計算機前沿技術

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計算機前沿技術范文第1篇

目前，計算機網絡已經向著范圍更廣的分布式客戶機/服務器（client/server)結構方向發展，網絡的操作系統、網絡的管理工具、網絡協議和網絡上提供的服務等技術和手段也更加規范化和完善。測控技術廣泛應用于國民經濟建設的電信、金融、民航、電力、鐵路、石油、化工及建筑業等各個領域，隨著計算機網絡技術的發展，推動著測控技術向著網絡化、分布性和開放性的方向發展，這種發展趨勢使測控系統功能的擴展更加靈活，性能不斷提高，使用更加簡便。

計算機和計算機網絡的發展水平直接影響著測控技術的進步。早期傳統的控制系統是以單片機、PC、工控機為核心，總線系列一般采用SIOCKPC機的STD、MULTIBUS總線等。這種系統由于采用了集中式控制方式，降低了系統的可靠性。同時，現場太多太長的連線，使系統抗干擾能力降低，開發大范圍控制系統很困難；為了克服這類系統的缺點，出現了集散型控制系統(TDCS)，它采用多臺微處理機分散在現場進行控制，總線為高速數據通道(HDW)。由于這種系統的基本調節性也很差；隨著計算機局域網（LAN)技術的成熟和應用的普及，產生了基于LAN網的TDCS系統。但是，由于LAN是以傳遞大量數據、文件為目的，并不適合作為中、低速率的分布式控制系統的網絡開發平臺。此外，這種基于LAN的測控網絡系統，開發時間長、系統復雜，使得其費用很高。

目前，一些重要的測控應用領域，像樓宇自動化和工業自動化都向著測控單元互聯的方向發展。隨著大規模、超大規模集成電路、微處理器技術的發展，并受Internet互聯網絡技術的影響，針對原來分布式測控系統的不足，90年代國際上出現了全分布式的智能化測控網絡和基于網絡的測試設備。這種測控系統具有良好的互操作性，系統的整體可靠性高，具有很強的開放性。

以下的幾個部分中，首先對處于計算機網絡技術前沿的Internet網絡的關鍵技術進行了分析；接下來，對測控系統的技術要求和全分布式智能化測控網絡的一些主要問題進行討論。并以具有代表性的全分布式智能化測控網絡LonWwks為例，說明其主要的組網技術、智能測控單元的工作原理和構成系統的主要性能。

1Internet國際互連網的關鍵技術

Internet的主要特點可以包括以下幾點：開放性，采用公開的標準和協議；平臺無關性，具有伸縮性，可以選擇不同廠家、不同類型的設備和服務；提供電子郵件（Email)、全球信息網（WorldWideWeb，WWW)、文件傳輸協議（FileTransportProtol，FIP)等多種信息服務；統一、友好、規范化的圖形用戶界面，操作簡便，易學易用；信息傳遞快速、準確。

Internet是建立在整套關鍵技術上的，這些技術也正是計算機網絡發展的主要技術。

1.1網絡的互連與協議

Internet是由大量局域網（LAN)互連而成的廣域網(胃)。它幾乎覆蓋了全世界，因此又稱為國際互連網。企業、機關單位和校園里現成的和準備建設的LAN通過路由器(Router)、數字數據網（DDN)或無線通信（微諛）線路接入Internet。

在Internet上連接有大量的計算機，它們具有不同的結構和采用不同的操作系統。在地理上分布的不同計算機，可以由網絡管理工具劃分為不同的邏輯網段以完成不同功能的應用任務，這也稱為虛擬網絡功能。為了使網絡中各計算機之間能互通信息，必須遵循統一的網絡協議。國際標準化組織(ISO)的開放系統互連(0SI)模型，把計算機網絡的協議分為7層，即物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。Inteniet的核心層是網絡層和傳輸層，相應的核心協議是TCP/IP兩大協議。TCP/IP經過十幾年的應用和完善，已經成為支持多廠商、不同機型、不同網絡互連通信的事實上的國際工業標準，廣泛用于大型網絡。此外，Inteniet在應用層上還有許多標準，如FTP等。

1.2Client/Server工作方式

在Internet中存在著大量的信息資源，這些資源都儲存在許多計算機中，這些計算機稱作Server，它們為Internet上的Client提供信息服務。Internet上的Email服務、FTP服務、WWW服務都是采用Client/Server方式，并由相應的軟件來實現。一個部門或公司提供的Internet服務，一般都有EmailServer、FTPServer、WebServer和域名服務器（DomainNameServer)組成。如果系統規模不大，也可將幾個Server軟件放在一臺計算機上。

1.3Web技術

WWW是目前Internet上最重要的應用，WWW采用的技術稱作Web技術，它包括HTML、HTTP和各種WebServer軟件，還有Netscape、Mosaic和MicrosoftExplorer等瀏覽器軟件，以及Java技術等。這些技術可以使用戶在Internet上使用簡單通用的瀏覽器界面來査閱、傳輸超文本文檔，并具有編輯超文本文檔的功能。

2測控網絡技術的發展

測控系統的技術要求具有很多共同點，通過對測控系統的需求進行分析，可以看出測控技術發展的趨勢。

2.1測控系統的技術要求

①系統的互連和系統的靈活性

工廠的自動控制系統或過程控制系統中，用于測控的儀器、儀表等設備中通常包含有幾十、幾千到上萬個數據傳感器。隨著工業生產自動化程度的提高，這些設備和傳感器要進行各種范圍內的互連，以協同操作，完成各種復雜的測控任務。因此，有必要通過傳輸媒體對這些眾多的數據測控單元進行連接，形成測控網絡進行管理。

傳統網絡劃分方法是根據中央機的處理能力和應用任務的類別，將整個系統的測控單元在物理上劃分為不同層次的多個子系統分別進行管理。隨著網絡技術的進步，目前更好的方法是通過網絡路由器，按照應用處理任務類別，在邏輯上進行網段的劃分。將應用任務分散到各節點的測控單元上進行處理，并能支持全網絡范圍內的尋址，構成靈活的、真正全分布式的測控系統。邏輯網段技術的應用，有效地避免了直接進行子網劃分而需要進行的安裝、診斷和管理中很多繁雜的過程。由于采用邏輯網段技術，在網絡的尋址方式上具有很大的靈活性，使得測控網絡的擴充和變更都很靈活。

②系統的可靠性

可靠性是測控技術中必須重點考慮和解決的問題。信息傳輸的可靠性主要由網絡通信協議決定。另外在網絡的結構上還可以增加冗余收發設備、冗余節點或使用雙網絡技術提高系統的容錯能力。

③系統的性能

系統的性能和很多因素有關，例如傳輸的波特率、媒體訪問策略、網關和路由的延遲等等。采用全分布式的網絡結構，允許測控單元進行端對端的通信，有效地克服了傳統的集中式控制造成的通信瓶頸問題。另外，將智能化元件充分靠近傳感器、執行機構、儀表等，使它們具有執行測控算法的能力，減少和控制機的通信，這些都有助于系統性能的提高。

2.2測控網絡技術

現場總線、控制網絡等概念早已存在于測控領域，但是今天的全分布式的智能一控網絡技術和它們有著本質的區別。正如同計算機網絡的體系結構的發展經歷了從主從結構到目前廣泛采用的Client/Server結構一樣，測控網絡的體系結構也已從傳統的多層主從控制模型發展到目前的全分布式的結構。并且，計算機網絡中的虛擬網絡技術、網絡尋址技術、端與端的連接技術已成功地應用于測控網絡中。這些測控網絡都以ISO的參考模型OSI作為網絡協議，所不同的是各個產品提供的各層次的服務不同。

當前，適用于不同應用場合和項目的各種通用型的測控網絡技術已經出現，表1給出了它們的主要特性參數和適用場合。

由于不同測控網絡應用的場合不同，同時有很多因素都影響到系統的互操作性，因此，并不能像計算機網絡那樣要求標準化委員會為測控網絡制定一套標準的體系結構和網絡協議。但是標準委員會可以為測控網絡的應用層制定標準的部件，例如像Web瀏覽器那樣標準界面，以提高測控網絡的互操作性。

3全分布式測控網絡LonWorks

受計算機網絡技術的影響，測控網絡技術有了長足的發展。美國Echelon公司于1992年研制成功了LonWorks測控網絡。它具有很強的兼容性、開放性、靈活性和可靠性，傳輸性能優越。目前世界上已有152個國家2700多家OEM生產廠家供應其軟、硬件產品，網絡中主要組成部分神經芯片(NeuronChips)由美國Motorola和日本東芝兩大1C芯片制造商同時生產。由于LonWorics設計的主要思想就是易于使用，適用性強，因此可以在很多測控領域推廣應用。LonWorks的組成包括5個部分：網絡協琢LonTalks；網絡傳輸介質；網絡設備，包括智能測控單元、路由器和網關等；執行機構傳感器、送變器等；軟件。

3.1全分布式的測控網絡結構

LonWorks是一種全分布式、具有互操作性的新型局域測量控制網絡。它采用了具有分布控制和通信網絡功能的NeuronChips芯片構成智能測控單元，各智能測控單元通過網絡通信媒體互連成為全分布式測控網絡。各智能測控單元具有良好的互操用性。同時，測控節點故障只影響與其相連的設備，不會造成系統或子系統的癱瘓。通常在網絡中設計多個智能測控單元，各智能測控單元是具有較強功能的PC機或其它計算機來構成，用于運行網絡管理軟件。網絡管理者可以完成定義新智能測控單元，更換老智能測控單元，啟停智能測控單元的運行，構造路由器、網橋等，加載新的網絡和應用程序。網絡的拓樸結構則可以采用總線形、星形、環形和混合形等多種形式。

3.2Neuron芯片的主要功能

Neuron芯片是LonWorks的核心部分。它包括3個CPU，分別承擔ISO規定的計算機網絡通信的7層規約的功能。其中一個CPU承擔了應用層，另二個CPU則承擔了其余6層的功能。除應用層CPU需要網絡用戶編程外，其余6層都有固件固化在Neuron芯片的ROM中，因而使用非常方便。用戶可以完全不必考慮網絡中如網絡媒體占有控制、通信同步、重要信息的優先級控制等許多事情。Neuron芯片的I/O包括11個接口線，這些接口線具有非常靈活的功能，可以任意設置成并行1/0、串行I/O。此外，還具有進行溫度、壓力等的測量控制用途。Neuron芯片的的網絡通信接口有三種不同的工作方式，即不對稱、對稱和特殊方式。對稱方式主要用于連接隔離變壓器的雙絞線網絡驅動器；不對稱方式則可用于光纖、同軸電纜或無線網驅動器；特殊方式用于同用戶設計的智能型網絡驅動器配合，以便可以由用戶隨心所欲地構成所要求的方式，從而大大提高了Neuron芯片的適用范圍和靈活性。

3.3LonWorks的通信協議

LonWorks的通信協議稱為LonTalk協議。該協議遵循ISO定義的0SI參考模型，并提供了0SI模型所定義的全部7層服務。這是LonTalk協議區別于其它各種測控網絡協議的重要特征，也是LonWorks技術的先進性之一。LonTalk協議提供的通信服務有報文服務、沖突檢測、優先級和網絡變量等。其中網絡變量是指LonTalk協議的表示層中的數據，它可以是單個數據項，也可以是數據結構，并作為LonTalk報文被傳送。網絡變量提供了非常方便靈活的觀察系統中智能測控單元操作的分布數據，網絡變量的概念大大簡化了復雜的分布式應用和編程。

3.4LonWorks地址分配和尋址方式

為了簡化路由，LonTalk協議采用分級式編址模式，這種模式共分為3級:域(Domain)、子網（Subnet)、智能測控單元地址(IMUCAddress)。這種尋址方式可以用來尋找整個域、一個單獨的子網或者一個單獨的智能測控單元。域是分布在一個或多個信道上的一組智能測控單元的集合，通信只能在同一個域中進行，因而一個域構成了一個實際的網。

Neuron芯片可以配置屬于一個域，也可以配置為同時屬于兩個域，同時作為兩個域成員的智能測控單元，可以用作兩個域之間的網關。因此，雖然LonTalk協議不支持兩個域之間的通信，但是通過屬于兩個域的智能測控單元上的應用程序可以實現兩個域間數據包的傳輸。

子網是在同一個域中智能測控單元的邏輯集合，一個域最多可以容納255個子網，一個子網最多可以容納127個智能測控單元。因此，一個L0N測控網絡最多可容納32385個智能測控單元。

4結束語

90年代計算機網絡技術發展和應用取得了史無前例的突破和成功，與國家工業自動化建設密切相關的測控技術也受到了這場技術革命的深刻影響。盡管測控領域的新技術落后于計算機10年左右的時間，但是計算機網絡技術的發展對測控技術產生了巨大的推動作用。測控設備的互連、基于網絡的測量和全分布式的測控系統等新技術已經開始成熟并投人實際應用。

計算機前沿技術范文第2篇

關鍵詞：計算機通信技術 網絡通信 研究與應用

隨著信息革命的深入進行，計算機技術自身不斷發展的同時，又與其他技術緊密結合起來，形成新型技術造福于人類。計算機通信技術就是計算機技術和網絡通信技術相結合的產物，并在信息革命浪潮的推動下，應用的范圍和領域都不斷擴大，諸多新興產業也隨著產生。現階段，我國工業化和信息化進程都發展迅速，基于這樣的社會背景，通信技術成為基礎性和支柱性產業，并發展成為國家重點研究領域，取得了諸多研究成果。而隨著通信技術研究成果的轉化，被應用于眾多實際領域。隨著通信技術和計算機技術的深入融合，最終形成了計算機通信技術，這極大地推動了我國諸多領域的信息化水平。現階段，隨著計算機通信技術應用范圍的不斷擴大，也帶動了如移動通信技術、多媒體通信技術和無線通信技術等在內的諸多其他技術的興起和發展，總體而言，計算機通信技術有著廣闊的應用前景。本文就計算機通信技術的實際應用和發展前景展開論述。

1.簡要介紹計算機通信技術

本文主要從含義和特點兩個方面簡要介紹計算機通信技術。具體闡述如下：

1.1計算機通信技術的含義

計算機通信技術與計算機技術和通信技術緊密相關，是將計算機作為信息傳輸的支持平臺，進行計算機與計算機間的、計算機與其連接終端間的數據信息交換。一般而言，計算機支持紙質文件和聲像文件兩種通信形式，而完整的計算機通信系統則由終端設備、數據通信設備、通信軟件與傳輸通道等多個部分組成。現階段，人們進行遠距離通信主要依靠電話傳輸通信和計算機通信。正因如此，研究和應用計算機通信技術有著更為深遠的意義。

1.2計算機通信技術的特點

計算機通信技術受到人們的認可，并擁有越發廣泛的應用領域，主要是因為該項技術具有其自身特點。通過與電話傳輸通信技術的對比，計算機通信技術的特點更為鮮明，具體表現如下：

首先是傳輸效率較高。傳統的語言模擬信息傳輸模式下，傳輸信息的速度不高，而在當下數字信息傳輸模式下，能達到64kb/s的傳輸速度，所傳輸的字符也已經超過了48字符/s，隨著計算機通信技術的發展與應用，能夠獲得更高的信息傳輸效率。

其次是呼叫等待時間較短。在電話傳輸通信模式下，一般需要3～4min的通信時間，而采用計算機通信模式能將通信時間控制在5s以內，甚至是控制于1s以內，這樣就需要較短的呼叫等待時間。不但如此，計算機通信技術有較強的抗干擾能力，能使整個通信保持在流暢狀態下，更易于保障信息傳輸質量。

最后是兼容性較強。電話傳輸通信形式較為單一，與之相比，計算機通信形式極為多樣化，既可以傳輸紙質文件，如圖紙、表格、圖片等；又可以傳輸聲像文件，如歌曲、電影、動畫等；還具有良好的語音功能，能進行視頻聊天。綜上所述，與電話傳輸通信技術相比，計算機通信技術有更強的兼容性，應用的范圍也更為廣泛。

2.網絡環境下計算機通信技術的應用狀況

計算機通信技術因為其自身特點，形成了傳輸效率高、數據處理迅速、信息傳輸量大和保密功效好等優勢，因而在國防、工業和人民生活等諸多領域廣泛應用。而隨著計算機通信技術研究應用的深入，又衍生出許多新型技術，如多媒體通信技術、遠程實時通信技術和無線通信技術等，并被應用到更多領域范圍內，現具體闡述如下：

2.1多媒體通信技術的應用情況

眾所周知，多媒體通信技術同時承載了數據、語音和視頻等多項功能，而運用多媒體通信技術過程中產生的信息數據，如數據流、語音流和信息流等，可以借助于網絡技術的支持實現高速率、高質量的實時可靠傳輸。近年來，隨著多媒體通信技術和網絡接入技術的日臻成熟，多媒體網絡通信技術應運而生，而在市場的有益推動下，多媒體通信技術應用已經呈現“三網融合”趨勢，網絡電視、視頻會議、視頻電話等在人們的生活中應用得越來越廣泛。

2.2無線計算機通信技術的應用情況

長期以來，人們都夢想著實現不受時間與空間限制的無障礙通信，便攜式計算機的出現也促使計算機通信技術研究趨向于隨時隨地通信傳輸領域，而無線計算機通信技術的研究與應用使人們多年來的夢想成為可能。近年來，便攜式計算機用戶數量不斷增加，無線計算機通信技術有了更大的應用價值，正因為有了這種技術的支持，便攜式計算機用戶也可以通過無線廣域網、無線區域網或衛星通信等手段，獲得與有線通信計算機用戶同樣的服務功能。

2.3實時遠程通信技術的應用情況

計算機通信技術被應用的范圍極廣，而最基本的，也是最常見的應用是實施實時遠程通信。特別是在當下網絡環境下，計算機與計算機間實現了相互鏈接，在先進而科學的計算機技術和網絡技術的支撐下，人們的通信方式更為多樣化，通信功能也得到了保障。如QQ、EMS、BBS等聊天工具，既能夠傳送信息，又支持語音通信，還能夠進行視頻聊天。再如E-mail成為人們當下網絡通信的常用手段，能夠傳輸很大容量的數據。除此之外，人們還采用了其他諸多實施實時遠程通信的技術手段，而這都是通過計算機通信技術所衍生出來的，給人們的日常生活與通信交流帶來極大的便利。

3.展望計算機通信技術的發展趨勢

計算機通信技術源于計算機技術應用邊界的不斷拓展，是計算機技術和網絡通信技術相互融合的產物，而隨著我國科技水平的逐年提升，信息化數字技術的不斷發展，計算機通信技術被應用于更多的領域內，促進了世界各國的交流與溝通，也為人們的日常生產生活變得更為便利。隨著光纖傳輸技術的應用與推廣，多媒體通信成為當下計算機通信技術研究與應用的主流。而展望計算機通信技術的發展趨勢，其應用將更為科學合理，其應用范圍和應用領域將得到進一步拓展，對人類的影響也將更為深遠。我們需要維護良好的網絡環境，為計算機通信技術的發展應用創造更好的條件。

參考文獻：

[1]樊玲玲.計算機基礎教學中創新教育的探索與研究[J]；消費電子；2012-09-18

計算機前沿技術范文第3篇

關鍵詞：教學語言 激發興趣 輕松幽默 批評藝術

1．設置懸疑，激發學生學習興趣。學生在學習計算機時，往往喜歡上機操作課，對課堂理論性教學感到單調，尤其是在學習高級語言進行程序設計時表現較突出。此時，如果教師只是單純的強調理論知識的重要性或采取簡單批評指責的方法要求學生注意聽講和積極思考，效果不會很好。如果采用電視節目預告中使用的“懸念”手法，來抓住學生的注意力，激發他們的學習興趣，會得到預期的教學效果。在講循環語句時，筆者手舉一張紙，設其紙厚0.5mm，接著提問世界最高峰珠穆朗瑪峰的高度是多少？此時學生會異口同聲回答出來。這時學生已經產生了一個疑問，一張紙和珠穆朗瑪峰有什么聯系呢？接下來話峰一轉說道，就用這樣的紙，對折若干次后，就可以達到或超過世界最高峰的高度？學生馬上會瞪大了眼睛張開嘴發出驚訝的聲音。此時懸念已產生，興趣也調動起來了，他們會懷著急切的心情要編出程序來驗證一下這個問題。教師這時恰當地點出編這個程序的幾個主要環節。學生會懷著極大的好奇心，一定要把程序編出來驗證一下，預期的教學效果達到了。

2．在輕松幽默中學習知識。教育家斯維特洛夫說過：“教育家最主要的，也是第一位的助手是幽默。”教學中最高境界的幽默一定是有教學內容相關的，而不是隨意的插科打諢。教師富有哲理和情趣的幽默，能深深地感染和吸引學生，使自己教得輕松，學生學得愉快。教師的幽默是贏得學生喜愛、信賴和敬佩的重要條件。在計算機課的教學中，基本概念和理論性的教學內容，往往使教師感到棘手，使學生感到抽象、枯燥，記憶較困難。在講授時，如果教師運用風趣的語言、適當的比喻或與眾不同的思維，就能將繁雜化為簡潔，沉悶化為輕松，使學生在輕松愉快的氣氛中掌握知識。在講到數據庫文件記錄的刪除時，有三個命令：邏輯刪除，物理刪除，恢復刪除。可巧當時正是7月份，天氣炎熱，又是下午課，有個別同學趴在桌子上昏昏欲睡。筆者就說被邏輯刪除的記錄并沒有從數據庫文件中消失，仍然占有物理位置，只是不能參加集體活動了，就象現在我們全班同學大多數都在聽老師講課，而個別同學在睡覺，老師講的課不能聽了，同學們回答的問題也聽不到了，他自己已經把自己DELETE了，我們是將他PACK呢還是RECALL呢？此時同學們都笑了起來，大聲說：“RECALL吧。”與睡覺學生相鄰的人已經將其捅醒了。醒來的學生不知所措地看著大家笑，一會兒明白了，就不好意思地看著老師。見此情況，筆者接著說，既然大家都不同意將你PACK，你也已經被RECALL了，那么我們全班這個數據庫繼續工作。笑聲把困意都驅散了，三個命令各自的含義和功能讓同學們在笑聲中理解了。

3．批評的藝術。

教學批評，是提高教學質量的重要環節。但許多學生由于定勢往往對此充耳不聞、視而不見，使得教學批評收效甚微。其實，學生在學習中發生差錯是難免的，此時，教師若厲聲厲語地指責和批評，容易使學生產生逆反心理或者是口服心不服。如果教師采用溫和含蓄的語言能使學生消除窘態，緩和氣氛，跳出困境，才真正達到了教育的目的。一次，在批改作業時，我發現有幾個學生抄襲作業，怎么處理呢？在課上我講了這樣一段話：人們常說，天底下沒有兩片葉子是完全相同的。可是這次在批改作業時，我卻發現了一個奇怪的現象，天工造物，奇妙無比，有好幾個人的面孔是一模一樣的，就像是用克隆技術克隆出來的一樣，簡直把我驚呆了，難道克隆技術已經普及到我們中學了嗎？請你們幫助我解答這個問題。開始學生都煞有興趣地聽著，聽著聽著那幾個抄襲作業的學生表情就顯得緊張起來了，當大多數學生笑著說“抄”字時，他們的表情就更不自然了。至此，一個“抄”字正是教師批評的主題，借學生之口點了出來，基本目的已達到了，教師這時就可以順勢而下，點到即可。自始至終沒有點名批評，也沒有厲聲指責，而是用含蓄的語言開導學生，讓他們在和諧、愉悅的氣氛中認識到自己的錯誤，達到批評教育的目的。

計算機前沿技術范文第4篇

【關鍵詞】嵌入式 軟件測試 關鍵技術

軟件測試是在計算機軟件的基礎上發展起來的，就是在特定條件下對軟件程序進行操作，發現其中存在的問題，實現對軟件質量的評估，為程序的改進提供依據。嵌入式武控計算機軟件測試與普通商用軟件測試的原則基本一致，但是由于該種軟件的運行環境比較特殊，要想成功完成測試，就必須為其提供相應的硬件環境。

一、當前嵌入式武控計算機軟件測試中面臨的問題

現階段，嵌入式計算機技術不斷得到快速發展，這在很大程度上促使其在社會生活各個領域內的應用也越來越廣泛，且該系統中軟件系統比重及軟件架構呈現越來越復雜的趨勢，引起業界不斷提升對軟件運行可靠性的高度關注。嵌入式系統是計算機、通信、自動化控制等技術高度整合而且產生的產物。嵌入式系統是計算機、通信、自動化控制技術三者結合的產物，在現代計算機軟件測試中，得到了較為廣泛的應用。武控計算機軟件測試過程中，由于其所處環境較為特殊，軟件測試面臨著較大的困境，如何對這一問題進行有效解決，關系到了武控計算機軟件的發展和應用。首先是測試模型的建立問題，要根據軟件特征建立靈活的、適應性強的測試模型，這樣才能對整個測試過程進行正確指導。這不僅要求技術人員具備較強的專業知識，同時要具備豐富的軟件測試經驗。

其次是仿真測試平臺的建立問題，通常情況下測試平臺的測試任務是非常艱巨的，且一般都采用實裝環境。實際運用過程中發現，這種環境存在很多約束，例如，軟件和硬件都是通用設置，修改起來非常麻煩，這樣在進行一些安全性測試時，軟件無法正常注入，可能會導致測試不充分，測試結果不準確。

第三是內存泄露問題，該種軟件的運行內存有限，一旦發生內存泄露問題，就會對系統正常運行造成影響，嚴重者可能會直接導致系統崩潰。在對源代碼進行檢查，確定泄露原因時，一般都需要依靠人工，一方面是檢查量太大，給工作人員帶來較大壓力；另一方面是無法對內存分配進行動態監控，導致測試不充分。

第四是靜態測試中存在難題，靜態測試包括很多具體內容，不僅要對源代碼的規則進行檢查，同時需要對各個度量元進行檢查，測試結果可能不完全準確，因此需要技術人員對以上檢測內容進行進一步分析。要求測試人員在分析過程中不斷積累經驗，完善代碼檢查單，這樣才能在降低工作量的前提下提高測試結果的準確性。

最后是覆蓋率測試方面的問題，嵌入式武控計算機軟件應用時不僅要具備較高的可靠性，同時要滿足安全性需求。只有測試充分，才能滿足以上要求，測試過程中盡量使所有程序語句都被執行，總結來說就是要保證測試的覆蓋率。實際對嵌入式武控計算機軟件測試過程中經常出現測試覆蓋率不足的問題，其中的某些源代碼語句沒有被執行，沒有發現潛藏在其中的BUG，留下安全風險。測試時如何提升覆蓋率是技術人員必須要思考的問題。

二、嵌入式武控計算機軟件測試環境以及特征分析

（一）測試環境分析

對于嵌入式軟件來說，一般測試環境主要有三類，每種都有自身的優點和缺點：首先是全仿真模擬測試環境，這種環境最大的優點就是使用起來非常靈活，可以根據測試需要對數據輸入進行設置，且硬件成本不高，可以完成所有的功能性測試和接口測試。缺點是無法實現性能、余量以及強度測試，且測試過程與實際運用存在一定差距；二是半實裝仿真測試環境，這種測試環境同樣具備較高的靈活性，硬件成本也不高，可以完成所有類型的測試。缺點是測試過程也與實際運用存在一定差距；三是全實裝測試環境，這種環境最大的優點就是可以與實際運行環境保持一致，但是無法輸入異常數據，且硬件成本相對較高，大面積應用不太切合實際。根據運行環境的優缺點以及嵌入式武控計算機軟件測試要求，本文選擇半實裝仿真測試環境。

（二）測試特征研究

與普通軟件測試相比，嵌入式軟件表現出以下幾個不同特征：首先是軟件要硬件的關聯性較大，軟件高Q合于其所運行的計算機系統，因此其只能在特定的主機上運行，軟件是否能夠按照預期實現自身功能、性能，與其所處的硬件環境有直接關系。因此，在應用這種軟件之前，需要做好配套硬件準備；其次，該種軟件對實時性有較高要求，一般要求在規定的毫秒級時間內完成任務，如果任務較多，則需要按照系統規定處理時間順序。為了提高運行的可靠性，運行過程中不允許出現內存泄露問題，因此除了常規測試以外，還必須對內存泄露進行測試；第三，為了確保軟件對運行環境的適應性，還要在不同強度下開展測試，包括高溫以及強磁場等特殊環境；最后，該種軟件在開發過程中采用的是交叉式，開發程序一般是在通用PC機上，而軟件開發完成以后則需要在特定目標機上運行，這就是為什么該種軟件測試要更加復雜的原因，這種復雜不僅體現在方法上，同時體現在技術上。

三、嵌入式武控計算機軟件測試方法及關鍵技術

（一）基本宿主機的測試

首先是靜態分析，分析之前要建立代碼檢查表，表中反應的是代碼規則，檢查表的建立要將軟件編寫規范作為依據。然后使用特定的靜態分析工具對源代碼進行檢測，得到分析報告。如果發現源代碼中有不符合規范的地方，要對其進行適當修正。

其次是代碼審查，審查時要將以下內容作為依據：一是軟件需求規格內容，二是數學模型內容，三是通信口協議文件。以此確定程序是否與需求一直，明確代碼是否按照正確的邏輯表達，同時確認代碼是否可讀，根據以上內容生成審查報告。

最后是代碼走查，要建立一個代碼走查小組，小組中不僅要包含軟件測試人員，同時要包括軟件開發人員。準備好測試用例，要求這些用例具有代表性，代碼走查小組要扮演計算機角色，按照程序來執行邏輯，同時執行測試用例，這樣就可以發現被測軟件程序中存在的問題，生成走讀報告。實踐證明，代碼走查在基本宿主機的測試中發揮重要作用，可以發現軟件程序中存在的缺陷，有效提高軟件質量。統計表明，在這一環節發現的軟件缺陷占整個軟件測試中缺陷的40%以上，最高可以達到60%。

（二）基本目標機的測試

首先是覆蓋率測試，對源代碼進行分析插樁，一般使用Mccabe測試工具。之后編譯該程序，一般使用Tonado工具。完成編譯以后將其下載到目標機上，將所有測試用例在該目標機上執行，對測試過程中的覆蓋率情況進行觀察，然后再對測試數據進行分析，得到被測試程序的覆蓋情況。如果覆蓋率沒有達到標準要求，需要繼續添加測試用例，如果代碼性質為不可達代碼，則需要對不可能覆蓋情況進行確認，最后得到準確的覆蓋率測試報告。

其次是內存泄露測試，這是武控計算機軟件測試與普通軟件測試中的最大差別，需要對軟件中的內存情況以及測試情況進行跟蹤，一般需要使用兩個工具，一是TestBed，二是Klockwork。需要對跟蹤結果進行分析，一旦發現內存泄露，要生成相應的內存泄露報告，報告中還要包含內存出錯情況。

隨后是確認測試，這一測試過程必須在目標機環境下進行，這與該種軟件對硬件環境的獨特要求有關。無論是接口、功能以及性能的實現，都需要特定的硬件環境作為支持。仍舊需要提前設計、收集相應的測試用例，對軟件是否滿足需求進行驗證，最后生成測試報告。

四、嵌入式武控計算機軟件測試過程模型的建立及應用

（一）測試過程模型的特征分析

一般情況下，測試過程模型如果能夠滿足測試需要，一般都具備以下幾個特征：首先，在分析并確認測試需求時，必須要對每個需求都進行透徹分析，同時要求技術人員真確理解這些需求，盡量發現軟件需求中存在的錯誤；其次，在評價、審核軟件體系結構的過程中要同步建立起一個性能工程模型，以此判斷軟件的結構是否可以滿足軟件性能要求。總結以往的軟件測試經驗，我們會發現基本結構不合理是造成軟件性能問題的主要因素，與編碼的效率并無多大關系；第三，要根據各個軟件開發階段的特征選擇合適的測試方法，在宿主與目標測試中間做好平衡；第四，過程模型建立時，可以引入自動化測試工具，實現測試過程的自動化，這樣不僅可以提高測試效率，同時可以提升測試結果的準確性；最后，發現軟件缺陷并完成修正以后，要對影響域進行分析，并根據測試需要設計新的測試用例，完成回歸測試過程，這一環節的主要目的是防止修正過程引入新錯誤，保證修正環節的有效性。

（二）典型軟件測試模型分析及選擇

目前經常使用的軟件測試模型主要有V、W、X、H四種，每種模型都有自身的優點和缺點。鑒于本文測試過程模型的建立是基于V型和W型的基礎上，因此先對這兩種模型進行分析，并提出了改造方法。

（1）V模型分析。該種模型是在開發瀑布模型的基礎上發展起來的，模型中的流程采用從左到右的方式，清楚的描述了不同開發級別以及測試級別，并且明確表達了各個階段之間的關系。V模型最大的優點就是將測試明確劃分級別，提高了對測試的重視程度，將軟件開發過程和測試過程一一對應起來。其缺點有以下幾個：首先，測試工作之后于軟件編碼工作，前者是在后者徹底完成以后才正式開始，這就使很多技術人員對測試工作形成錯誤的理解，認為其是軟件開發工作的最后一步，降低了該項工作的獨立性，如果早期開發的結構中存在很大缺陷，就會造成不可挽回的損失；其次，模型中采用左右分支的形式，導致軟件開發與測試表現出一種線性關系，各個階段的測試工作不能同時開展；最后，這種模型將重點放在發現測試階段的問題上，忽視了回歸測試，對軟件進行修正以后，很有可能引入新問題。

（2）W模型分析。該種模型是在V模型的基礎上發展起來的，我們可以將其理解為兩個“V”過程，分別代表著開發和測試過程。這種方式提高了測試過程的獨立性，不再將其作為軟件開發的一個環節，測試的全面性也有所提升，除了檢驗程序代碼之外，還添加了軟件需求測試環節。同時，這種模型強調了軟件測試的盡早性，一般開發、一邊測試，及時發現結構缺陷并修正。但是W模型也有自身缺陷，所有階段被劃分的非常清晰，必須嚴格按照要求順序開展需求分析、軟件設計以及編碼工作等，這就表示其不支持迭代，不能根據實際情況進行自發性調整。我們知道嵌入式武控計算機軟件開發項目中經常出現需求變更情況，導致其缺乏完善的設計文檔。

（3）模型改進。通過以上分析我們會發現，傳統的軟件測試中普遍存在這些問題：測試過程沒有從開發過程中完全獨立出來，開發與測試過程無法同時展開，或者是程序不具備自我調整能力。這些都嚴重影響了測試作用的發揮，因此，在對傳統模型進行改造時，要重點考慮這些內容。V模型和W模型雖然都有缺點，但是在實際軟件測試中的應用仍舊非常廣泛，為了提供這兩種模型的適應性，可以從以下幾個方面做出改進：首先，可以將測試活動定義為過程，并對測試流程進行詳細說明，之后擴展測試對象，明確測試中的各方面要求；其次，不僅要將軟件開發與測試過程一一對應，保證二者之間的同步性，同時要保證各個測試階段可以同時進行；第三，將回歸測試添加到模型中去，避免修正后的程序中出現新問題；最后，要考慮到嵌入式模型本身的特征，使過程模型可以滿足嵌入式軟件的測試需要。

（三）嵌入式武控計算機軟件測試過程模型的應用

將改進后的模型應用于嵌入式武控計算機軟件測試中，會發現其優于傳統模型。首先，設計初期就同步開展需求評審工作，將開發目標與用戶需求保持一致，同時及時發現設計缺陷并修正，避免不必要的損失；其次，系統結構設計階段同步建立性能工程模型，對軟件性能進行分析，而不是等到軟件已經設計完成后再去發現這些問題；第三，由于模型中添加了回歸測試環節，對于修正后的部分重新進行檢測，要求設計新的測例，通過動態執行保證修正的科學性，有效防止新的缺陷影響軟件質量；第四，測試系統參與軟件的設計與評審工作，可以有效避免，可以提升設計的合理性，對設計、開發以及測試任務進行合理劃分。最后，采用自動化的測試方式可以大大提升測試效率和質量，保證測試結果的全面性和準確性。

五、總結

嵌入式武控計算機軟件要求在特定主機上運行，這就為測試工作帶來麻煩。本文主要分析了針對這種軟件的測試方法，對V模型和W模型進行改造，將改造后的模型應用于實際測試中，可以有效提高測試質量和效率，因此認為該種測試模型值得推廣應用。

參考文獻：

[1]苗中華，陸鳴超.基于虛擬儀器技術的采棉機智能監控系統開發與應用[J].農業工程學報，2014.

[2].王金波，張濤.基于故障注入的嵌入式軟件安全性測試框架及實現[J].計算機應用研究，2012.

[3]劉利枚，汪文勇.嵌入式軟件測試方法與技術[J].計算機與現代化，2005.

計算機前沿技術范文第5篇

關鍵詞： 博弈實驗 教學軟件 實驗經濟學

一、引言

諾貝爾經濟學獎得主愛德華?哈斯丁?張伯倫（E.H.Chamberlin）教授1948年在哈佛大學博士生課堂上進行的描述市場需求和供應經濟關系的紙牌實驗正式拉開了實驗經濟學的序幕[1]。20世紀50年代，美國休斯敦大學約翰?福布斯?納什（John Forbes Nash Jr）利用不動點定理證明了均衡點的存在，并將博弈論引入議價行為模型，進行了純議價博弈實驗，1994年因為他在博弈論領域的卓越貢獻獲得了諾貝爾經濟學獎[2]。1952年，美爾文?爵爍和莫萊爾?弗萊爾（MelvinDresher and Merrill Flood）進行了著名的“囚徒困境”實驗。20世紀60年代，有著“實驗經濟學之父”之稱的弗農?洛馬克斯?史密斯（Vernon Lomax Smith）教授在亞利桑那大學十一個班級進行了長達六年的實驗驗證競爭均衡理論，1962年，以此實驗為基礎撰寫的論文《競爭市場行為的實驗研究》在《政治經濟學雜志》上的發表，標志了實驗經濟學的誕生。其也因為在實驗經濟學領域開創性的貢獻于2002年獲得了諾貝爾經濟學獎[3]。

近年來，博弈實驗及以其為代表之一的實驗經濟學以其實現方式的可復制性和實驗過程的可控制性受到越來越多經濟學家的青睞，該實驗還是研究不同經濟政策建議有效性的經濟、可行辦法之一。我國自上世紀80年代以來，不少學者已經逐漸意識到實驗經濟學的發展，目前正有組織地對其開展研究和應用工作。因此，以實驗經濟學為主要研究方法，進行研究性、設計性的本科生實驗教學已經成為經濟管理類實驗的發展趨勢。目前，國內諸多知名高校如中國人民大學、浙江大學、廈門大學等已經相繼建立了自己的經濟學實驗室，開始了在實驗經濟學領域的專業研究和教學應用[4]。

然而在博弈實驗的推廣過程中卻出現了教學效率低、教學工作量大、數據不易收集、多為驗證性實驗等諸多難點，極大影響了博弈實驗在高校別是在普通高校本科教學中的推廣。筆者所在的中國藥科大學醫藥經濟管理綜合實驗教學中心自行編寫了基于Browse/Server（簡稱B/S）結構的博弈實驗教學軟件。該軟件使用JSP（Java Server Pages）與My-SQL相結合，構建了功能強、使用簡便、管理方便、運行速度快、安全可靠性強的網頁數據庫。基于該數據庫，將Java和JDBC結合起來極大降低了程序編寫難度，提高了軟件在不同平臺運行的兼容性和穩定性[5]。

二、傳統博弈實驗模式在教學應用中的缺點

1.教學效率低。

國內實驗經濟學教學大多沿襲國外教學模式，嵌入于經濟學、管理學等理論課程中進行，用于加深對基礎理論知識的理解和掌握，多為演示型、驗證性實驗。實驗中沿襲國外常規教學手段使用紙質教學文件為實驗用具（見圖1），學生在格式化的紙質文件中記錄每輪博弈決策，每輪博弈后，將決策紙交予教師進行記錄、評判后再行發回進行下一輪博弈。每輪博弈均涉及決策、收決策紙、記錄、評判、發回決策紙、下輪決策的循環，因其極大地占用了課堂教學時間，在實際教學過程中的運用受到課時等諸多因素的限制，難以開展。

以本中心的實驗教學為例，在使用博弈軟件之前每次進行重復囚徒困境博弈模型的實驗教學時，60人的博弈實驗，需要4位實驗教師同時工作（2位教師計算和統計實驗結果，1位教師按時收集、發放博弈決策紙，1位教師維持教學現場秩序）才能保證博弈實驗的正常進行，1課時（45分鐘）只能進行7-10輪博弈，平均5-7分鐘完成一次博弈，實驗效率較低。而在7-10輪博弈輪數中絕大部分學生還未能體會均衡、零和等博弈的核心理念，實驗就已經匆匆結束。

2.教學難度大。

常見的用于本科教學的博弈實驗模型如囚徒困境博弈模型、選美實驗博弈模型、智豬博弈實驗模型、重復博弈實驗模型的課程化構建中多要求構建博弈方信息完全不對稱的實驗環境。但是由于多種原因如重復囚徒困境博弈實驗中相對規則的博弈對手配對、微信等現代化的信息溝通途徑甚至是同學間的手勢和眼神極易導致博弈對手間的信息溝通，從而極大地影響實驗的結果。有時甚至需要教師使用分割博弈對手所處實驗環境、強制信息溝通工具管制等方式保障實驗教學的正常進行，增加了實驗教學工作量，加大了實驗教學的難度。

3.教學計算量大、工作量大。

多數博弈實驗均需要一定的運算和統計工作，尤其是在賄賂博弈、領導者博弈等帶有研究性的博弈行為實驗中。在重復囚徒困境博弈實驗中每輪實驗都需要統計并標示博弈對手的博弈決策，計算本輪博弈雙方得分。雖然單個運算強度不大，但是由于參與實驗者眾多和往復博弈次數而導致運算量較大，且較為容易出現計算失誤。

4.教學數據收集困難，工作量大。

為了強化博弈實驗的教學效果，需要及時統計參與博弈學生的博弈決策及其產生的效果，作為學生優化決策的依據。在重復囚徒困境博弈實驗中需要歸納典型博弈思路，如一報還一報策略（TIT FOR TAT）、弗里德曼策略（FRIEDMAN）、道寧策略（DOWN ING）、喬斯策略（JOSS）等經典博弈策略的產生概率及其平均收益，用以引導學生的決策思路[6]。但是對紙質材料的收集和整理需要花費大量時間，在一個教學單元（如2課時）內，難以完成數據的收集和整理工作。

5.教學、科研效果分析困難，缺乏必要依據。

北京大學董智勇教授在《實驗經濟學》一書中寫道：實驗經濟學（Experiments with Economic Principles）是經濟學家在挑選的受試對象參與下，按照一定的實際規則并給以一定的物質報酬，以仿真方法創造與實際經濟相似的一種實驗室環境，不斷改變實驗參數，對得到的實驗數據分析整理加工，用以檢驗已有的經濟理論及其前提假設，或者發現新的理論，或者為一些決策提供理論分析。高校能夠提供大量可供選擇的高度理性受試對象，實驗課程能夠以分數等激勵手段代替的物質激勵極大地降低了實驗成本，因而成為實驗經濟學的重要實踐場所。以博弈實驗為代表的實驗經濟學更是成為優化決策體系、提升決策水平的重要方法，其是在賄賂模型等研究性博弈實驗模型中。這一切的實現不但需要基礎數據，而且需要強大的以博弈數據庫為基礎的數據挖掘工具。紙質實驗道具因其在收集速度上的缺陷顯然不能滿足要求[7]。

三、計算機網絡技術在博弈實驗教學應用中的優勢

1.提高實驗教學效率。

本中心采用博弈實驗軟件后，極大地提高了教學效率：在重復囚徒困境博弈實驗中，以每次實驗20輪計算，傳統紙質道具的博弈學實驗，至少需要90分鐘，使用計算機實驗教學軟件后，只需要20分鐘，在1個課時內就可以完成實驗，保證了教師講解時間，提高了學生的博弈水平。對比具體如下圖（圖2）：

通過上圖，我們可以很直觀地發現，應用計算機的實驗方法具有明顯的技術優勢和顯著的進步性。

2.降低實驗教學難度。

博弈實驗中通過電腦自動分組等功能可以做到真正的“雙盲”實驗。在重復囚徒困境博弈實驗中，自制教學軟件能夠實現自動配對、隨機分組功能（見圖3），使學生在完全不知道博弈對手的情況下完成博弈實驗，真正做到了信息的完全不對稱。

3.免去實驗教學的信息收集、整理、運算工作。

采用了計算機的實驗方法后，在重復囚徒困境博弈實驗時，學生只需要單擊“合作”或“背叛”后即可看到（或等待后看到）博弈對手本輪決策，由電腦依據評分原則直接給出單輪分數并累計入學生總得分。學生決策提交后，收集、整理、運算、統計的工作都由電腦后成并展示在學生眼前，極大地降低了實驗教學過程中教師的工作量。

4.教學數據自動轉存，方便實驗效果深入挖掘。

使用教學軟件后，重復囚徒困境博弈實驗中的學生的操作將被自動保存，實驗結束后以EXCEL的形式導出。導出后的數據經過EXCEL的簡單加工可以進入SPSS等統計軟件深入挖掘掩藏于基礎實驗數據背后的經濟學現象和規律。

四、結語

為了滿足實際教學需要，越來越多的高校自行編輯博弈實驗教學軟件以推廣博弈實驗在經濟學、管理學等相關課程中的運用，提高教學效率，深化教學改革。筆者所在實驗中心的軟件化博弈教學實踐表明，博弈教學軟件的使用不但能夠極大提高教學效率，而且能夠降低教學難度，實現實驗數據的自動收集、主動分類及自動基礎分析等，這樣不但滿足了本科教學需要，而且為經濟博弈行為的科研提供了強大依據，具有較高的推廣意義和價值。

參考文獻：

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[2]杜麗群.經濟學的兩種研究范式：實驗經濟學與行為經濟學評析[J].經濟思想史評論，2007.

[3]鄧釗.經濟學實驗方法及在我國的應用前景分析[J].現代商貿工業，2010.

[4]方小教.經濟學實驗課程構建方法的改革路徑[J].淮北煤炭師范學院學報（哲學社會科學版），2008.

[5]謝玉誠，茅寧瑩，陳露，施皓韻.經濟學實驗教學方法改革[J].新西部，2013.

[6]周駿宇.艾克斯羅德重復博弈實驗及其應用[J].自然辯證法研究，2005.