Компьютеры на СБИС. Том 2

Скачать DjVu (3,59 МБ)

Описание

Книга является переводом девятого тома 11-томиов <;еред цо микроэлектронике, написанной японскими специалистами. Посвящена вопросам проектирования ЭВМ специального назначения на основе БИС и СБИС. Рассмотрены методы параллельной обработки цифровых данных, а также символьной и графической информации. Описаны способы построения баз данных и аппаратные средства управления операциями связи.

Для специалистов в области электроники и вычислительной техники, а также студентов соответствующих вузов.

Предисловие редактора перевода

В предлагаемой вниманию читателей книге подробно излагаются вопросы проектирования и использования ЭВМ специального назначения на основе больших и сверхбольших интегральных схем.

Как известно, на всех этапах развития интегральной схемотехники основная проблема заключалась в выборе рационального соотношения между сложностью, уровнем интеграции используемых компонентов и достигаемыми параметрами проектируемых на их основе устройств. Специализация компьютеров, т. е. ориентация на решение определенных классов задач, создает предпосылки для применения в их составе схем повышенной интеграции, так как способствует унификации компонентов ЭВМ и упорядочению связей между ними.

Применение специализированных ЭВМ в ближайшие годы будет расширяться в связи с развитием техники БИС и СБИС. По-видимому, на последующих этапах развития вычислительной техники подобные машины будут использоваться в системах общего назначения в качестве элементарных устройств обработки.

Именно с этих позиций подходят авторы к изложению материала. В книге описываются наиболее важные типы специализированных ЭВМ: машины с параллельной обработкой цифровых данных, ЭВМ для обработки сигналов, символьной и графической информации, машины баз данных, ЭВМ для управления операциями связи. Большое .внимание уделяется вопросам их организации и функционирования. Прослеживается тенденция переложения все более сложных функций вычислительных машин на их аппаратные, средства, что приводит к улучшению таких существенных параметров ЭВМ, как производительность и надежность. Отмечается направленность многих специальных применений компьютеров на решение задач искусственного интеллекта.

Книга представит несомненный интерес как для разработчиков, так и для пользователей средств вычислительной техники.

Перевод книги выполнен Г. Н. Горбуновым (гл. 1—3) и Э. К. Николаевой (гл. 4—6).

В. М. Кисельников

Предисловие

В восьмом томе «Компьютеры на СБИС» рассмотрены вопросы внедрения СБИС в универсальные компьютеры, а также перспективы развития этих компьютеров. В настоящем томе описываются компьютеры, предназначенные для тех областей применения, в которых вычислительная техника совсем недавно почти не применялась. Это так называемые специализированные компьютеры.

Принципы построения вычислительных машин, рассматриваемые в этом томе, благодаря технике СБИС должны стать важными элементами реализации универсальных компьютеров будущего. С развитием техники СБИС можно ожидать все более широкого применения вычислительных систем и существенного повышения их функциональных возможностей. В книге представлены компьютеры пятого поколения, предназначенные для систем с искусственным интеллектом, суперкомпьютеры для научно-технических расчетов, а также машины для управления в сетях связи и базами данных, которые являются важными компонентами гигантских информационных систем. Все эти компьютеры найдут широкое применение уже в 90-х годах. Они являются прототипами компьютеров XXI в.

В гл. 1 на общем фоне эволюции вычислительной техники дан обзор перспектив развития специализированных компьютеров, обусловленного внедрением в них СБИС, рассмотрены необходимые условия для реализации этих компьютеров. В конце главы описаны перспективные информационные системы и показана роль в них специализированных компьютеров.

В гл. 2 рассматриваются суперкомпьютеры — специализированные компьютеры для числовых расчетов. Анализируются технические предпосылки появления суперкомпьютеров и дается представление об архитектуре новейших моделей таких машин. Описываются методы реализации машин для числовой обработки с распараллеливанием процессов, подчеркивается важность высокоскоростного обмена данными между процессором и запоминающими устройствами. На основе этих функциональных требований формируется новая архитектура компьютера.

В гл. 3 описывается обработка таких сигналов, как обычные электрические сигналы и сигналы видео- и речевой информации. Это обработка не кодированных и абстрагированных данных, а сигналов, близких по содержанию к «сырой» информации, поэтому она тесно связана с вводом и выводом в информационных системах, т. е. охватывает широкую область, где внедрение СБИС может дать значительный эффект. В данной главе затрагиваются также проблемы внедрения в информационных системах СБИС и области применения этих новых систем. После описания быстрого преобразования Фурье и цифровых фильтров рассматриваются методы обработки речи и изображений.

Гл. 4 посвящена обработке символов. Здесь рассматриваются методы обработки буквенных последовательностей (цепочек литер),составляющие основу процесса обработки символов,основные операции этих методов, наиболее важные алгоритмы сопоставления цепочек литер и, наконец, обработка текстов на естественном языке. С позиций логического программирования анализируется связь между обработкой символов и логическими построениями, описывается архитектура Лисп- и Пролог-компьютеров, непосредственно выполняющих операции на классических языках обработки символов — Лисп и Пролог. В заключительном разделе главы речь идет о методах обработки графической информации и специализированных компьютерах, реализующих эти методы.

В гл. 5 рассматриваются машины для работы с базами данных. Необходимость в компьютерах подобной специализации обусловлена ростом масштабов применения баз данных и разнообразием процедур поиска в них. Приводится классификация этих компьютеров на основе выполняемых ими функций. Описывается структура фильтрующего процессора, предназначенного для повышения эффективности поиска, и машин, непосредственно реализующих реляционную алгебру. Наконец, рассматриваются машины для интеллектуальных баз данных, служащие прообразом компьютеров пятого поколения.

Глава 6 посвящена обработке информации в сетях связи. Описываются аппаратные средства управления, необходимые при использовании компьютеров в сетях связи. Как правило, при управлении связью система связи рассматривается как система с многоуровневой структурой, содержащая физический уровень, уровень каналов передачи данных и сетевой уровень. В соответствии с уровнями этой структуры сначала рассматриваются методы реализации интерфейса физического уровня, затем последовательность управления каналами передачи данных высокого уровня, используемая для канального уровня данных, и соответствующие специализированные контроллеры. В заключение описываются процессоры компьютеров, выполняющих в Сетях функции узлов связи.

Области применения специализированных компьютеров, охваченные в этой книге, весьма разнообразны, поэтому их описание было поручено авторам, являющимся специалистами в соответствующих областях. Благодарю всех авторов этого тома:

Т. Мотоока, гл. 1, СБИС и специализированные компьютеры. X. Хорикоси, гл. 2, Числовая обработка. М. Сакаути, гл. 3, Обработка сигналов. X. Танака, гл. 4, Обработка символов (разд. 4.5 — М. Сакаути). X. Танака, гл. 5, Машины баз данных. Т. Сайто, гл. 6, Обработка в сетях связи.

В заключение хотелось бы выразйть благодарность сотрудникам издательства «Иванами сётэн», которые оказали помощь авторам в издании книги.

Ноябрь 1984 г.
Т. Мотоока

Оглавление

Предисловие редактора перевода

Предисловие

Глава 1. СБИС и специализированные компьютеры

1.1. История развития специализированных ЭВМ

1.2. СБИС и вычислительная техника

1.3. Структура системы и специализированные процессоры

Глава 2. Числовая обработка

2.1. Числовая обработка и архитектура ЭВМ

2.2. Структура супер-ЭВМ

2.3. Производительность числовой обработки

2.4. Числовая обработка и распараллеливание

Глава 3. Обработка сигналов

3.1. Цифровая обработка сигналов

3.2. Обработка речи

3.3. Обработка изображений

Глава 4. Обработка символов

4.1. Обработка символов и техника СБИС

4.2. Системы обработки цепочек литер

4.3. Механизм логического вывода и логическое программирование

4.4. Лисп-компьютер и Пролог-компьютер

4.5. Обработка графической информации

Глава 5. Машины баз данных

5.1. Машина баз данных и архитектура компьютера

5.2. Обработка базы данных и вспомогательные системы

5.3. Процессор файлов

5.4. Машина реляционной алгебры

5.5. Машина баз знаний

Глава 6. Обработка информации в сетях связи

6.1. Применение СБИС в сетях связи

6.2. Управление коммутацией с помощью БИС

6.3. HDLC и LAPB

6.4. Контроллер HDLC

6.5. Другие виды управления передачей

6.6. Контроллер связи

6.7. Обработка коммутируемых данных

Предметный указатель