22. Числовая и нечисловая обработка. Ограничения фоннеймановской архитектуры.

Компьютеры были созданы для реализации большого объема вычислений. Как правило, эти вычисления представляют собой длинные цепочки итераций и требуют сохранения высокой точности. Такие вычисления характерны для числовой обработки.

По мере распространения компьютеров и создания персональных ЭВМ появилась необходимость в обработке экономической информации, в создании информационных систем для различных организаций, автоматизации работ в учреждениях и т. д.

Все эти применения требуют различных баз данных, которые могут хранить миллионы и миллиарды отдельных записей. Чтобы предварительно найти требуемую запись, обработать ее и определить форму ее вывода требуются такие операции, как поиск и сортировка.

Этот процесс характеризует нечисловую обработку данных.

В понятие «данные» при числовой и нечисловой обработке вкладывается различное содержание.

При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д.

При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т. д.

При числовой обработке нас не интересует текущее значение переменных. Даже в условном операторе мы обращаемся к элементу данных не по содержанию, а по имени (например, элемент матрицы A(I,J)). При нечисловой обработке, наоборот, нас интересуют непосредственные сведения об объектах (конкретный служащий или группа служащих), а не файл служащих как таковой.

В классических ЭВМ способы построения запоминающих устройств и способы обращения к ним центрального процессора ориентированы на числовую обработку.

В ЭВМ фоннеймановской архитектуры обращение к данным организовано так, что для выборки объекта из памяти нужно сначала указать начальный адрес.

Если же имена служащих выбираются из файла не по адресу, а по содержимому полей (например, ВОЗРАСТ и ЗАРПЛАТА), то этот способ адресации называется ассоциативным обращением или ассоциативной адресацией.

.Ограничения фоннеймановской архитектуры

ПРОЦЕССОР

В фоннеймановской архитектуре для обработки огромного объема информации мы располагаем всего лишь одним процессором. При этом возникает ситуация, когда миллиарды байтов (символов) информации находятся в состоянии ожидания передачи через канал и обработки на устройстве весьма ограниченной мощности. Такая ситуация для процессора является тупиковой. Для выхода из тупика необходимо внести на этом уровне два изменения в архитектуру:

а) использовать параллельные процессоры;

б) приблизить процессоры к данным, чтобы устранить их постоянную передачу по каналу.

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ЗУ)

В ЗУ фоннеймановской архитектуры обращение происходит по адресу. Но при нечисловой обработке обращение должно осуществляться по содержанию. Поэтому используется способ эмуляции ассоциативной адресации с помощью основного адресного доступа. При этом создаются специальные таблицы (справочники) для перевода ассоциативного запроса в соответствующий адрес. Таблицы называются списками ссылок, или индексами.

Один из выходов – ассоциативные запоминающие устройства (АЗУ)