Illiac计算机立体型设计

Illiac计算机立体型计算机

一台立体型计算机根据其功能特点表示为下图2：

它包括：

（1）保存操作数和指令的存储器。

（2）一台控制制器，它从存储器取出指令，对指令译码，发出操作或驱动的控制信号（微序列脉冲）。

（3）一台运算器，对由存储器取出的操作数进行运算（加、逻辑操作、乘），并将结果送回存储器。事实上，控制器监视和控制在存储器与运算器之简的信息流动情况，并对运算器进行操作。

Illiac计算机ILLIAC立体型设计

下图给出了ILLIAC设计中如何对立体型设计进行了修改，该图只给出了一个象限，也可以说是四分之一的ILLIAC列阵。

其控制器的工作方式与立体型计算机中控制器的工作极端相像，指令从存储器到控制器，并在其中进行，然后产生微序列信号。这种微序列信号重复64次，每组送到一个单独的运算器。同样的信号控制64个不同的运算

器，从而使运算器运算的数量增加了64倍。一个运算器定为一个“处理单元”（PE），64个PE中的每一个都有一个存储器，而且只能与它自己的存储器发生取数与存数的关系，然而控制器却能从64个存储器中的任一个中取出

指令，这种每个运算器只能与它单一的存储器执行存储器操作的限制解决了某些问题, 但也带来了某些另外的难题。

如图1所示是ILLIAC系统的结构图。

它由四个单独的CU，每个CU驱动带有64个PE存储器的PE。各CU的连接线允许所有的CU精确地执行同一指令流，在这种“联合” 操作方式时，程序传送是跨象限的，

ILLIAC是一台采用64个处理单元在统一控制下进行处理的阵列机。为了以较低的成本得到很高的速度，ILLIAC的中央处理装置分成了四个可以执行单独指令组的控制器，每个控制器管理数个处理单元，总共有256个处理单元。每个处理单元可以作为一个运算和逻样装置, 具有它自己的2048字（每字64位）存片器，并能和所有其它的处理单元发生联系。由于运算和逻辑功能分配在256个处理单元上，因此ILLIAC可以同时完成很多类型数据结构的操作。根据这种平行机理，就要求处理单元本身是一台快速计算机，存储器周期小于300ns，64位的浮点加法为250ns，二个64位数的浮点乘法为450ns。

美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它的出现标志着计算机的发展已到了第四代。

Illiac计算机处理单元

ILLIAC的处理单元基本上是一个四寄存器的运算器。有一个A寄存器和一个B寄存器，用以存放运算操作和逻辑操作的操作数，执行运算操作时，其操作数一个放在A寄存器中，一个放在B寄存器中，结果留在A寄存器中。S寄存器作为暂用存储器，以防止利用中简结果时重复地动周存储器。R寄存器用作程序传送时PE之间的信息转换。这些寄存器的字长都是64位。下图是ILLIAC的处理单元和处理单元存储器：

Illiac计算机控制器

ILLIAC的机器语言指令由32 位组成，PLA中的64字（每字64位）提供128条指合的排队，多至128条指令的循环执行时不需与PE存储器打交道。64字分成8组，每组8个字。当控制器正在执行的指令进入8字的第5个字时，它就检验下一个8个字是否已经放入PLA，如果还没有进人PLA ，则就发出命令，把它们送入PLA，同时把原来的8个字清除。这就有效地减少了由于取指令而产生的大量延迟时间，但下述情况除外，即向程序的一部分执行转移，而该程序不在PLA中。对大量的已被模拟的程序来说，已发现控制器为了等待从存储器取出指令的延迟时间大大小于原需时间的1 %。

下图是控制器中主要部分的功能图：

Illiac计算机控制器（CU）和处理单元（PE）的通讯

在CU和PE间转换操作数与信息，可用下述几种方法：

（1）CU可以同时向所有的PE送出一个64位的字，该字原来可在CU的局部存储器中，或CU的运算器中。其目的地可为PE的64位操作寄存器中的任何一个。

（2）CU把64位的字送到PE，每个PE用一位，即第一位至

（3）CU以上述相反的方法从PE接收信息，即从每个PE的1位寄存器中取样一位，在CU中组合成一个64位的字，利用这个方便，CU就可以借助于64个不同的PE的一位模寄存器来的64位字，判断哪个PE是响应的。

（4）CU可把任一PE存储器的字取至局部数据存储器或PLA，这种取数可以是一个64位字的传送，也可以是8个相接的64位字的传送。8个相接字的取出仅比单个字的取出需要稍长的时间，因此是把PE存储器的数成批进入CU的快速方法。所有送至PLA的取数操作都是自动进行的 。2100433B

一部计算机表现出某种智能行为并不一定被认为它本身有智能。为了判定计算机是否具有智能，图灵曾设计了一种测试方法，即有名的图灵试验。设想一个测试者用计算机终端分别与被测的人及计算机联系（测试者不能直接看到被测人与计算机），如果从回答测试者问题的信息中不能正确区分被测者是人还是计算机，即把计算机当成人了，就应认为计算机具有智能。这是一种关于智能机的行为主义的观点。以回答问题的能力做为具有智能的判据有一定局限性，因为人的智能涉及许多方面，有些智能如形象思维就不可以言传。这种测试也难以反映自学习自适应能力。人们一方面追求用机器实现智能，另一方面又不大相信电子器件的自动开与关能实现人的思维。因此当一种实现智能应用的方法很有效时，往往认为这是一种已知的技术，与其他计算机程序运行没什么不同，人们对于机器模拟人类思维的矛盾心理趋向于认为一个能工作的系统是有用的但不是真正有智能的。

实际上，智能计算机已经成为一个动态的发展的概念，它始终处于不断向前推进的计算机技术的前沿。人工智能的权威学者M.明斯基定义人工智能的任务是研究还没有解决的计算机问题。这一观点反映了人工智能与智能机研究有别于其他学科的显著特点。智能应用问题往往没有确定的求解算法而采用搜索的办法，一旦人们对某一问题掌握了足够丰富的知识，即已找到了不需要搜索的确定型算法，可以预见其行为与效果时，这个问题一般就不再认为是一个智能问题了。从应用的角度看，如果一项人工智能的研究成果已经成熟并被广泛采用，人们已经了解它的运行机制，就不再把它视为智能技术了。可以预言，目前被看成是智能计算机主要组成部分的知识库在不久的将来就会像数据库一样被当成一般的计算机技术。因此，智能计算机与其看成是与传统计算机完全不同的一种机器，还不如看成是带动计算机不断发展的一项高技术。这种压力迫使从事智能计算机研究的科研人员必须不断提出新概念、新方法，不断攻克新的技术难关。

研制智能计算机的目的不是用计算机代替人的脑力劳动，而是充分发挥人和计算机各自的特长，形成互补、协调的人机合作环境。不怎么聪明的智能计算机可以使聪明的人更加聪明。在人机合作的和谐环境中，人主要负责提供涉及面很广的常识和从事有创造性的工作，机器作为人的助手从事需要一定智能的其他工作。智能机往往是某些方面聪明过人而其他方面又十分愚笨，因此设计一个高效率高智商的人机协作智能系统必须合理地确定哪些事由人做，哪些事由机器做，而且要建立十分友好的人机对话界面。

在钢铁生产中高炉炼铁较其他部门需要更复杂的数学模型，目前计算机控制主要用于各种数据的收集、分析、记录，炉料的称量、校正、装卸、运输，控制热平衡，稳定炉况等。比较成熟的是用于热风炉系统和装料系统的自动控制。目前电子计算机应用于高炉生产的职能与任务可以概括为：

高炉计算机控制,现在倾向于采用以下两种形式:①分支控制，即上料系统和热风炉各用一台小型计算机控制，高炉本体另用一台主计算机控制。也有数座高炉共用一台主机集中控制,而每座高炉的热风及上料系统,各由一台小型计算机控制。②将高炉分成若干区域，进行局部控制。计算机接受高炉各部分发来的信号，然后发出指令，直接传送给调节器或提供给操作人员。