Інформаційна машина

Реферат: UA 90043 U UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області обчислювальної техніки та може бути використана при побудові і використанні високопродуктивних комп'ютерних систем обробки знань довільних прикладних областей. Відомий пристрій [SU1455345, 30.01.1989, Устройство для реализации нормальных алгорифмов Маркова // Довгань В.М., Кореневский Н.А., Бойко Ю.Л., Плотников В.В.], який призначено для обробки інформаційних потоків та масивів даних текстового та числового характерів, згідно із заданими нормальними алгорифмами, та складається із: блока організації підставлення, комутатора, блока пам'яті слова, блока регістрів слова, дешифратора межі слова, блока пошуку входження, блока керування. Більш швидкодіючим є пристрій [SU1635192, 15.03.91, Устройство для реализации подстановок слов // Довгаль В.М., Корольков О.Ф., Керекеша В.В., Старков Ф.А., Шевелев С.С.], який дозволяє оброблювати дані символьного та числового типів за допомогою нормальних алгорифмів, які складаються виключно із формул підставлення з двобуквеними лівими та правими частинами, при цьому всі ліві частини (антецеденти) формул паралельно порівнюються із двобуквеним початковим словом (ситуацією) за допомогою асоціативного вузла порівняння. Відомий пристрій складається із: блока пам'яті слів, блока пам'яті входжень, блока пам'яті підстановок, вузла зсуву, комутатора, першого вузла контролю оброблюваного слова, вузла порівняння, блока організації підстановки елементів логіки, лічильника та блока керування. Більш досконалим щодо функціональних можливостей є пристрій [RU2039375, 22.06.1992, Устройство для реализации продукций // Довгаль В.М., Старков Ф.А., Керекеша В.В., Шевелев С.С., Леонов Е.И.], який складається із: блока пам'яті слів, вузла порівняння, блока керування, регістра символу ситуації, регістра маркера ситуації, блока тегів, блока ідентифікації активної продукції та регістра зсуву показника зчитування. Блоки сполучені між собою за допомогою окремих шин та працюють під управлінням блока керування. Серед головних особливостей відомого пристрою (RU2039375, 22.06.1992) слід відмітити те, що він допускає обробку продукції нефіксованої довжини. Головним недоліком даного пристрою є те, що продукції у блоці пам'яті слів зберігаються у вигляді символьного масиву нефіксованої довжини. Це призводить до неефективного використання пам'яті слів та до необхідності по-символьної перевірки в процесі співставлення антецедентів. Найближчим аналогом є пристрій [US Patent, number 5218669 June 8, 1993, VLSI hardware implemented rule-based expert system apparatus and method (апаратно реалізована система обробки продукційних правил) // Hideaki Kobayashi, Masahiro Shindo]. Пристрій являє собою співпроцесор та містить: блок управління, блок вводу-виводу, робочу пам'ять (загальні регістри), арифметико-логічний пристрій та оперативну пам'ять. Блок вводу-виводу забезпечує обмін даними та командами між системою обробки продукційних правил та головним комп'ютером. Процесор продукційних правил у складі блока управління, арифметико-логічного блока та робочої пам'яті виконує обробку продукційних правил та реалізований у формі інтегральної мікросхеми. Арифметико-логічний блок виконує команди: порівняння над даними (=, , , =, NOT, AND, OR); переміщення даних; логічного зсуву та переходу. Блок управління керує роботою всіх модулів процесора продукційних правил, а також процесом обміну даними між пам'яттю правил та блоком вводувиводу. Оперативна пам'ять містить набір команд фіксованої довжини. Кожна команда містить такі поля: "тип команди", "прапор" (умова (condition)/дія (action)) та два операнди. Якщо поточна команда у полі "прапор" містить умову, то відбувається порівняння операндів у залежності від коду поля "тип команди". Якщо команда характеризується як дія, то над поточними операндами виконується дія, зазначена у полі "тип команди". Серед недоліків найближчого аналога можна вказати наступні. 1) Необхідність виконання великої кількості обчислень у процесі пошуку активної продукції при співставленні антецедентів, оскільки між продукційними правилами, які містяться в оперативній пам'яті у вигляді команд спеціального формату, відсутній ієрархічний зв'язок. 2) Відсутність механізму пояснення логічного виводу. 3) Відсутність ефективного представлення і обробки ітераційних та рекурсивних структур. Спільними ознаками найближчого аналога та пропонованої інформаційної машини є оперативна пам'ять та процесор баз знань із загальними регістрами і арифметико-логічним пристроєм. В основу корисної моделі поставлена задача побудови інформаційної машини. Всяка задача, поставлена у вигляді імені функції та значення її аргументу, вирішується виводом рішення у процесі інтерпретації бази знань. 1 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 База знань складається із структури взаємозв'язаних визначень понять, кожне з яких представляється у формі одного з п'яти фреймів: альтернативи, послідовності, ітерації, текстової константи або терміналу. Усякий фрейм - послідовність слів фіксованої довжини (наприклад трибайтових), серед яких розрізняється перше слово, а в кожному зі слів - перший байт і наступні. Фрейми текстової константи й термінала - однослівні, ітерації - двослівні, альтернативи й послідовності - багатослівні. Фрейми визначень всіх термінів всякої бази знань розміщено у пам'яті бази знань у вигляді ієрархічної структури, що усуває проблему множини конфліктних правил. Така організація бази знань дозволяє ефективно зберігати та інтерпретувати ітераційні й рекурсивні структури визначень. Ще однією відмінністю моделі є те, що структура процесу виводу рішення зберігається спеціальними засобами ведення сліду. Відповідно до поділу кінцевого програмного продукту на дві вказані складові (структуру і множину терміналів) простір представлення і виконання програм запропоновано представляти комплексом взаємодії двох підпросторів: підпростором знань, що оперує метамовним описом, і підпростором даних, що як об'єкти допускає довільні типи даних - числа, символи, логічні константи, тексти тощо, а як відношенння і операції - усе те, що надає програмістові система команд сучасного комп'ютера (скласти, помножити, розділити, порівняти, зрушити і т.д.). Поставлена задача вирішується інформаційною машиною, що містить оперативну пам'ять та процесор баз знань із загальними регістрами і арифметико-логічним пристроєм, відрізняється тим, що в неї додатково введено процесор даних, а процесор баз знань містить модулі інтерпретації визначень понять у формі альтернативи, послідовності, ітерації та терміналу, які зв'язані лініями строба й прапора між собою і з монітором процесора даних, та через арифметико-логічний пристрій підключені до загальних регістрів, входи-виходи яких підключені також до пам'яті бази знань, до магазину понять і до пам'яті сліду із складу загальної пам'яті, виходи вхідного масиву якої з'єднані із входами блоків бібліотеки аналізу процесора даних, а входи вихідного масиву загальної пам'яті з'єднані із виходами блоків бібліотеки породження процесора даних, монітор якого через систему спілкування і взаємодії та інтерфейс підключений до інформаційних входів-виходів машини. Відмітними ознаками запропонованої інформаційної машини від найближчого аналога є: 1) знання зберігаються у вигляді множини визначень понять та відокремлено від алгоритму їхньої обробки; 2) визначення понять бази знань має форму ієрархічної структури, яка значно підвищує ефективність пошуку рішення за рахунок логічного виводу тільки у необхідній частині бази знань; 3) зберігається структура логічного виводу, яка в подальшому може бути використана для пояснення ходу логічного виводу або породження нової структури даних; 4) надається можливість ефективно зберігати та інтерпретувати ітераційні та рекурсивні структури, які містять визначення з використанням відношень кон'юнкції, диз'юнкції та інверсії. На фіг. 1 наведено структуру інформаційної машини, на фіг. 2 наведено структуру системної програми монітор, на фіг. 3 наведено структуру першого слова фреймів представлення знань, на фіг. 4 наведено структуру другого і наступних слів фреймів представлення знань, на фіг. 5 наведено структуру слів при передачі строба від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань, на фіг. 6 наведено структуру слів при передачі прапора від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань, на фіг. 7 наведено структуру слів при передачі строба від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних, на фіг. 8 наведено структуру слів при передачі прапора від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних, на фіг. 9 наведено граф алгоритму роботи інформаційної машини. У табл. наведено ім'я, формат та призначення регістрів. Інформаційна машина, що представляє і використовує бази знань при рішенні задач, включає наступні основні компоненти (фіг. 1): - процесор 1 баз знань містить модулі інтерпретації визначень понять у формі альтернативи 2, послідовності 3, ітерації 4 та терміналу 5, що зв'язані між собою і з процесором даних 11 лініями строба й прапора. Модулі процесора 1 баз знань виконують свої функції засобами арифметико-логічного пристрою 6 над змінними, що розташовуються у загальних регістрах 7, які мають двоспрямований доступ до пам'яті бази знань, до магазину понять і до пам'яті сліду, розташованих в оперативній пам'яті 8; - процесор 11 даних містить дві бібліотеки програм (аналізу 9 і породження 10) процедур і пам'ятей, необхідних для виконання процедур, системну програму монітор 12, яка виконує процес завантаження (або перезавантаження) прикладної бази знань, службові функції 2 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 взаємодії процесора 1 баз знань з процесором 11 даних в процесі рішення задач, та систему 13 спілкування і взаємодії з користувачем та інтерфейс. Для програм процедур аналізу 9 є доступ до даних масиву INP (Input) оперативної пам'яті 8, починаючи з адреси - значення змінної m (координати аналізу); для програм процедур породження 10 є доступ до даних масиву OUT (Output) оперативної пам'яті 8, починаючи з адреси - значення змінної n (координати породження); - оперативну пам'ять 8. З погляду процесора 1 баз знань оперативна пам'ять 8 розділена на пам'ять бази знань, магазин понять і пам'ять сліду. Пам'ять бази знань містить інформаційну структуру знань, магазин понять - записи про поняття, інтерпретація яких почата, але не кінчена (дисципліна його роботи - "першим увійшов-останнім вийшов", новий запис зміщує попередні "у глибину", читання "виштовхує" верхній запис, піднімаючи попередні). Пам'ять сліду містить масив записів про трасу інтерпретації понять. Крім цих компонентів, оперативна пам'ять 8 містить зону, не доступну процесору 1 баз знань. Стосовно процесора 11 даних ця зона пам'яті зайнята вхідним INP і вихідним OUT масивами даних з лінійно впорядкованими знакомісцями, а також системною базою даних (словником) - імен понять і констант, системними пам'ятями (клавіатури, дисплея й ін.). У цілому для процесора 11 даних оперативна пам'ять 8 є скінченою множиною масивів з дисципліною роботи з ними, як з парами вхідного й вихідного масивів даних. Склад загальних регістрів 7 наведений у табл. Системна програма монітор 12 містить (фіг. 2): 14 - блок уведення, редагування й розміщення даних у вхідному масиві INP; 15 - блок формування й видачі (від процесора 11 даних процесору 1 баз знань) початкового завдання; 16 - блок очікування, приймання, аналізу завдання (від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних) або результату завдання, виконаного процесором 1 баз знань на замовлення процесора 11 даних; 17 - бібліотечна підсистема, у якій для кожної розв'язуваної задачі є два окремі комплекти термінальних програм - комплект терміналів 21 аналізу й комплект терміналів 22 породження; 18 - аналіз режиму (аналіз або породження) виконання всякого термінального завдання; 19 - вибір термінала з бібліотеки аналізу 21; 20 - вибір термінала з бібліотеки породження 22; 23 - блок формування й передачі (від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань) для всякого термінала негативного заключення (прапора лож); 24 - блок формування й передачі (від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань) для всякого термінала позитивного заключення (прапора істина); 25 блок приймання й передачі (від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних) позитивного заключення (прапора істина) процесора 1 баз знань на завдання верхнього рівня (отриманого з самого початку від процесора 11 даних); 26 - блок приймання й передачі (від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних) негативного заключення процесора 1 баз знань (прапора лож) на завдання верхнього рівня (отриманого з самого початку від процесора 11 даних). Система 13 спілкування і взаємодії, користуючись можливостями інтерфейсу, здійснює в діалогу з користувачами й/або зовнішнім середовищем: налагодження, контроль і діагностику машини; редагування, уведення, накопичення, верифікацію баз знань, представлених у мові подання знань; постановку й розв'язок задач, пояснення результатів; навчання користувачів можливостям і технології використання знань для вирішення проблем, знанням у предметній області. Усякий фрейм бази знань в машинній формі - послідовність слів фіксованої довжини (наприклад трибайтових), серед яких розрізняють голову - перше слово (фіг. 3, де тут і далі: 0\1 - значущі, X - не значущі розряди) фрейма та його елементи - друге й наступні слова (фіг. 4), а в кожному зі слів - перший байт і наступні. Фрейми текстової константи й термінала - однослівні, ітерації - двослівні, альтернативи й послідовності - багатослівні. В першому байті (розряди 16-23) першого слова фреймів (фіг. 3) значущими є лише півбайта, чиї розряди кодують наступну інформацію визначення поняття: - 17, 16 розряди - містять код головного відношення(00 - термінал, 01 - альтернативний вибір, 10 - конкатенація, 11 - ітерація); - 18 розряд - містить значення першої інверсії 1 (1=1 стверджує наявність заперечення визначення відповідного поняття, що визначається); - 19 розряд - містить значення ознаки сліду ОС (ОС=1 стверджує наявність сліду інтерпретації відповідного поняття, що визначається). Інші два байти (розряди 0-15) першого слова фреймів (фіг. 3) для альтернативи, послідовності та ітерації (тобто при ненульовому коді 16, 17 розрядів цього слова) містять посилання на початок сліду інтерпретації відповідного поняття, що визначається, а для терміналу (тобто при нульовому коді 16, 17 розрядів цього слова) 15 розряд містить код типу 3 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 терміналу (0 - константа, 1 - процедура) та 0-14 розряди містять код значення константи або імені процедури. В першому байті (розряди 16-23) другого слова фрейму ітерації та другого і наступних слів фреймів альтернативи і послідовності (фіг. 4) значущими є лише півбайта, розряди якого кодують наступну інформацію щодо інтерпретації понять із складу тіла визначення: - 17, 16 розряди - містять код режиму (00 - розпізнавання, 01 - розпізнавання із слідом, 10 породження) інтерпретації поняття; - 18 розряд - містить значення другої інверсії 2 (2=1 стверджує наявність заперечення використання відповідного поняття); - 19 розряд - містить значення ознаки останнього елемента ОЕ (ОЕ=1 стверджує, що відповідне поняття є останнім у визначені альтернативи або послідовності). Інші два байти (розряди 0-15) другого й наступних слів фреймів (фіг. 4) містять посилання на початок фрейму опису поняття, вказаного у тілі визначення. Таке кодування машинної форми представлення знань забезпечує зв'язність різних фреймів у єдину багаторазово вкладену структуру, що може містити рекурсивні конструкції. Складність опису (потужність множини понять, структура їхнього взаємозв'язку) може бути довільною та обмежується ресурсами конкретної реалізації (об'ємом оперативної пам'яті, об'ємом зовнішньої пам'яті, розрядністю вузлів та шин). В процесі рішення довільних задач обидва процесори - процесор 1 баз знань і процесор 11 даних в структурі (фіг. 1) обмінюються даними та командами із застосуванням наприклад 24розрядних шин даних (фіг. 5 - фіг. 8). Передача строба від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань (фіг. 5) має значення передачі завдання, яке має виконати процесор 1 баз знань. Всяке завдання формулюється у вигляді імені функції та значення її аргументу. Ім'я функції (у формі коду фізичної адреси початку розміщення фрейму відповідного поняття у пам'яті бази знань) представлене у розрядах 0-15 першого слова команди "строб". 16-17 розряди першого слова команди "строб" кодують джерело команди (00 - термінал), 18-19 розряди - режим інтерпретації викликаного поняття, а 20-й розряд містить значення інверсії (2) логічного результату виконаного завдання (якщо 2=1, то логічний результат має бути інвертованим). Друге слово команди "строб" фіксує початок адреси простору даних (RM - у вхідному масиві INP, RN - у вихідному масиві OUT). Передача прапора від процесора 11 даних до процесора 1 баз знань (фіг. 6) є передачею логічного результату виконання процесором 11 даних завдання, яке той раніше отримав від процесора 1 баз знань. Перше слово цієї передачі містить значення істинності (10 - істина, 01 лож), друге слово, можливо модифіковані, адреси даних - RM та RN. Передача строба від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних (фіг. 7) має смисл завдання, яке має виконати процесор 11 даних на замовлення процесора 1 баз знань. Всяке завдання формулюється у вигляді імені процедури та значенні її аргументу. У розрядах 0-14 першого слова команди "строб" представлений код імені процедури, значення 15-го розряду кодує, що саме викликається, константа чи процедура. 16-17 розряди першого слова команди "строб" кодують приймач команди (00 - термінал), 18-19 розряди - режим інтерпретації викликаної процедури (00 - розпізнавання, 01 - розпізнавання із слідом, 10 - породження), а 20 розряд містить значення інверсії (1) логічного результату виконання завдання (якщо 1=1, то логічний результат має бути інвертованим). Друге слово команди "строб" фіксує початок адреси простору даних (RM - у вхідному масиві INP, RN - у вихідному масиві OUT). Передача прапора від процесора 1 баз знань до процесора 11 даних (фіг. 8) є передача логічного результату виконання процесором 1 баз знань завдання, яке той попередньо отримав від процесора 11 даних. Перше слово цієї передачі містить значення істинності (10 - істина, 01 лож), друге слово, можливо модифіковані, адреси даних - RM та RN. На фіг. 9 у формі орієнтованого циклічного графу наведено граф переходів алгоритму роботи інформаційної машини. Пристрій працює наступним чином, безперервно виконуючи алгоритм фіг. 9 від початкової команди "старт" аж до зупинки тактового сигналу, де: БЗ - база знань, ПМ - пам'ять магазину, ПС - пам'ять сліду, INP - пам'ять вхідного масиву, OUT - пам'ять вихідного масиву. 1. Початкова установка: - Завантаження БЗ; - Завантаження бібліотек термінальних програм в процесор 11 даних або формування (конфігурування) структури процесора 11 даних; - Завантаження даних (аргументу обчислювальної функції) в масиви INP і OUT оперативної пам'яті 8; 4 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Установка у початковий стан регістрів із складу загальних регістрів 7, зокрема регістр R14:=00. - Перехід в стан 2. 2. Прийом процесором 1 баз знань команди від процесора 11 даних: Якщо отримано нове завдання (згідно із командою "строб", фіг. 5), то: - R01:= адреса БЗ (ім'я функції з 0-15 розрядів першого слова команди "строб", фіг. 5); - прийом (значень RM та RN з другого слова команди "строб", фіг. 5) адрес даних в R06, R07 відповідно та (з першого слова команди "строб", фіг. 5) ознак інтерпретації (режиму інтерпретації в R10, R11, значення інверсії 2 в R13 та в R15:=X); - запис значень регістрів [R06], [R07] в ПМ; - запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму=00, режим інтерпретації - R10=0/1, R11=0/1, R12 Інв_1=Х, R13 - Інв_2=0/1, R15=Х) в ПМ; - перехід в стан 3. Якщо отримано значення істинності (у першому слові команди "флаг", фіг. 6), то зберегти його в R09, прийом значень RM та RN з другого слова команди "флаг", фіг. 6), адрес даних в R06, R07 відповідно та перейти в стан 21. Інакше, очікувати завдання поверненням до пункту 2. 3. Аналіз завдання і режиму його інтерпретації (R14+R10+R11): - R02:= [R01] (вміст R01 записати в R02); - R03:= [R01] (вміст R01 записати в R03); - Читання першого слова фрейму, R10:= [поле ОС], R14:= [поле "тип фрейму"], R12:= [поле 1]. - Аналіз R14, R10 та R11: Якщо R14=(00)&(R10=0/0)&(R11=0/1), то переходимо до п. 4 (термінали), Якщо (R14=01/10)&R10=0&R11=0, то перехід до п. 5 (розпізнавання альтернативи), Якщо R14=01&R10=O&R11=1, то перехід до п. 6 (породження альтернативи), Якщо R14=01&R10=1&R11=0, то перехід до п. 8 (розпізнавання альтернативи із слідом), Якщо R14=01&R10=1&R11=1, то перехід до п. 9 (породження альтернативи по сліду), Якщо R14=10&R10=0&R11=1, то перехід до п. 10 (породження послідовності), Якщо R14=10&R10=1&R11=1, то перехід до п. 12 (породження послідовності по сліду), Якщо R14=10&R10=1&R11=0, то перехід до п. 13 (розпізнавання послідовності із слідом), Якщо R14=11&R10=0&R11=0, то перехід до п. 15 (розпізнавання ітерації), Якщо R14=11&R10=0&R11=1, то перехід до п. 17 (породження ітерації), Якщо R14=11&R10=1&R11=0, то перехід до п. 18 (розпізнавання ітерації із слідом), Якщо R14=11&R10=1&R11=1, то перехід до п. 20 (породження ітерації по сліду). 4. Формування і передача від процесора 1 баз знань термінального завдання процесору 11 даних (згідно з фіг. 7): - R01:= [0-15 розряди першого слова фрейму]; - Запис R06, R07 та ознак інтерпретації (тип фрейму - термінал; поточний режим інтерпретації - R10, R11; інверсія із завдання - 1) в ПМ; - Передача R01, R06, R07 та ознак інтерпретації процесору 11 даних; - Перехід в стан 2. 5. Розпізнавання альтернативи: - R02:= [R02] + 1; - R03:= [R02]; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле  2], R15:= [поле ОЕ], R10:= [значення (0/1) ознаки розпізнавання із слідом] або R11":= [значення (0/1) ознаки породження], R01:= [перший та другий байти другого слова фрейму]. - Запис значень регістрів [R06], [R07], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0, R11=0) в ПМ; - R10:= R10"; R11:= R11"; - Перехід в стан 3. 6. Породження альтернативи: - R10:= R10"; - Аналіз R10 (біту "ознака сліду", взятого з першого слова фрейму): якщо 0, то перехід в стан 21, інакше - в стан 7. 7. Встати на слід: - RC04:= [0-15 розряди першого слова фрейму]; - RC08:= [ПС за адресою RC04]; - R03:= [R02] + [RC08]; 5 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Читання вибраного слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис [R06], [R07] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з вибраного слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 8. Розпізнавання альтернативи із слідом: - RC08:= 1; - RC04:= [R05] + 1; - Запис [RC08] в ПС за адресою [RC04]; - R03:= [R02] + [RC08]; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], - R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис [R06], [R07], [R05], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з вибраного слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=1, R11=0) в ПМ; - R05:= [RC04]; - Перехід в стан 3. 9. Породження альтернативи по сліду: - RC04:= [RC04] + 1; - RC08:= [ПС] за адресою [RC04]; - R03:= [R02] + [RC08]; - Читання вибраного слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], - R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис [R06], [R07] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з вибраного слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 10. Породження послідовності: - R10:= R10"; - Аналіз R10 (біту "ознака сліду", взятого з першого слова фрейму): якщо 1, то переходимо в стан 11, інакше - в стан 12. 11. Встати на слід: - RC04:= [0-15 розряди першого слова фрейму]; - Перехід в стан 12. 12. Породження послідовності по сліду або без сліду: -R02:= [R02] + 1; - R03:= [R02]; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис значень регістрів [R06], [R07], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму послідовності та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 13. Розпізнавання послідовності із слідом: - RC08:= 1; - RC04:= [R05]; - R03:= [R02] + [RC08]; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис [R06], [R07], [R05], [R02], [RC08] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму послідовності та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 14. Завершити породження ітерації по сліду: - RC08:= [RC08] - 1; - R03:= [R02] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. 6 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Запис [RC08], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2 з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 15. Розпізнавання ітерації: - R03:= [R02] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R10":= [значення (0/1) ознаки розпізнавання із слідом] або R11":= [значення (0/1) ознаки породження], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис значень регістра [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0, R11=0) в ПМ; - R10:= R10"; R11:= R11"; - Перехід в стан 3. 16. Встати на слід: - RC04:= [0-15 розряди першого слова фрейму]; - RC08:= [ПС] за адресою RC04; - Якщо лічильник [RC08] ≠ 0, то перехід в стан 14, інакше - в стан 19. 17. Породження ітерації: - R10:= R10"; - Аналіз R10 (біту "ознака сліду", взятого з першого слова фрейму): якщо 1, то переходимо в стан 16, інакше - в стан 19. 18. Розпізнавання ітерації із слідом: - RC04:= [R05] + 1; - RC08:= 0; - Запис [RC08] в ПС за адресою RC04; - R03:= [R02] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис [R05], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2 з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації R10=1, R11=0) в ПМ; - R05:= [RC04]; - Перехід в стан 3. 19. Завершити породження ітерації без сліду: - R09:= R12; - Перехід в стан 21. 20. Породження ітерації по сліду: - RC04 = [RC04] + 1, - RC08:= [ПС] за адресою RC04; - Якщо [RC08] ≠ 0, то перехід в стан 14, інакше - в стан 19. 21. Прийом і аналіз прапорів: - Ознаки інтерпретації з магазину R10, R11, R12, R13, R14, R15:= [Верхній запис ПМ]; - R09:= [R09]  [R13]; - Аналіз R14, R09, R41 та R11: Якщо R14=(00)&R09=1&(R10=0/1)&(R11=0/1), то переходимо до п. 22 (прапор лож на термінал), Якщо R14=(00)&R09=0&(R10=0/1)&(R11=0/1), то переходимо до п. 23 (прапор істина на термінал), Якщо R14=01&R09=0&R10=0&R11=0, то перехід до п. 24 (розпізнавання альтернативи після прапору істина), Якщо R14=01&R09=0&R10=1&R11=0, то перехід до п. 25 (розпізнавання альтернативи із слідом після прапору істина), Якщо R14=01&R09=0&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 27 (породження альтернативи після прапору істина), Якщо R14=01&R09=1&R10=0&R11=0, то перехід до п. 28 (розпізнавання альтернативи після прапору лож), Якщо R14=01&R09=1&R10=1&R11=0, то перехід до п. 30 (розпізнавання альтернативи із слідом після прапору лож), Якщо R14=01&R09=1&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 32 (породження альтернативи після прапору лож), 7 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Якщо R14=10&R09=0&R10=0&R11=0, то перехід до п. 34 (розпізнавання послідовності після прапору істина), Якщо R14=10&R09=0&R10=1&R11=0, то перехід до п. 35 (розпізнавання послідовності із слідом після прапору істина), Якщо R14=10&R09=0&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 37 (породження послідовності після прапору істина), Якщо R14=10&R09=1&R10=0&R11=0, то перехід до п. 38 (розпізнавання послідовності після прапору лож), Якщо R14=10&R09=1&R10=1&R11=0, то перехід до п. 40 (розпізнавання послідовності із слідом після прапору лож), Якщо R14=10&R09=1&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 41 (породження послідовності після прапору лож), Якщо R14=11&R09=0&R10=0&R11=0, то перехід до п. 42 (розпізнавання ітерації після прапору істина), Якщо R14=11&R09=0&R10=1&R11=0, то перехід до п. 43 (розпізнавання ітерації із слідом після прапору істина), Якщо R14=11&R09=0&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 44 (породження ітерації після прапору істина), Якщо R14=11&R09=1&R10=0&R11=0, то перехід до п. 46 (розпізнавання ітерації після прапору лож), Якщо R14=11&R09=1&R10=1&R11=0, то перехід до п. 47 (розпізнавання ітерації із слідом після прапору лож), Якщо R14=11&R09=1&R10=0/1&R11=1, то перехід до п. 48 (породження ітерації після прапору лож). 22. Відновлення покажчиків INP, OUT: - R06:=[R06 із ПM]; - R07:=[R07 із ПM]; - Перехід в стан 2. 23. Набуття нових значень покажчиків INP, OUT: - Виштовхнути [R06], [R07] із ПМ; - Перехід в стан 2. 24. Розпізнавання альтернативи після прапору істина: - Виштовхнути [R02 з ПМ]; - Виштовхнути [R06 та R07] із ПМ. - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 25. Розпізнавання альтернативи із слідом після прапору істина: - R02:= [R02 із ПM]; - R03:= [R02]; - RC04:= [R05 із ПM]; - ОС першого слова фрейму:= 1; поля 1 та тип фрейма - відновити; - [0-15 розряди першого слова фрейму]:= [RC04]; - Виштовхнути [R06 та R07] із ПМ. - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 26. Вихід з розпізнавання альтернативи: - Виштовхнути [R02 із ПМ]; - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 27. Породження альтернативи по сліду після прапору істина: - Виштовхнути [R06 та R07] із ПМ. - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 28. Розпізнавання альтернативи після прапору лож: - Відновлення покажчиків INP, OUT: R06:= [R06 з ПМ], R07:= [R07 з ПМ]; - Аналіз значення R15: якщо 1, перехід в стан 26, інакше - в стан 29. 29. Розпізнавання нового варіанту альтернативи: - R02:= [R02 із ПM] + 1; - R03:= [R02]; 8 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - Читання чергового слова фрейму альтернативи. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R10":= [значення (0/1) ознаки розпізнавання із слідом] або R11":= [значення (0/1) ознаки породження], R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис значень регістрів [R06], [R07], [R02] в ПМ Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму, - тобто відновлення їхніх значень у магазині; R13 - 2, R15 - ОЕ з чергового слова фрейму та відновити записаний у магазині вхідний режим інтерпретації - R10=0, R11=0) в ПМ; - R10:= R10"; R11:= R11"; - Перехід в стан 3. 30. Розпізнавання альтернативи із слідом після прапору лож: - Відновлення покажчиків INP, OUT: R06:= [R06 з ПМ], R07:= [R07 з ПМ]; - Аналіз значення R15: якщо 1, перехід в стан 31, інакше - в стан 33. 31. Вихід із розпізнавання альтернативи із слідом: - Виштовхнути [R02 із ПМ]; - R05:= [R05 із ПM]; - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 32. Породження альтернативи по сліду після прапору лож: - Відновлення покажчиків R06:= [R06 із ПМ], R07:= [R07 із ПМ]; - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 33. Розпізнавання із слідом нового варіанта альтернативи: - RC04:= [R05 із ПМ] + 1; - RC08:= [RC08 із ПС] + 1; - Запис [RC08] в ПС за адресою RC04; - R02:= [R02 із ПM]; - R03:= [R02] + [RC08]; - Читання чергового слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], - R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис [R06], [R07], [R05] [R02] в ПМ - цей запис відновлюється; - Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму альтернативи та R12 - 1 з першого слова фрейму, відновлених з магазину; R13 - 2, R15 - ОЕ з вибраного слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=1, R11=0) в ПМ; - R05:= [RC04]; - Перехід в стан 3. 34. Розпізнавання послідовності після прапору істина: - Аналіз значення R15: якщо 1, перехід в стан 24, інакше - в стан 29. 35. Розпізнавання послідовності із слідом після прапору істина: - Аналіз значення R15: якщо 1, перехід в стан 25, інакше - в стан 36. 36. Продовжити розпізнавання послідовності із слідом: - RC08:= [RC08 із ПM] + 1; - R03:= [R02] + [RC08]; - Читання чергового слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R01:= [0-15 розряди вибраного слова фрейму]. - Запис [R06], [R07], [R05], [R02], [RC08] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму послідовності та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 37. Породження послідовності після прапору істина: - Аналіз значення R15: якщо 1, перехід в стан 24, інакше - в стан 39. 38. Розпізнавання послідовності після прапору лож: - Відновлення покажчиків INP, OUT: R06:= [R06 з ПМ], R07:= [R07 з ПМ]; - Перехід в стан 26. 39. Продовжити породження послідовності: - R02:= [R02 із ПM] + 1; - R03:= [R02]; - Читання чергового слова фрейму послідовності. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R01:= [0-15 розряди чергового слова фрейму]. 9 UA 90043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - Запис [R06], [R07], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму послідовності та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 -2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 40. Розпізнавання послідовності із слідом після прапору лож: - Відновлення покажчиків: R05:= [R05 із ПМ], R06:= [R06 із ПМ], R07:= [R07 із ПМ]; - R10:= R10"; R11=R11"; - Перехід в стан 26. 41. Породження послідовності після прапору лож: - Відновлення покажчиків INP, OUT: R06:= [R06 із ПМ], R07:= [R07 із ПМ]; - R10:= R10"; R11:= R11"; - Виштовхнути [R02 із ПМ]; - R09:= [R09]  [R12]; - Перехід в стан 21. 42. Розпізнавання ітерації після прапору істина: - R03:= [R02 із ПM] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R15:= [поле ОЕ], R10":= [значення (0/1) ознаки розпізнавання із слідом] або R11":= [значення (0/1) ознаки породження], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис значення регістру [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2, R15 - ОЕ з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації - R10=0, R11=0) в ПМ; - тобто тут просто збільшення лічильника магазину без фактичного запису (запис зберігається). - R10:= R10"; R11:= R11"; - Перехід в стан 3. 43. Розпізнавання ітерації із слідом після прапору істина: - RC04:= [R08 із ПМ] + 1; - RC08:= [RC08 із ПС за адресою RC04] + 1; - Запис [RC08] в ПС за адресою RC04; - R03:=[R02 із ПM] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис [R05], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2 з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації R10=1, R11=0) в ПМ; - тобто тут просто збільшення лічильника магазину без фактичного запису (запис зберігається). - Перехід в стан 3. 44. Породження ітерації після прапору істина: -RC08:= [RC08 із ПM]; - Аналіз [RC08]: якщо [RC08] ≠ 0, то перехід в стан 45, інакше - в стан 46. 45. Продовжити породження ітерації після прапору істина: - RC08:= [RC08] - 1; - R03:= [R02 із ПM] + 1; - Читання другого слова фрейму. R13:= [поле 2], R01:= [0-15 розряди другого слова фрейму]. - Запис [RC08], [R02] в ПМ. Запис ознак інтерпретації (R14 - тип фрейму ітерації та R12 - 1 з першого слова фрейму; R13 - 2 з другого слова фрейму та поточний режим інтерпретації R10=0/1, R11=1) в ПМ; - Перехід в стан 3. 46. Завершити породження ітерації та розпізнавання ітерації після прапору лож: - Виштовхнути [R02 із ПМ]; - R09:= [R12]; - Перехід в стан 21. 47. Розпізнавання ітерації із слідом після прапору лож - R03:= [R02 із ПM]; - RC04:= [R05 із ПМ]; - ОС першого слова фрейму:= 1; поля 1 та тип фрейма - відновити; - [0-15 розряди першого слова фрейму]:= [RC04]; - R09:= [R12]; - Перехід в стан 21. 48. Породження ітерації після прапору лож: - Виштовхнути [R02 із ПМ]; 10 UA 90043 U 5 10 15 20 - Виштовхнути [RC08 із ПМ]; - R09:= [R12]; - Перехід в стан 21. В запропонованому способі знання гранично відокремлені від даних. В опису, в представленні і в обробці знання і дані відокремлені фізично: знання сконцентровані в інформаційній структурі, зберігаються в пам'яті бази знань і словнику понять та обробляються процесором 1 баз знань, представлення ж даних, їхні збереження і обробка локалізовані в структурах пам'яті даних і термінальних алгоритмах процесора 11 даних. Оці дві компоненти представлені двома різними підпросторами єдиного простору рішення задач. Об'єднання цих двох підпросторів peaлізовано за допомогою простого механізму узгодження їхніх координат. Відокремлення просторів і механізмів обробки знань і даних дозволяє застосувати для кожного з них оптимальні апаратні засоби інтерпретації при збереженні єдності всього двоєдиного процесу рішення задач. Знання - опис об'єктивно існуючої інформаційної структури прикладної області. На одних і тих же знаннях можна вирішувати всі задачі, що існують для цієї області (якщо достатньою є точність опису прикладної області), тобто знання - це компонента інформації, інваріантна відносно задач, що вирішуються в цій області. Отже, знання, колись усвідомлені, формалізовані і введені в комп'ютер, можуть використовуватись багатократно для рішення багатьох задач. Запропонована модель порівняно з відомими характеризується більшою технологічною адекватністю можливостям людини. Таблиця Ім'я регістра R01 R02 R03 RC04 R05 R06 R07 RC08 R09 R10 R10’ R11 R11’ R12 R13 R14 R15 Розрядність, біт 16 16 16 16 16 12 12 16 16 1 1 1 1 1 1 2 1 Опис регістра Регістр імені структури Регістр номера слова фрейму Регістр адреси бази знань Регістр координати сліду Регістр вершини сліду Регістр адреси у вхідному масиві Регістр адреси у вихідному масиві Регістр лічильника ітерації Регістр істинності Регістр ознаки сліду Додатковий регістр ознаки сліду Регістр ознаки породження Додатковий регістр ознаки породження Регістр інверсії 1 Регістр інверсії 2 Регістр типу фрейму Регістр ознаки останнього елемента ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Інформаційна машина, що містить оперативну пам'ять та процесор баз знань із загальними регістрами і арифметико-логічним пристроєм, яка відрізняється тим, що в неї додатково введено процесор даних, а процесор баз знань містить модулі інтерпретації визначень понять у формі альтернативи, послідовності, ітерації та терміналу, які зв'язані лініями строба й прапора між собою і з монітором процесора даних, та через арифметико-логічний пристрій підключені до загальних регістрів, входи-виходи яких підключені також до пам'яті бази знань, до магазину понять і до пам'яті сліду із складу загальної пам'яті, виходи вхідного масиву якої з'єднані із входами блоків бібліотеки аналізу процесора даних, а входи вихідного масиву загальної пам'яті з'єднані із виходами блоків бібліотеки породження процесора даних, монітор якого через систему спілкування і взаємодії та інтерфейс підключений до інформаційних входів-виходів машини. 11 UA 90043 U 12 UA 90043 U 13 UA 90043 U 14 UA 90043 U 15 UA 90043 U 16 UA 90043 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 17