Главная -> Книги

(0) ( 1 ) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (1)

Определим многофункциональный элемент (МФЭ) как элемент, реализующий неединичный набор функций. МФЭ может реализовать определенную совокупность функций из конкретного, свойственного МФЭ набора.

Наряду с МФЭ следует различать многофункциональное использование элементов (устройств). Будем считать, что элемент (устройство) используется многофункционально, если участвует в реализации более одной функции устройства (системы), в состав которого он входит. Многофункционально могут использоваться как многофункциональные, так и специализированные элементы. Так, например, микропрограмма суммирования используется как «подпрограмма» при выполнении различных арифметических операций в микро-ЭВМ.

Следует различать понятия «универсальность» и «многофункциональность», хотя четкие грани между ними практически невозможно провести. Достаточно задуматься над таким термином, как «универсальная ЭВМ». По-видимому, универсальность может рассматриваться как предельный случай многофункциональности. Нередко определение системы как многофункциональной более полно и точно отражает характеристики и возможности системы.

Если первые поколения микропроцессорных комплектов на основе больших интегральных схем (МПК ВИС) представляли собой набор модулей с «жесткой» логикой, ориентированных на применение в конкретных системах большого тиража, то последующие поколения МПК БИС благодаря использованию принципов микропрограммирования нашли разнообразные области применения вследствие возможности функциональной ориентации. Микропроцессор является примером многофункционального модуля с программной реализацией основных функций.

Агрегатный принцип построения современных вычислительных и управляющих комплексов на базе микро- и мини-ЭВМ, многоуровневая модульная организация программного обеспечения позволяют создать достаточно экономичные структуры на основе многофункциональных и специализированных аппаратных и программных средств, обеспечивающих решение заданного комплекса задач.

1-2. ЭВОЛЮЦИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Эволюция функций и эволюция технологий. В системах сосуществуют два параллельно идущих эволюционных процесса: эволюция функций и эволюция технологий. Анализ



развития систем показывает, что эволюция функций опережает эволюцию технологий. Всегда потребности общества в реализации новых функций опережают возможности их эффективной реализации.

Все функции систем можно разделить на основные и дополнительные. Основные функции определяют существование систем определенного класса. Дополнительные функции относятся к сервисным и улучшают эксплуатационные характеристики, повышают эффективность использования систем.

Основными функциями вычислительной системы (ВС) являются: обработка и хранение информации, обмен информацией и управление процессами в системе. Дополнительные функции ВС обеспечивают эффективную загрузку системы, диалог с пользователем и контролируют работоспособность ВС. Указанные функции реализуются в ВС совокупностью аппаратных и программных средств. Возможности эффективной реализации определенного набора функций существенно зависят от уровня развития соответствующей технологии.

Использование микропроцессорной техники позволяет существенно расширить спектр основных и дополнительных функций систем. В настоящее время реализуются большие интегральные схемы и сверх-БИС со степенью интеграции 10*-10 элементов на кристалл. Существенное уменьшение размеров схемных элементов и улучшение их характеристик достигается за счет усовершенствования процессов диффузии, травления, легирования и применения прецизионных методов литографии, в частности электронно-лучевой и рентгенолучевой литографии. Разрабатываются БИС с функциональной плотностью 10-10 элементов на кристалл. Разработка таких схем должна стать одним из решающих факторов создания сверхвысокопроизводительных систем обработки информации четвертого поколения.

В процессе развития систем определенного класса сохраняется совокупность их базовых функций. Наиболее интенсивным изменениям подвергаются дополнительные (сервисные) функции. Причем эти изменения направлены на увеличение производительности систем и совершенствование взаимодействия пользователя с системой. Основные и дополнительные функции многоуровневой системы можно представить как дерево функций, реализуемых отдельными подсистемами и элементами, находящимися на различных уровнях системной иерархии. Реальное число уровней декомпозиции функций системы до уровня функций, реализуе-



мых функциональными и конструктивными модулями систе-t.ib!, составляет не более 6-8. На последних уровнях деком-гозйции реализуются элементарные функции (операторы) систем соответствующего класса.

Расширение функциональных возможностей системы приводит к развитию дерева функций. Можно утверждать, что существует взаимное вложение деревьев функций развивающихся систем определенного класса. В дереве функций развивающейся системы идет наиболее интенсивный рост ветвей дополнительных функций.

Введение новых базовых функций в систему порождает новые классы (подклассы) систем. Так, например, введение в состав базовых функций вычислительных машин новой базовой функции сопряжения с управляемой системой привело в 1960-х годах к созданию управляющих цифровых вычислительных машин (УЦВМ), которые в настоящее время представлены семействами (рядами) управляющих вычислительных комплексов (УВК), широко используемых для создания автоматизированных систем управления.

В рамках стран социалистического содружества разрабатывается семейство мини-машин.

Относительное и временное разрешение противоречий в системах. Противоречия, возникающие в системах в процессе их развития, разрешаются на определенных этапах развития систем конкретного класса и проявляются в дальнейшем в трансформированном виде на новом качественном уровне развития систем.

По аналогии с деревом функций систем можно ввести понятие «дерево противоречий системы». Противоречия систем по своей сути отражают противоречия между функциями, которые должны быть реализованы на различных уровнях или различных этапах проектирования системы, и соответствующей структурой, реализующей определенную совокупность функций. Противоречия между функциями и структурой являются, по существу, противоречиями между содержанием и формой.

Разрешение противоречий между функциями и структурой приводит к созданию более совершенных систем. Разрешение противоречий на верхних уровнях системной организации приводит к необходимости разрешения цепочки противоречий, возникающих при создании системы. Проектирование систем есть процесс последовательного разрешения противоречий на отдельных этапах создания систем и противоречий, возникающих на различных уровнях систем-



(0) ( 1 ) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)