計算機體系結(jié)構(gòu)方向

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計算機體系結(jié)構(gòu)方向范文第1篇

關(guān)鍵詞：計算機體系結(jié)構(gòu)；軟件模擬技術(shù)；發(fā)展；措施

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機已經(jīng)成為系統(tǒng)設計及信息處理的核心工具。體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)對于計算機系統(tǒng)而言是必不可少的技術(shù)手段，通過體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)能夠不但最大程度的降低系統(tǒng)設計的費用以及時間，而且也極大提高了設計效率和質(zhì)量。計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)說白了就是通過現(xiàn)有的計算機應用軟件，對系統(tǒng)硬件在計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的使用情況以及性能進行模擬，由于計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，因此，其目前已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)設計中必不可少的手段。在分析計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)過程中所遇到問題的同時，也提出了解決問題的有效策略。

一.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬在研發(fā)中存在的問題

計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)m然具有一定的優(yōu)勢，但也有一定的技術(shù)難題制約著其發(fā)展，例如計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的開發(fā)難度大、軟件模擬器的處理精度較差等。

（一）計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的研發(fā)具有一定的難度

眾所周知，計算機信息處理系統(tǒng)及其復雜，如果僅通過軟件模擬器就想體現(xiàn)其在運行過程中，計算機系統(tǒng)內(nèi)部各個部件的工作狀態(tài)，幾乎是不可能的。將復雜化的計算機系統(tǒng)進行簡單化處理最有效的方式就是對計算機系統(tǒng)進行分層處理。而體系結(jié)構(gòu)就是在這個基礎上簡化了系統(tǒng)，但經(jīng)過分層處理之后的計算機系統(tǒng)，對于人們研究來說還是很復雜。另外，當前計算機系統(tǒng)的編程語言都是采用串行結(jié)構(gòu)的C語言，利用C語言對系統(tǒng)內(nèi)部元件進行模擬，不但耗時嚴重，而且如果中間一旦出現(xiàn)失誤，那么整個編程語句將無法運行[4]。

（二）模擬器的處理精度較差

軟件模擬器的運行精度較差主要是因為模擬器在研發(fā)過程中的設計不合理，或者是模擬器沒有應用合理的策略。軟件模擬器的開發(fā)主要經(jīng)歷三個步驟，首先是模擬器在理論上的研究及設計思路，其次是設計符合計算機系統(tǒng)的模擬器，最后則是實現(xiàn)模擬器的正常功能。軟件在研發(fā)的過程中如果出現(xiàn)失誤，對于第一個步驟而言，很有可能出現(xiàn)不能夠正確分析計算機系統(tǒng)的各種模擬需求。對于第二個步驟而言，所造成的設計失誤極有可能就是不能夠正切構(gòu)建計算機系統(tǒng)的內(nèi)部，導致模擬器的錯誤設計。另外，模擬器的運行時間也會影響模擬器的使用精度，運行時間越長，則使用精度就越差。總而言之，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的設計之所以對軟件模擬技術(shù)很重要，則是因為其還是計算機系統(tǒng)設計中的重要內(nèi)容。甚至可以說，軟件模擬器的質(zhì)量決定者計算機處理器的設計質(zhì)量和效率。

二.解決計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)問題的措施

（一）降低計算機系統(tǒng)性能測試程序中的輸入?yún)?shù)

為了縮短對模擬器的性能測試的程序運行時間，首先要在不改變標準化的計算機系統(tǒng)性能測試中的運行指令的前提下，對計算機系統(tǒng)性能檢測程序中的輸入?yún)?shù)進行科學合理的更正，這種方式不僅能夠利用少量的輸入?yún)?shù)使模擬器正常運行，而且還保證了模擬器運行結(jié)構(gòu)準確代表計算機系統(tǒng)各個程序指令的模擬運作結(jié)果，不僅提升了模擬器運行的精度，而且還有效的降低了模擬器在運行性能檢測程序過程中的運作時間[5]。

（二）減少運作模擬程序指令數(shù)量

在對計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的性能進行標準性能檢測程序的過程中，要科學合理的采用正確的模擬程序指令進行操作，并用這些指令運作的結(jié)果代替原有的運作結(jié)果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，準確的模擬程序指令是提高模擬運作速度和精度的最佳方法。通常情況下，可利用統(tǒng)計方式抽樣選擇運行程序指令和直接性截獲連續(xù)程序指令這兩種方式選擇運作模擬程序指令。其中，直接性截獲連續(xù)程序指令的操作過程與統(tǒng)計方式抽樣選擇運行的程序指令方式相比較為容易，但缺點就是精度低，而統(tǒng)計方式抽樣選擇運行程序指令雖然操作過程較為復雜，但其模擬精度高。

三.總結(jié)

隨著計算機系統(tǒng)更新頻率的加快，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的重要性日益凸顯，從上述內(nèi)容可得知，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的工作內(nèi)容主要是針對計算機中央處理器以及計算機系統(tǒng)設計。模擬技術(shù)水平在很大程度上影響著計算機系統(tǒng)的設計效果和計算機處理器的制作水平。其次，由于計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，所以其注定將成為信息時代人們關(guān)注和研究的重點問題。而計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)也必將會計算機體系結(jié)構(gòu)的重點技術(shù)。

參考文獻

[1]李振.淺析計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)[J].大科技.2016（3）.

[2]閆雨石.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)淺析[J].工業(yè).2016（9）：00262-00262.

計算機體系結(jié)構(gòu)方向范文第2篇

關(guān)鍵詞:人工智能；計算機體系結(jié)構(gòu)；硬件；軟件

人工智能是讓機器模擬人類思維和行為方式,從而讓其在某些方面達到人類智能的水平。它的研究涉及了多門學科知識,是一個跨學科的研究領域。但是計算機硬件和軟件的發(fā)展,是人工智能實現(xiàn)的基本保障。本文從計算機體系結(jié)構(gòu)入手,介紹了計算機硬件和軟件的發(fā)展過程和趨勢,以及對人工智能發(fā)展起到的作用。

1計算機的體系結(jié)構(gòu)

計算機體系是一個多級層次結(jié)構(gòu),通常將其分為硬件和軟件兩大部分。硬件部分主要有輸入/輸出設備、存儲器和CPU。軟件有系統(tǒng)軟件和應用軟件兩類。現(xiàn)代集成技術(shù)使得計算機的體積越來越小,但是性能卻越來越強。硬件作為計算機基本的組成部分,是作為物理底層為上層軟件的運作提供了基本的環(huán)境支持。在計算機體系設計中的一個核心問題就是如何提高計算機硬件運行和服務的效率,使上層軟件的運行更加快速和流暢。隨著上層軟件種類和功能的不斷增加,對底層硬件的要求越來越高。硬件和軟件的兼容、配合以及交互成了體系設計最大的問題。分布式體系結(jié)構(gòu)提升了硬件的處理能力,但同時增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性和操作性。如今,隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,云平臺區(qū)塊鏈技術(shù)的成熟,計算機體系從傳統(tǒng)的單機系統(tǒng)擴展為以網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為基礎的多系統(tǒng)多體系平臺。這種模式從理論上看,大大增加的了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性,但對于用戶體驗而言,這種復雜性完全可以忽略,用戶不需要對其有更多地了解,也不需要投入更多的成本。相反,用戶體驗到的是方便、快捷、高效的運行環(huán)境。集群計算機體系結(jié)構(gòu)就是一個典型的案例。它通過以太網(wǎng)或InfiniBand網(wǎng)絡作為內(nèi)聯(lián)方式,使用Linux操作系統(tǒng)和并行編程接口,采用價格比較低的服務器為運算節(jié)點,整個系統(tǒng)較之前系統(tǒng)的成本明顯降低,而且公開性和操作性都比較強[1]。軟件作為計算機體系結(jié)構(gòu)中的上層應用,在20世紀80年代前,只是為專門的計算機而定制的小程序,功能比較簡單更沒有形成產(chǎn)業(yè)。20世紀80年代后,隨著計算機硬件集成化程度提高,計算機體積變小個人電腦普及,各種功能齊全的軟件也應用而生,軟件開發(fā)逐漸標準化產(chǎn)業(yè)化。進入21世紀后,英特網(wǎng)普及,開源社區(qū)發(fā)展迅速,開源軟件開始流行,軟件開發(fā)也逐漸向網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展。其開發(fā)策略也從原來面向過程的編程轉(zhuǎn)化到了面向?qū)ο蟮木幊?開發(fā)的軟件功能更強大也更具有人性化,為人類在生活生產(chǎn)中解決很多實際問題。計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展使得計算機能夠以更低的成本,更好的互動,在網(wǎng)絡環(huán)境下發(fā)揮更好的性能。為人工智能的發(fā)展提供了更有效的運行環(huán)境。

2計算機硬件的發(fā)展

1946年,第一代電子管計算機研制成功,它的主要特征是體積大、耗電大,運算速度慢;1959年第二代晶體管計算機誕生,與電子管相比晶體管壽命長、體積小、運算速度快;1965年第三代集成電路計算機產(chǎn)生,集成電路技術(shù)使計算機在性能和結(jié)構(gòu)方面都有了很大的提升,其主要的代表就是IBM公司研制的360系列計算機;1971年以后,是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的計算機,以英特爾公司推出的x86系列和奔騰系列微處理器為標志,它不僅大大縮小了計算機的體積,而且還提高了計算機的處理能力。在處理器的研制上,英特爾公司不斷刷新著主頻記錄,處理器一直以摩爾定律的速度在發(fā)展,其處理能力每18個月到24個月就增加一倍。1972年的8080處理器,主頻2MHz每秒處理50萬條指令;1978年的8086處理器,主頻8MHz每秒處理80萬條指令;1982年的80286處理器,主頻12MHz每秒處理270萬條指令;1989年的486DX處理器,主頻25MHz每秒處理2000萬條指令;1993年的奔騰處理器,主頻233MHz每秒處理4.35億條指令;1997的奔騰Ⅱ處理器,主頻333MHz每秒處理7.7億條指令;2000年奔騰Ⅳ處理器,主頻已經(jīng)達到1.4GHz[2]。當英特爾還在一心追求處理器高主頻的時候,另一家公司NVIDIA在1999年8月了一種專門做圖像運算工作的微處理器GPU(GraphicProcessingUnit)。GPU采用的是一種全新的架構(gòu)模式,它將幾何轉(zhuǎn)換與光照功能以硬件的形式集成在圖形芯片中,由圖形芯片直接負責幾何轉(zhuǎn)換和光照操作,這使得處理器性能大大提高。與CPU相比,GPU在高清視頻、數(shù)碼照片處理、3D渲染等方面的表現(xiàn)非常優(yōu)越。GPU的誕生,使得對處理器的研制從追求高主頻轉(zhuǎn)換成追求高性能,NVIDIA與ATI兩大公司為此展開了激烈的競爭。直到2008年,隨著大數(shù)據(jù)云計算的興起,以及智能手機的廣泛應用,市場對高性能已不再是唯一的訴求,性能適中的輕量級GPU成為了下一個發(fā)展方向[3]。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)網(wǎng)絡的規(guī)模越來越大,采用多處理器集成的架構(gòu)模式使得算法實現(xiàn)的裝置體積巨大。為此,2015年,谷歌推出了TPU(TensorPro-cessingUnit),它是一種專用于神經(jīng)網(wǎng)絡計算的處理器,主要用于深度學習、AI運算,其算力較GPU有很大的提高。AlphaGo是第一個戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的人工智能機器人,最初它內(nèi)部安裝了1202個CPU和176個GPU用于運算處理。2015年引入TPU之后,與李世石對戰(zhàn)的AlphaGo,只有48個TPU負責所有的計算任務。存儲器是計算機硬件的另一個主要組成部分。在計算機體系中一般采用外存、緩存、內(nèi)存多級存儲策略。外存容量大成本低但相對讀取速度慢,通常用來保存需要長久存放于計算機內(nèi)的大量數(shù)據(jù),例如系統(tǒng)安裝的軟件、用戶的資料、數(shù)據(jù)庫等;緩存是為了提高數(shù)據(jù)讀取的命中率而引入的一種機制;內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取的速度與CPU相當,可以和CPU直接進行數(shù)據(jù)的交換,是CPU處理數(shù)據(jù)的來源。但因為內(nèi)存是通過大量的晶體管構(gòu)成寄存器來保存數(shù)據(jù)的,所以采用的硅片面積比較大,制造成本高,在系統(tǒng)中容量配置相對小些。但是隨著電子制造技術(shù)的提升,現(xiàn)在pc機硬盤的配置可以達到1TB,內(nèi)存容量如果是64位操作系統(tǒng)一般都在4GB。計算機存儲器容量的增加可以滿足人工智能時代海量數(shù)據(jù)的存儲。隨著計算機硬件的發(fā)展,計算機輸入系統(tǒng)也呈現(xiàn)多樣化形式。數(shù)據(jù)來源不再是單純的以鍵盤輸入為主的模式。攝像機微型化之后,計算機系統(tǒng)普遍都安裝了攝像頭,通過攝像頭可以實現(xiàn)視頻的采集;而在計算機系統(tǒng)中安裝聲音采集器可以實現(xiàn)語音輸入。傳感器可以模擬人類感官讓計算機可以像人類一樣從自然環(huán)境中獲取信息,常見的有觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、溫濕度傳感器和超聲波傳感器等。計算機的這些新型輸入方式更接近于人類日常生活的習慣,也使計算機用起來更人性化,智能化。計算機硬件的這些特性是人工智能發(fā)展的基本保障。

3計算機軟件的發(fā)展

計算機語言是計算機軟件開發(fā)的主要工具,也是解決實際問題的手段。20世紀50年代,為了方便人們操控計算機的運行,機器指令順應而生。它采用的是二進制編碼,增加了計算機的可操作性,但對用戶而言可讀性不高,調(diào)試難度大。匯編語言是第二代計算機語言,用字母和單詞(add、sub等)代替一些特定的指令,增加了程序的可讀性,但它是直接面向硬件的操作指令,程序的可移植性差。之后,出現(xiàn)的高級語言其表現(xiàn)形式更接近于數(shù)學語言和自然語言,可讀性強。而且不依賴于計算機硬件,能在不同的機器上運行,可移植性強。計算機語言的發(fā)展,極大地促進了計算機在各個領域的應用和普及,給人們的日常生活帶來了翻天覆地的變化。隨著人工智能的出現(xiàn),計算機語言也逐漸向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。1956年達特茅斯會議提出“人工智能”概念之后,1958年麥卡錫和明斯基的人工智能項目組,開發(fā)了LISP語言。LISP使用表結(jié)構(gòu)來表達非數(shù)值的計算問題,實現(xiàn)技術(shù)簡單是使用最廣泛的人工智能語言。1972年一種基于謂詞邏輯的編程語言Prolo生,它是面向邏輯面向用戶的一種編程語言,主要用于描述知識的邏輯關(guān)系和抽象概念,也稱為描述性語言。Prolog依照人的思維邏輯,運用數(shù)理邏輯中的謂詞邏輯來描述解決的問題方法,告訴計算機“要做什么”而不是“怎么做”。Prolog編寫的程序更接近于自然語言,邏輯性強易寫易讀易于正確性證明。1982年,由LarryWall設計的Perl語言是運行在Unix環(huán)境下的一種腳本語言。Perl對文件和字符有很強的處理能力,主要用于大型網(wǎng)站開發(fā)。20世紀90年代初,荷蘭人Rossum設計了Python語言,其語法清晰、簡潔,并且擁有大量第三方函數(shù)模塊,編程簡單但功能強大,很快成為了人工智能主要的編程語言[4]。在大數(shù)據(jù)背景下人工智能發(fā)展更加迅速,隨之而來的是計算機需處理的海量數(shù)據(jù),而且這些數(shù)據(jù)來源廣泛,特點多樣,若是利用傳統(tǒng)的算法進行數(shù)據(jù)的分析處理,確定數(shù)據(jù)的有效性和安全性,需耗費大量的時間,也導致整個系統(tǒng)運行變慢,性能下降。而人工智能語言編寫的軟件利用模糊邏輯粗糙集理論在不影響系統(tǒng)性能的情況下,可以對海量數(shù)據(jù)實現(xiàn)快速推理和分析,挖掘數(shù)據(jù)深層次的價值,得出其背后隱藏的規(guī)律,有效地幫助人類作出合理的決策。進入21世紀后,網(wǎng)絡高速發(fā)展,開源軟件由于開放二次開發(fā)的權(quán)力,具有低成本高安全的特性受到了各國企業(yè)和政府的支持得到迅速發(fā)展。開源軟件是在遵守一個開源協(xié)議的前提下,將程序的源代碼公開,允許其他人學習修改和,也可轉(zhuǎn)化成任何形式的實用軟件的一類軟件。截至2006年底,全球研發(fā)和應用開源軟件的企業(yè)占到了總數(shù)的50%以上。而人工智能開源軟件(OpenCV、NLTK、CNTK、TensorFlow等)在自然語言處理、計算機視覺、機器深度學習等領域中也扮演著重要的角色。

4結(jié)語

人工智能的發(fā)展涉及生物學、神經(jīng)學、仿生學、電子科學、計算機科學等學科,是多學科交叉融合發(fā)展的領域。用來支持人工智能實現(xiàn)的計算機系統(tǒng),也逐漸表現(xiàn)出一種軟中有硬、硬中有軟的混合模式。現(xiàn)場可編程門陣列(Field-ProgrammableGateArrays,FPGA)就是一種典型的代表。基于現(xiàn)場可編程門陣列的系統(tǒng)設計,其硬件功能的實現(xiàn)可以通過軟件設置來完成,通過調(diào)試軟件參數(shù)就可以實現(xiàn)硬件功能的改進。這種全新的軟硬件設計理念使計算機系統(tǒng)具有更強的靈活性和適應性,提高了人工智能的應用效率,為人工智能構(gòu)建了一個更具可擴展性的大腦。

參考文獻

[1]劉細妹.計算機體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].計算機產(chǎn)品與流通,2019(3):98.

[2]付華.淺析計算機硬件發(fā)展史[J].電腦知識與技術(shù),2016(13):249-250.

[3]Janlen.光影之路GPU架構(gòu)發(fā)展史[J].微型計算機,2011(33):99-117.

計算機體系結(jié)構(gòu)方向范文第3篇

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡；分布式；故障管理

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）26-5825-02

探討計算機的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)大致上可以從三個部分著手即網(wǎng)絡體系、網(wǎng)絡組織與網(wǎng)絡配置。網(wǎng)絡組織主要是通過物理結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡的成形對計算機網(wǎng)絡進行全面化的描述；網(wǎng)絡配置主要從網(wǎng)絡的應用著手，與計算機網(wǎng)絡的布局產(chǎn)生聯(lián)系，在硬件、軟件與通信上對計算機作進一步的描述；網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)則主要著眼于對計算機功能的描述。而分布式的計算機系統(tǒng)是結(jié)合計算機硬件配置與相應功能的配置為一體的系統(tǒng)，其是在互聯(lián)網(wǎng)絡的有效引導下，采用多處理器的模式，對中央處理器的任務進行合理分配，最終實現(xiàn)各個處理器之間的協(xié)調(diào)性與共享性。從根本上說，分布式的計算機系統(tǒng)，能夠?qū)χ鳈C的復雜邏輯結(jié)構(gòu)進行簡化，在自動化工業(yè)生產(chǎn)和企業(yè)管理中得到廣泛的應用。但是，如何對其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，仍然是網(wǎng)絡工作中的重中之重。該文將理論聯(lián)系實際，從計算機網(wǎng)絡的體系入手，深入分析分布式網(wǎng)絡治理的主要技術(shù)并對其進行總結(jié)，從而探討出未來網(wǎng)絡的發(fā)展目標。

1 分布式計算機體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論

現(xiàn)階段的計算機網(wǎng)絡功能主要包括：硬件資源共享，支持在全網(wǎng)范圍內(nèi)昂貴設備的共享包括處理、存貯、輸入輸出的所有資源。既節(jié)省了用戶的投資，又為管理均衡了負擔，給操作帶來了巨大的便利；軟件資源管理，在操作上支持用戶對各類大弄數(shù)據(jù)庫的遠程訪問并提供網(wǎng)絡文件傳送、遠地進程管理和遠程文件訪問的服務，避免不必要的數(shù)據(jù)存貯與人力勞動；用戶間信息交換，用戶可以通過計算機網(wǎng)絡來傳送電子郵件或。而分布式計算機系統(tǒng)是建立在計算機網(wǎng)路的基礎上較之先進的系統(tǒng)，在計算機功能上也有進一步的進展。分布式計算機系統(tǒng)在通信結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的功能上不斷進行優(yōu)化，使得計算機在應用領域的發(fā)展方向逐漸突顯。包括在以下幾個方面。

1）可擴展性與可重用：在一定意義上講，在分布式網(wǎng)絡的構(gòu)件建上采用N層結(jié)構(gòu)的模式，能有效促進程序中業(yè)務、數(shù)據(jù)庫訪問邏輯的有效分離，從而增加了編寫代碼維護的便利。另外，在程序的開發(fā)上有效運用分布式的結(jié)構(gòu)模式，明確了每個團隊人員的責任，有效調(diào)動了內(nèi)部員工的積極性，從而提高了企業(yè)的凝聚力。

2）數(shù)據(jù)讀寫的安全性與性能優(yōu)化：在使用常規(guī)的計算機分布式網(wǎng)絡體系時，我們一般用ASP寫數(shù)據(jù)庫，且直接在代碼里面設置賬號、密碼，因此比較容易產(chǎn)生泄露。采用分布式計算機的存儲過程后，數(shù)據(jù)只對客戶開放且只開放存貯過程的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)不能被直接讀寫而具有一定的安全性；在性能的優(yōu)化上，對數(shù)據(jù)的存貯過程進行了優(yōu)化，其支持預編譯即在首次程序使用時，查詢優(yōu)化器可以對數(shù)據(jù)進行分析、對程序進行優(yōu)化，從而獲取最終的系統(tǒng)計劃；對于已開發(fā)的數(shù)據(jù)存貯過程，分布式計算機的程序可被反復調(diào)用并支持其他語言的開發(fā)調(diào)用。

2 分布式計算機體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)管理體系

經(jīng)過對計算機市場深入研究后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡管理的標準、平臺很多，目前主要的管理標準有兩種：OSI的CMIS（公共管理信息服務）∕CMIF（公共管理信息協(xié)議）、IETF的SNMP（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）

1）OSI網(wǎng)絡管理體系：OSI網(wǎng)絡管理體系較以往體系有在其面對對象上的擴展包括：時間、繼承以及關(guān)聯(lián)。主要由四個部分組成即信息模型、通信模型、組織模型和功能模型，四種模型有機結(jié)合，增加了網(wǎng)絡管理在范圍上的寬度：信息模型，包括一些初級的管理結(jié)構(gòu)、對象和體系；組織模型，運用管理、系統(tǒng)的模式，在管理角色上進行深入定義；通信模型，是存在于通信體系下的結(jié)構(gòu)，其機制包括三個方面即應用管理、層管理與層操作；功能模型，對管理系統(tǒng)有效劃分為五個區(qū)域，區(qū)域間相互協(xié)調(diào)，對網(wǎng)絡共同管理。

2）SNMP網(wǎng)絡管理體系：其主要目的是對TCP∕IP進行有效的管理，其涵蓋的關(guān)鍵元素包括：者、管理信息庫、網(wǎng)絡管理協(xié)議與管理站，其中，管理站在本質(zhì)上屬于分立設備，可通過共享資源實現(xiàn)，是網(wǎng)絡管理員與站點之間的接口；者主要負責對SNMP進行裝備包括主機、路由器和集成器等，對管理的信息、動作請求進行有效處理，并報告情況特殊的小型故障給管理總站；MIB實質(zhì)上是管理對象的一種集合，管理站利用對MIB中對象具有的值來實現(xiàn)對網(wǎng)絡的監(jiān)控，且管理站與管理者之間的協(xié)議通信是通過SNMP來達成的，由于其在操作上的便捷性，SNMP網(wǎng)絡管理體系已在業(yè)界被廣泛的推廣與應用。

3）兩種管理體系的應用：從基本思想上看，分布式網(wǎng)絡管理體系的結(jié)構(gòu)是將網(wǎng)絡管理從整體上進行劃分，促進子管理域的實現(xiàn)。每個子管理域存在一個管理員，管理員之間進行信息的交流，到達到一定層次時，總管理員與之通信。與子管理域相同，子網(wǎng)域也有一個與之相適應的MIB，在網(wǎng)絡條件比較初級的條件下，MIB的數(shù)值可相同。中心服務器的MIB對各個領域的數(shù)劇可按需開展有選擇的匯總或者對其直接進行匯總。較常規(guī)集中管理的模式，分布式網(wǎng)絡管理模式降低了網(wǎng)絡管理的總流量，能對網(wǎng)絡堵塞實行有效控制，對網(wǎng)域進行有效的劃分，不僅擴展了網(wǎng)絡功能，還提高了網(wǎng)絡管理的效益。

3 基于WEB的分布式網(wǎng)絡管理

1）概括：經(jīng)調(diào)查研究，WEB分布式的網(wǎng)絡管理結(jié)構(gòu)是優(yōu)化分布式計算機結(jié)構(gòu)的主要方式。WEB的分布式網(wǎng)絡管理摒棄了以往雙層的管理模式，而是在客戶層下實行三層的體系結(jié)構(gòu)即瀏覽器、應用層和設備資源。其中應用層主要包含兩個方面，其分別為WEB、與應用服務器瀏覽器將用戶的指令有效送至服務器，服務器經(jīng)深入分析后，又將靜態(tài)的HTML文件資料輸送到應用服務器，最終獲取被傳回的動態(tài)HTML文件資料。

2）在WEB分布式管理體系下的體系結(jié)構(gòu)：通過對移動智能技術(shù)的應用來實現(xiàn)網(wǎng)絡的區(qū)域化管理，對網(wǎng)絡的集中式的模式進行改良。一方面，實現(xiàn)了網(wǎng)絡節(jié)上的主動性，另一方面，移動可自由移動在節(jié)點之間，支持在移動設備上進行對資源的管理，并擁有健全的委托分派機制。從而大大降低了傳輸負載，節(jié)省了對在體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的成本。

4 分布式計算機體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)

1）對設備開展統(tǒng)一管理化

通過分布式計算機系統(tǒng)的有效管理，在邏輯上，將網(wǎng)絡中所有相關(guān)聯(lián)的設備看做統(tǒng)一的整體。使得設備在與其他任意的點連接時，計算機的分布式設備管理系統(tǒng)都能夠在各種協(xié)議的建立或者WEB的管理方式下，通過一個唯一的IP地址實現(xiàn)對設備的管理，從數(shù)據(jù)、流量和軟件升級等各個方面實行優(yōu)化，進一步統(tǒng)一實現(xiàn)，深入減少網(wǎng)絡管理的難度。

2）解決“單點失效”問題

而對于在單點失效下分支網(wǎng)絡癱瘓的問題，在原則上，是實行鏈路聚合技術(shù)，總體上實現(xiàn)網(wǎng)絡核心、邊緣設備互聯(lián)上的互聯(lián)，通過中心節(jié)集中不同的設備，極大的提升了整個網(wǎng)絡的整體性能。分布式計算機體系不僅保證了網(wǎng)絡的高效能，在發(fā)生故障時，也能實現(xiàn)網(wǎng)絡設備上的代替，對原有的設備進行自動的替換，平均分配流量且保證了用戶的零額外配置。分布式計算機結(jié)構(gòu)體系，能夠為計算機的性能進行多方位的支持，從而在操作時實現(xiàn)有效互聯(lián)，并充分的享受到分布式計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)管理所能達到的優(yōu)勢，從根本上解決在計算機運行時的單點失效問題。另外，而就局部而言，交換設備是可以通過全分布式體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，從根本上來說，此種結(jié)構(gòu)中的每個模塊都有自己獨特的交換陣列，且每個模塊在操作上都實現(xiàn)了相對的獨立性，這樣就有效解決了在實行設備交換時局部會經(jīng)常性碰到的單一故障點的問題。

3）合理均衡數(shù)據(jù)流量

分布式的計算機結(jié)構(gòu)由對網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)流量的合理調(diào)度實現(xiàn)其自身的優(yōu)化。在相當大的程度上，分布式的模式實現(xiàn)了在所有網(wǎng)絡下個體設備的獨立性，對網(wǎng)絡中的瞬狙進行統(tǒng)一的測量。較第三層實施方法所不同得是，分布式的模式能夠在分布式交換架構(gòu)的所有交換機設備中均衡分配負荷，最大化地提高了網(wǎng)絡中路由的性能，對網(wǎng)絡的帶寬作出了最大限度上的運用。隨著交換架構(gòu)的不斷轉(zhuǎn)化，作為網(wǎng)絡核心整體，第三層的交換能力也會相應發(fā)生變化。因此，網(wǎng)絡在性能增長的同時也將自自身升級硬性化，較少受到系統(tǒng)損害。另外，分布式交換架構(gòu)中經(jīng)常性出現(xiàn)的交換機，提供服務給與其直接相聯(lián)的主機和交換機，這不僅有效解決了問題，在另一種層面上也，也使得自身的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

綜上說述，分布式計算機結(jié)構(gòu)體系是計算機發(fā)展的新方向，而WEB的分布式管理在計算機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。以上對分布式計算機結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化提出諸有效的措施，為其計算機的發(fā)展提供依據(jù)。就現(xiàn)階段的發(fā)展狀況來說，在網(wǎng)絡應用分布式網(wǎng)絡架構(gòu)技術(shù)，解決在計算機實際應用中的各種問題，企業(yè)可以根據(jù)自己的實際發(fā)展情況逐步添加新的設備，這就使得新一代的網(wǎng)絡成為可以自由伸縮、逐步擴展的網(wǎng)絡。

參考文獻：

[1] 徐世河，孔慶華，陳志榮，等.應用模糊綜合評判法進行計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的選型設計——兼論徐州工程機械集團公司計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的選型設計[J].計算機工程與應用，2012（8）：1448-1449，1526.

計算機體系結(jié)構(gòu)方向范文第4篇

中職計算機專業(yè)主要學習：計算機科學與技術(shù)、計算機軟件、計算機網(wǎng)絡、計算機信息、計算機通信、計算機廣告設計、計算機電子商務等等。具體而言，計算機專業(yè)的人要研究如何更好地設計、制造計算機，更好地開發(fā)計算機的新系統(tǒng)、新軟件、新功能等專業(yè)課知識。

計算機專業(yè)是計算機硬件與軟件相結(jié)合、面向系統(tǒng)、更偏向應用的寬口徑專業(yè)。通過基礎教學與專業(yè)訓練，培養(yǎng)基礎知識扎實、知識面寬、工程實踐能力強，具有開拓創(chuàng)新意識，在計算機科學與技術(shù)領域從事科學研究、教育、開發(fā)和應用的高級人才。

計算機學科的特色主要體現(xiàn)在：理論性強，實踐性強，發(fā)展迅速按一級學科培養(yǎng)基礎扎實的寬口徑人才，體現(xiàn)在重視數(shù)學、邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、電子設計、計算機體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)軟件等方面的理論基礎和專業(yè)技術(shù)基礎，前兩年半注重自然科學基礎課程和專業(yè)基礎課程，拓寬面向。后一年半主要是專業(yè)課程的設置，增加可選性、多樣性、靈活性和方向性，突出學科方向特色，體現(xiàn)最新技術(shù)發(fā)展動向。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

計算機體系結(jié)構(gòu)方向范文第5篇

關(guān)鍵詞：應用型本科；嵌入式課程體系；教學方法

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）36-8340-01

嵌入式是一門從上層應用到底層內(nèi)核開發(fā)的軟硬件結(jié)合，對綜合技術(shù)要求較高的技術(shù)領域，各高校近年來普遍開設嵌入式方向或?qū)I(yè)，我校也已經(jīng)在計算機科學與技術(shù)系設置嵌入式專業(yè)。目前我校計算機科學與技術(shù)系已經(jīng)開設的嵌入式課程的前續(xù)課程有數(shù)字電路，計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成原理、微機原理與接口技術(shù)、程序設計語言I及面向過程程序設計、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等。考慮到嵌入式課程建設的連續(xù)性、層次性和前沿性的需要，形成了包含嵌入式系統(tǒng)、嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動開發(fā)和嵌入式軟件設計在內(nèi)的嵌入式專業(yè)課程體系。下面主要介紹這三門課程的建設。

1 嵌入式課程設置

我系首次開設的嵌入式系統(tǒng)課程是偏硬件系統(tǒng)設計的一門課程，目標是通過對本門課程的學習，使學生了解ARM體系結(jié)構(gòu)，掌握ARM偽操作及偽指令，掌握嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建能力，包括嵌入式交叉編譯環(huán)境搭建，bootloader移植，文件系統(tǒng)制作，內(nèi)核的編譯過程；掌握Linux下C與匯編混合編程，同時理解嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序編寫思想。

考慮到實際的嵌入式系統(tǒng)設計過程中，對特定的微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的知識要求淡化的同時，對處理器接口知識的要求卻在增加。因此，嵌入式系統(tǒng)課程增加了嵌入式系統(tǒng)中常用的接口的基本原理和接口協(xié)議部分，學生可以通過本門課程的學習，自己動手搭建定制的嵌入式操作系統(tǒng)，并通過對實際的硬件接口學習及操作，增強學生的嵌入式系統(tǒng)設計的能力。

嵌入式驅(qū)動開發(fā)要求學生掌握驅(qū)動開發(fā)方法、開發(fā)流程；掌握內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及中斷機制等內(nèi)容，但是由于學時限制，起初開設的嵌入式系統(tǒng)課程，這部分內(nèi)容僅要求學生掌握驅(qū)動設備的類型及驅(qū)動開發(fā)流程。本次將嵌入式驅(qū)動開發(fā)部分的內(nèi)容獨立設置為一門課程——嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動開發(fā)，目標是通過學習本門課程，學生能夠理解嵌入式驅(qū)動開發(fā)基本概念、理論和方法；了解嵌入式Linux驅(qū)動工作原理，熟悉Linux內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機制；掌握交叉編譯工具的使用和嵌入式驅(qū)動開發(fā)整體流程。使學生在學完本門課程后，能夠自己動手開發(fā)驅(qū)動程序，并進行內(nèi)核編程開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)經(jīng)過系統(tǒng)設計和底層開發(fā)后，僅是一個具備了硬件、驅(qū)動及操作系統(tǒng)的設備，還需要在該系統(tǒng)上開發(fā)大量的應用軟件，才能稱之為有用的受人們歡迎的系統(tǒng)。所以嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)同樣重要。起初的嵌入式系統(tǒng)課程僅介紹了Linux下C與匯編混合編程方法，這僅適用于底層開發(fā)驅(qū)動的要求，但這遠遠不能滿足當今企業(yè)對嵌入式軟件開發(fā)人員的要求。本次將嵌入式軟件開發(fā)獨立設置為一門課程，目標是通過本課程學習掌握Linux常用命令及Linux下C編程及開發(fā)流程，掌握Linux操作系統(tǒng)編程關(guān)鍵技術(shù)，包括進程控制，多線程編程及網(wǎng)絡通信等。使學生在學完本門課程后，能夠進行多進程、多線程編程及網(wǎng)絡通信編程等功能，實現(xiàn)操作系統(tǒng)應用軟件的開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)，其前期課程為計算機體系結(jié)構(gòu)，計算機組成原理，微機原理與接口技術(shù)；嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動開發(fā)，其前期課程為操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，嵌入式系統(tǒng)；嵌入式軟件設計，其前期課程為程序設計語言I、面向過程程序設計、操作系統(tǒng)，編譯原理，嵌入式系統(tǒng)及嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動開發(fā)。

2 教學方法的運用

2.1 嵌入式系統(tǒng)課程

1）嵌入式Linux常用開發(fā)工具及GNU工具鏈生成部分采用案例教學法。通過搭建GNU工具鏈任務，讓學生在完成任務的同時達到熟練掌握常用命令及工具的作用。

2）嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建部分采用項目驅(qū)動法，學生在完成每節(jié)的學習后，完成Linux系統(tǒng)構(gòu)建的一部分功能，最終完成Linux系統(tǒng)構(gòu)建，通過綜合運用以上知識點，自己動手定制一個U盤上的最小系統(tǒng)，實現(xiàn)從U盤啟動系統(tǒng)。

3）嵌入式系統(tǒng)基礎接口的原理及協(xié)議部分，每部分內(nèi)容都有豐富的案例，由于這部分涉及的內(nèi)容比較多，采用案例分析法與分組討論法，通過設置設計型實驗項目，讓學生先討論，提出一個可行性方案，并最終在設備上實現(xiàn)各種功能。

2.2 嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動開發(fā)課程

1）Linux設備驅(qū)動概述及開發(fā)環(huán)境構(gòu)建及硬件基礎部分采用案例分析法，理解嵌入式驅(qū)動開發(fā)的方法； （下轉(zhuǎn)第8354頁）

2）Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程、Linux內(nèi)核模塊、Linux文件系統(tǒng)與設備文件系統(tǒng)部分采用任務驅(qū)動法，通過對模塊的加載卸載、模塊參數(shù)和編譯模塊等任務的操作使學生熟練掌握Linux內(nèi)核模塊的操作；

3）字符設備驅(qū)動部分采用案例分析法，了解嵌入式Linux驅(qū)動工作原理；

4）并發(fā)與競態(tài)、LINUX設備驅(qū)動中的阻塞、非阻塞I/O與異步通知、Linux異常處理體系結(jié)構(gòu)部分采用案例分析法進行講解，熟悉Linux內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機制。

2.3 嵌入式軟件設計課程

每部分都配有相應的任務或項目，各重點知識點都配有案例進行分析，便于學生理解和掌握。具體需要完成的項目包括：Linux下服務器配置項目；簡單程序開發(fā)項目；多進程及守護進程程序編寫任務；管道通信及共享內(nèi)存任務；生產(chǎn)者消費者項目；NTP協(xié)議項目。最終實現(xiàn)一個嵌入式Web應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)項目。

3 結(jié)束語

綜上所述，嵌入式課程由原來的一門課程，即嵌入式系統(tǒng)課程，通過教學內(nèi)容的擴充及調(diào)整為三門課程。將課程分為系統(tǒng)設計類課程，即嵌入式系統(tǒng)；底層開發(fā)類課程，即嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動開發(fā)；軟件開發(fā)應用類課程，即嵌入式軟件設計。通過綜合運用項目驅(qū)動教學法、分組討論法、任務驅(qū)動法、案例分析法等教學方法開展教學，引導和激發(fā)學生的主動學習和探究意識，引導和激發(fā)學生的動手實踐意識，達到學以致用。

參考文獻：