Способы организации высокопроизводительных процессоров Клеточные и ДНК-процессора Коммуникационные процессоры Процессоры баз данных Потоковые процессоры. - презентация

1 Способы организации высокопроизводительных процессоров Клеточные и ДНК-процессора Коммуникационные процессоры Процессоры баз данных Потоковые процессоры Нейронные процессоры Процессоры нечеткой логики

2 ДНК-процессоры ДНК-процессор характеризуется структурой и набором команд. В этом случае структура процессора – это структура молекулы ДНК. набор команд – это перечень биохимических операций с молекулами.

3 Основные этапы ДНК-процессоров Теоретическое обоснование возможности – середина 50-х годов (Р.Фейман) Проработка теории в деталях – 70-е (Ч. Бенетт), 80-е (М. Конрад) Первый компьютер на базе ДНК – 1994 г. (Леонард Адлеман) И.Шапиро (Вейцмановскийо институт естественных наук) – первые модели биокомпьютеров – 1999, 2001 г. Фирма Olympus Optical объявляет о первой коммерческой версии ДНК-компьютера – 2002 г. Начало работы IBM в области создания ДНК- компьютера – 2009 г.

4 Возможные области применения ДНК-компьютера Мощные вычислительные системы высокой степени параллелизма Нанофабрика лекарств, фармакология Биотехнологии, медицина Вычислительные системы со сверхмалым потреблением энергии

5 Достоинства ДНК-компьютера более простая технология изготовления, не требующая для своей реализации столь жестких условий, как при производстве полупроводников; использование не бинарного, а тернарного кода (информация кодируется тройками нуклеотидов), что позволит за меньшее количество шагов перебрать большее число вариантов при анализе сложных систем; потенциально исключительно высокая производительность, которая может составлять до операций в секунду за счет одновременного вступления в реакцию триллионов молекул ДНК; возможность хранить данные с плотностью, в триллионы раз превышающей показатели оптических дисков; исключительно низкое энергопотребление.

6 Недостатки ДНК-компьютера сложность со считыванием результатов – современные способы определения кодирующей последовательности несовершенны, сложны, трудоемки и дороги; низкая точность вычислений, связанная с возникновением мутаций, прилипанием молекул к стенкам сосудов и т.д.; невозможность длительного хранения результатов вычислений в связи с распадом ДНК в течение времени.

7 Коммуникационные процессоры Микрочипы, представляющие собой нечто среднее между жесткими специализированными интегральными микросхемами и гибкими процессорами общего назначения.

8 Процессоры баз данных Процессорами (машинами) баз данных в настоящее время принято называть программно-аппаратные комплексы, предназначенные для выполнения всех или некоторых функций систем управления базами данных ( СУБД ).

9 Нейронные процессоры Перспективное направление разработки принципиально новых архитектур вычислительных систем. Основа – принципы обработки информации, заложенные в искусственных нейронных сетях (ИНС).

10 Нейрон – элементарный процессор, характеризующийся входным состоянием, выходным состоянием, передаточной функцией (функция активации) локальной памятью

11 ИНС

12

13 Классы задач Решения так называемых плохо формализуемых задач (распознавание образов) Обработка сигналов, изображений и т.д. Общематематические задачи, решаемые в нейросетевом логическом базисе

14 Процессоры с нечеткой логикой Терема FAT (Fuzzy Approximation Theorem) (Коско) – любая математическая система может быть аппроксимирована системой, основанной на нечеткой логике

15 Архитектура нечеткого компьютера

16 Принципы решения задачи с помощью нечеткой логики численные данные (показания измерительных приборов, результаты анкетирования) фаззируются (переводятся в нечеткий формат); обрабатываются по определенным правилам; дефаззируются и в виде привычной информации подаются на выход.

17 Микроконтроллеры, поддерживающие нечеткую логику 68HC11, 68HC12 фирмы Motorola, 68HC11 68HC12Motorola MCS-96 фирмы Intel MCS-96Intel HEPE98 W.A.R.P.(Weight Associative Rule Processor) фирмы SGS-THOMSON Microelectronics