Билет 12 задачи

12. Архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов

По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);
По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;
По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;
многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ. В последующих разделах учебника эти вопросы подробно рассматриваются.

Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. Инженеры-схемотехники проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их сопряжения друг с другом. Системные программист создают программы управления техническими средствами, информационного взаимодействия между уровнями, организации вычислительного процесса. Программисты-прикладники разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач. Переменные в С могут быть локальными и глобальными

Самого же пользователя интересуют обычно более общие вопросы, касающиеся его взаимодействия с ЭВМ (человеко-машинного интерфейса), начиная со следующих групп характеристик ЭВМ, определяющих ее структуру:

· технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации и др.);

· характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; возможность расширения состава технических и программных средств; возможность изменения структуры;

· состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации программирования).

Одной из важнейших характеристик ЭВМ является ее быстродействие, которое характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду. Поскольку в состав команд ЭВМ включаются операции, различные по длительности выполнения и по вероятности их использования, то имеет смысл характеризовать его или средним быстродействием ЭВМ, или предельным (для самых “коротких” операций типа “регистр-регистр”). Современные вычислительные машины имеют очень высокие характеристики по быстродействию, измеряемые десятками и сотнями миллионов операций в секунду. Например, в ближайшее время ожидается появление микропроцессора совместного производства фирм Intel и Hewlett-Packard (шифр Р7), быстродействие которого должно достичь миллиарда операций в секунду.

Реальное или эффективное быстродействие, обеспечиваемое ЭВМ, значительно ниже, и оно может сильно отличаться в зависимости от класса решаемых задач. Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, резко отличающихся друг от друга своими характеристиками, не обеспечивает достоверных оценок. Поэтому очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительности -объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени. Например, можно определять этот параметр числом задач, выполняемых за определенное время. Однако сравнение по данной характеристике ЭВМ различных типов может вызвать затруднения. Поскольку оценка производительности различных ЭВМ является важной практической задачей, хотя такая постановка вопроса также не вполне корректна, были предложены к использованию относительные характеристики производительности. Так, например, фирма Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). При его определении учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с целыми числами, с плавающей точкой, графикой и видео. Данные имеют 16- и 32-разрядное представление. Каждый из восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных задачах.

31. Особенность дизайнерского мышления. Принципиальное различие между понятиями «задача» и «проблема». Связь с инновационным и аналоговым проектированием.

Любое творческое мышление отличается от рутинного, и было бы несправедливо заявлять, что у дизайнеров все происходит совсем не так, как у других проектировщиков. По способу профессионального мышления дизайнер ближе всего, конечно, к архитектору, но тот дизайнер, который занимается проблемами городской среды, как раз зачастую и не находит общего языка с архитектором, получившим классическое образование (в следующей части книги мы попытаемся понять, отчего так происходит).

Для производства любого промышленного изделия творческие способности столь же необходимы и конструктору, и инженеру, и технологу, и прочим специалистам, которые своим трудом создают тот же материальный объект. И все же, не в обиду будет сказано представителям этих профессий, определенное отличие существует. Особенно ясно и наглядно демонстрирует его одна краткая фраза-формула, ставшая уже хрестоматийной. Звучит она так:

«Дизайнеру заказывают не мост, а переправу».

Почему? Проанализируем предложенную сентенцию.

Понятно, что перед нами не просто некая констатация, но метафора, которую следует «расшифровать». Так что же такое в этом высказывании – «мост»? С заказом на проект моста – а это вполне конкретный заказ – обращаются к инженеру-мостостроителю, к конструктору, специализирующемуся на проектировании этих сооружений, наконец, к архитектору. При этом изначально полагается очевидным, что в сложившейся ситуации требуется именно мост и ничто иное. Задание формулируется именно и только так: «спроектировать мост». Далее он может быть решен самыми различными способами: исходя из реальных условий, финансовых возможностей, соображений проектировщика, он может оказаться подвесным или понтонным, на «быках» или какой-либо иной конструкции – но это всегда будет мост и только мост. Итак, «мост» в этой фразе есть обозначение самой идеи задачи, «мост» – метафора задачи, которая, будучи однозначно сформулированной, требует четкого и адекватного проектного ответа.

В отличие от этого, слово «переправа» в приведенной фразе определяет содержание сложившейся проблемы. Она состоит в том, что существует необходимость переправиться через некое пространство, то есть попасть на ту сторону, тот берег – реки, оврага, пропасти, железнодорожных путей и т. д. Спектр решений такой проблемы включает в себя, среди прочего, и сооружение моста, но никак этим не исчерпывается. Переправится в принципе можно различными способами: прорыв под землей тоннель, на плавучем средстве (если через воду), на воздушном шаре, по канатной дороге… телепортацией, наконец! На последним способе, разумеется, слишком настаивать не будем – он приведен лишь как указание на несдерживаемое рациональным рассудком максимально возможное расширение способов решения поставленной проблемы. Итак, в этом контексте «переправа» – метафора проблемы.

Итак, мы имеем противопоставление («не… а…») задачи и проблемы. В приведенной фразе утверждается, что к дизайнеру не следует обращаться за решением узко поставленной, конкретизированной задачи; поле его деятельности – поиск возможностей разрешения проблемы, всегда обладающей качеством неопределенности.

Трансформация задачи в проблему – есть процедура «проблематизации», то есть расширения смыслового контекста первоначальной задачи, включения в него новых смыслов и значений.

Еще Петер Бернс, автор первой в истории дизайна (Германия, 1907 год) целостной дизайн-программы АЭГ («Всеобщая электрическая компания») говорил: «Меня всегда интересуют только проблемы. Тем, что само собой разумеется, пусть занимаются другие». Звучит немного высокомерно, но взглянем на ситуацию. То была эпоха становления новой профессии, и этим заявлением Петер Бернс жестко противопоставляет себя, как активного ее представителя, специалистам тех профессий, которые давно уже зарекомендовали себя на производстве и в обществе. Кто эти «другие»? Полагаю: инженеры, конструкторы, технологи, все те, кто досконально знает, как решать свои профессиональные задачи. Хочется сказать: узко профессиональные. Но Петер Бернс – дизайнер, он иной, он берется вовсе не за их дело, самого его «интересуют только проблемы». А решение проблемы может вдруг оказаться совершенно непредсказуемым. Таким заявлением автор АЭГ позиционировал себя в системе профессионалов-проектировщиков, обслуживающих производство.

Но не будем вставать в позу и делать вид, что дизайнеры всегда занимались и занимаются исключительно инновационными проектами. Во-первых, в любой деятельности есть корифеи, и есть хор – то есть в нашем случае те, кого знаменитый американский дизайнер Джорж Нельсон называл «пленными дизайнерами»: работая на производстве, им приходится заниматься текущим проектированием с минимальными нововведениями и даже модернизацией устаревших образцов продукции. Так что внутри самого дизайна сложилось естественное разделение на инновационное проектирование и проектирование аналоговое. Между двумя этими профессиональными установками (возникших по объективной необходимости или в силу дарованных природой возможностей) есть принципиальное различие в методе работы.

Таблица 3.1.

Принципиальное различие логики инновационного и аналогового проектирования

Аналоговое проектирование (решение задачи)	Инновационное проектирование (разрешение проблемы)
неопределенная ситуация сводится к определенной, имеющей известное решение	определенная ситуация при расширении ее контекста (при включении в нее новых обстоятельств, точек зрения и т. п.) освобождается от готовых решений
находятся аналоги, прототипы решения сходной задачи	ситуация становится неопределенной, открытой, обладающей широким веером возможных разрешений
проверяется возможность перенесения найденных решений на проектируемый объект	выбранное решение конкретизируется, проверяется его уместность и своевременность в данной социокультурной ситуации, рассматривается практическая возможность воплощения, соответствие уровню развития технологий, допустимым финансовым затратам и т. д.
в проектном предложении минимально трансформируются знакомые решения сходной задачи	в проектном предложении содержится неожиданное и на первый взгляд парадоксальное разрешение проблемы
Прототипический подход («мост»)	Проблематизирующий подход («переправа»)

И все же, как бы реальные жизненные обстоятельства не корректировали дизайн-деятельность, но для представителя этой профессии более характерна логика, обозначенная во втором столбце таблицы – логика «проблематизирующего» подхода. Именно эта способность делает проектировщика вещей – дизайнером, и именно это отличает его от прочих, близких ему, специалистов. Инженерное проектирование тоже может быть исключительно новаторским, но эта новизна содержится в способах совершенствования вещи относительно исполняемого ею практического назначения, в направлении большей технологичности или рентабельности ее производства и т. п. Тогда как дизайнер вносит изменения в саму жизненную ситуацию, где эта вещь традиционно использовалась. В обновленной ситуации она в прежнем своем качестве, возможно, и вовсе не потребуется (нет смысла думать, каким спроектировать мост, если проблему переправы решает канатная дорога). И тогда уже эту, обновленную, ситуацию дизайнеру придется оснащать новыми вещами.

Особенность дизайнера состоит также не в том, что он усваивает композиционные приемы. Архитекторы владели ими задолго до того, как возникла (выделилась) профессия дизайнера. Специалисты же технических профессий тоже могли бы с пользой обучаться им, поскольку усилиями таких школ, как Баухауз или ВХУТЕМАС, эти приемы достаточно формализованы. Такие знания и навыки были бы ими востребованы при решении их профессиональных задач, включая и квази-дизайнерские, то есть требующие аналогового проектирования. Но подлинный дизайн – это внесение социально-культурных инноваций и поиск нестандартных решений, дизайн – это, прежде всего, разрешение проблемы «переправы» в ситуации, когда «мостостроительство» почему-либо невозможно или нецелесообразно.

А теперь попробуем сопоставить логику «проблематизирующего» подхода, нацеленного на получение новой вещи – с путем получения нового знания, как это прослеживается исследователем эволюции стиля научного мышления [М. Х. Хаджаров]. Мы уже обращали внимание на то, что современное мышление отличается от традиционного, полагавшего между всеми явлениями бытия наличие однозначных связей. В процессе развития вероятностного стиля мышления в научный категориальный аппарат вошли такие понятия, как «неопределенность», «случайность», «возможность», «вероятность» и пр., которые обнаруживают тесную связь с новейшими философскими представлениями. Такую философскую и научную парадигму называют «вероятностной» и «системно-структурной». Со своей стороны, дизайнерская мысль всегда стремилась сочетать в процессе поиска новизны образное и системное начала.

Таблица 3.2.

Семантика научного познания, вероятностный и системно-структурный стиль мышления

Исследовательский процесс	Первый этап.	Второй этап.
последовательные этапы решения научной проблемы	Дивергенция (расширение) семантического поля научной проблемы: определение и конструирование ряда вариантов ее возможного решения	Редуцирование множества имеющихся вариантов решения проблемы и сведение их к единственному оптимальному решению
логико-методологические принципы, выражающие названные стили мышления	Координационно- конструктивные. Регулирование формирования семантического поля возможных решений	Селективно-вариационные. Формирование требований, предъявляемых к возможным решениям, а именно: их максимальной емкости, максимальной информативности, минимума исходных понятий, аксиом
содержание логико-методологических операций	Аналогия, соответствие, инвариантность	Полнота, универсальность, простота

Расшифровка «первого этапа» исследовательского процесса весьма напоминает процедуру «проблематизирующего» подхода, не правда ли? Дивергенция, то есть расширение смыслового контекста объекта проектирования или исследования – универсальный путь поиска новизны. «Второй этап» призван лишь адаптировать найденное знание к насущной реальности, сводит многообразие решений к оптимальному для конкретных условий. «Аналоговый» же подход начинает сразу со второго, редуцирующего, этапа, и потому результаты его недалеко уходят от первоначального состояния материального объекта или знания.

Так называемый «проблематизирующий» подход был уже давно осознан внутри профессии и вполне самостоятельно применялся параллельно с происходящим в науке изменением стиля мышления от строго детерминированного (предсказуемого) – к вероятностному. Близость эта, видимо, объясняется тем, что вероятностное начало всегда присутствовало в художественно-образной составляющей мышления дизайнера, и это, по выражению Ю. Шрейдера, не позволяло ему «превращать «бритву Оккама» в гильотину» [60]. Итак, дизайн – посредник между художественным и научным постижением мира, но дизайн, в силу прикладного характера, мысль свою материализует, изменяя не только ментальную сферу существования человека, но и его физическое бытие.

БИЛЕТ 13
13. Вычислительные системы и сети.

Информационно-вычислительная сеть (вычислительная сеть), представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.
Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) — обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.
Информационные системы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

· хранение данных;

· обработка данных;

· организация доступа пользователей к данным;

· передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Основные показатели качества ИВС:

Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совместной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы.

Производительность — среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени.

Пропускная способность определяется количеством данных, передаваемых через сеть (или ее звено — сегмент) за единицу времени.

Надежность сети — чаще всего характеризуется средним временем наработки на отказ.

Достоверность результатной информации

Безопасность — способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

Прозрачность сети - означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя: в оптимальном случае он должен обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

Масштабируемость — возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

Универсальность сети — возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.

Классификация ИВС по размеру охватываемой территории, принципу передачи сигнала и топологии.

По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть:

шинные (линейные, bus);

кольцевые (петлевые, ring);

радиальные (звездообразные, star);

распределенные радиальные (сотовые, cellular);

иерархические (древовидные, hierarchy);

полносвязные (сетка, mesh);

смешанные (гибридные).