационная деятельность
Мы не случайно рассматриваем информационную деятельность на примере ее научной разновидности, поскольку в последние десятилетия ее организации придавалось большое значение в национальном и междунар
Этапы и задачи коммуникации
В коммуникационном процессе обычно выделяют ряд этапов, которые соответствуют его основным функциям (или задачам). Они показаны на рис. 6. Прежде всего, необходимо с максимальной полнотой осуществи
Информационное обслуживание
Поскольку почти с каждого этапа коммуникационных процессов любая информация может быть доступна потребителю, а передача ему этой информации и составляет основной смысл самих этих процессов, вопросы
Перспективы развития
В заключение данной лекции хотелось бы высказать два соображения. Первое относится к необходимости различать информационную деятельность как общественную институцию от той информационной работы, ко
Потребители информации
Термин "потребитель информации" является не очень удачным переводом английского термина information user, который по отношению к информационным системам переводится как "поль
Эгалитарность информационного обслуживания
До сих пор мы рассматривали потребителей информации как элемент таких общих социальных систем, как наука, культура, производство, стремясь охарактеризовать качественный и отчасти количественный а
Информационные потребности в развитии
Наиболее общие типы информационных потребностей были выявлены давно и, несмотря на интенсивные исследования последних десятилетий в этой области, их формулировка остается почти неизменной. Творчес
Закономерности роста и старения
С развитием информатики наступил новый этап в изучении научных публикаций, поскольку основное внимание стали уделять закономерностям, характеризующим внутреннюю связь изданий с развитием науки, кол
Закон рассеяния
Еще одним важным свойством научных публикаций является их рассеяние. Закон рассеяния научных статей в журналах был открыт в 1934 г. С. Бредфордом, который в 1948 г. дал ему следующую формули
Перспективы развития
В последнее время наблюдается много признаков того, что система периодических изданий утрачивает значение основного средства распространения научной информации. Об этом свидетельствует быстрый рост
Основные виды
Основными видами информационных изданий являются:
* библиографические указатели (БУ), бюллетени сигнальной информации (СИ), в которых приводятся в систематизированном виде би
Реферирование и библиографирование
Основой информационных изданий служат библиографические описания и рефераты. Методику их составления трудно излагать на лекциях, поэтому она изучается на практических занятиях. Здесь хотелось бы об
Реферативный журнал ВИНИТИ
В мире выходит свыше полутора тысяч реферативных журналов, которые продолжают служить специалистам основным средством доступа к мировой научной литературе. В нашей стране таким средством служит Реф
Зарубежные реферативные журналы
Для характеристики этого важнейшего вида информационных изданий выбраны 10 реферативных журналов, отражающих мировую литературу по естественным и техническим наукам.
Applied Mechanics R
Электронная информация и базы данных
Все более важным видом источников первичной и вторичной информации становятся базы данных (БД), представляющие собой в большинстве случаев электронные версии печатных изданий – газет, научн
Сети передачи и средства хранения и обработки данных
Для теледоступа к БД, находящимся в специальных службах поиска информации, кроме персонального компьютера необходимы соответствующие каналы и сети связи. И такие сети были созданы.
Информационные услуги
Современные информационные услуги можно разделить на три взаимодействующих области:
– специальная информация,
– электронные сделки,
– электронная коммуникация.
В
Информационные структуры и инфраструктура
Информационными структурами принято считать учреждения и организации, профессионально производящие, обрабатывающие и «переупаковывающие» информацию разного рода, обеспечивающие ее хранение и доступ
Предыстория и сущность
"Знание бывает двух видов. Мы знаем предмет по существу, или же мы знаем, где можно найти информацию о нем". В этой простой мысли давно известного высказывания английского писателя XVIII
Процедуры и понятия
Научное сообщество осознало необходимость организационного оформления информационной деятельности, которая в течение нескольких десятилетий подспудно созревала в недрах науки и техники. Большая нау
Координатное индексирование
Новая технология пришла в информационный поиск в виде метода координатного индексирования, разработанного в США в 50-е годы математическим логиком М. Таубе и работником службы химической информации
Цитирование, библиографическое сочетание, социтирование
Принцип цитирования[28] был использован Институтом научной информации США, основанным в 1958 г. Ю. Гарфилдом, для создания принципиально нового вида информационного обслуживания. При поиске инфо
Рубрикаторы информационных изданий
На большинстве европейских языков рубрикатором называли переписчика рукописей, который в скрипториях средневековья и Возрождения размечал красной краской первые буквы смысловых фрагментов текста,
Разные типы информационно-поисковых языков
Информатика, заявившая о себе в середине нашего века, принесла с собой не только новую и получившую распространение терминологию ("дескрипторы", "тезаурусы", "индексировани
Базы и банки данных
С самого начала в теории информационного поиска предполагалась возможность построения не только информационно-поисковых, но и информационно-логических систем, которые осуществляли бы автоматическу
Информационно-поисковые системы
За последние десятилетия в области информационного поиска произошли важные изменения, которые требуют принципиально новых подходов и решений. В крупных банках данных накоплено огромное количество и
Интеллектуальные информационные системы
В настоящее время зрелость информатики как науки характеризуется тем, что в ней взаимодействуют теория вычислений, алгоритмических языков и архитектуры компьютеров, а также искусственный интеллект
Возникновение и развитие идеи гипертекста
Гипертекст – это форма организации текстового материала, при которой его смысловые единицы (фразы, абзацы, разделы) представлены не в линейной последовательности, а как система явно указа
Логико-смысловой граф и логика связности
Гипертекст всегда представляет собой некоторую сеть или граф, отображающие систему связей между смысловыми единицами текста. Свойства гипертекста, его функциональные возможности в значительной сте
Гипертекст как развитие функций чтения и письма
Известны гипертекстовые системы, в которых на первый план выступает функция чтения. Таковы, например, учебные и справочные системы, в которых читатель сам выбирает, как ему двигаться при освоении м
Отечественные гипертекстовые системы ГИПЕРЛОГ и СЕМПРО
Системы разработаны на основе многолетних исследований М. М. Субботина, о которых говорилось выше. Они реализуют функции и процедуры, позволяющие:
– формировать из элементов гипертекстовой
Системы гипермедиа как развитие гипертекста
Новые подходы к манипулированию информацией, хранящейся в ретроспективном фонде, открывают перспективы качественно иного, более эффективного использования постоянно возрастающего объема документаль
Системы машинного перевода
В современную эпоху научно-технической революции и информатизации общества возросла интенсивность общения между народами и странами. Однако этот процесс в значительной мере тормозится языковыми бар
О понятии информационной технологии
Слово "технология" имеет в русском языке два значения. В соответствии с толковым словарем оно означает совокупность процессов обработки или переработки материалов в определенной отрасли,
Тенденции развития информационных технологий
Если посмотреть на процесс внедрения новой информационной технологии в информационное дело не с узко технологических позиций, а в более широком социологическом аспекте, то нельзя абстрагироваться
Влияние информационных технологий на развитие науки
Важной тенденцией в развитии информационных технологий было названо слияние редакционно-издательской и информационной деятельности. Технически она связана с появлением настольных издательских систе
Социальные последствия новой технологии
Автоматизированные информационные системы воздействуют на общественное развитие, меняя социальный облик труда, в первую очередь, творческого. Но и сами эти системы появились в результате научно-тех
Электронные вычислительные машины
Новую информационную технологию справедливо связывают с поистине ошеломляющими успехами в развитии электроники и вычислительной техники. Действительно, эти успехи значительно превосходят и опережа
Персональный компьютер и персональные вычисления
Одна из статей о персональных компьютерах в научно-популярном журнале начиналась со следующей аналогии. Если бы за последние четверть века самолетостроение развивалось в том же темпе, что и произв
О языках программирования
Когда мы по-русски говорим "компьютер", то представляем себе некоторое устройство, которое нужно запрограммировать, чтобы оно заработало. Американцы, которые, естественно, думают на свое
Прикладные программы подготовки текстов
Среди профессиональных программистов бытует мнение, что пользователям-непрограммистам не следует увлекаться программированием, а лучше применять уже готовые программы. Это отчасти противоречит вы
Quot;Понимание" текста на естественном языке
Многие процессы информационной деятельности: поиск информации, ее отбор, аналитико-синтетическая переработка, распространение – все это процессы, связанные с чтением, пониманием (извлечением с
Новая концепция книги
Новые условия для одного из основных явлений человеческой культуры – книги – заключаются в появлении ее необычной физической формы – электронной. Во многих научных дисциплинах, связанных с создание
Сущность, особенности и разновидности электронной книги
Электронная книга определяется как совокупность данных (текст, звук, статичное и движущееся изображение) в памяти компьютера, предназначенная для восприятия человеком с помощью соответствующих п
Электронный журнал: проблемы распространения и хранения
Самым распространенным видом электронных изданий является электронный журнал, который набирает силу в результате необычайно быстрого роста числа пользователей сети Интернети особенно WWW. Теперь и
Организационные и юридические проблемы
Производство книги. Как уже было сказано, оригинал-макет, да и печатная форма большинства традиционно издаваемых книг готовятся к печати электронным способом, т. е. на компьютере. Пос
Электронная библиотека реальная и виртуальная
Во второй раз на протяжении жизни нашего поколения библиотеке как социальному институту брошен вызов. В первый раз это было в 50‑е – 60‑е гг., когда во всех развитых странах государств
Доводы за электронную книгу
Наличие поисковых систем.Главным достоинством любой электронной книги считается наличие в ней поисковой системы, а значит возможности анализа содержания книг, поиска нужных сведений п
Доводы против электронной книги
Неудобство чтения с экрана.Известно, что обычный человек способен читать страницу, набранную мелким шрифтом, со скоростью до 400 слов в минуту. (Люди с хорошими неврологическими связями могу
Заменит ли электронная книга бумажную?
Споры по этому вопросу занимают большую часть статей, посвященных электронным книгам. Представители корпорации "Microsoft" сделали ряд смелых прогнозов, заявив, что к 2003 г. электронные
Интернет как глобальная компьютерная сеть
По-английски Internet является аббревиатурой слов INTERconnected NETworks, что означает ВЗАИМОсвязанные СЕти. Интернет представляет собой свободное сообщество независимых сетей, объединенных тольк
Научно-техническая информация
Интернет представляет собой один из основных источников доступа к публичным информационным ресурсам в области НТИ. С одной стороны, эта сеть с самого начала предназначалась именно для распространен
Политическая информация
Информация этого типа получила широкое распространение в Интернет, прежде всего, в связи с попытками использования сети в политических целях (например, в предвыборной борьбе) – сначала в качестве с
Образование
В сети широкое распространение получили различные обучающие программы для самообразования, например:
* ICS Learning Systems (http://www.icslearn.com/) – сервер одной из крупнейших в мире с
Музеи, галереи и художественные выставки
* Smitsonian Institute (http://www.si.edu) – сервер, предлагающий коллекцию из 500 произведений искусства Национального музея американского искусства и портреты их авторов;
* WebMuseum (ht
Бытовая информация
Примерами бытовой информации, представленной в Интернет, выступают многочисленные серверы погоды, серверы полезной информации, такой как программы телевидения, а также серверы, создаваемые коммунал
Информация по Интернет
* Meckler iWORLD (http://www.mecklerweb.com/) – страница для участников Интернет, подготовленная в связи с возникновением WWW и характеризующая развитие Интернет и WWW;
* NetlnSights (htto
Идеи и методы информатики
За время становления информатики в ней выработан ряд специфических идей и методов, которые не были известны библиотеко- и библиографоведению или какой-либо другой смежной науке или научной дисципли
Поиски фундаментального закона
На рубеже 70-х и 80-х годов ХХ в. значительно возрос интерес к теоретическим аспектам информатики и, в особенности, к ее методологическим проблемам. Необходимость в решении этих проблем и построен
Определение и предметная область информатики
Использование термина "информатика" в значении информационной технологии совместилось с уже принятым у нас более полутора десятилетий обозначением им научной дисциплины, изучающей структу
Перспективы информатики
Немаловажное значение для перспектив развития информатики имеет ее структура, в значительной мере определяющая направление проводящихся в ней научных исследований. Эта структура в разных модификаци
Словарь терминов
Значение терминов объясняется в словаре лишь в том аспекте, в котором они употреблены в данном курсе лекций.
Адаптер – набор электронных цепей для связи процессора
Новости и инфо для студентов