Арифметико-логическое устройство служит для выполнения команд программ, которые состоят из арифметических и логических операций.
Устройство управления служит для организации выполнения и управления программами. В определенное необходимое время устройство управления создает управляющие импульсы, а затем распределяет их во все блоки компьютера, а также создает адреса ячеек памяти в выполняемой операции и перераспределяет их в нужные блоки ПК.
Оперативная память осуществляет хранение данных и программ.
Устройство ввода-вывода служит для ввода и вывода информации.
Принцип работы ЦВМ заключается в следующем: вначале через устройство ввода-вывода в оперативную память вводится программа, которая последовательно записывается в пронумерованные ячейки памяти. Устройство управления считывает из памяти первой ячейки первую команду и занимается организацией ее выполнения с помощью арифметико-логического устройства. Затем этот же процесс повторяется необходимое количество раз.
Команда выполняется в два этапа. На первом – устройство управления формирует адрес ячейки (другими словами, номер), в которой хранится очередная команда, и определяет по коду операции, какую операцию необходимо выполнить.
На втором этапе арифметико-логическое устройство выполняет данную операцию. После того как будет выполнена первая команда, устройство управления начинает выполнять следующую команду.
Если адрес последующей команды создается путем прибавления единицы к адресу предыдущей команды, то порядок выполнения команд называется последовательным.
Но этот порядок выполнения команд может изменяться путем применения специальной команды передачи управления в любой другой ячейке, адрес которой указан команде.
Передача управления может происходить по условию или в обязательном порядке. Это позволяет осуществлять разветвление алгоритмов или организовывать циклическое выполнение группы. Выполненные команды устройство управления выводит на устройства ввода-вывода и переводит компьютер в режим ожидания новой программы.
Для современного компьютера характерно следующее устройство. Арифметико-логическое устройство и устройство управления объединены в единый комплекс – процессор (микропроцессор). Микропроцессор – это основной блок компьютера, который необходим для управления всеми частями ПК, а также для осуществления арифметических и логических операций. Выполнение программы может приостанавливаться для выполнения неотложных операций над сигналами по неисправности или сигналами от внешних устройств ПК.
База знаний, экспертные системы
Существует различие между понятиями «данные» и «знания».
Данные представляют собой факты, которые описывают свойства процессов, явлений, объектов определенной предметной области.
Знания в отличие от данных являются итогом мыслительного процесса человека, его опыта, полученного в течение осуществления какой-либо деятельности. С помощью знаний можно решать определенные задачи в конкретной предметной области, так как знания – это выявленные принципы, законы, связи, иными словами, закономерности предметной области; «данные о данных».
При обработке на компьютере знания преобразуются так же, как и данные. Знания описываются на языках их представления, остаются в памяти людей.
Данные хранятся в базах данных, а знания – в базах знаний. Вследствие того, что информационные массивы по объему малы, они дорогостоящие.
Знания бывают двух видов: глубинные (объясняют процессы в предметной области) и поверхностные (объясняют связи между отдельными данными в предметной области).
Экспертные системы представляют собой особые программные комплексы, объединяющие знания и умения специалистов в определенных предметных областях и распространяющие их для обучения менее опытных пользователей.
Предметной области не нужна экспертная система, если основная часть знаний представлена коллективными знаниями, умениями и опытом.
Предметной области нужна экспертная система, если основная часть знаний является личным опытом эксперта.
Экспертные системы имеют очень сложную структуру, которая в упрощенном варианте состоит из следующих элементов: пользователя (человека, для которого создается экспертная система), аналитика (буфера обмена информацией между экспертом и базой знаний), интерфейса пользователя (совокупности программ, осуществляющих общение пользователя с экспертной системой), базы знаний (совокупности знаний определенной области, которая понятна и пользователю, и эксперту), блока логического вывода, или решателя (особой программы, которая создает модель хода рассуждений эксперта на основе знаний), интеллектуального редактора базы знаний (программы, создающей базу данных при участии инженера), подсистемы объяснений (программы, которая дает пользователю ответы на его вопросы).
Экспертные системы бывают нескольких разновидностей, основными являются следующие: статические (они стабильны во времени), квазидинамические (объясняют процесс с постоянным временным промежутком), динамические (работают в режиме реального времени), а также гибридные (комплекс прикладных программ и средств управления знаниями) и автономные (консультации для пользователей).
В России в последние годы резко возрос интерес к экспертным системам среди специалистов в различных областях знаний.
Данные и их кодирование. Кодирование числовых данных
Кодирование данных используется для изменения названия конкретного объекта на условное обозначение для удобства обработки данных.
Под системой кодирования понимается обобщение правил кодирования объектов. Код образуется на основе алфавита, который включает в себя буквы, цифры и прочие элементы. Алфавит – это конечный набор символов любой природы.
Код определяется структурой (способом расположения в коде символов для обозначения признака) и длиной (количество пунктов или позиций в коде).
Кодирование – это процесс присвоения предмету или объекту кода.
В системе кодирования используются следующие методы:
1) методы классификационной системы кодирования;
2) методы регистрационной системы кодирования.
Первая группа методов проводит предварительную классификацию объектов.
Вторая группа методов не проводит и не требует проведения предварительной классификации.
После осуществления классификации объектов используется классификационное кодирование, разновидностями которого являются параллельное и последовательное кодирование.
При параллельном кодировании для значений фасет, кодируемых независимо друг от друга, выделяют четко определенное количество разрядов кода. Параллельное кодирование трудно произвести, так как нужно учесть много различных признаков объекта.
Последовательное кодирование применяется для ступенчатой структуры классификации. Этот метод используется так: коды группировок записываются «по старшинству», или по иерархии, сначала 1-й, потом 2-й и т. д. В итоге получаем кодовую комбинацию. Отдельный разряд кодовой комбинации информирует пользователя об отличительных чертах определенной группы на каждом отдельном уровне ступенчатой (или иерархической) структуры. Отрицательными моментами при применении этого метода являются следующие: во-первых, если заранее не предусмотреть сочетания признаков, то нельзя группировать объекты, а во-вторых, очень проблематично внести изменения, так как имеется четкая иерархическая структура. Но главным плюсом можно считать простоту и удобство построения и применения.
Чтобы осуществить регистрационное кодирование, предварительная классификация объектов не нужна. Регистрационное кодирование делится на два вида: серийно-порядковое и порядковое.
Для проведения серийно-порядкового кодирования необходимо для начала выделить группы объектов, составляющих серию, затем пронумеровать по порядку объекты каждой серии. Эту систему применяют, когда имеется небольшое количество групп.
При порядковом кодировании объекты последовательно нумеруют. Порядок нумерации можно определять как после упорядочения объектов, так и случайно. Этот метод также применяется при умеренном количестве объектов.
Кодирование текстовых данных
Под системой кодирования понимается комплекс норм обозначения информации с помощью кода.
Кодирование представляет собой перевод того или иного вида информации в код (условное обозначение) с целью оптимизации обработки данных.
Под текстовой информацией понимается сочетание различных знаков или символов (буквенных, цифровых или других), посредством которых выражаются или отображаются информационные объекты – данные на разнообразных носителях (бумага, электронный вид и т. д.).