Обработка исходных данных D на основе алгоритма А с целью получения результата R.

Это первый, верхний уровень в иерархии описаний ЭВМ.

Далее известно, что ЭВМ состоит из уст­ройств (внутренних элементов):

• процессоров,
• запоминающих устройств (ЗУ),
• устройств ввода-вывода (УВВ).

Поэтому на втором уровне иерар­хии (более детальном) описание ЭВМ можно представить схемой, изображенной на рисунке 5.

На этом уровне предстоит ответить на вопрос: откуда взялись и для чего предназначены эти устройства (понятия): центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устрой­ство (ОЗУ), устройство ввода-вывода (УВВ), общая шина (ОШ).

В свою очередь, на следую­щем уровне детализации (иерар­хии описании) раскрывается внутренняя организация устройств, из которых строится ВК.

Например, ЦП строится на базе арифметико-логического устройства (АЛУ), центрального устройства управле­ния (ЦУУ), регистров общего назначения (РОН) и т.д. до .

В результате мы получим иерархию описаний ЭВМ, составленных по принципу "сверху - вниз» (в смысле сложности) и от функции F к структуре S (при обосновании внутренней структуры и организации элементов устройств).

С точки зрения теории сложных систем система считается заданной (т.е. спроекти­рованной), если определены и описаны ее функция и структура (схема).

Другие основные понятия из теории сложных систем, которыми мы будем пользо­ваться: функция системы,

· структура системы,

· организация системы,

· элемент систе­мы.

Функция системы - это такое описание системы, которое определяет способы достижения поставленная перед системой цель. Другими словами, функция системы - это правила по­лучения результатов, вытекающих из назначения системы.

Например, назначением АЛУ является выполнение арифметических и логических операций (АЛО). Отсюда функция АЛУ - правила получения результатов, т.е. правила выполнения арифметических и логи­ческих операций. Эти правила задаются путём описания алгоритмов выполнения АЛО, то есть определения перечня (множества) алгоритмов операций сложения, вычитания и т. д. Fалу = {А₊, А_- ...}.

Структура системы - это фиксированная совокупность элементов и связей между ними (элементами). Структуру системы принято изображать графически, в виде схемы, состоящей из элементов и связей (стрелок, линий) между элементами.

Пример: АЛУ строится на базе известных вам элементов: сумматоров, регистров, счетчиков, мультиплексоров, демультиплексоров и др.

Организация системы. Пример: триггер. Откуда эффект хранения? Новое качество? От внутренней организации!

Организация - это способ объединении элементов, целью которой является получение требуемых функций в системах, состоящих из большого чис­ла элементов.

Суть понятия организация заключается в ответе на вопрос: как организовать связи меду необходимыми элемен­тами в единое целое, чтобы получить нужный эффект - заданную функцию!

В технике этот вопрос обычно формулируется так: организовать элементы в систему наилучшим, опти­мальным образом.

В теории сложных систем различают два типа организации:

• функциональную
• и структурную.

Функциональная организация - это принципы построения абстрактных систем, то есть систем, заданных только их функциями. Примеры:

• таблица истинности для логиче­ских элементов (ЛЭ),
• набор алгоритмов операций для АЛУ.

Структурная организация - это принципы перевода абстрактных систем в матери­альные (реальные) системы. Другими словами, это методы, приемы, правила, с помощью которых осуществляется переход от функции F системы к структуре S, ее реализующей (F—>S).

Примеры:

• переход от таблицы истинности для ЛЭ к схеме (структуре) ЛФ,
• переход от функции АЛУ F_АЛУ к структуре АЛУ.

Следует отметить, что если переход от F к S, а также с одного уровня иерархии на другой, более детальный, подробный (сверху - вниз) формализован, то процесс проекти­рования осуществляется за один шаг или, как говорят, становится делом техники, т. к. сводится к добросовестному следованию правилам перехода от F к S.

Однако, к сожалению, чаще всего, этот переход не формализован (поэтому, собст­венно, и сложные системы).

Какой выход? Эвристические, не формальные методы проек­тирования, которые не гарантируют получение оптимального решения за один шаг. По­этому проектирование сложных систем носит характер инженерной импровизации, твор­ческий характер (это не ремесло), и реализуется итерационно. Результат проектирова­ния существенно зависит от опыта и интуиции разработчика.

Элемент - это условное понятие, удобное для описания системы на данном уровне иерархии (детализации).

Элемент - неделимая частица лишь на данном уровне иерархии. На других более низких уровнях элемент рассматривается как система, структура кото­рой, в свою очередь, строится на основе более простых элементов и связей между ними.

Пример: АЛУ строится на базе сумматоров, регистров, счетчиков и х.п. элементов. В свою очередь, каждый из них строится на базе элементов другого уровня - логических элементов.

Каждый ЛЭ, в свою очередь, состоит из полупроводниковых (электронных) элементов: транзисторов, резисторов, диодов, конденсаторов и электриче­ских проводников для связи между ними.

Основные факторы,