11.2. Специализированные и универсальные вычислительные машины

Реализация алгоритмов обработки сигналов цифровыми средствами предполагает использование либо универсальной, либо специализированной вычислительной машины. Различие между ними всегда было (и сейчас остается) довольно неопределенным, поэтому имеет смысл обсудить оба эти термина.

Под универсальностью подразумевается гибкость, программируемость, возможность решения различных задач. Эти качества необходимы весьма часто, и за них мы готовы расплачиваться деньгами, временем, габаритами, потребляемой мощностью и т.д. Однако во многих случаях оказалось лучше купить и запрограммировать серийную ЦВМ потому, что она справляется с поставленной задачей, уже выпускается промышленностью и, кроме того, дешевле, чем разработка и изготовление даже сравнительно несложного цифрового блока. Можно привести по крайней мере один пример, когда явно справедливо обратное, а именно когда требования к быстродействию столь велики, что для выполнения обработки необходимы специализированные структуры. По-видимому, наиболее очевидное различие между универсальной и специализированной вычислительными системами заключается в том, что для любого алгоритма, запрограммированного на универсальной ЦВМ, можно построить специализированное устройство, с помощью которого этот алгоритм выполняется быстрее. Действительно, при реализации заданного алгоритма в специализированном устройстве часто удается эффективно использовать методы параллельной обработки. В универсальных ЦВМ параллелизм в принципе также возможен и иногда действительно вводился, но опыт показал, что в этом случае он оказывается не столь эффективным, усложняет программирование и затрудняет взаимодействие отдельных частей ЦВМ. Нам представляется, что вообще при построении гибких ЦВМ, предназначенных для широкого круга алгоритмов, последовательная структура оказывается более подходящей. Таким образом, при проектировании самых разнообразных цифровых устройств, от вычислительных систем общего назначения или систем, ориентированных на ограниченный круг задач (например, в радиолокации), и до узкоспециализированных бортовых устройств, приходится находить наилучшее соотношение между быстродействием и гибкостью.