ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ
— наборы цифровых автоматов с программируемой структурой, состоящие из одинаковых и однотипно соединенных друг с другом универсальных элементов, программно настраиваемых сигналами извне на выполнение любой из полного набора логических функций, функций памяти и функций соединений со своими соседями. В. с. предназначаются в качестве конструкционно-технол. основы построения однородных вычислительных систем, универсальных и специализированных машин, различных цифровых устройств вычислительной техники и технической кибернетики. В. с. при одной и той же физической реализации путем программной настройки ее элементов позволяет создавать в зависимости от требований универсальную или специализированную машину и решать задачу заданием либо программы, либо структурной модели, в которой для выполнения каждой операции отводится свой структурный блок.
В. с. представляют одно из перспективных направлений вычисл. техники и тех. кибернетики. Близким к направлению В. с. являются работы в области клеточных структур. В основу построения В. с. положены следующие принципы: 1) однородность — все элементы одинаковы и однотипно соединены друг с другом; 2) близкодействие — все элементы соединены только с ближайшими элементами, передача сигналов между удаленными элементами осуществляется через промежуточные элементы; 3) универсальность — каждый элемент реализует полный набор логич. ф-ций, ф-цию памяти (задержки), полный набор ф-ций соединений; 4) программная настройка — каждый элемент молет настраиваться на выполнение одной ф-ции с помощью сигналов настройки извне и продолжает сохранять состояние настройки до прихода следующего сигнала настройки.
В В. с. можно реализовать любой автомат конечный. Если допустить неограниченное наращивание В. с., то в ней могут быть реализованы потенциально автоматы бесконечные, Неймана — Черча автоматы, а также автоматы растущие. К недостаткам среды следует отнести то, что по сравнению с обычными способами реализации конечных автоматов затрачивается элементов в log2 раз больше (где М — число элементов при реализации автомата логич. сетью).
При разработке В. с. выделяются две проблемы; синтез автоматов в средах и физико-технологические основы построения сред. К решению первой проблемы наметилось несколько подходов: отображение сетей логических в среде с использованием верхних этапов синтеза обычных автоматов, использование системы сквозного проектирования вычислительных машин с учетом особенностей среды и методы
автомат, синтеза автоматов в средах с учетом надежности.
Физ. реализация среды не представляет больших трудностей. В. с. может быть реализована на основе различных физ. явлений. Наиболее перспективно создание среды на криотронах, МОП-структурах (МОП — название элемента: металл — окисел — полупроводник) и пленочных электростат, реле в сочетании с МОП-структурами. Наибольшую трудность составляет разработка массовой технологии произ-ва элементов. Поэтому В. с. строится с учетом требований технологии. В. с. представляет собой идеальную структуру, максимально приспособленную для непрерывного автоматизированного процесса изготовления. Отдельного этапа сборки элементов в среду может и не быть: сборка осуществляется в процессе произ-ва. Простая структура элементов, отсутствие потребности в изготовлении отдельных элементов с соответствующими выводами позволяет рассматривать среду как один технолог, «элемент», для производства которого используется небольшое число технолог, операций в непрерывном процессе. В этом отношении изготовление среды подобно процессу массового произ-ва тканей или бумаги. Создание же в среде требуемой машины для решения каждой данной задачи или класса задач осуществляется уже после ее изготовления с помощью программной настройки элементов и связей между ними.
В. с. позволяют создавать машины с программируемой структурой, характеризующиеся универсальностью и высокой гибкостью структуры, экономичностью, живучестью и надежностью и высокой производительностью. Лит.: Евреинов Э. В. О микроструктуре элементарных машин вычислительной системы. В кн.: Вычислительные системы, в. 4. Новосибирск, 1962; Евреинов Э. В., Косарев Ю. Г. Однородные универсальные вычислительные системы высокой производительности. Новосибирск, 1966 [библиогр. с. 295—303]; Прангишвили И. В. [и др.]. Микроэлектроника и однородные структуры для построения логических и вычислительных устройств. М., 1967 [библиогр. с. 224—226]; Пухов Г. Е., Борковский Б. А. Аналоговые и квазианало говые вычислительные среды. В кн.: Вычислительные системы. Труды симпозиума. Новосибирск, 1967; Каляев А. В. Алгоритмы вычислительных структур, состоящих из цифровых интеграторов. В кн.: Вычислительные системы. Труды I Всесоюзной конференции, в. 1. Новосибирск, 1968. д. В. Евреинов.
