Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра интеллектуальных информационных технологий

В.П. КАЧКОВ, С. А. САМОДУМКИН, Д.Г. КОЛБ

АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

под редакцией профессора В.В. Голенкова

Минск 2009

УДК 004.382 ББК 32.973 я73

К 30

Качков В.П

К 30 Аппаратное обеспечение интеллектуальных систем. Часть 2: Конспект лекций для студ. спец. "Искусственный интеллект" / В.П. Качков, С.А. Самодумкин, Д.Г. Колб; Под ред. В.В. Голенкова. – Мн.: БГУИР, 2009. – с.

ISBN

В конспекте лекций рассматриваются программные и аппаратные способы организации ассоциативной обработки информации в вычислительных системах на теоретическом и практическом материале.

	УДК 004.382
	ББК 32.973я73
ISBN	© Коллектив авторов, 2009
	© БГУИР, 2009

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЗУ – ассоциативное запоминающее устройство АЛУ – арифметико-логическое устройство АП – ассоциативный процессор АУ – арифметическое устройство

АУП – ассоциативный управляющий переключатель БД – база данных БИС – большая интегральная схема БП – буферная память

ВС – вычислительная система ВТ – вычислительная техника

ДПСЧ – датчик псевдослучайных чисел ДСЧ – датчик случайных чисел ЗУ – запоминающее устройство ИИ – искусственный интеллект ИС – импульс синхронизации КП – конечный пользователь КлСл – ключевое слово ЛЗ – линия задержки ЛП – локальная память

ЛПМ – лентопротяжный механизм МД – магнитный диск МЛ – магнитная лента

МП – матричный процессор НМД – накопитель на магнитном диске ОБ – операционный блок ОП – основная память ОУ – операционный узел

ОЭ – обрабатывающий элемент ПАС – память с адресацией по содержанию

ПБД – процессор баз данных ПРЛ – память с распределенной логикой

ПОБ – память операционного блока ПТ – плавающая точка ПрАдр – пространство адресов

ПфУ – периферийное устройство ПЭВМ – персональная электронная вычислительная машина РЛС – радиолокационная станция

СБИС – сверхбольшая интегральная схема ТС – техническое средство ТХ – таблица хеширования ФП – функциональная память ЦП – центральный процессор ЭБ – элементная база ЭД – элемент данных

ЭП – элементарный процессор ЯВУ – язык высокого уровня

4

1.АССОЦИАТИВНАЯ ПАМЯТЬ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕПЦИИ

1.1.Обстоятельства, способствующие развитию ассоциативных средств хранения и обработки информации

Современные системы обработки данных требуют все более высокого быстродействия, однако на пути решения этой проблемы стоит серьезное противоречие, характерное для существующих систем и заключающееся в разрыве быстродействия памяти и процессора: быстродействие процессора на порядок превышает быстродействие памяти из-за более сложной организации последней, в результате чего память не успевает обеспечивать процессор необходимой ему информацией в нужном темпе. За счет иерархической организации памяти, опережающей выборки информации из памяти, использования кэш-памяти в определенной мере удавалось ускорить подачу информации, однако это требовало огромных затрат вычислительных ресурсов (до 50 % от общих ресурсов). Наиболее эффективным способом разрешения этого противоречия считается совмещение функций хранения и обработки информации с использованием ассоциативного метода доступа [2, 5].

Основными вычислительными системами, в которых применяются ассоциативные средства хранения и обработки информации, являются интеллектуальные системы для решения ряда задач: распознавания и анализа образов, сцен

иситуаций; обработки изображений; распознавания и синтеза речи; высокопроизводительных параллельных вычислений; обработки нечеткой информации; принятия решений в условиях неопределенности; в базах данных и знаний; в системах машинного перевода и логического вывода. Эти задачи требуют при их решении на универсальных ЭВМ значительных вычислительных ресурсов и параллелизма обработки, который характерен для ассоциативных запоминающих устройств (АЗУ).

Требования к ассоциативной памяти по скорости, объему и структуре постоянно возрастают. Если ранее потребности большинства архитектур систем обработки данных удовлетворялись частично ассоциативными запоминающими устройствами, то сейчас появляется все большая необходимость в полностью ассоциативных запоминающих устройствах большой емкости и высокого быстродействия (ассоциативных процессорах) [4].

Частично ассоциативны запоминающие устройства проектируются обычно в виде СБИС на основе стандартных запоминающих элементов. Запись и

5