logo
AOM / Мельник А

1.4.9. Спеціалізовані комп'ютери

За допомогою універсальних комп'ютерів та комп'ютерних систем (УКС), які були розглянуті вище, можна вирішувати багато задач наукового, виробничо-технічного та іншого характеру. Однак існують надзвичайно важливі класи задач і окремі задачі, для розв'язку яких математичні та техніко-економічні якості УКС недостатні. Не варто дово­дити дієвість принципу спеціалізації інструмен-

тальних засобів взагалі, оскільки вся свідома технічна діяльність людства її підтверджує. Досить вказати, що цей принцип ефективно діє і в галузі інформатики. Загальний аналіз причин створення і використання спеціалізованих комп'ютерних систем (СКС) показує, що ці причини можна віднести до трьох основних груп.

Перша група об'єднує причини, що виникли внаслідок суперечностей між формаль­ними математичними методами постановки і розв'язку задач, з одного боку, і загаль­ними принципами організації та функціонування, а також технічними можливостями УКС, з іншого боку. Саме математична сутність задач часто обумовлює необхідність створення СКС для їх розв'язку. Як приклади тут можна навести нові нестандартні та неалгоритмічні методи, системи алгебраїчних, диференційних та інтегральних рівнянь великої розмірності, логічні та імовірнісно-статистичні задачі, дії над матрицями та век­торами, задачі в багатовимірних просторах та багато інших.

До другої групи входять причини, які обумовлені змістовною стороною задач, вирі­шуваних СКС, та відображають специфіку відповідних предметних областей.

Третя група причин обумовлена особливими вимогами до якості реалізації комп'ю­терних систем, які зазвичай полягають в екстремалізації (тобто в максимальному набли­женні до теоретичних границь) деяких їх характеристик, наприклад, продуктивності, надійності (безвідмовності, живучості, відновлюваності, довговічності та ін.), вартості, точності, габаритів, маси і т.п. Сюди ж належать вимоги, що визначають такі якості комп'ютерних систем, як 'їх повна або часткова імплантація (конструктивне та функціо­нальне суміщення) в інші системи, інформаційне поєднання з ними, пристосованість до умов експлуатації та кваліфікації обслуговуючого персоналу і т.д.

Слід мати на увазі, що реальні ситуації створення СКС найповніше характеризу­ються двома особливостями. Перша полягає в тому, що саме СКС є своєрідним засо­бом апробації нових методів автоматизації обробки інформації, що мають математичні корені. Наприклад, розпаралелювання та децентралізація обчислень, макрооперації та функціональні розширювачі, символьна обробка та розв'язок задач в багатовимірних числових системах та ін. пройшли спочатку дуже ретельну перевірку в СКС і тільки піс­ля цього з'явилися в УКС.

50

Друга особливість пов'язана з тим, що реальні СКС є складними програмно-техніч-ними комплексами, в яких на інженерному рівні необхідно задовольнити багато супе­речливих вимог. Тому досягнення оптимальних і функціональних якостей СКС може бути проблематичним і доцільніше визначати ці якості як оптимізовані, тобто такі, що тією чи іншою мірою наближаються до оптимальних. Аналіз математичних методів оптимізації СКС показує, що вони дозволяють, певною мірою, виявляти недоліки таких систем, їхні "слабкі місця", простежити взаємозв'язок характеристик системи, визначити загальний напрямок підвищення їх ефективності та оцінити різні варіанти СКС. Однак ці методи не дають ніяких конструктивних рішень і шляхів удосконалення СКС, не ви­значають змістовної сторони різних варіантів їх організації та реалізації. Генезис таких варіантів формальними математичними методами неможливий. Тому процес створення оптимізованих СКС має характер багатоступеневої ітераційної процедури, де в різних відношеннях комбінуються формальні та конкретно-змістовні методи, що відіграють аналітичну (оціночну) та синтетичну (генеративну) ролі.

Таким чином, СКС - це комп'ютерні системи для розв'язку великого числа відносно вузьких класів задач, оптимізовані в певній критеріальній сукупності.

Для СКС характерні наступні риси, які відрізняють їх від універсальних комп'ютер­них систем: