Uploaded byАнтон Широков
Процессоры нетрадиционной архитектуры
Документ посвящен обзору нетрадиционных архитектур микропроцессоров и их сравнении с традиционными подходами. Рассматриваются различные виды архитектур, включая ассоциативные, конвейерные, клеточные и нейронные процессоры, а также традиционные архитектуры, такие как архитектура Intel Pentium IV. Основная цель работы — представить новые технологии, которые могут значительно повысить производительность процессоров и решить проблемы, связанные с ограничениями кремния.
Процессоры нетрадиционной архитектуры
- 1. ПРОЦЕССОРЫ НЕТРАДИЦИОННОЙ АРХИТЕКТУРЫ Широков Антон, Фокин Дмитрий МГКИТ, И-205 Москва, 2008
- 2. I. Введение Содержание II. Традиционный подход к архитектуре МП 1. Классификация процессоров 2. Основные виды архитектур МП 3. Классификация по Флинну 4. Процессор Intel Pentium IV. Подробное описание 5. Область применения и перспективы развития III. Нетрадиционные подходы к архитектуре МП 1. Ассоциативные процессоры 2. Конвейерные процессоры 3. Матричные процессоры 4. Клеточные и ДНК процессоры 5. Коммуникационные процессоры 6. Потоковые процессоры 7. Нейронные процессоры 8. Процессоры с многозначной (нечеткой) логикой IV. Заключение
- 3. Введение Раздел I Современный мир и компьютеры Прогрессивные архитектуры МП Краткий обзор презентации и еѐ цели Вернуться к оглавлению раздела - Вернуться к содержанию - Выход из презентации -
- 4. Введение Данная работа посвященаобзору нетради- ционных подходов к созданию микропроцес- соров. В наши дни одной из важнейших харак-теристик ПК стала производительность процес-сора. Современные программы, телевидение высокой четкости, жесткие диски высокой емкости, научные исследования требуют всѐ большей производительности компьютера. Ес-тественно, самая большая нагрузка ложится на процессор.
- 5. Существуют разные подходык увеличению производительности ПК. Несмотря на существо- вание многопроцессорных систем, многоядерных процессоров и различных технологий повышения уровня параллелизма, в своей основе традицион- ные компьютеры всѐ равно остаются устрой- ствами с последовательным режимом выполнения команд. По сути, процессоры таких компьютеров осу- ществляют выборку команд и данных из памяти и исполняют инструкции над выбранными данными - такой цикл многократно выполняется с огромной скоростью.
- 6. Как известно, возможностикремния не безграничны, и, в конечном счете, дальнейший рост вычислительной мощности процессоров окажется исчерпан. А потому перед человечеством уже сейчас остро стоит проблема поиска новых технологий и материалов, которые смогли бы в будущем заменить кремний. Сегодня ученые активно занимаются решением этой проблемы - идѐт разработка процессорных архитектур нового поколения, которые смогут коренным образом перевернуть представление о высоких технологиях, заменив устаревшие полупроводниковые технологии совершенно новыми устройствами и принципами работы техники.
- 7. Цель данного проекта– рассказать о прогрессивных технологиях, которые возможно станут основой построения вычислительной техники и многократно увеличат производительность микропроцессоров – главных элементов электронной техники. В презентации рассмотрены следующие типы нестандартных архитектур МП: 1. Ассоциативные процессоры 5. ДНК процессоры 2. Процессоры с многозначной 6. Клеточные процессоры (нечеткой логикой) 7. Потоковые процессоры 3. Коммуникационные процессоры 8. Матричные процессоры 4. Конвейерные процессоры 9. Нейронные процессоры
- 8. Также для болеедетального изучения мы рассмо- трели самые основные традиционные виды архитек- тур, дополнив презентацию подробным описанием процессора Intel Pentium IV, как наиболее распро- страненного на сегодняшний день. Это описание может послужить хорошим примером традиционной процессорной архитектуры. Особенностью нашего подхода является постепенное углубление в изучаемый предмет: - первым делом читатель знакомится с традиционными принципами построения МП, рассматривая иллюстрированные примеры реально существующей техники;
- 9. - затем презентацияпереходит к демонстрации принципиально новых подходов и методов ор- ганизации микропроцессора ( - ДНК и - НЕЙРО архитектуры). В качестве дополнительного мате- риала в презентацию добавлены видеосюжеты о нейронах и ДНК, которые доступны для просмотра в соответствующих разделах. - в качестве заключения, мы расскажем о перспективах применения новейших разработок и сравним их с перспективами роста и применения ныне существующей ВТ.
- 10. Раздел II архитектура МП Традиционная 1. Классификация процессоров 2.1. Регистровая 2. Основные виды архитектур МП архитектура 2.2. Стековая 3. Основные типы ВС архитектура 4. Процессор Intel Pentium IV. 2.3. Архитектура, Подробное описание ориентированная на оперативную память 5. Область применения и перспективы развития Вернуться к содержанию - Выход из презентации -
- 11. 1. Классификация микропроцессоров Микропроцессор как функциональное ус- тройство ЭВМ, обеспечивает автоматическую обработку цифровой информации в соответ- ствии с заданным алгоритмом. Для решения широкого круга задач микро- процессор должен обладать алгоритмически полной системой команд (операций). При проектировании МП решаются задачи определения наборов команд, выполняемых программным или аппаратурным способом на основе заданной системы микрокоманд.
- 12. Почти все современныхМПС используют сложные развитые системы команд. Ядро МП, состоящее из набора универсальных команд, реализуется аппаратурным способом в центральном МП. Специализированные части наборов команд реализуются периферийными микропроцессорами. Эти расширяющие возможности обработки данных позволяют ускорить выполнение определенных команд и тем самым сократить время исполнения программ.
- 13. МП могут бытьреализованы на различной физической основе: • оптоэлектронной, • электронной, • оптической, • биологической, • пневматической • гидравлической По назначению различают универсальные и специализированные микропроцессоры.
- 14. Универсальные МП предназначеныдля решения широкого круга задач. Их эффективная производительность слабо зависит от специфики решаемых задач. В системе команд МП заложена алгоритмическая универсальность, означающая, что выполняемые машиной команды позволяют получить преобразование информации в соответствии с любым заданным алгоритмом. Эта группа МП наиболее многочисленна, в нее входят такие комплекты как К580, Z80, Intel 80.86, К582, К587, К1804, К1810 и др.
- 15. Специализированные МП предназначены длярешения определенного класса задач, а иногда только для решения одной конкретной задачи. За счет ориентации на ускоренное выполнение определенных функций, такие процессоры резко увеличивают производительность при решении только определенных задач. С их помощью эффективно решаются сложные задачи параллельной обработки данных. Их существенными особенностями являются простота управления, компактность аппаратурных средств, низкая стоимость и малая мощность потребления.
- 16. Различают несколько видовспец. МП: - МП, ориентированные на выполнение сложных последовательностей логических операций; - математические МП, предназначенные для выполнении арифметических операций; - МП для обработки данных в узких областях применения.
- 17. По числу БИСв МП комплекте различают однокристальные многокристальные многокристальные секционные МП По временной организации работы МП делятся на: • синхронные • асинхронные По структурному признаку различают МП с фиксированной разрядностью МП с наращиваемой разрядностью (секционные МП)
- 18. По разрядности обрабатываемойинф-ии МП могут быть 4, 8, 12, 16, 24, 32 - разрядными. На практике наибольшее распространение имеют 32 - разрядные МП (Pentium, Celeron, AMD). Но все большее применение находят 64- разрядные МП фирмы AMD. По виду технологии изготовления разрабатываются БИС МП: • униполярной технологии (р – канальные, n -канальные и комплиментарные БИС); • биполярной технологии (на базе транзисторно-транзисторной логики ТТЛ) • эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ); • интегральной инжекционной логики (И2Л)
- 19. Вид технологии изготовленияБИС определя- ет степень интеграции микросхем, быстродей- ствие, энергопотребление, помехо-защищен- ность и стоимость МП. Отдается предпочтение МП, выполненным по n - МОП и КМОП технологиям, обеспечивающих высокую плотность компоновки, высокое быстродействие и невысокую стоимость. ЭСЛ и ТТЛШ технологии обеспечивают самое высокое быстродействие, но МП БИС при этом отличаются самой низкой плотностью компоновки и высоким энергопотреблением.
- 20. 2. Основные видыархитектур микропроцессоров Термин «архитектура» носит двойной смысл. В первом случае это архитектура набора команд, исполняемых микропроцессором. Во втором случае архитектура охватывает понятие организации системы, включающее структуру памяти, системной шины, организацию ввода/вывода и т.п. Применительно к ВС, термин «архитектура» - это распределение функций, реализуемых системой между ее уровнями.
- 21. При создании МПиспользуются три наиболее широко применяемых вида архитектур, создан- ных за время их развития: регистровая, стековая и архитектура, ориентированная на оперативную память. Рассмотрим их подробнее. • Регистровая архитектура обладает боль- шим набором регистров, образующим поле сверхбыстрой оперативной памяти (СОЗУ) с произвольной записью и выборкой информации. В таких МП рабочие области регистров размещаются в логических частях процессоров. Микропроцессоры с регистровой архитектурой имеют высокую эффективность решения
- 22. научно-технических задач, т.к.высокая скорость работы СОЗУ позволяет эффективно исполь- зовать скоростные возможности АЛУ. Однако, при переходе к решению задач управ- ления, эффективность таких микропроцессоров падает, т.к. при переключениях программ необхо- димо перезагружать регистры СОЗУ. • Стековая архитектура МП создает поле памяти с упорядоченной последовательностью записи и выборки информации. Эта архитектура эффектив- на при постоянной необходимости переходов от текущей программы к подпрограмме, и возвратов в текущую программу.
- 23. Хранение адресов возвратапозволяет органи- зовать в стеке эффективную обработку после- довательностей вложенных подпрограмм. Основным недостатком МП этого типа является то, что стек, реализованный на крис- талле МП, как правило имеет малую информационную емкость (быстро переполняет- ся, приводя к возможности нарушения работы системы). Наилучшими характеристиками обладают МП, в которых стек реализуется в оперативной памяти.
- 24. • Архитектура ориентированная на оперативную память обеспечивает высокую скорость работы и большую информационную емкость рабочих регистров и стека при их организации в ОЗУ. Все обрабатываемые числа после операций в МП выводятся из него и вновь возвращаются в память, что и дало ей такое название. Такая архитектура экономит площадь кристал- ла МП. На нем размещается только регистр - указатель начального файла набора регистров, а адресация остальных регистров осуществляется кодом смещения.
- 25. Особенность архитектуры МП,ориентирован- ной на ОП - двухадресный формат команд. В этих МП нет специального накапливающего регистра, выполняющего функции ячейки результата для всех двухоперандных команд. Использование возможностей быстрой смены контекстов и почти неограниченной рабочей области в таких МП, позволяет им легко находить применение в МПС, работающим в реальном масштабе времени. К достоинствам архитектуры МП, ориентированной на оперативную память, относится снижение времени разработки ПО.
- 26. 3. Основные виды вычислительных систем В 1966 году Майкл Флинн предложил классифицировать ВС по тому, каким количеством данных может оперировать процессор, обрабатывая одну команду. По Флинну, существует четыре типа компьютеров: 1. SISD – SINGLE INSTRUCTION SINGLE DATA – «одна инструкция – один элемент данных». К этому классу относятся системы, в которых одна инструкция позволяет работать только с соседним элементом данных, хранящимся в памяти. Принцип полностью отвечает
- 27. Фон-неймановской парадигме. Большинство существующихкомпьютеров – именно SISD- машины. 2. MISD – MULTIPLE INSTRUCTION SINGLE DATA – «много инструкций – один элемент данных». Это - пример архитектуры параллельных вычислений, когда множество процессоров выполняет различные операции над одними и те же данными. Машины такого рода чрезвычайно редки, так как практически бесполезны.
- 28. 3. SIMD –SINGLE INSTRUCTION, MULTIPLE DATA – «одна инструкция – много данных». Это – так называемые векторные процессоры, позволяющие обрабатывать целые массивы данных одной командой. SIMD-машины очень востребованы в областях, где требуются трудоемкие вычисления – разнообразные прогнозы, задачи распознавания, нейронные сети (второе название векторных процессоров - нейронные). 4. MIMD – MULTIPLE INSTRUCTION MULTIPLE DATA – «много инструкций – много данных». Машины этого класса легко представить на примере Интернета, как совокупности локальных сетей, каждая из которых выполняет свою задачу.
- 29. 4. Процессор IntelPentium IV Одной из особенностей архитектуры процессора Pentium 4 является Гарвардская внутренняя структура, реализуемая путем разделения потоков команд и данных, поступающих от системной шины через блок внешнего интерфейса и размещѐнную на кристалле процессора общую кэш-память 2-го уровня L2 (см. рис. далее)
- 30. Блок внешнего интер- фейсареализует об- мен пpоцессоpа с системной шиной, к которой подключается память, контроллеры ввода/вывода и дру- гие активные устрой- ства системы.
- 31. Обмен по системнойшине осуществляется 64-разрядной двунаправленной шиной данных, с 41-разрядной шиной адреса (33 адресных линии и 8 линий выбора байтов), обеспечивающей адресацию до 64 Гб внешней памяти. Архитектура МП является суперскалярной, что обеспечивает одновременное выполнение нескольких команд в параллельно работающих исполнительных устройствах. Суперскалярность реализуется путем организации исполнительного ядра процессора в виде ряда параллельно работающих блоков.
- 32. Арифметико-логические блоки ALU производят обработку целочисленных операн- дов, поступающих из блока регистров замещения (БРЗ). В эти же регистры заносится и результат операции. При этом проверяются условия ветвления для команд условных переходов и выдаются сигналы перезагрузки конвейера команд в случае неверного предсказанного ветвления. Кэш-память L1 разделена и кэш инструкций находится фактически на препроцессоре. Он называется отслеживающим кэшем (Trace Cache) и является важной инноваций в P4.
- 33. Кэш-память оказывает сильноевлияние и на конвейер, и на основной поток инструкций. Недостатком отслеживающего кэша является только его размер: он слишком мал. Pentium 4 также имеет 256KB L2, работающий на основной тактовой частоте процессора. В процессор введѐн блок FPU (Floating-Point Unit), выполняющий операции над числами с "плавающей точкой» и реализована групповая обработка нескольких целочисленных операндов разрядностью до 8 байт одной командой за счет MMX блока.
- 34. MMX блок предназначен для обработки мультимедиа, когда одновременное выполнение одной операции над несколькими операндами позволяет существенно повысить скорость работы ПК. В P4 также включен блок SSE2 (Streaming SIMD Extension). Этот блок реализует 144 новые команды, обеспечивающих одновременное выполнение операций над несколькими операндами. Операции SSE2 повышают эффективность процессора при реализации трехмерной графики и интернет- приложений, обеспечении сжатия и кодирования мультимедиа.
- 35. расширяется и наборрегистров процессора, используемых для промежуточного хранения данных (см. рис). Кроме 32-разрядных регистров процессор содержит 80-разрядные регистры, которые обслуживают блоки FPU и MMX. При работе FPU регистры ST0-ST7 образуют кольцевой стек, в котором хранятся числа с плавающей точкой, представленные в формате с расширенной точностью (80 разрядов).
- 36. P4 обеспечивает реальныйи защищѐнный режимы работы, реализует сегментную и страничную организации памяти. Pentium 4 является первым IA-32 (32-bit Intel Architecture) процессором, использующим заместо P6, NetBurst архитектуру. Особенность NetBurst архитектуры - гиперконвейерная технология, которая обеспечивает вдвое большую длину конвейера по сравнению с P6. 20-ти шаговый конвейер Pentium 4, позволяет ему работать на очень высокой тактовой частоте.
- 37. В современных процессорахпредусмотрены средства увеличения эффективности конвейеров за счет предсказания хода программы. Когда процессор правильно предсказывает следующую команду, все идет согласно плану, но когда предсказание сделано неверно, цикл обработки должен начаться с начала. Из-за этого процессор с 10 шаговым конвейером имеет несколько меньший штраф за неправильный переход, чем процессор с 20 шаговым конвейером.
- 38. 5. Область примененияи перспективы развития Современный уровень развития МП техники достиг такого уровня что, в течение 5 лет происходит смена двух-трех поколений микропроцессоров. По прогнозам аналитиков к 2012 году число транзисторов в микропроцессоре достигнет 1 млрд., тактовая частота возрастет до 10 ГГц, а производительность достигнет 100 млрд. оп/с. В архитектуре современных МП разных компаний-производителей много общего.
- 39. В предыдущих поколенияхМП при ограниченном объеме аппаратных ресурсов каждый разработчик МП выбирал ряд архитектурно-структурных приемов повыше- ния производительности, за счет преиму- щественного развития которых этот МП должен был превосходить другие. В современных условиях большое число транзисторов на кристалле делает возмож- ным применить в одном микропроцессоре все известные приемы повышения производи- тельности, сообразуясь только с их совмести- мостью.
- 40. Рассмотрение конкретных семейств микро- процессоров разных производителей подтверждает общие тенденции их развития: повышение тактовой частоты, увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти, увеличение количества параллельно функционирующих исполнительных устройств. Повышение тактовой частоты Главным препятствием на пути повышения тактовой частоты служат внутрисхемные соединения. Для преодоления этого препятствия необходима разработка новых материалов с меньшими сопротивлением и емкостью, а также разработка новых методов многослойной металлизации.
- 41. Для повышения тактовойчастоты при выбранных материалах используются более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами, увеличение числа слоев металлизации, более совершенная схемотехника с более совер-шенными транзисторами, а также более плотная компоновка функциональных блоков кристалла. Если диапазон линейных размеров вплоть до 0,1 мкм представлял собой прежде всего технический барьер, который к настоящему времени успешно преодолен за счет использования современных технологических решений, то дальнейшая мини- атюризация наталкивается на фундаментальный физический барьер. Практически все свойства
- 42. твердого тела, включая его электро- проводность, резко изменяются и "сопро- тивляются" дальнейшей миниатюризации. Если до ширины проводника 0,1 мкм еще как- то можно было опираться на принцип пропор- циональной миниатюризации, то за этим барьером возрастание сопротивления связей происходит экспоненциально. Потери даже на кратчайших линиях внутренних соединений такого размера "съедают" до 90% сигнала по уровню и мощности.
- 43. При минимальном размередеталей внутренней структуры интегральных схем 0,1-0,2 мкм достигается оптимум, ниже которого все характеристики транзистора быстро ухудшаются. При этом начинают проявляться эффекты квантовой связи. Проектная норма 0,05-0,1 мкм (50-100 нм) - это нижний предел твердотельной микроэлектроники, основанной на классических принципах синтеза схем.
- 44. Повышение степени внутреннего параллелизма Каждое семейство МП демонстрирует в следующем поколении увеличение числа функциональных устройств и улучшение их характеристик, как временных (сокращение числа ступеней конвейера и уменьшение длительности каждой ступени), так и функциональных (введение ММХ расширений системы команд и.т.д.). В настоящее время процессоры могут выполнять до 6 операций за один такт. Однако число операций с плавающей точкой в такте ограничено 2 для R10000 и Alpha 21164, а 4 операции за такт делает HP PA-8 ґ00.
- 45. Обращается внимание наиспользование архитек- тур с VLIW с длинным командным словом. Архитектура IA-64, развиваемая Intel и HP, использует объединение нескольких инструкций в одной команде (архитектура Ecplicity Parallel Instruction Computing - EPIC). Это позволяет упростить процессор и ускорить выполнение команд. Процессоры с архитектурой IA-64 могут адресо- вать 4 Гбайт памяти и работать с 64-разрядными данными. IA-64 используется в МП Merced, обеспечивая производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3 Гфлоп - с повышенной точностью на частоте 1Ггц.
- 46. Системы на одномкристалле и новые технологии В настоящее время получили широкое развитие системы, выполненные на одном кристалле - SOC (System On Chip). По сути дела в одной микросхеме заключается целый компьютер. Сфера применения SOC - от игровых приставок до телекоммуникаций. Такие кристаллы требуют применения новейших технологий. Основной технологический прорыв в области SOC удалось сделать корпорации IBM, которая в 1999 году смогла реализовать сравнительно недорогой процесс объединения на одном кристалле логической части микропроцессора и оперативной памяти.
- 47. В новой технологиииспользуется конструкция памяти с врезанными ячейками (trench cell). Конденсатор, хранящий заряд, помещается в некое углубление в кремниевом кристалле. Это позволяет разместить на нем свыше 24 тыс. элементов, что почти в 8 раз больше, чем на обычном микропроцессоре, и в 2-4 раза больше, чем в микросхемах памяти для ПК. Использование новой технологии открывает широкую перспективу для создания более мощных и миниатюрных микропроцессоров и помогает создавать компактные,
- 48. быстродействующие и недорогиеэлектронные ус- тройства: маршрутизаторы, компьютеры, контрол- леры жестких дисков, сотовые телефоны, игровые и Интернет-приставки,медико-кибернетических устройств, в том числе вживляемых в организм. В результате эволюции электронной технологии от "микро" к "нано" и ее слияния с "генной", вероятно, будет достигнуто состояние, при котором станет возможным синтез любых технических устройств. Однако вряд ли в этом состоит основная цель будущей нанотехнологии. Она, по всей вероятности, сможет синтезировать структуры, способные к эволюции и саморазвитию.
- 49. Нетрадиционная Раздел III архитектура МП 1. Ассоциативные процессоры Виды нетрадиционных архитектур а также 2. Конвейерные процессоры области их применения 3. Матричные процессоры 4. Клеточные и ДНК процессоры 5. Коммуникационные процессоры 6. Потоковые процессоры 7. Нейронные процессоры 8. Процессоры с нечеткой логикой Вернуться к оглавлению раздела -
- 50. 1. Ассоциативные процессоры Ассоциативный способ обработки данных позволяет преодолеть многие ограничения, присущие адресному доступу к памяти (когда обращение к данным происходит по указанному адресу), за счет задания некоторого критерия отбора и проведение требуемых преобразований, только над теми данными, которые удовлетворяют этому критерию. Критерием отбора может быть совпадение с любым элементом данных, достаточным для выделения искомых данных из всех данных. Поиск данных может происходить по фрагменту, имеющему большую или меньшую корреляцию с заданным элементом данных.
- 51. Исследованы и вразной степени используются несколько подходов, различающихся полнотой реализации модели ассоциативной обработки. Если реализуется только ассоциативная выборка данных с последующим поочередным использованием найденных данных, то говорят об ассоциативной памяти или памяти, адресуемой по содержимому. При достаточно полной реализации всех свойств ассоциативной обработки, используется термин «ассоциативный процессор».
- 52. Ассоциативные системы относятсяк классу: «один поток команд - множество потоков данных» (SIMD - Single Instruction Multiple Data). Устройство управления Pr АП Регистр Запоминающий индикаторов массив адреса Pr M Ячейка 0 T0 Ячейка 1 Схема T1 сравнения Ячейка N-1
- 53. Эти системы включаютбольшое число операционных устройств, способных одновре- менно по командам управляющего устройства вести обработку нескольких потоков данных. В ассоциативных вычислительных системах информация на обработку поступает от ассоциативных запоминающих устройств (АЗУ), характеризующиеся тем, что информация в них выбирается не по определенному адресу, а по ее содержанию.
- 54. 2. Конвейерные процессоры Процессоры современных компьютеров используют особенную технологию - конвейеры, которые позволяют обрабатывать более одной команды одновременно. Обработка команды может быть разделена на несколько основных этапов, назовем их микрокомандами. Выделим основные пять микрокоманд: • Выборка команды • Расшифровка команды • Выборка необходимых операндов • Выполнение команды • Сохранение результатов
- 55. Все этапы командызадействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке: одна за другой. Это означает, что если первая микрокоманда выполнила свою работу и передала результаты второй, то для выполнения текущей команды она больше не понадобиться, и, следовательно, может приступить к выполнению следующей команды. Выделим каждую команду в отдельную часть устройства и расположим их в порядке выполнения. В первый момент времени выполняется первая микрокоманда. Она завершает свою работу и начинает выполняться вторая микрокоманда, в то время как первая готова для выполнения следующей инструкции.
- 56. Первая инструкция можетсчитаться выполнен- ной, когда завершать работу все пять микрокоманд. Такая технология обработки команд носит название конвейерной обработки. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней – длиной конвейера. Во многих вычислительных системах, наряду с конвейером команд, используются и конвейеры данных. Сочетание этих двух конвейеров дает возможность достичь очень высокой производитель- ности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейер- ных процессоров, способных работать одновремен- но и независимо друг от друга.
- 57. Одной из наиболеевысокопроизводительных вычислительных конвейерных систем считается СRАY. В этой системе конвейерный принцип обра- ботки используется в максимальной степени. Имеется и конвейер команд, и конвейер ариф- метических и логических операций. В системе широко применяется совмещенная обработка информации несколькими устрой- ствами. Максимальная производительность процессора может составлять 12 GFLOPS.
- 58. Каждый из процес- сорныхканалов имеет конвейерную организа- цию с оптимальным срабатыванием уровней за один такт. При исполнении сложных команд или в случае конвейерных сбоев отдельные уровни срабатывают за большее число тактов. Основные функции первых трех уровней конвейера реализуются в блоке команд.
- 59. I. Первый уровень(IF) реализует выборку команд за несколько тактов и иногда рассматривается как отдельный блок, а не как уровень конвейера. Выбранные из КЭШ L1-I (КЭШ L2 или основной памяти) команды помещаются в буфер команд, из которого передаются во второй уровень (D) для распаковки и дешифрации. На этой стадии из заданных в адресной части регистров считываются компоненты адреса (база, индекс) операнда, и команда передается в очередь команд для исполнения в блоке обработки.
- 60. Следующий уровень конвейера(AGEN) используется для вычисления логического адреса операнда путем сложения базы, индекса и смещения. Конвейер оптимизирован для двухадресных команд формата RX с размещением одного операнда в регистре, а второго - в памяти. Вычисленный адрес передается в блок BCE для обращения в память. В блоке BCE реализуются два уровня конвейера, связанных с выборкой операндов из КЭШ L1-D (КЭШ L2 или основной памяти). Первый из этих уровней запускает одновременные процессы обращения в
- 61. директорию КЭШ ибуфер преобразования адреса TLB, а второй выполняет чтение операнда и размещение его в буфере операндов в блоке обработки E с подстыковкой к ранее считанным операндам. В блоке обработки Е выполняются операции команд, считываемых из очереди команд, над операндами, находящимися в программно- доступных регистрах и буфере операндов. Для этого используются два уровня, первый из которых (E1) реализует выполнение операции в АЛУ, а второй (WR) - сохранение результата в регистре или памяти.
- 62. Выполнение большинства операцийв АЛУ с фиксированной точкой занимает один такт, а в АЛУ с плавающей точкой - три такта, для сложных операций число тактов может достигать 100 и более. Для ускорения операций в АЛУ исполь- зуется внутренний конвейер. Запись результата операций осуществляется в регистры или КЭШ-память.
- 63. В настоящее времясозданы однокристальные векторно-конвейерные процессоры, такие как SX-6 (см. рис. внизу). Основными компонентами микропроцессора являются скалярный процессор и 8 идентичных векторных устройств, суммарная производительность которых составляет 64 GFLOPS.
- 64. 3. Матричные процессоры Наиболее распространенными из систем класса SIMD, являются матричные системы, приспособленные для решения задач с высоким параллелизмом независимых объектов (данных). Такие системы имеют общее управляющее устройство, генерирующее поток команд и большое число процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждая свой поток данных.
- 65. Производительность системы равнасумме производительностей всех процессорных элементов. Для эффективной работы системы необходима организация связей между процессорными элементами с их максимальной загрузкой. Характер связей между процессор- ными элементами определяет разные свойства системы. Одним из первых матричных процессоров был SОLОМОN (60-е годы). Система SОLOМОN содержит 1024 процессорных элемента, соединенных в виде матрицы 32х32.
- 66. Каждый процессорный элемент матрицы включает в себя процессор, обеспечи- вающий выполнение после- довательных поразрядных арифметических и логи- ческих операций, а также оперативное ЗУ, емкостью 16 Кбайт. Длина слова - переменная от 1 до 128 разрядов. Разрядность слов устанавливается программно. По каналам связи от устройства управления передаются команды и общие константы.
- 67. В процессорном элементемногомодальная логика позволяет каждому процессорному элементу выполнять или не выполнять общую операцию в зависимости от значений обрабатываемых данных. В каждый момент все активные процессорные элементы выполняют одну и ту же операцию над данными, хранящимися в собственной памяти и имеющими один и тот же адрес. Идея многомодальности заключается в том, что в каждом процессорном элементе имеется специальный регистр на 4 состояния - регистр моды. Мода (модальность) заносится в этот регистр от устройства управления.
- 68. При выполнении последовательностикоманд модальность передается в коде операции и сравнивается с содержимым регистра моды. Если есть совпадения, то операция выполняется. В других случаях процессорный элемент не выполняет операцию, но может, в зависимости от кода, пересылать свои операнды соседнему элементу. Такой механизм позволяет выделить строку или столбец процессорных элементов, что очень полезно при операциях над матрицами. Взаимодействуют процессорные элементы с периферийным оборудованием через внешний процессор.
- 69. Дальнейшим развитием матричныхпроцессоров стала система ILLIАS-4 (фирма Barroys). Первона- чально система должна была включать в себя 256 процессорных элементов, разбитых на группы, каждая из которых должна управляться специальным процессором. Однако по различным причинам была создана система, содержащая одну группу процессорных элементов и управляющий процессор. Если в начале предполагалось достичь быстродействия порядка 1 млрд. операций в секунду, то реальная система работала с быстродействием около 200 млн. операций в секунду. Эта система в течение ряда лет считалась одной из самых высокопроизводительных в мире.
- 70. 4. ДНК иклеточные процессоры 4.1. Введение в ДНК процессоры 4.2. Строение молекул ДНК 4.3. Базовые операции над молекулами 4.3.1. Разрезание и сшивка 4.4. ДНК вычисления 4.3.2 Копирование 4.5. Клеточные компьютеры 4.3.3. Сортировка по длине 4.6. Плюсы и минусы биокомпьютеров Видео – «Структура ДНК»
- 71. 4.1. Введение вДНК процессоры Реальной альтернативой полупроводниковым технологиям вычислительных систем являются биотехнологии (биокомпьютинг) - гибрид информационных и молекулярных технологий, а также биохимии. Биокомпьютинг позволяет решать сложные вычислительные задачи, используя биохимические методы, организуя вычисления при помощи живых тканей, клеток, вирусов и биомолекул.
- 72. Основной элемент ДНКпроцессора – моле- кулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. Кроме ДНК, в качестве биопроцессора могут исполь-зоваться белковые молекулы и биологические мембраны. ДНК-процессор характеризуется структурой и набором команд. Структура процессора – это структура молекулы ДНК, а набор команд – перечень биохимических операций с молекулами.
- 73. 4.2. Строение молекулДНК В молекулах ДНК имеется 4 базовых основания: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T), связанных друг с другом в цепочку. G Guanine A Adenine T Thymine C Cytosine Молекула ДНК (одинарная цепочка) может иметь, например, такой TT AC GG CC — здесь А вид: используется не двоичная, а четверичная логика. A T T A C G G C C Таким образом молекулами ДНК можно кодировать любую информацию путем сочетания базовых оснований.
- 74. 4.3. Базовые операциинад ДНК молекулами Манипуляции над ДНК-молекулами производятся с использованием различных энзимов (ферментов). Так же, как современные МП имеют набор базовых операций (сложение, сдвиг, AND, OR и NOT NOR и др.), молекулы ДНК под воздействием энзимов, выполняют такие базовые операции, как: разрезание, копирование, вставка и другие, причем все операции над ДНК-молекулами производятся параллельно и независимо от других операций. Рассмотрим наиболее интересные из них.
- 75. 4.3.1. Разрезание молекулДНК Операция возможна под воздействием сайт- специфичных эндонуклеазов - рестриктазов, которые разрезают молекулы в определенном месте, закодированном последовательностью нуклеотидов (сайтом узнавания). Разрез может быть прямым или несимметричным и проходить по сайту узнавания либо вне его. - разрезание молекулы ДНК под воздействием рестриктазов
- 76. 4.3.1. Сшивка молекулДНК происходит под воздействием ферментов — лигазов. «Липкие концы» соединяются вместе с образованием водородных связей. Лигазы служат для того, чтобы закрыть насечки, т.е. поддерживать образование в нужных местах фосфодиэфирных связей, соединяющих основания друг с другом в пределах одной цепочки.
- 77. 4.3.2. Копирование молекулДНК осуществляется в ходе полимеразной цепной реакции Процесс копирования происходит лавино- образно и делится на стадии. На первом шаге из одной молекулы образуются две, на втором — из двух молекул — четыре, а после n-шагов получается уже 2n молекул.
- 78. 4.3.3. Сортировка ДНК-молекулпо длине Последняя процедура, которую мы упомянем, — гель-электрофорез, используемый для разделения молекул ДНК по длине. Если молекулы поместить в гель и приложить постоянное электрическое поле, то они будут двигаться по направлению к аноду, причем более короткие молекулы будут двигаться быстрее. Используя данное явление, можно реализовать сортировку ДНК-молекул по длине.
- 79. 4.4. ДНК-вычисления Параллельная архитектура ДНК-вычислений позволяет легко решать задачи, которые не под силу обычным компьютерам. Перспектива ДНК- вычислений - создание биологического нанокомпьютера, способного хранить терабайты информации при объеме в несколько микрометров. Такой компьютер можно будет вживить в клетку живого организма, а его производительность будет исчисляться миллиардами операций в секунду при энергопотреблении не более одной миллиардной доли ватта.
- 80. История применения ДНКвычислений В 1950-х годах Р.П. Фейман описал теорию использования молекул ДНК при организации вычислений. Первый компьютер на базе ДНК был создан в 1994 г. американским ученым Леонардом Эдлеманом. Он смешал в пробирке молекулу ДНК с закодированными исходными данными и подобранными ферментами. В результате химической реакции структура ДНК изменилась. За очень короткое время в структуре ДНК был представлен закодированный ответ задачи. В 2001 г. Шапиро создал вычислительное устройство на основе ДНК, имитирующую работу машину Тьюринга, которая пошагово считывает данные, в зависимости от их значений принимает решения о дальнейших действиях.
- 81. Разработка Шапиро кодируетвходные данные в молекулах ДНК и смешивает их с двумя ферментами. Молекулы фермента служили аппаратным, а молекулы ДНК – программным обеспечением. Этот механизм может использоваться для решения любых задач. Обработка ДНК на уровне отдельных молекул происходит со скоростью до 1000 бит/с и допускает массовый параллелизм. В одной пробирке может одновременно происходить триллион процессов при потребляемой мощности в единицы нановатт может выполняться миллиард операций в секунду.
- 82. 4.5. Клеточные компьютеры Клеточные компьютеры - само- организующиеся колонии различных «умных» микроорганизмов, в геном которых включена логическая схе- ма, активизирующаяся в присут- ствии определенного вещества. Для этой цели идеально подходят бактерии, стакан с которыми и представлял бы собой компьютер. Такие компьютеры очень дешевы в производстве, им не нужна стерильная атмосфера, как при производстве полупроводников.
- 83. Каждая клетка -миниатюрная хим. лаборатория. Если биоорганизм запрограммирован, то он производит нужные вещества. Вырастив одну клетку с заданными качествами, можно легко и быстро вырастить тысячи клеток с такой же программой. Основная проблема – организация всех клеток в единую работающую систему. В лаборатории ИИ Массачусетского ТУ создана клетка, способная хранить на генетическом уровне 1 бит инфор- мации. Также разрабатываются технологии, поз- воляющие единичной бактерии отыскивать своих соседей, образовывать с ними упорядоченную структуру и осуществлять массив параллельных операций.
- 84. 4.6. Плюсы иминусы биолог. ПК Потенциал биокомпьютеров очень велик. Молекулы ДНК могут оказаться тем самым материалом, который впоследствии заменит кремниевые транзисторы. Один фунт (453 г) ДНК- молекул обладает емкостью для хранения данных, превосходящей суммарную емкость всех современных электронных систем хранения данных, а вычислительная мощность ДНК-процессора размером с каплю будет выше самого мощного современного суперкомпьютера. Более 10 трлн. ДНК-молекул занимают объем в 1 см3. Такое количество молекул может хранить до 10 Тбайт и производить 10 трлн операций в секунду.
- 85. Выгодные отличия отстандартных ПК: • более простая технология изготовления • использование не бинарного, а тернарного кода (информация кодируется тройками нуклеотидов) • потенциально исключительно высокая производительность (до 1014 оп/с) • возможность хранить данные с плотностью, в триллионы раз превышающей показатели оптических дисков; • исключительно низкое энергопотребление.
- 86. Однако, биокомпьютеры обладаюти существен-ными недостатками, такими как: сложность со считыванием результатов – современные способы определения коди- рующей последовательности несовершенны, сложны, трудоемки и дороги; низкая точность вычислений, связанная с возникновением мутаций, прилипанием моле- кул к стенкам сосудов и т.д.; невозможность длительного хранения резуль- татов вычислений в связи с распадом ДНК в течение времени.
- 87. Хотя до практическогоиспользования био- компьютеров еще очень далеко, предпола- гается, что они найдут достойное применение в медицине и фармакологии, а также с их помощью станет возможным объединение информационных и биотехнологий. Предполагается использование машин на базе ДНК не только в вычислительных целях, но и как своеобразные нанофабрики лекарств. Поместив подобное "устройство" в клетку, врачи смогут влиять на ее состояние, тем самым исцеляя человека от самых опасных недугов.
- 88. 5. Коммуникационные процессоры Коммуникационные процессоры (ком. п.) - это микрочипы, являющие собой нечто среднее между жесткими специализированными интегральными микросхемами и гибкими процессорами общего наз- начения. Коммуникационные процессоры программируются, как и обычные процессоры, но построены с учетом сетевых задач, оптимизированы для сетевой работы, и на их основе производители - как процессоров, так и оборудования - пишут программное обеспечение для специфических приложений.
- 89. Коммуникационный процессор имеетсобственную память и оснащен высокоскоростными внешними каналами для соединения с другими процессорными узлами. Его присутствие позволяет освободить вычис- лительный процессор от нагрузки, связанной с передачей сообщений между узлами. Скоростной коммуникационный процессор с RISC- ядром позволяет управлять обменом данными по нескольким независимым каналам, поддерживать практически все распространенные протоколы обмена, гибко и эффективно распределять и обрабатывать последовательные потоки данных с временным разделением каналов.
- 90. Сама идея создания процессоров, предназначенных для оптимизации сетевой работы, родилась в связи с необходимостью устранить различия в подходах к созданию локальных сетей (различные подходы к архитектуре сети, классификации потоков и т.д.). Новая серия коммуникационных процессоров Intel IXP4xx построена на базе распределенной архитектуры XScale и включает мощные мультимедийные возможности, а также развитые сетевые интерфейсы Ethernet.
- 91. Сочетание высокой производительностии низкого энергопотребления позволяет эффек- тивно применять ком. п. Intel не только в классических сетевых приложениях, но и для построения интернеториентированных встра- иваемых систем промышленного назначения. Дополнительные возможности, обеспечивае- мые коммуникационными процессорами дол- жны быть интересны, прежде всего, тем поль- зователям, которым необходимо осуществлять сложные транзакции или наладить прямую голосовую и видео передачи в рамках сетевой инфраструктуры.
- 92. 6. Потоковые процессоры В основе работы потоковых процессоров лежит принцип обработки многих данных с помощью одной команды (SIMD). Эта технология позволяет выполнять одно и то же действие, над несколькими наборами чисел однов- ременно. SIMD-операции для чисел двойной точности с плавающей запятой ускоряют работу ресурсоемких приложений для создания трехмерного рендеринга, финансовых расчетов и научных задач. Кроме того, усовершенствованы возможности 64-разрядной технологии MMX (целочисленных SIMD-команд); эта технология распространена на 128-разрядные числа, что позволяет ускорить обработку видео, речи, шифрование, обработку изображений. Потоковый процессор повышает общую производительность, что особенно важно при работе с 3D-графическими объектами.
- 93. Существют потоковый процессор(Single-streaming processor — SSP) и многопотоковый процессор (Multi-Streaming Processor - MSP). Ярким представителем потоковых процессоров является семейство процессоров Intel, начиная с Pentium III, в основе работы которых лежит технология Streaming SIMD Extensions (SSE, потоковая обработка по принципу "одна команда - много данных"). Эта технология позволяет выполнять такие сложные и необходимые в век Internet задачи, как обработка речи, кодирование и декодирование видео- и аудиоданных, разработка трехмерной графики и обработка изображений.
- 94. Представителями класса SIMD считаются матрицы процессоров: ILLIAC IV, ICL DAP, Goodyear Aerospace MPP, Connection Machine 1 и т.п. В таких системах единое управляющее устройство контролирует множество процессорных элементов. Каждый процессорный элемент получает от устройства управления в каждый фиксированный момент времени одинаковую команду и выполняет ее над своими локальными данными. Другими представителями SIMD-класса являются векторные процессоры, в основе которых лежит векторная обработка данных.
- 95. Векторная обработка увеличиваетпроизводи- тельность за счет обработки целого набора данных (вектора) одной командой. Векторные компьютеры манипулируют массивами сходных данных подобно тому, как скалярные машины обрабатывают отдель- ные элементы таких массивов. Каждый элемент вектора надо рассматривать как отдельный элемент потока данных. При работе в векторном режиме век- торные процессоры обрабатывают данные практи- чески параллельно, что делается быстрее, чем в ска- лярном режиме. Максимальная скорость передачи данных в векторном формате - 64 Гб/с, что на 2 порядка быстрее, чем в скалярных машинах. Примерами систем подобного типа является, например, процессоры фирм NEC и
- 96. 7. Нейронные процессоры 7.1.Введение в нейрокомпьютеры 7.2. Нейрон как процессор 7.3. Сравнение с обычной архитектурой 7.4. Реализация нейронных сетей 7.5. Использование нейронных сетей 7.6. Перспективы нейронных сетей Видео – «Как работают нейроны»
- 97. 7.1. Введение внейрокомпьютеры «Нейрокомпьютер» – компьютер, поддерживающий нейронные сети на уровне архитектуры. Принцип работы нейронных сетей аналогичен работе нейронов челове- ческого мозга, объемом около 100 млрд нейронов, каж- дый из которых связан с 1000–10000 других нейронов (до 1015 взаимосвязей). Человек зрительно воспринимает окружающую информацию за 1 с. Для алгоритмизации этого действия потребуются огромные вычислительные мощности и базы данных. Медленные нейроны работают гораздо быстрее самых современных компьютеров, благодаря неизвест- ному принципу распределения ресурсов. По подсчетам, для создания модели головного мозга потребовался бы компьютер с тактовой частотой 2000 ТГц, с объемом оперативной памяти 200 Тб.
- 98. 7.2. Нейрон какпроцессор Нейронная сеть - совокупность элементарных преобразователей информации, называемых «нейронами», которые определенным образом соединены друг с другом каналами обмена информации «синаптическими связями». Нейрон – элементарный процессор, с входным и выходным состоянием, функцией активации и ло-кальной памятью. Состоя-ния нейронов изменяются при функционировании и составляют кратковре- менную память нейросети.
- 99. Основной элемент проектированиясети -ее обучение. При переобучении НС ее весовые коэффициенты изменяются, но они остаются постоянными при работе нейросети, формируя долговременную память. В нейрокомпьютерах используются принципы об- работки информации, осуществляемые в реальных ней- ронных сетях. Это позволяют выполнять высокопро- изводительную обработку информационных массивов большой размерности. В отличие от традиционных ВС, нейросетевые вычис- лители поддерживают высокоскоростную обработку потоков дискретных и непрерывных сигналов, с высокой степенью надежности решают задачи обработки данных, с возможностью самоперестройки ВС в зависимости от полученных решений.
- 100. 7.3. Машина фонНеймана по сравнению с биологической нейронной системой
- 101. 7.4. Реализация нейронныхсетей Для аппаратной реализации НС необходим новый носитель информации, им может быть свет, который резко повысит производи- тельность вычислений. Единственной технологией аппаратной реализации НС, способной в будущем прийти на смену оптике и оптоэлектронике, является нанотехнология, способная обеспечить необходимую для аппаратной реализации НС трехмерную архитектуру.
- 102. 7.5. Использование НС Трудность использования нейронных сетей - неспособность объяснить, каким образом они ре- шают задачу. Внутреннее представление резуль- татов обучения настолько сложно, что его невоз- можно проанализировать. Использование НС показывает их применение для решения таких задач, как распознавание образов, прогнозирование котировок акций, анализ текстов и речи, системы поддержки принятия решений и системы безопасности, где они стали уже привыч-ным инструментом. Повсеместное проникновение нейронных технологий в другие области — вопрос времени.
- 103. 7.6. Перспективы НС Искусственные нейронные сети отличаются удивительными свойствами. Они не требуют детализированной разработки программного обеспечения и открывают возможности решения задач, для которых отсутствуют теоретические модели или эвристические правила, определяющие алгоритм решения. Такие сети обладают способностью адаптироваться к изменениям условий функционирования, в том числе к возникновению заранее непредусмотренных факторов. По своей природе НС являются системами с очень высоким уровнем параллелизма.
- 104. Нейронным сетям предстоит пройти путѐм, аналогичным пути развития компьютеров. Возможно, что нейронные сети станут верными помощникам ОС будущего, способной говорить с пользователем на одном языке, предугадывая его желания, фильтруя информацию, руководствуясь лишь пользователь-скими интересами и др. Изменится интерфейс взаимодействия пользовате- ля со Всемирной Сетью, который будет основываться на интеллектуальных агентах (agentware) - новом виде ПО. Агенты будут с пользователем, с другими агентами и со специальными сервисами. Вследствие этого в сети появится своего рода новый социум с самообучающимися агентами.
- 105. 8. Процессоры смногозначной (нечеткой) логикой Идея построения процессоров с нечеткой логи- кой (fuzzy logic) основывается на нечеткой матема- тике. Основанные на этой теории различные ком- пьютерные системы расширяют область примене- ния нечеткой логики. Подходы нечѐткой математики оперируют вход- ными данными, изменяющимися во времени, и значениями, которые невозможно задать од- нозначно. В отличие от традиционной формальной логики, нечеткая логика имеет дело со значени- ями, лежащими в непрерывном или дискретном диапазонах.
- 106. Используя преимущества нечеткойлогики, заключающиеся в простоте содержательного представления, можно упростить проблему, представить ее в более доступном виде и повы- сить производительность системы. Задачи с помощью нечѐткой логики решаются по следующему принципу: 1) численные данные (показания измеритель- ных приборов и др.) фаззируются (перево- дятся в нечеткий формат); 2) обрабатываются по определѐнным прави- лам; 3) дефаззируются и в виде привычной инфор- мации подаются на выход.
- 107. Аппаратный процессор нечеткой логикивторого поколения принимает аналоговые сигналы, переводит их в нечет-кий формат, затем, применя я соответству-ющие правила, преоб-разует результаты в формат обычной логики и далее – в аналоговый сигнал.
- 108. Все это осуществляетсябез внешних ЗУ, преоб- разователей и ПО нечеткой логики. Этот микропроцессор относительно прост по срав- нению с громоздкими ПО. Но так как его основу составляет комбини- рованный цифровой/аналоговый кристалл, он функционирует на очень высоких скоростях (частота отсчетов входного сигнала – 10 кГц, а скорость расчета – 500 тыс. правил/с), что во многих случаях приводит к лучшим результатам в системах управления по сравнению с более сложными, но медлительными программами.
- 109. Идеи нечеткой логикине являются панацеей и не смогут совершить переворот в компьютерном мире. Нечеткая логика не решит тех задач, которые не решаются на основе бинарной логики, но во многих случаях она удобнее, производительнее и дешевле. Разработанные на ее основе спец. аппаратные решения (fuzzy-вычислители) позволят получить реальные преимущества в быстродействии. Известно, что NASA рассматривает возможность применения (если еще не применяет) нечеткие системы для управления процессами стыковки космических аппаратов.
- 110. IV. Заключение В заключении обзора процессоров традиционной и нетрадиционной архитектур следует отметить, что обе разновидности построения вычисли-тельных устройств пока сохраняют свои позиции. Традиционная - как общеиспользуемая, стреми- тельно развивающаяся и широко известная; в то время как нетрадиционная архитектура находится на этапе научных разработок и испытаний, часто лишь на теоретическом уровне. Однако приближа- ется тот день, когда техническая мысль построения процессоров традиционной архитектуры достигнет минимального физически допустимого размера элементов, и тогда волей-неволей потребуется принципиально новые технологические решения для дальнейшего развития ВТ.
- 111. В связи сэтим, необходимо учитывать глобальные возможности нетрадиционной архитектуры. Со временем она способна перевернуть взгляд на вычислительные системы, примеры чему были рассмотрены в материалах презентации. Хотя разработок ученых пока недостаточно для промышленного изготовления подобных систем, сегодня никто не в состоянии назвать сроки реализации техники нового поколения, так же как и 50 лет назад общество сомневалось в возможностях построения и использования в личных целях обычного компьютера.
- 112. Вполне возможно, чтов ближайшем будущем нас будут окружать действительно РАЗУМНЫЕ машины, способные говорить на человеческом языке, распознавать образы, при этом обладая всеми достоинствами машины (такими как память, скорость обработки информации и высокая надежность работы). Но самым важным их достоинством может стать способность к ОБУЧЕНИЮ. Машина сможет учиться, также как и наш мозг благодаря описанным в работе прогрессивным технологиям.