книги из ГПНТБ / Мясников, В. А. Программное управление оборудованием

где г, — имя комплекса правил, который записан после двоеточия; г — имя комплекса правил-преемников, т. е. правил, к которым

следует обратиться после данного комплекса.

Среди всех комплексов правил выделяется комплекс г0, кото­ рый называется начальным или аксиомой, с него всегда должен начинаться процесс распознавания пли порождения. Другим вы­ деленным комплексом правил является комплекс г0, который

называется пустым или конечным. Этим правилом должно закан­ чиваться распознавание правильной (для данного языка) входной фразы, этим же правилом заканчивается процесс распознавания.

Символ а принадлежит входному алфавиту (вернее, алфавиту

синтермов).

Поясним сказанное выше примером. Пусть необходимо скон­ струировать грамматику, которая распознавала бы слова КОНТУР

будет сказано ниже), /^-грамматика для этого случая будет иметь следующий вид:

Процесс распознавания ведется следующим образом. Вводится первый символ К и происходит обращение к комплексу г0. Если

входной символ совпадает с символом,записанным слева от стрелки, то это означает, что символ распознан. Вводится следующий символ и осуществляется переход к правилу-преемнику, записан­ ному справа от стрелки (в данном случае к правилу г2). Аналогично анализируется и символ О.

После распознавания символа Н осуществляется ввод следую­ щего символа (например, Т для слова КОНТУР) и происходит переход к правилу г3. Поскольку текущий входной символ Т не совпадает с символом Е, происходит переход ко второму пра­ вилу в комплексе г3. Процесс заканчивается, если правилом-

преемником оказывается пустое (конечное) правило г0 (естествен­

171

ное окончание) или же если для входного символа не находится в комплексе правил-преемников такого же символа слева от стрелки.

Считывание из м агази н а

Очевидно, что при конструировании ^-грамматики возможен некоторый произвол. Например, ту же грамматику, что и в пре­ дыдущем примере, можно представить следующим образом:

г4 : { К ^ г в, У ^ г в};

При интерпретации правил ^-грамматики производятся неко­ торые операции над магазинной памятью, определяемые много­ местным отношением Wm = Wm (a*, а 2, . . . . a j .

Если m = 0, то никаких операций над магазинами не про­

изводится.

Если /п = 1, то в л магазинов записываются слова: а х в ма­ газин № 1, а 3 в магазин № 2 и, наконец, ап в магазин № п.

172

Если т = 2, то в магазинах стираются слова при условии,

что слово в верхушке магазина совпадает с соответствующим сло­ вом в выражении Wm.

Таким образом, если транслятор должен перейти к комплексу правил rt\

при входном символе а и если в верхушке магазина № 2 записано не слово а 2, то выполнится второе подправило г , т. е. в магазин № 1 запишется слово а о и правилом-преемником будет правило г,..

означает, что правилом-преемником является комплекс правил, имя которого записано в магазине № k.

Например, если в магазине № 3 записано правило г8, то пра-

w'. 3 i *

вило а ----- >гыозначает, что если входной символ равен а, то необ­

ходимо ввести следующий символ и перейти к выполнению пра­ вила г8.

Для того чтобы осуществить перевод с одного языка на другой, необходимо с каждым правилом /^-грамматики сопоставить неко­ торое семантическое правило (или множество правил) А, заклю­

ченное в угловые скобки.

Поскольку /^-грамматика может быть как распознающей, так н порождающей, то А может обозначать как имя соответствую­

щей порождающей грамматики, записанной на /^-метаязыке, так и имена подпрограмм, которые вводят семантическое опре­ деление.

Порождение, записанное на языке /^-грамматики, происходит

следующим образом.При обращении к некоторому правилу я ----- >■г{

порождается символ, стоящий слева от стрелки, и осуществляются операции с магазинами, определяемые отношением Wm. Затем происходит обращение к правилу-преемнику гг

Таким образом, распознавание и порождение можно произво­ дить с помощью практически одинаковых программ.

Описание входного языка координатографа ЭМ-703 с помощью /^-грамматик

В словарь входного языка входят следующие символы: цифры (О, 1, 2, . . ., 9), признаки координаты. (X, У), признаки прира­ щения координат (АХ, АУ), признак минус, признак команды (К), признак конца кадра (КК), признак цикла (Ц) и признак границы

массива (ГМ).

Вся информация о рисунке ограничивается с двух сторон признаками ГМ. В пределах одного массива ввод информации

173

осуществляется кадрами. Один кадр отделяется от другого приз­ наком КК-

точки, в которой находится инструмент, относительно центра окружности или дуги, подлежащей отработке;

2)АХ <! целое число ;> AY <С целое числое )> — перемеще­ ние по координатам X и К;

3)Ц <Г целое число >•, где число в угловых скобках указы­

ные кадры.

Ьсли какое-либо число в кадре равно нулю, то это число и его признак опускаются.

Рассмотрим сначала конкретный пример элементарной про­ граммы, а затем представим грамматику входного языка коорди­ натографа с помощью ^-грамматики.

Пусть необходимо на координатографе начертить кривую,

3)перемещение по дуге окружности (по часовой стрелке) из точки 2 в точку 3;

4)перемещение из течки 3 в точку 4 аналогично перемещению из точки 1 в точку 2, а перемещение из 4 в 5 аналогично перемеще­ нию из 2 в 3.

Таким образом, можно зациклить второй и третий кадры. Число циклов равно четырем.

Программа на языке координатографа имеет вид:

174

Перейдем к конструированию /^-грамматики. Прежде всего введем одну форму синтаксической эквивалентности:

ЦИФРА: := 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 .

Это означает, что при вводе очередного символа, если этот символ является 0, 1, . . ., 9, он заменяется на входе синтакси­ ческого транслятора синтермом ЦИФРА.

Итак входной язык координатографа ЭМ-703 можно предста­ вить в виде следующей /^-грамматики:

Теперь рассмотрим, как происходит распознавание программы приведенного выше примера.

175

Покажем, что произойдет, если входная последовательность не принадлежит языку координатографа ЭМ-703, т. е. составлена неправильно.

176

Пусть, например, начало той же программы имеет вид ГМ АХ

АР 5000 . . ., т. е. после признака АХ пропущено число. Тогда распознавание пойдет следующим образом:

множество семантических правил (при этом отдельные семан­ тические правила могут быть пустыми).

Предположим, что выходной язык транслятора точно такой же, как язык координатографа ЭМ-703, за исключением того, что в вы­ ходном языке невозможны циклы. Это означает, что правила г8

и /•<, будут иметь вид:

Семантическая подпрограмма А настроится на запоминание

числа повторений цикла, а после этого семантическая подпрограм­ ма В из правила г9 повторит в выходном языке соответствующий

участок программы необходимое число раз. Семантические под­ программы, относящиеся к другим правилам, будут переводить символы один в один.

Таким образом, мы видим, что метаязык /^-грамматик явля­ ется довольно простым и наглядным средством для описания и конструирования постпроцессоров.

В области создания систем подготовки информации для стан­ ков с программным управлением проделана большая работа. В связи с развитием мощных вычислительных средств в этом направлении открываются новые перспективы, которые связаны с развитием программирования обработки поверхностей и дета­ лей в целом. В США это направление получило название Sculptu­ red Surfaces Programming; оно нацелено на создание сложной системы программного и аппаратурного обеспечения для автома­ тизированного проектирования машин и деталей в целом.

пространением терминалов и мини-машин потребители будут получать информацию от ЭВМ в режиме непосредственного взаимодействия.

21. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Несмотря на то что сейчас разрабатываются ЭВМ четвертого поколения, все еще используется много машин второго поколе­ ния. Особенностью современных ЭВМ является то, что большин­ ство используемых машин имеет аппаратуру третьего поколения, а реализуемые на них программы по своему происхождению отно­ сятся ко второму поколению. Средняя продолжительность жизни поколения ЭВМ достигает примерно 10 лет и продолжает увели­ чиваться, при этом каждое следующее поколение рождалось с ин­ тервалом порядка шести лет. Таким образом, новые и старые поко­ ления на определенных интервалах времени существовали да

ибудут существовать одновременно.

Вмашинах третьего поколения повсеместно используются интегральные схемы; в основе их организации лежит принцип семейства программно-совместимых машин. Особое внимание уделяется проблеме связи с потребителем и использованию ди­ станционных пультов. Эти машины имеют быстродействующую память большой емкости, разнообразные внешние устройства, системное математическое обеспечение и большое число программ для решения задач определенных классов. Основная память ма­ шин 60-х годов, как правило, выполнялась на магнитных сердеч­ никах. При построении буферной памяти и регистров широко использовались биполярные транзисторы; емкость такой памяти

в машинах третьего поколения составляла 101 бит (в основном это было связано с трудностями производства и высокой стоимо­ стью полупроводниковых схем). Опыт работы с машинами третьего поколения позволил выявить главные факторы, повлиявшие на тип машин следующего поколения. Именно машины третьего поколения помогли по-настоящему оценить значение ЭВМ и пред­ сказать бурный рост потребности в них. Кроме того, в процессе эксплуатации этих машин были рассмотрены во взаимосвязи проблемы построения машин и организации связи с ними, введены дистанционные пульты. Стало очевидным, что успех может быть достигнут не коренными изменениями в проектировании, а после­ довательным улучшением характеристик. Некоторые недостатки машин третьего поколения (в частности, низкая эффективность и большие требования к памяти) наметили пути ожидаемых изме­ нений; эти изменения находят воплощение в машинах следующего поколения.

Для ЭВМ четвертого поколения (его началом можно считать 1969—1970 гг.) характерны использование средних интегральных схем, малых машин и расширенных семейств ЭВМ, применение полупроводниковой памяти, модулей и специальных процессоров.

В первых машинах четвертого поколения применялись аппарат­ ная реализация подпрограмм, автоматическая отладка программ и большое число дистанционных пультов. Изменился и аппаратный состав ЭВМ: гораздо больше схем концентрировалось в перифе­ рийных и оконечных устройствах, а не в центральном процессоре, как это было раньше. Из-за больших требований к объему основ­ ной памяти ее стоимость оказывалась выше стоимости процес­ сора.

Внастоящее время экономический оптимум для полупровод­ никовой памяти приближается к емкости порядка 105 бит.

Ведущие зарубежные фирмы в области вычислительной тех­ ники в 1971 г. продолжали уделять много внимания разработке мощных универсальных вычислительных систем, которые в боль­ шей пли меньшей степени можно отнести к ЭВМ четвертого поко­ ления.

Внастоящее время происходит довольно быстрая эволюция

машин четвертого поколения, и ход этого процесса позволил уже сейчас, хотя и в общих чертах, определить аппаратные и про­ граммные особенности машин пятого поколения, появление кото­ рых ожидается ориентировочно в 1975—1978 гг. Многие машины четвертого поколения уже находились в стадии производства, когда машины пятого поколения проходили стадию лабораторных и проектных разработок. Для пятого поколения машин характерна тенденция к использованию больших интегральных схем (БИС), полупроводниковой памяти большой емкости, крупных системных блоков, языков программирования (и самой сущности программи­ рования), близких к естественным. Системы машин пятого поко­ ления рассчитываются на специализированные применения. Су­ щественно изменится сам принцип программирования. Тенденция к повышению уровня интеграции в схемах будет развиваться и дальше: в машинах этого поколения БИС будут выполнять функции целых подсистем, причем на одной подложке будет раз­ мещаться от 1000 до 5000 логических схем. Таким образом, вычис­ лительная техника приближается к тому периоду, когда вся ЭВМ будет выполняться на одной подложке в виде одной БИС. В табл. 8 приведены основные тенденции развития ЭВМ различных поколений.

В 1971 г. в производстве ЭВМ усилилась тенденция к увеличе­ нию выпуска малогабаритных машин. Создание больших ЭВМ четвертого поколения в последние несколько лет осуществляется более медленными темпами. Это объясняется тем, что при исполь­ зовании больших машин возникает множество сложных проблем, связанных с необходимостью использования дефицитной и дорого­ стоящей аппаратуры передачи данных. Кроме того, ряд трудностей возникает при программировании работы больших ЭВМ в режиме разделения времени. Все эти факторы способствовали повышению спроса на мини-ЭВМ и связанное с ними внешнее оборудо­ вание.

180