17. Компьютеры со стековой архитектурой

На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие структуры команд:

1. одноадресные (1А),

2. двухадресные (2А),

3. трехадресные (ЗА),

4. безадресные (БА),

5. команды с большой длиной слова (VLIW - БДС).

Причем операнд может указываться

1. как адресом,

2. непосредственно в структуре команды.

В случае БА-команд операнды выбираются и результаты помещаются в стек.

Стек - это область оперативной памяти, которая используется для временного хранения данных и операций. Доступ к элементам стека осуществляется по принципу FILO.

Рассмотрим функционирование процессора со стековой организацией памяти.

Стековая память представляет собой набор из п регистров, каждый из которых способен хранить одно машинное слово. Информация в стеке может продвигаться между регистрами вверх и вниз.

Команды располагаются в памяти в виде непрерывного массива слогов независимо от границ ячеек памяти. Это позволяет за один цикл обращения к памяти вызвать несколько команд.

Для эффективного использования возможностей такой памяти в ЭВМ вводятся спецкоманды:

дублирование - (P1) —> P2, (P2) – > P3....

реверсирование - (P1) —> P2, а (Р2) -> Р1

Главное преимущество использования стековой памяти состоит в том, что при переходе к подпрограммам (ПП) или в случае прерывания, нет необходимости в специальных действиях по сохранению содержимого арифметических регистров в памяти. Новая программа может немедленно начать работу. При введении в стековую память новой информации, данные, соответствующие предыдущей программе, автоматически продвигаются вниз. Они возвращаются обратно, когда новая программа закончит вычисления.

Наряду с указанными преимуществами стековой памяти отметим также:

1. уменьшение количества обращений к памяти;

2. упрощение способа обращения к ПП и обработки прерываний.

Недостатки стековой организации памяти:

1. большое число регистров с быстрым доступом;

2. необходимость в дополнительном оборудовании, чтобы следить за переполнением стековой памяти, ибо число регистров памяти конечно;

3. приспособленность главным образом для решения научных задач и в меньшей степени для систем обработки данных.

18. Нейрокомпьютеры. Принцип построения и функционирования. Задачи

Общематематические задачи, решаемые в нейросетевом компьютерном базисе. Среди таких задач:

1. линейные и нелинейные алгебраические уравнения

2. системы линейных ДУ.

3. Уравнения в частных производных

4. Линейное и нелинейное программирование

На сегодняшний день существует 3 раздела нейроматики:

1. Общий

2. Прикладной (задачи, которые не решаются известными типа ВУ)

3. Специальный (задачи повышения качества и улучшения динамических свойств изображений в системах виртуальной реальности и тп)

Нейроматематика – раздел вычислительной математики, связанный с решением задач с помощью алгоритмов, представимых в нейросетевом логическом базисе.

Логической основой нейрокомпьютеров является теория нейронных сетей (НС). Нейронная сеть - это сеть с конечным числом слов из однотипных элементов аналогов нейронов с различными типами связей между слоями нейронов.

Основные преимущества НС как логического базиса алгоритмов решения сложных задач являются:

• инвариантность методов синтеза НС по отношению к размерности пространства признаков и размеров НС;

• отказоустойчивость в смысле монотонного, а не катастрофического изменения качества решения задачи в зависимости от числа вышедших из строя элементов.

Нейрокомпьютер - это вычислительная система с архитектурой программного и аппаратного обеспечения, адекватной выполнению алгоритмов, предъявленных в нейросетевом логическом базисе.

С точки зрения вычислительной техники нейрокомпьютер -это вычислительная система с архитектурой MSIMD, в которой реализованы следующие принципиальные решения:

1. упрощен до уровня нейрона процессорный элемент однородной структуры;

2. резко усложнены связи между элементами;

3. программирование вычислительной структуры перенесено на изменение весовых связей между процессорными элементами.