計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)大全11篇

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篇（1）

計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)有愈來(lái)愈多的人提出了自己關(guān)于解決計(jì)算機(jī)模擬軟件技術(shù)的觀點(diǎn)和看法。

一、計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)軟件誕生于20世紀(jì)80年代。而且,早期的計(jì)算機(jī)處理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),就是對(duì)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行整體的分析。主要步驟:1.收集數(shù)據(jù)、2.執(zhí)行指令、3.分析性能和計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)特征、4.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、5.解釋程序。需要說(shuō)明的是,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是一種軟件開(kāi)發(fā)之后的數(shù)據(jù)分析,對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的開(kāi)發(fā)能夠提供的幫助很少,這也是為什么數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)逐漸被社會(huì)淘汰的緣故。

本著提高計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的目的,相關(guān)研究人員在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上又提出了性能分析這一概念。性能分析關(guān)鍵是建立數(shù)據(jù)之間的資源模型。因?yàn)槟Ｐ偷闹庇^性能,研究人員可以更好的檢測(cè)計(jì)算機(jī)的資源開(kāi)發(fā)與利用情況。減少研究的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)使用。宏觀的來(lái)講,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)主要包含硬件與軟件兩部分。微觀的來(lái)講,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指將一系列系統(tǒng)元素恰當(dāng)?shù)亟M織在一起,系統(tǒng)元素之間互相配合、協(xié)作,通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)的處理而完成設(shè)定的目標(biāo)。這些系統(tǒng)元素有:計(jì)算機(jī)體系硬件、人員配備、程序。其中,程序和相關(guān)數(shù)據(jù)的整合,用于實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯方法和控制過(guò)程。具有計(jì)算能力的電子設(shè)施和提供外部功能的電子設(shè)施是軟件運(yùn)行的必要裝置;人員是硬件和軟件的實(shí)際操作者,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的訪問(wèn),而且具有規(guī)模性和組織性?xún)纱筇卣?文檔是詳細(xì)闡述系統(tǒng)使用方法的手冊(cè)。而計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬軟件主要包含數(shù)據(jù)、模型、指令、程序等一些子概念。數(shù)學(xué)建模工具包括:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)法、馬爾可夫建模等等。數(shù)學(xué)建模對(duì)研究人員的數(shù)學(xué)理解能力提出了很高的要求。但不能否定的是,這種方法確實(shí)能起到很大的作用。研究人員對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理,極大的方便了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的開(kāi)發(fā)。

二、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的定義

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)定義眾多。有人稱(chēng)之為模擬技術(shù),也有人稱(chēng)之為仿真技術(shù)。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬,即用軟件來(lái)模仿計(jì)算機(jī)的處理過(guò)程。同時(shí),要求兩者之間>:請(qǐng)記住我站域名/

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)包括部分計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和全部計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)兩部分。它的步驟是:數(shù)據(jù)結(jié)果、指令接收、模擬運(yùn)算、翻譯指令等等。計(jì)算機(jī)的緩存命中率、訪問(wèn)的存儲(chǔ)等都是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)需要注意的指標(biāo)。

三、 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)

計(jì)算機(jī)體系因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以不可能只有一種。從數(shù)量方面可以分為單核處理器模擬和多核處理器模擬;從指令方面可以分為單指令模擬結(jié)構(gòu)和多指令模擬結(jié)構(gòu);從損耗角度分為性能模擬結(jié)構(gòu)和能耗模擬結(jié)構(gòu);從模擬器的角度可以分為執(zhí)行模擬結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)模擬結(jié)構(gòu);根據(jù)以上分類(lèi)我們不難發(fā)現(xiàn),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)種類(lèi)繁多。一方面,它為我們研究計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬提供了許多參考價(jià)值;另一方面,它又為研究計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)增加了許多困難。

篇（2）

中圖分類(lèi)號(hào)：G036 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）22-00273-01

現(xiàn)在，單片處理器的晶體管數(shù)量已超過(guò)10億。這樣就給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制造帶來(lái)了資金成本和時(shí)間成本上的大幅度增加。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)制造處理器需要經(jīng)很多個(gè)設(shè)計(jì)和制造階段，包括：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)估和驗(yàn)證，邏輯設(shè)計(jì)評(píng)估與驗(yàn)證，電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證，布局設(shè)計(jì)，最后才能進(jìn)入生產(chǎn)階段，才可以走進(jìn)社會(huì)生活中。并且為了保證質(zhì)量，這些過(guò)程通常都要重復(fù)很多次。研發(fā)一款新的處理器一般需要4――7年的時(shí)間，而處理器量產(chǎn)之前，還必須制造出樣本進(jìn)行實(shí)測(cè)，如果有問(wèn)題還要重復(fù)制造樣本并進(jìn)行不斷修改，反復(fù)進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證的過(guò)程，我們知道，電子產(chǎn)品在沒(méi)有量產(chǎn)前，單個(gè)的生產(chǎn)成本是非常高的，這些問(wèn)題就造成了處理器的研發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)間成本和資金成本大幅度上升，甚至讓許多研發(fā)企業(yè)無(wú)力承受。為了解決這個(gè)問(wèn)題，計(jì)算體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)就成為研發(fā)人員的首選。這種技術(shù)可以精確都時(shí)鐘級(jí)別，從根本上解決了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研發(fā)的長(zhǎng)時(shí)間和高成本問(wèn)題。

1.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1 萌芽階段

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，最初，計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù)的結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)建立，但是處理器技術(shù)并不完善，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行也不能進(jìn)行合理控制，由于處理器的工作效率低下，所以控制軟件的設(shè)計(jì)也非常緩慢，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的軟件模擬技術(shù)在不斷的探索中緩慢前行。上世紀(jì)八十年代，我國(guó)的計(jì)算技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的研究，我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在獨(dú)立操作數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和處理器高效利用技術(shù)兩方面有了新的突破。至此，軟件系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行更好的運(yùn)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制也更為便捷。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是以收集和處理技術(shù)為基礎(chǔ)的。所以，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件技術(shù)的研發(fā)過(guò)程中要收集大量的數(shù)據(jù)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)在計(jì)算機(jī)處理器平臺(tái)上對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建和設(shè)計(jì)。這是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)發(fā)展的重要前提，技術(shù)人員由此掌握了計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)建設(shè)的大量數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 技術(shù)研發(fā)階段

在總結(jié)了技術(shù)探索階段的各種數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)之后，技術(shù)研發(fā)的方法已經(jīng)非常明確，研發(fā)人員運(yùn)用性能分析模擬技術(shù)改良了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這樣，團(tuán)建模擬技術(shù)就可以在處理器中進(jìn)行合理運(yùn)用。計(jì)算系統(tǒng)的質(zhì)量得到了大幅度的提高，軟件模擬技術(shù)也開(kāi)始被廣泛運(yùn)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件的研發(fā)中。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行更加順利和有效的控制，再結(jié)合性能分析模擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)成本急劇下降。這樣就降低了技術(shù)研發(fā)階段的風(fēng)險(xiǎn)，從根本上節(jié)省了大量的時(shí)間成本和資金成本，保障了研發(fā)單位的經(jīng)濟(jì)利益。在技術(shù)研發(fā)時(shí)，還要考慮到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)升級(jí)、實(shí)際應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)用性大幅度提高，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作能力成倍增加。但是在技術(shù)研發(fā)階段，對(duì)模擬器運(yùn)行的狀況一定要進(jìn)行合理和有效的控制，只有準(zhǔn)確控制模擬器的運(yùn)行，才能運(yùn)用結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)改良計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，提高模擬技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用效果。

2.開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)面臨的問(wèn)題

2.1 設(shè)備的研發(fā)難度非常之高

計(jì)算機(jī)是一套非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要想實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)上模擬運(yùn)用計(jì)算機(jī)的各個(gè)電路及晶體管等技術(shù)是非常困難的。如果籠統(tǒng)地將計(jì)算機(jī)的各種特點(diǎn)都運(yùn)用軟件系統(tǒng)模擬是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，研究人員采用了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次劃分技術(shù)，使原本復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變得相對(duì)簡(jiǎn)單化。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)就是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)組成機(jī)構(gòu)進(jìn)行層次劃分。簡(jiǎn)化后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性依然很高，給模擬設(shè)備的開(kāi)發(fā)造成了很大困難，目前計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬設(shè)備的開(kāi)發(fā)主要利用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行，這種串行結(jié)構(gòu)編程語(yǔ)言給模擬器的實(shí)際開(kāi)發(fā)造成了長(zhǎng)時(shí)間、高成本的問(wèn)題。

2.2 模擬設(shè)備京都偏低，運(yùn)作效果差

模擬設(shè)備的精度低，效率差也是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬設(shè)備開(kāi)發(fā)中遇到的問(wèn)題，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)模擬器的具體要求未能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析研究；未能透徹理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的真正目的；對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的細(xì)節(jié)問(wèn)題不夠重視，這些都大大增加了錯(cuò)誤率。另外，模擬器的編碼過(guò)程要求也非常高，不能出現(xiàn)任何的紕漏。一般的研究開(kāi)發(fā)人員將整體的運(yùn)行效果用檢測(cè)流程中的部分程序指令代替，造成了模擬設(shè)備精度低的問(wèn)題。

3.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)開(kāi)發(fā)中問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

3.1 將檢測(cè)流程中的執(zhí)行指令進(jìn)行合理減少

性能檢測(cè)流程中標(biāo)準(zhǔn)化指令是不能改變的，但是可以在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)系能檢測(cè)流程中的執(zhí)行指令進(jìn)行科學(xué)而合理的減少和更正，使模擬器的運(yùn)行結(jié)構(gòu)能表現(xiàn)整體運(yùn)行效果。這樣就可以使模擬器的運(yùn)作時(shí)間大幅度減少，縮短運(yùn)行周期。

3.2 對(duì)模擬程序的指令數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)減少

選擇準(zhǔn)確的模擬程序指令代替原系統(tǒng)整體運(yùn)作結(jié)果，對(duì)模擬程序的指令數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)減少，可以提高模擬系統(tǒng)的精確度。在選擇模擬程序指令的時(shí)候，借以采取抽樣選擇程序指令或者是直接截獲連續(xù)性指令的方式。而直接結(jié)構(gòu)連續(xù)性指令在實(shí)際運(yùn)用中由于操作容易，準(zhǔn)確度偏低；所以，實(shí)際操作中一般采用抽樣統(tǒng)計(jì)的方式選取程序指令。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前社會(huì)已進(jìn)入數(shù)字化和信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的日常生活和工作中運(yùn)用程度越來(lái)越高，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的系能也不斷提出更高的要求。因此，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛，成為軟件開(kāi)發(fā)必不可少的條件。計(jì)算機(jī)應(yīng)用功能的完善需要開(kāi)發(fā)人員不斷探索和研究。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，技術(shù)人員要采用正確而有效的方式應(yīng)對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。這樣才能有效降低軟件開(kāi)發(fā)的周期，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，并開(kāi)發(fā)出實(shí)用性高的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。

參考文獻(xiàn)

[1] 李經(jīng)松，陳朝暉.軟件總線體系結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用[J].空間控制技術(shù)與應(yīng)用.2012（04）.

篇（3）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）08-1754-03

1 《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)分析

教學(xué)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代教育技術(shù)的基礎(chǔ)，也是計(jì)算機(jī)輔助教育最重要的基本原理，用教學(xué)設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)計(jì)算機(jī)多媒體課件的設(shè)計(jì)是課件設(shè)計(jì)走向科學(xué)化的保證。教學(xué)設(shè)計(jì)是以教學(xué)過(guò)程為研究對(duì)象，運(yùn)用系統(tǒng)方法分析教學(xué)問(wèn)題和確定教學(xué)目標(biāo)，建立解決教學(xué)問(wèn)題策略方案，試行解決方案、評(píng)價(jià)執(zhí)行結(jié)果和對(duì)方案進(jìn)行修改的過(guò)程。教學(xué)設(shè)計(jì)以系統(tǒng)方法為指導(dǎo)，分析教學(xué)問(wèn)題和需求，運(yùn)用系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，確立解決的程序綱要，使之成為一種具有操作性的程序。《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用整體優(yōu)化理論和系統(tǒng)科學(xué)方法，對(duì)課程系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)評(píng)。

1.1 學(xué)習(xí)者分析

認(rèn)知理論認(rèn)為，人的認(rèn)知是在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)外界刺激的反應(yīng)，根據(jù)學(xué)習(xí)者態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣等，對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容作出選擇的信息加工過(guò)程，學(xué)生是主動(dòng)地對(duì)外部刺激所提供的信息進(jìn)行選擇和加工的主體。按照學(xué)院人才培養(yǎng)方案，《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，這門(mén)課開(kāi)設(shè)時(shí)間為第三學(xué)年第二學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)先修了計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等先修課程，掌握了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)相關(guān)軟硬件知識(shí)，為本課程的學(xué)習(xí)積累了前期基礎(chǔ)；本專(zhuān)業(yè)學(xué)生求知欲旺盛，學(xué)習(xí)興趣濃厚，自學(xué)能力強(qiáng)，并且思維活躍，能積極參與教師組織的活動(dòng)。在教學(xué)內(nèi)容的取舍上，根據(jù)先修課程，規(guī)劃本課程內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)；在教學(xué)活動(dòng)的組織上，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，除基本概念和基本理論的闡述外，還應(yīng)留有一定的課外探索性課題，讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)學(xué)科的最新發(fā)展有更全面了解。

1.2 學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一門(mén)重要課程，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)對(duì)認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、建立計(jì)算機(jī)整機(jī)概念有重要的作用。本課程包括理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。從教學(xué)大綱講授章節(jié)來(lái)看，包括：述計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的概念、計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流水線技術(shù)、指令級(jí)并行、存儲(chǔ)層次、輸入輸出系統(tǒng)、多處理機(jī)。對(duì)本科生而言，課程教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)是單機(jī)系統(tǒng)中指令集結(jié)構(gòu)、流水線技術(shù)和存儲(chǔ)層次。對(duì)流水線技術(shù)，可通過(guò)流水線相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)DLX流水線技術(shù)有更深入直觀理解。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)是不可缺少的，而這兩章的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)尤其重要。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以更直觀的了解流水線技術(shù)。

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)是提高學(xué)生從總體、系統(tǒng)這一層次來(lái)研究和分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力，幫助學(xué)生建立完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，掌握基本的性能分析方法。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和自頂向下、系統(tǒng)地分析和解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

1.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)分析

情感態(tài)度和價(jià)值觀是學(xué)習(xí)者內(nèi)心所想：感受計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)給人類(lèi)工作和生活帶來(lái)的變化，感悟人類(lèi)的聰明才智；在協(xié)作式的集體研究活動(dòng)中，表現(xiàn)出成功解決問(wèn)題的喜悅感、成就感，體會(huì)與他人交流、協(xié)作的樂(lè)趣；通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的探討，激發(fā)更進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)興趣。

2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)多媒體課件制作原則

多媒體課件以其形象、直觀、快捷、高效方式，為優(yōu)化課堂教學(xué)，起到了很大的作用。多媒體課件制作有其自身的規(guī)律，在課件制作過(guò)程中，只有遵循這些規(guī)律，才能使課件的制作切實(shí)地為教學(xué)改革發(fā)揮作用，進(jìn)而提高教學(xué)效率。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的多媒體課件制作應(yīng)遵循以下幾條原則：

2.1 教學(xué)性原則

教學(xué)性原則是指在多媒體課件設(shè)計(jì)過(guò)程中把教師的教與學(xué)生的學(xué)結(jié)合起來(lái)，課件除了能用于輔助教師教學(xué)，發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用外，還應(yīng)具備學(xué)生自主學(xué)習(xí)功能，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容由于和計(jì)算機(jī)發(fā)展前沿技術(shù)密切相關(guān)，教學(xué)重難點(diǎn)多。教學(xué)中除采用以教師“教”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，應(yīng)發(fā)揮多媒體課件教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)課程知識(shí)積極探索。在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)多媒體課件設(shè)計(jì)中遵循教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)從被動(dòng)接受傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槔脤W(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)需求為主要目的的主動(dòng)接受模式。

2.2 集成性原則

多媒體課件是由文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等集成的多媒體制品，集成的特點(diǎn)使課件能提供多樣性的外部刺激，有利于知識(shí)的獲取與保持。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家特瑞赤拉（ Treicher）做過(guò)一個(gè)關(guān)于人類(lèi)獲取信息的途徑的著名實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)：人類(lèi)獲取的信息83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，3.5%來(lái)自嗅覺(jué)，1.5%來(lái)自觸覺(jué)，1%來(lái)自味覺(jué)。課設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)有效利用集成性特點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官，調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力，使其更好地理解和掌握課堂教學(xué)內(nèi)容。

在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的課件設(shè)計(jì)中，恰當(dāng)選擇素材，各種信息媒介的表達(dá)和組合優(yōu)化設(shè)計(jì)、精心選擇、相輔相成。本課件設(shè)計(jì)中采用大量的動(dòng)畫(huà)演示來(lái)分析抽象的概念和理論，如層次結(jié)構(gòu)概念、流水線的實(shí)現(xiàn)中DLX指令的數(shù)據(jù)通路、定向路徑等，Cache實(shí)現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題這些都是課程的重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，動(dòng)畫(huà)的每一步過(guò)程都有說(shuō)明解釋?zhuān)瑢?duì)難懂的理論知識(shí)直觀、形象和詳細(xì)的展示，也能吸引學(xué)生的注意力。同時(shí)課件素材在集成時(shí)不能喧賓奪主，畫(huà)面不宜過(guò)于花俏以致忽略了課件教學(xué)。

2.3 交互性原則

課件的交互性是指所運(yùn)用的課件和課件使用者間的信息傳遞是雙向的，多媒體課件可以向?qū)W習(xí)者輸出信息，也可以接收學(xué)習(xí)者的輸入命令，并根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)處理。交互性是多媒體課件的最基本的特點(diǎn)，有利于教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，也有利于學(xué)生的自主自學(xué)和自我學(xué)習(xí)狀態(tài)的測(cè)試，多媒體課件設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)這一特點(diǎn)。

《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》課程多媒體課件制作過(guò)程，設(shè)置有大量控制按鈕方便使用者控制課件內(nèi)容的展示，對(duì)多級(jí)內(nèi)容的展示可方便的返回上一級(jí)和進(jìn)入下一級(jí)，課件中動(dòng)畫(huà)的播放設(shè)置多種播放速度，且可隨意拖放播放內(nèi)容。

3 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課件設(shè)計(jì)

通過(guò)學(xué)習(xí)者分析和教學(xué)設(shè)計(jì)，在教育教學(xué)理論和課件理論的指導(dǎo)下，確定課件的總體框架，從而形成清晰而完備的制作模板。本課程在課件中呈現(xiàn)的課件總體結(jié)構(gòu)和課件交互性圖標(biāo)界面如下：

4 測(cè)試評(píng)價(jià)

課件設(shè)計(jì)后，提供給專(zhuān)業(yè)學(xué)生使用，同學(xué)們認(rèn)為課件條理清晰、圖文聲像結(jié)合、界面優(yōu)美，普遍反映本課件在創(chuàng)設(shè)情景、材料形象方面有較好的效果，課件的使用可擴(kuò)大知識(shí)視野、幫助全面把握知識(shí)點(diǎn)，特別是準(zhǔn)確理解重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。要使多媒體教學(xué)模式在《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中的作用，前提是選擇或制作適用的多媒體課件，供課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)、練習(xí)使用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 皮連生，等.教育設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3] 方其桂，等.Authorware多媒體CAI課件制作實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

篇（4）

0 前言

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其在構(gòu)成上主要以數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及應(yīng)用程序等為主。其中各部分功能的發(fā)揮都可能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行硬件環(huán)境的提供，而數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等。因此，如何做好數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化成為現(xiàn)行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)完善中需考慮的重要內(nèi)容。

1 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)概述

關(guān)于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)為系統(tǒng)元素的集合，在集合內(nèi)系統(tǒng)元素能夠協(xié)調(diào)配合的基礎(chǔ)上，便可根據(jù)預(yù)先定義目標(biāo)完成信息處理過(guò)程。常見(jiàn)的系統(tǒng)元素主要有計(jì)算機(jī)硬件與軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、文檔以及人員等方面。其中硬件負(fù)責(zé)電子設(shè)備或機(jī)械設(shè)備的提供以使得計(jì)算機(jī)能力以及其他外部世界功能得以實(shí)現(xiàn)；而軟件可作為文檔、數(shù)據(jù)庫(kù)與程序的稽核，提供計(jì)算機(jī)運(yùn)行中需要的邏輯方法；數(shù)據(jù)庫(kù)則用于集合所有軟件訪問(wèn)的信息；文檔用于描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有圖形、表格等信息。現(xiàn)行在Internet網(wǎng)絡(luò)普及的背景下，要求計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)在完善過(guò)程中能夠做到對(duì)各類(lèi)型信息資源進(jìn)行輸入、輸出以及管理，而這些信息資源管理活動(dòng)的開(kāi)展便需依托于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中發(fā)展極為迅猛的技術(shù)，同時(shí)也是保障計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)作用發(fā)揮的關(guān)鍵部分[1]。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的具體體現(xiàn)

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在四種模式，包括分布式服務(wù)器系統(tǒng)、服務(wù)器模式、工作站模式以及終端模式等，各種模式在整個(gè)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的效果也存在一定的差異。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，現(xiàn)今計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式又傾向于web服務(wù)器模式。實(shí)際應(yīng)用中，以往四種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式即表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，也存在許多弊端，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 從主機(jī)/終端模式角度

該模式是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的最早結(jié)構(gòu)模式，其結(jié)構(gòu)具有明顯的集中式特征，要求在主機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)以及管理系統(tǒng)的設(shè)置，其他相應(yīng)的應(yīng)用程序也需在主機(jī)中體現(xiàn)出來(lái)。但這種模式下，數(shù)據(jù)信息共享性極差，僅用戶(hù)終端能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的使用，若需對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，要求用戶(hù)采取撥號(hào)形式或利用本地終端以獲取需要的數(shù)據(jù)。其中的本地終端大多不具備數(shù)據(jù)處理能力，僅以通信軟件、鍵盤(pán)與顯示器為主。然而不可否認(rèn)，這種集中式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備中數(shù)據(jù)區(qū)能夠安全處理，不同類(lèi)型的并發(fā)用戶(hù)都可為該結(jié)構(gòu)所支持。從其應(yīng)用的弊端看，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)維護(hù)較難，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)本身在硬件、軟件等耗費(fèi)較多成本，加上數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)中的終端系統(tǒng)成本與維護(hù)費(fèi)用，將使計(jì)算機(jī)應(yīng)用難以獲取應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該模式應(yīng)用下，網(wǎng)絡(luò)性能完全取決于主機(jī)性能，若有多個(gè)用戶(hù)共同聯(lián)網(wǎng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能將表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)[2]。

2.2 從文件服務(wù)器/工作站模式角度

該模式應(yīng)用下主要需在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中文件服務(wù)器處進(jìn)行管理系統(tǒng)的設(shè)置，在所有PC工作站中都有相應(yīng)的處理程序存在。一般文件服務(wù)器在功能上更側(cè)重于接收與發(fā)送文件，并將共享數(shù)據(jù)向用戶(hù)提供，但在協(xié)同處理方面卻較為缺失。事實(shí)上，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中便可發(fā)現(xiàn)，即使文件服務(wù)器具備較為明顯的運(yùn)行速度優(yōu)勢(shì)，但PC中數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)仍會(huì)限制文件服務(wù)器的性能。而且文件傳輸過(guò)程中多以整個(gè)文件為主，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)用戶(hù)數(shù)量增加時(shí)，傳輸量也將隨之上升，系統(tǒng)運(yùn)行因此受到影響[3]。

2.3 從客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模模式角度

對(duì)于這種服務(wù)器模式，其主要在服務(wù)器處設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，服務(wù)器端與客戶(hù)端都可利用管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。相關(guān)的數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，可在管理系統(tǒng)運(yùn)行于服務(wù)器端時(shí)實(shí)現(xiàn)，而在處理輸入或輸出問(wèn)題以及屏幕交互時(shí)，要求管理系統(tǒng)運(yùn)行于客戶(hù)端。此種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式在優(yōu)勢(shì)上主要表現(xiàn)為能夠利用兩個(gè)系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的處理，無(wú)需考慮系統(tǒng)難以承受過(guò)大信息流量的問(wèn)題，且在維護(hù)管理或系統(tǒng)升級(jí)中不會(huì)耗費(fèi)過(guò)多的成本。而且使數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在服務(wù)器端或客戶(hù)端運(yùn)行時(shí)，也可使計(jì)算機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的性能得以提升。但該模式應(yīng)用過(guò)程中也表現(xiàn)出一定的弊端，如數(shù)據(jù)庫(kù)需保持一定的獨(dú)立性，為用戶(hù)使用帶來(lái)較多難題，如企業(yè)中各部門(mén)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)如何做到數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)等。因此，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用需考慮到引入“無(wú)縫隙”訪問(wèn)技術(shù)，典型的如分布式處理技術(shù)等[4]。

2.4 從分布式系統(tǒng)角度

相比前幾種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用模式，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)同一系統(tǒng)中數(shù)據(jù)保持一定的邏輯關(guān)系，并在整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使數(shù)據(jù)在不同節(jié)點(diǎn)處分布。實(shí)際應(yīng)用中，為保證用戶(hù)能夠遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)信息，不同位置服務(wù)器都需將數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)置其中，用戶(hù)數(shù)據(jù)獲取時(shí)如從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般，直接將請(qǐng)求數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中發(fā)送，若服務(wù)器中未尋找到用戶(hù)數(shù)據(jù)，可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將用戶(hù)請(qǐng)求向其他數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中發(fā)送，完成信息搜索后會(huì)將相應(yīng)的信息傳輸給用戶(hù)，大多情況用戶(hù)都難以判斷是哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為其提供的數(shù)據(jù)信息。因此，這種模式的應(yīng)用可滿(mǎn)足現(xiàn)代企業(yè)需求，對(duì)于解決遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與共享問(wèn)題可起到明顯的效果[5]。

3 優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的相關(guān)建議

現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展步伐，除采取分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式外，也將Web技術(shù)融入其中，許多數(shù)據(jù)庫(kù)廠家多采取數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)與Web技術(shù)相結(jié)合的方式，使數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容檢索僅需通過(guò)Web瀏覽器的訪問(wèn)便可完成，對(duì)該類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可稱(chēng)其為Web數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。為使數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行效率進(jìn)一步提高，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中需做好系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)考慮數(shù)據(jù)對(duì)連接池進(jìn)行優(yōu)化，具體優(yōu)化策略主要表現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)的思路

系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)過(guò)程中首先考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀可發(fā)現(xiàn)，其中存在弊端不僅制約系統(tǒng)整體性能的提高，而且易產(chǎn)生過(guò)多的成本。對(duì)此，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可選取B/S結(jié)構(gòu)，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：①客戶(hù)端負(fù)載問(wèn)題得以解決。如C/S結(jié)構(gòu)下，數(shù)據(jù)處理功能、顯示功能都需由客戶(hù)端負(fù)責(zé)，承受的負(fù)載較大，特別當(dāng)前客戶(hù)端應(yīng)用程序不斷增加的背景下，客戶(hù)端的有效運(yùn)行更面臨較多難題。此時(shí)將B/S結(jié)構(gòu)引入其中，服務(wù)端會(huì)承擔(dān)部分客戶(hù)端的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，許多數(shù)據(jù)訪問(wèn)或計(jì)算都可在服務(wù)端完成；②兼容性較高。該結(jié)構(gòu)下主要以JSP為前端界面，將Java語(yǔ)言融入后可使服務(wù)器執(zhí)行壓力得以緩解；③靈活性較強(qiáng)。B/S結(jié)構(gòu)下各層都以獨(dú)立的形式存在，即使其中一層出現(xiàn)異常也不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響；④維護(hù)成本較低。由于該結(jié)構(gòu)應(yīng)用下需將瀏覽器安裝于客戶(hù)端中，服務(wù)器可完成相關(guān)的系統(tǒng)升級(jí)或維護(hù)工作，不會(huì)對(duì)客戶(hù)端產(chǎn)生影響，有利于維護(hù)成本的控制。本文在系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)中考慮在B/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用的同時(shí)，使其與傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)以及web技術(shù)相結(jié)合，以此構(gòu)建集數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器以及瀏覽器于一體的結(jié)構(gòu)體系，將其稱(chēng)為B/S/S結(jié)構(gòu)體系。

框架設(shè)計(jì)中還需做好開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以及數(shù)據(jù)庫(kù)連接的充分考慮。其中在開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇方面，現(xiàn)行較為常見(jiàn)的主要以PHP、JSP以及ASP為主。相比之下，為滿(mǎn)足數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)化需求，要求開(kāi)發(fā)語(yǔ)言應(yīng)以簡(jiǎn)潔高效、便于移植等特征為主，所以可將JSP作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。而從數(shù)據(jù)庫(kù)連接角度，應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)主要以JDBC為主，但需注意的是該技術(shù)應(yīng)用時(shí)要求數(shù)據(jù)庫(kù)使用后保持?jǐn)嚅_(kāi)，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)連接過(guò)多將導(dǎo)致內(nèi)存發(fā)生泄漏，甚至使服務(wù)器癱瘓。這就引入連接池技術(shù)，將JDBC訪問(wèn)技術(shù)下的弊端進(jìn)行解決[6]。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)一步優(yōu)化

為適應(yīng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)要求，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)化中首先需考慮數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)問(wèn)題。以SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化為例，設(shè)計(jì)過(guò)程中主要需在解決邏輯庫(kù)規(guī)范化弊端的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理數(shù)據(jù)庫(kù)的生成。其中邏輯庫(kù)規(guī)范化弊端方面，可采取將重復(fù)屬性、計(jì)算字段等融入數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體內(nèi)。但應(yīng)注意設(shè)計(jì)中往往易出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)歷史記錄保存問(wèn)題，因歷史記錄使用頻次較少，所以需分離歷史數(shù)據(jù)與其他訪問(wèn)數(shù)據(jù)。而物理數(shù)據(jù)庫(kù)生成方面，要求對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的硬件資源、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)格式進(jìn)行判斷，在此基礎(chǔ)上利用數(shù)據(jù)行的設(shè)置使I/O操作得以減少，或直接對(duì)SQLSever利用同一物理設(shè)備存儲(chǔ)圖像或文本數(shù)據(jù)，可使系統(tǒng)性能得以提高。

其次，應(yīng)做好調(diào)整硬件工作。調(diào)整中如在磁盤(pán)子系統(tǒng)方面，通常數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中應(yīng)用的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器極易出現(xiàn)超載問(wèn)題，影響系統(tǒng)性能，對(duì)此可考慮增設(shè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，可保證I/O子系統(tǒng)性能問(wèn)題得以解決。而在內(nèi)存方面，通常提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能的方式主要以物理內(nèi)存的增加為主，但這種方式涉及的成本較高，應(yīng)考慮對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化配置，如對(duì)其內(nèi)存數(shù)值的調(diào)整等。

最后，做好SQL語(yǔ)句與查詢(xún)計(jì)劃的優(yōu)化。在優(yōu)化SQL語(yǔ)句中，主要要求避免SELECT*語(yǔ)句、DISTINCT的使用，二者都可能使數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)對(duì)于其他非操作符聚以及ORDER BY等應(yīng)正確使用。另外，在查詢(xún)計(jì)劃優(yōu)化方面，需保證索引、主鍵、連接、臨時(shí)表等能夠正確使用。在SQL語(yǔ)句以及查詢(xún)計(jì)劃得以?xún)?yōu)化下，才可使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能得到提升[7]。

3.3 連接池的優(yōu)化

連接池在數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用主要使緩沖池中融入相關(guān)的物理連接，這樣在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)過(guò)程中用戶(hù)可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接的獲取，且在連接使用結(jié)束后，可將其重新置于連接池中，無(wú)需執(zhí)行關(guān)閉連接操作，這樣數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)效率將得到很大程度的提升。具體構(gòu)建連接池過(guò)程中，可直接由服務(wù)器進(jìn)行連接池的提供，或采取JDBC連接池。實(shí)際上，現(xiàn)行大多服務(wù)軟件中多將連接池直接設(shè)置其中，僅需保證使用效果得以發(fā)揮并做好管理工作既可。另外，連接池在優(yōu)化中還需考慮到參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，如其中最小或最大連接數(shù)，其設(shè)置不合理很可能造成系統(tǒng)資源被過(guò)多占用，訪問(wèn)效率也因此被降低，連接池整體性能因垃圾信息過(guò)多而受到影響。所以在參數(shù)的設(shè)定是連接池優(yōu)化中需考慮的重要問(wèn)題，常見(jiàn)的方式主要引入相應(yīng)的測(cè)試工具，通過(guò)反復(fù)測(cè)試以使參數(shù)值更為合理[8]。

4 結(jié)論

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是完善計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要途徑。實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)正確認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，分析計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中不同數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與弊端，在此基礎(chǔ)上提出Web數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。對(duì)該系統(tǒng)實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中要求做到設(shè)計(jì)具體的系統(tǒng)框架，從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、調(diào)整硬件以及優(yōu)化查詢(xún)計(jì)劃以及SQL語(yǔ)句，并注重連接池的構(gòu)建，以此使數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能得以提高，發(fā)揮其在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的重要作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬亞明.嵌入式空間數(shù)據(jù)庫(kù)理論與技術(shù)研究[D].信息工程大學(xué)，2011.

[2]李尚勇.有色金屬熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算模型與架構(gòu)體系研究[D].昆明理工大學(xué)，2012.

[3]李志剛.空間信息技術(shù)在礦區(qū)可持續(xù)開(kāi)發(fā)與管理中的應(yīng)用研究[D].成都理工大學(xué)，2012.

[4]于永強(qiáng).計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在信息管理中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2011，03：82.

篇（5）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2010) 15-0000-02

Review of High Performance Computer System Structure

Tang Shaoyu

(China Petroleum&Chemical Corporation Catalyst Fushun Branch,Fushun113122,China)

Abstract:This paper reviews the developments of high performance compute architecture from the 1960s.According to TOP500 data,introduces the recent developments about high performance computer technique of various countries including the popular architecture technology.And according to the recent developments condition,try to forecast developmental tendency of high performance compute architecture in the future.

Keywords:High performance computer;Architecture;Cluster;

Interconnect technology

高性能計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)上指的是運(yùn)行速度非常快的計(jì)算機(jī)，等同于超級(jí)計(jì)算機(jī)，致力于專(zhuān)業(yè)用戶(hù)進(jìn)行大規(guī)模科學(xué)和工程計(jì)算，追求的性能指標(biāo)是浮點(diǎn)計(jì)算能力。隨著對(duì)于高性能計(jì)算的應(yīng)用需求由CPU運(yùn)算密集型的科學(xué)和工程計(jì)算拓展到I／O處理密集型的商業(yè)事務(wù)處理，高性能計(jì)算機(jī)從單純追求CPU運(yùn)算能力變?yōu)樽非蟀↖／O處理能力在內(nèi)的綜合性能指標(biāo)，而且隨著用戶(hù)群體的擴(kuò)大、對(duì)價(jià)格的日趨敏感以及PC服務(wù)器和互連網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的成熟，高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)傾向走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路，采用開(kāi)放的軟硬件技術(shù)[1]。

當(dāng)前，以機(jī)群為載體的高性能計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于教育、游戲、氣象、石油、航空航天、金融、生物、制造、信息建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域。高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深度和廣度在急劇提高。在深度方面，如北京2008年奧運(yùn)氣象預(yù)報(bào)要求分辨率從15公里提升到3公里；在廣度方面，原來(lái)不需要HPC的領(lǐng)域，如政府、企業(yè)、諸多行業(yè)信息中心，由于信息處理量和訪問(wèn)量劇增，沒(méi)有高性能計(jì)算機(jī)已無(wú)法完成信息整合和處理能力的提升。機(jī)群技術(shù)的日益普及已經(jīng)深刻影響了高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并推動(dòng)全球高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)進(jìn)人一個(gè)平民化應(yīng)用時(shí)代，我們也稱(chēng)之為“泛高性能計(jì)算時(shí)代”[2]。

一、高性能計(jì)算機(jī)歷史回顧

最早的電子計(jì)箅機(jī)就是為了能夠進(jìn)行大量繁瑣的科學(xué)計(jì)算而產(chǎn)生的。從1960年開(kāi)始，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸成熟，在各種商業(yè)領(lǐng)域慢慢地開(kāi)始采用電子計(jì)算機(jī)，而且應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，逐漸出現(xiàn)了針對(duì)各種不同商業(yè)用途的計(jì)算機(jī)，被稱(chēng)為“通用計(jì)算機(jī)”。相對(duì)于“通用計(jì)算機(jī)”，具有性能和功能上的優(yōu)勢(shì)的一類(lèi)計(jì)算機(jī)被稱(chēng)為“高性能計(jì)算機(jī)”，在當(dāng)時(shí)主要用于科學(xué)計(jì)算。

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的向量計(jì)算機(jī)可以看作是第一代的高性能計(jì)算機(jī)。通過(guò)在計(jì)算機(jī)中加入向量流水部件，可以大大提高科學(xué)計(jì)算中向量運(yùn)算的速度。到80年代，出現(xiàn)了并行向量多處理機(jī)(PVP)，依靠并行處理，進(jìn)一步提高運(yùn)算速度。向量機(jī)成為當(dāng)時(shí)高性能計(jì)算機(jī)的主流產(chǎn)品，占領(lǐng)了高性能計(jì)算機(jī)90%的市場(chǎng)。

20世紀(jì)90年代初期，大規(guī)模并行處理(massively parallel processor，MPP)系統(tǒng)開(kāi)始成為高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流。MPP模式是一種分布式存儲(chǔ)器模式，能夠?qū)⒏嗟奶幚砥骷{入一個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器。MPP體系結(jié)構(gòu)對(duì)硬件開(kāi)發(fā)商頗具吸引力，因?yàn)樗鼈兂霈F(xiàn)的問(wèn)題比較容易解決，開(kāi)發(fā)成本比較低。由于沒(méi)有硬件支持共享內(nèi)存或高速緩存一致性的問(wèn)題，所以比較容易實(shí)現(xiàn)大量處理器的連接。

較MPP早幾年問(wèn)世的對(duì)稱(chēng)多處理機(jī)SMP系統(tǒng)，是由數(shù)目相對(duì)較少的微處理器共享物理內(nèi)存和I/O總線形成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（國(guó)內(nèi)最早基于微處理器的SMP為曙光1號(hào)）和MPP相比，早期的SMP擴(kuò)展能力有限，并不具有很強(qiáng)的計(jì)算能力。但由于SMP與單機(jī)系統(tǒng)兼容性好，是單機(jī)系統(tǒng)的升級(jí)與增強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域。

20世紀(jì)90年代中后期的一種趨勢(shì)是將對(duì)稱(chēng)多處理器結(jié)構(gòu)（Symmetric Multi-Processor，SMP）的優(yōu)點(diǎn)和MPP的擴(kuò)展能力結(jié)合起來(lái)，這一趨勢(shì)發(fā)展成后來(lái)的CC―NUMA結(jié)構(gòu)，即分布式共享內(nèi)存。每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)都可以訪問(wèn)到所有其它節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存，但訪問(wèn)遠(yuǎn)程內(nèi)存需要的延遲相對(duì)較大。NUMA本身沒(méi)有在提高性能的角度上進(jìn)行較大的創(chuàng)新，主要優(yōu)點(diǎn)是便于程序的開(kāi)發(fā)和與SMP的兼容性。而對(duì)于科學(xué)計(jì)算任務(wù)，CC―NUMA結(jié)構(gòu)是否優(yōu)于MPP系統(tǒng)仍存在爭(zhēng)議。

在發(fā)展CC―NUMA的同時(shí)，集群系統(tǒng)(cluster)也迅速發(fā)展起來(lái)。類(lèi)似MPP結(jié)構(gòu)，集群系統(tǒng)是由多個(gè)微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)互連而成。節(jié)點(diǎn)一般是可以單獨(dú)運(yùn)行的商品化計(jì)算機(jī)[3]。由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)成本低的原因，集群系統(tǒng)具有比MPP更高的性能／價(jià)格比優(yōu)勢(shì)。集群系統(tǒng)還繼承MPP系統(tǒng)的編程模型，更進(jìn)一步地加強(qiáng)了其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[4]。

二、高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，全球TOP500已經(jīng)成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的晴雨表[5]。第35屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜于2010年5月31日在德國(guó)漢堡舉行的SC10大會(huì)上。排名第一的仍是美國(guó)Cray公司研制的“美洲豹”系統(tǒng)；中國(guó)曙光公司制造的“星云”超級(jí)計(jì)算機(jī)以1.27Pflops的Linpack性能和2.98Pflops的峰值性能排名第二，此次成績(jī)可謂曙光高性能計(jì)算機(jī)突破歷史的最好成績(jī)，也是我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)的歷史最好成績(jī)。在TOP10系統(tǒng)中，IBM公司占有4臺(tái)（一臺(tái)“走鵑”和三臺(tái)“藍(lán)色基因”），Cray公司擁有2臺(tái)（“美洲豹”和“海怪”），SGI、Sun以及中國(guó)的曙光公司和國(guó)防科技大學(xué)各占有一臺(tái)。但我國(guó)所制造兩臺(tái)系統(tǒng)（“星云”和“天河”）的核心部件CPU和GPU仍是源自美國(guó)的Intel、AMD以及NVIDIA公司。由此可見(jiàn)，美國(guó)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的綜合技術(shù)實(shí)力是無(wú)可比擬的。

篇（6）

中圖分類(lèi)號(hào)：G 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）07-0027-03

1 引言

“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)” 課程是普通高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和核心課程。國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院作為我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)研發(fā)和全軍高水平計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)基地，十分注重“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)，在教學(xué)改革、師資隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)方法等多方面成果顯著，形成了自己的特色和優(yōu)勢(shì)。該課程一直被列為學(xué)校的重點(diǎn)建設(shè)課程，2004年入選軍隊(duì)院校優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)計(jì)劃，2005年被評(píng)為軍隊(duì)優(yōu)質(zhì)課程和國(guó)家精品課程。

“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必須了解和掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)以及性能評(píng)價(jià)方法等，內(nèi)容多、涵蓋廣、系統(tǒng)性強(qiáng)。課程的主要目標(biāo)是使學(xué)生能夠系統(tǒng)全面地理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的基本思想，具備衡量工藝、性能、價(jià)格、主流技術(shù)等多種因素對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的影響和判斷能力，具備合理設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)的能力。

2 課程主要特色與經(jīng)驗(yàn)

2.1 注重教學(xué)科研相結(jié)合，深化教學(xué)改革，更新課程內(nèi)容

作為擔(dān)負(fù)著國(guó)家和軍隊(duì)計(jì)算機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域重點(diǎn)科研任務(wù)的研制單位，國(guó)防科大計(jì)算機(jī)學(xué)院取得了豐碩的成果。同時(shí)，學(xué)院積極推動(dòng)課程教學(xué)改革，積極吸收國(guó)際上計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域以及學(xué)院科學(xué)研究中的先進(jìn)成果，不斷將計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)主流思想和創(chuàng)新思想引入到課堂之中，更新課程內(nèi)容，形成教學(xué)科研的良性互動(dòng)。而且，為使學(xué)生更好地理解和加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，學(xué)院也有意識(shí)地促進(jìn)學(xué)院內(nèi)部人才流動(dòng)，讓具有參與大型工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)的教師直接走上講臺(tái)參與教學(xué)工作，將其在科研實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)帶入課堂，更新教學(xué)內(nèi)容。正是通過(guò)這種良性互動(dòng)，使“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容常教常新，促進(jìn)了課程的全面建設(shè)，提升了課程的內(nèi)在品質(zhì)和生命力，保持教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性和先進(jìn)性協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2 注重高水平師資隊(duì)伍建設(shè)，確保教學(xué)質(zhì)量

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)學(xué)科與課程建設(shè)是在我國(guó)電子計(jì)算機(jī)事業(yè)的開(kāi)拓奠基者、國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)系第一任主任、中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員慈云桂教授的領(lǐng)導(dǎo)下建設(shè)和發(fā)展的。從課程設(shè)立到現(xiàn)在，學(xué)院十分注重師資隊(duì)伍建設(shè)，把建設(shè)高素質(zhì)、高水平的師資隊(duì)伍作為提高教學(xué)水平、確保課程建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年教學(xué)和科研實(shí)踐，形成了一支以?xún)稍涸菏款I(lǐng)銜、以博士為主體、主管教學(xué)副院長(zhǎng)負(fù)責(zé)、擁有全軍優(yōu)秀青年教師、全國(guó)高校優(yōu)秀骨干教師、學(xué)校優(yōu)秀教師的高水平師資隊(duì)伍。另外，中心實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐的教師與工程師12人配合課程的教學(xué)，每年還安排計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方向博士研究生及碩士研究生10人左右參加輔導(dǎo)答疑和批改作業(yè)。課程負(fù)責(zé)人及主要骨干教師先后到美國(guó)、加拿大、荷蘭、英國(guó)、日本、澳大利亞等計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)考察調(diào)研，或做訪問(wèn)學(xué)者；教學(xué)梯隊(duì)年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)層次高、學(xué)緣結(jié)構(gòu)良好、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)。教員的數(shù)量和質(zhì)量完全滿(mǎn)足講授、輔導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)。

在師資隊(duì)伍建設(shè)過(guò)程中，始終堅(jiān)持教學(xué)科研緊密結(jié)合這一優(yōu)良傳統(tǒng)，使教師在承擔(dān)教學(xué)工作的同時(shí)承擔(dān)多項(xiàng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向的科研工作。研究方向覆蓋了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二級(jí)學(xué)科下的各個(gè)領(lǐng)域，在“銀河”巨型機(jī)等大型型號(hào)任務(wù)的研制中承擔(dān)著重要任務(wù)，發(fā)揮了巨大的作用，取得了豐碩的成果，同時(shí)也極大地促進(jìn)了課程建設(shè)水平的不斷提高，確保了課程質(zhì)量。

2.3 自編與引進(jìn)相結(jié)合，加強(qiáng)高水平教材建設(shè)

多年來(lái)，學(xué)院確立了“突出素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”、“穩(wěn)定性和先進(jìn)性相協(xié)調(diào)”和“自編與選用相結(jié)合”的教材選編和使用原則。在課程建設(shè)初期，學(xué)院結(jié)合當(dāng)時(shí)國(guó)際計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，特別是自主研制銀河系列巨型計(jì)算機(jī)及各類(lèi)計(jì)算機(jī)的科研技術(shù)成果和跟蹤技術(shù)前沿的情況，將科研實(shí)踐最新技術(shù)和成果與教材建設(shè)結(jié)合起來(lái)，使計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的教材始終保持領(lǐng)先水平。在此基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)率先編寫(xiě)出版了“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”教材（國(guó)防科技大學(xué)出版社，李勇、劉恩林著，1988年）。該教材多次修訂再版，在國(guó)內(nèi)20多所學(xué)校使用，多次被評(píng)為學(xué)校優(yōu)秀教材。

在教材引進(jìn)方面，學(xué)院持續(xù)跟蹤國(guó)際最新發(fā)展，數(shù)度引進(jìn)國(guó)際公認(rèn)并被廣泛采用的Computer Architecture: A Quantitative Approach系列原版教材，在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用消化，同時(shí)將學(xué)院在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和微處理器設(shè)計(jì)方面的最新研究成果及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)教材之中。通過(guò)“引進(jìn)―消化―編著”的多次迭代，2000年出版了《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》（高等教育出版社，普通高等教育“九五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，即面向21世紀(jì)課程教材，張晨曦、王志英等編著）。該書(shū)2002年獲得全國(guó)優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)，共印刷6萬(wàn)多冊(cè)，被20多所大學(xué)作為教材使用。2004年，《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》第二版再次被列入普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，并于2005年6月由高等教育出版社出版。

2.4 注重現(xiàn)代化教學(xué)手段建設(shè)和教學(xué)方法研究，不斷改善教學(xué)效果

為改善教學(xué)效果，提高教學(xué)水平，“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程組不斷改革教學(xué)手段，研究實(shí)踐教學(xué)方法，在國(guó)內(nèi)率先研制成功我國(guó)第一套計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)課件，該課件將學(xué)院幾代教師積累的科學(xué)教育思想和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)涵蓋其中，精選動(dòng)畫(huà)200多個(gè)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)、語(yǔ)音和文字三結(jié)合的方法，將一些重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)用鮮明的色彩、形象的架構(gòu)、動(dòng)態(tài)的演示予以展現(xiàn)，達(dá)到寓教于樂(lè)、事半功倍的效果，深受學(xué)生的歡迎。

不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)課程2002年入選教育部“新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)”。網(wǎng)絡(luò)課程不但包含了豐富的教學(xué)資料（如教學(xué)大綱、多媒體課件、課程實(shí)驗(yàn)所需軟件等），同時(shí)還配備了大量高水平的動(dòng)畫(huà)學(xué)習(xí)課件，幫助學(xué)生更快更好地掌握重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。教師組還依托學(xué)校數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，積極開(kāi)展實(shí)時(shí)討論、輔導(dǎo)答疑、提交/批改作業(yè)、模擬考試等教學(xué)活動(dòng)。

多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了師生交流，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

2.5 構(gòu)建課程建設(shè)基礎(chǔ)平臺(tái)，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)境

學(xué)院十分注重多層次實(shí)踐體系的建立，通過(guò)多種途徑構(gòu)建課程建設(shè)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。在實(shí)踐體系方面，學(xué)院將實(shí)驗(yàn)分解為一般性課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合性課程設(shè)計(jì)、小型科研課題以及大型科研課題，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)各有側(cè)重，難度由淺入深。學(xué)生既可依托課程實(shí)驗(yàn)加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，又有機(jī)會(huì)參與和感受計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和微處理器設(shè)計(jì)等方面的科研實(shí)踐。在這種多層次的綜合實(shí)踐體系中，學(xué)生不僅可在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)評(píng)估等方面有所收獲，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生參與現(xiàn)代大型工程項(xiàng)目所必備的團(tuán)隊(duì)合作和頑強(qiáng)拼搏精神。在課堂教學(xué)方面，為配合課程教學(xué)，學(xué)院還自主開(kāi)發(fā)研制了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，精心設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在前導(dǎo)課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可在較短的時(shí)間內(nèi)完成流水線和存儲(chǔ)層次的FPGA實(shí)現(xiàn)，在交互式演示和軟件模擬的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展到FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)了課程效果。在課外研究方面，課程組教師向?qū)W員提供大量最新的高水平文獻(xiàn)資料，方便學(xué)生開(kāi)展課外學(xué)習(xí)和自主研究活動(dòng)。這些活動(dòng)的實(shí)施，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)創(chuàng)造了良好的條件，也為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的不斷發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.6 規(guī)范教學(xué)管理，保證教學(xué)質(zhì)量

嚴(yán)格規(guī)范的教學(xué)管理制度是教學(xué)質(zhì)量的保證，學(xué)院在1999年通過(guò)了ISO 9000質(zhì)量管理體系認(rèn)證，并借鑒其“過(guò)程化管理、按要素評(píng)估”的思想，將其成功應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。學(xué)院根據(jù)教學(xué)規(guī)律特點(diǎn)，將教師的授課過(guò)程分解為教學(xué)準(zhǔn)備、課程試講、課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)、課程考核、課程總結(jié)等環(huán)節(jié)，按環(huán)節(jié)提出目標(biāo)任務(wù)，學(xué)院通過(guò)教學(xué)督導(dǎo)組和教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤、全面監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。通過(guò)該體系的實(shí)施，增強(qiáng)了課程準(zhǔn)備的針對(duì)性，積累完善了教學(xué)檔案資料，規(guī)范了教師的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)了年輕教師，保證了教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展的重要?jiǎng)恿脱芯糠较颍幱诓粩嗟淖兏镏校挥胁粩嗌钊腴_(kāi)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)研究，緊跟學(xué)術(shù)前沿，改革創(chuàng)新，把它作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)進(jìn)行研究和部署實(shí)施，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，全面加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，采取科學(xué)的教學(xué)方法和手段，重視實(shí)踐教學(xué)，才能真正起到培養(yǎng)合格人才、提高教學(xué)質(zhì)量、推動(dòng)學(xué)科發(fā)展的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王志英，寧洪，等.綜合型人才創(chuàng)新能力與素質(zhì)培養(yǎng)[J].《高等教育研究》，2005，（2）.

篇（7）

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)存在如下問(wèn)題:(1)教學(xué)內(nèi)容涉及數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課,綜合性強(qiáng),概念多而抽象;(2)教材內(nèi)容無(wú)法與新技術(shù)發(fā)展同步;(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏。上述三個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致了教師授課難和學(xué)生學(xué)習(xí)難的兩難局面。為此,本文將基于理論講授、專(zhuān)題討論和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的“三位一體”教學(xué)法引入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的授課過(guò)程中。利用精心組織的課堂講授解決授課內(nèi)容綜合性強(qiáng),概念抽象的問(wèn)題;在授課過(guò)程中穿插專(zhuān)題討論,讓學(xué)生立足于經(jīng)典的設(shè)計(jì)方法,探討新技術(shù)的發(fā)展;合理安排開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),理論與實(shí)踐相結(jié)合,進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

1授課內(nèi)容安排和授課方法探討

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)組成原理在課程內(nèi)容上有一定的重疊,明確兩門(mén)課程的授課內(nèi)容,既避免內(nèi)容上的重復(fù),又保證課程之間的無(wú)縫銜接,是提高授課質(zhì)量的前提。計(jì)算機(jī)組成原理主要研究計(jì)算機(jī)各功能部件的組成和工作原理,以及各部件之間的協(xié)同工作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)著重介紹如何最佳、最合理的實(shí)現(xiàn)軟硬件的功能分配。計(jì)算機(jī)組成原理強(qiáng)調(diào)部件細(xì)節(jié),而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)全局,重點(diǎn)闡述高級(jí)語(yǔ)言、編譯、操作系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)的關(guān)系,及性能分析中各方面的影響,避免對(duì)軟件層面的忽視[4]。

合理安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的授課過(guò)程是提高授課質(zhì)量的重點(diǎn)。根據(jù)授課經(jīng)驗(yàn),各知識(shí)模塊的安排順序如下:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)、指令系統(tǒng)、流水線處理技術(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、多處理機(jī)技術(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念,包括經(jīng)典定義和廣義定義;計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的量化方法,包括Amdahl定律、常見(jiàn)事件優(yōu)先原則、程序的局部性原理等。指令系統(tǒng)中主要明確指令集在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置;指令集設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則,重點(diǎn)介紹RISC和CISC設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和特點(diǎn)。流水線處理技術(shù)中重點(diǎn)介紹流水線性能指標(biāo)及計(jì)算方法;流水線設(shè)計(jì)時(shí)遇到的一些相關(guān)和沖突問(wèn)題,闡述這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因、造成的性能損失和相應(yīng)的解決方法。存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要介紹存儲(chǔ)層次存在的原因;衡量存儲(chǔ)層次的性能指標(biāo);Cache優(yōu)化技術(shù),包括從失效率、失效開(kāi)銷(xiāo)、命中時(shí)間等三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化的,并在實(shí)際中廣泛采用的技術(shù);采用一個(gè)實(shí)例如Alpha 21064或者Opteron介紹經(jīng)典的存儲(chǔ)層次,對(duì)前面所闡述的各種存儲(chǔ)技術(shù)和思想進(jìn)行總結(jié),加深同學(xué)們的理解。輸入輸出系統(tǒng)中重點(diǎn)介紹輸入輸出系統(tǒng)的重要性以及RAID。多處理機(jī)系統(tǒng)重點(diǎn)介紹Cache一致性問(wèn)題。

采用適當(dāng)?shù)氖谡n方法,運(yùn)用合理的教學(xué)手段是提高授課質(zhì)量的靈魂。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程綜合性較強(qiáng),概念抽象,難以理解。采用傳統(tǒng)教學(xué)方式,學(xué)生會(huì)感到枯燥無(wú)味,無(wú)法維持學(xué)習(xí)興趣。因此在教學(xué)過(guò)程中采用了各種方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如對(duì)于在講解存儲(chǔ)系統(tǒng)中Cache的映像規(guī)則時(shí),同學(xué)們對(duì)于“直接映像”、“組相聯(lián)”、“全相聯(lián)”這幾種映像規(guī)則相聯(lián)度越高,利用率越高,但是查找越復(fù)雜的特點(diǎn)不好理解。此時(shí),可以用同學(xué)們進(jìn)入教室時(shí)是按照學(xué)號(hào)入座還是隨便坐的例子來(lái)很方便的理解這些特點(diǎn)。

2穿插專(zhuān)題討論

本課程中引入專(zhuān)題討論主要基于一下兩方面原因。

一方面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展很快,方向很多。但是不可能在原有授課體系中加入過(guò)多新技術(shù),也沒(méi)有更多的課時(shí)來(lái)系統(tǒng)講授新技術(shù)。另外,教學(xué)內(nèi)容中對(duì)新技術(shù)的補(bǔ)充有時(shí)是把“雙刃劍”,教學(xué)內(nèi)容既要跟上技術(shù)的發(fā)展,是知識(shí)不致落伍,又有保證教給學(xué)生的是立足于經(jīng)典知識(shí)的思維方法,而不是熟練某些技術(shù)細(xì)節(jié)[4]。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們可以采用專(zhuān)題討論的形式。每當(dāng)完成某一章或者某一部分的講解之后提出相關(guān)知識(shí)的討論題目,同學(xué)們基于已經(jīng)學(xué)習(xí)的基本技術(shù)、基本思想,查閱參考資料,對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)進(jìn)行探究,思考,乃至預(yù)測(cè)其發(fā)展方向,并以文獻(xiàn)綜述、調(diào)研報(bào)告的形式總結(jié)自己的觀點(diǎn),然后在課堂上交流討論。題目的選擇要適當(dāng),既新穎又要注意知識(shí)的銜接,比如在微處理器結(jié)構(gòu)方面的“指令融合”、“間接轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)”;存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的“混合寫(xiě)回策略”;多處理機(jī)結(jié)構(gòu)方面“高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展”等。

另一方面,這也是大學(xué)教育中以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)思想的具體體現(xiàn)。并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程開(kāi)設(shè)在大三下學(xué)期或者大四上學(xué)期,具有了一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。通過(guò)引入專(zhuān)題討論,可以啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。而當(dāng)學(xué)生經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思考,對(duì)討論題目深入理解后,他樂(lè)于將自己的成果與同學(xué)們分享,從而感染其他學(xué)生進(jìn)一步提出自己感興趣的問(wèn)題參與討論。這樣就可以加深學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度,提高學(xué)習(xí)興趣[6]。

3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程理論性較強(qiáng),課程中的流水線技術(shù)及相關(guān)問(wèn)題、指令動(dòng)態(tài)調(diào)度、存儲(chǔ)層次等內(nèi)容比較抽象,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難以理解,影響學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化分析,從而更好理解相關(guān)內(nèi)容,是國(guó)際上流行的一種方法。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外存在多種實(shí)驗(yàn)方法和手段。有的使用硬件,有的使用軟件;有的側(cè)重I/O部分,有的側(cè)重流水部分;有的側(cè)重實(shí)際設(shè)計(jì),有的側(cè)重理論理解。通過(guò)多年的教學(xué)研究,本課程組傾向于實(shí)驗(yàn)中主要使用模擬器進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生理解抽象的理論內(nèi)容,對(duì)于流水線、Cache設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解后由學(xué)生課下完成。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,以幫助理解理論內(nèi)容為目的,根據(jù)本文第二部分中闡述的課程內(nèi)容進(jìn)行安排,主要包括流水線沖突、指令調(diào)度、分支延遲、Cache性能分析、Cache一致性協(xié)議等。對(duì)于具體實(shí)驗(yàn)步驟,本文不再展開(kāi)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上,通過(guò)引入三位一體教學(xué)方法,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相統(tǒng)一,以教師為主導(dǎo)和以學(xué)生為主體相統(tǒng)一,新知識(shí)新技術(shù)與經(jīng)典思想相統(tǒng)一,較好的解決了該課程教學(xué)中存在的部分問(wèn)題,提高了該課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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篇（8）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）19-4407-02

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)遍布我們的生活與工作中，給人們的生活和工作帶來(lái)一定的便利。然而矛盾經(jīng)常是對(duì)立存在的，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)信息的安全問(wèn)題也會(huì)經(jīng)常發(fā)生，給使用人員尤其是一些大型企業(yè)公司帶來(lái)巨大的影響。因此，構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息安全體系就顯得非常必要。

1 安全威脅存在于信息安全中

1.1 共享性存在于通信網(wǎng)絡(luò)中

構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系的主要目的是實(shí)現(xiàn)資源共享，因此給攻擊系統(tǒng)安全的黑客提供了一定的機(jī)會(huì)，他們利用共享資源，給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系帶來(lái)一定的破壞。

1.2 開(kāi)放性存在于通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中

用戶(hù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常簡(jiǎn)單的就能夠查閱到個(gè)人、單位、企業(yè)的隱私信息。一定程度上受害人和企業(yè)公司無(wú)法覺(jué)察到自己的信息已經(jīng)泄漏，對(duì)自身或者企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的損失與傷害。

1.3 復(fù)雜性存在于操作系統(tǒng)中

復(fù)雜性存在于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)造成復(fù)雜性同樣存在于通信網(wǎng)絡(luò)的安全管理工作當(dāng)中。

1.4 不確定的邊界

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邊界的不確定性往往就是因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性造成的。資源共享的形式存在于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，通信網(wǎng)路的安全邊界在訪問(wèn)的時(shí)候會(huì)受到損害，嚴(yán)重的威脅計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全。

1.5 操作路徑的不確定性

多條路徑會(huì)存在計(jì)算機(jī)用戶(hù)的宿主機(jī)到其他的宿主機(jī)當(dāng)中。因此，在對(duì)公司的有關(guān)機(jī)密資料進(jìn)行傳發(fā)的時(shí)，從啟發(fā)點(diǎn)到終結(jié)點(diǎn)當(dāng)中會(huì)流經(jīng)多個(gè)路徑，或者說(shuō)會(huì)被多個(gè)渠道所接收，因此中間節(jié)點(diǎn)的可靠性很難得到保證。

1.6 網(wǎng)絡(luò)信息中的高度集中性

一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息分離的小塊時(shí)，就會(huì)有較小的價(jià)值存在于信息當(dāng)中，只有集中起大規(guī)模的有關(guān)信息，才能將有效的價(jià)值顯示出來(lái)。

2 具體的結(jié)構(gòu)形式

信息技術(shù)在現(xiàn)階段的一些企業(yè)公司中得到了廣泛的應(yīng)用，大大的拓寬了信息安全的內(nèi)涵要義。網(wǎng)絡(luò)信息的可用性、可靠性、完整性逐漸取代了最初階段信息的保密性，因此其中就會(huì)存在一定的不可否認(rèn)性。同時(shí)又向著控制、管理、評(píng)估、檢測(cè)、防范、攻擊等方面的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐形式上演變。之前的信息安全技術(shù)通常都在計(jì)算系統(tǒng)的防護(hù)環(huán)節(jié)和加固環(huán)節(jié)上集中存在，一旦應(yīng)用于安全等級(jí)非常高的數(shù)據(jù)庫(kù)和操作系統(tǒng)，將相應(yīng)的防火墻設(shè)置在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出口處，將加密的技術(shù)應(yīng)用到傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的過(guò)程中，針對(duì)單機(jī)系統(tǒng)環(huán)境來(lái)進(jìn)行設(shè)置是傳統(tǒng)形式系統(tǒng)安全模式的主要特征，沒(méi)有辦法很好的描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全情況，并且會(huì)缺乏有效的措施存在于系統(tǒng)的脆弱性和動(dòng)態(tài)形式的安全威脅當(dāng)中。因此，靜態(tài)的安全模式是傳形式安全模式的一大特征。

當(dāng)今社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，動(dòng)態(tài)變化的互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題通過(guò)靜態(tài)安全模型已經(jīng)很難予以解決。這樣一種全新信息安全系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠很好的解決上文中所提及的問(wèn)題。信息安全系統(tǒng)是一種基于時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)理論提升計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性，為了有效提升計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性，提升數(shù)據(jù)信息的不可確認(rèn)性、可控性、完整性和可用性，就要為信息安全體系結(jié)構(gòu)提出一個(gè)新的思路：結(jié)合每種不同的安全保護(hù)因素。例如，安全漏洞檢測(cè)工具、防病毒軟件、防火墻等將一個(gè)防護(hù)更加有效相對(duì)單一的復(fù)合式保護(hù)模式建立起來(lái)，安全互動(dòng)、多層的安全防護(hù)體系模式對(duì)黑客攻擊的難度與成本上會(huì)提升好幾倍。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的攻擊就會(huì)大大的縮減。

WPDRRC是這個(gè)信息安全體系的主要模型，主要通過(guò)下面的形式呈現(xiàn)出來(lái)：

圖1 WPDRRC安全模式

2.1 W預(yù)警

全部信息安全提醒是通過(guò)預(yù)警予以實(shí)現(xiàn)的，可以給網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)提供正確、科學(xué)的分析評(píng)估。

2.2 P保護(hù)

它的功能是提升網(wǎng)絡(luò)的安全性，主動(dòng)的防御一些攻擊，對(duì)創(chuàng)建的新機(jī)制上予以應(yīng)用，不斷的檢查安全的情況，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)威脅的弱點(diǎn)，確保各個(gè)方面是互相合作的，當(dāng)把政策不一樣的情況檢測(cè)出來(lái)時(shí)，確保安全的政策存在于整體的環(huán)境中，會(huì)帶來(lái)一定的幫助，為了將網(wǎng)絡(luò)抵御攻擊的能力提升上來(lái)應(yīng)用了PKI和防火墻技術(shù)。

2.3 D檢測(cè)

為了將入侵的行為盡快的檢測(cè)出來(lái)，這是應(yīng)用入侵檢測(cè)的目的，為將關(guān)鍵的環(huán)節(jié)盡快的制定出來(lái)，對(duì)主機(jī)的IDS和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用，將技術(shù)性的隱蔽應(yīng)用到檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)攻擊者進(jìn)行抵制，防止它進(jìn)一步發(fā)展破壞臨測(cè)工作。對(duì)入侵的行為及時(shí)的予以檢測(cè)，將更多的時(shí)間提供非響應(yīng)，對(duì)和防火墻互防互動(dòng)的形式上予以應(yīng)用，將綜合性的策略應(yīng)用到網(wǎng)路安全管理。因此，就應(yīng)該將一個(gè)安全監(jiān)視的中心構(gòu)造起來(lái)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全工作情況進(jìn)行整體性的了解，在對(duì)攻擊進(jìn)行防止的時(shí)候，檢測(cè)是其關(guān)鍵的一環(huán)。

2.4 R響應(yīng)

當(dāng)有攻擊的行為出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中時(shí)，為了能夠盡快防止攻擊，對(duì)正確及時(shí)的響應(yīng)上就要立刻的予以實(shí)現(xiàn)，對(duì)取證、必要的反擊系統(tǒng)、響應(yīng)阻止、入侵源跟蹤等就要實(shí)時(shí)的予以響應(yīng)，避免再次發(fā)生相似的情況。并且還有可能將入侵者提供出來(lái)，對(duì)入侵者的攻擊行為上也能夠有效的進(jìn)行抵御。

2.5 R恢復(fù)

防范體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是利用它呈現(xiàn)出來(lái)的，不論防范工作做得怎樣緊密、怎么完善，也沒(méi)有辦法避免不露出一點(diǎn)的馬腳。在對(duì)信息的內(nèi)容利用完善的備份機(jī)制進(jìn)行保障的時(shí)候，會(huì)有一定的恢復(fù)功能存在于其中。對(duì)破壞的信息進(jìn)行控制和修補(bǔ)的時(shí)候，可以應(yīng)用快速恢復(fù)、自動(dòng)的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，降低個(gè)性的損失。

2.6 C反擊

應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，將入侵的依據(jù)、線索提供出來(lái)，將合理的法律手段應(yīng)用在入侵者身上，對(duì)其進(jìn)行法律打擊時(shí)有法律作為保障。由于證據(jù)在在數(shù)字形式的影響下很難獲得，因此，一定要對(duì)證據(jù)保全、取證等技術(shù)進(jìn)行發(fā)展與應(yīng)用，在破譯、追蹤、恢復(fù)、修復(fù)的方式上進(jìn)行使用。

信息安全體系的核心是由人員構(gòu)成的，在信息安全體系建設(shè)中，它的主要保障就是管理的體系，以信息安全技術(shù)作為支撐。需要根據(jù)自身的情況在實(shí)際中應(yīng)用，適當(dāng)?shù)恼{(diào)配這幾個(gè)方面，就能很好的完成信息安全體系的建設(shè)。在信息安全體系的構(gòu)成中絕對(duì)不能忽視人為這個(gè)重要的因素。其現(xiàn)實(shí)意義可以借助以下的結(jié)構(gòu)圖形表示：

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，多元化的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已經(jīng)逐漸的應(yīng)用到企業(yè)公司當(dāng)中，在公司對(duì)各種信息進(jìn)行交流的時(shí)候，幾乎全是利用網(wǎng)絡(luò)信息予以實(shí)現(xiàn)的，為公司的發(fā)展帶來(lái)了巨大的效益和便利。但是現(xiàn)階段一些企業(yè)公司在使用網(wǎng)絡(luò)信息的過(guò)程中逐漸暴露出一些問(wèn)題，重要信息失真的情況也會(huì)經(jīng)常的發(fā)生，給公司的發(fā)展蒙上了一層黑霧。因此，我們要進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算機(jī)安全體系的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建有效的防治措施，在確保公司機(jī)密不被竊取的情況下合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息，促進(jìn)企業(yè)在健康的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，又好又快的向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

篇（9）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）33-0131-01

一、引言

隨著當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系已經(jīng)滲透了各行各業(yè)，為社會(huì)的進(jìn)步做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。在許多企事業(yè)單位中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為學(xué)習(xí)、生活、工作不可缺少的載體，其安全問(wèn)題更是受到了極大的關(guān)注。在當(dāng)前對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的研究中，大多都是從細(xì)節(jié)入手，而對(duì)整體安全體系的考慮甚少。筆者認(rèn)為，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體安全體系考慮，不僅可以顯著增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的安全性能和可靠性，還可以對(duì)發(fā)現(xiàn)的攻擊、入侵行為做出及時(shí)的響應(yīng)和恢復(fù)等。基于此，本文首先對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中面對(duì)的主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了列舉，在此基礎(chǔ)上提出了整體安全體系結(jié)構(gòu)，希望可以為相關(guān)的理論和實(shí)踐提供一定的借鑒意義。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的主要風(fēng)險(xiǎn)分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于以下四個(gè)主要方面：

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于外界的較多毀壞性因素，造成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部資源的破壞。比如，來(lái)自于外部的威脅造成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訪問(wèn)權(quán)限的泄露，從而無(wú)法控制任意用戶(hù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的訪問(wèn)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件或者軟件故障造成了計(jì)算機(jī)的突然暫停工，使得計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)無(wú)法讀取。或者其他比如地震、火災(zāi)等不可抗拒性的因素造成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的破壞。

（2）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境下的風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自于計(jì)算機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境主要是數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，而且造成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不安全的因素具有多樣性的特點(diǎn)。比較典型的風(fēng)險(xiǎn)是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中的病毒木馬、或者文件傳輸中的風(fēng)險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是病毒木馬傳播的載體。再有，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中傳輸文件時(shí)如果沒(méi)有采取良好的加密等保護(hù)措施，就容易被黑客等不法分子竊取，從而帶來(lái)一定的損失。

（3）信息使用途徑中面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)

信息使用途徑是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)的應(yīng)用，其風(fēng)險(xiǎn)的存在主要體現(xiàn)在硬件設(shè)備的使用以及安全機(jī)制的建立。硬件設(shè)備的使用主要是以信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)輸出為中心，存儲(chǔ)與輸出大多依存網(wǎng)盤(pán)、硬盤(pán)和U盤(pán)與計(jì)算機(jī)USB接口聯(lián)系，USB接口非常容易發(fā)生信息數(shù)據(jù)的丟失；安全機(jī)制的建立是針對(duì)信息使用過(guò)程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)進(jìn)行提示，如缺乏完善的安全機(jī)制，則不能及時(shí)處理信息使用過(guò)程中的威脅。

三、對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息安全體系結(jié)構(gòu)的建立

本文通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)，本文提出了WPDRRC結(jié)構(gòu)，以保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信息共享和數(shù)據(jù)傳遞。相關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息安全體系結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

在WPDRRC體系結(jié)構(gòu)中，分別代表預(yù)警（W）、保護(hù)（P）、檢測(cè)（D）、響應(yīng)（R）、恢復(fù)（R）、反擊（C）。在該結(jié)構(gòu)中，六個(gè)部分依據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐的變化進(jìn)行著實(shí)時(shí)的反饋。

首先，對(duì)于預(yù)警（W）來(lái)說(shuō)，其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息安全體系中的基礎(chǔ)所在，通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)可以提供相應(yīng)的預(yù)防性防范措施，并且通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行研究，給出科學(xué)合理的評(píng)估報(bào)告。保護(hù)（P）機(jī)制可以有效對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用安全進(jìn)行保障，有效防范外來(lái)的攻擊和入侵。通過(guò)安全體系中的安全設(shè)置，重點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的攻擊點(diǎn)和漏洞進(jìn)行重點(diǎn)檢查，并采取相應(yīng)的防范措施，從而使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)環(huán)節(jié)都可以通暢的運(yùn)行。當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)受到了攻擊或者入侵時(shí)候，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的隱藏檢測(cè)（D）模塊主要是防止黑客發(fā)現(xiàn)檢測(cè)程序，對(duì)其進(jìn)行惡意修改，不僅無(wú)法對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，而且降低了檢測(cè)系統(tǒng)自身的保護(hù)能力，此檢測(cè)模塊經(jīng)常與保護(hù)模塊配合使用，增加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體的保護(hù)能力和檢測(cè)能力。可以看出，這三個(gè)模塊主要是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)防性保護(hù)手段，雖然采用這三種預(yù)防性模塊已經(jīng)可以防范大部分的攻擊行為，但是還是需要引入以實(shí)際解決問(wèn)題為主的手段，這就是響應(yīng)（R）、恢復(fù)（R）、反擊（C）三種。

對(duì)于響應(yīng)（R）來(lái)說(shuō)，當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全體系中發(fā)現(xiàn)有相應(yīng)的攻擊或者入侵行為時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的凍結(jié)措施，將攻擊或者入侵行為進(jìn)行切斷，同時(shí)做出相應(yīng)的預(yù)防響應(yīng)措施。比如，信息安全體系結(jié)構(gòu)中采取的實(shí)施阻斷響應(yīng)系統(tǒng)、跟蹤攻擊源系統(tǒng)等系統(tǒng)技術(shù)，保障WPDRRC結(jié)構(gòu)響應(yīng)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，以便防止黑客更深程度的入侵。恢復(fù)（R），顧名思義，當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遭受到黑客攻擊之后，要及時(shí)對(duì)攻擊或者入侵之后的信息進(jìn)行恢復(fù)。主要采取的手段便是備份，通過(guò)備份會(huì)對(duì)信息文件和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有效的備份處理，同時(shí)借助自行恢復(fù)系統(tǒng)，對(duì)損壞的文件進(jìn)行修復(fù)。反擊（C）是一種比較高級(jí)的手段，利用以標(biāo)記跟蹤為主要方式的反擊行為，對(duì)攻擊的攻擊和入侵行為進(jìn)行標(biāo)記，偵查攻擊和入侵行為的手段，對(duì)入侵地址進(jìn)行解析，保留相關(guān)的證據(jù)，同時(shí)采取一定的反擊措施，防止相關(guān)的入侵行為再次發(fā)生。

四、對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全入侵檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展展望

在當(dāng)前，有著許多的入侵檢測(cè)手段，在維護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不可估量的作用。入侵檢測(cè)技術(shù)不僅能夠及時(shí)對(duì)入侵和攻擊行為進(jìn)行檢測(cè)，預(yù)防非法訪問(wèn)中發(fā)揮作用，而且在檢測(cè)中不需要對(duì)計(jì)算機(jī)的配置進(jìn)行更改，保持計(jì)算I/O、CPU等硬件的系統(tǒng)，甚至在發(fā)生故障的時(shí)候不需要影響到其他系統(tǒng)的運(yùn)行。不過(guò)也需要看到的是，雖然當(dāng)前的入侵檢測(cè)技術(shù)取得了很多的成效，但是其在檢測(cè)方面還有一定的局限性。比如，其可以檢測(cè)到特征比較明顯得攻擊行為，但是對(duì)于復(fù)雜的攻擊卻檢測(cè)的相對(duì)比較困難。

針對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)安全入侵檢測(cè)技術(shù)，筆者認(rèn)為，未來(lái)智能化技術(shù)的融入，將會(huì)給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)一定的進(jìn)步。比如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法在識(shí)別入侵特征中的使用，可以顯著改善收集數(shù)據(jù)、入侵分析以及自動(dòng)響應(yīng)等方面的效率，利于充分發(fā)揮系統(tǒng)資源的優(yōu)勢(shì)。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在人們的日常工作和生活中扮演著重要的角色，需要對(duì)其安全性提高重視。在實(shí)際應(yīng)用中，除了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全體系進(jìn)行完善以外，還應(yīng)該積極采取先進(jìn)的入侵檢測(cè)技術(shù)，以保證我國(guó)信息化進(jìn)程的順利發(fā)展。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TP303-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)06-0122-01

隨著社會(huì)進(jìn)步和信息化時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力變得越來(lái)越必要。如何掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)也成了大家關(guān)心的話題。在計(jì)算機(jī)的硬件知識(shí)體系中，知識(shí)點(diǎn)紛繁復(fù)雜，因此，構(gòu)建合理的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系框架有重要意義。筆者就如何構(gòu)架計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系框架幾點(diǎn)淺薄的認(rèn)識(shí)：

1、計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系的特點(diǎn)

1.1 硬件知識(shí)整體性強(qiáng)、富有層次性

計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的許多知識(shí)點(diǎn)都是密切相關(guān)的，相互影響的。在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和理解如何直接影響著對(duì)其它知識(shí)點(diǎn)的把握，如門(mén)陣列控制器就一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)就需要有“可編程陣列邏輯”為基礎(chǔ)。除此之外，富有層次性也是硬件知識(shí)體系的一個(gè)重要特點(diǎn)。比如在計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)中，就需要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程，從概念結(jié)構(gòu)到邏輯結(jié)構(gòu)，再到物理結(jié)構(gòu)，這三個(gè)模塊層次分明。

1.2 計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系的特征

一般而言，計(jì)算機(jī)的硬件知識(shí)點(diǎn)難度都不小，如在存儲(chǔ)系統(tǒng)中，就會(huì)涉及局部的存儲(chǔ)和訪問(wèn)，以及如何精心相關(guān)的替換算法和存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用諸多問(wèn)題。同時(shí)，計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的理論知識(shí)和實(shí)際的要求卻相差甚遠(yuǎn)，例如說(shuō)電腦中都會(huì)有CPU這一核心配置，但我們卻很難看到CPU的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

1.3 知識(shí)體系的重點(diǎn)和界限變化快

以往的硬件知識(shí)體系培養(yǎng)的是人們?cè)O(shè)計(jì)電腦硬件的能力和底層使用的硬件，而從上世紀(jì)八十年代后期開(kāi)始，硬件知識(shí)體系則是以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、軟件和硬件的結(jié)合為目標(biāo)。同時(shí)，硬件知識(shí)的重點(diǎn)也有了很大改變，同時(shí)，界限也在變化。

2、計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系結(jié)構(gòu)框架

2.1 計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的教學(xué)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的教學(xué)目標(biāo)主要有以下三個(gè)：讓學(xué)生掌握相關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，為以后的計(jì)算機(jī)軟件和其他知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；學(xué)會(huì)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法；形成能夠直接以已有的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)運(yùn)用計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)硬件所研究的包括對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)的分析和以及一些編程和技術(shù)的運(yùn)用。

2.2 計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系結(jié)構(gòu)框架

計(jì)算機(jī)硬件的知識(shí)體系可以分成以下四種：工作原理知識(shí)系列、編程應(yīng)用知識(shí)系列、組成結(jié)構(gòu)知識(shí)系列和技術(shù)方法的知識(shí)系列。這四者的具體的構(gòu)建方法和如何構(gòu)建各有不同。比如說(shuō)工作原理的知識(shí)系列通過(guò)一定手段讓理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，這可以通過(guò)一些相關(guān)的過(guò)程驅(qū)動(dòng)、指令執(zhí)行等來(lái)實(shí)現(xiàn)；而編程應(yīng)用知識(shí)系列則不同，編程應(yīng)用看重的是從基礎(chǔ)知識(shí)到具體應(yīng)用和操作的一種轉(zhuǎn)變，編寫(xiě)程序可以通過(guò)一些特性結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)：

工作原理的知識(shí)系列的重要內(nèi)容是計(jì)算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)方面的一些知識(shí)，它是計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)，也是重要根據(jù)。工作原理相關(guān)的主要知識(shí)包括：順序程序驅(qū)動(dòng)的含義和重要性、電腦指令的表現(xiàn)形式、控制器的使用以及程序設(shè)計(jì)的一些基礎(chǔ)知識(shí)。

作為計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系中的核心，組成結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)對(duì)于計(jì)算機(jī)的使用有著十分重要的意義。組成結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)涵蓋了計(jì)算機(jī)的組成原理、數(shù)字邏輯和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等多方面的知識(shí)，如運(yùn)算器和邏輯代數(shù)等重要部件的設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的存儲(chǔ)系統(tǒng)等。

除了以上兩種知識(shí)系列，編程應(yīng)用知識(shí)系列也是重要的知識(shí)系列之一。編程應(yīng)用是計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的目標(biāo)之所在，介紹的是匯編語(yǔ)言和相關(guān)的程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容，如指令系統(tǒng)、接口芯片和微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)等都是編程應(yīng)用知識(shí)體系中的重要知識(shí)點(diǎn)。

此外，作為計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的一大思路，技術(shù)方法的知識(shí)體系的重要性越來(lái)越受到肯定。技術(shù)方法方面的知識(shí)體系主要涉及了計(jì)算機(jī)組成原理、微型計(jì)算機(jī)的組成原理和相關(guān)的接口技術(shù)等，具體的包括數(shù)字指令的種類(lèi)、流水線技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等。

3、如何構(gòu)建計(jì)算機(jī)硬件的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)

正如前面我們所提到的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系的四種系列，在構(gòu)建相關(guān)的知識(shí)體系的時(shí)候也應(yīng)當(dāng)加以區(qū)別對(duì)待。

3.1 工作原理的知識(shí)體系的構(gòu)建方法

在構(gòu)建工作原理的知識(shí)體系時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著從理論到實(shí)踐的想法來(lái)構(gòu)建。計(jì)算機(jī)硬件方面的知識(shí)有許多是理論性強(qiáng)，較抽象的，這就需要我們能將這個(gè)抽象轉(zhuǎn)化為具體的操作。如計(jì)算模型本身是一個(gè)較抽象的概念，在這個(gè)概念的表達(dá)中，我們要加深對(duì)計(jì)算過(guò)程的程序和驅(qū)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，以及加深對(duì)數(shù)字指令的和運(yùn)行方面的認(rèn)識(shí)，這樣就能更加明白的理解誒怎樣通過(guò)控制計(jì)算機(jī)中的相關(guān)元件和配備來(lái)達(dá)到計(jì)算的目的。

3.2 編程應(yīng)用知識(shí)體系的構(gòu)建方法

在構(gòu)建編程應(yīng)用知識(shí)系列的鍋中中，要遵循從基礎(chǔ)到應(yīng)用的指導(dǎo)思想。我們直接通過(guò)給計(jì)算機(jī)指令來(lái)讓機(jī)器運(yùn)行，這時(shí)的計(jì)算機(jī)指令的能夠和執(zhí)行的基礎(chǔ)就是計(jì)算機(jī)的外部特征，同時(shí)，機(jī)器之所以能夠執(zhí)行這些指令，依靠的又是在計(jì)算機(jī)里編寫(xiě)好了的程序，在這個(gè)基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)才能夠計(jì)算和解決那些實(shí)際意義的應(yīng)用難題。

3.3 組成結(jié)構(gòu)知識(shí)體系的構(gòu)建方法

和工作原理知識(shí)系列的構(gòu)建不同的是，組成結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系應(yīng)當(dāng)遵循從部分到整體的方法。部分是局部的概念，要將部分納入到整體中去。如邏輯元件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的最小組成單元，我們通過(guò)對(duì)邏輯元件等小的計(jì)算機(jī)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步能夠加深對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的組成和功能設(shè)計(jì)等的認(rèn)識(shí)，這就是通過(guò)部分認(rèn)識(shí)整體的一個(gè)方面。

3.4 技術(shù)方法知識(shí)體系的構(gòu)建方法

技術(shù)方法知識(shí)體系的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)遵循抽到到具體的轉(zhuǎn)變。計(jì)算機(jī)的功能如何是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等的重要基礎(chǔ)，概念性的結(jié)構(gòu)較為抽象、不容易理解，而計(jì)算機(jī)的物理性結(jié)構(gòu)則較為具體，因此，應(yīng)當(dāng)以某種邏輯形式或聯(lián)系來(lái)將它們連接好。

4、結(jié)語(yǔ)

總之，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用如此廣泛的今天，如何掌握計(jì)算機(jī)的硬件和軟件方面的必備知識(shí)是我們都需要關(guān)注的問(wèn)題。因此，計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系的構(gòu)建也日益重要。筆者相信，在不斷的探索之下，計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)體系的結(jié)構(gòu)框架會(huì)越來(lái)越完整。

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0．引言

本文介紹的是一款具有流線外形，采用輕量化設(shè)計(jì)，適合在城市高架線路上運(yùn)營(yíng)的全新b型鋁合金鼓形車(chē)體。得益于鋁合金型材擠壓技術(shù)和折彎技術(shù)的日益成熟，車(chē)體輕量化設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性得到了有力保證。 本設(shè)計(jì)存在兩大技術(shù)難點(diǎn)：其一是據(jù)現(xiàn)有擠壓和焊接工藝，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足全壽命使用要求的輕量化車(chē)體結(jié)構(gòu)；其二是設(shè)計(jì)滿(mǎn)足流線形頭罩安裝的功能情司機(jī)室骨架結(jié)構(gòu)。本文將就上述兩點(diǎn)分析車(chē)體結(jié)構(gòu)，并利用有限元方法對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和模態(tài)振型進(jìn)行分析。

1．車(chē)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本輕量化車(chē)體為整體承載的鋁合金全焊接結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、端墻、車(chē)頂和司機(jī)室骨架結(jié)構(gòu)等部分組成，如圖1所示。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 長(zhǎng)度/mm 19300 最大寬度/mm 2800 高(軌面至車(chē)頂)/mm 3687 車(chē)輛定距/mm 12600 車(chē)門(mén)間距/mm 4450 車(chē)體自重／t6.6 整備重量／空載( awo)/t 31 超載( aw3)／人 326 設(shè)計(jì)時(shí)速/km/h 90 車(chē)體鼓形斷面以車(chē)輛限界為基礎(chǔ)確定車(chē)體外部輪廓線及車(chē)體鼓形拐點(diǎn)，充分利用了限界空間，擴(kuò)展了車(chē)輛內(nèi)部的乘客站立空間。圖2為車(chē)體結(jié)構(gòu)斷面圖。

1.1 車(chē)體主體結(jié)構(gòu)型材設(shè)計(jì)

車(chē)體的主體結(jié)構(gòu)均為大斷面中空型材，主要有底架邊梁、車(chē)頂邊梁、端墻、門(mén)立柱、側(cè)墻板、底架地板等，其總重占車(chē)體重量達(dá)80%。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)能擠壓出滿(mǎn)足鐵路應(yīng)用要求的鋁合金型材最小壁厚為2mm，隨著截面增大和內(nèi)部筋板厚度的降低，擠壓難度增加；在車(chē)體焊接方面，國(guó)內(nèi)主要采用mig焊，且隨著鋁合金板厚的降低，其焊接難度和變形是不斷增大的。同時(shí)，考慮焊接質(zhì)量和安全性，主體結(jié)構(gòu)須保證連接處型材外壁具有足夠的厚度。

一般情況下，車(chē)頂邊梁和長(zhǎng)梁型材均采用大斷面、稀疏而厚度較大的筋板，直接導(dǎo)致了車(chē)頂重量的增加。這里通過(guò)合理配比筋板數(shù)量、截面材料利用率等，使重量大幅下降。與以往在長(zhǎng)梁型材上加工空調(diào)梁不同，本結(jié)構(gòu)單獨(dú)設(shè)計(jì)空調(diào)梁并阻焊在長(zhǎng)梁上，節(jié)省了大量的材料和加工成本，如圖3車(chē)頂邊梁、長(zhǎng)梁和空調(diào)梁組裝圖。

側(cè)墻板型材斷面大量采用三角形或梯形截面，3 -4mm的外壁和2-3mm的內(nèi)筋板，保證了側(cè)墻的平面度和剛度，其型材見(jiàn)圖4。門(mén)立柱采用“日”字型腔，較小的壁厚就能達(dá)到很好的折彎性能和剛度，結(jié)構(gòu)如圖5。

底架邊梁內(nèi)筋板厚度為3-4mm，外壁厚度約5mm，保證了結(jié)構(gòu)剛度和焊接性，如圖6底架邊梁型材圖。為簡(jiǎn)化安裝和增加長(zhǎng)地板的設(shè)備懸掛能力，長(zhǎng)地板上分布了大量的c形槽，如圖7a長(zhǎng)地板型材圖。

端墻包括端墻立柱和墻壁，為了保證端墻的穩(wěn)定性，采用了一塊整體型材，如圖7b端墻型材。

1.2 司機(jī)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

司機(jī)室采用流線形設(shè)計(jì)，其骨架結(jié)構(gòu)須滿(mǎn)足三個(gè)功能：一是強(qiáng)度要求；二是使司機(jī)室空間最大化；三是匹配頭罩，預(yù)留足夠的安裝空間。

圖8是司機(jī)室骨架結(jié)構(gòu)圖，其設(shè)計(jì)重難點(diǎn)包括以下幾個(gè)部分：

1)主橫梁及支撐立柱。為增加連接的可靠性，應(yīng)增加主橫梁與門(mén)立柱的焊縫長(zhǎng)度，同時(shí)預(yù)留頭罩粘接區(qū)域。主橫梁與門(mén)立柱焊接區(qū)域要避開(kāi)門(mén)立柱的折彎區(qū)，同時(shí)應(yīng)考慮司機(jī)操縱臺(tái)的主要是安裝及視野開(kāi)度等對(duì)主橫梁的高度要求。

2)縱梁。司機(jī)室門(mén)立柱變形主要是主橫梁縱向擠壓引起的。為減小門(mén)立柱的變形，分散縱向力，這里設(shè)置縱梁與主橫梁相接，將縱向力傳遞到車(chē)頂，并在縱梁彎曲前段設(shè)置了三根彎?rùn)M梁，向門(mén)立柱上部傳力。此外，縱梁仰角、折彎半徑和斷面尺寸是設(shè)計(jì)中優(yōu)化的重點(diǎn)。

3)彎?rùn)M粱。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膹澢霃健型材的截面和撐板等。

4)與接口有關(guān)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有前窗上橫梁和短縱梁。

2．有限元建模

2.1有限元模型

本計(jì)算采用i-deas仿真軟件，根據(jù)車(chē)體型材和板材的不同厚度，將三維模型簡(jiǎn)化為不同板厚的幾何中面，而后離散為具有相同材料屬性的網(wǎng)格模型。計(jì)算模型包括196687個(gè)節(jié)點(diǎn)，250688個(gè)殼單元，其中四邊形殼單元( she11)245329個(gè)，三角形殼單元5357個(gè)，剛體單元2個(gè)。

2.2計(jì)算工況

參照標(biāo)準(zhǔn)en12663—2000:鐵路車(chē)輛車(chē)體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，共計(jì)算了22種工況，主要考核工況如下。

工況o:awo空載工況；

工況1:aw3超載工況，客室區(qū)站立區(qū)9人/m2；

工況2：1.3倍aw3工況；

工況3：工況1+縱向800kn壓縮力；

工況4：工況l+縱向640kn拉伸力；

工況5：工況0+縱向300kn前窗壓力；

工況6：工況0+縱向300kn后端墻壓力；

工況7：帶轉(zhuǎn)向架四點(diǎn)架車(chē)，每個(gè)轉(zhuǎn)向架5.75t；

工況8：復(fù)軌工況，垂向awo+頂車(chē)端轉(zhuǎn)向架重量5.75t，；

工況9：牽引梁三點(diǎn)架車(chē)，垂向awo，一頂車(chē)點(diǎn)放開(kāi)垂向約束；

工況10:枕梁三點(diǎn)架車(chē)，垂向awo，一架車(chē)點(diǎn)放開(kāi)垂向約束。

3．結(jié)果分析

3.1車(chē)體變形

aw3狀態(tài)下，相對(duì)于無(wú)重力狀態(tài)，底架邊梁的最大垂向位移為7.3mm。根據(jù)gb/t7928-2003《地鐵車(chē)輛通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，“在最大垂直載荷作用下車(chē)體靜撓度不超過(guò)兩轉(zhuǎn)向架支撐點(diǎn)之間距離的1%‰”，該車(chē)的兩轉(zhuǎn)向架支撐點(diǎn)之間距離為12600mm，所以該鋁合金車(chē)體的剛度符合要求。

3.2應(yīng)力分析

設(shè)計(jì)許用應(yīng)力[σ]是由材料極限應(yīng)力除以相應(yīng)的安全系數(shù)得到的。應(yīng)用中根據(jù)設(shè)計(jì)工況出現(xiàn)的概率和重要程度來(lái)確定安全系數(shù)的大小。如運(yùn)營(yíng)載客工況，選用較高的安全系數(shù)1.3，復(fù)軌架車(chē)工況等選用較低的安全系數(shù)1.1。根據(jù)材料和制造工藝的不同，計(jì)算結(jié)果應(yīng)相對(duì)安全系數(shù)有一定的裕量。

超載狀態(tài)下車(chē)鉤壓縮載荷工況，車(chē)體各主要零部件的應(yīng)力如表1所示。

圖10-13是各極限工況下的危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力云圖。計(jì)算結(jié)果顯示，各工況下車(chē)體結(jié)構(gòu)及焊縫的計(jì)算應(yīng)力均小于相應(yīng)許用應(yīng)力，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4．模態(tài)分析

模態(tài)分析可以計(jì)算車(chē)體結(jié)構(gòu)的固有頻率和確定車(chē)體的振型，而固有頻率和振型是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。同時(shí)，模態(tài)分析還可用于判斷結(jié)構(gòu)的整體或局部的剛度。為提高車(chē)體剛度，保證車(chē)輛在要求的空間限界內(nèi)，避免由于外界激振引起車(chē)體的不良動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提高車(chē)輛舒適度提供參考。 此次分析用質(zhì)量塊模擬設(shè)備重量加載在車(chē)體上，并采用了拉格朗日算法。計(jì)算分兩種工況，即空車(chē)自由模態(tài)和整備狀態(tài)自由模態(tài)。表2是車(chē)體空車(chē)自由模態(tài)和整備狀態(tài)自由模態(tài)的前6階計(jì)算結(jié)果。

通常，轉(zhuǎn)向架的振動(dòng)頻率為4-6 hz。而車(chē)體整備狀態(tài)下一階垂向彎曲頻率為9.82 hz，為轉(zhuǎn)向架振動(dòng)頻率的1.6倍以上，不會(huì)與轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生激振，符合設(shè)計(jì)要求。圖14和圖15是車(chē)體整備狀態(tài)自由模態(tài)的前兩階振型。

5．結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，其結(jié)果表明車(chē)體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均滿(mǎn)足en12663-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。其流線形的司機(jī)室骨架結(jié)構(gòu)和輕量化設(shè)計(jì)為b型地鐵鼓形車(chē)體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。