Числовая и нечисловая обработка. Ограничения фон-неймановской архитектуры

Известно, что компьютеры были созданы для удовлетворения нужд крупных учреждений при реализации большого объема вычислений, для которых существенными были точность и время выполнения. Как правило, эти вычисления представляют собой длинные цепочки итераций и требуют сохранения высокой точности. Такие вычисления характерны для числовой обработки.

Необходимость в обработке экономической информации, в создании информационных систем для различных организаций, автоматизации работ в учреждениях и т. д. требует различных баз данных, которые могут хранить миллионы и миллиарды отдельных записей. Это и есть нечисловая обработка данных. В отличие от числовой обработки в данном случае не требуются высокая точность и большой объем вычислений.

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.

Различия между логическим представлением данных и их конкретным содержанием отразились на принципах, которые с самого начала легли в основу организации ЭВМ.

ЭВМ классической (фоннеймановской) архитектуры состоит из пяти основных функциональных блоков: запоминающего устройства, устройства управления, арифметико-логического устройства (два последних устройства обычно рассматриваются вместе и называются центральным процессором), устройства ввода и устройства вывода.

Основные временные затраты как при числовой, так и при нечисловой обработке легко снизить путем распараллеливания операций в том смысле, что сходные действия над группами данных выполняются одновременно одинаковыми процессорами.

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. Эта ситуация является тупиковой. Решениями являются:

а) параллелизм обработки;

б) распределенная логика.