О возможностях вероятностной формы представления информации в вычислительных устройствах военного назначения

Николай Евгеньевич Сапожников; Вячеслав Григорьевич Золотых; Александр Сергеевич Захаров

doi:10.22213/2410-9304-2021-4-111-117

Авторы

Н. Е. Сапожников ЧВВМУ имени П. С. Нахимова
В. Г. Золотых ЧВВМУ имени П. С. Нахимова
А. С. Захаров ЧВВМУ имени П. С. Нахимова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-4-111-117

Ключевые слова:

вероятностное представление, аппаратный объем, вычислительное устройство, вероятностный вычислитель

Аннотация

В настоящее время при цифровой обработке сигналов производятся значительные объемы вычислений с массивами большой разрядности, выполняемые в реальном масштабе времени. В связи с необходимостью решения все более сложных задач к основным параметрам цифровых процессоров (быстродействию, надежности, энергопотреблению и др.), определяющим вычислительные возможности систем с цифровой обработкой сигналов, предъявляются постоянно растущие требования. В свою очередь, быстрое развитие микроэлектроники, ее успехи позволяют создавать все более высокопроизводительные вычислительные системы, что дает возможность решать все более сложные задачи, в том числе и в военной сфере. Производство новейших средств информационной техники - технологическая задача, которую могут решать исключительно экономически развитые страны. Вывод отечественной микроэлектроники на актуальный мировой уровень требует значительных инвестиций. Поэтому изучение и исследование дискретных узлов и устройств имеет прямое практическое значение. При разработке перспективных компьютеров следует применять новые технологические подходы: минимизация энергопотребления, поддержание модульности и большой вычислительной плотности в пределах одного узла, создание высокоскоростной передачи данных с наименьшими задержками, создание эффективной системы хранения, выбор наилучших типов памяти. Одним из таких возможных подходов является использование непозиционной формы представления информации в вычислительных системах народного и военного назначения. Это дает ряд преимуществ, основными из которых являются: уменьшение (на порядки) аппаратного объема вычислительных устройств, повышение быстродействия вычислений, повышение помехозащищенности каналов связи. Для использования вышеуказанного метода предлагается в состав устройства обработки информации включить вероятностное арифметическое устройство, выполняющее основные арифметические операции (сложения, умножения, возведения в степень, вычитания, деления), которые выполняются без применения дополнительных алгоритмов и механизмов, в отличие от «классического» цифрового представления двоичной информации, где все операции выполняются на основе операции сложения.

Биографии авторов

Н. Е. Сапожников, ЧВВМУ имени П. С. Нахимова

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры ракетно-артиллерийского вооружения (береговых ракетно-артиллерийских войск)

В. Г. Золотых, ЧВВМУ имени П. С. Нахимова

кандидат технических наук, доцент кафедры боевого применения радиотехнических средств

А. С. Захаров, ЧВВМУ имени П. С. Нахимова

адъюнкт кафедры боевых средств флота

Библиографические ссылки

Вычислительная техника - история развития, этапы и таблица поколений. URL: https://nauka.club/informatika/vychislitelnaya-tekhnika.html (дата обращения 26.06.2021).

Сапожников Н. Е. Дискретная схемотехника // Севастополь: СНУЯЭиП, 2005. 250 с.

Лебедев Е. К., Галанина Н. А. Сравнительный анализ позиционной и непозиционной обработки информации сигнальными процессорами // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем : материалы V Всероссийской научной конференции. Чебоксары: Чувашский университет, 2003. С. 193-196.

Дзегеленок И. И., Оцоков Ш. А. Алгебраизация числовых представлений в обеспечении высокоточных суперкомпьютерных вычислений // Вестник МЭИ. 2010. № 3. С. 107-116. ISSN 1993-6982.

Сапожников Н. Е., Моисеев Д. В. Преимущества псевдовероятностного представления данных // Информационные технологии и информационная безопасность в науке, технике и образовании : материалы конференции. Севастополь : СевГУ, 2015. С. 13-14.

Моисеев Д. В., Мащенко Е. Н., Никишин В. В. Применение вероятностного представления и преобразования информации в системах управления беспилотными транспортными средствами // Морская стратегия и политика России в контексте обеспечения национальной безопасности и устойчивого развития в XXI веке : материалы конференции. Севастополь : ЧВВМУ, 2020. С. 253-258.

Skatkov A., Bryukhovetskiy A., Moiseev D., Litvinova R. Detecting changes simulation of the technological objects' information states // MATEC Web Conf. Vol. 224, 2018, no 02072, International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018). URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/201822402072.

Орлов С. А. Организация и проектирование цифровых управляющих микроЭВМ и микроВС. М. : Изд-во МО, 1985. 475 с.

Mark D. Hill, Alan Jay Smith. Evaluating Associativity in CPU Caches. Computer Sciences Technical Report, 1989, 37 p.

Hamacher C., Vranesic Z., Zaky S. Computer Organization. McGraw Hill, 2001, 832 p. ISBN-13 978-0-07-232086-2.

Lu M. Arithmetic and Logic in Computer Systems. John Wiley & Sons, 2004, 246 p. DOI: 10.1002/ 0471728519.

Моисеев Д. В., Шокин А. Г., Пахомова А. А., Михайлова О. С. Вероятностные вычислительные модели // Modern Science. 2021. № 5-2. С. 164-168. ISSN 2414-9918.

Сапожников Н. Е., Моисеев Д. В. Вероятностное представление информации : монография. Севастополь : ЧВВМУ им. П. С. Нахимова, 2018. 296 с.

Тенденции развития вычислительных узлов современных суперкомпьютеров / Е. О. Тютляева, И. О. Одинцов, А. А. Московский, Г. В. Мармузов // Вестник ЮУрГУ. 2019. Т. 8, № 3, С. 92-114. DOI: 10.14529/cmse190305.

Моисеев Д. В. Преимущества использования вероятностной формы представления информации в информационно-управляющих системах // Сборник трудов Международной научно-технической конференции молодых ученых. Белгород : БГТУ им. В. Г. Шухова, 2020. С. 3945-3953.