• sanal bellek. Sanal bellek için mimari destek. Belleği düzenleme yolları İlişkisel bilgisayar belleği

    Bellek cihazlarının genel bilgileri ve sınıflandırılması

    Anlatım 2. Bilgisayar belleğinin organizasyonu.

    Mini süper bilgisayar ve süper mini bilgisayar.

    Küçük ve mikro bilgisayarlar.

    Ürünlerin üretim kontrolünün otomasyonu, deneyler sırasında veri işleme, bir iletişim hattından veri alma ve işleme, teknolojik süreçlerin kontrolü, takım tezgahlarının kontrolü gibi çok sayıda nispeten “küçük” bilgisayar uygulamaları vardır. çeşitli dijital terminaller ve küçük hesaplamalı mühendislik problemleri.

    Şu anda, çeşitli "akıllı" cihazlara (elektrik sayaçları, mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri, modemler, sensörler vb.) Küçük ve mikro bilgisayarlar yerleştirilmiştir.

    Sınıflandırma, dikkate alınan bilgisayar türleri arasında net sınırlardan yoksundur. Son zamanlarda, iki ara tip ayırt edildi.

    Süper mini bilgisayarlar, ortak bir omurga (ortak veri yolu) ile birleştirilmiş bir veya daha fazla gevşek bağlı işlemci içeren yüksek performanslı bilgisayarları içerir. Bir süper mini bilgisayar için, kayan nokta sayılarında aritmetik işlemlerini gerçekleştirme hızının, bilgi-mantıksal taleplere karşılık gelen bir talimat karışımı tarafından belirlenen işlem hızından önemli ölçüde düşük olması karakteristiktir. Bu tip, IBM Deep Blue satranç bilgisayarını içerir.

    Mini süper bilgisayarlar, basitleştirilmiş (özellikle daha kısa bir kelime nedeniyle) çok işlemcili bilgisayarlardır, çoğunlukla vektör ve ardışık düzen işleme araçlarıyla, kayan nokta sayılarında yüksek hızda işlem gerçekleştirir. SMP (Simetrik çok işlemcili) mimarisine sahip bilgisayarlar bu türe atfedilebilir.

    Bellek cihazları aşağıdaki kriterlere göre sınıflandırılabilir: depolama elemanlarının türüne göre işlevsel amaca göre dolaşımın organizasyon tipine göre okumanın doğasına göre depolama yöntemine göre organizasyon yöntemine göre depolama elemanlarının türüne göre Yarı iletken Manyetik Kondansatör Optoelektronik Holografik Kriyojenik VROM ROM PROM Erişim yöntemine göre organizasyon Sıralı arama ile Doğrudan erişim ile Doğrudan erişim veya Adres İlişkili Stack Store Okumanın doğası gereği Bilgi imhası ile Bilgi imhası olmadan Depolama metodu ile Statik Dinamik Organizasyon metodu ile Tek koordinat İki koordinat Üç koordinat İki üç koordinat

    hafıza Bilgisayar, bilgi depolamak, depolamak ve yayınlamak için kullanılan bir dizi cihazdır. Bu koleksiyona dahil olan ayrı cihazlara denir depolama aygıtları ya da şu ya da bu türden bir hatıra.



    Bir bilgisayarın performansı ve bilgi işlem yetenekleri, büyük ölçüde belleğinin bileşimi ve özellikleri tarafından belirlenir. Bilgisayarın bir parçası olarak, çalışma prensibi, özellikleri ve amacı bakımından farklılık gösteren birkaç bellek türü aynı anda kullanılır.

    Bellekteki ana işlemler, bilgilerin belleğe girilmesidir - kayıt ve bellekten bilgi alma - okuma. Bu işlemlerin her ikisi de denir hafıza erişimi.

    Belleğe erişirken, farklı türdeki cihazlar için farklı olan belirli bir veri birimi okunur veya yazılır. Böyle bir birim, örneğin bir bayt, bir makine sözcüğü veya bir veri bloğu olabilir.

    Bireysel hafıza cihazlarının (depolama cihazları) en önemli özellikleri hafıza kapasitesi, özgül kapasite, hızdır.

    Hafıza kapasitesi içinde depolanabilecek maksimum veri miktarı tarafından belirlenir.

    özel kapasite depolama kapasitesinin fiziksel hacmine oranıdır.

    Kayıt Yoğunluğu depolama kapasitesinin taşıyıcı alana oranıdır. Örneğin, 10 GB'a kadar kapasiteye sahip bir HDD, 2 Gb/sq kayıt yoğunluğuna sahiptir. inç.

    Bellek performansı erişim işleminin süresi, yani bellekte istenen bilgi birimini aramak ve okumak için harcanan süre ile belirlenir ( geri dönüş süresini oku) veya belirli bir bilgi birimini depolamak için bellekte bir yer arama ve onu yazma zamanı bellek (yazarken geri dönüş süresi).

    Okurken belleğe erişim süresi (bellek döngü süresi)

    okuma sırasında erişim işleminin başlangıcı ile bu bilgi birimine erişimin mümkün olduğu ana kadar geçen zaman aralığı tarafından belirlenen erişim süresi nerede; - fiziksel okuma sürecinin süresi, yani bilgi taşıyıcısının ilgili depolama elemanlarının veya yüzeyinin bölümlerinin durumlarının tespit edilmesi ve sabitlenmesi süreci.

    Bazı bellek cihazlarında, bilgilerin okunmasına imhası (silme) eşlik eder. Bu durumda, erişim döngüsü, okunan bilgileri bellekte aynı yere geri yükleme (yeniden oluşturma) işlemini içermelidir.

    Yazarken geri dönüş süresi (döngü süresi)

    yazma erişim süresi nerede, yani yazma erişiminin başladığı andan kaydın yapıldığı depolama öğelerine (veya ortam yüzeyinin alanlarına) erişimin mümkün olduğu ana kadar geçen süre; - belirli bir bilgi birimini (örneğin, bir bayt veya bir kelime) kaydetmek için bilgi taşıyıcının yüzeyinin depolama elemanlarını veya bölümlerini başlangıç ​​durumuna getirmek için harcanan hazırlık süresi; - bilgi girme zamanı, yani depolama elemanlarının durumundaki değişiklikler (taşıyıcının yüzeyinin bölümleri). Çoğu kısım için

    Bellek erişim döngüsünün süresi değer olarak alınır.

    Bellekte uygulanan erişim işlemlerine bağlı olarak şunlar vardır: a) rasgele erişim belleği (belleğe veri okumak ve yazmak mümkündür); b) yalnızca bilgi okumak için bellek ("kalıcı" veya "tek taraflı"). Bilgilerin kalıcı belleğe kaydedilmesi, üretim veya yapılandırma sürecinde gerçekleştirilir.

    Bu bellek türleri, RAM (rastgele erişim belleği) ve ROM (salt okunur bellek) terimlerine karşılık gelir.

    Erişim düzenleme yöntemine göre, bellek cihazları doğrudan (keyfi), doğrudan (döngüsel) ve sıralı erişimlerle ayırt edilir.

    ile hafızada doğrudan (keyfi) erişim, erişim süresi ve dolayısıyla erişim döngüsü, okumanın yapıldığı veya bilginin yazıldığı bellek alanının konumuna bağlı değildir. Çoğu durumda, doğrudan erişim elektronik (yarı iletken) bellek kullanılarak gerçekleştirilir. Bu tür belleklerde, erişim döngüsü genellikle 70 nanosaniye veya daha azdır. Bir erişim işleminde paralel olarak anında erişim belleğinden okunabilen veya yazılabilen bit sayısına denir. örnek genişliği.

    Diğer iki tür bellek daha yavaş elektromekanik süreçler kullanır. cihazlarda doğrudan erişim belleği bilgi taşıyıcının sürekli dönüşü nedeniyle, okuma veya yazma için taşıyıcının belirli bir bölümüne erişme olasılığı döngüsel olarak tekrarlanır. Böyle bir bellekte, erişim süresi genellikle saniyenin birkaç kesri ile birkaç on milisaniye arasında değişir.

    Akılda seri erişim ile bilgi taşıyıcının bölümlerinin sıralı olarak görüntülenmesi, taşıyıcının istenen bölümü belirli bir başlangıç ​​konumunu işgal edene kadar gerçekleştirilir. Tipik bir örnek, sözde manyetik bantlardaki bellektir. flamalar ( flama). Erişim süresi, olumsuz bilgi konumu durumlarında birkaç dakikaya ulaşabilir.

    Teyp sürücüsüne iyi bir örnek, bir VHS VCR ile bir ARVID adaptörünün kullanılmasıdır. Bu sürücünün kapasitesi 4GB/180dk.

    Bellek aygıtları, özellikle belleğin bilgisayar yapısındaki konumuna bağlı olarak, bilgisayarda gerçekleştirilen işlevlerde de farklılık gösterir.

    Bellek kapasitesi ve hız gereksinimleri tutarsız. Hız ne kadar yüksek olursa, elde edilmesi teknik olarak o kadar zor ve bellek kapasitesini artırmak o kadar pahalı olur. Bellek maliyeti, bilgisayarların toplam maliyetinin önemli bir bölümünü oluşturur. Bu nedenle bilgisayar belleği, farklı hız ve kapasiteye sahip depolama aygıtlarının hiyerarşik bir yapısı şeklinde düzenlenir. Genel olarak bir bilgisayar, azalan performans ve artan kapasite sırasına göre aşağıdaki bellek türlerini içerir.

    Belleğin hiyerarşik yapısı, işleme sırasında bilgiye hızlı erişim ile büyük miktarda bilginin depolanmasını uygun maliyetli bir şekilde birleştirmeyi mümkün kılar.

    Tablo 2.1.

    RAM veya ana bellek(OP), işlemcinin aritmetik mantık biriminde (ALU) ve kontrol biriminde (CU) işlemleri gerçekleştirme sürecinde doğrudan kullanılan bilgileri (program verileri, ara ve son işleme sonuçları) depolamaya yarayan bir cihazdır.

    Bilgi işleme sürecinde, işlemci ile OP arasında yakın bir etkileşim vardır. Program komutları ve işlenenler, OP'den, komutun sağladığı işlemlerin gerçekleştirildiği işlemciye alınır ve işlemenin ara ve nihai sonuçları, işlemciden saklanmak üzere OP'ye gönderilir.

    OP'nin özellikleri, bilgisayarın ana göstergelerini ve her şeyden önce çalışma hızını doğrudan etkiler. Şu anda, RAM birkaç MB ila birkaç GB arasında bir kapasiteye ve yaklaşık 60 ns veya daha az bir döngü süresine sahiptir. OP bellek cihazları, yüksek derecede entegrasyona (yarı iletken bellek) sahip entegre devreler üzerinde üretilir.

    Son zamanlarda, bazı firmalar 1 GB kapasiteli dinamik bellek yongalarının seri üretimine başladığını duyurdu. Tanınmış lider Samsung'dur. 64 MB yongalar, günümüzde en seri üretilen ürün olarak kabul edilebilir. Önümüzdeki yıl 128MB ve 256MB yongaların yaygınlaşması bekleniyor.

    Bazı durumlarda, OP'nin hızı yetersizdir ve makinenin SOP'leri (birkaç nanosaniye erişim döngüsüyle birkaç yüz veya binlerce kilobaytlık arabellek veya önbellek) içermesi gerekir. Bu tür SOP'ler statik bellek yongalarında yürütülür. Hız önbelleğin hızı, işlemcinin aritmetik -mantıksal ve kontrol cihazlarının hızına karşılık gelmelidir.işlemcinin yüksek hızlı mantıksal birimleri ile daha yavaş OP arasında bir bağlantı.

    OP ve SOP olarak rasgele erişimli ve doğrudan erişimli yüksek hızlı bellek kullanılır.

    Genellikle OP'nin kapasitesi, gerekli tüm verileri bir bilgisayarda depolamak için yetersizdir. Bu nedenle, bilgisayar, disklerde birkaç doğrudan erişim belleği (HDD disklerdeki bir belleğin kapasitesi 1 - 30 GB'dir) ve manyetik bantlarda sıralı erişime sahip birkaç bellek (bir belleğin kapasitesi 4 - 35 GB'dir) içerir.

    RAM, SOP ve diğer bazı özel işlemci bellekleri ile birlikte, Dahili bellek bilgisayar (Şekil 4.1). Elektromekanik bellek cihazları formu harici bellek bilgisayarlar, bu yüzden denir harici depolama cihazları(VZU).

    Herhangi bir türden bir bellek aygıtı, bilgileri depolayan bir depolama dizisinden ve dizide bilgi aramaya, yazmaya ve okumaya (ve bazı durumlarda yenileme için) hizmet eden bloklardan oluşur.

    Rastgele erişim belleği, kural olarak, bir depolama dizisi (SM) oluşturan çok sayıda özdeş depolama elemanı içerir. Dizi, tek tek hücrelere bölünmüştür; her biri, bellek örneğinin genişliğine göre belirlenen bit sayısı olan bir ikili kodu depolamak için tasarlanmıştır (özellikle, bir, yarım veya birkaç makine kelimesi olabilir). Belleğin düzenlenme şekli, depolama dizisine bilgi yerleştirme ve arama yöntemlerine bağlıdır. Bu temelde, adres, ilişkisel ve yığın (depo) belleği ayırt edilir.

    adres hafızası Bir adres organizasyonuna sahip bellekte, SM'de bilgi yerleştirme ve arama, bir kelimenin (sayı, komut vb.) depolama adresinin kullanımına dayanır. Adres, bu kelimenin yerleştirildiği SM hücresinin numarasıdır.

    SM'ye bir kelime yazarken (veya okurken), bu işlemi başlatan komut, kaydın (okumanın) gerçekleştirildiği adresi (hücre numarası) belirtmelidir.

    Tipik bir adres belleği yapısı, N-bitlik hücrelerden oluşan bir depolama dizisini ve bir adres kaydı da dahil olmak üzere donanım çerçevesini içerir. RgA sahip olmak k (k» log N) bitleri, bilgi kaydı RGI, adres getirme bloğu BAS, okuma yükseltici bloğu OTOBÜS, kayıt sinyallerinin bit yükselticileri-oluşturucuları bloğu BUZ ve hafıza yönetimi BÜP.

    Adres koduna göre RgA BAV karşılık gelen bellek hücresinde, hücrede bir kelimenin okunmasına veya yazılmasına izin veren sinyaller üretir.

    Bellek erişim döngüsü, gelişiyle başlatılır. BÜP sinyalin dışından Çekici. Dolaşım döngüsünün genel kısmı, alımı içerir. RgA adres otobüsünden Amerika Birleşik Devletleri itiraz ve kabul adresleri BÜP ve kontrol sinyalinin kodunun çözülmesi Operasyonİstenen işlemin türünü (okuma veya yazma) belirten A.

    Okurken sonraki BAS adresin şifresini çözer, okuma sinyallerini adresin belirttiği SM hücresine gönderirken, hücrede yazılan kelimenin kodu BUS okuma yükselteçleri tarafından okunup alıcıya iletilir. RGI. Okuma işlemi, kelimeden bir kelime çıkarılarak tamamlanır. RGIçıkış bilgi veriyoluna PWM.

    Yazarken, erişim döngüsünün yukarıdaki genel bölümünü gerçekleştirmeye ek olarak, yazılmakta olan kelime giriş bilgi veri yolundan alınır. SHIVx Ve RGI. Sonra seçilene BAS hücre kelimeden yazılır RGI.

    Kontrol bloğu BÜP bireysel bellek düğümlerinin çalışmasını başlatan gerekli kontrol sinyalleri dizisini üretir.

    çağrışımsal bellek. Bu tür hafızada, gerekli bilgilerin aranması adrese göre değil içeriğine göre (ilişkisel özelliğe göre) gerçekleştirilir. Bu durumda, bir ilişkisel özniteliğe göre arama (veya bu özniteliğin münferit basamaklarına göre ardışık olarak), depolama dizisinin tüm hücreleri için paralel zamanda gerçekleşir. Çoğu durumda, ilişkisel arama, veri işlemeyi önemli ölçüde basitleştirebilir ve hızlandırabilir. Bu, bu tür bellekte bilgi okuma işleminin bir dizi mantıksal işlemin yürütülmesiyle birleştirilmesi nedeniyle elde edilir.

    İlişkisel belleğin tipik bir yapısı, Şek. 4.3. Depolama dizisi N (n+1)-bit hücre içerir. Servis n-inci biti, hücrenin doluluğunu belirtmek için kullanılır (0 - hücre boş, 1 - kelime hücreye yazılır).

    Pirinç. 2.2. çağrışımsal belleğin yapısı

    Giriş bilgi veri yolunda SHIVx ilişkisel özelliğin kaydına RGAP 0..n-1 bitleri, n-bitlik bir ilişkisel istek alır ve maske kaydı RgM- n haneli arama maskesi kodu RgM 0'a ayarlayın. İlişkili arama yalnızca bir dizi basamak için gerçekleştirilir RGAP 1 inç'e karşılık gelen RgM(maskelenmemiş rakamlar RGAP). Rakamlardaki rakamların maskesiz rakamlarla eşleştiği kelimeler için RGAP, kombinasyon devresi KS eşleşme kaydının karşılık gelen bitlerini 1 olarak ayarlar RgSv ve kalan bitler için 0. Yani değer J sıralamak RgSv ifade ile tanımlanır

    РгСв(j)=

    Nerede RGAP[Ben], RgM[Ben] Ve ZM[j, ben] - değerler Ben-inci kategori, sırasıyla RGAP, RGM Ve J-ve hücreler ZM.

    Bir ilişkisel aramanın sonucunu oluşturmak için kombinasyon şeması FS oluşan bir kelimeden formlar RgSv, kelimelerin yokluğuna karşılık gelen bir 0 , a 1 , a 2 sinyalini verir ZM, çağrışımsal niteliği ve bu türden bir (veya daha fazla) kelimenin varlığını karşılama.

    İçerik Şekillendirme RgSv ve içeriğe göre 0 , a 1 , a 2 sinyallerini verir RGAP, RGM Ve ZM isminde ilişkilendirme kontrol işlemi. Bu işlem, bağımsız bir değere sahip olmasına rağmen, okuma ve yazma işlemlerinin ayrılmaz bir parçasıdır.

    Okurken, ilişkilendirme ilk önce bir ilişkisel özellik tarafından kontrol edilir. RGAP. Daha sonra, a 0 = 1 olduğunda, gerekli bilgi eksikliği nedeniyle okuma iptal edilir; a 1 = 1 olduğunda, okuma RGI 2 = 1 inç ile bulunan sözcük RGI kelime 1 y ile işaretlenmiş hücrelerden en küçük sayıya sahip hücreden okunur. RgSv. İtibaren RGI okunan kelime şu tarihte verilir: PWM.

    Yazarken, önce boş bir hücre aranır. Bunu yapmak için, şu durumlarda bir ilişkilendirme kontrol işlemi gerçekleştirilir: RGAP= 111...10 ve RgM= 00...01, serbest hücreler 1 olarak işaretlenirken RgSv. Kayıt için en küçük sayıya sahip boş bir hücre seçilir. Alınan kelimeyi içerir SHIVx v RGI.

    İlişkilendirme kontrol işlemi sayesinde, sözcükleri bellekten okumadan içeriğe göre belirlemek mümkündür. RgSv, örneğin, gruptaki kaç öğrencinin bu disiplinde mükemmel bir notu olduğu gibi sorguları uygulamak için çağrışımsal niteliği karşılayan kaç kelime hafızada. Uygun birleşimsel devreler kullanıldığında, ilişkisel bellekte daha büyük (daha küçük) bir sayı aramak, belirli sınırlar içine alınmış sözcükleri aramak, maksimum (minimum) sayı aramak gibi oldukça karmaşık mantıksal işlemler gerçekleştirilebilir. örneğin, OP'nin ekipman dinamik dağılımında kullanılır.

    İlişkisel belleğin, içinde kayıtlı bilgileri bozmadan okunabilen depolama öğeleri gerektirdiğini unutmayın. Bunun nedeni, çağrışımsal aramada okumanın baştan sona gerçekleştirilmesidir. ZM tüm maskesiz bitler için ve okumayla geçici olarak yok edilen bilgileri depolayacak hiçbir yer yoktur.

    yığın bellek, çağrışımsal olduğu kadar, adreslenmemiş. Yığın bellek, komşu hücrelerin kelime iletiminin bit zincirleriyle birbirine bağlandığı tek boyutlu bir dizi oluşturan hücrelerin bir koleksiyonu olarak görülebilir. En üstteki hücreye (0 hücresi) yeni bir kelime yazılırken, daha önce kaydedilen tüm kelimeler (0 hücresindeki kelime dahil), sayıları 1'den büyük olan bitişik hücrelere kaydırılır. Sadece üst (sıfır) hafıza hücresinden okuma yapılabilir, silme ile okuma yapılırsa hafızadaki diğer tüm kelimeler yukarıya, daha yüksek numaralı komşu hücrelere kaydırılır. Bu hafızada, kelimelerin okunma sırası şu kuralı takip eder: son giren ilk çıkar. Söz konusu türdeki bir dizi cihazda, bir kelimeyi sıfır hücreden (silmeden ve kelimeyi hafızada kaydırmadan) basitçe okuma işlemi de sağlanır. Bazen yığın belleği bir yığın sayacı ile sağlanır MFST, ezberlenen kelimelerin sayısını gösterir. sinyal MFST= 0, boş bir yığına karşılık gelir, MFST= N- 1 - tam yığın.

    Tipik olarak, yığın belleği, adres belleği kullanılarak düzenlenir. Bu durumda, genellikle yığın sayacı yoktur, çünkü bellekteki sözcük sayısı yığın işaretçisinden belirlenebilir. Yığın bellek, iç içe geçmiş veri yapılarını işlerken, adres dışı komutları ve kesintileri yürütürken yaygın olarak kullanılır.

    Bilgisayar işlemcisinin mimari organizasyonu

    İşlemci, bilgisayarı oluşturan tüm ana bileşenlerin etkileşimini yöneten, bilgisayar mimarisinde merkezi bir yer kaplar.Bilgiyi doğrudan işler ve bu işlemin yazılım kontrolü, program komutlarının şifresini çözer ve yürütür, rasgele erişim belleğine erişimi düzenler ( RAM) ve gerekirse işlemleri başlatır. G / Ç ve çevresel aygıtların çalışması, hem bilgisayar aygıtlarından hem de dış ortamdan (kesme sisteminin organizasyonu) gelen istekleri algılar ve işler. Her komutun yürütülmesi, daha küçük işlemlerin yürütülmesinden oluşur - belirli temel eylemleri gerçekleştiren mikro komutlar. Mikro yönergeler kümesi, komut sistemi ve belirli bir bilgisayarın mantıksal yapısı tarafından belirlenir. Böylece, her bilgisayar komutu, salt okunur bellekte (ROM) saklanan karşılık gelen mikro program tarafından gerçekleştirilir. Bazı bilgisayarlarda (öncelikle uzmanlaşmış olanlar), talimatların tamamı veya bir kısmı donanımda uygulanır, bu da makinenin talimat sisteminin esnekliğinin belirli bir bölümünü kaybederek üretkenliklerini artırmayı mümkün kılar. Bilgisayar komutlarını uygulamanın hem bir hem de ikinci yolunun artıları ve eksileri vardır.

    Mikro programlama dili, kayıt düzeyinde çalışan dijital cihazları tanımlamak için tasarlanmıştır. Makine sözcüklerini, yazmaçları, veriyollarını ve bir bilgisayarın diğer temel öğelerini tanımlamanın basit ve görsel yollarına sahiptir. Yukarıdakilerin ışığında, bir bilgisayardaki hesaplama sürecini açıklayan dillerin hiyerarşisi, genel durumda dört düzeyde temsil edilebilir: (1) Boole işlemi (birleşimsel LS'nin işleyişi) => (2) mikro komut (bilgisayar düğümlerinin işleyişi) => (3) komut ( bilgisayarın işleyişi) => (4) HLL operatörü (çözülecek problemin algoritmasının açıklaması). Mikro talimatlar arasındaki zaman ilişkisini belirlemek için, en uzun mikro talimatın yürütüldüğü bir zaman birimi (döngü) ayarlanır. Bu nedenle, bir bilgisayar komutunun işlemcinin özel bir aygıtı tarafından üretilen saat darbeleriyle yürütülmesi - bir saat üreteci, saat frekansı (MHz cinsinden ölçülür) büyük ölçüde bilgisayarın hızını belirler. Doğal olarak, diğer bilgisayar sınıfları için, bu gösterge aşağıdakiler gibi ek faktörler tarafından belirlenen performansla ilişkilidir.

    bellek erişim genişliği,

    örnekleme zamanı,

    bit derinliği,

    İşlemcinin ve yardımcı işlemcilerinin mimarisi,

    Bazı resmi bilgisayarların merkezi işlem biriminin (CPU) büyütülmüş bir diyagramı, yalnızca ana bloklarını gösteren şekilde gösterilmiştir - kontrol kayıtları (UR), kontrol ünitesi (CU), ROM, aritmetik mantık ünitesi (ALU), kayıt bellek (RP), önbellek ve arabirim birimi (IB). Yukarıdakilerin yanı sıra CPU, yapısı ve amacı burada dikkate alınmayan bir dizi başka blok (kesintiler, OP koruması, kontrol ve teşhis vb.) içerir. Kontrol ünitesi, mevcut komutu uygulayan karşılık gelen mikro komut dizisinin (ROM'da bulunan) yürütülmesini başlatan bir dizi kontrol sinyali üretir. Bununla birlikte CU, kontrol sinyalleri göndererek tüm bilgisayar cihazlarının işleyişini koordine eder.<->OP, bilgi depolama ve işleme, kullanıcı arabirimi, test ve teşhis vb. Bu nedenle, CU'nun ayrı bir CPU birimi olarak düşünülmesi tavsiye edilir; ancak pratikte çoğu kontrol devresi bilgisayar boyunca dağıtılır. Tüm bilgisayar cihazlarında çalışmayı senkronize etmek için sinyaller ileten ve durumları hakkında sinyaller alan çok sayıda kontrol hattı ile bağlanırlar. UR bloğu, kontrol bilgilerinin geçici olarak depolanması için tasarlanmıştır ve bilgi işlem sürecinin, CPU durum kaydının, programların (CSP) yönetiminde CU ile birlikte yer alan kayıtları ve sayaçları içerir, komut sayacı (CK), depolayan bir kayıttır. OP'de yürütülmekte olan komutun adresi (mevcut komutun yürütme süresi boyunca içeriği bir sonraki komutun adresine güncellenir), komut kaydı (RK) yürütülmekte olan komutu içerir (çıkışları bağlanır komutları yürütmek için gerekli olan zamana göre dağıtılmış sinyalleri üreten kontrol devreleri)

    RP bloğu, CPU'nun hızını ve mantıksal yeteneklerini artırmaya izin veren küçük boyutlu süper hızlı bellek (OP'den daha yüksek hız) kayıtları içerir. Bu kayıtlar, talimatlarda kısaltılmış kayıt adreslemesiyle kullanılır (sadece kayıt numaraları belirtilir) ve işlenenleri, işlem sonuçlarını, taban ve indeks kayıtları, yığın işaretçileri vb. depolamak için kullanılır. Bazı CPU'larda, taban ve indeks kayıtları, UT bloğu, kural olarak, RP, yüksek hızlı yarı iletken entegre bellek cihazları şeklinde gerçekleştirilir

    ALU bloğu, OP'den gelen ve RP'de saklanan veriler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmek için kullanılır ve CU'nun kontrolünde çalışır. ALU, sabit ve kayan noktalı ikili sayılar üzerinde, ondalık sayılar üzerinde aritmetik işlemler gerçekleştirir, sabit ve değişken uzunluktaki sözcüklerdeki karakter bilgilerini işler. Mantıksal işlemler, tek tek bitler, bit grupları, baytlar ve bunların dizileri üzerinde gerçekleştirilir. ALU tarafından gerçekleştirilen işlemin türü, o anda çalışan programın geçerli talimatı tarafından belirlenir, daha doğrusu ALU, CU tarafından kendisine atanan herhangi bir işlemi gerçekleştirmek için kullanılır. Genel durumda, bilgisayar tarafından işlenen bilgiler, sabit sayıda n bit içeren sözcüklerden oluşur (örneğin, n = 8. 16. 32, 64, 128 bit). Bu durumda, ALU n bitlik kelimeler üzerinde işlem gerçekleştirebilmelidir; işlenenler OP'den ALU yazmaçlarına gelir ve CU, her bir aritmetik-mantıksal sonucun sonucu üzerinde yapılması gereken işlemi gösterir. işlem, aritmetik-mantıksal işlemler için ana kayıt olan özel bir toplayıcı kaydında saklanır.

    Toplayıcı, kendi içeriği ve diğer kayıtların içerikleri üzerinde gerekli işlemleri yapmak için kapı devrelerine bağlanır. Bazı bilgisayarlarda, sayıları 4'ten büyük olan birkaç toplayıcı bulunur, bunlar özel bir genel amaçlı kayıt grubuna (RON) tahsis edilir. Yapısal olarak, ALU bir veya birkaç LSI/VLSI üzerinde yürütülürken, CPU bir evrensel amaçlı ALU'ya veya belirli işlem türleri için uzmanlaşmış birkaç ALU'ya sahip olabilir. İkinci durumda, CPU'nun yapısal karmaşıklığı artar, ancak bireysel işlemleri hesaplama şemalarının uzmanlaşması ve basitleştirilmesi nedeniyle hızı artar. Bu yaklaşım, modern genel amaçlı bilgisayarlarda ve süper bilgisayarlarda performanslarını artırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.Farklı bilgisayar sınıflarına rağmen, ALU'ları aritmetik-mantıksal işlemleri gerçekleştirmek için ortak ilkeler kullanır. Farklılıklar, ALU organizasyonunun devre çözümleri ve bunların uygulanmasının hızlandırılmasını sağlayan operasyon uygulama ilkeleri ile ilgilidir.

    Arayüz birimi (IB), CPU ile OP arasında bilgi alışverişini ve OP bölümlerinin mevcut program için yetkisiz erişimden korunmasını ve ayrıca CPU'nun çevresel cihazlarla ve harici diğer cihazlarla bağlantısını sağlar ( CD), diğer işlemciler ve bilgisayarlar olabilir. Özellikle IB, OP ile iletişim sağlayan iki kayıt içerir - hafıza adres kaydı (RAP) ve hafıza veri kaydı (RDP). İlk kayıt, verilerin değiş tokuş edildiği OP hücresinin adresini saklamak için kullanılır ve ikincisi, değişim verilerinin kendisini içerir. Kontrol ve teşhis birimi (BCD), CPU düğümlerinin arızalarını ve arızalarını tespit etmek, arızalardan sonra mevcut programın çalışmasını geri yüklemek ve arıza durumunda arızaları yerelleştirmek için tasarlanmıştır.

    Söylenenlerin ışığında, programları bir işlemci tarafından yürütmek için genel bir şema sunalım. OP'de yer alan programın çalıştırılması, ilk komutunun adresinin SC'ye gönderilmesiyle başlar, SC'nin içeriği RAP'a gönderilir ve OP'ye bir okuma kontrol sinyali gönderilir. Bir süre sonra (OP'ye erişim süresine karşılık gelir), adreslenen kelime (bu durumda programın ilk komutu) OP'den çıkarılır ve RDP'ye yüklenir, ardından RDP'nin içeriği bilgisayara gönderilir. SC. Bu aşamada, komut kendi CU'sunun kodunu çözmeye ve yürütmeye hazırdır. Komut, ALU tarafından gerçekleştirilmesi gereken bir işlem içeriyorsa, gerekli işlenenler elde edilmelidir. İşlenen OP'deyse (ve UR'de de olabilir), bellekten getirilmelidir. Bunun için işlenenin adresi RAP'a gönderilir ve okuma döngüsü başlar RDP'deki bellekten seçilen işlenen ALU'ya aktarılabilir. Bu şekilde bir veya daha fazla işlenen seçerek ALU, sonucunu RON'lardan birinde saklayarak gerekli işlemi gerçekleştirebilir. İşlem sonucunun OP'de saklanması gerekiyorsa RDP'ye gönderilmesi gerekir.Sonucun yerleştirileceği hücrenin adresi RAP'a gönderilir ve yazma döngüsü başlar. Bu arada, SC'nin içeriği artırılarak yürütülecek bir sonraki komutu gösterir. Böylece, mevcut talimatın yürütülmesi tamamlanır tamamlanmaz, bir sonraki program komutunun yürütülmesi için seçim hemen başlayabilir.

    OP ile CPU arasındaki veri aktarımına ek olarak, girdi/çıktıyı kontrol eden makine komutları ile yapılan VU ile veri alışverişinin sağlanması gerekmektedir. Bir kesme sinyali alındığında, programların doğal yürütme sırası ihlal edilebilir. Kesme, uygun kesme hizmeti rutinini (ICP) yürüten CPU tarafından gerçekleştirilen bir hizmet talebidir. Kesinti ve işlenmesi CPU'nun dahili durumunu değiştirebileceğinden, POP başlamadan önce OP'de saklanır. Durum tasarrufu, RK, UR içeriği ve bazı kontrol bilgilerinin OP'ye gönderilmesiyle sağlanır. POP sona erdikten sonra, CPU'nun durumu geri yüklenerek kesintiye uğrayan programın çalışmaya devam etmesine izin verilir.

    İlişkili erişime sahip bellek veya çağrışımsal hafıza hücrelerine belirli bir adresten değil, belirli bir adresten erişilmesiyle diğer bellek türlerinden farklıdır. içerik hafıza hücreleri. Aslında, çağrışımsal bellek, belirli bir model hakkında bilgi bulabilen bir arama motoru olarak çalışır. İlişkisel bellek dayanmaktadır ilişkisel depolama cihazları(AZU), çoğu operasyonel bellek gibi geçicidir ve yarı iletken mikro devreler (yonga setleri) şeklinde uygulanır.

    AZU'nun çalışma prensibi, Şekil 1'de gösterilen şema ile açıklanmaktadır. 3.8. Hafıza dizisi, adres hafızalarında olduğu gibi, bölümlere ayrılmıştır. M- sayısı olan bit hücreleri N. Kural olarak, AZU'nun bileşimi şunları içerir:

    depolama dizisi (SM);

    İlişkisel özelliklerin kaydı (RgAP);

    maske kaydı (RgM);

    · Girişte karşılaştırma devreleri ile adres gösterge kaydı.

    CAM'de, mevcudiyeti ve işlevleri CAM'ın kullanım biçimine göre belirlenen başka öğeler olabilir.

    Pirinç. 3.8. ilişkisel depolama aygıtı

    AZU'dan bilgi örneklemesi aşağıdaki gibi gerçekleşir. Kontrol cihazından çağrışımsal işaretler kaydına bir arama örneği aktarılır - gerekli bilgilerin öznitelik kodu(bazen denir karşılaştırma). Kod, isteğe bağlı sayıda haneye sahip olabilir - 1 önce M. Özellik kodunun tamamı kullanılırsa, karşılaştırma devresine değişmeden girer, ancak kodun yalnızca bir kısmının kullanılması gerekiyorsa, maske kaydı kullanılarak gereksiz bitler maskelenir. CAM'da bilgi aramaya başlamadan önce, adres gösterge kaydının tüm bitleri duruma ayarlanır. 1 .Daha sonra, depolama dizisinin tüm hücrelerinin ilk basamağı sorgulanır ve içerikler, ilişkisel özellikler kaydının ilk basamağıyla karşılaştırılır. İlk rakamın içeriği ise Ben-th hücre, RgAP'nin ilk basamağının içeriğiyle, ardından bu hücreye karşılık gelen adres gösterge kaydının basamağıyla eşleşmiyor ben durumuna sıfırla 0 , eşleşirse - deşarj ben kalıntılar 1 . Daha sonra bu işlem, RgAP'nin tüm sıraları ile bir karşılaştırma yapılana kadar ikinci, üçüncü ve sonraki basamaklarla tekrarlanır. Durumda bitsel bir sorgulama ve karşılaştırmadan sonra 1 adres göstergesi kaydının bu bitleri, ilişkisel işaretler kaydında kaydedilenlerle eşleşen bilgileri içeren hücrelere karşılık gelen olarak kalacaktır. Bu bilgi, kontrol cihazı tarafından belirlenen sırayla okunabilir.



    Bir ilişkisel özellik tarafından SM'de bilgi arama süresinin yalnızca özelliğin basamak sayısına ve basamakları yoklama oranına bağlı olduğuna, ancak SM hücrelerinin sayısına hiç bağlı olmadığına dikkat edin. Bu, AMS'nin adres hafızalarına göre ana avantajını belirler: adres hafızalarında, arama işlemi sırasında, depolama dizisinin tüm hücrelerini numaralandırmak gerekir. Ek olarak, bellekte saklanan tüm sözcüklerin tüm bitlerini aynı anda arayan CAM uygulamaları vardır, örn. bu tür cihazlarda arama süresi, bellek döngü süresini geçmez.

    ZM'deki yeni bilgilerin kaydı, hücre numarası belirtilmeden gerçekleştirilir. Genellikle her hücrenin basamaklarından biri, kullanımını belirtmek için kullanılır, örn. hücre yazmak için serbestse, bu bit yazılır 0 , ve meşgulse, - 1 . Daha sonra CAM'a yeni bilgi yazıldığında işaret ayarlanır. 0 ilişkisel işaretler kaydının karşılık gelen basamağında ve yazma için serbest olan tüm SM hücreleri belirlenir. Bunlardan birinde kontrol cihazı yeni bilgiler yerleştirir.

    Çoğu zaman, CAM'ler, ilişkisele ek olarak, çalışırken belirli kolaylıklar sağlayan doğrudan veri adreslemeye de izin verilecek şekilde oluşturulur.

    CAM'ın bellek öğelerinin, adreslenebilir belleğin öğelerinin aksine, yalnızca bilgi depolamakla kalmayıp aynı zamanda belirli mantıksal işlevleri de yerine getirmesi gerektiğine dikkat edilmelidir, bu nedenle, yalnızca hücrenin eşitliğine göre arama yapmanıza izin vermezler. içeriği belirli bir özniteliğe göre değil, aynı zamanda başka koşullarla da: hücre içeriği karşılaştırmadan büyük (küçüktür) ve büyüktür veya eşittir (küçük veya eşittir).

    Yukarıda belirtilen CAM özellikleri, bilgi işleme için CAM'ın avantajlarını karakterize eder. CAM kullanarak birkaç özdeş bilgi akışının oluşturulması hızlı ve basittir ve çok sayıda operasyonel öğe ile yüksek performanslı sistemler oluşturulabilir. Ayrıca, çağrışımsal bellek temelinde bilginin yer ve düzeninde bir değişiklik gerçekleştirmenin kolay olduğu gerçeğini de dikkate almalıyız. Bu nedenle CAM, veri kümeleri oluşturmanın etkili bir yoludur.

    Çalışmalar, radar bilgilerinin işlenmesi, görüntü tanıma, çeşitli görüntülerin işlenmesi ve matris veri yapısı ile diğer görevler gibi bir dizi görevin ilişkisel sistemler tarafından etkin bir şekilde çözüldüğünü göstermektedir. Ek olarak, ilişkisel sistemler için bu tür görevleri programlamak, geleneksel olanlardan çok daha kolaydır.

    Ne yazık ki, ilişkisel bellek cihazları, hem dinamik hem de statik RAM'inkini aşan, yüksek üretim karmaşıklığına ve maliyetine sahiptir. İlişkisel bellek, veri akışı kontrollü uçakların yanı sıra paralel ilişkisel sistemler oluşturmak için temel oluşturur. İlişkili erişim, en yaygın olarak önbellek alt sistemlerinde kullanılır.

    önbellek

    İlk kez, 1965 yılında M. Wilks tarafından bir Atlas bilgisayarı oluşturulurken iki seviyeli bir bellek yapısı önerildi. Yaklaşımın özü, CPU ile RAM arasına küçük boyutlu yüksek hızlı bir tampon bellek yerleştirmekti. Bilgisayarın çalışması sırasında, OP'nin erişilen bölümleri tampon belleğe kopyalanır. Referansta yerellik ilkesine uyulması nedeniyle, performansta önemli bir kazanç elde edilir.

    Yeni bir bellek türü denir ön bellek(İngilizceden. önbellek- "saklanma yeri, sığınak"), çünkü bu tür bir bellek gizlidir, ona doğrudan erişemeyen CPU tarafından "görünmez". Buna karşılık, programcı önbelleğin varlığından hiç haberdar olmayabilir. Seri bilgisayarlarda, önbellek ilk olarak IBMS/360 ailesinin Model 85 sistemlerinde kullanıldı. Günümüzde önbellek, herhangi bir bilgisayar sınıfında mevcuttur ve genellikle çok düzeyli bir yapıya sahiptir.

    Daha önce tanımlanan tüm terimler önbellek için kullanılabilir, ancak "" kelimesi astar» ( astar) genellikle " kelimesinin yerine kullanılır. engellemek» ( engellemek).

    Kural olarak, önbellek, ultra hızlı ve pahalı statik tip RAM temelinde oluşturulurken, hızı RAM'inkinden 5-10 kat daha yüksektir ve hacmi 500-1000 kat daha azdır. RAM'in kapasitesine bağlı olarak önbellek miktarının artmasını engelleyen şeyin yalnızca yüksek statik RAM maliyeti olmadığını unutmayın. Gerçek şu ki, önbellek kapasitesindeki artışla birlikte kontrol şemalarının karmaşıklığı artar ve bu da performansta düşüşe neden olur. Çok sayıda çalışma, belirtilen önbellek ve RAM oranının optimal olduğunu ve her iki bellek türünün hızındaki artışla bilgisayar geliştirme sürecinde korunacağını göstermiştir.

    Daha önce belirtildiği gibi, CPU'nun önbelleğe doğrudan erişimi yoktur. CPU, OP ve önbellek etkileşimini düzenlemekten özel bir denetleyici sorumludur. Tüm OP, sabit boyutlu bloklara bölünürken, OP adresinin üst kısmı blok adresi ve alt kısım bir blok içindeki bir kelimenin adresi. OP ile önbellek arasındaki bilgi alışverişi bloklar halinde gerçekleştirilir. Önbellek ayrıca kendi dahili adreslemesine sahiptir ve RAM'den okunan her blok, belirli bir göre önbelleğe yerleştirilir. önbellekteki adresi engelle. Genellikle önbellek blokları denir çizgiler veya önbellek satırları.

    CPU tarafından talep edilen blok zaten önbellekte ise, önbelleğe erişildiğinde okuması tamamlanır. Bu nedenle, bir adrese erişirken, kontrolör öncelikle önbellekte bu adresi içeren bloğun bir kopyası olup olmadığını belirlemeli ve eğer öyleyse, bloğun hangi önbellek adresinde başladığını belirlemelidir. Denetleyici bu bilgiyi kullanarak alır. adres çeviri mekanizması. Bu mekanizmanın karmaşıklığı şunlara bağlıdır: yerleştirme stratejileri, her RAM bloğunun önbellekte nereye yerleştirilmesi gerektiğini belirler.

    OP'den bloğun bir kopyasının önbelleğe ne zaman yerleştirileceği sorusu daha az önemli değildir. ile bu sorun çözülmüştür örnekleme stratejileri.

    Önbelleğe yazarken, eski bilgileri değiştirmek için aşağıdakiler tarafından belirlenen birkaç yöntem vardır: ana bellek yenileme stratejisi.

    RAM'den gerekli bloğun seçilmesine rağmen, önbellekte onu yerleştirecek yer olmadığında genellikle bir durum ortaya çıkar. Bu durumda, önbellek satırlarından birini seçmeli ve onu yeni bir blokla değiştirmelisiniz. Silinecek önbellek satırını belirlemenin yolu denir ikame stratejisi.

    Yerleştirme stratejileri

    Verileri önbelleğe yerleştirmenin aşağıdaki yolları vardır:

    doğrudan dağıtım;

    tamamen ilişkisel dağıtım;

    · kısmen (çoklu) ilişkisel dağıtım.

    Diyelim ki adres yolu genişliği N, ardından OP'nin kapasitesi VOP = 2n kelimeler. Genelliği kaybetmeden, önbellek satırının boyutunu 256 kelime olarak tanımlarız, böylece tüm OP bölünür 2n-8 bloklar. OP kıdemlisinin adresinde n-8 bitler bloğun adresini belirleyecek ve düşük bayt bloktaki kelimenin adresini belirleyecektir. önbellek kapasitesi V önbelleği OP'nin kapasitesinden 1024 kat daha az, yani. V önbelleği = 2n-10 kelimeler veya 2n-18 bloklar (önbellek satırları).

    doğrudan dağıtım

    Her ana bellek bloğunun, önbellekte görünebileceği yalnızca bir sabit konumu varsa, böyle bir önbellek denir. doğrudan ayırma önbelleği(doğrudan eşlenmiş önbellek). Bu, blok adresinin en önemsiz bitlerinin basitçe OP bloklarının adreslerini önbellek adresleriyle eşlemek için kullanıldığı önbellek belleğinin en basit organizasyonudur. Böylece, adreslerinde aynı en az önemli basamaklara sahip olan tüm OP blokları, bir önbellek satırına düşer, yani.

    (önbellek satır adresi) = (RT blok adresi) mod (önbellekteki blok sayısı)

    Örneğimizde, önbellek satırının adresi C genç olacak n-18 OP bloğu adres biti (bkz. Şekil 3.9). OD bloğunun adresinin önbellek satırının adresine dönüştürülmesi, bu alt değerlerin alınmasıyla gerçekleştirilir. n-18 biraz. Bu önbellek satırı adresinde, aynı olan 1024 OP bloğundan herhangi biri n-18 alt bitler Kendi aralarında, bu bloklar en önemli 10 bit ile farklılık gösterecektir. T, isminde etiket. Şu anda önbellekte hangi RAM bloğunun depolandığını belirlemek için, başka bir bellek kullanılır - sözde etiket belleği (etiket belleği). Etiket belleği, her sözcük etiketin boyutuna eşit bir boyuta sahip olacak şekilde sözcük sözcük adreslenir. Etiket bellek kapasitesi, etiket boyutunun ve toplam önbellek satırı sayısının ürünüdür, bizim örneğimiz için, 10 2 kişi-18 biraz. Etiket bellek adresi, önbellek satırının adresidir. İle. Etiket belleğinden farklı olarak, önbelleğe alınmış blokları depolayan belleğe denir. veri belleği. Veri belleği kelime kelime adreslenir, adresi önbellek satırının adresinden ve blok içindeki kelimenin adresinden (önbellek satırı) oluşturulur.

    Pirinç. 3.9. Doğrudan tahsiste hafıza adres yapısı

    Pirinç. 3.10. Doğrudan tahsisli önbellek organizasyonu

    erişirken A- OP'nin adresi (Şekil 3.10) junior n-18 blok adres biti (alan C) bu adresi içeren önbellek satırının adresi olarak kullanılır. Etiket, önbellek satırının adresindeki etiket belleğinden okunur (alan T). Buna paralel olarak, veri belleğine kullanılarak erişilir. n-10 adresin en önemsiz bitleri A(alanlar C Ve w). Okuma etiketi ve adresin üst 10 biti ise A eşleşme, bu, adresi içeren bloğun A, veri belleğinde bulunur ve erişilen kelime bir kopyasını saklar. A OP'nin inci adresi.

    Etiket, adresin üst 10 bitinden farklıysa A, ardından adresi içeren bir blok ana bellekten okunur A ve önbellek satırı, adresi alan tarafından belirlenen önbellekten kaldırılır. C(daha genç n-18 bit) okunmakta olan bloğun adresi. RAM'den okunan blok, silinen önbellek satırının yerine yerleştirilir ve etiket belleğindeki ilgili etiket güncellenir.

    Doğrudan tahsisin avantajı, uygulama kolaylığıdır, ancak, önbellek satırının adresi benzersiz bir şekilde OP bloğunun adresi tarafından belirlendiği için, önbelleğin bir bölümünde blok alanlarını yoğunlaştırma olasılığı yüksektir. Bu bölümdeki blokların değiştirilmesi oldukça sık gerçekleşirken, önbelleğin diğer alanları boşta olabilir. Böyle bir durumda, önbelleğin etkinliği önemli ölçüde azalır.

    çağrışımsal hafıza

    Belleğin üç sütuna dayandığını söylüyorlar: çağrışımlar, damgalama, tekrarlama. Ancak bu modele bağlı kalmak gerekli midir? Bilgili okuyucular, dünya düzeni ve düz bir yüzeye sahip olan Dünya hakkındaki eski fikirlerle kolayca bir analoji göreceklerdir. Ancak bu modele bağlı kalmak gerekli midir? Ancak eski model size uyduğu sürece günlük pratikte başarılı bir şekilde kullanabilirsiniz.

    Dernekler, zaten iyi hatırladığımız şeyleri hafızada düzeltilmesi gerekenlerle sıkı bir şekilde birleştiren görünmez ipuçlarıdır.

    çağrışımsal hafıza Olabilmek Ve gerek geliştirmek ve eğitmek. Bilinçli çabaların uygulanması ile çağrışım arayışı çok daha hızlı olacak ve zamanla beceri bilinçsiz seviyeye gidebilecek, çağrışımlar kendiliğinden olacak ve bilgileri hatırlamak giderek daha kolay hale gelecektir.

    Ancak yeterince teori, doğrudan basit ve tamamen kolay egzersizlere geçme zamanı!

    Böylece, karşılık gelen görüntüleri mümkün olduğunca canlı, renk ve hareketle sunan 50 kelime okudunuz. Şimdi tüm kelimeleri tek bir uzun hikayede veya birkaç kısa hikayede birleştirmeye çalışın: bir kedi, bir ev, bir araba, bir elma ...

    Anahtar

    Beyaz-kırmızı KEDİ kırmızı tuğlalı EV'e girdi, yerleşik garaja girdi, kıpkırmızı ARABA'ya bindi, otoyola çıktı ve sol pençesiyle direksiyon simidini sürerek yeşil ELMA'yı kemirerek tuttu. sağ pençesiyle.

    Hafıza gelişiminin bu aşamasında kelimeleri hatırlamaya gerek yoktur. Bunu biraz sonra, kolayca ve zahmetsizce yapacaksınız. Şimdi, karmaşık egzersizlerle kendinizi aşırı yüklemenizi önermiyorum. Çok yüksek bir hafıza düzeyine mi ulaşmak istiyorsunuz? Çoğu insan için zorluk seviyesini azar azar ama düzenli olarak artırarak hareket etmek daha verimlidir.

    Bu metin bir giriş yazısıdır. Zeka ve Üstün Yetenek Psikolojisi kitabından yazar Ushakov Dimitri Viktoroviç

    Yaratıcı Düşünme Modları, Çağrışımsal Ağ ve Bölünmüş Dikkat Modern psikolojideki sezgisel düşünme kutbuyla karşılaştırılabilecek mekanizma fikirleri, S. Mednik'in çalışmalarına kadar uzanır. 1960'ların başında, bireyin

    yazar Müller Stanislav

    Bölüm I: Kırk Beş Dakikada Hafızanızı Nasıl İkiye Katlarsınız veya Holografik Hafızaya Giriş Her şey nasıl başladı... Birkaç yıl önce, bir son hafıza dersini tamamlayan bir öğrenci, sonuçlardan şikayet eder.

    Kitaptan Hafızanızın Kilidini Açın: Her Şeyi Hatırla! yazar Müller Stanislav

    Çağrışımsal hafıza Hafızanın üç sütuna dayandığını söylerler: çağrışım, damgalama, tekrarlama. Ancak bu modele bağlı kalmak gerekli mi?Akıllı okuyucular, dünya düzeni ve düz olan Dünya hakkındaki eski fikirlerle kolayca bir analoji görebilirler.

    Kitaptan Hafızanızın Kilidini Açın: Her Şeyi Hatırla! yazar Müller Stanislav

    Çağrışımsal bellek Aynı oyun (veya isterseniz egzersiz), ancak sadece dokunma duyumlarının katılımıyla. Elli kelimenin tümünü veya birkaç kısa kelimeyi içeren bir hikaye bulun.

    Kitaptan Hafızanızın Kilidini Açın: Her Şeyi Hatırla! yazar Müller Stanislav

    Çağrışımsal hafıza Kelimelerin çağrışımsal bağlantısı üzerinde aynı oyun (veya egzersiz), ancak sesler ve dokunuşlar. Elli kelime içeren bir veya daha fazla hikaye bulun.Aynı şekilde zor kelimeleri atlıyoruz. Yine de, bir arzu varsa ve

    Kitaptan Hafızanızın Kilidini Açın: Her Şeyi Hatırla! yazar Müller Stanislav

    Çağrışımsal Hafıza Elli kelimenin tamamını veya birkaç kısa kelimeyi içeren bir hikaye oluşturun. Zor kelimeler artık atlanmıyor. Bir hikaye derlemek artık sizin için zor olmamalı.Çağrısal gelişimin bu aşamasında kelimeleri veya hikayeleri hatırlayın.

    yazar Müller Stanislav

    Bölüm I Hafızanızı 45 dakikada nasıl ikiye katlarsınız veya holografik hafızaya giriş "Muhteşem işlerin başında ..." Birkaç yıl önce, hafıza geliştirme konusundaki son dersi bitirdikten sonra, öğrencilerden biri bana şikayet etti: - Stanislav, insanlar sana geliyor

    Kitaptan Her şeyi hatırla [Süper hafızanın sırları. eğitim kitabı] yazar Müller Stanislav

    Çağrışımsal bellek Belleğin üç sütuna dayandığını söylerler: çağrışımlar, damgalama, tekrarlama. Ancak bu modele bağlı kalmak gerekli midir? Bilgili okuyucular, dünya düzeni ve düz olan Dünya hakkındaki eski fikirlerle kolayca bir analoji görebilirler.

    Yeniden Başlayalım ya da Yarınınızı Nasıl Göreceksiniz kitabından yazar Kozlov Nikolay İvanoviç

    Geçmişin hatırası ve geleceğin hafızası Hafıza araştırmacıları olan psikolog arkadaşlarım, hafıza rezervlerimizin neredeyse tükenmez olduğunu öne sürüyorlar. Kafamız bize her şeyi ve her zaman hatırlamamız için yeterli: sokaktaki o rastgele sohbeti ve onun her dalının sallanmasını.

    Yetişkinlik Psikolojisi kitabından yazar Ilyin Evgeny Pavlovich

    Kişisel olgunluğun teşhisi için ilişkisel metodoloji Yazarlar: E. V. Kalyaeva, T. V. ProkofievaTalimat. Dikkatinizi birkaç kelimeye davet ediyoruz. Bu kelimelerin her birinin hangi çağrışımları çağrıştırdığını düşünün, yazın. Kavramı ortaya çıkaran 35 özellik sunuluyor.

    Gelişim Psikolojisi [Araştırma Yöntemleri] kitabından Miller Scott tarafından

    "Günlük" bellek ve uzun süreli bellek "Hafıza" konusuyla ilgili iki soru daha düşünün. Şimdiye kadar, her yaştaki hafıza çalışmalarında sıklıkla kullanılan standart laboratuvar yöntemlerine odaklanıldı. Son iki

    Genel Psikoloji kitabından yazar Dmitrieva N Yu

    8. İlişkisel psikoloji Psikolojinin oluşum sürecinde, algıya çağrışımsal yaklaşım hakim olmaya başladı. İlişkisel psikoloji, 17. ve 19. yüzyılların psikolojisindeki ana eğilimlerden biridir. Zihinsel yaşamın ana açıklayıcı ilkesi, kavramdı.

    Kitaptan Paranın satın alamayacağı en iyi şeyler. Siyasetin, yoksulluğun ve savaşların olmadığı bir dünya yazar Fresco Jacques

    yazan Newberg Andrew

    Tanrı'nın Sırrı ve Beyin Bilimi [İnanç ve Dini Deneyimin Nörobiyolojisi] kitabından yazan Newberg Andrew

    Tanrı'nın Sırrı ve Beyin Bilimi [İnanç ve Dini Deneyimin Nörobiyolojisi] kitabından yazan Newberg Andrew
    Çağrışımsal hafıza, canlıların beynine benzer çağrışımlara dayalı olarak öğrenen dağıtılmış bir hafızadır. Bilgi teknolojisinde belleğe adresle değil, içerikle erişilir. İlişkisel belleği uygulayan model, gerekli kalıbı tanımalı ve onu almalıdır.

    Kullanıcının bir bellek adresi belirttiği ve RAM'in bu adreste saklanan veri sözcüğünü döndürdüğü geleneksel makine belleğinin aksine, UA, kullanıcının veri sözcüğünü belirleyeceği ve UA'nın nerede depolanıp depolanmadığını görmek için tüm belleği araştıracağı şekilde tasarlanmıştır. içindeki herhangi bir şey. Bir veri sözcüğü bulunursa, UA, sözcüğün bulunduğu bir veya daha fazla depolama adresinin bir listesini döndürür (ve bazı mimarilerde ayrıca veri sözcüğünün kendisini veya diğer ilgili veri parçalarını da döndürür). Bu nedenle AP, programlama açısından ilişkisel dizi olarak adlandırılacak şeyin bir donanım uygulamasıdır.


    1. öz ilişkisel bellek
    Otomatik ilişkilendirmeli bellek, bir görüntüyü tamamlayabilen veya onarabilen ancak ortaya çıkan görüntüyü başka bir görüntüyle ilişkilendiremeyen bir bellektir. Oto-ilişkili hafıza problemini çözerken, sinir ağı kendisine iletilen görüntüleri (vektörleri) hatırlar. Ardından, bellekte saklanan orijinal görüntülerin eksik açıklamaları veya gürültülü temsilleri sırayla bu ağa beslenir ve belirli bir görüntüyü tanıma görevi belirlenir. Denetimsiz öğrenme, otomatik ilişkilendirmeli bellek problemlerini çözmek için tasarlanmış sinir ağlarını ayarlamak için kullanılır.

    1. hetero çağrışımsal bellek
    Heteroassosiyatif bellek, rastgele bir dizi giriş görüntüsü (uyaran) ile başka bir çıkış türevi sinyaller (yanıtlar) kümesinin ilişkilendirildiği bir bellektir. Bu durumda, çıkış sinyallerinin uzayının boyutu, giriş sinyallerinin uzayının boyutundan farklı olabilir veya çakışabilir. Hetero-ilişkisel bellek problemlerini çözmek için tasarlanmış sinir ağlarını ayarlamak için denetimli bir öğrenme modeli kullanılır.

    1. İlişkisel belleğin işleyişindeki iki aşamayı tanımlayın
    hafıza aşaması. Formüle göre ağ öğrenme sürecine karşılık gelir, burada - anahtar resim -ezberlenmiş desen vektörü, -görüntü sayısı (kapasite). Anahtar görüntü, yalnızca hatırlanan görüntünün yerini belirleyen bir uyarıcı olarak hareket etmez, aynı zamanda onu geri getirecek anahtarı da içerir.

    iyileşme aşaması. Bir anahtarın gürültülü veya bozuk bir sürümünün ağa sunulmasına yanıt olarak saklanan bir görüntünün alınması işlemine karşılık gelir.


    1. Bir örüntü tanıma sürecini tanımlayın
    Örüntü tanıma, elde edilen görüntünün (sinyal) önceden tanımlanmış sınıflardan (kategorilerden) birine atanması gereken bir süreçtir. Bir sinir kümesinin örüntü tanıma problemlerini çözebilmesi için öncelikle eğitilmesi gerekir.

    1. İki tür örüntü tanıma makinesini tanımlayın.
    1. tip makine.

    Sistem iki bölümden oluşur: bir özellik çıkarma ağı (denetimsiz) ve bir sınıflandırma ağı (denetimli). Görüntü - bir dizi
    gözlemler, her gözlem bir nokta olarak kabul edilebilir boyutlu gözlem uzayı (veri). Özellik çıkarımı, bir ara noktaya çeviren bir dönüşüm kullanılarak açıklanır. boyutlu özellik uzayı
    . Bu dönüşüm, sınıflandırma görevini basitleştiren bir boyut indirgeme (veri sıkıştırma) işlemi olarak görülebilir. Sınıflandırma - bir ara noktayı sınıflardan birine eşleyen bir dönüşüm -boyutlu çözüm alanı ( - seçilen sınıfların sayısı).

    2. tip makine.

    Sistem, denetimli öğrenme algoritmalarından birini kullanan tek bir çok katmanlı ileri beslemeli ağ olarak tasarlanmıştır. Bu yaklaşımla, öznitelik çıkarma görevi, ağın gizli katmanındaki bilgi işlem düğümleri tarafından gerçekleştirilir.


    1. Sistem tanımlama problemini çözmek için bir yöntem tanımlayın.
    formül olsun

    Birden çok girdi ve belleksiz çıktıya sahip (sistemin zamanla değişmezliği) bilinmeyen bir sistemdeki girdi ve çıktı arasındaki ilişkiyi açıklar. Daha sonra etiketli örnekler seti, bu sistemin bir modelini temsil eden bir sinir ağını eğitmek için kullanılabilir. İzin vermek - giriş vektörüne karşılık gelen sinir ağının çıktısı . Hata sinyali ( =(istenen yanıt) - (ağ çıkışı)) ortalama karekök hatasını en aza indirmek için ağın serbest parametrelerini ayarlamak için kullanılır


    1. Ters bir sistem oluşturmak için bir yöntemi açıklayın
    Muhtemelen, girdi uzayının çıktı uzayına dönüşümünün ilişki ile tanımlandığı, belleği olmayan bir MIMO sistemi (birden fazla giriş ve çıkışa sahip) vardır. Vektöre yanıt olarak bir sistem oluşturmak gerekir. vektör olarak belirtilen bir yanıt oluşturur. Ters sistem şu şekilde açıklanabilir:
    vektör fonksiyonu
    -ters. Birçok etiketli örneğe dayanarak (
    ) şemayı kullanarak ters fonksiyona yaklaşan bir sinir ağı oluşturabilirsiniz:

    () - istenen yanıt, () - giriş sinyali (vektörler , - yer değiştirmiştir). Hata sinyali vektörü istenen vektör ile sinir ağının pertürbasyona yanıt olarak elde edilen gerçek çıktısı arasındaki farka eşittir. Burada, hata sinyali vektörü, bilinmeyen ters sistemin çıktıları ile sinir ağı arasındaki kare farklarının toplamını statik anlamda en aza indirmek için kullanılır (yani, tüm eğitim örnekleri kümesi üzerinden hesaplanır).


    1. Bir geri besleme kontrol sisteminin blok şemasını verin

    Bu sistem, tüm kontrol nesnesini kapsayan tek bir geri bildirim kullanır. Böylece, kontrol nesnesinin çıkışı, bir dış kaynaktan alınan referans sinyalinden () çıkarılır. Bu şekilde elde edilen hata sinyali (e), serbest parametreleri ayarlamak için nörodenetleyiciye beslenir. Kontrolörün ana görevi, çıkış sinyalinin (y) referans değerine (d) karşılık geleceği böyle bir giriş nesnesi vektörünü korumaktır. Başka bir deyişle, kontrolörün görevi, kontrol nesnesinin giriş-çıkış eşlemesini ters çevirmektir.


    1. Bulanık kümelerde mantıksal toplam ve mantıksal çarpım işlemlerini tanımlama
    Bir bulanık küme, sıradan (açık) kümelerin bir genellemesidir. A kümesinin bir elemanını temsil etmenin geleneksel yolu, karakteristik fonksiyonu kullanmaktır.
    , eleman A kümesine aitse 1'e, aksi takdirde 0'a eşittir. Bulanık sistemlerde bir eleman kısmen herhangi bir kümeye ait olabilir. Karakteristik fonksiyonun bir genellemesi olan A kümesindeki üyelik derecesine üyelik fonksiyonu denir ve
    , Ve
    x'in A kümesine ait olmadığı anlamına gelir ve
    - tam mülkiyet. Üyelik fonksiyonunun özgül değeri, derece veya üyelik katsayısı olarak adlandırılır.

    Boole toplamı işlemi:

    İzin vermek
    her ikisini de içeren en küçük bulanık altkümedir. Bu yüzden üyelik fonksiyonu ile:

    Bulanık kümelerde mantıksal ürün işlemi:

    İzin vermek
    - ve içinde aynı anda yer alan en büyük bulanık alt küme, o zaman üyelik fonksiyonu şu şekildedir:


    1. Bulanık kümeler için küme olumsuzlama ve küme normalleştirme işlemlerini tanımlama
    Olumsuzlama işlemini ayarla:

    İzin vermek - olmayan tüm bu set , o zaman kümeye ait eleman fonksiyona göre belirlenir:

    Bulanık kümelerin normalleştirilmesi:

    SUPERMUM: Sup - tam üst sınır (kümede mevcut olan maksimum üyelik değeri).

    NORMALİZASYON: Bir bulanık küme, kümenin üst değeri bire eşitse normaldir. Normalleştirmek için elemanların aidiyetlerini tekrar okuyun:

    M "a (x) \u003d Ma (x) / (Sup Ma (x))


    1. Bulanık kümeler için konsantrasyon ve esneme işlemlerini açıklayın
    Konsantrasyon işlemi:

    Bulanıklaştırma işlemi:


    1. Bir dil değişkeni tanımlayın
    Değerleri hem sayılar hem de kelimeler ve bunların kombinasyonları olabilen bir değişken. Örneğin, "hız" dilsel değişkeni "yüksek", "orta", "çok düşük" vb. Değerlere sahip olabilir. Değişkenin değerini aldığı ifadeler de sırasıyla isimlerdir. bulanık değişkenler ve tarif edilir bulanık küme.

    Bir dilsel değişkenin matematiksel tanımı:
    , değişkenin adı nerede;
    - değişkenin dilsel değerlerinin adları kümesi, kümede her biri bulanık bir değişkendir
    ; - değer adlarının oluşumu için sözdizimsel kural;
    her değer büyüklüğünü kavramıyla ilişkilendirmek için anlamsal bir kural.


    1. Bulanık kümeler için cebirsel çarpım işlemini tanımlayın
    ve kümesi için cebirsel çarpım işlemi, aşağıdaki üyelik fonksiyonu tarafından bir cebirsel çarpım biçiminde açıklanır: (çıkarım düzeyinde toplama). Sırayla, üyeliklerin her birinin cebirsel bir çarpım için işlev gördüğü ve biçimini aldığı yer:
    (öncül toplama).

    1. Kümelerin bulanıklık derecesini karakterize eden Jaeger ölçüsünü açıklayın
    Bir kümenin bulanıklık derecesini belirlemek için, bir bulanık küme ile olumsuzlaması arasındaki farkın düzeyini ölçmeye indirgenen bir bulanıklık ölçüsü kavramı tanıtılır. En popüler Jaeger ölçüsü:

    ,

    içindeki eleman sayısı,
    kümeler arasındaki mesafe ve metrik olarak (1 veya 2'ye eşittir). Hamming metriği, değere karşılık gelir


    1. Bir kümenin bulanıklık ölçüsünü karakterize eden Öklid metriğini tanımlayın
    Jaeger'in metrik değerindeki ölçüsü
    Öklid metriği olarak adlandırılır:
    .

    1. Kosko kümesinin bulanıklığının entropi ölçüsünü tanımlayın
    B. Kosko tarafından önerilen bu önlem, kümelerin kardinal sayılarına dayanmaktadır:
    Kardinal numarayı ayarla
    bu kümenin tüm elemanlarının üyelik katsayılarının toplamı, yani
    .

    1. Mamdani-Zade'nin bulanık çıkarım sistemini tanımlayın
    Bulanık küme teorisinin unsurları, çıkarım kuralları ve bulanık muhakeme, bir bulanık çıkarım sistemi oluşturur. Bu ayırt edilebilir:

    • kullanılan bulanık kurallar kümesi;

    • üyelik fonksiyonlarının açıklamalarını içeren bir veritabanı;

    • uygulanan ima kuralları tarafından oluşturulan çıkarım ve toplama mekanizması.
    Teknik bir uygulama söz konusu olduğunda, ölçülen büyüklükler, giriş değerlerini karşılık gelen çıkış değerleriyle açık bir şekilde karşılaştırarak giriş ve çıkış sinyalleri olarak işlev görür.

    Bu iki türün etkileşimini sağlamak için, girişte bir bulanıklaştırıcı (giriş veri kümelerini bir bulanık kümeye dönüştüren) ve bir faz giderici (bulanık kümeleri belirli bir değere dönüştüren) içeren bir bulanık sistem tanıtılır. çıkış değişkeni) çıkışta.

    Çıkış modülünün çıkış sinyali, çıkış değişkenindeki değişim aralığını belirleyen bulanık kümeler şeklinde olabilir. Durulaştırıcı, bu aralığı tüm sistemin çıktısı olarak alınan belirli bir değere dönüştürür.

    Mamdani-Zadeh'in çıkarım modeli aşağıdaki operatörleri içerir:


    Şekil 1. Mamdani-Zadeh çıkarım sistemi örneği

    Şek. 1, iki giriş değişkeni için toplama yöntemini gösterir.


    1. Bulanıklaştırıcıyı karakterize edin
    Kesin bir kümeyi, üyelik fonksiyonu ile karakterize edilen bir bulanık kümeye dönüştürür.

    1. Üyelik fonksiyonu kavramını açıklayınız.
    Bulanık üyelik fonksiyonu, tam üyelik eşik fonksiyonunun sürekli bir yaklaşımıdır.

    Üyelik katsayısı, bir bulanık kümedeki bir elemanın üyelik derecesini karakterize eden aralıktaki bir değerdir.

    (0,1) aralığında bir değer alan gerçek sayı, 1 ise a'nın kümede %100 (koşulsuz) üyeliği ve 0 - içinde mutlak yokluk anlamına gelir. 0 ile 1 arasındaki değerler, bulanık dahil edilen öğeleri karakterize eder.

    Bir dizi öğeyi bir dizi değerle eşlemek, bir üyelik işlevi oluşturur.

    İşlev, örneğin cebirsel bir ifade biçiminde veya bir çiftler dizisi olarak tablo (ayrık) biçiminde açıkça tanımlanabilir.


    1. Genelleştirilmiş Gauss üyelik fonksiyonunu tanımlayın
    Ortalanmış bir değişken için Gauss üyelik işlevi ve genişlik parametresi şuna benziyor:

    Genelleştirilmiş bir Gauss işlevi de vardır:
    biçim parametresi.

    Pirinç 3. için genelleştirilmiş Gauss fonksiyonunun grafiğic=1,

    Genelleştirilmiş Gauss işlevi de rasyonel biçimde olabilir:
    .


    1. Bulanık küme durulaştırma kavramını açıklayın
    Durulaştırma işlemi, üyelik fonksiyonu tarafından verilen bir bulanık kümenin bir skalere dönüştürülmesidir.

    1. Durulaştırmayı ortalama merkeze göre tanımlayın
    Orta merkeze göre durulaştırma:
    Nerede
    merkez -son toplanmış işleve katılan tek üyelik işlevi.

    1. Durulaştırmayı bölgenin merkezine göre tanımlayınız.
    Alanın merkezine göre durulaştırma:
    veya ayrık formda
    .

    1. Genetik algoritmanın çalışmasının bir blok şemasını verin.
    Genetik algoritma, biyolojik evrimi anımsatan mekanizmalar kullanarak istenen parametrelerin sıralı seçimi ve kombinasyonu yoluyla optimizasyon ve modelleme problemlerini çözmek için kullanılan buluşsal bir yöntemdir. Genetik algoritmanın blok diyagramı:


    1. Tamsayı ve gerçek kodlama kavramlarını açıklar.
    Evrimsel algoritmalar kullanılırken kodlama yönteminin seçimi en önemli adımlardan biridir. Özellikle, aşağıdaki koşul yerine getirilmelidir: arama uzayının dikkate alınan bölgesinden herhangi bir noktayı kromozomda kodlamak (kabul edilebilir bir hata ile) mümkün olmalıdır. Bu koşula uyulmaması hem evrimsel arama süresinin artmasına hem de soruna çözüm bulmanın imkansızlaşmasına neden olabilir.

    Kural olarak, çözümün sayısal parametreleri kromozomda kodlanmıştır. Bunun için tamsayı ve gerçek kodlama kullanmak mümkündür.

    tamsayı kodlaması

    Klasik bir genetik algoritmada, bir kromozom, belirli bir problemi çözmek için parametreleri kodlayan bir bit dizisidir.


    Gerçek kodlama.

    Bir gende bir tam sayıyı değil, gerçek bir sayıyı kodlamak genellikle daha uygundur. Bu, tamsayı kodlamada kullanılan kodlama ve kod çözme işlemlerinden kurtulmanızı ve çözümün doğruluğunu artırmanızı sağlar.


    1. Seçim yöntemlerini açıklar.
    Geçiş için daha fazla adapte olmuş bireyleri seçmek için seçim (seçim) gereklidir. Pek çok seçim seçeneği var, bunların en ünlüsünü anlatacağız.

    Rulet seçimi. Bu seçim varyantında, i. bireyin pi'yi geçme olasılığı, uygunluk fi değeriyle orantılıdır ve eşittir.

    Geçiş için bireyleri seçme süreci bir rulet oyununa benzer.

    Rulet çemberi sektörlere bölünmüştür ve i'inci sektörün alanı pi'nin değeri ile orantılıdır. Bundan sonra, rulet n kez "döner", burada n, popülasyonun büyüklüğüdür ve geçiş için seçilen birey, ruletin durduğu sektör tarafından belirlenir.

    Keserek seçim. Kesme ile seçim yaparken, geçiş için uygunluk değerleri hesaplandıktan sonra Ln en iyi bireyler seçilir, burada L "kesme eşiği", 0
    Kural olarak, 0,3 ila 0,7 aralığında L'yi seçin.

    Turnuva seçimi. Geçiş için turnuva seçiminin kullanılması durumunda, rulet seçiminde olduğu gibi, n kişi seçilir.

    Bunu yapmak için popülasyondan rastgele t birey seçilir ve bunlardan en uygun olanın geçmesine izin verilir. Bir turnuvanın t kişiden oluştuğu söylenir, t turnuvanın büyüklüğüdür. Bu işlem n kez tekrarlanır.

    t değeri ne kadar büyükse, seçim baskısı o kadar büyük olur. Turnuva seçiminin varyantı, t = 2 olduğunda ikili turnuva olarak adlandırılır. Tipik turnuva boyutu değerleri t = 2, 3, 4, 5 şeklindedir.
    28. Tamsayı kodlama için bir noktalı, iki noktalı ve homojen çapraz operatörlerin çalışma prensibini açıklar.

    Tamsayı kodlama için genellikle 1 noktalı, 2 noktalı ve tek biçimli geçiş işleçleri kullanılır.

    1 noktalı çaprazlama, biyolojik organizmaları çaprazlarken kromozom çaprazlama işlemine benzer şekilde çalışır. Bunu yapmak için keyfi bir kırılma noktası seçilir ve yavru oluşturmak için ebeveyn kromozomlarının parçaları değiştirilir.

    2 noktalı çaprazlama operatörü için 2 rastgele kırılma noktası seçilir, ardından yavru oluşturmak için ebeveyn kromozomları kırılma noktaları arasında kalan bölgeleri değiştirir. 2 noktalı çaprazlama operatörü için, kromozomun başı ve sonu "yapıştırılmış" kabul edilir, bunun sonucunda kırılma noktalarından biri kromozomların başına/sonuna düşebilir ve bu durumda 2 puanlık geçişin sonucu, 1 puanlık geçişin sonucuyla çakışacaktır.

    Homojen çaprazlama operatörü kullanıldığında, ebeveyn kromozomlarının bitleri birbirinden bağımsız olarak kalıtılır. Bunu yapmak için, 1. ebeveynin kromozomunun i. basamağının ilk çocuğa ve 2. ebeveynin - ikinci çocuğa ulaşması olasılığını p0 belirleyin. Zıt olayın olasılığı (1 – p0). Ebeveyn kromozomlarının her bir biti, yavrunun kromozomları arasındaki p0 değerine göre "oynatılır". Çoğu durumda, her iki olayın olasılığı aynıdır, yani. p0 = 0.5.
    29. Gerçek kodlama için iki noktalı çaprazlamanın çalışma prensibini tanımlayın.

    Gerçek kodlama için 2 noktalı çaprazlama, temelde tamsayı kodlama için 2 noktalı çaprazlama ile aynıdır. Aradaki fark, kırılma noktasının gen "içinde" seçilemeyeceği, genler arasında olması gerektiğidir.
    30. Bir geçidin yok etme yeteneği kavramını tanımlayın.

    Geçiş operatörleri, ebeveyn kromozomlarını yok etme yeteneği ile karakterize edilir.

    Tamsayı kodlaması için çaprazlama, uygulamasının bir sonucu olarak, yavruların ortaya çıkan kromozomları ile ebeveynlerin kromozomları arasındaki Hamming mesafesi büyükse, daha yıkıcı kabul edilir.

    Başka bir deyişle, bir tamsayı geçişinin yok etme yeteneği, ebeveyn kromozomlarının içeriğini ne kadar "karıştırdığına" (yeniden birleştirdiğine) bağlıdır. Bu nedenle, 1 noktalı çaprazlamanın zayıf yıkıcı olduğu düşünülürken, homojen çaprazlama çoğu durumda güçlü bir yıkıcı operatördür. Buna bağlı olarak 2 noktalı geçiş, 1 noktalı ve homojen geçiş operatörlerine göre yıkıcı güç açısından orta bir konum almaktadır.

    Gerçek kodlama için çaprazlama durumunda, yok etme yeteneği, arama alanındaki mesafenin ebeveynlerin ve torunların kromozomlarına karşılık gelen noktalar arasındaki mesafeye göre belirlenir. Bu nedenle, 2 nokta çaprazlamanın yıkıcı etkisi, ebeveyn kromozomlarının içeriğine bağlıdır. Aritmetik çaprazlamanın yok etme yeteneği, l parametresinin değerine bağlıdır, örneğin, l >> 1 ve l >> 0 için, yok etme yeteneği düşük olacaktır. BLX-a geçişi için, yıkıcı yetenek hem a'nın değerine hem de ebeveyn bireylerin karşılık gelen genlerinin değerleri arasındaki farka bağlıdır.

    Yok etme yeteneğinin yanı sıra, yeni bireyleri geçerek yaratma (yaratma, inşa etme) yeteneğinden de söz edildiğini unutmayın. Böylece, çaprazlamanın, ebeveyn bireylerin kromozomlarını yok ederek, evrimsel arayış sürecinde daha önce rastlanmayan tamamen yeni kromozomlar oluşturabileceği vurgulanmaktadır.
    31. Kanonik genetik algoritmayı tanımlar.

    Kanonik genetik algoritma, John Holland tarafından geliştirildi ve Adaptation in Natural and Artificial Systems, 1975 adlı kitabında açıklandı. 20. yüzyılın 70-80'lerinde ayrıntılı olarak incelenen temel evrimsel araştırma modellerinden birini temsil eder.

    Kanonik GA aşağıdaki özelliklere sahiptir:

    tamsayı kodlama;

    Bir popülasyondaki tüm kromozomlar aynı uzunluktadır;

    Sabit nüfus büyüklüğü;

    Rulet seçimi;

    Tek nokta çaprazlama operatörü;

    bit mutasyonu;

    Sadece soyundan gelen bireylerden yeni bir nesil oluşur (nesil boşluğu T = 1).
    32. Hangi bilgi temsili modellerini biliyorsunuz?

    Uzman sistemlerde en yaygın bilgi temsili modelleri şunlardır:


    • birinci dereceden yüklemler mantığı aracılığıyla bilgi temsili modeli;

    • üretim modeli;

    • çerçeve modeli;

    • anlamsal bir ağ biçiminde bilgi temsil modeli;

    • ilan tahtası şeklinde bilgi temsil modeli;

    • bir senaryo şeklinde bilgi temsil modeli;

    • bulanık mantığa dayalı bilgi temsil modeli;

    • bilgi temsilinin sinir ağı modeli.
    33. Mantıksal bir bilgi modeli nedir?

    Bilgi temsilinin mantıksal modeli, yüklemler mantığına dayanır. Bir yüklem veya mantıksal işlev, doğru veya yanlış bir değer alan herhangi bir sayıda bağımsız değişkenin işlevidir. İşlev bağımsız değişkenleri - keyfi, sonlu veya sonsuz bir kümeden alınan değerler
    konu alanı denir. yüklem -argümanlara -yerel yüklem denir. Bilgi gösterimi modeli, Prolog'un dayandığı birinci dereceden yüklem mantığını kullanır.
    34. Bir üretim sistemi nelerden oluşur?

    Bir üretim sistemi, üretim kurallarına göre bilgi temsillerini kullanan bir bilgi işleme sistemidir. Üretim kuralları "Eğer (koşul) o zaman (eylem)" gibi ifadelerdir. “Koşul” – aramanın bilgi tabanında yürütüldüğü örnek bir cümle; "eylem", arama başarılı olduğunda yapılacak eylemdir. Böyle bir bilgi tabanındaki sonuç doğrudan (verilerden bir hedef aramaya) ve tersine (onu doğrulamak için bir hedeften - verilere) olabilir. Veriler, çıkarım motorunun veya kural yorumlayıcısının başlatıldığı, üretim bilgi tabanındaki kurallar aracılığıyla sıralanan, olgu tabanında saklanan ilk gerçeklerdir.

    Üretim sistemi bir kural tabanı, bir veritabanı ve bir kural yorumlayıcı içerir. Kural tabanı, bir bilgi tabanı içeren bir hafıza alanıdır - IF ... THEN biçimindeki kurallar biçiminde sunulan bir dizi bilgi; veritabanı, gerçek verileri (gerçekleri) içeren bir bellek alanıdır. Tercüman bir çıkarım mekanizmasıdır, bu, kural tabanını ve veritabanını kullanarak sonucu oluşturan sistemin bileşenidir.
    35. Bilgi temsili modelini çerçeveler şeklinde tanımlayın

    Bir çerçeve sisteminde, bilgi gösterimi birimi, çerçeve adı verilen bir nesnedir. Çerçeve, belirli bir kavram ve varlık grubu tarafından tanımlanabilen belirli bir durumun temsil biçimidir. Çerçeveye tanımlayıcı olarak bir ad verilir. Bu ad tüm çerçeve sisteminde benzersiz olmalıdır. Bir çerçeve, yuva adı verilen ve aynı zamanda ad verilen birçok öğeden oluşan belirli bir iç yapıya sahiptir. Sırayla her yuva, belirli bir veri yapısıyla temsil edilir. Bazen bir yuva, olası değerlerinin bir aralığını veya listesini belirten, faset adı verilen bir bileşen içerir. Model ayrıca slot doldurucunun sınır değerlerini de belirtir (örneğin, izin verilen maksimum kardeş sayısı).


    36. Anlamsal ağda bilgi nasıl temsil edilir?

    Anlamsal ağ, düğümleri gerçeklere veya kavramlara karşılık gelen ve yaylar kavramlar arasındaki ilişkilere karşılık gelen bir grafik biçimindeki bilgiyi temsil eder. Grafik, bir köşeler kümesi ve bazı köşe çiftlerini birbirine bağlayan bir yaylar kümesidir. Her köşe için etiketli grafik, grafiğin köşelerinin birbirinden farklı olması nedeniyle tanımlayıcılar (etiketler) içerir. Bir durum-uzay grafiği için tanımlayıcılar, bir problemi çözme sürecindeki durumları tanımlar. Anlamsal ağlardaki yay etiketleri, adlandırılmış ilişkileri tanımlamak için kullanılır.
    37. Uzman sistemlerin mimarisini tanımlayın

    Bir grup uzman veya başka bir uzmanlık kaynağı, gerçeklerin, gözlemlerin ve durumları analiz etme yöntemlerinin bilgi tabanına yüklenmesini sağlar. Kullanıcı, normal ifadeleri kullanarak iletişime izin veren bir arayüz aracılığıyla sistemi belirli sorunlar hakkında sorgular.

    Bilgi tabanında yer alan bilgiler, olası çözümleri oluşturmak ve test etmek için ampirik ilişkilendirmeleri veya "Eğer... O halde" kurallarını kullanan bir çıkarım motoru tarafından işlenir. Erişilebilir bir formdaki kullanıcı arayüzü, sonuçları operatöre iletir.

    Güçlü akıllı sistemlerde, basit İngilizce veya Rusça olarak soru sormanıza ve yanıt almanıza olanak tanıyan doğal bir dil arayüzü vardır. Geleneksel akıllı sistemler söz konusu olduğunda, kullanıcıya daha az rafine ancak yine de "dost" bir arayüz sağlanır.

    38. Çıktı makinesinin (mekanizmanın) işlevlerini tanımlayın

    ES'deki ana şey, çözüm elde etmek için bilgi tabanını rasyonel mantık kurallarına göre araştıran mekanizmadır. Çıkarım motoru adı verilen bu mekanizma, bir kullanıcı isteği alındığında devreye girer ve aşağıdaki görevleri gerçekleştirir:


      • kullanıcının isteğinde yer alan bilgileri bilgi bankası bilgileriyle karşılaştırır;

      • belirli hedefler veya nedensel ilişkiler arar;

      • her bir gerçekle ilişkili ilgili güven faktörlerine dayalı olarak gerçeklerin göreceli kesinliğini değerlendirir.
    Adından da anlaşılacağı gibi, çıkarım motoru sonuçlar çıkarmak için tasarlanmıştır. Çalışması, bir sorunu değerlendiren ve varsayımsal çözümler öneren bir insan uzmanın akıl yürütmesine benzer. Önerilen kurallara dayalı hedeflerin aranmasında, çıkarım motoru, kabul edilebilir bir sonuca giden olası bir yol bulana kadar KB'ye başvurur.
    39. Uzman sistemler oluşturmak için teknolojinin aşamalarını açıklayan bir blok diyagram verin.

    Tanımlama aşamasında çözülmesi gereken görevler belirlenir, geliştirme hedefleri, kaynaklar, uzmanlar ve kullanıcı kategorileri belirlenir.

    Bilgi edinme aşamasında üç strateji ayırt edilir: bilgi edinme, bilgi çıkarma ve bilgi keşfi. Bilgi edinimi, bir uzmanın diyaloğu ve özel bir program aracılığıyla bilgi tabanının otomatik olarak doldurulması yöntemi olarak anlaşılmaktadır. Bilgi çıkarma, bilgisayar teknolojisi kullanılmadan bir bilgi mühendisi ile bir bilgi kaynağı (uzman, özel literatür vb.) arasındaki etkileşim prosedürüdür. Bilgi keşfi terimi, otomatik bilgi edinme yöntemlerini uygulayan bilgisayar sistemlerinin oluşturulması ile ilişkilidir. Şimdi bu yön en umut verici olanıdır. Aynı zamanda, sistemin kendisinin konu alanının kalıplarını ortaya çıkarabileceği ve mevcut ampirik materyale dayalı olarak gerekli bilgiyi formüle edebileceği varsayılmaktadır.

    Kavramlaştırma aşamasında problem alanının analizi yapılır, kullanılan kavramlar ve aralarındaki ilişkiler belirlenir ve problem çözme yöntemleri belirlenir.

    Biçimlendirme aşaması, tüm bilgi türlerinin temsil yollarını belirler, temel kavramları biçimlendirir, bilgiyi yorumlama yollarını belirler ve sistemin işleyişini modeller. Bu aşamada, sabit kavramlar sisteminin hedeflerinin yeterliliği, çözüm yöntemleri, bilgiyi temsil etme ve manipüle etme araçları değerlendirilir.

    Yürütme aşamasında, sistemin bilgi tabanı doldurulur. Test aşamasında, uzman (ve bilgi mühendisi) etkileşimli olarak, etkileşimli ve açıklayıcı araçlar kullanarak ES'nin yeterliliğini kontrol eder. Test süreci, denetçi sistemin gerekli yeterlilik düzeyine ulaştığına karar verene kadar devam eder.

    Deneme işletimi aşamasında, ES'nin son kullanıcılara uygunluğu kontrol edilir. Test aşamasının yanı sıra bu aşamanın sonuçlarına bağlı olarak, ES'de önemli bir değişiklik yapılması gerekebilir.

    Bir ES oluşturma süreci, yukarıda listelenen adımların kesin bir sırasını takip etmekle sınırlı değildir. Geliştirme sırasında, tekrar tekrar önceki aşamalara dönmeniz ve orada alınan kararları gözden geçirmeniz gerekir.


    Sayfa 1
    Devamını oku: