Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Гавад Фадль, Мухамед Хасан

Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения
<
Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гавад Фадль, Мухамед Хасан. Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения : Дис. ... канд. технические науки : 05.13.13.-

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Обзор существующих вычислительных средств автоматизированных обучающих систем (АОС) . 10

1.1. Назначение и классификация средств технизации учебного процесса 10

1.2. Обзор разработок АОС в СССР и за рубежом . 17

1.3. Требования, предъявляемые к АОС 35

Выводы к главе 137

ГЛАВА 2. Разработка аудиовизуального терминала АОС массового применения 39

2.1. Общие требования к терминальному оборудованию АОС 39

2.2. Выбор структурной схемы аудиовизуального терминала АОС 42

2.3. Оптимизация методов магнитной записи учебной информации 49

2.4. Исследование способов формирования на экране зрительных образов 57

2.5. Генерация и хранение сложных зрительных образов 61

Выводы к главе 2 65

ГЛАВА 3. Исследование принципов структурной организации и схемной реализации АОС массового применения 67

3.1. Выбор структурной организации АОС массового применения 67

3.2. Разработка специализированных вычислительных устройств для распознавания речевых запросов в АОС 77

3.3. Анализ основных вычислительных процедур, реализуемых в АОС 83

3.4. Разработка специализированных вычислительных структур, реализующих функции управления обучением в АОС 88

Выводы к главе 3 94

ГЛАВА 4. Исследование способов повшения эффективности информационного обеспечения аос массового применения 96

4.1. Общая характеристика информационного обеспечения АОС 96

4.2. Исследование способов повышения эффективности информационно-поисковых средств (ИПС) АОС 100

4.3. Оценка эффективности ИПС АОС на основе математической модели 113

4.4. Структурные методы повышения быстродействия ИПС 122

4.5. Исследование принципов организации совмещения обработки запросов в АОС массового применения 128

Выводы к главе 4 137

Основные результаты работы 139

Литература 141

Введение к работе

Возрастающие темпы научно-технического прогресса вызывают непрерывное возрастание объемов знаний и профессиональных навыков, которыми должны владеть специалисты различных категорий. В Материалах ХШ-го съезда КПСС даны установки на настоятельную необходимость совершенствования форм и методов подготовки специалистов, которые подтверждены и развиты на Апрельском (1985 г.) Пленуме ЦК КПСС. Одним из перспективных направлений повышения эффективности обучения является широкое внедрение технических средств на всех уровнях образования, и, в первую очередь, электронно-вычислительных машин.

Благодаря таким параметрам современных ЭВМ как высокая скорость обработки информации, большие объемы памяти, развитые возможности реализации диалогового режима, автоматизированные обучающие системы (АОС), построенные на их основе, позволяют повысить качество обучения, интенсифицировать и автоматизировать весь учебный процесс. В настоящее время широкую известность получили, разработанные в СССР АОС (САДКО, СПОК-ЕС, СПОК-ВУЗ, 0П-І5, ОП-20, ЭКСТЕРН, ЭКСПО, АТОС, АВОС-2 и др.), а также зарубежные системы (COURSE WRITER., LIBIA > MER.ITS,TI$SIT,PLI\T0-Nя. др.). Методам и средствам разработки и применения АОС посвяшены труды В.М.Глушкова, А.Я.Савельева, А.М.Довгялло, Н.А.Новикова, А.Ф.Чернявокого, Е.Л.Ющен-ко, зарубежных ученых Аткисона, Скиннера, Битцера и др. Многочисленными исследованиями [і,4,II,12,21,37,44,60,85J доказаны высокие потенциальные возможности АОС в плане повышения

качества подготовки специалистов. Особую актуальность имеет разработка экономических аспектов применения АОС, поскольку, в настоящее время, экономические факторы играют существенную сдерживающую роль во внедрении технизированного обучения.

Выполняя свой интернациональный долг, СССР оказывает большую помощь в подготовке кадров развивающихся стран, для которых подготовка собственных специалистов является не только экономической, но и социально-политической проблемой. На II съезде Йеменской социалистической партии отмечалось в частности,, что повышение специального и общеобразовательного уровня специалистов всех звеньев народного хозяйства НДР Йемена является одной из важнейших задач государственной политики.

В условиях дефицита собственных квалифицированных преподавателей и недостаточного уровня общеобразовательной подготовки значительной части обучаемых, применение АОС может стать важным фактором успешного решения проблемы подготовки собственных кадров. Вместе с тем высокая стоимость как самих существующих АОС на базе универсальных ЭВМ, так и их обслуживания, а также сложность подготовки обучающих курсов являются основным препятствием на пути широкого использования АОС в развивающихся странах.

Целью диссертационной работы является разработка аудиовизуальных информационно-вычислительных средств автоматизированных обучающих систем (АОС) массового применения, а также исследование вопросов организации АОС с развитым комплексом удаленных терминалов, использующих разработанные аудиовизуальные средства.

В связи с этим в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

анализ технических и дидактических характеристик современных АОС и выявление их основных недостатков, препятствующих массовому применению машинного обучения;

разработка и экспериментальная проверка аудиовизуального терминала АОС массового применения;

исследование принципов организации АОС с развитым комплексом удаленных терминалов, включающих структуру АОС, распознавание речевых запросов и их обслуживание, организацию поиска информации и управление учебным процессом.

В первой главе приведен анализ технических и дидактических характеристик современных зарубежных и советских АОС, выполнена их классификация по ряду критериев, и на основе анализа выделены факторы, сдерживающие развитие и массовое применение АОС как в промышленно развитых, так и в развивающихся странах; сформулированы требования к АОС массового применения.

Вторая глава посвящена исследованиям и разработке терминальных средств АОС, вопросам хранения, ввода и вывода тексто-во-графической информации на базе бытовой телевизионной и магнит о записывающей аппаратуры, а также исследованию проблем ввода и цифрового преобразования информации в АОС с использованием телевизионной и телефонной техники.

Третья глава посвящена исследованию и разработке АОС массового применения, ориентированной на использование телевизионных и телефонных каналов связи.

Приведены результаты исследований пропускной способности устройств ввода запросов к АОС и метод ее повышения за счет использования речевого ввода информации.

Четвертая глава диссертации посвяшена исследованию спосо-

бов повышения эффективности информационно-поисковых средств (ИПС) АОС за счет аппаратной реализации части функций ИПС на основе применения ассоциативной памяти.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении приведены справки о внедрении диссертационной работы, принципиальные схемы и фотографии внешнего вида разработанных аудиовизуальных терминальных средств АОС.

Научная новизна определяется созданием новых информационно-вычислительных средств АОС, отличающихся от известных возможностью массового применения, а именно: разработаны, экспериментально проверены и защищены авторскими свидетельствами структуры терминальных средств АОС массового применения, ориентированные на использование бытовой телевизионной и магнитозаписывающей аппаратуры, отличающиеся от известных простотой схемной реализации, расширенными дидактическими возможностями; исследованы вопросы организации АОС с развитым комплексом удаленных терминалов и использованием телевизионных и телефонных каналов связи.

На защиту выносятся следующие основные положения:

  1. Структурную и схемную реализацию основных блоков терминала АОС, отличающуюся от известных широким применением простой, надежной и доступной аппаратуры, используемой в средствах массовой информации.

  2. Структуру АОС массового применения с развитым комплексом удаленных терминалов, использующих телевизионные и телефонные каналы связи и характеризующуюся простотой реализации и высокой скоростью доступа пользователя к обучающим средствам.

  3. Структуру и организацию вычислительных средств для ввода и

- 8 -обработки запросов пользователей в информационно-поисковых средствах АОС и управление учебным процессом в АОС массового применения.

Методы исследования. Исследования базировались на использовании теоретических и схемотехнических основ цифровых ЭВМ, теории магнитной записи цифровой информации, программированного обучения, теории информации, теории вероятностей и теории массового обслуживания.

Практическая ценность работы состоит в том, что применение разработанных средств позволяет уменьшить стоимость терминального оборудования АОС, использовать телевизионные и телефонные каналы связи и тем самым существенно расширить круг пользователей АОС, а также повысить скорость и качество их обслуживания.

Реализация научных результатов. Разработанное аудиовизуальное терминальное оборудование прошло опытную эксплуатацию в СБКТБ ШІИ и на кафедре обшей электроники при решении задач автоматизации обучения по ряду учебных курсов. Ведутся работы по изготовлению опытного промышленного образца устройства для записи и воспроизведения цифровой информации на основе бытового магнитофона.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и обсуждены на научно-техническом семинаре технического факультета Аденского университета (г.Аден, НДР Йемен, апрель 1984 г.) и научных семинарах кафедры вычислительной техники КПИ в І982-1984 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 7 работ, в том числе три авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Она изложена на I2S страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 4 таблицы, список литературы состоит из 146 наименований и 3 приложения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры вычислительной техники Киевского политехнического института и тесно связана с исследованиями и разработки АОС.

Назначение и классификация средств технизации учебного процесса

Экспотенциальный рост объемов научно-технической информации и особенности обучени в современной высшей школе определяют необходимость применения в сфере образования различных средств обучения, которые зачастую позволяют решить многие проблемы, стоящие на пути системы образования, заключающиеся в рациональном, более эффективном проведении процесса обучения и стирании отставания системы образования от требований и возможностей научно-технической революции. Последнее объясняется тремя определяющими факторами: противоречиями преподавательского труда; противоречиями учебного труда студентов; недостаточным использованием технических средств обучения. Особенно четко наметились противоречия в сфере педагогического труда. Преподаватели не располагают временем для переработки все возрастающего потока информации. Контакты с учащимися сужаются (по данным статистики, на одного преподавателя приходится 10-50 студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения) [109].

Не менее остро сложились противоречия учебного труда студентов. Как известно из психологии, знания и умения человека есть всегда продукт его личной познавательной деятельности. В учебных завецениях эта индивидуальная деятельность управляется и контролируется преподавателями и администрацией. При этом, как правило, управление осуществляется с расчетом на "среднего" студента с усреднением по времени до семестра, а по количеству студентов - до группы, потока. Естественно, что такое неиндивидуализированное управление обучением противоречит объективным существующим различиям учащихся, снижает мотивацию и эффективность учебы, приводит к штурмовщине и зубрежке в период экзаменов, именно поэтому индивидуализированное обучение равно как и интенсификация контролируемой учебной деятельности студентов, считается основным путем повышения эффективности и качества обучения.

Применение специализированных вычислительных средств информационно-обучающих систем обеспечивает индивидуализацию обучения, интенсификацию контроля знаний и представляет каждому студенту современные средства для вычислений, математического моделирования автоматизации курсового и дипломного проектирования, автоматизированного поиска и обработки информации. Вузы и учебные центры, оснащенные автоматизированными обучающими системами на базе ЭВМ и освоившие новые методы обучения, станут действительным источником высококвалифицированных кадров и примером всестороннего использования вычислительной техники в народном хозяйстве.

Основными резервами системы образования в этих условиях, очевидно, являются: - освобождение преподавателей от рутинной работы с целью увеличения времени для их творческой учебно-воспитательной и научной деятельности 63, I03J; - индивидуализация управления учебной деятельностью студентов (интенсификация самостоятельной работы, повышение мотивации, контроля и дисциплины обучения); - освоение новых методов обучения и внедрение их в учебную практику (программированное и проблемное обучение, деловые игры) [58,63,70]; - сокращение непроизводительных затрат учебного времени на вспомогательные работы (вычисления, поиск информации и т.п.) [30,59,109], - повышение наглядности, выразительности и доступности учебного материала. Ввести в действие эти резервы без применения АОС не представляется возможным. Треугольник "преподаватель-учашийся-учебник" с необходимостью должен быть дополнен АОС ("препода-ватель-учащийся-учебник-АОС" б7,109]. Технические средства, используемые в учебном процессе предназначены для повышения его эффективности и состоят из учебнолабораторного оборудования, средств обеспечения функционирования вуза и технических средств обучения (ТСО) [І2,59, 87], которые в общем случае, могут быть определены как оредст-ва, несущие учебную информацию и предназначены для повышения эффективности педагогического труда. К учебно-лабораторному оборудованию относятся средства, являющиеся объектами изучения. Технические средства обеспечения функционирования вуза предназначены для административного и учебно-воспитательного персонала вуза (автоматизированные информационные и/или управляющие системы). Технические средства обучения классифицируются j_II,I2, 34,70] по функциональному назначению; конструктивным особенностям; принципу реализации устройств; степени приспосабливаемое-ти к индивидуальным особенностям учащегося; характеру обратной овязи учащегося с преподавателем; количеству одновременно участвующих в учебном процессе обучаемых; возможностям применения, способам оценки знаний учащихся; способу ввода ответа; режиму работы; технической оснащенности. Так по функциональному назначению различают информационные, контролирующие, обучающие и управляющие ТСО [27,30 34]. По конструктивным особенностям ТСО целятся на приспособления, машины или устройства, системы и комплекс [12,27,30, 70].

Выбор структурной схемы аудиовизуального терминала АОС

Обшей характерной чертой рассмотренных в первой главе АОС является сложность структурной организации и технической реализации связи центральной ЭВМ с большим числом удаленных терминалов, высокая стоимость используемого терминального оборудования. Это предопределяет ограниченный характер использования приведенных выше АОС, ориентацию их на относительно небольшое количество пользователей-обучаемых. Так, в качестве терминального оборудования многих АОС применяются комплексы ЕС-7920 [7,12,15] или интеллектуальные терминалы типа СВ-20 производства ВНР, имеющие в своем составе микропроцессор, дисплей, встроенную память на сменных дисках.

Однако использование указанного универсального оборудования сопряжено со значительными материальным затратами, сложностью обслуживания, ограничениями на количество подключаемых терминалов. Более дешевым является терминальное оборудование, содержащее дисплей ("Вицеотон-340"), устройство печати (ДЗМ-180), кассетный магнитофон ("Весна-202"), блок сопряжения устройства громкоговорящей связи, цифровой синтезатор речи и узел коммутации [64], Однако стоимость указанного терминала оотает-ся значительной, а эффективность использования аппаратуры -низкой. Кроме того, данный терминал ввиду необходимости использования дорогостоящих каналов связи не может в качестве терминала АОС массового применения.

Многие существующие системы машинного обучения построены .. по принципу замкнутости [1,14,122,125]. Для таких систем характерна простота технической организации, использование стандартных средств споряжения оборудования, не требуют больших затрат на их обслуживание, однако они не пригодны для использования удаленных терминалов, а также подобно другим существующим АОС накладывают ограничения на число пользователей-обучаемых. Указанные выше обстоятельства делают использование таких АОС экономически неоправданным, поскольку эфономические факторы машинного обучения [f 6] в решающей степени определяются его массовостью, т.е. числом обучаемых, охваченных АОС, низкая экономическая эффективность существующих АОС, по сути, является основным препятствием на пути их широкого использования. Особый вес приобретает экономическая сторона использования АОС в развивающихся странах. С другой стороны появление больших интегральных схем (БИС) и прежде всего микропроцессоров и микро-ЭВМ открывает новые возможности в развитии терминального оборудования,позволяет расширить их функциональные возможности, повысить надежность, уменьшить габариты и стоимость.

В связи с этим возникает задача создания специализированного терминального оборудования АОС массового применения. Требования к терминальному оборудованию пользователей -обучаемых целесообразно разделить на три группы. К первой группе относятся общетехнические и эксплуатационные требования по надежности, экономичности, ремонтоспособ-ности и т.п. В отношении требования этой группы терминальное оборудование существенно не отличается от других устройств аналогичного назначения. Вторую группу составляют требования, связанные со спецификой работы человека-оператора: достоверность предъявления информации, полнота и наглядность, качество начертания и светотехнические параметры отображаемых знаков и другие факторы. Эти требования являются предметом изучения инженерной психологии и рассмотрены в литературе 5,15,51]. Третья группа содержит требования, обусловленные спецификой применения терминальных устройств в обучающей системе, их ролью в организации эффективной диалоговой связи с ЭВМ. ЭЕИ требования состоят в следующем: 1. Допустимые затраты создания и внедрения. 2. Возможность обеспечения индивидуального и самостоятельного обучения. 3. Обеспечить диалоговый режим работы пользователей, работающих независимо друг от друга. 4. Обеспечить удобные условия работы пользователей и привычный характер предъявленной информации. 5. Простота эксплуатации. 6. Возможность хранения значительных объемов учебной информации и ее предъявление с использованием дешевых носителей и средств предъявления информации. 7. Возможность многоцелевого использования аппаратных средств терминального пульта АОС помимо задач обучения. 8. Использование каналов связи терминального оборудования, не накладывающих ограничения на число пользователей. В наибольшей степени предъявленным требованиям отвечает терминальное оборудование, ориентированное на многоцелевое использование средств массовой информации, бытовой телевизионной и магнитозаписывающей аппаратуры объединенных в структуру, представленную на рис.2.1. При аппаратной организации такого терминального комплекса возникает ряд проблем, связанных с вводом данных, управлением процессом предъявления, обработки и хранения информации, а также с особенностями записи цифровой информации на бытовой магнитозаписывающей аппаратуре, стыковкой телевизионной камеры с терминальным оборудованием для приема и обработки видеосигналов учебной информации. Ниже предложены пути решения указанных проблем в рамках структурной организации терминального оборудования АОС массового применения.

Выбор структурной организации АОС массового применения

Целевой установкой при разработке структурной организации АОС массового применения является требование обеспечения максимальной ее производительности (т.е. максимального числа пользователей-обучаемых, одновременно обслуживаемых системой) при условии интеграции информационного фонда системы. Наличие последнего условия, заключающегося в отказе от дублирования хранения информации в системе, обусловлено экономическими соображениями, а также тем, что эффективность процессов управлением ходом учебного процесса повышается с ростом информационной централизации системы. Целесообразность информационной интеграции практически доказывается опытом разработки и экс-луатации таких информационных систем как PASCAL (Франция), IN5PEC (Великобритания) l08].

Большинство современных АОС ориентировано на использование достаточно мощной ЭВМ, к которой, в качестве терминалов подключаются пульты обучаемых [72J. В качестве базовой ЭВМ, в таких системах, обычно используются серийные универсальные ЭВМ типа ЕС 1033, ЕС 1045, М4030, IBM 360 [70,73]с соответствующим стандартным терминальным оборудованием. В таких системах имеет место концентрация как обработки, так и хранения информации, что, с одной стороны обусловливает высокие функциональные возможности таких АОС, а, с другой - ограничивает производительность систем машинного обучения этого типа производительностью центральной ЭВМ. В результате число пользователей-обучаемых централизованных АОС не превышает несколько сот.

Бурное развитие микропроцессорной техники дало, в последние годы, толчок к стремительному развитию, наряду с централизованными АОС, систем автоматизированного обучения распределенного типа, строящиеся на базе, так называемых, персональных ЭВМ. В распределенных АОС реализуется децентрализация как обработки информации, так и ее хранения [78]. В частности, в ряде существующих АОС распределенного типа информация записана на магнитных носителях (дискетах) емкостью порядка нескольким Мбайт, причем информация включает учебную информацию по курсу, контрольный материал [72]. Однако в распределенных АОС не реализуется управление обучением, учетные функции, дублирование информационного фонда приводит к необходимости решения проблемы записи информации на дискеты, т.е. оперативности информационного обеспечения. Кроме того, распределенные АОС уже в силу многократного дублирования информации не являются экономически целесообразными, они не предоставляют возможностей вести централизованный учет и гарантированный контроль обучаемых, планирование учебного процесса, т.е. по сути, автоматизируют лишь индивидуальное обучение.

Таким образом, АОС массового применения не может быть приемлемым образом реализована в рамках основных структур существующих АОС - централизованных и распределенных.

В этой связи предлагается компромиссный вариант структурной организации АОС массового применения, предусматривающий интеграцию информационного фонда, централизацию вычислительных работ по поиску необходимой информации в сочетании с наличием распределенных вычислительных и информационных средств. Наличие средств записи и хранения информации в составе терминала АОС обусловлено необходимостью передачи информации из центральной ЭВМ в вице участка обучающей программы, которая отрабатывается вычислительными средствами терминала. Это позволяет существенно сократить число обращений к центральной ЭВМ.

В качестве каналов связи АОС массового применения предлагается использование существующих каналов средств массовой информации и, в частности, телефонных каналов и каналов эфирного телевидения. Это позволит использовать в составе АОС массового применения бытовую технику: телефон, телевизионный приемник, магнитофон. Многоцелевое использование бытовой аппаратуры в сочетании с использованием имеющихся каналов связи позволяет свести экономические затраты на внедрение такой АОС массового применения лишь к стоимости приобретения, установки и обслуживания центрального комплекса обработки интегрированной информации и относительно простых контроллеров терминалов АОС.

Одна из наиболее простых и эффективных структур объединения терминалов с центральным информационно-вычислительным ядром АОС показана на рис.3.1. В состав центрального поисково-перецающего комплекса информационно-поисковых средств (ЦТШК ИПС) АОС входят средства хранения данных на магнитных дисках и магнитных лентах, центральный вычислительный комплекс (ЦБК), блок телепередачи (БТП), блок обслуживания очередей запросов (БООЗ), приемный узел коммутации (ПУК), блоки перекодирования звуковых сигналов (БПЗС). Связь терминальных пультов с ЦППК производится по обычным телефонным каналам, а передача информации из ЦППК АОС - посредством каналов эфирного телевидения. Имеющийся в составе терминала селектор (С) осуществляет декодирование принимаемых по каналу связи сигналов, адресуемых данному терминальному пульту и передачу их на вход тракта телевизионного приемника (ТП), и далее коммутирование их для записи на магнитной ленте бытового магнитофона (М). Управление работой терминала осуществляется контроллером (КТ).

Исследование способов повышения эффективности информационно-поисковых средств (ИПС) АОС

Ревалентность запроса и учебного материала может быть установлена только квалифицированным специалистом; отсюда следует прямая необходимость использования в ИЇЇС АОС запросов П-го рода, на естественном языке, с имманентно заложенной ревалентностью конкретному учебному материалу. Задачей пользователя-обучаемого в этом случае является установление в процессе интерактивного взаимодействия ревалентности собственного запроса и предъявляемых ШІС АОС запросов второго рода, которые представляют собой вопросы не естественном языке и имеют малый объем V (не больше 10-15 слов) и, следовательно малое время установления ревалентности -± . Таким образом, введение двухуровневой структуры организации поиска ревалентной информации в ИПС АОС является не только необходимой для установления ревалентности запроса, но и служит весомым фактором эффективности ИПС АОС в рамках критерия минимума времени поиска.

В заключение следует отметить, что помимо исследованной выше технической эффективности АОС, как меры ее способности выполнять предназначенные ей функции, ИПС АОС может оцениваться и с позиций экономической эффективности, как меры стоимости выполнения этих функций.

Важное место в разработке ИПС АОС массового применения занимает проблема обеспечения высокой скорости информационного поиска, поскольку, как показано было выше, последней определяется производительность АОС в целом.

Применение программно-логических способов сокращения времени информационного поиска таких, например, как использование статистических методов при организации поиска информации, методов хеширования бі] ) связано с резким усложнением программного обеспечения, повышением затрат машинного времени на выполнение обеспечивающих программ, трудностями модификации информации, и не позволяет в достаточной мере эффективно решить проблему информационного поиска.

Существенное сокращение времени поиска информации в ИПС АОС может быть достигнуто комбинированным применением программных и структурно-аппаратных средств. К числу последних может быть отнесено применение наряду с программными средствами ассоциативной адресации ассоциативных запоминающих устройств, которые могут быть реализованы либо с использованием интегральных микросхем АЗУ, либо с помощью специальных схем построения АЗУ на основе микросхем адресной памяти 20,61 ]. Производительность операций информационного поиска при этом возрастает в сотни раз, а функциональные возможности ассоциативной памяти позволяют строить высокоэффективные структуры, реализующие сложные виды информационного поиска при использовании простого программного обеспечения. Следует отметить также, что новейшие достижения в области технологии создания АЗУ [jol] позволяют считать создание систем ассоциативной памяти с использованием прогрессивных технолог-ий (например, АЗУ на ЦСД) достаточно большой емкости (по-рядка 10 бит) вопросом ближайших перспектив. Перспективными являются разработки в области создания голографичеоких АЗУ, способных осуществлять хранение больших объемов информации и поиск ее по содержанию.

В настоящее время наибольшее распространение получили полупроводниковые АЗУ, которые могут быть использованы в качестве буферных систем ИЇЇС. На рис.4.5 приведена структурная схема устройства, реализующего информационный поиск слов переменной длины, адресуемой по их произвольной части. Такое устройство, использующее ассоциативный накопитель в качестве носителя информации, позволяет обеспечить высокую скорость поиска при высоко-эффектином использовании объема накопителя. Оно содержит блок ассоциативной памяти (БАП), схему селекции (СО, с помощью которой осуществляется связь между ячейками БАП при размещении слов в нескольких последовательных ячейках БАП, связанные между собой соответствующим образом регистры и блок управления (БУ).

В исходном состоянии в ячейках БАП записаны информационные слова произвольной длины, причем структура записей имеет следующий вид: коды символов информационных слов записываются в ячейки с любого разряда, если слово не помешается в одной ячейке, то его продолжение располагается в следующей ячейке. Если недостаточно двух ячеек, используется три, четыре и больше ячеек.

Похожие диссертации на Информационно-вычислительные средства автоматизированных обучающих систем массового применения