ПЕРЕРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В ЦВМ
— иерархический процесс получения искомых результатов путем выполнения задаваемых посредством программ (прямо или косвенно) действий над исходными данными и над промежуточными результатами. Иерархичность процесса заключается в том, что каждый его уровень по отношению к нижнему уровню (кроме самого нижнего) характеризуется следующими осн. особенностями: единицы информации представляют собой упорядоченные совокупности единиц информации нижнего уровня; операции над этими единицами информации представляют собой системы операций нижнего уровня; структурные компоненты, где реализуются эти операции, представляют собой композиции структурных компонент нижнего уровня. Совокупность этих характеристик для каждого из уровней процесса П. и. в ЦВМ приведены в табл., характеризующей этот процесс в целом. В табл. представлены лишь основные, определяющие уровни процесса в некотором обобщенном виде, что не исключает возможности разбиения их, в свою очередь, на промежуточные уровни. Рассмотрим эту таблицу с 1-го уровня.
Операции над цифрами являются операторами элементными либо их стандартными суперпозициями (примером такой суперпозиции может служить элементный оператор, реализующий функцию триггера, выполненного в виде композиции комбинационных элементов). Эти операции не имеют, как правило, обозначений в языке ЦВМ внутреннем.
К операции 2-го уровня относятся т. н. типовые элементарные операции над словами (как совокупностями цифр), выполняемые в блоках ЦВМ типовых, и операции в автоматах управляющих, представляющие собой некоторые их суперпозиции. Указанные операции, как правило, являются однотактными; их можно рассматривать как микрооперации, имеющие обозначения во внутр. языке ЦВМ, но при этом непосредственного программного доступа к ним нет. Эти два уровня переработки информации охватываются общим понятием — элементная структура ЦВМ. Для описания операций нижнего уровня используют алгебр, языки (напр., булевы алгебры), для операций 2-го уровня — автоматные языки (напр., совместно применяемые алгебры событий, таблицы переходов и выходов и систему булевых функций). Оба эти уровня охватываются языками временных переключательных функций, причем в последнем случае временные соотношения, характеризующие процесс работы автомата, учитываются аналитически.
Операции над словами (см. Операции над символами и строками), относящиеся к 3-му уровню процесса переработки информации, рассматриваются как системы элементарных операций над словами, т. е. как составные операции над словами.
Операции 4-го уровня рассматриваются как системы составных операций, т. н. машинные базисные операции, а также как простые встроенные процедуры (напр., типа элементарных ф-ций), выполняемые над отдельными операндами (а не массивами) в течение либо одного элементарного цикла (для базисных операций), либо нескольких таких циклов работы машины или процессора (для встроенных процедур). Первые из них реализуются автономными устр-вами (типа управляющих, запоминающих, обрабатывающих, операционных и т. п. устройств), а вторые — собственно машиной или каждым из ее процессоров — в случае многопроцессорного построения машины (см. Многопрограммная обработка информации).
Операции указанных уровней процесса П. и. в ЦВМ обозначаются на программном уровне внутр. языка в явном и неявном видах (в последнем случае — преимущественно служебные операции). При этом операции 3-го уровня определяются соответствующими операционными и адресными частями команд, а операции 4-го уровня — командами в целом. Операции обоих последних уровней управляются обычно микропрограммами, реализуемыми аппаратными средствами (см. Математическое обеспечение ЦВМ внутреннее). При этом микропрограмма операций 4-го уровня представляет собой систему соответствующих микропрограмм операций 3-го уровня, каждая из которых представляет собой определенную
последовательность микрокоманд операций 2-го уровня.
Для описания операций 3 и 4-го уровней используют языки микропрограммных алгебр (см. Алгебра алгоритмов) и логических схем алгоритмов, а для описания соответствующих структурных компонент последующих уровней — языки описания устройств ЦВМ.
Все верхние уровни процесса П. и. в ЦВМ, начиная с 3-го, охватываются общим понятием алгоритмической структуры ЦВМ, внутри которого выделяют, кроме того, понятие архитектуры машины, охватывающее все уровни, следующие за 4-м уровнем.
(рис. см. скан)
Иерархическая структура процесса переработки информации
На 5-м уровне процесса П. и. в ЦВМ рассматриваются операции над массивами слов, включая такие операции, как ввод, вывод и пересылка массивов, их обработка (напр., различные стандартные операции матричновекторного типа), операции трансляции программ, операции собственно решения задач, операции организации вычисл. процесса. Эти операции выполняет либо машина в целом, совместно со своей операционной системой, либо функциональные группы ее процессоров и устройств (при мультипроцессорной обработке). В зависимости от степени автомат, организации вычисл. процесса средствами операционной системы на 5-м уровне более явственно, чем на предыдущих уровнях, могут быть намечены различные подуровни. Наиболее высокий подуровень 5-го уровня соответствует мультипрограммной организации вычисл. процесса в режиме коллективного пользования (см. Обработка информации в режиме разделения времени).
Последний - 6-ой уровень (в применении к машинам, а не к вычислительным системам, состоящим из отдельных машин) — охватывает т. н. мультипроцессорную обработку информации (поскольку она является обработкой, выполняемой более чем одним осн. обрабатывающим процессором). Если операции предыдущего уровня рассматривать как отдельные задания, то на 6-м уровне операциями являются потоки заданий, а единицами информации, над которыми они совершаются, — совокупности массивов и потоки задач. Как видно из приведенной схемы процесса П. и. в ЦВМ, дальнейшая автоматизация матем. эксплуатации машин и увеличение их эффективности связаны с наращиванием уровней процесса и развитием средств математического обеспечения ЦВМ. Эту схему в целом можно рассматривать как абстрактную и наиболее общую, но вместе с тем и достаточно типичную структуру процесса переработки информации в ЦВМ.
Лит.: Рабинович 3. Л. Элементарные операции в вычислительных машинах. К., 1966 [библиогр.
с. 299—301]; Глушков В. М. [и др.]. Вычислительные машины с развитыми системами интерпретации. К., 1970 [библиогр. с. 254—257]; Поспелов Д. А. Введение в теорию вычислительных систем. М., 1972 [библиогр. с. 258—274].
3. Л. Рабинович.
