Illiac計(jì)算機(jī)

如圖1所示是ILLIAC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

它由四個(gè)單獨(dú)的CU，每個(gè)CU驅(qū)動(dòng)帶有64個(gè)PE存儲(chǔ)器的PE。各CU的連接線允許所有的CU精確地執(zhí)行同一指令流，在這種“聯(lián)合” 操作方式時(shí)，程序傳送是跨象限的，

Illiac計(jì)算機(jī)處理單元

ILLIAC的處理單元基本上是一個(gè)四寄存器的運(yùn)算器。有一個(gè)A寄存器和一個(gè)B寄存器，用以存放運(yùn)算操作和邏輯操作的操作數(shù)，執(zhí)行運(yùn)算操作時(shí)，其操作數(shù)一個(gè)放在A寄存器中，一個(gè)放在B寄存器中，結(jié)果留在A寄存器中。S寄存器作為暫用存儲(chǔ)器，以防止利用中簡(jiǎn)結(jié)果時(shí)重復(fù)地動(dòng)周存儲(chǔ)器。R寄存器用作程序傳送時(shí)PE之間的信息轉(zhuǎn)換。這些寄存器的字長(zhǎng)都是64位。下圖是ILLIAC的處理單元和處理單元存儲(chǔ)器：

Illiac計(jì)算機(jī)控制器

ILLIAC的機(jī)器語(yǔ)言指令由32 位組成，PLA中的64字（每字64位）提供128條指合的排隊(duì)，多至128條指令的循環(huán)執(zhí)行時(shí)不需與PE存儲(chǔ)器打交道。64字分成8組，每組8個(gè)字。當(dāng)控制器正在執(zhí)行的指令進(jìn)入8字的第5個(gè)字時(shí)，它就檢驗(yàn)下一個(gè)8個(gè)字是否已經(jīng)放入PLA，如果還沒(méi)有進(jìn)人PLA ，則就發(fā)出命令，把它們送入PLA，同時(shí)把原來(lái)的8個(gè)字清除。這就有效地減少了由于取指令而產(chǎn)生的大量延遲時(shí)間，但下述情況除外，即向程序的一部分執(zhí)行轉(zhuǎn)移，而該程序不在PLA中。對(duì)大量的已被模擬的程序來(lái)說(shuō)，已發(fā)現(xiàn)控制器為了等待從存儲(chǔ)器取出指令的延遲時(shí)間大大小于原需時(shí)間的1 %。

下圖是控制器中主要部分的功能圖：

Illiac計(jì)算機(jī)控制器（CU）和處理單元（PE）的通訊

在CU和PE間轉(zhuǎn)換操作數(shù)與信息，可用下述幾種方法：

（1）CU可以同時(shí)向所有的PE送出一個(gè)64位的字，該字原來(lái)可在CU的局部存儲(chǔ)器中，或CU的運(yùn)算器中。其目的地可為PE的64位操作寄存器中的任何一個(gè)。

（2）CU把64位的字送到PE，每個(gè)PE用一位，即第一位至

（3）CU以上述相反的方法從PE接收信息，即從每個(gè)PE的1位寄存器中取樣一位，在CU中組合成一個(gè)64位的字，利用這個(gè)方便，CU就可以借助于64個(gè)不同的PE的一位模寄存器來(lái)的64位字，判斷哪個(gè)PE是響應(yīng)的。

（4）CU可把任一PE存儲(chǔ)器的字取至局部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或PLA，這種取數(shù)可以是一個(gè)64位字的傳送，也可以是8個(gè)相接的64位字的傳送。8個(gè)相接字的取出僅比單個(gè)字的取出需要稍長(zhǎng)的時(shí)間，因此是把PE存儲(chǔ)器的數(shù)成批進(jìn)入CU的快速方法。所有送至PLA的取數(shù)操作都是自動(dòng)進(jìn)行的 。2100433B

ILLIAC是一臺(tái)采用64個(gè)處理單元在統(tǒng)一控制下進(jìn)行處理的陣列機(jī)。為了以較低的成本得到很高的速度，ILLIAC的中央處理裝置分成了四個(gè)可以執(zhí)行單獨(dú)指令組的控制器，每個(gè)控制器管理數(shù)個(gè)處理單元，總共有256個(gè)處理單元。每個(gè)處理單元可以作為一個(gè)運(yùn)算和邏樣裝置, 具有它自己的2048字（每字64位）存片器，并能和所有其它的處理單元發(fā)生聯(lián)系。由于運(yùn)算和邏輯功能分配在256個(gè)處理單元上，因此ILLIAC可以同時(shí)完成很多類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作。根據(jù)這種平行機(jī)理，就要求處理單元本身是一臺(tái)快速計(jì)算機(jī)，存儲(chǔ)器周期小于300ns，64位的浮點(diǎn)加法為250ns，二個(gè)64位數(shù)的浮點(diǎn)乘法為450ns。

美國(guó)ILLIAC-IV計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。

Illiac計(jì)算機(jī)立體型計(jì)算機(jī)

一臺(tái)立體型計(jì)算機(jī)根據(jù)其功能特點(diǎn)表示為下圖2：

它包括：

（1）保存操作數(shù)和指令的存儲(chǔ)器。

（2）一臺(tái)控制制器，它從存儲(chǔ)器取出指令，對(duì)指令譯碼，發(fā)出操作或驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)（微序列脈沖）。

（3）一臺(tái)運(yùn)算器，對(duì)由存儲(chǔ)器取出的操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算（加、邏輯操作、乘），并將結(jié)果送回存儲(chǔ)器。事實(shí)上，控制器監(jiān)視和控制在存儲(chǔ)器與運(yùn)算器之簡(jiǎn)的信息流動(dòng)情況，并對(duì)運(yùn)算器進(jìn)行操作。

Illiac計(jì)算機(jī)ILLIAC立體型設(shè)計(jì)

下圖給出了ILLIAC設(shè)計(jì)中如何對(duì)立體型設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改，該圖只給出了一個(gè)象限，也可以說(shuō)是四分之一的ILLIAC列陣。

其控制器的工作方式與立體型計(jì)算機(jī)中控制器的工作極端相像，指令從存儲(chǔ)器到控制器，并在其中進(jìn)行，然后產(chǎn)生微序列信號(hào)。這種微序列信號(hào)重復(fù)64次，每組送到一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)算器。同樣的信號(hào)控制64個(gè)不同的運(yùn)算

器，從而使運(yùn)算器運(yùn)算的數(shù)量增加了64倍。一個(gè)運(yùn)算器定為一個(gè)“處理單元”（PE），64個(gè)PE中的每一個(gè)都有一個(gè)存儲(chǔ)器，而且只能與它自己的存儲(chǔ)器發(fā)生取數(shù)與存數(shù)的關(guān)系，然而控制器卻能從64個(gè)存儲(chǔ)器中的任一個(gè)中取出

指令，這種每個(gè)運(yùn)算器只能與它單一的存儲(chǔ)器執(zhí)行存儲(chǔ)器操作的限制解決了某些問(wèn)題, 但也帶來(lái)了某些另外的難題。

一部計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出某種智能行為并不一定被認(rèn)為它本身有智能。為了判定計(jì)算機(jī)是否具有智能，圖靈曾設(shè)計(jì)了一種測(cè)試方法，即有名的圖靈試驗(yàn)。設(shè)想一個(gè)測(cè)試者用計(jì)算機(jī)終端分別與被測(cè)的人及計(jì)算機(jī)聯(lián)系（測(cè)試者不能直接看到被測(cè)人與計(jì)算機(jī)），如果從回答測(cè)試者問(wèn)題的信息中不能正確區(qū)分被測(cè)者是人還是計(jì)算機(jī)，即把計(jì)算機(jī)當(dāng)成人了，就應(yīng)認(rèn)為計(jì)算機(jī)具有智能。這是一種關(guān)于智能機(jī)的行為主義的觀點(diǎn)。以回答問(wèn)題的能力做為具有智能的判據(jù)有一定局限性，因?yàn)槿说闹悄苌婕霸S多方面，有些智能如形象思維就不可以言傳。這種測(cè)試也難以反映自學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力。人們一方面追求用機(jī)器實(shí)現(xiàn)智能，另一方面又不大相信電子器件的自動(dòng)開(kāi)與關(guān)能實(shí)現(xiàn)人的思維。因此當(dāng)一種實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用的方法很有效時(shí)，往往認(rèn)為這是一種已知的技術(shù)，與其他計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行沒(méi)什么不同，人們對(duì)于機(jī)器模擬人類思維的矛盾心理趨向于認(rèn)為一個(gè)能工作的系統(tǒng)是有用的但不是真正有智能的。

實(shí)際上，智能計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展的概念，它始終處于不斷向前推進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿。人工智能的權(quán)威學(xué)者M(jìn).明斯基定義人工智能的任務(wù)是研究還沒(méi)有解決的計(jì)算機(jī)問(wèn)題。這一觀點(diǎn)反映了人工智能與智能機(jī)研究有別于其他學(xué)科的顯著特點(diǎn)。智能應(yīng)用問(wèn)題往往沒(méi)有確定的求解算法而采用搜索的辦法，一旦人們對(duì)某一問(wèn)題掌握了足夠豐富的知識(shí)，即已找到了不需要搜索的確定型算法，可以預(yù)見(jiàn)其行為與效果時(shí)，這個(gè)問(wèn)題一般就不再認(rèn)為是一個(gè)智能問(wèn)題了。從應(yīng)用的角度看，如果一項(xiàng)人工智能的研究成果已經(jīng)成熟并被廣泛采用，人們已經(jīng)了解它的運(yùn)行機(jī)制，就不再把它視為智能技術(shù)了?？梢灶A(yù)言，目前被看成是智能計(jì)算機(jī)主要組成部分的知識(shí)庫(kù)在不久的將來(lái)就會(huì)像數(shù)據(jù)庫(kù)一樣被當(dāng)成一般的計(jì)算機(jī)技術(shù)。因此，智能計(jì)算機(jī)與其看成是與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)完全不同的一種機(jī)器，還不如看成是帶動(dòng)計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的一項(xiàng)高技術(shù)。這種壓力迫使從事智能計(jì)算機(jī)研究的科研人員必須不斷提出新概念、新方法，不斷攻克新的技術(shù)難關(guān)。

研制智能計(jì)算機(jī)的目的不是用計(jì)算機(jī)代替人的腦力勞動(dòng)，而是充分發(fā)揮人和計(jì)算機(jī)各自的特長(zhǎng)，形成互補(bǔ)、協(xié)調(diào)的人機(jī)合作環(huán)境。不怎么聰明的智能計(jì)算機(jī)可以使聰明的人更加聰明。在人機(jī)合作的和諧環(huán)境中，人主要負(fù)責(zé)提供涉及面很廣的常識(shí)和從事有創(chuàng)造性的工作，機(jī)器作為人的助手從事需要一定智能的其他工作。智能機(jī)往往是某些方面聰明過(guò)人而其他方面又十分愚笨，因此設(shè)計(jì)一個(gè)高效率高智商的人機(jī)協(xié)作智能系統(tǒng)必須合理地確定哪些事由人做，哪些事由機(jī)器做，而且要建立十分友好的人機(jī)對(duì)話界面。

在鋼鐵生產(chǎn)中高爐煉鐵較其他部門(mén)需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，目前計(jì)算機(jī)控制主要用于各種數(shù)據(jù)的收集、分析、記錄，爐料的稱量、校正、裝卸、運(yùn)輸，控制熱平衡，穩(wěn)定爐況等。比較成熟的是用于熱風(fēng)爐系統(tǒng)和裝料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。目前電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于高爐生產(chǎn)的職能與任務(wù)可以概括為：

高爐計(jì)算機(jī)控制,現(xiàn)在傾向于采用以下兩種形式:①分支控制，即上料系統(tǒng)和熱風(fēng)爐各用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制，高爐本體另用一臺(tái)主計(jì)算機(jī)控制。也有數(shù)座高爐共用一臺(tái)主機(jī)集中控制,而每座高爐的熱風(fēng)及上料系統(tǒng),各由一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制。②將高爐分成若干區(qū)域，進(jìn)行局部控制。計(jì)算機(jī)接受高爐各部分發(fā)來(lái)的信號(hào)，然后發(fā)出指令，直接傳送給調(diào)節(jié)器或提供給操作人員。