计算机新兴技术范文
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第1篇
中图分类号：TP393 文献标识码：A
21世纪已进入web2.0的时代。随着网络计算机的普及，计算机网络技术应运而生。计算机网络技术是按照特定的网络协议将地理空间上一些独立的、分散的计算机连接到一起从而形成一个具有更高的性能和更强大的功能的大系统，从而实现了网络上资源的共享和信息的传递两大功能。计算机网络技术是通讯技术与计算机技术相结合的产物。
1计算机网络技术的优势和不足
1.1计算机网络技术的优点
计算机网络技术的发展使得更多的资源得到了共享。人们可以运用多种方式开通上网功能，通过计算机网络在任何地点、任何时间查阅一些相关的信息，提高了人们工作的效率，改变了人们工作的方法和工作地点。在现代条件下，人们可以在办公室、家里甚至车上等任何地方进行办公，促进了办公自动化、工厂自动化和家庭自动化的发展。而且随着计算机网络逐渐向高速网络技术的阶段发展，人们通过这个开放的网络平台获得的资源不仅仅包括文字、图像、音频等，更包括计算机通讯、传真、交互传输等更高级的网络需求。
1.2计算机网路技术发展的不足
首先网络法律、法规不够完善，使得一些非法分子钻网络技术的空子，进行一些网络诈骗等非法活动，使得人们的网上银行等出现极大的安全隐患，导致人们资金受到损害。其次，网络技术安全系数不高，导致出现很多网上泄密的现象，客户的隐私和客户的数据资料被一些黑客等窃取、盗用，造成一定的损害。另外针对于青少年来说，网上不良信息泛滥，而他们没有鉴别的能力而无选择的接受，不利于了青少年的身心健康成长。第三，虽然网络技术迅速发展，但是高级网络技术人才缺乏，普通人只是粗略的掌握了计算机网络基本技术和基本技能，一些能够掌握计算机网络安全维护、网络编程等高级技术应用人才并不多，这造成了网络技术的发展与网络技术人才的匮乏不相适应。
2新形势下计算机网络技术发展的趋势和策略
2.1计算机网络技术的发展趋势
计算机网络技术是朝着集成性、开放性和智能化逐步发展的。随着计算机网络资源的高度集中，网络点对点、点对面、面对面的传播业更加的方便、快捷。而且整个计算机网络体系形成了一个开放性的、广泛的平台，各种各样的资源在统一的接口标准下形成一个整体的系统，被人们所认知和运用。智能化即人工智能，从上个世纪八十年代人工智能被引入市场，被人们所广泛接受和认可。而计算机网络技术也逐渐朝着智能化的方向发展，计算机网络网络发展中，人工智能使得机器也更加智能化，也必将改变人们的社会生产和生活习惯。
2.2网络技术的发展和深化
计算机网络技术的发展是一种螺旋上升的状态，对于计算机网络技术的研究推动了新的技术的应用，同时新技术飞应用也使得对网络技术的研究更加的深入。现阶段，传统的通讯协议由于太过于复杂，使得占用的网络资源较多，而且传输的效率低下。新形势下，要使得计算机网络技术不断发展，就要突破传统的低速传输的瓶颈，逐渐提高通讯速率和质量，让网络计算机技术适应快节奏的社会生活。另外还要深化计算机网络的软交换技术、光交换与智能光网络技术、宽带接入技术等，使得网络除了能够具备传统的文件传输的功能更能够提供更多的应用，如计算机视频会议等，为人们提供更大的便利和更好的服务。
2.3移动网络的迅猛发展
移动网络是未来计算机网络发展一个重要应用。新形势下，随着移动手机的功能逐渐丰富，手机逐渐成为了一个集通讯、游戏、娱乐与网络等一体的工具，利用手机这一重要的载体来实现移动网络成为了一个重要的趋势和发展方向。在未来也即将会有更多的定位感知服务通过手机这一移动设备来实现。在第四代网络技术即4G无线移动技术，传输的速度更加快捷，传输的媒介更加灵活，传输的内容也更加丰富。在4G的无线移动技术下，对多媒体的音乐、图像和视频做了更加人性化的处理，让人们随时、随地的轻松的浏览在线视频和网络电视、倾听音乐、办公学习。
2.4网络安全问题越来越受到重视
前面我们提到网络安全问题至关重要，它关系着每一个计算机网络使用者的切实利益，随着计算机网络发展，计算机网络安全问题也越来越严重。我们要保证合法网络用户的合法权益，禁止一些非法用户占用带宽。同时规范网络立法，加强对计算机网络信息的监管，加强对网络资源的管理和净化，打击一些利用极端手段盗取别人信息和数据资源等行为。最后还要积极研究一些维护网络安全的技术，如防火墙技术，防止非法用户未经别人允许侵入网络和占用资源，还可以通过在公共基础网络上建立虚拟专用网等形式维护计算机网络端系统的安全。
3结语
新形势下，计算机网络技术已经进入了一个高速网络技术阶段，随着局域网技术的成熟，一个集成性、开放性和智能化的网络计算机技术系统已经形成。计算机网络技术的发展促进了自愿的共享，也大大提高了人们的工作效率，改变了人们的社会生活。
参考文献
[1] 刘.计算机网络信息安全及其防护策略的研究[J].有色金属加工， 2009（03）.
第2篇
关键词：计算机技术；智能；网络发展；趋势研究
中图分类号：TP3-4
计算机在最近的几十年发展突飞猛进，是在众多行业中发展最快速的领域，技术成果的更新换代令人目不暇接。在全球化日益蔓延的今天，智能化技术、网络技术等逐渐发展成熟，使计算机的功能越来越广泛，涉及的领域也越来越多。计算机进入了日常生活和工作中，成为必不可少的办公、学习和娱乐工具。业已引起社会各界的高度重视，开发创新在各个领域不断的到了推进。
1 计算机技术的发展的特点
1.1 多极化
现阶段，个人计算机的普遍程度已经非常广泛，但各行业对计算机要求不仅仅局限在小型个人计算机上，很多大型、巨型的计算机也有着举足轻重的作用。因此，现在呈现出了巨型、大型、小型、微型机都有着各自的领域的形势，也就是多极化的形势。就如在尖端科学技术领域和国防事业领域，巨型计算机的存在具有非常大的必要性，在这些领域中巨型计算机应技术的应用的成熟度程度标志着一个国家计算机技术的整体水平。
1.2 智能化
计算机智能化是指使计算机通过模拟人的感觉和思维过程，使计算机处理信息能够更加精确和快速。这是第五代计算机力求实现的目标。计算机智能化的研究领域十分广泛，其中最具代表性的是计算机机器人技术。在计算机机器人技术上最著名的例子是，1997年运算速度为每秒约十亿次的“深蓝”计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。
1.3 网络化
网络化是计算机发展的又一个重要趋势。计算机网络化是指通过利用现代通信技术和计算机技术把不同地方的计算机连接起来，共同构建成一个大规模、功能多，并且可以相互传递信息的网络。计算机网络化的实现，使网络中的资源共享变成现实，大大提高信息中资源的整合程度，也为实现全球化做出了积极贡献。
目前，网络已经在全球范围内迅速普及，几乎所有的家庭或者办公室内都配有连接网络的计算机。有了网络的计算机，就能帮助用户能够更加快捷的了解到网络中的信息资源，提高计算机的使用效率，受到了广大用户的喜爱。
1.4 多媒体化
多媒体计算机的出现为计算机技术的发展翻开了新的一页。多媒体技术并不能简单地理解为多种媒体相结合的技术，应该是多种媒体技术的融合应用。
在计算机领域的多媒体化是指利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理文本、视频图像、图形、声音、文字等多种媒体信息的计算机。多媒体技术的产生使计算机技术中的各种信息资源有了相互的联系，成为一个相互交叉的整体。多媒体技术的产生也会帮助人们采取最适宜的方法去处理信息，改变现在矛盾的人机关系。
2 未来计算机的发展趋势
2.1 量子计算机
量子计算机是一种遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的新型计算机。当计算机中处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。在计算机领域应用量子技术是史无前例的。量子计算机的存储量远远大于普通计算机的存储量，计算速度也比个人计算机快得多。预计将在2030 年将普及量子计算机。
2.2 神经网络计算机
从字面上就可以理解出神经网络计算式是一种模仿人体大脑神经脉络所构建的计算机网络系统。人脑总体运行速度是远远高于电脑功能所能达到的速度的，在这个前提下神经网络计算机被看作是一个庞大的机器，处理着数量多且繁杂的信息。在这个过程中，神经网络计算机通过对信息进行判断和处理，进而得出有效的结论。神经网络计算机内的信息存储在神经元之间的联络网中。这样一来，就算神经元结点发生断裂，计算机还可以重新组建信息，保证机内信息不被泄露或丢失。
2.3 分子（生物）计算机
分子计算机是处理信息时利用分子计算的新型计算机。该类计算机运行主要利用分子晶体吸收以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机具有体积小、耗能少、运算速度快、存储信息量大、存储信息时间长的特点。在未来的日子里，分子技术的不断进步和成熟，将会使分子计算机普遍存在。生物计算机是以生物芯片取代在半导体硅片上集成效以万计的晶体管制成的计算机。生物计算机耗能低，存储量大，同时运算速度极快。但是，生物计算机也有自身难以克服的缺点，其中最主要的便是从中提取信息困难。这也导致了生物计算机在目前的技术条件下普及程度并不高。
2.4 光计算机
光计算机是由光代替电子或电流，实现高速处理大容量信息的计算机，它运算速度极高、耗电极低。光计算机的基础部件是空间光调制器，并采用光内连技术，在运算部分与存储部分之间进行光连接，运算部分可直接对存储部分进行并行存取。光计算机的构想使计算机接连体系结构方面实现了突破和创新，但光计算机在现阶段还处于研制阶段。众所周知，光与电子相比，其传播速度极快，它的能力超过了现有电话电缆的很多倍，同时光子计算机在一般室温下就可以使用，不易出现错误，和人脑具有类似的容错性。光计算机拥有的这些技术优势，在提高计算机功能的基础上，会促进光计算机的应用和普及。
2.5 纳米计算机
作为一种新兴技术，纳米技术的诞生也为计算机未来的发展提供了新的技术导向。纳米是一种长度单位，原称毫微米，就是10亿分之一米。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。纳米技术从被研发之初就受到了全世界科学研究者们的高度关注。从80年代直到现在，纳米技术的应用领域已经越来越广泛。专家预测，在不久的将来具有众多优势条件的纳米计算机将逐渐取代芯片计算机，推动计算机行业的快速发展。
3 结语
综上所述，可以推测出未来计算机技术发展趋势是更高、更广、更深。更高使指性能越来越高，速度越来越快；更广是指计算机技术发展方向更广，计算机的发展是朝着多个方面进行的，今后计算机的功能会更加全面；更深是指向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。
在当今社会，计算机已经渗透到社会的每一个角落，未来的计算机将发挥更大的作用，计算机技术也将带动各行各业的迅猛发展，为共同推动人类社会的进步做出贡献。无论是研究今后计算机技术的发展趋势还是计算机的发展趋势，现在的研究结果都有一定的未知性，我们只能大概确定在未来的日子里计算机技术可能会朝着某些方向发展，并为之付出努力。当某项技术遇到瓶颈时，需要科研人员创新思维，勇于攻克，创造计算机领域的新形势。
关于本文介绍的很多方面，都是即将或者快要实现的成果，而有一些则距离现实还有很大距离，甚至有些研究会是失败的，但这完全不能阻挡计算机的发展，也不会阻止与计算机有关的新技术的产生。
参考文献：
[1]方天培.计算机技术的发展趋势[J].建筑科学，1992，03.
[2]严正学.计算机与计算机技术的发展前景[J].科技与生活，2011，4.
[3]文德春.计算机技术发展趋势[J].科协论坛（下半月），2007，05.
第3篇
自20世纪80年代以来，计算机图形技术得到了飞速的发展，计算机图形技术的应用将电脑上的美术创作推入了一个新的阶段。高科技与艺术在非物质层面的结合使“数码艺术”这一艺术形式越来越广泛的被广大设计者所接受。计算机图形图像作为数码艺术中的代表，它的普及以及各种图形图像软件的完善，也使对图形图像的探索有了更大的创新空间。
计算机图形图像又称数字图形图像，即CG（ComPuter GraPhies），凡是经由计算机以数字方式输入处理并输出储存的图形图像都称计算机图形图像。它的艺术语言具有多元化、混杂化和相互融合的特点，极大地丰富和扩展了传统视觉艺术观。计算机图形图像可以随着时间的推移同步表现，生动地记录现实，但也可以天马行空，超越现实的表现出绚烂夺目，亦幻亦真的艺术画面。它的制作方法相对简单、便捷，成本很低，而且便于保存，传输和修改，视觉效果展示也更加直观，工作效率更高，更合适团队一起工作，使艺术作品真正做到了只有想得到，没有做不到。而且计算机图形图像作品具有无限复制性和网络传播性的特点，于是它的传播和显示异常方便。计算机图形图像技术真正将艺术从冷清的展览馆带到了人们大众的生活当中，这恰巧适应了现代人快节奏、高效率、求新鲜的心理需求。系统说来，计算机图形图像可以就其表现维度划分为空间维度和时间维度。空间维度可以具体划分为二维图形图像和三维图形图像，时间维度可以具体划分为静态图形图像和动态图形图像。随着计算机的广泛应用，图形图像越来越多的显示出其自身的特点和风格，分类也更加明确和具体。在西方一些发达国家，图形图像的应用早已迅速延伸到各行各业。在高速发展的技术与艺术领域，人类对艺术的创新要求越来越高，审美越来越严格，已有很多优秀的作品脱颖而出。但在我国，对图形图像的探索才刚刚开始，还有很多陈旧思维观念未被改变，急需对其做出迅速调整才可以以创新的姿态跟上越来越快的变换速度，这就为当下的创作人员带来了前所未有的机遇和挑战。我国与西方国家在图形图像艺术方面的差距也预示了我们的发展前景。进入21世纪以后，计算机图形技术这个新兴的行业广泛的应用在影视、广告等各个行业中并创造出巨大的经济价值。直至今天，计算机技术与艺术的结合正在以一种令人瞠目结舌的发展速度冲击着人们的日常生活。游戏、影视、动漫热无疑站在了这股计算机图形技术浪潮的前端。预计在未来5年之内，计算机图形技术的相关产业将成为全国娱乐业和IT业的支柱产性业之一。计算机图形技术产业将大力带动信息产业、软件技术产业、硬件设备产业等产业的发展，进而推动文化媒体、娱乐、影院等周边产业和其衍生产业的发展。
在计算机技术平民化的今天，似乎每个人都可以使用越来越智能的软件制作出象模象样的视觉作品，让人领略到图形图像艺术的神奇。然而，从艺术的角度审视，在极其丰富的视觉意象的背后，大量缺乏美，缺乏独创性的作品对艺术创新发展的推动，并不具有十分重要的意义。未有创作理论和观念上的突破是关键所在。理论落后于实践，这在一定程度上局限了图形图像艺术的发展。市面上多见的是对技术解说方面的书籍，而少有关于计算机图形图像艺术文化特征的全面理论研究专著。要知道技术它只是手段而非目的，所以只有正确的把握发展方向，发展重点，将技术与艺术完美结合，才能使计算机图形图像这一新兴艺术形式得到健康而长远的发展。
对于计算机图形图像艺术来说，一个好作品的产生包含三个方面的内容：创意的表现、个人构图能力的高低以及计算机技术的掌握。创意的表现需要具有创新思维，跳跃思维并且能够灵活善变。这就与设计者在日常实践中的积累与个人美术素养的高低息息相关。而构图主要指平面构成、色彩构成和立体构成。设计者需要将各个元素合理结合，才能吸引大众的目光和兴趣。计算机技术的掌握就是指对于各个图形图像软件的合理应用，只有熟练的掌握计算机技术才能将设计者存在于心中的画面表现出来。这三方面的结合是产生富有戏剧性的优秀作品的必要条件。在日常应用，尤其是平面广告应用中，这三方面的完美结合就会深深吸引观看者的目光，并产生不可思议的商业效果，给人留下深刻的印象。而在三维动画艺术领域和影视特效领域，这三方面的应用更为明显。它使在现实中无法产生的神奇特效在数字化的编辑与整合中得以实现。无数优秀的导演们以此将自己的梦幻世界变为现实。当我们在欣赏电影的同时，无不感叹其中天马行空的创意，如梦如幻的画面以及栩栩如生的特效，最终沉浸于作品之中。
计算机图形艺术为视觉表现打开了一扇新的大门。计算机图形技术轻而易举的完成了人们用手工很难完成的视觉效果。例如，Photoshop里的滤镜，其多种效果就是传统手工技能无法实现的。还有画面中的灯光的渲染，色彩的微妙变化，元素的自由编排等都可以用计算机图形技术实现。它使艺术设计的表现相较传统的手绘设计更为精确、快捷、准确、艳丽、特别。计算机提供了各种快速的设计方法和手段，设计师的手从繁重的重复的缓慢的劳动中解放了出来。没有巨大的办公桌，成堆的颜料，厚重的画布和各种类型的画笔，设计进入了另一个新的创作空间。鼠标，键盘，显示器便可以开始工作，屏幕代替纸张和画布，鼠标代替刷子和刮刀，电子合成颜色代替调色板，调整方便，操作简单，携带便利，传输快捷......随着各种即时输入设备和输出系统的越来越先进，色彩越来越丰富，显示越来越精细，使一切都变得容易和快速了起来。当这一切发展起来的同时，人们便更期待欣赏到有艺术价值的设计作品，那么仅仅有电脑技术是远远不够的，更要将艺术创意与其结合，二者缺一不可。大多数人都更加注重电脑技术上的学习而完全忽略了设计艺术上的创意，就会使作品空洞没有内涵。而作品的优劣，艺术才是本质内容，才是重心的创造者。“技术”与“艺术”两方面的知识都必不可少，它们是相辅相成的，忽略艺术的技术就像失去了灵魂的躯体，不论再怎么精致也没有价值。他们的关系应该是：艺术是目的，技术是手段。技术支持着艺术，艺术填充了技术。艺术因技术而光彩夺目，技术因艺术而永驻于心。计算机图形图像产业注重硬件和软件技术，注重世界潮流的最新科技，但这并不是拿来炫耀的，技术的存在是为了提高了艺术表现力和感染力。一个好演员，不会不顾剧情的需要而专爱抢戏。忽略了艺术表现力以外的图像技术，是肤浅的，是没有生命力的。目前已经有不少学者和专家认识到这一问题并且做了大量的综合性理论剖析和论述，弥补了不少的理论研究上的空白，如深圳大学的田少煦教授，厦门大学的黄鸣奋教授等。
自从有了人类，艺术便产生了。艺术是人精神的生活方式是一种审美的劳动，艺术的起源甚至要比科学早得多，电影、建筑、音乐、舞蹈、歌唱、戏剧、广告等那一项都离不开艺术艺术。当然艺术也有优劣之分，无论文化深浅，素质高低，人人都能关于艺术评论几句。要认识艺术接触艺术并不难，难的是不同于平庸的创新艺术思想。如今，大众的眼光越来越挑剔，如何增强设计作品的艺术表现力，如何提高整个行业的技术水平和美学素养，如何有效率地提高创作水平和制作水平成为了研究的重点问题。创新作为提高创作水平的必须要素被一次次的提起。从文化等方面准确把握计算机图形图像的特征，将有益于艺术创作理论和观念上的更新与突破，为其提高打好基础。
计算机图形艺术为人类的生活增添了不少乐趣，使大众的艺术观念发生了深刻的变化，为当代社会积累了宝贵财富，并为未来留下了重要的文化遗产。如何走出中国的计算机图形艺术之路，对我们来说无疑是更大的挑战。
参考文献：
[1] 龚声蓉.《计算机图形技术》.北京大学出版社，2004.
[2] 辜居一（主编）.《数字化艺术论坛》.浙江人民美术出版社，2002.
[3] 宋妍.《都是新艺术--CG和数字艺术》.互联网周刊,2004.
第4篇
关键词：计算机应用；通信技术；网络管理
随着信息时代的来临，数字化信息革命正改变着人类的工作和生活方式，数字化革命使新的技术应运而生，计算机通信网络技术就是其发展产物之一。网络科技的迅速发展，使互联网覆盖千家万户。信息时代的到来，计算机和网络通讯迅速发展，计算机通信网络技术运用也越来越广泛，它不但给人们带来了许多方便，并且成为了信息网络系统中最重要的角色之一。当前，我国的计算机网络技术发展良好，然而在通信方面的技术仍然还有待提高，因此，针对当前出现的问题需要采取合理措施来优化计算机网络通信系统，从而提高网络通信的可靠性。
1影响计算机通信网络可靠性设计的主要因素
1.1网络安全管理对网络可靠性的影响
大型计算机通信网络系统就好比是一个大型水库，不断涌入大量信息。计算机网络连接多台计算机网络设备和终端。在使用计算机通信网络时，由于计算机网络中包含的信息量过于庞大，各种计算机品牌和出厂商对于出产的网络产品，对硬软件设备规格和兼容性要求也会不同，很多时候不能保证网络的安全性和可靠性。例如，网上购物、网络市场交易、网络资源整合等，如果对网络的安全管理不到位，各种黑网站会乘虚而入，与形形的众多网站混杂在一起，让用户无法准确辨识真假，很有可能影响到相关信息的采集和统计，严重的话，可能会让计算机黑客制造病毒脚本入侵用户的电脑等网络设备，甚至导致电脑设备终端服务大面积瘫痪，使得重要数据丢失，人们的隐私和财产将受到严重威胁，所以，对计算机网络安全的实时掌控和严格把关是计算机通信网络可靠性原则的一项重大任务和严峻挑战[1]。
1.2传输交换设备对网络可靠性的影响
传输交换设备在计算机通信网络中扮演的角色也相当重要，直接影响计算机通信网络的运行。考虑到网络可靠性方面，布线系统造成的计算机网络故障往往是最为棘手的问题，想彻底解决要付出极大代价和耗费大量资源。这就要求在提高计算机通信网络可靠性的同时，增强容错能力并且在布线方面的工作要多方位考虑，最好采用双布线模式，一旦网络发生故障确保能及时切换。在小成本建设的计算机网络中，最好将传输设备集成器与多个终端用户集成到一起，使其与其他计算机网络发生的错误隔离开来，尽可能将计算机网络故障率降到最低。
1.3用户设备对网络可靠性的影响
对于计算机通信网络而言，实现计算机网络通信价值的主要渠道就是用户。计算机网络的功能最终体现在用户终端上。用户终端是直接面向用户的设备，可靠性至关重要。用户终端设备的交互能力对网络可靠性有着直接反映。许多时候计算机用户网络通信时都会出现一些故障，有时运行时会出现卡屏、死机等状况，多数情况下，都是直接检查和维修用户终端设备，因此，用户终端设备的好坏直接影响计算机通信网络的可靠性，用户终端的交互能力越强，性能越好，计算机通信网络的可靠性也就越高。拥有良好的用户设备也是实现网络可靠性的关键[2]。
2提高计算机通信网络可靠性的方法
2.1使用网络保护与恢复技术
使用网络保护和恢复技术可以有效提高计算机通信网络的可靠性，保护与恢复都是针对网络故障的，将故障连接到设备上的业务流导向备用连接设备，从而保证业务连续性，二者的主要区别在于对备用路径的选择方式上。保护是在建立连接或规划设计网络时，也就是在网络故障发生之前，预留专门用于保护的网络资源，这种方式对网络资源的利用率低，但可以保证100%的业务恢复和较快的业务恢复速度。而恢复是当网络发生故障时，在网络中动态地寻找具有空闲容量的网络资源，不需要预留资源，但有可能出现当故障发生时无空闲资源可用的情形，从而导致无法保证100%的业务恢复，并且所需恢复时间较长。对网络中的节点（节点中的设备）、两个直接相邻节点间的链路或端到端路径均可实施保护或恢复，来保证全网的可靠性。对于链路或路径的保护可以采用保护或恢复的方式，方案的选择主要依据所需保证的业务恢复程度、恢复速度与备用资源可用性及代价进行判决。
2.2提高网络设备的可靠性
计算机通信网络的可靠性原则是保障网络安全的基本要点，提高计算机网络设备的可靠性应从以下几点考虑，首先要对计算机设备的质量进行严格把关。在采购设备时应将设备制造商的实际研发能力、完善的可靠性保障流程作为首要考虑条件。要使用完善的集成产品开发流程来保证设备软硬件设计的可靠性，采用系统可靠性设计和优化系统结构，充分结合计算机通信网络的实际情况提出科学解决方案，运用全面采购控制、设计规范等保证器件可靠性和应用的规范，提供闭环的问题处理、跟踪流程解决方案，以保证设备问题能得到及时跟踪和解决。其次，适当提高设备配置水平，不断完善设备业务备份保护功能。对关键功能模块可通过采用冗余备份保护的方法，提高设备可靠性。第三，以提高设备本身防护能力和检测水平供给可靠性为手段，来提高网络设备运行的可靠性[3]。
3结语
21世纪是一个经济全球化的时代，计算机通信网络技术的发展带人们走向了一个新的高度。计算机使用人数不断增加，计算机通信网络技术的发展不但给人们的生活带来了许多方便，同时也缩短了人们和世界的距离，促进了社会发展。当前，计算机通信网络技术虽然得到了较大发展，然而在很多方面仍然存在许多问题，比如网络安全管理、传输交换设备等，这些都是需要改进的地方。提高计算机通信网络的可靠性需要多方面的努力和创新，不但需要资金的支持，更需要技术的革新。这就需要各方面专业人员在实际工作中不断积累资料、总结经验，善于发现问题和解决问题，并不断实践、探索、研究，采用各种先进工艺和技术手段，采取各种有效措施，提高计算机通信网络的可靠性，使计算机通信网络技术发展得更好。
参考文献
[1]王洪丽.计算机通信网络可靠性设计技术研究[J].信息技术与信息化,2014(6):198-199.
[2]任艳斐.计算机通信网络可靠性设计技术的分析与研究[J].科学导报,2013(13):136-137.
第5篇
【关键词】计算机；单片机；串行通信技术
单片机现在的应用越来越广泛，主要就是因为单片机在使用的时候比较的灵活，而且性价比也是非常的高，但是单片机还是有一些自己本身的缺点，那就是单片机的存储容量是比较的小，从而使得单片机在处理数据的时候量不是很大。所以为了能够解决单片机在使用过程当中的这些缺点，就可以把计算机和单片机进行连接，由单片机来进行数据的采集，然后将采集到的数据进行汇总传输到计算机当中，再由计算机来对这些采集到的数据进行处理。为了能够很好的实现这一做法，就必须要完成计算机和单片机之间的通信技术，而现在计算机和单片机之间的通信技术一般采用的都是串行的通信技术。
一、对于通信技术的一些基础介绍
（一）数据进行传输的方式分类
首先就是单工的数据传输方式，主要就是指在进行数据传输的时候，传输的方向是固定不变的，在传输数据的时候只能朝着一个方向进行数据的传输。所以这样的一种传输方式，也就使得它的应用范围是有一定限制的，主要就是应用在那些串行口的打印机在传输打印数据或者是单一方向的对数据进行采集。因为这种数据的传输方式是不能双向进行的，所以也就不能够完成数据之间的一个交换。然后就是半双工的数据传输方式，这种数据的传输方式就是可以进行双向的数据传输，但是在传输的时候却是需要分时段来进行，而且数据传输的效率是比较低的。这样的传输特点也会使得这样的数据传输方式在应用的时候会受到一定的限制，一般都只有在某种特定的情况下才会使用这样的数据传输方式，如开关切换的时候进行的数据之间的传输。其次就是全双工的数据传输方式，这种数据的传输方式就能够很好的解决上述两种传输方式的一些局限性，对于那些双方都有数据需要进行传输和交互的情况之下，几句可以采用这种全双工的数据传输方式，这种传输的方式能够很好的提高设备的使用效率，而且对于那些传输设备的负责度也相应的提高了很多，应用的范围也是比较的广。最后就是多工的数据传输方式，上面所说的那几种数据的传输方式，数据的信息都是在相同的线路上，而且在进行数据传输的时候频率还是特定的。而多工的数据传输方式主要就是在通信技术不断发展和进步的情况下，使用一些新技术和新设备然后通过某种特定的线路来完成更多的数据传输。
（二）串行通信技术的分类
串行通信技术主要就是指在相同的一根线路之上，一位一位的进行数据之间的传输。在计算机和单片机正常工作的时候都需要一个工作的前提，那就是时钟基准。如果按照时钟是否一致来对串行通信技术分类的话就可以分为同步和异步串行通信。同步串行通信主要就是指接收方和发送方在进行数据传输的时候采用的是同一种时钟，它们之间的步调是相同的。在进行数据传输的时候，传输的步调是不需要起始位和停止位来进行协调的，而在对传输的数据包进行区分的时候主要就是用传输标志。这种数据的传输方式一般应用在那些传输的数据量非常大的地方。而异步串行通信主要就是指接收方和发送方在进行数据传输的时候采用的不是同一种时钟，它们之间的步调也是不相同的。
二、计算机的串行通信技术
在计算机进行串行通信的时候，串口是通信的设备，和一般的USB接口是不一样的。串口在进行数据传输的时候主要是以bit来完成的，在串口传输一个字节的时候需要发送8bit，在计算机的串口通信当中，波特率是一种最常用的参数，波特率主要就是指在一定的单位时间内传送的比特位，经常是用秒来作为单位的。在串口的通信数据传输当中，数据的位数通常就是数据位，在确定数据位时候，通常是依靠相关的协议要求来确定的，一般情况之下可以是5、7、8位。而停止位主要就是指在串口通信进行数据传输的时候，数据包的最后一位就是停止位，一般情况下可以是1、1.5、2。在串口通信进行数据传输的时候，也是会受到一些外界的干扰从而发生数据的传输错误，而对于一些简单的校错方式基本上都是通过校验码来提供的，而在数据的传输过程当中，校验码是可以没有的。在对串口通信进行分类的时候，可以根据串行通信之间的不同协议，分成RS232、RS442、RS485。在这几个串口通信当中，RS232的出现是最早的，而后通过对RS232进行一定的改进和完善就有了RS442和RS485。而这几种串口通信也有着自己的一些缺点和优势。计算机的通信接口如图1所示。
三、单片机的串行通信技术
现在很多的单片机当中都有一个双全工的串口，它不仅可以接收数据，同时还可以发送数据。在每一个单片机的手册当中，都有对这个单片机的串口进行比较详细的介绍。用户在对单片机的硬件进行设计的时候，应该要按照相应的手册说明来进行合理的设计，然后再和的设备进行连接，而在对单片机的软件进行设计的时候，应该要在单片机开机初始化的时候就要对单片机的寄存器进行合理的编程，这样的话单片机才能够进行正确的初始化，从而才能够让单片机按照用户的一些设计要求来进行工作。在单片机当中，寄存器是非常重要的，所以不管单片机简单还是负责，都应该要在编程的时候对寄存器进行相应的设置。
四、结束语
随着社会科学技术的不断进步和发展，使得现在的单片机应用的范围是越来越广泛，但是如果只是依靠单片机技术的话，是很难去满足实际生产的需要的，所以为了能够很好的解决这一问题，就可以采用计算机和单片机的串行通信技术，来实现远程数据的传输。在使用串行通信技术的时候，那些远程的数据传输能够得到很好的质量保证，使得这项技术在实际的生产应用当中具有很好的实用价值。在科学技术不断发展和进步的时候，物联网技术的大力发展和推广，也将会使得计算机和单片机之间的串行通信技术更加的具有实用的发展。
参考文献
[1]周子琛，申振宁.用VB实现计算机与单片机的串行通信[J].半导体技术，2002，01：42-44.
[2]许杨文.PC机与单片机的串行通信[J].金华职业技术学院学报，2006，03：29-31.
[3]彭顺，潘玉田.单片机串行口的并行通信技术[J].机械管理开发，2007，05：95-96.
第6篇
【关键词】非学校化社会;云计算;构想
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)01―0010―04
一 问题的提出
20世纪60年代中期由于美国当时的特定历史背景,“非制度化”“非学校化”教育思潮曾一度风靡。激进主义教育家伊里奇认为:从20世纪初起,尽管许多教育家尤其是进步主义教育家强烈要求改革传统学校教育的单一性和封闭性,批判以教师,教材和课堂为中心的教学,但学校教育并未取得根本性的改变。学校因无力提供一种真正自由的教育而异化为一种制度化机构。只有全面改造学校或废除学校,才能恢复教育的本来面目。鉴于当时的社会环境和条件,也有人认为:“伊里奇这种激进的见解,就其绝对形式而言,看来并不符合世界上任何现有的社会政治范畴……”[1]。笔者参考相关文献,针对现行学校教育中存在的种种弊端和不足,倡导构建一种新型学习社会。更为重要的是笔者寻求到了实现这种新型社会的理论及技术支持,证明了这种新型社会的构建并非空想。
云计算是一种新兴的共享基础架构的方法,可以将巨大的系统连接在一起,以提供各种IT服务。从理论上通俗地讲,云计算指一种新型的计算模式,它依赖的不是个人电脑,也不是独立的服务器,而是用户无需关心其内部结构的“云”。云计算将所有的计算资源集中起来,并由软件实现自动管理,无需人为参与。在云计算的基本结构中,主体部分是由多台服务器组成的“云”,为了最大化其计算能力,其中通常会使用虚拟化等技术[2]。基于学校教育中存在的一些问题和当前相关成熟技术的支持,笔者创造并选择性地将目前发展较为迅速的云计算思想与伊里奇的激进思想结合起来,在新的时代背景和社会环境下,倡导构建一种新的学习社会,旨在为学校的教育改革抛砖引玉,添加一份微薄的力量。文章最后对可实现的新型学习社会和目前的学习型社会做了简单对比,并提出一些建议。
二 基于云计算的非学校化学习社会的初步构想
传统的学校教育,目前尚存在一些不足之处,非学校化社会的思想正弥补了这些不足之处。需要说明:在非学校化思想中要废除的学校并非所有的学校,而是伊里奇理论中提到的:“与教师有关的、要求特定年龄阶段的人全日制地学习必修课程的过程的学校”[3]。
学习是个人自主的活动,完全是自律、自助、自我实现的过程,没有交换价值,本身就是一种价值。真正的学习是学生完全自愿参加的学习。伊里奇指出:“学习是最少受别人操纵的人类的活动。大部分学习不是教的结果,而是不受阻碍地参与某种有意义系统的结果,大部分人是通过参与系统而学习的”[4]。而传统学校教育在时间、空间上都束缚了学生的自由发展:学生不可以自主地选择上课时间和地点,必须按照学校所规定的作息时间和地点进行学习,时空局限性强。其次,学校的教学模式一直在变革,但是对于不同的学生仍采用统一的授课模式,学生没有选择的权利,只能被动地接受单一的教学模式,这样并不不利于学生独立、自主的发展,也不利于学生人际关系、个人能力,创造潜能的发展。另外,授课教师的授课风格也影响着知识的传输和学生的接受效率,教师自身的素质在一定程度上也是影响学生学习的重要因素。笔者认为,教育应该被视为使个体获得真实的人所具有的自我肯定的手段。通过教育,使人能够对自身及其生活现实有一个正确的认识[5]。这些都是以学校教育为主的传统学习型社会目前无法完全解决的问题。基于云计算技术构建的新型学习社会中,云计算技术为解决这些问题提供了有力的保障。
非学校化思想倡导学习是促进学生的自由、平等、人际关系;倡导去除传统化式的学校,反对学校和社会对于知识的垄断性;倡导学习者脱离学校和社会的束缚、自由地选择知识,自由安排和设计学习,以人性的最终发展为教育的目标。首先,伊里奇主张在全社会普遍建立自由学校,避免采用分年级入学管理,让合格的学生在合格教师指导下学习隐蔽课程的管理方式。这里的隐蔽课程指学校的社会基础,由监护、社会角色选择、价值与信仰的灌输、知识和技能教育等学校的社会职能构成的有机结构。隐蔽课程的目的是传播社会的社会性神话,如机会均等、自由、进步和效率等,隐蔽课程是一种仪式,学校和社会通过这种仪式筛选学生,筛选过程看似平等,实际上仪式本身却在为某种特定阶级意识和价值作辩护。其次,更重要的是伊里奇主张全社会必须提供某种机构,在这种机构中,所有参与者---老师和学生都可以免受学校化社会的隐蔽基础的影响。在这种情况下,基于云计算的非学校化社会显得更为需要。
伊里奇还倡导学习网络取代学校教育,他设计了四种学习网络:(1)为教育对象提供参考资料的服务,包括图书、文学资料、磁带标本等凡是能收集到的实物都可以作为教育资料;(2)技艺交流,这种网络可以由各种技能中心组成,包括免费技能中心和技艺交流银行;(3)同伴切磋,场所可以由切磋双方协定;(4)教育工作者的网络服务,包括创造和操作学习网络的工作、引导学生和家长使用这些网络的工作以及教育的激发和教导工作。
更多的专家担心这种学习型社会实现的可行性。云计算技术则以其独特的优势解决了学生在非学校社会自由学习中存在的问题。学生只要拥有一个功能完整的浏览器,并安装一个简单的操作系统,包括PC、手机、MP3、汽车上的CD甚至手表,“一开机,输入用户名和密码就能从‘云’端获取自己的应用,进行移动学习,比在终端里更简单。这里所指的“云”就是计算机群,每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。这些“云”可以随时更新,保证长生不老。学生可以通过身边价格低廉的手机、手表、mp3等设备随时随地自由学习,摆脱了空间和时间的限制,摆脱了传统学校学习的各种不利因素,可以选择自己合适有效的学习方法自行设计学习,学生学习的资源也会全部共享到了“云”。目前较为流行的3G技术更是为这种自由式的非学校化的学习提供了支持。
图1为CherryPal PC拥有4GB NAND闪存,802.11g无线网卡,2个USB接口,以及10/100以太网卡,VGA输出和耳机插口。虽然闪存容量并不高,不过用户基本上用不到它。因为每一个使用云服务的用户在服务器上拥有50GB的存储空间,并可以升级。价格只有249美元。图2为万华PowerDisk MP2008,小巧的表身配备了超大的液晶显示屏,使产品实用性得到保证,同时该产品还具备蓝牙、MP3、MP4、1G内存卡可扩展等手机主流配置。融合了上网、接打电话、收发短信、听音乐、看电影、录音、玩游戏等时尚功能。
图3为谷歌免费Android平台手机。这款手机是谷歌专门为“云计算”时代设计的操作系统,它的好处是:它和Windows Mobile、Symbian等不同,是免费的,可以节省手机的成本,用户可以自己修改设置及相关应用,与其他手机相比可以节省30%的软件授权费用。图4基于“云”的理念的“云影音(Cloud video)”通过一种特殊的“客户端”,使学习者轻松获取互联网上海量的影音资源,云影音(Cloud video)计划实质上是基于Internet的下一代随身娱乐终端。
云计算以其特有的优势解决了传统学校教育为主的学习社会中许多不可调和的矛盾,首先,云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,不用再担心数据的丢失或损坏。因为在“云”的另一端,有全世界最专业的团队来帮你管理信息,最先进的数据中心来帮你保存数据,严格的权限管理策略帮助你放心地与你指定的人共享数据。这样学习资源可以达到真正意义上的最低成本的共享。其次,云计算对用户端的设备要求很低,简单的手机、手表、pc就可以方便地行学习。学生只要拥有简单的设备就可以利用互联网进行学习,不受时间和空间的限制。这一优势给很多教育资源缺乏、教育不公平的地区提出了解决办法。第三,云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享,在云计算的网络应用模式中,数据只有一份,保存在“云”的另一端,学生的所有电子设备只需要连接互联网,就可以同时访问和使用同一份数据。不需要担心设备之间的兼容问题(如图5)。最后,云计算为学生使用网络提供了无限多的可能,为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间,也为学生完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。
三 基于云计算的非学校化社会和现行的学习社会的比较
1 学习目标
现行的以学校教育为主的学习的社会目的和学生的学习目标更多是为了满足国家对教育所要造就的社会个体在质量规格上的规定,具体规定和控制某一类、某一层次学校教育的人才培养规格,又或者按照具体的教育目标,例如《教育目标分类学》中的“教育目标”分层次地进行人才的培养。
笔者所倡导的新型的学习社会更加注重教育的终极目标,即人性的全面自由的发展,在学生自我学习动机的指引下,教师和管理人员引导、组织、配置,设计教学资源,充分地发挥学生的自主性、创造性,完全遵循学生自己的发展方向和发展目标,从真正意义上实现学生的自主学习。
2学习资源
现行的学校教育中资源的共享没有真正意义上实现完全共享,由于老师、区域、教育成本差异等原因,教育资源达到共享的可能性比较小,在一定程度上导致了教育不公平现象。
新型的学习社会资源是无限共享的,只要学生拥有一个根据自己的喜好选择的任何形式的浏览器载体,都可以无限制地从“云”获取资源,这在一定程度上解决了教育资源不能完全共享的难题。而且学生一旦使用了这个云,那么相应地学生的资源也会进入中心“云”,也可以被其他人共享。这种基于云计算技术的新型非学校化的社会,资源可以完全共享,成本也比较低,在一定程度上可以缓解教育资源相对不足和教育不公平。
3学习过程
许多教育家都将注意力集中于使学校成为更庄重、更文明、更解放、更个性化教育的场所。教师在学校中是主导的地位,课程的设计要遵循教学大纲,课程的设计要面向整个班级,并不能完全实现因材施教,学校中学生虽然是学习的主体,但是却受到了众多因素的控制和干扰,学习过程对于有些学生来说是适合的,但是对于其他同学可能并不合适。根据多元智力理论分析,学生之间是存在差异的,所擅长的智力也不同。如果让学生进行同样的过程学习,那学校的教育就相当于“填鸭式”。
新型的学习社会与现行的学习社会相比较,最大的优势在于学生可以自主控制学习过程。学生完全发挥了主动性,老师和组织人员只是起到了辅助作用。学生可以在教师的引导下,自主的到中心“云”里选择适合自己的学习模型,学习媒体,根据自己的学习风格可以随意的终止或进行学习,学生可以选择适合自己的学习方式和自我控制学习过程,实现真正意义上的学习。
笔者所倡导的新型社会与目前较为流行的e-Learning相比较,内容上更为活泼,交互性更强。学生可以成立在线讨论组随时进行生生交流和师生交流。从教学设计整体上讲,大多数电子学习课程都存在着重教学内容的呈现与讲解,轻学习活动与学习情境的设计[6],而新型的学习型社会依托庞大的教学资源库,学生根据前测了解自己的学习风格,选择适合自己的教学设计模式从而进行学习,这也是笔者所研究的AID的一部分相关内容。
4学习评价
传统的以学校教育为主的学习型社会,评价反馈主要来源于教授者,评价的指标体系也相对贫乏。在e-Learning学习中,由于无法做到步步监督,评价反馈效果会比较低。为了解决这个问题,e-Learning通过学习过程的进度数据以及学习后的测试等方式进行评价反馈。但是要实现这一点,则需要建立的平台符合标准如SCROM,IMS,AICC等,往往在实施的过程中,举步维艰。
新型的学习社会,学习者的学习动机相对强烈,每当完成一个知识点的学习,学生会自主地选择测试评价方法。面对庞大的云资源,存在无数的共同学习者,可以进行小组间的互评,也可以提交资历较深的教师进行评价,评价的方式方法也多种多样,学习者可以自主选择,评价反馈的方式呈现多元化。
四 结语
新型的非学校社会核心在于资源的配置和调控,教师由传统意义上的传道授业解惑者转变为学习过程的组织者、资源的配置整理者和各个环节的协调者。新型的学习社会对教师提出更高要求,教师的作用显得尤为重要;对学生的学习动机也提出较高的要求。拥有云计算技术和一些云计算设备为建立非学校化学习社会提供了强大的技术支持,除此之外还需要管理者(包括教师)对于整个数据资源库进行合理调控、整理与维护,管理者(包括教师)和学生共同遵守一定的职业道德。
参考文献
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[8] 图片来源:
第7篇
我国虽然对于电子信息技术应用比较广泛，但是真正掌握的核心技术与手段还是远远落后与其它的电子信息发展强国。究其原因就是，我国的电子信息技术的发展还是相对比较缓慢，仅仅掌握的是一些基本的技术手段。大部分的核心技术与手段依然引进的国外先进研究成果。如果这种情况得不到改善，对于新时期大力发展电子信息技术产业将非常不利，没有自主研发的技术和产品是不会在电子信息技术领域立足的。所以我们需要尽快改变电子信息核心技术和手段受控于人的不利局面。下面从世界电子信息技术的发展规模等内容为背景，重点从微电子技术、计算机技术、通信与网络技术、软件技术四个方面进行详细阐述，总结电子信息技术的现状和发展趋势。
1.微电子技术处于向极限挑战的转型期。
微电子是信息产业的核心和基础，实现社会信息化的网络及其关键部件不管是计算机或者通讯机，他们的基础都是微电子。面对微电子技术即将进入纳米尺寸和System-on-Chip时代，CPU时钟进入GHz。但是中国微电子行业面对以下现状：微电子产业的发展规模和科学技术水平是衡量一个国家综合实力的重要标志。然而，我国目前仍然处于社会主义初级阶段，科学技术的发展水平相对于发达国家仍然处于落后一方。如何快速发展科学技术水平，掌握科学技术核心技术，是目前我国目前要解决的重要问题。IT行业的发展停留在装配水平之上，挣得都是“辛苦钱”。我国的IT行业缺乏甚至是根本就没有尖端技术人才，IT专业的教育水平处于机械式的传导水平。众所周知，IT行业是一个技术不断更新换代的尖端技术行业。由于我国IT行业的人才匮乏，IT行业的核心技术只能引进国外先进技术，而我们的IT行业的“人才”只是像“搬运工”一样进行机械式的装配安装，导致我国IT技术停留在装配水平之上。在国际分工中，我们将只能处于低附加值的低端上。正如IT行业一样，微电子核心技术落后的我们在国际合作制作或者创造微电子产品中只能提供一些低端技术，得到一些低的附加值。
集成电路产业是我国微电子行业需要发展起来的首当任务。从图1我们可以看到我国当前对于发展集成电路产业的重视。高级工程技术人才和设计人才的短缺已经成为制约我国微电子产业发展的主要因素。这里有一个不争的事实，美国现在的微电子行业的设计人才已达40多万，而我们仅仅有几万人而已。教育是百年大计，人才才是发展根本。面对以上微电子的发展现状，想要从目前的微电子发展水平进入纳米尺寸和System-on-Chip时代，这必定是一种转型的挑战。现在以半导体为主的微电子技术已达到了极微小状态，但到了45钠米(0.045微米)以下，半导体物理特性可能不会维持了，摩尔定律必将被打破。未来微电子技术是要以单独原子作为单位的,，也就是要以钠米尺寸度来计算了，换句话说，现有半导体制造工艺技术将被纳米材料技术所取代。这对象中国这样的新型工业国家是天赐良机，因为发达国家和发展中国家在这个领域基本上处于同条起跑线。
2.计算机技术正面临体系结构的瓶颈期1)Einstein瓶颈。
机器的信号传输速度低于光速的2∕3，传输速度达不到理想要求，即为Einstein瓶颈，这是物理制约。2）Babbage瓶颈与VonNeuman瓶颈。前者是因为CPU的速度与访问操作速度相差太大引起的，后者是因为串行控制引起的问题。二者都导致了冯结构资源的利用不充分，属于结构制约。3）Feigenbaum瓶颈。即如何将现实世界的知识存入计算机以便有效利用，只是一种知识获取的制约。
3.通信网络技术正处于各种技术不断突破的融合期。
通信网络技术发展的初期主要是以语音业务为主，到后来网络的出现，数据业务量暴涨。网络技术慢慢由电路交换变为包交换，现在包交换技术已经处于网络中的主导地位。将电路交换转换为包交换可以节省大量资金，而且新网络性能和服务的竞争可以导致新的资金分流，在这两大力量的趋势之下，导致通信网络技术的不断融合。
4.软件技术处于比例不断增大的发展期。
随着社会信息化、网络化，软件的发展趋势可以概括为智能化、网络化、信息化、服务化、工程化、可信化、融合化，而且软件技术会不断地壮大，需求更加多样化，会有自己的新内涵与新特点。电子信息技术的发展趋势是：信息技术的重点正由硬件制造向软件及其服务业转型，软件产业即将成为信息产业的老大。SaaS和云计算的发展使软件开发模式和商业模式进入全面开放组合的新时代。信息技术向其他领域的渗透更加明显。三网融合不断加深；各种技术的边界越来越模糊；分不清是计算机，通信还是广播；分不清是整机还是元器件；分不清是雷达、通信还是电子战；分不清是天线还是信号处理。网络宽带和容量的剧增，使我们正由一个人机的二元世界，走向人机物的三元世界。各种分布式协同的系统将不断出现。数字家庭，数字医疗，智慧交通，IPTV已经开始来到我们身边，我们将从E社会走向U社会。
二、计算机技术在电子信息控制与处理中的应用
所谓电子信息技术就是在计算机技术、通信技术和高密度存储技术基础之上发展起来的用于信息的存储、传播与应用等方面的技术，它是信息业未来的发展方向。其中计算机技术是其发展的核心部分。电子信息技术的发展，打破了长期以来以纸制载体存储、传播信息的传统。而实现电子信息技术的载体就是计算机软件技术。所以计算机软件系统的设计是电子信息技术的关键环节。电子系统。它是由若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。有数字型和模拟性两种或者二者的混合形式。规模较小、功能单一的是单元电路，而由若干单元电路组成的是电子系统。一个完整的电子系统一般有输入、输出与信息处理三部分，用来实现对信息的控制和处理。而控制这些电子系统输入、输出与信息处的是计算机软件系统。在现代信息技术如此发达的社会，如果没有计算机软件实施控制，一切将无从谈起。空天电子技术。
现在空间科学迅速发展，面向航天电子信息领域的微波遥感以及空间电子信息传输与处理等技术都是利用大型或者巨型计算机实现的。包括航天电子系统的设计、制造和管理等工作都是借助于计算机设计或者管理软件实现的。电磁场与微波技术。天线、微波、电波传播和电磁兼容的设计、仿真及测量等都是在计算机软机的辅助下完成的，如果没有计算机，天线、电磁场与微波技术的研究以及应用系统的设计也就更本无从谈起。信息处理技术。进行信息处理理论研究以及信息处理软硬件的设计，电子信息系统信息的获取与处理，以及各种信息系统的研究设计，制造管理都是通过计算机软件实现的或者由计算机软件辅助完成的。综上所述，在电子工程领域电子技术与计算机技术是一起融入发展的，二者必不可分。电子信息的控制与处理要通过计算机的编程程序或者计算机软件等实现，而计算机技术的发展是以电子技术为依托的。说明电子信息技术是信息领域的关键支撑技术，计算机技术是信息领域的核心技术。
三、结束语
第8篇
1无线通信的含义
无线通信指的是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式，与有线现有的计算机网络通信技术为手段，形成飞速发展的综合通信网络。通信相对。无线通信主要包括微波通信、卫星通信两种通信方式，微波是计算机无线通信由计算机和和射频外设两部分构成。它的射频外设部一种传送距离仅50千米左右的无线电波，微波的优势在于它的频带很宽、分包括天线、射频转换器、PC机的PCI总线接口电路等。调制、解调方通信容量很大，但是由于其传播距离的局限，微波通信在使用过程中必须式，数据帧协议、包协议、纠检错技术以及加解密技术等是各种无线通信要求每隔几万米就需建立一个微波中继站，这样就增加了无线通信的成标准的核心功能，这些核心功能则由PC机上的相应功能软件来完成。本，也给无线通信带来了不便。随着近年来科学技术的不断发展，无线通信技术也随之不断提高更新，现代的无线通信技术比起以往的无线通信技术来，在技术水平和应用方式上都有了新的转变和突破。其中，最主要的改变便是将卫星技术引入到无线通信之中，卫星通信指的是利用通信卫星作为信号中继站，在地面上的两个或者多个地球站之间以及移动体之间建立起通信联系的关系。电磁波信号可以自由的在空间中进行传播，所以无线通信便是利用这一特性达到信息交换的目的，正是由于电磁波可以自由传播的这种特性，无线通信因此具有强大的灵活性和经济性，所以无线通信是通信发展的重要方向。近年来，在信息通信范围内，无线通信技术的发展最为迅速、应用最为广泛，其不仅仅成为了军事通信中的主要手段，并且在个人通信以及卫星移动通信等民用领域内扮演着重要的角色。
2无线通信的发展进程
无线通信发展至今大致经过五个阶段。进行调试，确保通信网络的性能达到最佳水平。智能技术在无线通信中可第一阶段：上世纪20年代初至50年代初，无线通信主要被运用在军事以优化外部设备的性能，可以降低人为控制导致的错误。及船舶航运中，此时的无线通信以短波频和电子管技术为媒介。该阶段后在无线通信的发展进程中，不同行业的需求各不相同，所以应根据其期，汽车公用移动电话系统mts面世，它的信号频率为150mhz。不同的特点将无线通信技术和其他的学科相结合，以便满足各个用户的不第二阶段：上世纪50年代至60年代，这个时代元器件已逐渐向半导体同需求。无线通信技术中的创新使得无线通信得以跨行发展，同时促进了进行过渡，因此无线通信技术也随之发展，频段扩展至uhf450mhz，同时无线通信技术的不断改革完善。无线通信技术在不同的领域中都有着极其还完成了移动电话和公用电话的接续。重要的作用，在其发展的道路上，用户的服务需要不断的增长，无线通信第三阶段：上世纪70年代初至80年代初，此时频段扩展至800mhz，美的技术也将面临着新的发展。我们应该密切的关注各种科学技术，在符合国bell研究所提出了蜂窝系统概念，并在70年代末进行了amps试验。时展的同时不断的进行技术革新，使无线通信技术可以更好的为社会第四阶段：上世纪80年代初至90年代中，在这个时期，第二代数字移的发展提供服务。动通信兴起并大力发展，无线通信因此走向个人通信业务。这时，频段已扩展至900mhz～1.9ghz，并出现了d-amps、tacs、etacs、gsm/dcs、cdmaone、pdc、phs、dect、pacs、pcs等各类通信系统与无线通信业务运行。由于用户市场的需求扩大，各种移动通信系统不断涌现，无线寻呼系统、无绳电话系统等无线通信系统各显神通。第五阶段：90年代中至今，多媒体业务需求不断发展，数据通信业务[1]Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase也随之迅速发展，此时，各项移动数据业务的发展标志着第三代移动通信开始兴起。第二代向第三代移动通信的过渡中，全球标准化及相应的融合工作、样机研制、现场试验工作正快速的得到推进。移动通信的各项标准经过融合努力之后得到制定，utrawcdmads及tiacdma2000mc等相应起步样机也随之诞生。随后计算机技术被运用在无线通信之中，给无线通信技术带来了巨大的变革，使得无线通信技术得到了飞速的发展，同时改变了人们既有的生活方式。
3计算机无线通信
计算机是一种能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。计算机是20世纪最重要的科学成就之一，它得出现和发展给人类的生活方式带来了巨大的改变，如今计算机已经渗透到社会各个领域之中，在改善人类生活和工作方式的同时极大的推动了社会的发展。计算机无线通信基于计算机基础上从而实现无线通信的技术，它的核心思想是将无线通信的功能集成在计算机上，用软件定义从而实现通信功能，以现有的计算机网络通信技术为手段，形成飞速发展的综合通信网络。计算机无线通信由计算机和和射频外设两部分构成。它的射频外设部分包括天线、射频转换器、PC机的PCI总线接口电路等。调制、解调方式，数据帧协议、包协议、纠检错技术以及加解密技术等是各种无线通信标准的核心功能，这些核心功能则由PC机上的相应功能软件来完成。
第9篇
关键词:可编程控制器;嵌入式技术;数字化车间
引言
纵观我国制造业发展现状，由于历史发展原因，烟草行业是最早达到较高自动化水平的行业之一。由于烟草行业成本收益率较高，在装备投资方面力度很大，透过该行业可以见证中国改革开放以来的“工业现代化”发展历程。
1烟草行业的自动化系统发展历史
上世纪80年代开始，烟草行业开始大规模引进发达国家先进设备和生产线，例如，八九十年代的英国MOLINS公司的MK9－5卷烟机组的引进，意大利公司SASIB包装机的引进，到后来的PASSIM卷接机组、PROTOS卷接机组、GD包装机组、FOCKE包装机组，都成了烟草行业装备发展历程的经典。上述这些设备的自动化系统，大量使用了数字电路技术、模拟电路技术、微计算机技术，实现了全部自动化生产。以早期的MK9－5卷接机组为例，其主控系统为一套机架式的电子线路板，核心控制系统为:CPU板为一块Intel8080的8位单片机及接口板、输入输出板构成的8位计算机系统。该机型的产能为每分钟5000支香烟，在英国本土，其操作员配置为一个女工操作2台设备，除了更换一下盘纸、水松纸之外，其他时间就去喝咖啡了，设备完全自动化运行。而此前的国产设备MK8产能仅为1000支/min，每台设备需配备3个操作工。笔者数年前曾经对一台英国MOLINS公司的工控机开发过数据采集程序。其主控计算机是一台386机，内存只有1M，包含了基本内存640K和高端内存360K，后找出当年的VB4．0，编写了采集和发送程序，用一张1．44M的3．5寸软盘，把程序拷贝进去，调试的时候，动辄就溢出了。这对于现在内存G时代的当下是不可想象的。然而，彼时的系统相当稳定可靠。通过这些实例来看，自动化的实现，在不同的科技发展阶段，有不同的实现方式，却能达到同样的目的。尽管现在的嵌入式工程师对早期八位机的性能深表怀疑，但技术发展的高度和自动化水平的高度并非线性关系。
2PLC及嵌入式技术
2．1继电器控制与PLC控制系统比较90年代以来，随着PLC的大规模使用，传统的继电器控制器被完全取代了，与基于继电器的过程控制系统相比，PLC控制器体积更小，价格更优。除了这个优势外，PLC还具有“更高的系统可靠性、更好的系统灵活性、更低的系统成本、更快的系统响应时间、更容易的故障诊断”［1］等特点，其天然的优势包括模块化、可靠性高、编程简便，支持梯形图、逻辑图、语句表多种形式编程，符合电气工程师操作习惯。PLC和现场总线技术的广泛应用，一直持续到现在。而最大的赢家，就是西门子、罗克韦尔、欧姆龙等工业自动化供应商。国内的自动化设备应用，也有计算机、工控机的普遍使用，但大部分被用于开发人机界面，运行组态程序，而不是用于计算和控制。似乎嵌入式计算机技术被PLC技术、DCS系统、SCADA系统彻底取代了。2．2PLC与嵌入式技术比较反观发达国家的技术应用水平，并不像国内这样开放，而是坚持了“够用就好”的理念。例如迄今为止，国内存量最大的意大利GDX1和X2系列包装机一直使用80386和80486为主的CPU，总线采用ARCNET网，系统架构严密、稳定、可靠，用较低的设计成本、物料成本，保证了产品的成熟性、普及型、标准化。随着芯片技术、微电子技术、嵌入式软件技术、MCU、MPU、MEMS、FPGA等技术的发展和普及，使用嵌入式技术开发DIY式的控制系统，已经成为新的趋势。除了成本低、可靠性更高、系统适用性更高之外，更有利于保护开发者的知识产权，实现优势技术的迭展和复用。我们有理由相信，嵌入式开发将很大程度上替代现有的PLC技术。嵌入式开发更像是DIY的量身定制的PLC系统。
3嵌入式系统在烟草行业的应用
相对PLC来说，嵌入式技术具有强大的计算处理能力，而且功耗极低，能够快速处理采集到的大量信息，并能通过内置复杂算法运算，对于信息化、智能化要求日益增加的烟草行业来说具有重大意义。而且嵌入式系统都带有各种通信和网络接口，能够很方便的和上位机(计算机)通信并构建有线或无线网络，完全适应物联网、工业智能制造的需求。相对而言，PLC的计算处理能力和速度相对较弱，虽然PLC能进行逻辑运算和一般的函数运算，但是不足以进行复杂算法运算，其存储空间较小，接口简单。烟草工业的总体水平已经实现了全部自动化和大部分的信息化。未来的发展趋势是自动化向智能化发展，利用智能控制和信息化技术相结合，实现智能制造。智能制造的一个重要基础，是大量分布式的嵌入式子系统、智能传感节点的模式，而不是以一块CPU为核心的单元式PLC控制系统的模式。
4嵌入式系统分类
目前主流的嵌入式系统包括嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit，EMPU)、微控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)、DSP处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、片上系统(SystemonChip，SoC)［2］。4．1嵌入式微处理器(EMPU)嵌入式微处理器包括高性能、低功耗的32位RISC架构和MIPS64位架构微处理器，该处理器及技术的应用几乎遍及工业控制、网络通信、消费电子等各类产品。它具有低功耗、小体积、高性价比的特点，支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，大量使用寄存器，指令执行速度更快，执行效率更高。主流ARM芯片的主频可达400MHz～1GHz，单核每秒处理指令的速度达230万条(2．3DMIPS/MHz)，支持JAVA加速，带有USB2．0接口、10/100M以太网接口、各种工业总线接口，适合工业环境温度条件－40～+80℃。嵌入式微处理器主要有386EX、MIPS、ARM、PowerPC、68000系列等。4．2微控制器(MCU)MCU又称做单片机，它是将整个处理器系统集成到一块芯片中。MCU一般集成CPU、ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时器、I/O、COM口、A/D、D/A等各种功能和外设，可以匹配各种工业领域的应用环境。与嵌入式微处理器相比，微控制器采用单片化设计，体积小、功耗低、可靠性高，它是目前嵌入式系统的主流。MCS－251、MC68HC05、68300和众多的ARM芯片都是微控制器。4．3DSP处理器DSP处理器对系统结构和指令做了专门优化，内置执行DSP算法，编译执行效率较高，在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，DSP应用逐渐从通用单片机过渡到专用DSP处理器。DSP处理器较有代表性的是TI公司的TMS320系列。4．4片上系统(SoC)与其他嵌入式系统一样，SoC系统成为VLSI设计中的标准器件。只要用户定义了应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给工厂制作样品。整个嵌入式系统大部分可以集成到一块芯片中，减小体积和功耗，提高可靠性。5嵌入式技术在烟草行业的应用前景随着数字化车间、智能制造概念的推广，嵌入式系统取代传统PLC系统的这种趋势会得以更大程度的强化。烟草行业常见的、传统的PLC技术架构的信息化系统拓扑结构如图1所示.基于这种系统架构，系统的投资重点集中在机房设备、服务器、数据库软件、存储备份、操作系统、路由器、交换机等等，其次是昂贵的PLC模块。而系统处理的数据信息，绝大多数是布尔量。更糟糕的是，基于摩尔定律，这类系统的软硬件的生命周期与工控系统相比都很短，因此，这种系统的投资，在很短的时间内就面临升级、报废和再投资。这种高额支出，显然会很大程度上抑制数字化车间和智能制造的推广。但是，如果在控制层较密集地使用嵌入式技术开发分布式的智能控制单元，构成工业物联网的传感层，用现场总线组网，使系统的信息处理工作下沉到系统底层，将会极大程度地降低系统数据传输的网络负荷和对服务层软硬件性能的依赖度，使整个系统投资降低到非常低的水平，那么，智能制造将会在全社会得以广泛推广。
参考文献:
［1］周立功．ARM嵌入式系统基础教程［M］．2版．北京:北京航空航天大学出版社，2008．
第10篇
关键词:粗糙集;属性约简;二进制可辨识矩阵
中图分类号:TP183文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)13-3524-03
1 引言
属性约简是粗糙集理论的核心内容之一。决策表属性约简的过程,就是从决策表系统的条件属性中去掉不必要(对得到决策不重要)的条件属性,从而分析所得约简中的条件属性对于决策属性的决策规则。在不同的系统中,或者在不同的条件环境下,人们对属性约简的要求和期望是不一致的。如果在某个系统中,存在一些属性,它们的属性值难于得到(测量这些属性值所花的代价很高),我们希望将这些属性从决策表中去掉。通常,人们希望得到的约简结果所包含的条件数目尽可能少,或者得到的决策规则的规则数最少,等等。
2 HORAFA算法
HORAFA算法[1]利用属性在可辨识矩阵中出现的频率作为启发,从而对信息系统进行约简。它完全摆脱了对原来信息系统(数据表)的依赖,仅仅利用可辨识矩阵中属性出现的频率来计算。因为不用计算粗糙集,而仅仅使用简单的计算,提高了效率。
2.1 算法原理
一个约简和可辨识矩阵的每一项的交都不能为空。如果它和可辨识矩阵的某项cij的交为空的话,对象i和对象j对于该约简就是不可区分的了。这和约简能够区分所有对象的最小属性集合相矛盾(这里假定数据集是一致的)。
利用这个事实算法可以这样设计。首先设候选约简集合R=?I,检查可辨识矩阵的每一项cij和候选约简集合R的交。如果交为空,随机从cij中选择一个属性插入到R中;否则就跳过这一项。重复这一过程,直到可辨识矩阵的每一项都检查完。这时候,我们在R中得到的就是一个“约简”。
但是,如果在可辨识矩阵的某项和当前候选集的交为空,并且该项由多于一个的属性组成时,如何知道优先选择哪个属性呢?当生成可辨识矩阵时,每个属性出现的频率同时被记录,供以后使用。这些频率用来评估属性的重要性,并用于属性优先级的选择。这一点是基于一个属性出现的越频繁,它的潜在区分能力就越大来考虑的。在计算属性出现的频率时,并不是简单的计数,而是要加权。加权大小的根据是属性所出现在可辨识矩阵中的长度。
每当计算出一个新的可辨识矩阵项c,相应的属性频率函数f(a)就更新为:
f(a)=f(a)+|A|/|c|对于每个a∈c
其中|A|是信息系统总的条件属性个数。例如,设f(a1)=3,f(a3)=4,系统总共由10个属性,新的可辨识函数项是{a1,a3}。则处理这项后,属性的频率被更新为:f(a1)=3+10/2=8;f(a3)=4+10/2=9。
2.2 算法描述
输入:信息系统S(U,A∪{d}),其中A=∪ai,i=1,n;
输出:约简Red;
step1:Red=?I,count(ai)=0,对于i=1,n
step2:计算可辨识矩阵M并同时计算属性的加权频率count(ai)
step3:合并相同的项并且按照每项的长度和频率对可辨识矩阵排序;
step4:For M中的每项m do
step5:if (m∩Red==?I)
step6:选择m中的具有最多的count(a)的属性a
step7:Red=Red∪{a}
step8:End if
step9:End For
step10:Return Red
在step2中,每计算M的一个新项c,count(ai)就更新为count(ai):=count(ai)+n/|c|,其中ai∈|c|。step4~9遍历M并生成约简。
2.3 实例分析
如表1所示的一组申请信用卡的数据,其中条件属性C={账户,余额,职业,月消费},决策属性D={申请决策};表1经泛化处理后得到表2。
其中a,b,c,d为条件属性,C={a,b,c,d},D为决策属性。根据HORAFA算法计算过程为:根据可辨识矩阵定义得到可辨识矩阵如表3。化简后得{bd, abd, ab, abd, ad,b,abd,abd,bd,bcd,abc,abcd,abc,abcd,abc,abd}。下面以属性a为例,根据HORAFA算法,计算count(ai):设f(a0)=0。系统一共有4个属性,可辨识矩阵中出现的第一个含有条件属性a的可辨识函数项为{abd},则根据定义f(a1)=3/4,f(a2)=10/3,f(a3)=14/3,f(a4)=20/3,f(a5)=24/3,f(a6)=28/3,f(a7)=32/3,f(a8)=35/3,f(a9)=39/3,f(a10)=43/3,f(a11)=46/3,f(a12)=50/3.
因此count(a)=50/3。依次类推,count(b)=24,count(c)=19/3,count(d)=52/3。
根据HORAFA算法的描述,合并后的可辨识矩阵项为{bd, abd, ab, ad, b, bcd, abc, abcd}。下面对于可辨识矩阵中每一项进行循环,由于现在Red为空,并且count(b)>count(d)>count(a)>count(d),选择第一个函数项{bd}中count值最大的属性b,加入到Red中,继续循环,当循环到函数项{ad}时,Red∩{ad}=φ,将属性d加入到Red中。至循环结束后,Red={b,d}。
3 HORAFA算法的改进算法
实验证明[2]HORAFA算法并不是一定能够找到信息系统的最优约简或者是较优约简,甚至是约简。这是因为属性对系统的重要性是有重复的,属性之间的重复性越大,对系统的重复性也就越大。在这种情况下,就属性频率函数对整个信息系统的重要性而言(已经取得一些属性作为约简的一部分),属性频率函数大的未必就比属性频率函数小的属性重要性大。
3.1 改进算法原理
基于以上因素,文中对HORAFA算法提出了以下的改进:
先将决策表转换成二进制可辨识矩阵MT,,可以很容易的求出属性集的相对核。从区分矩阵中删除相对核中属性所在的元素,此时属性频率函数就等于区分矩阵中删除相对核中属性所在的元素之后属性出现的频率。以相对核为基础,加入属性重要性最大的属性,直到不能再加为止。在此基础上,如果属性重要性相等的情况下,将相等的属性加入到不同的约简集合中,得到不同的约简。
3.2 改进算法描述
输入:信息系统S=(U,A,V,f),其中U为论域,A为属性集,A=C∪D,C∩D=?I,C为条件属性集合,D为决策属性集合;
输出:约简Red;
1) Red=?I,core=?I,count(ai)=0,i=1,2,……,n,n=0
2) 将决策表转换成二进制p*q可辨识矩阵MT,即有p个决策属性不同的对象对,q个条件属性;
3) 将MT的第i行横向相加,结果存入row(i)中。若row(i)=1,则求出此行中值为1对应的列j,即第j列对应的属性为相对核,加入相对核core中
4) 计算可辨识矩阵M,合并矩阵中相同的元素
5) Red=core,删除M中包含相对核中属性的项,计算count(ai),同时计算|M|
6) If |M|≠0
7) If count(ai)=count(aj)
8) 先将ai加入到Red1,n++,删除M中包含ai的所有项,重新计算count(ai),并计算
9) 将aj加入到Red2,n++,删除M中包含aj的所有项,重新计算count(aj),并计算
10) Else将count(ai)最大的ai加入到Red,n++,删除M中包含ai的所有项,重新计算count(ai),并计算|M|
11) End if
12) End if
13) 输出:Red
3.3 实例分析
如表1所示的一组申请信用卡的数据,其中条件属性C={账户,余额,职业,月消费},决策属性D={申请决策};将表2转换为二进制可辨识矩阵MT,得到到表4。
将MT的每一行横向相加,结果存入row()中。可以很容易得出二进制可辨识矩阵中,属性对象对(4,5)对应的行相加的结果为1,求出此行中值为1对应的列为b,根据定理1,列b对应的属性为相对核,加入相对核core中,core={b}。可辨识矩阵如表4-2所示,合并后的可辨识矩阵为{bd,abd,ab,ad,b,bcd,abc,abcd},删除可辨识矩阵中包含b的所有项,得到{ad},计算count(a)=count(d)=2,先将属性a加入到Red1中得到Red1={a,b},删除包含属性a的所有项,计算|M|=0,停止计算,得到约简Red1={a,b};将属性d加入到Red2中得到Red2={b,d},删除包含属性d的所有项,计算|M|=0,停止计算,得到约简Red2={b,d}。这和利用粗糙集的知识计算的结果是一样的。
4 总结
本文提出了一种改进的启发式属性约简算法。此算法利用二进制可辨识矩阵,求出相对核,并加入到约简中,在此基础上对可辨识矩阵中每个属性的频率进行加权,属性频率函数等于区分矩阵中删除当前约简之后的属性出现的频率,用来进行属性的选择。此算法能够快速的找到信息系统的属性约简。实验证明此算法优于HORAFA算法。
参考文献:
[1] Duoqian M, Wang J.An information―based algorithm for reduction of knowledge[C].IEEE.ICIPS'97,1997:1155-1158.
[2] 刘清.Rough集及Rough推理[M].北京:科学出版社,2001.
[3] 胡,李智玲,李春伟.一种基于区分矩阵的属性约简算法[J].计算机应用,2006,26(B06):80-82.
[4] 张文修,吴志伟,梁吉业,等.粗糙集理论与方法[M].北京:科学出版社,2005.
第11篇
1系统安全加强技术
云计算平台的安全性是计算机应用的关键要素，而计算机病毒则是威胁计算机应用系统的主要原因，因此，必须加强对计算机病毒的有效监测与控制。一般情况下，对于计算机病毒的监测与控制所采用的方法是动态监测与静态防御，在进行动态监测时，采用的技术主要有两种，其中一项是动态信息流跟踪，另一种是二进制混淆。应用动态信息流跟踪方法时主要是通过分析病毒攻击特征，有效变换程序正常控制流和针对不信任数据相关非法应用，此种加强系统安全性的技术主要是依据从不信流的数据源中读取相关数据标记其不可信。另外，二进制可以利用一系列相应程序的变化把程序修改成功能上等价，避免恶意程序分析与理解，进而防止数据和控制流进入恶意代码中。一般情况下，动态信息流跟踪包含标记不信任源、不信任标签相关传播以及异常检测3个阶段，应用动态信息流跟踪技术时要从硬件系统与软件系统中实现。其中硬件系统中的动态信息流跟踪技术主要针对原有处理器相关结构，使其扩展成拥有信息流跟踪功能，现阶段只是利用在商用产品中。然而软件系统中一般应用编译器和动态二进制的编译器，通过在程序路径中设置新的应用，传播不信任标签和安全检测的相关代码。另外，在应用动态信息流跟踪系统时，应该配合用户态异常处理体系，有效提升信息流跟踪系统在计算机安全警告中的相应性能。
2基于虚拟化的云计算应用可信性增强技术
2．1CHAOS系统概述CHAOS是云计算应用所建立的行为约束层，可以加强云计算应用相关完整性保护。同时CHAOS行为约束层能够实现不可信操作系统和云计算应用间有关数据的交换，防止可信应用资源发生其他操作系统的窃取。另外CHAOS行为约束层有两个重要目标，其一透明性，原有的云计算应用并不需要修改就可以运行在CHAOS平台中。其二是强制性，也就是CHAOS行为约束并不被相关操作系统所绕过。但是Talos要对操作系统完成部分修改之后，才可以确保操作系统有效，并且与CHAOS行为约束层进行配合。同时，还应该重视操作系统所修改的部分并不需要CHAOS行为约束层信任。相关恶意操作系统能够拒绝和CHAOS行为约束层进行配合，但是恶意操作系统不可以获取充足的信息使云计算平台有效运行。
2．2I/O数据加密CHAOS中I/O数据的机密体系主要是用来实现保护内核和用户进程间相关数据的交换。因为磁盘和操作系统中内核为不可信的，对此CHAOS行为约束层把数据完成加密，避免内核和磁盘发生信息数据的泄露，比如写文件操作系统，CHAOS需要把用户相关进程数据实现加密之后，传输至内核完成磁盘操作。I/O信息数据加密要利用可信系统调用层来实现，这对于操作系统和用户程序方面而言是完全透明的。一般情况下，用户进程中I/O操作主要分成系统调用和内存映射I/O操作，其中系统调用I/O操作能够直接利用行为约束层完成处理，而内存映射I/O操作要利用CHAOS中的页故障相关处理函数完成处理，在进行页故障处理过程中，CHAOS应针对内存映射有效范围之内的页面完成加密。
2．3隔离机制CPU中的上下文隔离操作比较简单，CHAOS仅仅需要在控制过程中，从CHAOS至内核时把并不需要的寄存器实现隐藏或是替换。从内存隔离方面而言，CHAOS主要完成以下3个方面的处理：（1）页表管理部分以及实现对客户映射的有效隐藏；（2）页面应用跟踪部分，有效避免受保护应用进程相关页面的非授权访问；（3）页故障处理内容，主要是针对页面完成有效换入和换出。对于页表隐藏而言，CHAOS把一个需要被保护进程的相关用户页面在进入核心态之前实现隐藏。因此，CHAOS应该把现阶段的页表完成保存，同时把现阶段包含内核映射的相关页表装载至硬件当中，而在控制返回至用户进程的相应用户态时，CHAOS应该把保存页表装置至硬件。物理页面应用跟踪，为了可以有效确保虚拟机间的隔离，Xen能够提供针对物理页面依据虚拟机完成跟踪，同时为了能够确保物理页面可以在各种用户进程间实现隔离，CHAOS要针对原有的Xen隔离机制完成扩充。CHAOS针对所有物理页面应该记录一个所有者的ID与一个组ID，其中所有者ID主要用来识别物理页面相关所有者进程，而组ID主要用在控制进程间相应页的共享，CHAOS可以在进程生命周期完成相应页面的有效保护。对于页的换入和换出，CHAOS能够为受保护的应用页面有效换入和换出提供支持，如果一个页面需要完成换出，页表并不会含有针对此页面的引用。对此，CHAOS可以依据物理页面相应引用计数以跟踪实现页表和页面的引用，同时把操作系统的相应换入和换出模块实现相对较小的修改之后，可以配合CHAOS完成需要换出页面的有效加密。
3Shepherd不可信环境下云计算服务的外在攻击防御
Shepherd利用虚拟机监控实现对并不可信的进程行为进行有效监控，从而在一定程度上限制其造成对操作系统和相关用户进程的损害。和CHAOS比较相同的是，Shepherd系统要在虚拟机监控器中设置行为约束层，进而实现云计算用户进程相关系统调用的严格审计、检测以及隔离。隔离管理器，在进程明确是否会出现攻击前，Shepherd中隔离管理器会把进程相应的系统资源操作完成隔离。对于文件系统有关系统调用而言，隔离管理器能够为该系统调用建立相应的执行环境，并且对其行为实现隔离。总体来说，隔离管理器要获取该系统调用操作相应文件名，并且在隔离管理器中的隔离文件系统中建立对应的影子文件，然后把针对此文件的后续进程操作重新定向至影子文件。如果进程在一段相对较长的时间之内并未检测到异常发生，就是Shep-herd把此时间段内文件系统修改归入至主文件系统中。如果此进程操作相应文件并未被进程所修改，这时Shepherd能够相对简单地把此文件拷贝至主文件系统，若是其他相关进程也对此文件进行了修改，这时就会出现攻击。因此，Shepherd会把此文件中的影子文件完成重命名，同时把其放至主文件系统中一个特定位置，并且会向系统管理工作人员发出警告。
4结语
第12篇
【关键词】计算机 图形图像 设计
随着计算机技术的发展，我国图像处理技术也作为最具前沿的技术进行着世界范围内的技术革新，而同时也成为了世界上图片处理技术最为盛行的国家之一。在应用图像处理技术进行处理应用的过程中，则可以通过不同的设计程序进行不同行业的图像设计。下面我们针对不同行业中所设计到的程序关于计算机技术的应用进行讨论。
1 计算机技术
在当前智能技术发展过程中，智能信息管理也离不开计算机技术的应用，计算机技术可以有效的对信息进行处理、分析、集成，以及保证其安全。信息的采集和处理包含有智能电子设备、精确的数据、资源的共享、数据实时采集系统以及分布式的数据采集和处理等等；这些技术均是实施图形图像设计的重要技术。
2 计算机技术在图形图像设计中的应用
2.1 计算机技术和3D动画制作设计
现代技术的发展，在动画片制作中出现的越来越明显，其三维动画的呈现，在很大程度上都促进了这方面程序的开发。我们可以说在这一方面的应用中，人们通过数码技术可以很轻松的将产业内的图像信息进行设计统计。在进行计算机技术上的图形设计中，利用不同质感的图像进行鲜明的对比，或者利用皮影三维效果来实现计算机软件在这方面的应用，这对于整体的结构划分上，都能够进行场景上的完整设计，对于整体的结构来说，都能够很好的促进其发展。而这种动画技术，在电子演示和道路桥梁等方面的场景设计中，也被广泛的应用起来，对于现代化的建设历程提供了很好的帮助，有助于提高道路桥梁设计准确性。
2.2 计算机技术和园林景观图形图像设计
信息技术的图形处理，在我国的园林景观应用，极大的促进了现代园林景观的虚拟设计，进而通过现实的筹建，从而实现设计上的真实体现，对于整体的结构演示上，都能够极大的提供良好的表现能力，这样减少了很多的不必要浪费。在进行计算机图形软件的虚拟设计中，通过对虚拟现实的表现场景进行设计，对于我们整个园林景观的设计方面，都有很好的促进。在专业的园林设计软件中，通过缕空贴图来进行景观的动态浏览进行三维动画上的实现，这样就可以通过动画系统来从不同的角度进行园林的观察。在园林的景观设计中，通过三维设计，进行植物的模型覆盖，或高效立体建筑的结构拼凑，这样能够很好的体现其中的结构划分，在层次的分理上，也能够更逼真的将全景画面呈现出来。
2.3 计算机技术和电视广告、影视动画设计
图像设计技术对于现代广告、影视传媒工作方面，也有着极大的促进作用。图像设计技术对于销售商品目的上整体的信息反馈，都有极大的促进。通过三维立体的结构效果，人们能更好的欣赏到其中表达的信息，对于动画的运行，能够唤起人们对商品或那种深层次的精神体验。在在刺激消费方面，则通过这些广告和影视动画来表达一种对精神层次上的一种需求，在表现实拍过程中的完整画面效应上，则能够进行两者之间的创意提升，对于整体的视觉图像效果上，都能够提供较好的常识性的信息交流。在信息处理上，通过数字的展示手段充分利用视觉上的效果，建立一种在虚拟信息之上的世界沟通形式，对于现在影视动画效果上的研究上，能够更好的顺应计算机的图像处理上来，而在进行技术上的处理中，则主要通过进行动画上的流程制作来完成现代效益上的设计，这样能够更大幅度的提高生产效益上的提高，而同时伴随着处理上的简化，对于那些动画爱好者来说，通过手动制作自己喜爱的动画，在另外一种层次上，也能够更好的顺应其发展。
2.4 计算机技术和模拟动画设计
设计模拟动画的过程中，通过对动画进行现实意义上的生产，能够适应各种情境下的动画表演。同时这种形式对于电力生产的输出结构，能够更好的顺应图像中变化的设计。在电力生产系统中，我们通过对化学反应的动作演练，能够十分清晰的让人们看到其中的精细问题，对于视觉上的效果，能够更好的表现出其中的现实感。在现阶段的模拟设计中，我们针对房地产的楼盘展示，以及相应的企业单位对自己产品的展示，能够通过虚拟的结构来进行简单直接的结石，让人能够一目了然，从各个领域上理解其中所要表达含义。而这种动画的制作，则主要是通过静态图片和虚拟现实技术的实现，对于技术的应用，实现了价值上的体现。
2.5 计算机技术和木材加工设计
在我国，木材加工作为最主要的产业之一，在使用先进的计算机图像处理技术的同时，利用有效的木材加工技术，在实现精确化采集原木的轮廓数据中，对于实现旋转切木加工技术上，都能够更好的优化工艺技术的实施。而这种先进的技术理念，对于传统的加工工艺，能够更为有效的提高其生产的工艺水准。在进行计算图像的程序研究中，从不同的角度和长度计算，进行面积上的计算，在实现自动化的过程中，更好的实现旋切以及原木的检测，对于科学实用上，能够更好的完成出件率。
2.6 计算机技术和产品演示设计
在展销上，人们可以通过产品的展示效果来对产品进行直观上的理解，对于整体的产品倾向能够较为精确的获得认知。而在计算机的图形处理技术应用中，我们通过产品的岩石以及应用，来进行产品的器械研究，通过动画能够更为清晰的了解到这些电子产品或检测仪器在实际应用中的功能。在现代的三维动画技术的展现中，我们通过这些立体影像来获得产品的信息，对于整体的结构把握上，也能够更好的获得其中集合模型的认知。在针对产品的演示中，我们通过体型的模拟，可以展现产品的艺术含义，对于那些模型，也能够更好的把握其中的利用价值。
3 结语
在现代信息技术发展迅速的今天，我们在进行电脑图形的处理中，利用各领域中的不同软件进行设计上的选取，从其最根本的意义上进行设计，这对于整体的软件设计方面，都提供了较好的设计理念，能够更好的顺应现代的潮流发展。而伴随着软件的设计理念深化，我们可以通过软件的功能，来进行设计人员的理念进行自己的作品设计，这对于图形艺术的成型设计上，都提供了很好的现实效应。极大的提高了现代化设计的步伐，为实现现代化建设提供了更有力的建设保证。
参考文献
[1]丁倩.计算机图形与图形图像处理技术的相互结合[J].电子测试，2014，11：117-119.
[2]罗春平.计算机图形学与图形图像处理技术探讨[J].电子技术与软件工程，2014，16：131.
[3]钟凯飞.计算机图形与图形图像处理技术的相互结合[J].科技视界，2013，22：48.
第13篇
随着教育改革的日益深入，为满足社会对教育多样化、多选择的要求，南京市人民中学计划2015年恢复“南京市汇文女子中学”的校名，恢复女校模式，希望能充分利用学校女性教育的优良传统和办学特色，有效扩大优质资源，形成自己的办学风格，凸显个性，在推进普通高中多样化发展的道路上走出一条新路。
一、数学实验室项目的建设
早在2011年10月，南京市教育装备与勤工俭学办公室和相关学校装备建设人员在全市范围内对人民中学、第三中学、第十三中学、田家炳高级中学、雨花台中学等校的“数学实验室”专项工作展开了多方位、多层次的调研工作。建设之初，为了数学实验室建设的实用性与科学性，多个厂商在我校现场搭建真实环境，由师生及相关建设人员实地授课体验。参加体验的各校数学教师与信息中心人员开展了多次交流研讨会，最终确定了我校数学实验室的设备型号与建设方案。
2012年6月，经过南京市教育装备与勤工俭学办公室政府采购的公开招标，我校结合实际需求情况，确定了数学实验室技术、产品建设的厂商。陈仲翔校长亲自参与了数学实验室的建设，提出了很多独特的建设性指导意见。学校相关部门在建设过程中严把质量关，设计的实验桌使用方便，物品收纳柜美观大方；安装的计算机系统软件稳定先进。学校信息技术中心与技术公司密切配合，先后开展了图形计算器软硬件使用方法与技巧、数学实验室与课程整合案例分析、网络教室教学管理软件、交互式白板使用方法等方面的培训与研讨。
二、数学实验室应用的探索与拓展
我校数学实验室的计算机安装了几何画板、超级画板、三维立体几何模型、Microsoft Mathematice等数学学科学习辅助软件，还配备了数学立体几何模型教具，为学生提供了探究数学知识的环境。为了方便图形计算器走进课堂，实验室特采用无线网络教学，配备了无线路由器和接收器，打造出移动实验室。此外，为开发数学室的资源，构建多样化的实验室，我们还配备了物理温度敏感器，安装了Google Earth帮助学生学习地理知识。
1.普及使用
图形计算器是数学实验室的核心设备，为了建成后的数学实验室发挥最大功效，普及图形计算器的使用，我们邀请了科技公司工作人员分别对全体数学教师、学生进行了培训，除确保每位数学教师一台机器，还定期向学生开放机器，鼓励他们利用数学实验室的设备进行探究和学习。我们的理念是“宁愿用坏也不能摆坏”，尽可能提高机器的使用率，发挥它的教学作用。
2.加强教科研活动
实验室建设之初，笔者深入钻研，带领高二学生多次精心探究，谋求创新，首次尝试用图形计算器开设了关于三角函数的公开课。新颖的教学模式，活跃的课堂氛围，让各位教师体会到了图形计算器的优越性，对数学实验室的建设给予了大力支持。教研活动中，一些教师就数字数学实验室的探究方法、软件研发方向等提出了很多建设性的意见。为推动图形计算器的教学，提高教师的信息技术应用水平，更新教学观念，我校数学组教师还参加了全国课题“图形计算器与高中数学教学整合研究”。在课题研究过程中，组内教师通过网络学习和校际交流等各种形式积极参与到图形计算器的研究工作中，并取得了阶段性进展。我们希望数学实验教学能激发学生“学数学、用数学、感受数学、研究数学”的兴趣。
3.开展数学社团活动
本着以学生发展为本的思想，我校数学组利用数学实验室开展了形式多样的数学社团活动，如数学讲座、数学知识竞赛、图形计算器培训等。通过组织数学社团，激发了学生学习数学的兴趣，磨炼了他们的意志，增进了同学间的友谊，数学爱好者和特长生的队伍逐步扩大。经过多次图形计算器的培训，学生渐渐爱上了这个“口袋机”，图形计算器拉近了数学与学生的距离，让学生感受到数学的美和学数学的快乐。数学社团活动开展得有声有色，活动中涌现了不少高手，他们借助图形计算器创造了许多精美的图形作品（如图1所示）。值得一提的是我校陈舟同学在“卡西欧杯2013年全国高中数学图形计算器应用能力竞赛”中取得了第三名、南京市第二名的佳绩。
三、数学实验室的成效
抽象的数学符号，深奥的数学定理，常使学生对数学产生畏惧感。怎样才能让孩子们爱上数学呢？怎样才能让数学课堂独具魅力、充满生命活力呢？显然，传统的填鸭式教学模式已经不能适应教学的要求，我们需要探究新的教学模式。借助图形计算器开展的数学操作性实验给数学课堂带来了生机和活力。通过自我探究、亲自演示，学生见证的是数学这座大楼的建设过程而不是大楼本身，消除了学生对数学在认知上的神秘感和恐惧感。在实际使用过程中，我们深刻地体会到图形计算器的优势。
1.操作简单，功能多样，便捷可移动
图形计算器具有代数运算、函数作图和图像分析、数据统计等高级功能。特别是函数作图和图像分析功能非常强大，以往用几何画板绘制圆锥曲线非常麻烦，但是利用图形计算器只需输入圆锥曲线的方程就可以绘制图像，还可以分析圆锥曲线的焦点及其他基本性质。我校数学实验室采用的是无线网络教学，通过路由发射器和接收器可以将图形计算器带入课堂，提高了图形计算器的使用率。
2.有利于“数形结合思维”的训练
图形计算器具有将学科知识概念由“隐形”转向“显性”的功能，这有利于培养学生感受、收集和处理信息的能力。图形计算器有助于学生更好地理解函数的特性，理解图形与代数表示法之间的关系。经过一年的培训，学生基本熟练掌握了图形计算器的使用，图形计算器强大的功能让他们震惊，他们在不断发掘新功能，比如用机器画美丽的图案，绘制动态图像等。
3.图形计算器让数学课堂更生动
高中的数学课堂，许多内容比较抽象，很难让学生感受到数学在生活中的实用性。而图形计算器给了学生一种直观的新鲜感，大大刺激了学生的视觉感官，从而激发了学生的学习热情，也改变了以往教师教、学生听的教学模式，让学生自己动手参与到数学实验中，共同探究知识的由来，体会概念的本质。
图形计算器不仅走进了数学课堂，更走进了学生的生活。尝试图形计算器教学后，在课间，班里鲜有发现孩子玩手机了，他们更多的是在探讨图形计算器的使用，相互比拼，看谁绘制的图像更漂亮，看谁发现了新功能。更让我们意外的是，这个“小口袋机”竟然促进了后进生的转变，一些原本成绩不太理想的学生为了探究图形计算器的更多用途，发奋学习数学，并积极参加图形计算器的各种比赛，学习成绩和态度发生了很大的转变。
第14篇
关键词：计算机；信息技术；公路运输；管理
1计算机信息技术在公路管理运输中的应用
1.1收费的应用
现在在公路运输管理中收费是其中必不可少的一项，在公路中车辆通过的时候都会涉及交费的情景，在还没有应用计算机信息技术时公路收费是非常复杂的，常常造成交通拥堵的现象，甚至发生车祸。自从计算机信息技术应用在收费系统后，车主缴费的时间明显缩短了，而且也节省了很多的能源，因为这种收费系统是在车辆通过之后就已经自动的进行了收费，同时也避免了逃费的情况发生。该种系统采用的是非接触式的射频卡，通过该种方式进行缴费，也保证了车辆的畅通及服务水平，主要包括4个部分。
1.2导航的应用
导航的应用主要是指在机动车上安装动态车载导航仪，因为该导航仪主要应用的就是计算机信息技术。通过计算机信息技术，动态车载导航仪可以自动识别道路边界以及距离前一辆车的距离，这样可以方便司机根据距离自动减速找到与前方车辆最适合的安全距离，不仅可以节省很多的时间同时也保证了驾驶人员的安全，减少了因为不了解与前辆车的距离而发生的车祸，所以应该努力的推广机动车辆安装动态车载导航仪，如果全国的机动车都安装了该导航仪，那么我国公路运输管理将会减少很大的压力。
1.3具体交通的应用
具体交通系统的应用我们可以随处可见。例如公路中指引我们通行的信号灯，它是利用了计算机信息技术，尽管还不够智能，只是按照人们输入的程序进行操作从而达到控制管理车辆遵守交通规则的目的。有了它，驾驶人员才能更好地懂得如何辨别方向，如何行驶才能到达目的地以及避免因为拥挤造成的交通事故。在公路运输管理中还有一种系统也应用了计算机信息管理技术，那就是公路两边的摄像头。当我们行驶在公路上时会发现公路两边会有摄像头在监视着我们，这就是应用计算机信息技术的摄像头，通过摄像头我们可以清晰地看到在公路上行驶的车辆，也可以通过摄像头看到很多违反交通规则的车辆，并及时告知交通管理人员对此进行拦截并进行相应的违规处理。同时在发生交通事故时我们可以在第一时间发现并及时派人前往现场进行相关事宜的处理。而且该监控视频也可以将查看到的视频作为交通事故中的一些证据来帮助他们还原现场，进而帮助他们解决问题。而且该摄像头是与自动报警系统连接的，一旦发现有交通事故的发生，它会在第一时间将报警系统启动，这样交通管理人员会在第一时间到达事故现场进行处理，以减少人员的伤亡。
1.4事故处理的应用
当在公路上发生交通事故时往往在处理事故过程中需要还原现场事故发生的情况，在计算机信息技术还没有应用到该项管理系统中时很多交通管理人员都是通过手绘现场发生的事故图，以此来帮助他们进一步处理该事故，但是计算机信息技术应用到该系统之后，交通管理人员可以通过电脑绘图的方式来还原交通事故发生的现场，因为通过电脑描绘出的现场图符合国家的有关技术标准和规范，而且也节约了很多的时间，所以深受大家的欢迎。与此同时也可以通过电脑以及计算机技术来建立汽车碰撞模型及运动学模型，理论结合实际再根据描绘的模型进行现场勘察，这样更有利于模拟交通事故的发生，使得交通事故模拟更具有科学性，更加准确快速。
2计算机信息技术应用在公路运输管理中存在的问题
由于经济发展的限制，在很多偏僻的公路上还没有应用计算机信息技术或者有些公路管理系统中还没有较为完善的计算机信息技术，导致一些交通事故还不能全面地进行处理。在公路运输管理中一些管理人员技术不到位缺乏理论及操作知识，计算机专业人员缺乏但是没有受到重视，导致公路运输管理系统缺乏一系列的科学、规范、统一的的管理系统，导致法律法规的更改与一些地方计算机信息技术落后的公路运输管理标准不一致。与此同时，因为各个地区发展情况不一样，所以具有的发展条件及重视程度也是不一样的，那么在公路运输管理系统中也是参差不齐的。在信息挖掘、综合利用与辅决策等诸多方面还是相当的薄弱，应用水平整体不高。大多数问题主要是计算机系统的应用主要局限在对外的业务办理及对内的应用等方面。
3未来的发展
在计算机信息技术迅速发展的时代，公路运输管理系统中应用计算机技术将会越来越多，在以后的发展中也会更上一层楼，所以我们要找到其中存在的问题并不断地改善，最大限度地去发觉那些偏僻的公路并设法应用计算机信息技术进行管理，努力发掘计算机技术专业人员，让其在公路运输管理中得到充分的利用，只有这样才能不断完善公路运输管理系统，才能最大程度地减少交通事故的发生，保证驾驶人员的安全，并在一定程度上优化环境，节约时间，从而间接地促进了我国的经济发展。
参考文献：
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第15篇
关键词关键词：高性能数据中心；内存计算；数据建模；数据仓库；大数据
DOIDOI：10.11907/rjdk.162794
中图分类号：TP301
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）005000605
1内存计算技术特点
内存计算技术是将大量的数据直接装载到内存中进行计算和处理。内存计算技术大大减少了从硬盘读写数据的时间，消除CPU和主内存的带宽瓶颈，计算速度得到大幅提升。内存计算技术融合了硬件与软件技术创新。硬件创新包括具有多核架构和以TB计的内存服务器，可实现大规模并行扩展。软件创新包括内存数据库，为最大限度发挥内存计算技术潜力而专门设计了行、列存储。并行处理在数据库层进行，而不是在通常的客户端-服务器架构中的应用程序层。使用内存计算的数据库，在理想状态下可使数据处理速度提高1 000倍以上[1]。
采用内存计算技术的数据库系统，具有传统数据库不可比拟的优势：基于大容量内存的高效数据读取和处理，行存储和列存储的混合模式同时支持OLTP和OLAP，充分利用硬件并行计算技术建立数据的并行处理机制，高效的数据压缩可以优化内存利用，虚拟建模减少数据冗余，高效的动态聚合能够快速计算和汇总数据，能够在数据库层面进行数据密集型运算等[2]。
目前内存数据库在业界居于领先地位的产品是SAP公司的HANA，本文在高性能数据中心实现技术的研究中采用SAP HANA作为技术平台。
2数据中心平台性能提升
数据中心平台的核心是数据库系统，采用内存数据库搭建数据中心平台，能够借助内存计算技术的并行处理、内存技术、压缩（去重）技术等解决空间问题，大幅提高数据中心平台性能。
2.1系统架构
基于内存计算的数据中心核心是SAP HANA内存数据库。如图1所示是一个三节点的可伸缩HANA系统架构，主节点服务器A是一个完整的HANA系统，由5个服务组件构成，与单节点的HANA系统是一样的。
Name Server是名字服务器，相当于整个HANA数据库系统环境中的“通信员”，通过名字服务器可以知道当前HANA服务器的部署情况、数据在节点的分布情况以及节点的运行状态。
Index Server是索引服务器，是HANA的核心组件，承担内存管理、事务管理、元数据管理器及权限认证、多版本并发控制等众多管理工作。
Pre-processor Server是预处理服务器。由于HANA加入了对文本数据的特殊处理，因此需要预处理服务器分析文本数据和提取信息用于优化文本搜索功能。
Statistics Server是汇总统计服务器，责收集所有数据库组件运行的状态、执行效率和资源的消耗状态等信息，同时还监控HANA Studio的访问，并返回不同的提示信息给登录用户。
XS Server是一个扩展应用服务器，可以将持久层的数据模型封装成HTTP方式提供给外部使用，它还具有对这些出去的服务进行搜索的功能，并且内置一个应用服务器[3]。
2.2内存计算性能提升关键技术
2.2.1基于大容量内存的高效数据读取和处理
传统数据库所依赖的磁盘读取数据速度是毫秒级，而从内存读取数据的速度是纳秒级，这使基于内存的数据读取速度比基于磁盘的数据读取速度要快100万倍。内存数据库能简单地将数据从磁盘移到内存，它利用了创新的内存技术来最大限度发挥多核多CPU系统架构特性。传统内存计算技术下所有的CPU内核都通过同一个前端总线来访问内存，在多核多CPU架构下会出现数据链路阻塞。为解决这些问题，出现了快速通道互连（QPI）技术。图2所示为一个多核多CPU架构，每个CPU集成了多个QPI通道（图2中的①～④），用于点对点连接I/O控制器和其它CPU，实现快速通讯。每个CPU还配置了对应的本地内存，可通过内嵌的内存控制器直接访问。这种内存访问方式称为NUMA（非一致性内存访问）。
内存数据库专门针对多核架构设计了并行化的数据处理，如HANA数据库底层代码广泛使用了优化并行处理的SIMD（单指令多数据流），如SSE3和SSE4等指令，使CPU尽量去访问和计算本地内存数据，而不是从其它CPU的本地内存中读取数据，从而更好地发挥了NUMA和QPI的优势[3]。
2.2.2行存储和列存储混合模式
行存储适合于OLTP交易系统使用，而列存储适合为OLAP分析系统提供支持。传统数据库是按照行方式存储数据的，而内存数据库如HANA 既支持行存储也支持列存储，因此可对OLTP和OLAP同时提供高效支持。通常HANA的行存储用来存放和更新系统表，以及用于数据库的元数据管理和应用服务器的内部数据管理，而列存储用来保存业务数据信息，两者各司其职。
图3展示了一个数据库表，表中存储了商品、价格和货币单位3个列。在行存储模式下，用户只需要访问价格，读取数据要扫描所有行的所有列，顺序扫描整个数据存储区域，这将耗费大量时间。而在列存储模式下，价格信息都存储在临近的内存地址，缓存的存储块如果包含了该地址的5个整型数的长度字节，其它数据则基本不用读取，读取速度大大提高。
由此可见，使用列式存储技术，相邻内存空间存储的是同一个列的数据值，可只读取数据库表中所需的列；使内存控制器高速缓存的缺失次数最小化，提高了CPU缓存的命中率；能够高效利用CPU缓存，如数据检索和聚合都可在一个连续的内存地址空间完成；能够利用同列数据的重复性或相似性来提高数据的压缩效率。列式存储在数据查询分析、统计运算方面效率非常高。
2.2.3高效并行处理机制
并行处理目的是为了最大化地利用所有的计算资源，达到负载均衡，进而支持更多的并发访问来提升系统整体性能。
基于多核多CPU架构的内存数据库使并行处理数据变得相对简单，因为内存数据库不但可以像传统数据库的表分区那样按行作水平分区，还可以按列作垂直分区，这意味着不同行和不同列的数据都可以轻松进行并行处理。如图4所示，“销售数量”这一列的数据按垂直分区分布到了服务器A的CPU内核A来处理；而对于“折扣”这一列，可以按水平分区将大于等于0.90的数据分布给服务器A的CPU内核C，其它分布给服务器B的CPU内核D处理，这种并行处理对开发人员来说是透明的。
3利用融合建模技术提高数据模型性能
数据建模是数据中心建设的关键，建模技术直接影响数据的处理性能。基于内存计算技术的数据中心平台提供了更多更高效的建模方式，有助于提高数据处理能力。
3.1数据中心数据架构
一个完整的企业数据中心数据架构包括持续数据加载层、企业数据仓库层、架构式数据库层、语义层和应用层[4]，如图5所示。
（1）持续数据加载层PSA（Persistent Staging Area）用于存储源系统准确、详细的业务数据，相当于源系统数据的一个副本。这些数据通过清洗转换，加载到企业数据仓库层，这些数据还可为运营报告和数据挖掘提供比数据仓库层更细颗粒度的数据支持[5]。
（2）企业数据仓库层是将数据按照数据规范和技术规范统一化、标准化，按主题分门别类重新存放，数据覆盖整个企业的范围，具有集成、准确和完整特征，可支持企业运营决策和数据挖掘。企业数据仓库层通常以关系数据库作为平台，本文研究中采用SAP HANA。
（3）架构式数据库层是将数据按照维度和业务数据的度量构建成数据立方体。数据立方体是一个可从多个角度探索和分析数据的数据结构，是支撑商务智能分析的主要数据模型。架构式数据库层以OLAP为平台，本文采用的是SAP BW。
（4）语义层面向业务人员，它用直白的业务术语将数据立方体、关系数据库的库表甚至XML和Web Service数据展现出来，使复杂的数据源有统一的访问方式和易于业务理解的展现方式，为业务人员提供自访问和分析数据的能力。本文语义层采用SAP Universe。
（5）应用层主要是BI前端展现工具以及基于这些工具开发的业务应用。本文应用层采用SAP BO商务智能软件。
数据分析模型构建是企业数据中心建设最为核心的工作。传统的方法主要是在架构式数据库层用数据立方体来构建数据分析模型。随着内存数据库的出现，数据模型的构建方式也有了新的改变。内存数据库的技术特性使其既可作为OLTP使用，也可作为OLAP使用。基于内存数据库构建的数据仓库层，可同时用于构建数据分析模型，带来全新的技术优势和用户体验。
3.2两种数据建模方式
3.2.1基于数据立方体的建模方式
数据立方体是架构式数据库层的数据模型，组成的要素是维度和业务数据的度量。以商品销售为例，将时间、客户、商品作为维度，以销售数量、销售价格和销售金额作为度量，构建一个商品销售分析的立方体数据模型。
SAP BW是一个架构式数据库平台，如图6所示。它除了支持通常的数据模型功能外，还具有以下特性：
（1）数据立方体可通过语义层的Universe映射成面向业务模型。Universe是SAP BO的核心专利技术，隐蔽了基本数据源的复杂性，用户可通过业务语言来实现数据的表达，是业务人员自主创建数据分析应用的基础[5]。
（2）数据立方体除支持标准的MDX访问外，还提供了SAP自有的Query访问。Query是SAP的一项简单报表工具，可通过图形化界面的拖拉操作生成查询。Query的数据源不仅支持关系数据库库表，还支持数据立方体。Query生成的查询实际就是数据源的一个带查询条件的数据子集，这个数据子集既可提供o普通的查询和报表使用，也可提供给SAP BI工具作数据分析使用[6]。
（3）数据立方体是基于关系型数据库建立的，每个立方体在关系数据库有对应的维度表和事实表，这些维度表和事实表对用户开放，SQL可直接访问，为快速响应查询提供了一条直接有效的途径。
3.2.2基于内存数据库的建模方式
内存数据库HANA提供了基于列存储的虚拟模型来支持数据建模，能在企业数据仓库层实现类似数据立方体的数据模型。数据立方体通常将数据仓库的细颗粒度数据按维度聚合，生成的结果集保存在数据模型中。而虚拟模型与数据立方体的本质区别在于它只是HANA的列视图，无需保存数据。只有当发出查询请求时，才从数据库表的细颗粒度数据中进行聚合计算，实时生成计算结果集。由于内存数据库的性能优势，这种计算能够瞬时完成，避免在数据模型中保存冗余数据。HANA动态聚合如图7所示[3]。
HANA工作台提供了图形化的建模工具。虽然建模结果就是生成列视图，但HANA仍然提供了多个不同的建模对象，用于实现不同复杂度的分析需求。包括属性视图用于建立维度，分析视图用于建立度量，分析权限提供安全控制，计算视图可以使用比较复杂的SQL进行数据处理，或将不同的数据模型合并成一个新的数据模型。
虚拟数据模型架构如图8所示，特点如下：
（1）虚拟模型与数据立方体一样，可以使用MDX直接访问，这是多维数据分析的标准方式。
（2）虚拟模型可通过语义层访问。语义层除了使用Universe外，还可使用Information Space（信息空间），将虚拟模型映射成面向业务的模型。信息空间是SAP另一种语义层技术，它是面向分析主题的信息集合，可对虚拟模型的多维数据集进行封装过滤，与分析主题相关的内容才能使用[3]。
（3）虚拟模型可以映射为BW的数据立方体，除支持标准的MDX访问外，还可将虚拟模型映射到BW Virtual Provider，通过SAP自有的Query访问。
（4）虚拟模型是HANA的列视图，其数据存储在相应的数据库表中，这些数据库表可由SQL直接访问。但由于虚拟模型并不存储聚合计算结果，因此这种访问方式意义不大，仅仅为不熟悉MDX的用户提供了另一种选择。
3.3融合建模
以上两种建模方式，各有其优缺点和适用性，下面以BW和HANA为实现平台进行分析比较。
3.3.1基于数据立方体的建模方式
BW建模优点：①为数据建模提供支持。例如提供了现成的数据模型可以激活即用，提供现成的数据对象便于进行数据分析，提供会计年度和会计期间的时间特性支持财务数据分析，能定义依赖时间的维度层次结构来支持随时间改变的属性和特性；②汇总和聚合的结果保存在数据模型中，在数据分析时不需要大量计算，这种以空间换时间的方式可以获得数据分析性能的提高；③数据模型提供了有效的数据质量保障机制，在数据加载到模型时会进行严格审查，从而保证模型中数据的规范性和准确性。
BW建模缺点：①数据建模处在架构数据库层，模型的数据存储在企业数据仓库层的关系数据库上，这种跨两个层次的结构降低了数据模型的性能；②数据立方体模型存储空间是几何级数增长的，不适用于分析业务的明细数据，因为这些数据的数量本身就很大，加载到模型后变得更加庞大，往往导致访问性能急剧下降；③模型做聚合计算时不能提供数据服务，所以需要安排专门的时间窗口来处理。
3.3.2基于内存数据库的建模方式
HANA建模优点：①模型和数据存储都处于企业数据仓库层，可发挥内存数据库超强的计算能力，同时也利用了HANA中各类优化器和引擎提供的支持，性能优异；②数据模型不会另外存储数据，不会出现存储空间的暴增和访问性能的急剧下降；③聚合值动态实时计算，即使业务数据发生更新，聚合值也能与更新数据始终保持一致，不需要槭据模型的聚合计算安排专门的时间窗口。
HANA建模缺点：①用于建模的数据没有BW丰富，处理与时间相关的属性和特征较麻烦；②支持这种模型的BI软件相对较少。
BW on HANA是BW迁移到HANA上的产品，其HANA架构已经融合了BW的许多功能，例如数据建模、数据管理和分析/计划引擎等，如图9所示。它同时支持上述两种建模方式，带来了一种新的建模思路，就是将两种建模方式融合起来，混合使用，可将其称为融合建模方式。
（1） 建模原则。①为提升数据分析性能，应优先选择内存数据库建模，尤其是需要大量业务明细数据的分析场合；②需要用到诸如与时间相关的属性和特性的应用，应采用BW的数据立方体建模；③对于仅支持数据立方体建模的BI软件应用，应采用BW的数据立方体建模。
（2）两种模型数据统一加工。BW on HANA继承了BW的数据加工方式。原始数据首先通过ETL工具抽取到PSA，经过加工进入到企业数据仓库层。这些数据是数据立方体建模和内存数据库建模的基础数据，基于统一的数据加工过程生成。在这个基础上，BW通过数据传输进程和转换，将数据仓库的数据加工并加载到数据立方体，HANA则是将数据仓库的数据通过列视图映射到虚拟模型。这个统一的数据加工过程保证了两种建模方式的数据一致性。
（3） 两种模型数据的统一访问。数据立方体和虚拟模型都支持MDX和Query的访问方式，需要将两种模型数据混合使用时，可以通过在语义层建立Universe，将两种模型数据整合到一个语义模型里，实现数据的统一访问，如图10所示。
4性能测试结果
通过内存计算技术、数据建模技术和应用优化技术，可以实现数据中心性能提升。通过性能测试来检验效果，从平台性能和应用性能两个层次进行性能测试。
4.1平台性能测试
数据中心平台性能测试采用TPC-H测试规范，在10G测试数据上运行TPC-H的标准Select语句，得出表1的测试记录，经过计算，得出此次HANA测试的最终性能分数QphH@10G为26842.03。
根据TPC官网的资料，将IBM DB2、MS SQL Server在性能相近的硬件平台上的性能测试与HANA的测试结果进行对比（见表2），可以明显看到HANA的性能优势。
4.2应用性能测试
应用性能测试通过测试用例进行，模拟200个用户在线访问，从系统中选取多个复杂、中等、简单等级的查询页面进行测试。从结果可以看到，最慢的页面加载时间在5秒之内，测试结果见表3。
查询复杂度标准为：简单指查询1～3个数据模型或数据库表；中等指同时查询3～8个数据模型或数据库表；复杂指同时查询8个以上数据模型或数据库表。
5结语
本文基于内存计算技术的高性能数据中心研究，在一定程度上解决了海量数据造成的数据分析性能下降、业务决策支撑手段不足的问题，为实现有效的数据集成和信息共享、提高企业管理和生产经营效率具现实意义。当前，大数据处理技术日渐成熟，如何进一步利用内存计算高性能技术，通过大数据分析帮助业务部门快速解读数据，通过大数据挖掘为业务决策提供依据，仍将是下一步需要研究的热点。
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