Функциональная структура эвм. Принципы программного управления. Взаимодействие функциональных устройств эвм при выполнении программы пользователя.

Конструкция ЭВМ основывается на предложениях, выдвинутых Дж. фон Нейманом. Дж. фон Нейман написал 100-страничный отчет, суммирующий результаты работ над ЭВМ. В своем отчете Дж. фон Нейман достаточно ясно изложил принципы работы и функциональную структуру ЭВМ. Главное то, что он предложил отказаться от ручных переключателей, используемых при программировании ENIAC, и хранить программу работы ЭВМ в ее оперативном запоминающем устройстве (памяти) и модифицировать программу с помощью самой же машины. Рассмотрим архитектурные принципы построения ЭВМ.

Программное управление работой ЭВМ. Программы состоят из отдельных шагов — команд; команда осуществляет единичный акт преобразования информации. Все разнообразие команд, использующихся в конкретной ЭВМ, составляет язык машины или ее систему команд. Таким образом, программа — это последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма. Условный переход. Условный переход — это возможность перехода в процессе вычислений на тот или иной участок программы в зависимости от промежуточных, получаемых в ходе вычислений результатов (обычно в зависимости от знака результата после завершения арифметической операции или от результата выполнения логической операции).

Условный переход позволяет легко осуществлять в программе циклы (с автоматическим выходом из них), итерационные процессы и т. п. Благодаря этому число команд в программе получается во много раз меньше, чем число выполненных машиной команд при исполнении данной программы (за счет многократного вхождения в работу участков программы). Принцип хранимой программы. Этот принцип предопределяет запоминание программы вместе с исходными данными в одной и той же оперативной памяти. При функционировании ЭВМ команды выбираются из памяти в устройство управления, а операнды — в арифметико-логическое устройство. В машине и команда, и число считаются словами. Если команду направить в АЛУ в качестве операнда, то над ней можно выполнять арифметические операции. Это открывает возможность преобразования программ в ходе их выполнения. Кроме того, принцип хранимой программы обеспечивает одинаковое время выборки команд и операндов из памяти, позволяет быстро менять программы или части их, вводить непрямые системы адресации (которые позволяют работать с памятью произвольно большой емкости), видоизменять программы по определенным правилам. Использование двоичной системы счислений для представления информации в ЭВМ. Этот принцип существенно расширил номенклатуру физических приборов и явлений для применения в ЭВМ. Действительно, в двоичной системе имеются только две цифры: 0 и 1, поэтому для их представления может быть использована любая система с двумя стабильными состояниями. Например, триод (открытое или закрытое состояния), триггер (элемент с двумя устойчивыми состояниями), участок ферромагнитной поверхности (намагниченный или ненамагниченный), импульсная схема (наличие или отсутствие электрического импульса) и т. п. К логическим схемам (построенным по двоичной системе счисления) можно применять математический аппарат булевой алгебры. Итак, двоичная система счисления существенно упрощает техническую конструкцию ЭВМ. Иерархичность запоминающих устройств (ЗУ). С самого начала развития ЭВМ существовало несоответствие между быстродействиями АЛУ и оперативной памяти.

Путем построения памяти на тех же элементах, что и АЛУ, удавалось частично разрешить это несоответствие, но такая память получалась слишком дорогой и требовала значительного количества электронных компонентов (что снижало надежность ЭВМ). Иерархическое построение ЗУ позволяет иметь быстродействующую оперативную память сравнительно небольшой емкости (только для операндов и команд, участвующих в счете в данный момент и в ближайшее время). При этом следующий более низкий уровень представляют внешние ЗУ на магнитных лентах, барабанах и дисках. Внешние ЗУ имеют относительно малую цену, обладают большой емкостью, но меньшим быстродействием, чем оперативная память. Иерархичность ЗУ в ЭВМ является важным компромиссом между емкостью, быстродействием, относительной дешевизной и надежностью.

19. Интеллектуальные информационные системы: основные понятия и определения. Классификация интеллектуальных информационных систем.

Опыт эксплуатации информационных систем, в организационных и экономических системах показал, что наиболее важное значение должен иметь в этих системах и в контуре управления – человек (управленец; лицо, принимающее решение – ЛПР).

Не следует забывать, что управление в экономических и организационно – технических системах является сложным творческим процессом, нуждающимся в различных формах обеспечения интеллектуальной деятельности. Преуменьшение значения творческого элемента (опыта, интуиции) и, наоборот, преувеличение возможностей формализации ряда управленческих задач, неизбежно ведет к тому, что реальные результаты далеко не полностью оправдывают ожидания, которые связывались и связываются с компьютеризацией управления и принятия решений.

Видимо, здесь кроется причина недостаточно эффективного использования в ИС и системах поддержки решений методов оптимизации. Говоря о взаимодействии пользователя с оптимизационными моделями априорно подразумевают адекватность этих моделей реальному объекту. Однако, сложность, существенная нелинейность, слабая структурированность задач, неясность предпочтений, нечеткость исходной информации не позволяют в большинстве случаев разработчикам создавать адекватные модели объектов. "Ключом" в этом направлении должны стать и уже активно становятся методы и модели ИИ, в частности прикладные, системы, базирующиеся на знаниях (или интеллектуальные системы).

Большинство имеющихся объектов управления относятся к слабоструктурированным или плохо определяемым объектам, которые обладают рядом неожиданных для традиционного управления свойств, таких, как уникальность, отсутствие формализуемой цели существования. отсутствие оптимальности, высокая динамичность, неполнота описания объекта, и, наконец, индивидуальность поведения лица принимающего решения в процессе принятия решений,

Практика показала, что трудности, практически непреодолимые для "управленца' -компьютера оказываются под силу управленцу-человеку. Квалифицированный эксперт после определенного времени работы по управлению уникальным объектом справляется и с неполнотой описания объекта, и с нечеткостью исходной информации, и с отсутствием формализуемых целей (разумеется, имеется в виду управление основными управляющими параметра мну.

Следовательно, в процессе практической деятельности по управлению объектом ЛПР приобретает некоторый инструмент, который помогает ему в решении задач управления плохо определенными объектами. Этот инструмент есть не что иное, как знание. Таким образом возникла идея необходимости автоматизации интеллектуальной деятельности человека.