Концептуальные основы

Общая характеристика
Машинный интеллект
Особенности языков АНАЛИТИК
Знание ЭВМ МИР
Применение продукций в ЭВМ МИР
Особенности системы интерпретации
Развитие МИРовских идей

Общая характеристика

Первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) ЕНИАК была создана в США в 1945 г. В континентальной Европе первая ЭВМ - малая электронная счетная машина (МЭСМ) - была разработана в 1950 г. в Киеве под руководством академика С.А.Лебедева [33].

С тех пор вычислительная техника достигла огромного прогресса. Несколько схематизируя этот процесс развития, можно выделить два определяющих фактора. Первым является увеличение производительности машин, которое обусловливалось совершенствованием электронных технологий и мастерством конструкторов. Другим важным фактором, определяющим не только процесс совершенствования ЭВМ, но и тенденции этого процесса, явились потребности пользователей ЭВМ. Он включает стремление расширить области применения машин, совершенствовать саму технологию работы пользователей на машинах, сделать этот процесс более комфортным, учитывая то, что повсеместное распространение ЭВМ вовлекало в круг пользователей непрофессионалов в области программирования. Для удовлетворения требований, исходящих от применения, машина должна быть не только "сильной" (все увеличивающееся быстродействие, память и пр.), но и "умной", т. е. обладать высоким машинным интеллектом.

Первые ЭВМ обладали низким машинным интеллектом. Их структурные решения базировались на четырех принципах фон Неймана.

1. Первый принцип - максимальная простота операционного устройства, а следовательно, простой машинный язык, его низкий уровень. Простота диктовалась тем, что операционные устройства были более дорогими по сравнению с памятью. Сложные операции осуществлялись за счет усложнения программ, размещенных в памяти ЭВМ.

2. Второй принцип - последовательный командно-адресный характер управления, в соответствии с которым команды содержат информацию о данных, размещенных в памяти, и выполняются последовательно - одна за другой.

3. Третий принцип - линейная организация памяти, последовательная нумерация ячеек, и, как следствие, непосредственное представление лишь простейших структур данных. Сложные структуры организуются программным способом (посредством различного рода указателей, связок и пр.), что существенно усложняет применение машин для обработки таких структур.

4. Четвертый принцип - "жесткая" архитектура - отсутствие возможности изменения набора команд, связей между устройствами и пр.

Однако уже при создании машин второго поколения эти принципы ограничивали дальнейшее развитие вычислительной техники. В Институте кибернетики АН Украины под руководством академика Глушкова возникло направление, связанное с повышением уровня машинного интеллекта и прежде всего уровня машинного языка. Впервые идея "интеллектуализации" машин реализована в ЭВМ МИР-1 (серийный выпуск с 1965 г.). В 1966 г. разработан проект машины "Украина" [3] с возможностью интерпретации многих алгоритмических языков. Отступление от принципов фон Неймана в это же время (1967- 1968) получило дальнейшее развитие в машинах BURROUGHS (В-5000, В-7000 и др.), в которых разработчики снизили жесткость архитектуры за счет связи с внешними устройствами. Начиная с 70-х годов идея "интеллектуализации" машин получила признание и широкое распространение [32,43]. ЭВМ МИР обладали высоким машинным интеллектом. В них были предвосхищены многие программно-технические решения современных ЭВМ [1,2,5-9,13-15,34,38,41], получивших высокую оценку не только у нас в стране, но и за рубежом [31].

Создание машин серии МИР внесло значительный вклад в мировое развитие вычислительной техники. В ЭВМ МИР впервые сделаны отступления от принципов построения машин, сформулированных американским ученым фон Нейманом. Новые принципы ориентированы на повышение машинного интеллекта, в частности на более высокий уровень внутреннего языка.

В ЭВМ МИР впервые структурным способом была реализована единая система арифметических, аналитических и символьных преобразований.

Численный аппарат машин серии МИР примечателен тем, что допускает целые и действительные числа с произвольной динамически изменяемой разрядностью, а также рациональные числа, что позволяет во многих случаях получать результаты точные или с большой точностью.

Аппарат аналитических преобразований, реализованный в этих машинах, позволяет отойти (полностью или частично) от численного моделирования всех этапов решения задачи, при котором машинная модель объекта или процесса отдаляется от исходной модели, что неизбежно искажает точность расчетов и недопустимо при решении многих задач. Сочетание аналитических методов с численными дает возможность описывать и преобразовывать математические модели объектов и процессов в форме, естественной для данной предметной области, а получение общего решения в аналитической форме позволяет проводить их дальнейший качественный анализ и оптимизацию.

За годы разработки ЭВМ серии МИР (1961-1981) выпущено свыше 3000 этих машин, накоплено богатое математическое обеспечение. При этом изучены особенности решения на ЭВМ невычислительных задач и сформулированы требования к структуре машин, ориентированных на решение таких задач; созданы новые принципы построения машин с микропрограммной интерпретацией языка высокого уровня и разработаны инженерные методы их проектирования.

Машины МИР - оригинальные разработки, не имеющие аналогов в мире, патентно чистые, защищены авторскими свидетельствами СССР и других стран.

Коллектив разработчиков ЭВМ серии МИР во главе с В.М.Глушковым в 1968 г. был удостоен Государственной премии СССР. Это была первая в нашей стране Государственная премия СССР, присужденная за работу в области вычислительной техники.

Машины создавались и внедрялись единым коллективом математиков и конструкторов. При этом происходило взаимное влияние математических и инженерных подходов. Структура машины "приспосабливалась" к математике, в свою очередь, корректировались многие математические (языковые) конструкции для их более эффективной реализации.

Важную роль во внедрении и сопровождении машин, а также в обучении пользователей сыграла Ассоциация пользователей ЭВМ МИР.

Перечисленные возможности ЭВМ серии МИР, их ориентация на непрофессионального в программировании пользователя, развитый и дружественный человеко-машинный интерфейс, незначительные для того времени габариты машины - все это свидетельствует о том, что была создана высокоинтеллектуальная персональная ЭВМ.

С выбором в бывшем СССР принципиально другой, заимствованной в западных странах идеологии развития вычислительной техники, возможность совершенствования отечественной персональной ЭВМ была утрачена.

Т.А.Гринченко