Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса
В статье в рамках гипотезы о физической символьной системе, опираясь на модификацию тезиса Черча-Тьюринга, воплощена концепция вычислительно-преобразовательной цепи в проектных решениях итеративных операционных элементов. Их отличительной особенностью является полиморфизм информационных и управляющи...
Saved in:
| Published in: | Математичні машини і системи |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84269 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса / И.В. Герасимов, С.А. Кузьмин, А.В. Булахов // Математичні машини і системи. — 2013. — № 4. — С. 29-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860099858441961472 |
|---|---|
| author | Герасимов, И.В. Кузьмин, С.А. Булахов, А.В. |
| author_facet | Герасимов, И.В. Кузьмин, С.А. Булахов, А.В. |
| citation_txt | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса / И.В. Герасимов, С.А. Кузьмин, А.В. Булахов // Математичні машини і системи. — 2013. — № 4. — С. 29-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Математичні машини і системи |
| description | В статье в рамках гипотезы о физической символьной системе, опираясь на модификацию тезиса Черча-Тьюринга, воплощена концепция вычислительно-преобразовательной цепи в проектных решениях итеративных операционных элементов. Их отличительной особенностью является полиморфизм информационных и управляющих сигналов в сочетании с аналоговыми и цифровыми способами функционирования, что мотивирует продвижение дальнейших исследований в направлении формирования системы модельных представлений о волновых процессах по аналогии с квантовой теорией физических процессов.
У статті в рамках гіпотези про фізичну символьну систему, спираючись на модифікацію тези Черча-Тюрінга, втілена концепція обчислювально-перетворювального ланцюга в проектних рішеннях ітеративних операційних елементів. Їх відмінною особливістю є поліморфізм інформаційних і керуючих сигналів у поєднанні з аналоговими і цифровими способами функціонування, що мотивує просування подальших досліджень у напрямі формування системи модельних уявлень про хвильові процеси за аналогією з квантовою теорією фізичних процесів.
In the context of the physical symbol system hypothesis based on the Church-Turing thesis modification, the concept of computational and converting circuit in the design solutions of iterative operational elements was embodied in the paper. Their distinctive feature is the polymorphism of information and control signals combined with analogue and digital ways of functioning, which motivates the further researches in the field of forming the wave processes models representations system by analogy with the physical processes quantum theory.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:28:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Герасимов И.В., Кузьмин С.А., Булахов А.В., 2013 29
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4
УДК 004.312.22
И.В. ГЕРАСИМОВ*, С.А. КУЗЬМИН*, А.В. БУЛАХОВ**
ОПЕРАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ИТЕРАТИВНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
*
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова
(Ленина), Санкт-Петербург, Россия
**
Полтавский национальный технический университет имени Ю. Кондратюка, Киев, Украина
Анотація. У статті в рамках гіпотези про фізичну символьну систему, спираючись на модифіка-
цію тези Черча-Тюрінга, втілена концепція обчислювально-перетворювального ланцюга в проект-
них рішеннях ітеративних операційних елементів. Їх відмітнною особливістю є поліморфізм інфо-
рмаційних і керуючих сигналів у поєднанні з аналоговими і цифровими способами функціонування,
що мотивує просування подальших досліджень у напрямі формування системи модельних уявлень
про хвильові процеси за аналогією з квантовою теорією фізичних процесів.
Ключові слова: структурно-аналогові обчислення, фізична символьна система, поліморфізм інфо-
рмаційних і керуючих сигналів, операційні з керованими параметрами елементи, ітерація, непере-
рвно-дискретний дуалізм, інформаційний квантовий потік, інкрементний процес.
Аннотация. В статье в рамках гипотезы о физической символьной системе, опираясь на моди-
фикацию тезиса Черча-Тьюринга, воплощена концепция вычислительно-преобразовательной цепи
в проектных решениях итеративных операционных элементов. Их отличительной особенностью
является полиморфизм информационных и управляющих сигналов в сочетании с аналоговыми и
цифровыми способами функционирования, что мотивирует продвижение дальнейших исследова-
ний в направлении формирования системы модельных представлений о волновых процессах по ана-
логии с квантовой теорией физических процессов.
Ключевые слова: структурно-аналоговые вычисления, физическая символьная система, полимор-
физм информационных и управляющих сигналов, операционные с управляемыми параметрами эле-
менты, итерация, непрерывно-дискретный дуализм, информационный квантовый поток, инкре-
ментный процесс.
Abstract. In the context of the physical symbol system hypothesis based on the Church-Turing thesis
modification, the concept of computational and converting circuit in the design solutions of iterative
operational elements was embodied in the paper. Their distinctive feature is the polymorphism of
information and control signals combined with analogue and digital ways of functioning, which motivates
the further researches in the field of forming the wave processes models representations system by
analogy with the physical processes quantum theory.
Keywords: structural-analog computations, physical symbol system, polymorphism of information and
control signals, operational with the controlled parameters elements, iteration, discrete-continuous dual-
ism, information quantum flow, incremental process.
1. Введение
Информационные процессы, происходящие в природе и технических системах, имеют не-
прерывно-дискретный характер. При анализе информационных процессов в зависимости
от уровня и цели рассмотрения одна и та же система может проявляться как непрерывная и
как дискретная [1, 2]. Так проявляется корпускулярно-волновой дуализм информационных
процессов, обусловленный сложной природой семиотического знака. Законы поведения
физической символьной системы (ФСС) не могут быть однозначно выведены из законов
физики. Согласно тезису Черча-Тьюринга, «каждая конечно реализуемая физическая сис-
тема может быть полностью продемонстрирована универсальной моделирующей вычис-
лительной машиной, действующей конечными средствами». В рамках модификации этого
тезиса расширяется класс вычислимых функций, поскольку объявляются вычислимыми те
30 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4
функции, которые могут быть воспроизведены реальной физической системой, то есть
функции, вычисляемые самой природой [3].
Если выполняется непрерывный анализ, то желательно применять и соответствую-
щее преобразование: непрерывный прием потока данных, непрерывную обработку инфор-
мационных элементов потока по мере их поступления, непрерывное формирование ре-
зультата в процессе обработки1. Для решения таких задач целесообразна организация про-
цессов инкрементного (по приращениям) преобразования.
2. Постановка задачи
При построении информационно-измерительных и вычислительных систем получили рас-
пространение два подхода к обработке потоков информационных квантов [4–6].
В первом случае выполняется централизованная обработка, для которой необходи-
мо предварительное преобразование сигналов, снимаемых с датчиков, в цифровую форму
(двоичные, как правило, слова) с последующей обработкой полученных кодов на универ-
сальном процессоре. Недостатком такого решения является высокая степень взаимосвязи
подсистем при наличии достаточно емкого программного обеспечения, ориентированного
на инкрементную обработку информационных потоков [7].
Во втором случае используется распределенная обработка информации, характери-
зующаяся использованием раздельного оборудования для различных информационных по-
токов. При этом повышаются производительность информационно-вычислительных ком-
плексов и их надежность, улучшается помехозащищенность, появляется возможность вы-
полнения непрерывной следящей обработки информационных потоков [2, 3, 8].
Вне зависимости от выбранного подхода к обработке потоков данных, интерес
представляет полиморфизм информационных и управляющих сигналов, структурно-
процедурные принципы организации вычислительного процесса [5, 8].
При первом (централизованном) подходе выполняется прием данных в целом с по-
следующим вычислительным преобразованием, а при втором (инкрементный способ) пре-
дусматривается объединение информационных процессов, и обработка сигнала выполня-
ется по мере его изменения (инкрементно) [4, 7, 9].
Во втором случае процессы реализуются с использованием потоковых представле-
ний информации2. В дальнейшем в конкретных решениях используются только динамиче-
ские потоки, в которых какая-либо служебная информация отсутствует.
3. Операционные элементы c запрос-ответной дисциплиной обмена данными
Изложенные выше основные положения по организации потоковых ВП-цепей в отноше-
нии их структурных компонент нашли отражение в предложенных нами операционных
элементах (ОЭ). В них реализованы итеративная схема вычислений и запрос-ответная дис-
циплина информационного обмена (рис. 1), что позволяет строить различного типа рас-
пределенные вычислительные цепи с повышенной отказоустойчивостью [10].
Запрос-ответная дисциплина обмена реализуется путем управления длительностью
ВП-процесса за счет расщепления его на две фазы. В первой ОЭ переводится из текущего
активного (рабочего) состояния в пассивное (нерабочее, подготовительное), а во второй –
в новое активное состояние. В то время, как ОЭ находится в уравновешенном пассивном
1 В последнее время осваивается проведение информационных процессов на квантовом, молекулярном, кле-
точном уровнях, где уже сами элементы являются носителями непрерывных и непрерывно-дискретных про-
цессов. Для таких элементов с управляемыми параметрами использование процессов непрерывного преобра-
зования представляется естественным.
2 На структурном уровне под информационным потоком понимается некоторый объем информации, пред-
ставленный в произвольной форме (аналоговой, импульсной, цифровой), проходящий через какой-либо
«срез» (элемент, связь) структуры за единицу времени.
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4 31
состоянии, внешняя среда осуществляет формирование очередного набора значений ин-
формационных сигналов. При завершении этого процесса она выставляет активное значе-
ние управляющего сигнала, игнорирующего переход ОЭ в рабочую фазу. Последняя за-
вершается состоянием равновесия ОЭ, соответствующим значениям информационных
сигналов, поступивших на его выходы со стороны внешней среды. Введение двух фаз в
работу ОЭ позволяет инициировать переход его в новое активное состояние даже в том
случае, когда оно совпадает со старым.
Рис. 1. Взаимодействие во времени процессов получения, обработки и выдачи информации
Граф переходов ОЭ, соответствующий этому описанию взаимодействия с внешней
средой, приведен на рис. 2. Здесь a – управляющий сигнал запроса со стороны внешней
среды, b – управляющий сигнал ответа внешней среде, a и b ∈ {0, 1}; 1iD ,…, ijD ,…, inD –
информационные сигналы со стороны внешней среды, 1{R ,..., R ,...,R }i ij inR = – класс ак-
тивных (рабочих) состояний равновесия ОЭ, P – пассивное (подготовительное) состояние
ОЭ. В согласованной модели ОЭ такт для внешней среды формируется ОЭ, а такт для ОЭ
формируется внешней средой, то есть точно так же, как в согласованной модели асин-
хронного автомата [11]. Если ОЭ готов к выдаче очередного значения результата преобра-
зования, то есть осуществляемый им ВП-процесс завершен, и он находится в одном из со-
стояний R ij равновесия, то выдается единичное значение сигнала готовности b внешней
среде. При этом сигнал запроса a также имеет единичное значение, подтверждающее по-
дачу на ОЭ соответствующего состоянию R ij набора данных ijD . Таким образом, рабочая
фаза ОЭ начинается набором значений управляющих сигналов 1a = и 0b = и завершается
набором 1a = и 1b = .
В активном состоянии ОЭ находится до тех пор, пока со стороны внешней среды не
поступит нулевое значение сигнала a , свидетельствующее о восприятии внешней средой
сформированного ОЭ результата вычислительного преобразования. Поэтому набором зна-
Прием дан-
ных i
Обработка
данных
Выдача i-го результа-
та
Сообщение i Сообщение i+1
Обработка i Обработка i+1
Грубый Приближенный Окончательный Грубый Окончательный Приближенный
Прием
данных i+1
Обработка
данных
Выдача i+1-го
результата
t
Процесс прием «В целом»
Поэлеметный прием и инкрементная обработка
t
t
t
32 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4
P P
D A PS
RA
RQ
AK
ST
AN
C
SR
ST
AN
C
SR
RA
RQ
AK
Рис. 3. Условное обозначение ОЭ с итеративной
организацией ВП-процесса и запрос-ответной
дисциплиной обмена данными
Класс R активных состояний
равновесия ОЭ
P
0a b= =
0, ( 1)a b= =
11, ( 0), ia b D= =
0, ( 1)a b= =
1, ( 0), ija b D= =
0, ( 1)a b= =
inR 1, ( 0), ina b D= =
;ijD
1iR
1;iD
ijR
1a b= =
1a b= =
1a b= =
inD
.
.
.
.
.
.
Рис. 2. Граф переходов согласованной модели ОЭ
чений управляющих сигналов 0a = и 1b = начинается фаза подготовительного (пассивно-
го) состояния ОЭ, которая завершается переходом ОЭ в состояние P набором управляю-
щих сигналов 0a b= = .
Значения информационных сигналов при этом безразличны. Активизация ОЭ осу-
ществляется подачей очередного единичного значения сигнала a с соответствующими ему
очередными значениями информационных сигналов и т.д.
На примере ОЭ [12], реализующего
операцию умножения по итеративной схе-
ме и осуществляющего информационный
обмен в соответствии с изложенной выше
согласованной моделью, более детально
рассмотрим организацию ВП-процесса. На
рис. 3 приведено условное обозначение
ОЭ. Жирными линиями обозначены цепи
информационных сигналов, тонкими –
управляющих. Здесь D – шина операнда
(операндов), P – шина результата, ST –
вход пуска, AN – вход приема ответа, C –
вход тактирования, SR – вход установки в
исходное состояние, RA – выход готовности данных (результата преобразования), RQ –
выход запроса данных, AK – выход квитирования.
На рис. 4 приведена граф-схема последовательно-параллельной структуры управле-
ния ОЭ с учетом описанной выше (рис. 2) дисциплины обмена данными с внешней средой
в рамках согласованной модели ОЭ. Под структурой управления ОЭ здесь понимается со-
вокупность базовых структурных единиц – операторов – и специальных управляющих
примитивов, позволяющих сформировать последовательно-параллельный ВП-процесс. В
число последних входят двойные горизонтальные полочки, являющиеся специальными
указателями, отмечающими начало и конец параллельного сегмента графа управления.
ВП-процесс продвигается до начала сегмента, изображаемого верхней полочкой с
одним входом, после чего расщепляется на столько копий, сколько входных линий имеет
нижняя полочка. Каждый из ВП-подпроцессов ветвей протекает независимо от других и,
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4 33
1SR ←
( )ER f S←
ST (Запуск
PS )
0ER =
Да
Нет
1 1iAN − ←
На вход приема ответа AN
( 1)i − -го PS
1AK ←
0AK ←
0RQ ←
1k kP P +=
Нет
1 ( )k kP F P+ ←
1RA ←
0RA ←
1iST +
1RQ ←
На вход ST
( 1)i + -го PS
AN (ответ от
( 1)i + -го PS )
Да
1
2
3
4
8
5
6
7
9
10 11
12 13
Рис. 4. Граф-схема последовательно-параллельной
структуры управления ОЭ с запрос-ответной дисциплиной
обмена
достигая конца ветви, изображаемой входной линией верхней полочки, останавливается,
ожидая, пока все остальные ВП-подпроцессы в сегменте не достигнут конца сегмента. В
конце сегмента все процессы сливаются в один, что изображается одной выходной линией
соответствующей нижней полочки.
В исходное состояние ОЭ с именем PS (в дальнейшем просто PS ) устанавливается
единичным сигналом SR системного сброса (бл. 1). Это состояние совпадает с заключи-
тельным состоянием P (рис. 2) подготовительной фазы работы PS . При этом на выходах
формируются сигналы 0RA = , 1RQ = и 0AK = , свидетельствующие о нахождении PS в
режиме ожидания сигнала пуска ST . Если неисправность PS не выявлена (бл. 2, 3), то
возможен его запуск; (S)f – оператор выявления неисправности PS , ER – признак неис-
правности, S – состояние PS . По сигналу ST , поступающему на PS в случае готовности
данных D на его информационном входе A , начинается рабочая фаза ВП-процесса. На
выходе квитирования формируется единичный импульсный сигнал AK (бл. 5, 6). Этот
сигнал подтверждает прием данных по информационному входу A (рассматриваемому
PS присвоен номер i ) со сто-
роны источника информацион-
ного сигнала. В качестве по-
следнего может быть, напри-
мер, такой же по организации
управления операционный
элемент PS (предыдущему
элементу PS присвоен номер
i 1− ) (бл. 4). По сигналу квити-
рования AK обнуляется сигнал
запроса RQ (бл. 7), после чего
элемент PS переходит в ите-
ративный режим ВП-процесса
в соответствии с функцией
преобразования 1 (P )k kP F+ =
( F – одноточечная итерацион-
ная функция, k – порядковый
номер итерации, P – результат
вычислительного преобразова-
ния) (бл. 8). Итерационный
процесс завершается при ис-
тинном значении предиката
1k kP P += (бл. 9). Тогда на выхо-
де готовности данных форми-
руется сигнал 1RA = (бл. 10),
свидетельствующий о готовно-
сти передачи результата преоб-
разования входных данных в
приемник информации (бл. 11)
(предполагается, как и в случае
источника информации, одно-
типная с рассматриваемым
операционным элементом дисциплина обмена данными D ); приемнику информации при-
своен номер i 1+ . На этом завершается рабочая фаза ВП-процесса. При поступлении сиг-
нала ответа о приеме данных с i 1+ -го элемента PS на вход AN i -го элемента PS и вы-
34 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4
P
Q
R
SR
ST
AN
C
SR
ST
AN
C
=
CO AK
2SYN
1SYN
RA
RQ
AK
RA
RQ
MUX
K
L
SE
D
C
R
1RG
+n
-n
E
F
==
X
Y
SUB D
C
R
2RG
4RG
D
C
R
D
C
3RG
R
MPL
A
ROM
Рис. 5. ОЭ с итеративной организацией ВП-процесса и запрос-
ответной дисциплиной обмена данными, реализующей операцию
умножения
полнении условия готовности 1RA = (бл. 10) осуществляется переход элемента в очеред-
ную подготовительную фазу работы, когда 0 1RA RQ= ∧ = (бл. 12). Нормальный режим
функционирования операционного элемента PS прекращается с выходом на аварийный
останов (бл. 3), сопровождающийся соответствующим признаком неисправности.
На рис. 5 представлена функциональная схема ОЭ PS с итеративной организацией
ВП-процесса. Этот ОЭ наряду с операцией умножения реализует оператор сглаживания,
обеспечивающий повышенную помехоустойчивость ОЭ в информационном канале к еди-
ничным сбоям. На рис.
6 изображена схема
блока управления ОЭ,
реализующего запрос-
ответную дисциплину
обмена данными в со-
ответствии с последо-
вательно-параллель-
ной структурой управ-
ления (рис. 4), времен-
ные диаграммы его ра-
боты представлены на
рис. 7.
Прототипом (в
смысле совпадения
функциональных мо-
делей ( F -моделей))
этого варианта реали-
зации ОЭ послужила
ВП-цепь на ОЭ с
управляемой проводи-
мостью прямым и ин-
версным ШИМ-
сигналами [3, 5]. В
причинно-следствен-
ной форме F -модель
этой цепи имеет вид [4, 7]
(E U)
1
U
θ
θ
= −
−
, (1)
где E – потенциал вершины 1, вершина 3 считается заземленной, потенциал вершины 2,
проводимости ОЭ предполагаются равными, то есть 1 2G G= , θ – относительная длитель-
ность управляющего ШИМ-сигнала.
Предикат, истинное значение которого определяет уравновешенное состояние ВП-
цепи и, следовательно, окончание процесса вычислительного преобразования, имеет вид
1 2I I= , (2)
где 1I и 2I – соответственно средние значения токов, протекающих через операционные
элементы ВП-цепи. Рекуррентное соотношение вида
1 ( )
1k k
Q
P R P
Q+ = −
−
, (3)
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4 35
AK
1SYN 2SYN = CO
RA
TT C
D
R
I
1
T S
R
R
S
1
1
1
&
TT C
D
R
C
ST
SR
AN
RQ
T
Рис. 6. Блок управления ОЭ с итеративной организацией ВП-
процесса и запрос-ответной дисциплиной обмена данными
определенное над полем
переменных {R,Q,P} ,
является подобным
управлению (1) при сле-
дующих соответствен-
ных переменных
E R, ,Q U Pθ↔ ↔ ↔ .
Здесь R – множитель,
Q – множимое, P –
произведение, k – но-
мер шага итерации;
предполагается, что
0 1,0 0,5R Q≤ < < < , что
обеспечивает сходи-
мость одноточечной
итерационной схемы
вычислений (3). В каче-
стве предиката, фикси-
рующего окончание ВП-
процесса, выбирается
условие
1k kP P P+ = = . (4)
Очевидно, что при обращении равенства (4) в тождество реализуется операция ум-
ножения
P QR= . (5)
Благодаря свойству самоисправляемости метода итераций, подобная организация
ВП-процесса обеспечивает некритичность значения произведения к разовым сбоям в зна-
чениях Q и R . Такие сбои могут привести лишь к возрастанию времени формирования
результата преобразования, но не его неверному значению [10, 12].
Поясним работу ОЭ. Его операционная часть (рис. 5), очевидно, соответствует F -
модели (3), (4), которая задает как набор операционных компонентов, так и информацион-
ные связи между ними. Выходные операнды в регистрах 1RG и 2RG , произведение - в
регистре 3RG . Регистр 4RG служит для хранения значения произведения на соседнем
шаге итерации. Компаратор, выполненный в виде схемы сравнения кодов, вычисляет пре-
дикат (4). Вычитатель SUB формирует разность ( )kP P− (3), которая с помощью пере-
множителя MPL умножается на код / (1 )Q Q− . Последний формируется с помощью по-
стоянного запоминающего устройства ROM . Мультиплексор коммутирует на вычитаю-
щий вход вычитателя соответствующее значение очередного приближения произведения.
Хронологическая упорядоченность функционирования операционных компонентов
обеспечивается блоком управления CO , реализующим граф управления на рис. 4.
Итеративный процесс будет продолжаться до тех пор, пока на выходе схемы срав-
нения не сформируется единичный сигнал, свидетельствующий о выполнении равенства
1k kP P P QR+= = = . Единичный сигнал с выхода схемы сравнения поступит на вход «=»
блока управления, в котором выход RA , а, следовательно, и выход RA ОЭ перейдет в
единичное состояние. Это соответствует завершению рабочей фазы ОЭ (ОЭ находится в
одном из состояний равновесия R ij ) (рис. 2).
36 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4
C
SR
ST
AN
AK
1SYN
2SYN
RA
RQ
=
T
0τ
0τ
1τ
1τ
τ△
0 0t 1t
2t 5t t 3t 4t 6t
Рис. 7. Временные диаграммы работы блока управления ОЭ с
итеративной организацией ВП-процесса и запрос-ответной
дисциплиной обмена данными
Он готов выдать результирующий код произведения с шины P в приемник инфор-
мации. После переда-
чи информации в при-
емник последний
инициирует на своих
выходах единичный
сигнал о приеме дан-
ных, который посту-
пает на вход AN ОЭ.
По этому сигналу ОЭ
возвращается из ак-
тивного состояния R ij
в пассивное. Он готов
к приему новых дан-
ных. При этом полу-
ченное значение про-
изведения сохраняет-
ся в регистрах 3RG и
4RG и может быть
использовано в сле-
дующем цикле вы-
числения как первое
приближение резуль-
тата преобразования.
Тем самым обеспечи-
вается высокое быст-
родействие устройства при обработке малых приращений сомножителей.
Рассмотренная организация ВП-процесса свидетельствует о возможности реализа-
ции используемыми в апериодической схемотехнике средствами [11] самодиагностики
ОЭ. Для этого вводится так называемая внешняя временная метрика посредством подклю-
чения к ОЭ специальной логической схемы индикации отказа, фиксирующей нарушение
условий выработки истинного значения предиката, отражающего состояние цепи (уравно-
вешенное или неуравновешенное).
5. Выводы
1. В рамках гипотезы о физической символьной системе (ФСС) сформулирована ключевая
для построения потоковых сред распределенной обработки данных проблема – связь тео-
ретико-модельной семантики среды с её процедурной (процессной) семантикой, опреде-
ляющей конкретные способы (и соответствующие проектные решения) преобразования
данных по запросам к таким структурам. К решению этой проблемы привлечены потоко-
вые методы представления и рекуррентные методы обработки данных.
2. Опираясь на модификацию тезиса Черча-Тьюринга и гипотезу о ФСС, воплощена кон-
цепция вычислительно-преобразовательной цепи (ВП-цепи) в проектные решения итера-
тивных операционных элементов с запрос-ответным механизмом взаимодействия на циф-
ровой элементной базе.
3. Для таких вычислительных процессов продемонстрированы глубокие параллели с ана-
логовыми электрическими моделями.
4. Отличительной особенностью предложенных проектных решений по функциональному
преобразованию является полиморфизм информационных и управляющих сигналов в со-
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 4 37
четании с аналоговыми и цифровыми способами функционирования, что мотивирует про-
движение дальнейших исследований в направлении формирования системы представлений
о волновых процессах с привлечением аналогий с квантовой теорией физических процес-
сов [13].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пухов Г.Е. Автоматизированные аналого-цифровые устройства моделирования / Пухов Г.Е.,
Аристов В.В., Самойлов В.Д. – Киев: Техника, 1974. – 324 с.
2. Фейнман Р.П. Моделирование физики на компьютерах / Р.П. Фейнман // Сборник «Квантовый
компьютер и квантовые вычисления». – Ижевск, 1999. – Вып. 2. – С. 53 – 95.
3. Герасимов И.В. Гибридные вычислительные устройства для переработки цифровой и время-
импульсной информации / И.В. Герасимов // Труды VII междунар. конгресса AICA. – Прага, 1973.
– T. 2. – С. 237 – 240.
4. Герасимов И.В. Вычислительно-преобразовательные цепи для параллельной обработки инфор-
мации / И.В. Герасимов // Распараллеливание обработки информации: Тезисы докладов V школы-
семинара. – Львов, 1985. – С. 74 – 76.
5. Герасимов И.В. Мостовая время-импульсная квазианалоговая модель второго рода для n-мерной
системы линейных алгебраических уравнений / И.В. Герасимов // Кибернетика. – 1973. – № 6. –
C. 38 – 42.
6. Герасимов И.В. Теория, проектирование и применение вычислительно-преобразовательных це-
пей (синтез и реализация): дис. … доктора техн. наук / Герасимов И.В. – Л.: ЛЭТИ, 1986. – 420 с.
7. Время-импульсные вычислительные устройства / В.Б. Смолов, Е.П. Угрюмов, А.Б. Артамонов
[и др.]. – Л.: ЛЭТИ, 1983. – 288 с.
8. Каляев И.А. Семейство многопроцессорных вычислительных систем с динамически перестраи-
ваемой архитектурой / И.А. Каляев, И.И. Левин // Материалы Междунар. научн. конф. «Парал-
лельные вычислительные технологии» (ПаВТ 2008), (Россия, г. Санкт-Петербург, 29–31 января
2008 г.). – Санкт-Петербург, 2008. – С. 118 – 123.
9. Герасимов И.В. Методы и средства обработки сигналов на базе программируемых БИС: учебн.
пособ. / Герасимов И.В. – Л., 1991. – 67 с.
10. А.с. 1193668 СССР. Устройство для умножения / И.В. Герасимов, А.А. Биушкин. – Опубл.
23.11.85, Бюл. № 43. – 4 с.
11. Апериодические автоматы / А.Г. Астановский, В.И. Варшавский, В.Б. Мараховский [и др.]; под
ред. В.И. Варшавского. – М.: Наука, 1976. – 424 с.
12. А.с. 1388852 СССР. Устройство для умножения / А.А. Биушкин, А.А. Валов, И.В. Герасимов. –
Опубл. 15.04.88, Бюл. № 14. – 7 с.
13. Герасимов И.В. Эволюция проблемы структурно-аналоговых вычислений: квантовый компью-
тинг / И.В. Герасимов, Н.М. Сафьянников // Вестник молодых ученых. – (Cерия «Технические нау-
ки»). – 2003. – № 6. – С. 3 – 16.
Стаття надійшла до редакції 07.10.2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84269 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-9763 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:28:22Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут проблем математичних машин і систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Герасимов, И.В. Кузьмин, С.А. Булахов, А.В. 2015-07-05T07:14:36Z 2015-07-05T07:14:36Z 2013 Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса / И.В. Герасимов, С.А. Кузьмин, А.В. Булахов // Математичні машини і системи. — 2013. — № 4. — С. 29-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1028-9763 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84269 004.312.22 В статье в рамках гипотезы о физической символьной системе, опираясь на модификацию тезиса Черча-Тьюринга, воплощена концепция вычислительно-преобразовательной цепи в проектных решениях итеративных операционных элементов. Их отличительной особенностью является полиморфизм информационных и управляющих сигналов в сочетании с аналоговыми и цифровыми способами функционирования, что мотивирует продвижение дальнейших исследований в направлении формирования системы модельных представлений о волновых процессах по аналогии с квантовой теорией физических процессов. У статті в рамках гіпотези про фізичну символьну систему, спираючись на модифікацію тези Черча-Тюрінга, втілена концепція обчислювально-перетворювального ланцюга в проектних рішеннях ітеративних операційних елементів. Їх відмінною особливістю є поліморфізм інформаційних і керуючих сигналів у поєднанні з аналоговими і цифровими способами функціонування, що мотивує просування подальших досліджень у напрямі формування системи модельних уявлень про хвильові процеси за аналогією з квантовою теорією фізичних процесів. In the context of the physical symbol system hypothesis based on the Church-Turing thesis modification, the concept of computational and converting circuit in the design solutions of iterative operational elements was embodied in the paper. Their distinctive feature is the polymorphism of information and control signals combined with analogue and digital ways of functioning, which motivates the further researches in the field of forming the wave processes models representations system by analogy with the physical processes quantum theory. ru Інститут проблем математичних машин і систем НАН України Математичні машини і системи Обчислювальні системи Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса Операційні елементи з ітеративною організацією обчислювально-перетворювального процесу Operating elements with iterative organization of computational and converting process Article published earlier |
| spellingShingle | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса Герасимов, И.В. Кузьмин, С.А. Булахов, А.В. Обчислювальні системи |
| title | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| title_alt | Операційні елементи з ітеративною організацією обчислювально-перетворювального процесу Operating elements with iterative organization of computational and converting process |
| title_full | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| title_fullStr | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| title_full_unstemmed | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| title_short | Операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| title_sort | операционные элементы с итеративной организацией вычислительно-преобразовательного процесса |
| topic | Обчислювальні системи |
| topic_facet | Обчислювальні системи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84269 |
| work_keys_str_mv | AT gerasimoviv operacionnyeélementysiterativnoiorganizacieivyčislitelʹnopreobrazovatelʹnogoprocessa AT kuzʹminsa operacionnyeélementysiterativnoiorganizacieivyčislitelʹnopreobrazovatelʹnogoprocessa AT bulahovav operacionnyeélementysiterativnoiorganizacieivyčislitelʹnopreobrazovatelʹnogoprocessa AT gerasimoviv operacíiníelementizíterativnoûorganízacíêûobčislûvalʹnoperetvorûvalʹnogoprocesu AT kuzʹminsa operacíiníelementizíterativnoûorganízacíêûobčislûvalʹnoperetvorûvalʹnogoprocesu AT bulahovav operacíiníelementizíterativnoûorganízacíêûobčislûvalʹnoperetvorûvalʹnogoprocesu AT gerasimoviv operatingelementswithiterativeorganizationofcomputationalandconvertingprocess AT kuzʹminsa operatingelementswithiterativeorganizationofcomputationalandconvertingprocess AT bulahovav operatingelementswithiterativeorganizationofcomputationalandconvertingprocess |