廣義數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)01系統(tǒng)簡(jiǎn)介分析結(jié)果功能分析系統(tǒng)分析-軟硬件拓?fù)溆成鋍pu動(dòng)態(tài)算法目錄0305020406基本信息數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)：包括單CPU系統(tǒng)，多CPU系統(tǒng)。多CPU系統(tǒng)又有單主板,多板，多機(jī)。多機(jī)又分為集群，局域網(wǎng)，城域網(wǎng)，廣域網(wǎng)。系統(tǒng)簡(jiǎn)介系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)一般包括計(jì)算，存儲(chǔ)，連接（近程）或網(wǎng)絡(luò)（遠(yuǎn)程）三部分?？蓪⑦@三個(gè)技術(shù)用排列組合的方式分別構(gòu)成7類基本系統(tǒng)。若加上硬件數(shù)量的不同，軟件（操作系統(tǒng)），輸入輸出（單用戶，多用戶）等區(qū)別可構(gòu)成多樣的數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)。根據(jù)硬件的構(gòu)成技術(shù)區(qū)分，有：計(jì)算機(jī)，數(shù)字電路，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算系統(tǒng)。模擬電路的實(shí)現(xiàn)方式與數(shù)字系統(tǒng)不同，但可以借鑒。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)算法能夠被數(shù)字系統(tǒng)使用，盡管處理的是模擬數(shù)據(jù)，但是仍然歸在數(shù)字系統(tǒng)。這里的數(shù)字系統(tǒng)相對(duì)模擬系統(tǒng)而言。系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)，先分析三大系統(tǒng)：電子計(jì)算機(jī)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字電路?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電子計(jì)算機(jī)，在硬件層次上，應(yīng)以數(shù)據(jù)處理為中心。計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理方式是確定的，二進(jìn)制數(shù)據(jù)具有離散性，整個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是沒有歧義，沒有模糊性；而且不同的系統(tǒng)功能用邊界分明的器件集中式實(shí)現(xiàn)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組合)，盡管有重構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，然而在處理數(shù)據(jù)時(shí)，不同的功能在執(zhí)行過程中區(qū)分明確；對(duì)全部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的處理使用有選擇的，每次一部分的方式，因此，存儲(chǔ)與計(jì)算功能分區(qū)并存；執(zhí)行的進(jìn)程是可中斷的。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特性是多數(shù)據(jù)無序存儲(chǔ)，處理確定數(shù)據(jù)時(shí)從功能器件組中選擇與指令完全對(duì)應(yīng)的一個(gè)器件執(zhí)行，系統(tǒng)的執(zhí)行順序與中間過程不確定，計(jì)算結(jié)果確保正確，可驗(yàn)證可再現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)運(yùn)算器明顯不同，具有的特點(diǎn)：并行，分布式，全部節(jié)點(diǎn)計(jì)算方式無差別，有反饋功能，計(jì)算與存儲(chǔ)不分離，適合處理無差別的并發(fā)數(shù)據(jù)（例如一楨圖像信息），或具有連續(xù)性，模擬型的信號(hào)。常用在大量數(shù)據(jù)的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算（積分，微分等），還可用在模糊計(jì)算和模糊控制上，允許計(jì)算非精確數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)運(yùn)算器的區(qū)別，不僅在數(shù)據(jù)執(zhí)行的順序，功能器件的無差別重用與無序組合上，而且在適用數(shù)據(jù)對(duì)象的性質(zhì)，適用的計(jì)算類型上。計(jì)算機(jī)的非存儲(chǔ)器件沒有記憶性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算有記憶性。若增加數(shù)字計(jì)算的特性，強(qiáng)化邏輯控制器的對(duì)計(jì)算的可選擇性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步完成各自獨(dú)立使用不能實(shí)現(xiàn)的功能。分析結(jié)果分析結(jié)果廣義數(shù)字系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是數(shù)字函數(shù)。數(shù)字函數(shù)是數(shù)字集合論與數(shù)字代數(shù)的一部分。不同數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)（電子或光）都能用數(shù)字函數(shù)作為表示，化簡(jiǎn)，設(shè)計(jì)推理的工具。數(shù)字函數(shù)(數(shù)值與數(shù)量邏輯函數(shù))的實(shí)現(xiàn)不僅在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而且在數(shù)字電路系統(tǒng)，自動(dòng)控制等方面都是基礎(chǔ)與關(guān)鍵環(huán)節(jié)。既可使用與或非等邏輯門復(fù)合計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)，又可用以組合邏輯為基礎(chǔ)的譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，因此數(shù)字函數(shù)并不完全以數(shù)理邏輯和布爾代數(shù)為理論基礎(chǔ)。布爾代數(shù)主要用于設(shè)計(jì)，給數(shù)字系統(tǒng)建模，化簡(jiǎn)，轉(zhuǎn)換，但并不是數(shù)字函數(shù)唯一的實(shí)現(xiàn)方法，可編程邏輯器件(PLA,MGA等)的構(gòu)成方法證明了這一點(diǎn)。盡管數(shù)字函數(shù)不用判斷真假，是否矛盾，數(shù)理邏輯的方法卻是研究數(shù)字函數(shù)與數(shù)字系統(tǒng)的基本工具。現(xiàn)有二值函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有很多：專用邏輯門復(fù)合(布爾代數(shù)方法)；譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器（又稱為通用邏輯函數(shù)發(fā)生器），ROM，可編程邏輯陣列(組合邏輯方法)。-軟硬件拓?fù)溆成?軟硬件拓?fù)溆成洳煌臄?shù)字系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行，軟硬件功能對(duì)應(yīng)的方式不同。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本運(yùn)行方式是軟件指令可調(diào)用硬件部件，硬件部件可視為硬件函數(shù)。因此每一器件可為不同語言編制的程序提供服務(wù)，也能夠?yàn)椴煌牟僮飨到y(tǒng)提供支持，強(qiáng)調(diào)硬件通用性與軟件的多樣性。因此軟硬件拓?fù)溆成湟蟛桓?。?shù)字電路中控制信號(hào)要求完備專用，不運(yùn)行軟件指令，以輸入數(shù)據(jù)為處理中心，可編程邏輯器件還有結(jié)構(gòu)組建信號(hào)，硬件面向功能，因此要求邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔不能有功能的冗余，系統(tǒng)運(yùn)行速度快，系統(tǒng)使用順序執(zhí)行方式，功能與硬件構(gòu)成是一一對(duì)應(yīng)的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般以層狀和片狀為基本結(jié)構(gòu)，面向輸入數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)特征，聚合成功能處理器件，控制信號(hào)由通用節(jié)點(diǎn)根據(jù)特定的系統(tǒng)算法判定實(shí)現(xiàn)，沒有專門的控制信號(hào)，有一定的自主能力。器件單元冗余度大，功能與結(jié)構(gòu)單一，沒有中間結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器件，不需要?jiǎng)討B(tài)存儲(chǔ)鏈接。因此建立功能，硬件，軟件之間的拓?fù)溆成涫菑V義數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，也可稱為實(shí)現(xiàn)邏輯（規(guī)則，文法）。軟硬件拓?fù)涞囊粋€(gè)實(shí)現(xiàn)方法。Cpu功能重構(gòu)。將cpu分功能使用。例如：設(shè)備管理緩沖區(qū)用中斷，dma，通道技術(shù)等技術(shù)。新的方法是建立cpu輸入/輸出功能模塊，主要擔(dān)任輸入/輸出工作，次要是在cpu功能重構(gòu)后，擔(dān)任cpu的其它功能。與軟硬件拓?fù)涫且粋€(gè)原理。為cpu建立內(nèi)部總線通道，cpu將一部分（例如5%），專門用來處理輸入/輸出功能。在空閑時(shí)可擔(dān)任其它功能。與分時(shí)后的綜合類似但是不完全一樣。因此，Cpu可以按照功能構(gòu)成一個(gè)分比例的器件，例如運(yùn)算器，I/O功能部件，內(nèi)存功能部件等。功能分析功能分析盡管電子計(jì)算機(jī)的相關(guān)觀念已經(jīng)成為常識(shí)，但是什么是計(jì)算與計(jì)算器件，人們始終沒有得到明確認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)存的計(jì)算器件與系統(tǒng)有很多，1)數(shù)值計(jì)算(數(shù)字計(jì)算并存)2)相似廣義計(jì)算:數(shù)字電路的可編程邏輯器件(FPGA),數(shù)字電視等從模擬計(jì)算升級(jí)到數(shù)字計(jì)算的模擬傳輸-數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)(數(shù)字收音機(jī)等),嵌入式芯片在持續(xù)使用設(shè)備中的應(yīng)用(交通工具,家電,工業(yè)制造機(jī)器);3)計(jì)算系統(tǒng)的延伸:eg.機(jī)器人與可控機(jī)器助手.在空間拓?fù)渖?，伴隨不同計(jì)算理論,實(shí)現(xiàn)方式與體系,還產(chǎn)生不同存儲(chǔ)方式與存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)。以pc機(jī)為例，內(nèi)存單元集中存放緊致相連，外存則通過數(shù)據(jù)線與主機(jī)相連，與主機(jī)是分布關(guān)系。計(jì)算器件被控制器調(diào)用，屬于控制流調(diào)度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則相反，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包括計(jì)算部分和存儲(chǔ)部分兩個(gè)成分，在系統(tǒng)到達(dá)基勢(shì)時(shí)，一般存在一定數(shù)量的冗余節(jié)點(diǎn)。通過構(gòu)建聚類有序運(yùn)算系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的有效組合，構(gòu)建分布與緊致并存，數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)與控制流調(diào)度傳輸方向共存的計(jì)算系統(tǒng)，可作為通用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通用計(jì)算機(jī)，醫(yī)院用可控機(jī)器人的控制計(jì)算部件，甚至智能計(jì)算機(jī)。2