计算机体系结构大全11篇

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篇（1）

计算机研究领域内已经有愈来愈多的人提出了自己关于解决计算机模拟软件技术的观点和看法。

一、计算机软件的发展现状

计算机体系结构模拟技术软件诞生于20世纪80年代。而且,早期的计算机处理设计结构当中主要采用的是数据驱动,就是对计算机的性能进行整体的分析。主要步骤:1.收集数据、2.执行指令、3.分析性能和计算机结构特征、4.统计数据、5.解释程序。需要说明的是,数据驱动是一种软件开发之后的数据分析,对计算机体系结构软件的开发能够提供的帮助很少,这也是为什么数据驱动逐渐被社会淘汰的缘故。

本着提高计算机体系结构的目的,相关研究人员在数据驱动的基础上又提出了性能分析这一概念。性能分析关键是建立数据之间的资源模型。因为模型的直观性能,研究人员可以更好的检测计算机的资源开发与利用情况。减少研究的时间和经费使用。宏观的来讲,计算机体系结构主要包含硬件与软件两部分。微观的来讲,计算机体系结构是指将一系列系统元素恰当地组织在一起,系统元素之间互相配合、协作,通过对信息进行及时的处理而完成设定的目标。这些系统元素有:计算机体系硬件、人员配备、程序。其中,程序和相关数据的整合,用于实现所需要的逻辑方法和控制过程。具有计算能力的电子设施和提供外部功能的电子设施是软件运行的必要装置;人员是硬件和软件的实际操作者,可以实现对软件的访问,而且具有规模性和组织性两大特征;文档是详细阐述系统使用方法的手册。而计算机体系结构模拟软件主要包含数据、模型、指令、程序等一些子概念。数学建模工具包括:计算机系统统计法、马尔可夫建模等等。数学建模对研究人员的数学理解能力提出了很高的要求。但不能否定的是,这种方法确实能起到很大的作用。研究人员对模型进行了简化处理,极大的方便了计算机体系结构软件的开发。

二、计算机体系结构软件模拟技术的定义

计算机体系结构定义众多。有人称之为模拟技术,也有人称之为仿真技术。计算机体系结构模拟,即用软件来模仿计算机的处理过程。同时,要求两者之间>:请记住我站域名/

计算机体系结构包括部分计算机结构和全部计算机结构两部分。它的步骤是:数据结果、指令接收、模拟运算、翻译指令等等。计算机的缓存命中率、访问的存储等都是计算机体系结构需要注意的指标。

三、 计算机体系结构分类

计算机体系因为结构复杂,所以不可能只有一种。从数量方面可以分为单核处理器模拟和多核处理器模拟;从指令方面可以分为单指令模拟结构和多指令模拟结构;从损耗角度分为性能模拟结构和能耗模拟结构;从模拟器的角度可以分为执行模拟结构和开发模拟结构;根据以上分类我们不难发现,计算机体系结构种类繁多。一方面,它为我们研究计算机体系结构模拟提供了许多参考价值;另一方面,它又为研究计算机体系结构增加了许多困难。

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中图分类号：G036 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-00273-01

现在，单片处理器的晶体管数量已超过10亿。这样就给计算机系统的制造带来了资金成本和时间成本上的大幅度增加。一般来说，设计制造处理器需要经很多个设计和制造阶段，包括：体系结构设计评估和验证，逻辑设计评估与验证，电路设计验证，布局设计，最后才能进入生产阶段，才可以走进社会生活中。并且为了保证质量，这些过程通常都要重复很多次。研发一款新的处理器一般需要4――7年的时间，而处理器量产之前，还必须制造出样本进行实测，如果有问题还要重复制造样本并进行不断修改，反复进行评估和验证的过程，我们知道，电子产品在没有量产前，单个的生产成本是非常高的，这些问题就造成了处理器的研发设计的时间成本和资金成本大幅度上升，甚至让许多研发企业无力承受。为了解决这个问题，计算体系结构软件模拟技术就成为研发人员的首选。这种技术可以精确都时钟级别，从根本上解决了计算机体系结构研发的长时间和高成本问题。

1.计算机体系结构软件模拟技术的发展历程

1.1 萌芽阶段

计算机体系结构软件模拟技术的发展经历了一个漫长的过程，最初，计算机软件模拟技术的结构虽然已经建立，但是处理器技术并不完善，对系统运行也不能进行合理控制，由于处理器的工作效率低下，所以控制软件的设计也非常缓慢，计算机体系结构的软件模拟技术在不断的探索中缓慢前行。上世纪八十年代，我国的计算技术有了长足发展，经过长期不懈的研究，我国计算机系统在独立操作数据驱动和处理器高效利用技术两方面有了新的突破。至此，软件系统可以在计算机上进行更好的运行，计算机系统的控制也更为便捷。计算机的运行是以收集和处理技术为基础的。所以，在计算机应用软件技术的研发过程中要收集大量的数据，并结合计算机基础知识在计算机处理器平台上对软件系统进行构建和设计。这是计算机体系结构软件模拟技术发展的重要前提，技术人员由此掌握了计算机软件系统建设的大量数据经验。

1.2 技术研发阶段

在总结了技术探索阶段的各种数据和经验之后，技术研发的方法已经非常明确，研发人员运用性能分析模拟技术改良了计算机系统，这样，团建模拟技术就可以在处理器中进行合理运用。计算系统的质量得到了大幅度的提高，软件模拟技术也开始被广泛运用在计算机系统结构软件的研发中。计算机体系结构软件的模拟技术可以对系统运行进行更加顺利和有效的控制，再结合性能分析模拟技术，计算机系统的研发成本急剧下降。这样就降低了技术研发阶段的风险，从根本上节省了大量的时间成本和资金成本，保障了研发单位的经济利益。在技术研发时，还要考虑到计算机系统升级、实际应用，使计算机技术的实用性大幅度提高，计算机系统的工作能力成倍增加。但是在技术研发阶段，对模拟器运行的状况一定要进行合理和有效的控制，只有准确控制模拟器的运行，才能运用结构软件的模拟技术改良计算机系统，提高模拟技术的实际运用效果。

2.开发计算机体系结构软件模拟技术面临的问题

2.1 设备的研发难度非常之高

计算机是一套非常复杂的系统，要想实现在计算机软件系统上模拟运用计算机的各个电路及晶体管等技术是非常困难的。如果笼统地将计算机的各种特点都运用软件系统模拟是几乎不可能实现的。面对这个问题，研究人员采用了计算机系统的层次划分技术，使原本复杂的计算机系统变得相对简单化。计算机体系结构就是将计算机系统根据组成机构进行层次划分。简化后的计算机系统的复杂性依然很高，给模拟设备的开发造成了很大困难，目前计算机体系结构软件模拟设备的开发主要利用C语言来进行，这种串行结构编程语言给模拟器的实际开发造成了长时间、高成本的问题。

2.2 模拟设备京都偏低，运作效果差

模拟设备的精度低，效率差也是计算机体系结构软件模拟设备开发中遇到的问题，在开发过程中，对模拟器的具体要求未能进行准确的分析研究；未能透彻理解计算机体系结构的真正目的；对设计过程中的细节问题不够重视，这些都大大增加了错误率。另外，模拟器的编码过程要求也非常高，不能出现任何的纰漏。一般的研究开发人员将整体的运行效果用检测流程中的部分程序指令代替，造成了模拟设备精度低的问题。

3.计算机体系结构软件模拟技术开发中问题的应对策略

3.1 将检测流程中的执行指令进行合理减少

性能检测流程中标准化指令是不能改变的，但是可以在此基础上对系统系能检测流程中的执行指令进行科学而合理的减少和更正，使模拟器的运行结构能表现整体运行效果。这样就可以使模拟器的运作时间大幅度减少，缩短运行周期。

3.2 对模拟程序的指令数量进行适当减少

选择准确的模拟程序指令代替原系统整体运作结果，对模拟程序的指令数量进行适当减少，可以提高模拟系统的精确度。在选择模拟程序指令的时候，借以采取抽样选择程序指令或者是直接截获连续性指令的方式。而直接结构连续性指令在实际运用中由于操作容易，准确度偏低；所以，实际操作中一般采用抽样统计的方式选取程序指令。

结语

当前社会已进入数字化和信息化时代，计算机技术在人们的日常生活和工作中运用程度越来越高，人们对计算机的系能也不断提出更高的要求。因此，计算机体系结构软件的模拟技术的运用也越来越广泛，成为软件开发必不可少的条件。计算机应用功能的完善需要开发人员不断探索和研究。在开发过程中，技术人员要采用正确而有效的方式应对开发过程中出现的各种问题。这样才能有效降低软件开发的周期，节省开发成本，并开发出实用性高的计算机应用软件。

参考文献

[1] 李经松，陈朝晖.软件总线体系结构的研究与应用[J].空间控制技术与应用.2012（04）.

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）08-1754-03

1 《计算机体系结构》教学设计分析

教学设计是现代教育技术的基础，也是计算机辅助教育最重要的基本原理，用教学设计理论指导计算机多媒体课件的设计是课件设计走向科学化的保证。教学设计是以教学过程为研究对象，运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题策略方案，试行解决方案、评价执行结果和对方案进行修改的过程。教学设计以系统方法为指导，分析教学问题和需求，运用系统方法设计教学过程，确立解决的程序纲要，使之成为一种具有操作性的程序。《计算机体系结构》课程教学设计应用整体优化理论和系统科学方法，对课程系统进行分析、设计、开发和测评。

1.1 学习者分析

认知理论认为，人的认知是在原有认知结构基础上，通过对外界刺激的反应，根据学习者态度、学习兴趣等，对当前学习内容作出选择的信息加工过程，学生是主动地对外部刺激所提供的信息进行选择和加工的主体。按照学院人才培养方案，《计算机体系结构》课程是计算机科学与技术专业本科的一门专业必修课，这门课开设时间为第三学年第二学期，学生已经先修了计算机组成原理、数据结构、操作系统、汇编语言程序设计等先修课程，掌握了计算机专业相关软硬件知识，为本课程的学习积累了前期基础；本专业学生求知欲旺盛，学习兴趣浓厚，自学能力强，并且思维活跃，能积极参与教师组织的活动。在教学内容的取舍上，根据先修课程，规划本课程内容侧重点；在教学活动的组织上，根据学生的学习特点，除基本概念和基本理论的阐述外，还应留有一定的课外探索性课题，让学生对计算机体系结构学科的最新发展有更全面了解。

1.2 学习任务和学习目标分析

计算机体系结构是计算机领域的一门重要课程，学习计算机体系结构对认识计算机系统、建立计算机整机概念有重要的作用。本课程包括理论和实验教学环节。从教学大纲讲授章节来看，包括：述计算机体系结构的概念、计算机指令集结构设计、流水线技术、指令级并行、存储层次、输入输出系统、多处理机。对本科生而言，课程教学重点和难点是单机系统中指令集结构、流水线技术和存储层次。对流水线技术，可通过流水线相关实验对DLX流水线技术有更深入直观理解。学习计算机体系结构实验是不可缺少的，而这两章的学习，实验尤其重要。通过实验，可以更直观的了解流水线技术。

计算机体系结构教学目标是提高学生从总体、系统这一层次来研究和分析计算机系统的能力，帮助学生建立完整计算机系统的概念，使学生掌握计算机系统结构的基本概念、原理、结构和设计方法，掌握基本的性能分析方法。计算机体系结构课程强调培养学生的抽象思维能力和自顶向下、系统地分析和解决问题的能力，强调培养学生的创新思维和创新能力。

1.3 情感、态度与价值观目标分析

情感态度和价值观是学习者内心所想：感受计算机体系结构给人类工作和生活带来的变化，感悟人类的聪明才智；在协作式的集体研究活动中，表现出成功解决问题的喜悦感、成就感，体会与他人交流、协作的乐趣；通过对计算机体系结构发展的探讨，激发更进一步学习计算机专业知识兴趣。

2 计算机体系结构多媒体课件制作原则

多媒体课件以其形象、直观、快捷、高效方式，为优化课堂教学，起到了很大的作用。多媒体课件制作有其自身的规律，在课件制作过程中，只有遵循这些规律，才能使课件的制作切实地为教学改革发挥作用，进而提高教学效率。计算机体系结构的多媒体课件制作应遵循以下几条原则：

2.1 教学性原则

教学性原则是指在多媒体课件设计过程中把教师的教与学生的学结合起来，课件除了能用于辅助教师教学，发挥教师的指导作用外，还应具备学生自主学习功能，体现学生的主体地位。《计算机体系结构》课程内容由于和计算机发展前沿技术密切相关，教学重难点多。教学中除采用以教师“教”的传统教学方式，应发挥多媒体课件教学，引导学生针对课程知识积极探索。在计算机体系结构多媒体课件设计中遵循教与学的有机结合，可以使学生学习从被动接受传统模式转变为利用学生认知结构、学习兴趣和学习需求为主要目的的主动接受模式。

2.2 集成性原则

多媒体课件是由文字、图形、图像、声音、动画等集成的多媒体制品，集成的特点使课件能提供多样性的外部刺激，有利于知识的获取与保持。实验心理学家特瑞赤拉（ Treicher）做过一个关于人类获取信息的途径的著名实验，结果证实：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉。课设计过程中，应有效利用集成性特点，充分调动学生的各种感官，调动学生的注意力，使其更好地理解和掌握课堂教学内容。

在计算机体系结构的课件设计中，恰当选择素材，各种信息媒介的表达和组合优化设计、精心选择、相辅相成。本课件设计中采用大量的动画演示来分析抽象的概念和理论，如层次结构概念、流水线的实现中DLX指令的数据通路、定向路径等，Cache实现的相关问题这些都是课程的重难点知识点，动画的每一步过程都有说明解释，对难懂的理论知识直观、形象和详细的展示，也能吸引学生的注意力。同时课件素材在集成时不能喧宾夺主，画面不宜过于花俏以致忽略了课件教学。

2.3 交互性原则

课件的交互性是指所运用的课件和课件使用者间的信息传递是双向的，多媒体课件可以向学习者输出信息，也可以接收学习者的输入命令，并根据命令进行相应处理。交互性是多媒体课件的最基本的特点，有利于教师掌握学生的学习情况，调整学习内容，安排学习计划，也有利于学生的自主自学和自我学习状态的测试，多媒体课件设计应充分体现这一特点。

《计算机体系结构》课程多媒体课件制作过程，设置有大量控制按钮方便使用者控制课件内容的展示，对多级内容的展示可方便的返回上一级和进入下一级，课件中动画的播放设置多种播放速度，且可随意拖放播放内容。

3 计算机体系结构课件设计

通过学习者分析和教学设计，在教育教学理论和课件理论的指导下，确定课件的总体框架，从而形成清晰而完备的制作模板。本课程在课件中呈现的课件总体结构和课件交互性图标界面如下：

4 测试评价

课件设计后，提供给专业学生使用，同学们认为课件条理清晰、图文声像结合、界面优美，普遍反映本课件在创设情景、材料形象方面有较好的效果，课件的使用可扩大知识视野、帮助全面把握知识点，特别是准确理解重难点知识点，提高学习效率。要使多媒体教学模式在《计算机体系结构》课程教学中的作用，前提是选择或制作适用的多媒体课件，供课堂教学和学生学习、练习使用。

参考文献：

[1] 张晨曦.计算机体系结构[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 皮连生，等.教育设计[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3] 方其桂，等.Authorware多媒体CAI课件制作实例教程[M].北京：清华大学出版社，2000.

篇（4）

0 前言

数据库系统作为计算机体系结构的重要组成部分，其在构成上主要以数据库、计算机系统、管理系统以及应用程序等为主。其中各部分功能的发挥都可能对数据库系统产生影响，如数据库系统需由计算机系统进行硬件环境的提供，而数据库负责数据的存储等。因此，如何做好数据库系统的优化成为现行计算机体系结构完善中需考虑的重要内容。

1 计算机体系结构的相关概述

关于计算机体系结构，其实质为系统元素的集合，在集合内系统元素能够协调配合的基础上，便可根据预先定义目标完成信息处理过程。常见的系统元素主要有计算机硬件与软件、数据库系统、文档以及人员等方面。其中硬件负责电子设备或机械设备的提供以使得计算机能力以及其他外部世界功能得以实现；而软件可作为文档、数据库与程序的稽核，提供计算机运行中需要的逻辑方法；数据库则用于集合所有软件访问的信息；文档用于描述计算机系统中的所有图形、表格等信息。现行在Internet网络普及的背景下，要求计算机体系结构在完善过程中能够做到对各类型信息资源进行输入、输出以及管理，而这些信息资源管理活动的开展便需依托于数据库系统，其是计算机领域中发展极为迅猛的技术，同时也是保障计算机体系结构作用发挥的关键部分[1]。

2 数据库系统在计算机体系结构中的具体体现

计算机体系结构中，数据库系统的应用主要体现在四种模式，包括分布式服务器系统、服务器模式、工作站模式以及终端模式等，各种模式在整个计算机体系结构中应用的效果也存在一定的差异。在网络技术快速发展的背景下，现今计算机体系结构中数据库系统模式又倾向于web服务器模式。实际应用中，以往四种数据库系统模式即表现出明显的优势，也存在许多弊端，具体体现在以下几方面。

2.1 从主机/终端模式角度

该模式是计算机体系结构中应用的最早结构模式，其结构具有明显的集中式特征，要求在主机上进行数据库以及管理系统的设置，其他相应的应用程序也需在主机中体现出来。但这种模式下，数据信息共享性极差，仅用户终端能够进行数据的使用，若需对数据库进行访问，要求用户采取拨号形式或利用本地终端以获取需要的数据。其中的本地终端大多不具备数据处理能力，仅以通信软件、键盘与显示器为主。然而不可否认，这种集中式的系统结构对于存储设备中数据区能够安全处理，不同类型的并发用户都可为该结构所支持。从其应用的弊端看，主要表现在系统维护较难，计算机体系结构本身在硬件、软件等耗费较多成本，加上数据库体系结构中的终端系统成本与维护费用，将使计算机应用难以获取应用的经济效益。另外，该模式应用下，网络性能完全取决于主机性能，若有多个用户共同联网，计算机系统的整体性能将表现出明显的下降趋势[2]。

2.2 从文件服务器/工作站模式角度

该模式应用下主要需在计算机体系结构中文件服务器处进行管理系统的设置，在所有PC工作站中都有相应的处理程序存在。一般文件服务器在功能上更侧重于接收与发送文件，并将共享数据向用户提供，但在协同处理方面却较为缺失。事实上，从计算机系统运行中便可发现，即使文件服务器具备较为明显的运行速度优势，但PC中数据库管理系统处于运行状态时仍会限制文件服务器的性能。而且文件传输过程中多以整个文件为主，一旦数据库访问用户数量增加时，传输量也将随之上升，系统运行因此受到影响[3]。

2.3 从客户机/服务器模模式角度

对于这种服务器模式，其主要在服务器处设置数据库管理系统，服务器端与客户端都可利用管理系统进行数据处理。相关的数据处理或数据存储等，可在管理系统运行于服务器端时实现，而在处理输入或输出问题以及屏幕交互时，要求管理系统运行于客户端。此种数据库系统模式在优势上主要表现为能够利用两个系统完成数据的处理，无需考虑系统难以承受过大信息流量的问题，且在维护管理或系统升级中不会耗费过多的成本。而且使数据库管理系统在服务器端或客户端运行时，也可使计算机整个系统的性能得以提升。但该模式应用过程中也表现出一定的弊端，如数据库需保持一定的独立性，为用户使用带来较多难题，如企业中各部门应用数据库时如何做到数据库关联等。因此，计算机体系结构中数据库系统的应用需考虑到引入“无缝隙”访问技术，典型的如分布式处理技术等[4]。

2.4 从分布式系统角度

相比前几种数据库系统应用模式，分布式数据库强调同一系统中数据保持一定的逻辑关系，并在整个计算机网络中使数据在不同节点处分布。实际应用中，为保证用户能够远程获取数据信息，不同位置服务器都需将数据库管理系统设置其中，用户数据获取时如从本地数据库系统一般，直接将请求数据向数据库服务器中发送，若服务器中未寻找到用户数据，可直接通过网络将用户请求向其他数据库服务器中发送，完成信息搜索后会将相应的信息传输给用户，大多情况用户都难以判断是哪个数据库服务器为其提供的数据信息。因此，这种模式的应用可满足现代企业需求，对于解决远程数据传输与共享问题可起到明显的效果[5]。

3 优化数据库系统的相关建议

现行数据库系统为适应计算机技术快速发展步伐，除采取分布式数据库系统模式外，也将Web技术融入其中，许多数据库厂家多采取数据库管理系统与Web技术相结合的方式，使数据库内容检索仅需通过Web浏览器的访问便可完成，对该类型数据库系统可称其为Web数据库系统。为使数据库运行效率进一步提高，在数据库系统优化过程中需做好系统框架的设计，优化数据库的同时考虑数据对连接池进行优化，具体优化策略主要表现在以下几方面。

3.1 系统框架设计的思路

系统框架设计过程中首先考虑系统结构问题，从计算机体系结构中传统数据库系统结构的应用现状可发现，其中存在弊端不仅制约系统整体性能的提高，而且易产生过多的成本。对此，在系统结构设计上可选取B/S结构，其优势主要表现为：①客户端负载问题得以解决。如C/S结构下，数据处理功能、显示功能都需由客户端负责，承受的负载较大，特别当前客户端应用程序不断增加的背景下，客户端的有效运行更面临较多难题。此时将B/S结构引入其中，服务端会承担部分客户端的数据处理任务，许多数据访问或计算都可在服务端完成；②兼容性较高。该结构下主要以JSP为前端界面，将Java语言融入后可使服务器执行压力得以缓解；③灵活性较强。B/S结构下各层都以独立的形式存在，即使其中一层出现异常也不会对整个系统产生影响；④维护成本较低。由于该结构应用下需将浏览器安装于客户端中，服务器可完成相关的系统升级或维护工作，不会对客户端产生影响，有利于维护成本的控制。本文在系统框架设计中考虑在B/S结构应用的同时，使其与传统C/S结构以及web技术相结合，以此构建集数据库、服务器以及浏览器于一体的结构体系，将其称为B/S/S结构体系。

框架设计中还需做好开发语言以及数据库连接的充分考虑。其中在开发语言选择方面，现行较为常见的主要以PHP、JSP以及ASP为主。相比之下，为满足数据库系统优化需求，要求开发语言应以简洁高效、便于移植等特征为主，所以可将JSP作为系统开发语言。而从数据库连接角度，应用较为广泛的技术主要以JDBC为主，但需注意的是该技术应用时要求数据库使用后保持断开，一旦数据库连接过多将导致内存发生泄漏，甚至使服务器瘫痪。这就引入连接池技术，将JDBC访问技术下的弊端进行解决[6]。

3.2 数据库的进一步优化

为适应计算机体系结构要求，数据库系统优化中首先需考虑数据库设计问题。以SQLServer数据库优化为例，设计过程中主要需在解决逻辑库规范化弊端的基础上进行物理数据库的生成。其中逻辑库规范化弊端方面，可采取将重复属性、计算字段等融入数据库实体内。但应注意设计中往往易出现数据库历史记录保存问题，因历史记录使用频次较少，所以需分离历史数据与其他访问数据。而物理数据库生成方面，要求对计算机体系结构中的硬件资源、数据库访问格式进行判断，在此基础上利用数据行的设置使I/O操作得以减少，或直接对SQLSever利用同一物理设备存储图像或文本数据，可使系统性能得以提高。

其次，应做好调整硬件工作。调整中如在磁盘子系统方面，通常数据库系统中应用的磁盘驱动器极易出现超载问题，影响系统性能，对此可考虑增设磁盘驱动器，可保证I/O子系统性能问题得以解决。而在内存方面，通常提升数据库性能的方式主要以物理内存的增加为主，但这种方式涉及的成本较高，应考虑对数据库实际内存进行优化配置，如对其内存数值的调整等。

最后，做好SQL语句与查询计划的优化。在优化SQL语句中，主要要求避免SELECT*语句、DISTINCT的使用，二者都可能使数据库应用逻辑出现错误，同时对于其他非操作符聚以及ORDER BY等应正确使用。另外，在查询计划优化方面，需保证索引、主键、连接、临时表等能够正确使用。在SQL语句以及查询计划得以优化下，才可使数据库系统性能得到提升[7]。

3.3 连接池的优化

连接池在数据库中的应用主要使缓冲池中融入相关的物理连接，这样在数据库访问过程中用户可直接进行数据库连接的获取，且在连接使用结束后，可将其重新置于连接池中，无需执行关闭连接操作，这样数据库的访问效率将得到很大程度的提升。具体构建连接池过程中，可直接由服务器进行连接池的提供，或采取JDBC连接池。实际上，现行大多服务软件中多将连接池直接设置其中，仅需保证使用效果得以发挥并做好管理工作既可。另外，连接池在优化中还需考虑到参数设置问题，如其中最小或最大连接数，其设置不合理很可能造成系统资源被过多占用，访问效率也因此被降低，连接池整体性能因垃圾信息过多而受到影响。所以在参数的设定是连接池优化中需考虑的重要问题，常见的方式主要引入相应的测试工具，通过反复测试以使参数值更为合理[8]。

4 结论

数据库系统的优化设计是完善计算机体系结构的重要途径。实际优化设计过程中应正确认识计算机体系结构，分析计算机体系结构中不同数据库系统模式应用的优势与弊端，在此基础上提出Web数据库系统。对该系统实际优化过程中要求做到设计具体的系统框架，从数据库设计、调整硬件以及优化查询计划以及SQL语句，并注重连接池的构建，以此使数据库整体性能得以提高，发挥其在计算机体系结构中的重要作用。

【参考文献】

[1]马亚明.嵌入式空间数据库理论与技术研究[D].信息工程大学，2011.

[2]李尚勇.有色金属热力学数据库的计算模型与架构体系研究[D].昆明理工大学，2012.

[3]李志刚.空间信息技术在矿区可持续开发与管理中的应用研究[D].成都理工大学，2012.

[4]于永强.计算机数据库系统在信息管理中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2011，03：82.

篇（5）

中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：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

高性能计算机传统上指的是运行速度非常快的计算机，等同于超级计算机，致力于专业用户进行大规模科学和工程计算，追求的性能指标是浮点计算能力。随着对于高性能计算的应用需求由CPU运算密集型的科学和工程计算拓展到I／O处理密集型的商业事务处理，高性能计算机从单纯追求CPU运算能力变为追求包括I／O处理能力在内的综合性能指标，而且随着用户群体的扩大、对价格的日趋敏感以及PC服务器和互连网络等技术的成熟，高性能计算机已经倾向走产业化发展道路，采用开放的软硬件技术[1]。

当前，以机群为载体的高性能计算机已广泛应用于教育、游戏、气象、石油、航空航天、金融、生物、制造、信息建设等各个领域。高性能计算机应用的深度和广度在急剧提高。在深度方面，如北京2008年奥运气象预报要求分辨率从15公里提升到3公里；在广度方面，原来不需要HPC的领域，如政府、企业、诸多行业信息中心，由于信息处理量和访问量剧增，没有高性能计算机已无法完成信息整合和处理能力的提升。机群技术的日益普及已经深刻影响了高性能计算产业的发展，并推动全球高性能计算产业进人一个平民化应用时代，我们也称之为“泛高性能计算时代”[2]。

一、高性能计算机历史回顾

最早的电子计箅机就是为了能够进行大量繁琐的科学计算而产生的。从1960年开始，计算机技术逐渐成熟，在各种商业领域慢慢地开始采用电子计算机，而且应用范围也越来越广，逐渐出现了针对各种不同商业用途的计算机，被称为“通用计算机”。相对于“通用计算机”，具有性能和功能上的优势的一类计算机被称为“高性能计算机”，在当时主要用于科学计算。

20世纪70年代出现的向量计算机可以看作是第一代的高性能计算机。通过在计算机中加入向量流水部件，可以大大提高科学计算中向量运算的速度。到80年代，出现了并行向量多处理机(PVP)，依靠并行处理，进一步提高运算速度。向量机成为当时高性能计算机的主流产品，占领了高性能计算机90%的市场。

20世纪90年代初期，大规模并行处理(massively parallel processor，MPP)系统开始成为高性能计算机发展的主流。MPP模式是一种分布式存储器模式，能够将更多的处理器纳入一个系统的存储器。MPP体系结构对硬件开发商颇具吸引力，因为它们出现的问题比较容易解决，开发成本比较低。由于没有硬件支持共享内存或高速缓存一致性的问题，所以比较容易实现大量处理器的连接。

较MPP早几年问世的对称多处理机SMP系统，是由数目相对较少的微处理器共享物理内存和I/O总线形成的计算机系统（国内最早基于微处理器的SMP为曙光1号）和MPP相比，早期的SMP扩展能力有限，并不具有很强的计算能力。但由于SMP与单机系统兼容性好，是单机系统的升级与增强，被广泛应用于商业计算领域。

20世纪90年代中后期的一种趋势是将对称多处理器结构（Symmetric Multi-Processor，SMP）的优点和MPP的扩展能力结合起来，这一趋势发展成后来的CC―NUMA结构，即分布式共享内存。每个处理器节点都可以访问到所有其它节点的内存，但访问远程内存需要的延迟相对较大。NUMA本身没有在提高性能的角度上进行较大的创新，主要优点是便于程序的开发和与SMP的兼容性。而对于科学计算任务，CC―NUMA结构是否优于MPP系统仍存在争议。

在发展CC―NUMA的同时，集群系统(cluster)也迅速发展起来。类似MPP结构，集群系统是由多个微处理器构成的计算机节点，通过高速网络互连而成。节点一般是可以单独运行的商品化计算机[3]。由于规模经济成本低的原因，集群系统具有比MPP更高的性能／价格比优势。集群系统还继承MPP系统的编程模型，更进一步地加强了其竞争优势[4]。

二、高性能计算机技术发展现状

当前，全球TOP500已经成为高性能计算领域的晴雨表[5]。第35届全球超级计算机TOP500排行榜于2010年5月31日在德国汉堡举行的SC10大会上。排名第一的仍是美国Cray公司研制的“美洲豹”系统；中国曙光公司制造的“星云”超级计算机以1.27Pflops的Linpack性能和2.98Pflops的峰值性能排名第二，此次成绩可谓曙光高性能计算机突破历史的最好成绩，也是我国高性能计算机的历史最好成绩。在TOP10系统中，IBM公司占有4台（一台“走鹃”和三台“蓝色基因”），Cray公司拥有2台（“美洲豹”和“海怪”），SGI、Sun以及中国的曙光公司和国防科技大学各占有一台。但我国所制造两台系统（“星云”和“天河”）的核心部件CPU和GPU仍是源自美国的Intel、AMD以及NVIDIA公司。由此可见，美国在高性能计算领域的综合技术实力是无可比拟的。

篇（6）

中图分类号：G 文献标识码：B

文章编号：1672-5913（2007）07-0027-03

1 引言

“计算机体系结构” 课程是普通高等学校计算机科学技术专业本科生的专业基础和核心课程。国防科技大学计算机学院作为我国高性能计算机研发和全军高水平计算机人才的培养基地，十分注重“计算机体系结构”课程建设，在教学改革、师资队伍、教学内容、教学条件、教学方法等多方面成果显著，形成了自己的特色和优势。该课程一直被列为学校的重点建设课程，2004年入选军队院校优质课程建设计划，2005年被评为军队优质课程和国家精品课程。

“计算机体系结构”课程主要介绍计算机系统设计所必须了解和掌握的基础知识和专业知识，包括计算机体系结构的基本概念、设计原则、关键技术以及性能评价方法等，内容多、涵盖广、系统性强。课程的主要目标是使学生能够系统全面地理解计算机体系结构技术的基本思想，具备衡量工艺、性能、价格、主流技术等多种因素对设计计算机系统的影响和判断能力，具备合理设计计算机系统以及对计算机系统进行定量分析评价的能力。

2 课程主要特色与经验

2.1 注重教学科研相结合，深化教学改革，更新课程内容

作为担负着国家和军队计算机及其相关领域重点科研任务的研制单位，国防科大计算机学院取得了丰硕的成果。同时，学院积极推动课程教学改革，积极吸收国际上计算机体系结构领域以及学院科学研究中的先进成果，不断将计算机体系结构主流思想和创新思想引入到课堂之中，更新课程内容，形成教学科研的良性互动。而且，为使学生更好地理解和加深对课程内容的理解，学院也有意识地促进学院内部人才流动，让具有参与大型工程项目的经验的教师直接走上讲台参与教学工作，将其在科研实践中积累的经验带入课堂，更新教学内容。正是通过这种良性互动，使“计算机体系结构”课程内容常教常新，促进了课程的全面建设，提升了课程的内在品质和生命力，保持教学内容的稳定性和先进性协调发展。

2.2 注重高水平师资队伍建设，确保教学质量

计算机体系结构学科与课程建设是在我国电子计算机事业的开拓奠基者、国防科技大学计算机系第一任主任、中国科学院学部委员慈云桂教授的领导下建设和发展的。从课程设立到现在，学院十分注重师资队伍建设，把建设高素质、高水平的师资队伍作为提高教学水平、确保课程建设和教学质量的基础。经过多年教学和科研实践，形成了一支以两院院士领衔、以博士为主体、主管教学副院长负责、拥有全军优秀青年教师、全国高校优秀骨干教师、学校优秀教师的高水平师资队伍。另外，中心实验室负责实验教学和实践的教师与工程师12人配合课程的教学，每年还安排计算机系统结构方向博士研究生及硕士研究生10人左右参加辅导答疑和批改作业。课程负责人及主要骨干教师先后到美国、加拿大、荷兰、英国、日本、澳大利亚等计算机科学技术发达国家的著名大学考察调研，或做访问学者；教学梯队年龄结构合理、学术层次高、学缘结构良好、可持续发展能力强。教员的数量和质量完全满足讲授、辅导和实验等各个环节的教学任务。

在师资队伍建设过程中，始终坚持教学科研紧密结合这一优良传统，使教师在承担教学工作的同时承担多项计算机体系结构方向的科研工作。研究方向覆盖了计算机系统结构二级学科下的各个领域，在“银河”巨型机等大型型号任务的研制中承担着重要任务，发挥了巨大的作用，取得了丰硕的成果，同时也极大地促进了课程建设水平的不断提高，确保了课程质量。

2.3 自编与引进相结合，加强高水平教材建设

多年来，学院确立了“突出素质教育和创新能力培养”、“稳定性和先进性相协调”和“自编与选用相结合”的教材选编和使用原则。在课程建设初期，学院结合当时国际计算机科学技术的发展趋势，特别是自主研制银河系列巨型计算机及各类计算机的科研技术成果和跟踪技术前沿的情况，将科研实践最新技术和成果与教材建设结合起来，使计算机体系结构课程的教材始终保持领先水平。在此基础上，在国内率先编写出版了“计算机体系结构”教材（国防科技大学出版社，李勇、刘恩林著，1988年）。该教材多次修订再版，在国内20多所学校使用，多次被评为学校优秀教材。

在教材引进方面，学院持续跟踪国际最新发展，数度引进国际公认并被广泛采用的Computer Architecture: A Quantitative Approach系列原版教材，在教学实践中应用消化，同时将学院在计算机体系结构和微处理器设计方面的最新研究成果及时补充进教材之中。通过“引进―消化―编著”的多次迭代，2000年出版了《计算机体系结构》（高等教育出版社，普通高等教育“九五”国家级规划教材，即面向21世纪课程教材，张晨曦、王志英等编著）。该书2002年获得全国优秀教材二等奖，共印刷6万多册，被20多所大学作为教材使用。2004年，《计算机体系结构》第二版再次被列入普通高等教育“十五”国家级规划教材，并于2005年6月由高等教育出版社出版。

2.4 注重现代化教学手段建设和教学方法研究，不断改善教学效果

为改善教学效果，提高教学水平，“计算机体系结构”课程组不断改革教学手段，研究实践教学方法，在国内率先研制成功我国第一套计算机体系结构多媒体教学课件，该课件将学院几代教师积累的科学教育思想和教学经验涵盖其中，精选动画200多个，通过动画、语音和文字三结合的方法，将一些重点、难点和疑点用鲜明的色彩、形象的架构、动态的演示予以展现，达到寓教于乐、事半功倍的效果，深受学生的欢迎。

不断加强网络课程建设，“计算机体系结构”网络课程2002年入选教育部“新世纪网络课程建设”。网络课程不但包含了丰富的教学资料（如教学大纲、多媒体课件、课程实验所需软件等），同时还配备了大量高水平的动画学习课件，帮助学生更快更好地掌握重点、难点内容。教师组还依托学校数字化校园网络教学平台，积极开展实时讨论、辅导答疑、提交/批改作业、模拟考试等教学活动。

多媒体课件和网络课程的建设，极大地提高了学生的学习兴趣，加强了师生交流，提高了教学效果和教学质量。

2.5 构建课程建设基础平台，强化实践环境

学院十分注重多层次实践体系的建立，通过多种途径构建课程建设的基础性平台。在实践体系方面，学院将实验分解为一般性课内实验、综合性课程设计、小型科研课题以及大型科研课题，这些实践环节各有侧重，难度由浅入深。学生既可依托课程实验加深对所学知识的理解，又有机会参与和感受计算机体系结构和微处理器设计等方面的科研实践。在这种多层次的综合实践体系中，学生不仅可在信息系统设计、系统分析、系统集成、系统评估等方面有所收获，同时又培养了学生参与现代大型工程项目所必备的团队合作和顽强拼搏精神。在课堂教学方面，为配合课程教学，学院还自主开发研制了计算机系统综合实验平台，精心设计了相关实验内容。在前导课程实验的基础上，学生可在较短的时间内完成流水线和存储层次的FPGA实现，在交互式演示和软件模拟的基础上，进一步发展到FPGA设计和实现，强化了实验效果，增强了课程效果。在课外研究方面，课程组教师向学员提供大量最新的高水平文献资料，方便学生开展课外学习和自主研究活动。这些活动的实施，为培养学生的综合素质创造了良好的条件，也为计算机体系结构课程的不断发展奠定了基础。

2.6 规范教学管理，保证教学质量

严格规范的教学管理制度是教学质量的保证，学院在1999年通过了ISO 9000质量管理体系认证，并借鉴其“过程化管理、按要素评估”的思想，将其成功应用于教学过程的各个环节之中。学院根据教学规律特点，将教师的授课过程分解为教学准备、课程试讲、课程实施、课程评价、课程考核、课程总结等环节，按环节提出目标任务，学院通过教学督导组和教学指导委员会进行动态跟踪、全面监控，及时发现问题，解决问题。通过该体系的实施，增强了课程准备的针对性，积累完善了教学档案资料，规范了教师的教学活动，培养了年轻教师，保证了教学质量稳定提高。

3 结束语

计算机体系结构是计算机科学与技术学科发展的重要动力和研究方向，处于不断的变革之中，只有不断深入开展计算机体系结构课程教学研究，紧跟学术前沿，改革创新，把它作为一个系统工程来进行研究和部署实施，合理取舍教学内容，全面加强师资队伍建设，采取科学的教学方法和手段，重视实践教学，才能真正起到培养合格人才、提高教学质量、推动学科发展的作用。

参考文献：

[1] 王志英，宁洪，等.综合型人才创新能力与素质培养[J].《高等教育研究》，2005，（2）.

篇（7）

计算机系统结构教学存在如下问题:(1)教学内容涉及数字逻辑、计算机组成原理、操作系统、编译原理、数据结构、汇编语言程序设计等专业课,综合性强,概念多而抽象;(2)教材内容无法与新技术发展同步;(3)实验教学缺乏。上述三个问题导致了教师授课难和学生学习难的两难局面。为此,本文将基于理论讲授、专题讨论和开放性实验的“三位一体”教学法引入到计算机系统结构的授课过程中。利用精心组织的课堂讲授解决授课内容综合性强,概念抽象的问题;在授课过程中穿插专题讨论,让学生立足于经典的设计方法,探讨新技术的发展;合理安排开放性实验,理论与实践相结合,进一步提高教学效果。

1授课内容安排和授课方法探讨

计算机系统结构与计算机组成原理在课程内容上有一定的重叠,明确两门课程的授课内容,既避免内容上的重复,又保证课程之间的无缝衔接,是提高授课质量的前提。计算机组成原理主要研究计算机各功能部件的组成和工作原理,以及各部件之间的协同工作。计算机系统结构着重介绍如何最佳、最合理的实现软硬件的功能分配。计算机组成原理强调部件细节,而计算机系统结构强调系统全局,重点阐述高级语言、编译、操作系统和硬件结构的关系,及性能分析中各方面的影响,避免对软件层面的忽视[4]。

合理安排系统结构课程的授课过程是提高授课质量的重点。根据授课经验,各知识模块的安排顺序如下:计算机系统结构的基础知识、指令系统、流水线处理技术、存储系统、输入输出系统、多处理机技术。计算机系统结构基础中主要介绍计算机系统结构的概念,包括经典定义和广义定义;计算机系统设计的量化方法,包括Amdahl定律、常见事件优先原则、程序的局部性原理等。指令系统中主要明确指令集在计算机系统中的位置;指令集设计的基本准则,重点介绍RISC和CISC设计的出发点和特点。流水线处理技术中重点介绍流水线性能指标及计算方法;流水线设计时遇到的一些相关和冲突问题,阐述这些问题产生的原因、造成的性能损失和相应的解决方法。存储系统中主要介绍存储层次存在的原因;衡量存储层次的性能指标;Cache优化技术,包括从失效率、失效开销、命中时间等三个方面进行优化的,并在实际中广泛采用的技术;采用一个实例如Alpha 21064或者Opteron介绍经典的存储层次,对前面所阐述的各种存储技术和思想进行总结,加深同学们的理解。输入输出系统中重点介绍输入输出系统的重要性以及RAID。多处理机系统重点介绍Cache一致性问题。

采用适当的授课方法,运用合理的教学手段是提高授课质量的灵魂。由于计算机系统结构课程综合性较强,概念抽象,难以理解。采用传统教学方式,学生会感到枯燥无味,无法维持学习兴趣。因此在教学过程中采用了各种方法激发学生的学习兴趣。比如对于在讲解存储系统中Cache的映像规则时,同学们对于“直接映像”、“组相联”、“全相联”这几种映像规则相联度越高,利用率越高,但是查找越复杂的特点不好理解。此时,可以用同学们进入教室时是按照学号入座还是随便坐的例子来很方便的理解这些特点。

2穿插专题讨论

本课程中引入专题讨论主要基于一下两方面原因。

一方面计算机系统结构技术发展很快,方向很多。但是不可能在原有授课体系中加入过多新技术,也没有更多的课时来系统讲授新技术。另外,教学内容中对新技术的补充有时是把“双刃剑”,教学内容既要跟上技术的发展,是知识不致落伍,又有保证教给学生的是立足于经典知识的思维方法,而不是熟练某些技术细节[4]。为了解决这个问题,我们可以采用专题讨论的形式。每当完成某一章或者某一部分的讲解之后提出相关知识的讨论题目,同学们基于已经学习的基本技术、基本思想,查阅参考资料,对新知识、新技术进行探究,思考,乃至预测其发展方向,并以文献综述、调研报告的形式总结自己的观点,然后在课堂上交流讨论。题目的选择要适当,既新颖又要注意知识的衔接,比如在微处理器结构方面的“指令融合”、“间接转移预测”;存储结构方面的“混合写回策略”;多处理机结构方面“高性能计算机体系结构发展”等。

另一方面,这也是大学教育中以学生为主体,教师为主导思想的具体体现。并且计算机系统结构课程开设在大三下学期或者大四上学期,具有了一定的专业基础。通过引入专题讨论,可以启发学生独立思考,发展学生的逻辑思维能力和独立解决问题的能力。而当学生经过认真的思考,对讨论题目深入理解后,他乐于将自己的成果与同学们分享,从而感染其他学生进一步提出自己感兴趣的问题参与讨论。这样就可以加深学生对于知识的掌握程度,提高学习兴趣[6]。

3实验设计

计算机系统结构课程理论性较强,课程中的流水线技术及相关问题、指令动态调度、存储层次等内容比较抽象,使得学生在学习过程中难以理解,影响学习兴趣。通过实验研究对系统结构进行量化分析,从而更好理解相关内容,是国际上流行的一种方法。

当前国内外存在多种实验方法和手段。有的使用硬件,有的使用软件;有的侧重I/O部分,有的侧重流水部分;有的侧重实际设计,有的侧重理论理解。通过多年的教学研究,本课程组倾向于实验中主要使用模拟器进行模拟实验,帮助学生理解抽象的理论内容,对于流水线、Cache设计实验进行讲解后由学生课下完成。

对于实验内容,以帮助理解理论内容为目的,根据本文第二部分中阐述的课程内容进行安排,主要包括流水线冲突、指令调度、分支延迟、Cache性能分析、Cache一致性协议等。对于具体实验步骤,本文不再展开。

4结语

综上,通过引入三位一体教学方法,在计算机系统结构课程教学中实现了理论和实践相统一,以教师为主导和以学生为主体相统一,新知识新技术与经典思想相统一,较好的解决了该课程教学中存在的部分问题,提高了该课程的教学质量。

参考文献

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[5] 方娟,毛国君,朱文军.“计算机系统结构”校级精品课程建设的探索和实践[J].教育与教学研究,2009(24):52～54.

[6] 曲大鹏,薛建生,范铁生.启发式教学法在《计算机系统结构》教学中的应用[J].辽宁大学学报,2010,37(3):218～220.

篇（8）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）19-4407-02

进入21世纪以来，信息互联网技术已经遍布我们的生活与工作中，给人们的生活和工作带来一定的便利。然而矛盾经常是对立存在的，计算网络信息的安全问题也会经常发生，给使用人员尤其是一些大型企业公司带来巨大的影响。因此，构建计算机网络的信息安全体系就显得非常必要。

1 安全威胁存在于信息安全中

1.1 共享性存在于通信网络中

构建计算机网络体系的主要目的是实现资源共享，因此给攻击系统安全的黑客提供了一定的机会，他们利用共享资源，给计算机网络体系带来一定的破坏。

1.2 开放性存在于通信网络当中

用户在计算机网络中非常简单的就能够查阅到个人、单位、企业的隐私信息。一定程度上受害人和企业公司无法觉察到自己的信息已经泄漏，对自身或者企业的发展带来巨大的损失与伤害。

1.3 复杂性存在于操作系统中

复杂性存在于计算机的系统当中，会造成复杂性同样存在于通信网络的安全管理工作当中。

1.4 不确定的边界

计算机网络边界的不确定性往往就是因为计算机网络的可扩展性造成的。资源共享的形式存在于计算机网络当中，通信网路的安全边界在访问的时候会受到损害，严重的威胁计算机网络的安全。

1.5 操作路径的不确定性

多条路径会存在计算机用户的宿主机到其他的宿主机当中。因此，在对公司的有关机密资料进行传发的时，从启发点到终结点当中会流经多个路径，或者说会被多个渠道所接收，因此中间节点的可靠性很难得到保证。

1.6 网络信息中的高度集中性

一旦出现网络信息分离的小块时，就会有较小的价值存在于信息当中，只有集中起大规模的有关信息，才能将有效的价值显示出来。

2 具体的结构形式

信息技术在现阶段的一些企业公司中得到了广泛的应用，大大的拓宽了信息安全的内涵要义。网络信息的可用性、可靠性、完整性逐渐取代了最初阶段信息的保密性，因此其中就会存在一定的不可否认性。同时又向着控制、管理、评估、检测、防范、攻击等方面的理论基础和实践形式上演变。之前的信息安全技术通常都在计算系统的防护环节和加固环节上集中存在，一旦应用于安全等级非常高的数据库和操作系统，将相应的防火墙设置在计算机网络的出口处，将加密的技术应用到传输和存储数据信息的过程中，针对单机系统环境来进行设置是传统形式系统安全模式的主要特征，没有办法很好的描述计算机网络环境的安全情况，并且会缺乏有效的措施存在于系统的脆弱性和动态形式的安全威胁当中。因此，静态的安全模式是传形式安全模式的一大特征。

当今社会，计算机网络不断发展，动态变化的互联网问题通过静态安全模型已经很难予以解决。这样一种全新信息安全系统的出现，能够很好的解决上文中所提及的问题。信息安全系统是一种基于时间变化的动态理论提升计算机信息系统和计算机网络的抗攻击性，为了有效提升计算机信息系统和计算机网络的抗攻击性，提升数据信息的不可确认性、可控性、完整性和可用性，就要为信息安全体系结构提出一个新的思路：结合每种不同的安全保护因素。例如，安全漏洞检测工具、防病毒软件、防火墙等将一个防护更加有效相对单一的复合式保护模式建立起来，安全互动、多层的安全防护体系模式对黑客攻击的难度与成本上会提升好几倍。因此，对计算机网络系统的攻击就会大大的缩减。

WPDRRC是这个信息安全体系的主要模型，主要通过下面的形式呈现出来：

图1 WPDRRC安全模式

2.1 W预警

全部信息安全提醒是通过预警予以实现的，可以给网络安全的防护提供正确、科学的分析评估。

2.2 P保护

它的功能是提升网络的安全性，主动的防御一些攻击，对创建的新机制上予以应用，不断的检查安全的情况，评估网络威胁的弱点，确保各个方面是互相合作的，当把政策不一样的情况检测出来时，确保安全的政策存在于整体的环境中，会带来一定的帮助，为了将网络抵御攻击的能力提升上来应用了PKI和防火墙技术。

2.3 D检测

为了将入侵的行为尽快的检测出来，这是应用入侵检测的目的，为将关键的环节尽快的制定出来，对主机的IDS和网络进行应用，将技术性的隐蔽应用到检测系统当中，对攻击者进行抵制，防止它进一步发展破坏临测工作。对入侵的行为及时的予以检测，将更多的时间提供非响应，对和防火墙互防互动的形式上予以应用，将综合性的策略应用到网路安全管理。因此，就应该将一个安全监视的中心构造起来，对整个网络的安全工作情况进行整体性的了解，在对攻击进行防止的时候，检测是其关键的一环。

2.4 R响应

当有攻击的行为出现在计算机中时，为了能够尽快防止攻击，对正确及时的响应上就要立刻的予以实现，对取证、必要的反击系统、响应阻止、入侵源跟踪等就要实时的予以响应，避免再次发生相似的情况。并且还有可能将入侵者提供出来，对入侵者的攻击行为上也能够有效的进行抵御。

2.5 R恢复

防范体系的关键环节就是利用它呈现出来的，不论防范工作做得怎样紧密、怎么完善，也没有办法避免不露出一点的马脚。在对信息的内容利用完善的备份机制进行保障的时候，会有一定的恢复功能存在于其中。对破坏的信息进行控制和修补的时候，可以应用快速恢复、自动的系统来进行，降低个性的损失。

2.6 C反击

应用先进的技术，将入侵的依据、线索提供出来，将合理的法律手段应用在入侵者身上，对其进行法律打击时有法律作为保障。由于证据在在数字形式的影响下很难获得，因此，一定要对证据保全、取证等技术进行发展与应用，在破译、追踪、恢复、修复的方式上进行使用。

信息安全体系的核心是由人员构成的，在信息安全体系建设中，它的主要保障就是管理的体系，以信息安全技术作为支撑。需要根据自身的情况在实际中应用，适当的调配这几个方面，就能很好的完成信息安全体系的建设。在信息安全体系的构成中绝对不能忽视人为这个重要的因素。其现实意义可以借助以下的结构图形表示：

3 结束语

综上所述，多元化的网络发展已经逐渐的应用到企业公司当中，在公司对各种信息进行交流的时候，几乎全是利用网络信息予以实现的，为公司的发展带来了巨大的效益和便利。但是现阶段一些企业公司在使用网络信息的过程中逐渐暴露出一些问题，重要信息失真的情况也会经常的发生，给公司的发展蒙上了一层黑雾。因此，我们要进一步优化计算机安全体系的结构，构建有效的防治措施，在确保公司机密不被窃取的情况下合理的应用计算机网络信息，促进企业在健康的网络环境下，又好又快的向前发展。

参考文献：

篇（9）

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0131-01

一、引言

随着当前我国经济社会的飞速发展，网络信息技术也获得了长足的发展，计算机网络体系已经渗透了各行各业，为社会的进步做出了不可磨灭的贡献。在许多企事业单位中，计算机网络作为学习、生活、工作不可缺少的载体，其安全问题更是受到了极大的关注。在当前对计算机网络安全的研究中，大多都是从细节入手，而对整体安全体系的考虑甚少。笔者认为，对计算机网络系统的整体安全体系考虑，不仅可以显著增强计算机的安全性能和可靠性，还可以对发现的攻击、入侵行为做出及时的响应和恢复等。基于此，本文首先对计算机网络中面对的主要风险进行了列举，在此基础上提出了整体安全体系结构，希望可以为相关的理论和实践提供一定的借鉴意义。

二、计算机网络面对的主要风险分析

计算机网络面对的主要风险来自于以下四个主要方面：

（1）计算机系统面对的风险

计算机系统内部的主要风险来自于外界的较多毁坏性因素，造成了计算机系统内部资源的破坏。比如，来自于外部的威胁造成了计算机系统访问权限的泄露，从而无法控制任意用户对计算机系统的访问。同时，计算机系统中的硬件或者软件故障造成了计算机的突然暂停工，使得计算机的数据无法读取。或者其他比如地震、火灾等不可抗拒性的因素造成了计算机系统的破坏。

（2）网络运行环境面对的风险

网络运行环境下的风险主要来自于计算机所处的网络环境，网络运行环境主要是数据和网络为基础，而且造成网络环境不安全的因素具有多样性的特点。比较典型的风险是网络运行环境中的病毒木马、或者文件传输中的风险。网络环境是病毒木马传播的载体。再有，在网络运行环境中传输文件时如果没有采取良好的加密等保护措施，就容易被黑客等不法分子窃取，从而带来一定的损失。

（3）信息使用途径中面对的风险

信息使用途径是指计算机系统信息和数据的应用，其风险的存在主要体现在硬件设备的使用以及安全机制的建立。硬件设备的使用主要是以信息存储和数据输出为中心，存储与输出大多依存网盘、硬盘和U盘与计算机USB接口联系，USB接口非常容易发生信息数据的丢失；安全机制的建立是针对信息使用过程中出现的危险进行提示，如缺乏完善的安全机制，则不能及时处理信息使用过程中的威胁。

三、对计算机网络的信息安全体系结构的建立

本文通过对计算机网络系统中面临的各种风险，本文提出了WPDRRC结构，以保障计算机网络中的信息共享和数据传递。相关计算机网络的信息安全体系结构示意图如图1所示：

在WPDRRC体系结构中，分别代表预警（W）、保护（P）、检测（D）、响应（R）、恢复（R）、反击（C）。在该结构中，六个部分依据计算机网络实践的变化进行着实时的反馈。

首先，对于预警（W）来说，其是计算机网络的信息安全体系中的基础所在，通过预警系统可以提供相应的预防性防范措施，并且通过对计算机网络的性能进行研究，给出科学合理的评估报告。保护（P）机制可以有效对计算机网络的使用安全进行保障，有效防范外来的攻击和入侵。通过安全体系中的安全设置，重点对计算机网络中的攻击点和漏洞进行重点检查，并采取相应的防范措施，从而使计算机网络中的各个环节都可以通畅的运行。当计算机网络受到了攻击或者入侵时候，计算机网络系统中的隐藏检测（D）模块主要是防止黑客发现检测程序，对其进行恶意修改，不仅无法对计算机网络进行保护，而且降低了检测系统自身的保护能力，此检测模块经常与保护模块配合使用，增加计算机网络整体的保护能力和检测能力。可以看出，这三个模块主要是计算机网络的预防性保护手段，虽然采用这三种预防性模块已经可以防范大部分的攻击行为，但是还是需要引入以实际解决问题为主的手段，这就是响应（R）、恢复（R）、反击（C）三种。

对于响应（R）来说，当计算机网络信息安全体系中发现有相应的攻击或者入侵行为时，就会启动相应的冻结措施，将攻击或者入侵行为进行切断，同时做出相应的预防响应措施。比如，信息安全体系结构中采取的实施阻断响应系统、跟踪攻击源系统等系统技术，保障WPDRRC结构响应的及时性和准确性，以便防止黑客更深程度的入侵。恢复（R），顾名思义，当计算机网络遭受到黑客攻击之后，要及时对攻击或者入侵之后的信息进行恢复。主要采取的手段便是备份，通过备份会对信息文件和数据资源进行有效的备份处理，同时借助自行恢复系统，对损坏的文件进行修复。反击（C）是一种比较高级的手段，利用以标记跟踪为主要方式的反击行为，对攻击的攻击和入侵行为进行标记，侦查攻击和入侵行为的手段，对入侵地址进行解析，保留相关的证据，同时采取一定的反击措施，防止相关的入侵行为再次发生。

四、对计算机网络安全入侵检测技术的发展展望

在当前，有着许多的入侵检测手段，在维护计算机网络中发挥着不可估量的作用。入侵检测技术不仅能够及时对入侵和攻击行为进行检测，预防非法访问中发挥作用，而且在检测中不需要对计算机的配置进行更改，保持计算I/O、CPU等硬件的系统，甚至在发生故障的时候不需要影响到其他系统的运行。不过也需要看到的是，虽然当前的入侵检测技术取得了很多的成效，但是其在检测方面还有一定的局限性。比如，其可以检测到特征比较明显得攻击行为，但是对于复杂的攻击却检测的相对比较困难。

针对当前计算机安全入侵检测技术，笔者认为，未来智能化技术的融入，将会给计算机网络安全带来一定的进步。比如，神经网络、遗传算法在识别入侵特征中的使用，可以显著改善收集数据、入侵分析以及自动响应等方面的效率，利于充分发挥系统资源的优势。

五、结语

综上所述，计算机网络在人们的日常工作和生活中扮演着重要的角色，需要对其安全性提高重视。在实际应用中，除了对计算机网络信息安全体系进行完善以外，还应该积极采取先进的入侵检测技术，以保证我国信息化进程的顺利发展。

参考文献

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[5] 徐丽丽.刍议计算机网络的一种实体安全体系结构[J].计算机光盘软件与应用，2014，14：194-195.

篇（10）

中图分类号：TP303-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0122-01

随着社会进步和信息化时代的发展，计算机应用能力变得越来越必要。如何掌握计算机相关知识也成了大家关心的话题。在计算机的硬件知识体系中，知识点纷繁复杂，因此，构建合理的计算机硬件知识体系框架有重要意义。笔者就如何构架计算机硬件知识体系框架几点浅薄的认识：

1、计算机硬件知识体系的特点

1.1 硬件知识整体性强、富有层次性

计算机硬件知识的许多知识点都是密切相关的，相互影响的。在某个知识点的掌握程度和理解如何直接影响着对其它知识点的把握，如门阵列控制器就一知识点的学习就需要有“可编程阵列逻辑”为基础。除此之外，富有层次性也是硬件知识体系的一个重要特点。比如在计算机硬件的设计中，就需要经过三个过程，从概念结构到逻辑结构，再到物理结构，这三个模块层次分明。

1.2 计算机硬件知识体系的特征

一般而言，计算机的硬件知识点难度都不小，如在存储系统中，就会涉及局部的存储和访问，以及如何精心相关的替换算法和存储系统的应用诸多问题。同时，计算机硬件知识的理论知识和实际的要求却相差甚远，例如说电脑中都会有CPU这一核心配置，但我们却很难看到CPU的具体内部结构。

1.3 知识体系的重点和界限变化快

以往的硬件知识体系培养的是人们设计电脑硬件的能力和底层使用的硬件，而从上世纪八十年代后期开始，硬件知识体系则是以嵌入式系统的设计、软件和硬件的结合为目标。同时，硬件知识的重点也有了很大改变，同时，界限也在变化。

2、计算机硬件知识体系结构框架

2.1 计算机硬件知识的教学目标

计算机硬件知识的教学目标主要有以下三个：让学生掌握相关的计算机硬件知识，为以后的计算机软件和其他知识的学习奠定基础；学会嵌入式系统的相关技术和设计方法；形成能够直接以已有的基础知识来运用计算机。计算机硬件所研究的包括对计算机的工作原理、结构的分析和以及一些编程和技术的运用。

2.2 计算机硬件知识体系结构框架

计算机硬件的知识体系可以分成以下四种：工作原理知识系列、编程应用知识系列、组成结构知识系列和技术方法的知识系列。这四者的具体的构建方法和如何构建各有不同。比如说工作原理的知识系列通过一定手段让理论知识转化为现实，这可以通过一些相关的过程驱动、指令执行等来实现；而编程应用知识系列则不同，编程应用看重的是从基础知识到具体应用和操作的一种转变，编写程序可以通过一些特性结构、指令系统等来实现。具体来说：

工作原理的知识系列的重要内容是计算机的组成和结构方面的一些知识，它是计算机硬件的基础知识，也是重要根据。工作原理相关的主要知识包括：顺序程序驱动的含义和重要性、电脑指令的表现形式、控制器的使用以及程序设计的一些基础知识。

作为计算机硬件知识体系中的核心，组成结构方面的知识对于计算机的使用有着十分重要的意义。组成结构方面的知识涵盖了计算机的组成原理、数字逻辑和系统结构等多方面的知识，如运算器和逻辑代数等重要部件的设计方法和相关的存储系统等。

除了以上两种知识系列，编程应用知识系列也是重要的知识系列之一。编程应用是计算机硬件技术的目标之所在，介绍的是汇编语言和相关的程序设计、计算机系统结构等相关内容，如指令系统、接口芯片和微型计算机的结构等都是编程应用知识体系中的重要知识点。

此外，作为计算机硬件技术的一大思路，技术方法的知识体系的重要性越来越受到肯定。技术方法方面的知识体系主要涉及了计算机组成原理、微型计算机的组成原理和相关的接口技术等，具体的包括数字指令的种类、流水线技术和互联网的网络技术等等。

3、如何构建计算机硬件的知识体系结构

正如前面我们所提到的计算机硬件知识体系的四种系列，在构建相关的知识体系的时候也应当加以区别对待。

3.1 工作原理的知识体系的构建方法

在构建工作原理的知识体系时，应当本着从理论到实践的想法来构建。计算机硬件方面的知识有许多是理论性强，较抽象的，这就需要我们能将这个抽象转化为具体的操作。如计算模型本身是一个较抽象的概念，在这个概念的表达中，我们要加深对计算过程的程序和驱动的认识，以及加深对数字指令的和运行方面的认识，这样就能更加明白的理解诶怎样通过控制计算机中的相关元件和配备来达到计算的目的。

3.2 编程应用知识体系的构建方法

在构建编程应用知识系列的锅中中，要遵循从基础到应用的指导思想。我们直接通过给计算机指令来让机器运行，这时的计算机指令的能够和执行的基础就是计算机的外部特征，同时，机器之所以能够执行这些指令，依靠的又是在计算机里编写好了的程序，在这个基础上，计算机才能够计算和解决那些实际意义的应用难题。

3.3 组成结构知识体系的构建方法

和工作原理知识系列的构建不同的是，组成结构的知识体系应当遵循从部分到整体的方法。部分是局部的概念，要将部分纳入到整体中去。如逻辑元件是计算机系统中的最小组成单元，我们通过对逻辑元件等小的计算机器件的内部结构及其功能的认识，进一步能够加深对整个计算机操作系统的组成和功能设计等的认识，这就是通过部分认识整体的一个方面。

3.4 技术方法知识体系的构建方法

技术方法知识体系的构建应当遵循抽到到具体的转变。计算机的功能如何是计算机程序设计等的重要基础，概念性的结构较为抽象、不容易理解，而计算机的物理性结构则较为具体，因此，应当以某种逻辑形式或联系来将它们连接好。

4、结语

总之，在计算机应用如此广泛的今天，如何掌握计算机的硬件和软件方面的必备知识是我们都需要关注的问题。因此，计算机硬件知识体系的构建也日益重要。笔者相信，在不断的探索之下，计算机硬件知识体系的结构框架会越来越完整。

篇（11）

Abstract: in this paper, through to PKPM software as an example, this paper analyzed the use structure software structure calculation in the problem that should notice. How to use the software to design reasonable structure design calculation, and meet the requirements of the new regulations.

Keywords: architecture; Structure design; The calculated parameters; question

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 整体参数的计算问题

整体参数计算目的是将这些对全局有控制作用先行计算出来，正确设置，避免计算结果与现实存在很大的差距。

（1）振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90％。一般而言，振型数的多少于结构层数及结构自由度有关，当结构层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。振型组合数是否取值合理，可以看软件计算书中的x，y向的有效质量系数是否大于0.9.具体操作是，首先根据工程实际情况及设计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型个数，直到x，y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。必须指出的是，结构的振型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构得总自由度数。例如对采用刚性板假定得单塔结构，考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过结构层数的3倍。假如选取的振型组合数已经增加到结构层数的3倍，其有效质量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型数，而应认真分析原因，考虑结构方案是否合理。

（2）最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发现该角度绝对值大于15度时，应将该数值回填(代入设计参数中)到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。

（3）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准确值，可先按经验公式：T1=0.25+0.35×10-3H2/3√B计算代入软件，亦可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结构基本周期”选项，重新计算即可。

2 整体结构计算问题

整体结构的科学性和合理性是新规范非凡强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：刚重比、刚度比、层间位移比、剪重比等。

（1）刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效应(P—效应)的主要参数。通常用增大系数法来考虑结构的重力二阶效应，如考虑重力二阶效应的结构位移可用未考虑P—效应的计算结果乘以位移增大系数，但保持位移限制条件不变(框架结构层间位移角≤1/550);考虑结构构件重力二阶效应的端部弯矩和剪力值，可采用未考虑P—效应的计算结果乘以内力增大系数。一般情况下，对于框架结构若满足：Dj≥20∑Gj/hj（j=1，2，…n)结构不考虑重力二阶效应的影响。结构的刚重比增大P—效应减小，P—效应控制在20%以内，结构的稳定具有适宜的安全储备，该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当引起设计人员的足够重视。

（2）刚度比和层间受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标。①剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；②剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构；③地震力与层间位移比是执行《抗震规范》第3.4.2条和《高规》4.3.5条的相关规定，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，这也是软件的缺省方式。

（3）层间位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。其限值在《建筑抗震设计规范》和《高规》中均有明确的规定。需要指出的是，新规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的，如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在软件参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以便计算出正确的位移比。在位移比满足要求后，再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定的选择，以弹性楼板设定进行后续配筋计算。

（4）剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范之所以规定剪重比，主要是因为长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，若剪重比小于0.02，结构刚度虽然满足水平位移限制要求(框架结构层间位移角≤1/550)，但往往不能满足结构的整体稳定条件。设计人员应在设计过程中综合考虑刚重比与剪重比的合理取值。

3 单构件计算问题

单构件计算主要进行结构单个构件内力和配筋计算，包括梁，柱，剪力墙轴压比计算，构件截面优化设计等

（1）软件对混凝土梁计算显示超筋信息有以下情况：①当梁的弯矩设计值M大于梁的极限承载弯矩Mu时,提示超筋；②《抗震规范》要求梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率2.5%，当大于此值时，提示超筋；③混凝土梁斜截面计算要满足最小截面的要求，如不满足则提示超筋。出现以上超筋信息时，设计人员可采用下列方法做以下调整：一是增大梁截面，提高混凝土强度等级。二是增大对双筋梁受压区钢筋面积，受拉区钢筋面积不变，使梁受压区高度减小，从而使ξ减小。

（2）柱轴压比计算：柱轴压比越小说明结构的延性越好，柱轴压比越大说明结构的刚度越大，结构的侧移越大抗震性能越差。要确定合理的轴压比必须满足：N/fcA≤n(n=0.7、0.8、0.9)。柱轴压比的计算在《高规》和《抗震规范》中的规定并不完全一样，《抗震规范》第6.3.7条规定，计算轴压比的柱轴力设计值既包括地震组合，也包括非地震组合，而《高规》第6.4.2条规定，计算轴压比的柱轴力设计值仅考虑地震作用组合下的柱轴力。软件在计算柱轴压比时，当工程考虑地震作用，程序仅取地震作用组合下的的柱轴力设计值计算；当该工程不考虑地震作用时，程序才取非地震作用组合下的柱轴力设计值计算。因此设计人员会发现,对于同一个工程，计算地震力和不计算地震力其柱轴压比结果会不一样。当轴压比不满足要求时，一般可增大柱截面,提高柱混凝土强度等级或增大地震作用折减系数来加以改善。

（3）剪力墙轴压比计算：为了控制在地震力作用下结构的延性，新的《高规》和《抗震规范》对剪力墙均提出了轴压比的计算要求。需要指出的是，软件在计算断指剪力墙轴压比时，是按单向计算的，这与《高规》中规定的短肢剪力墙轴压比按双向计算有所不同，设计人员可以酌情考虑。

（4）构件截面优化设计：计算结构不超筋，并不表示构件初始设置的截面和形状合理，设计人员还应进行构件优化设计，使构件在保证受力要求的条件下截面的大小和形状合理，并节省材料。但需要注意的是，在进行截面优化设计时，应以保证整体结构合理性为前提，因为构件截面的大小直接影响到结构的刚度，从而对整体结构的周期、位移、地震力等一系列参数产生影响，不可盲目减小构件截面尺寸，使结构整体安全性降低。

4 结束语

综上所述，通过介绍了建筑结构设计计算步骤参数设定分析，对建筑结构设计与施工有一定的指导意义，同时为类似的工程提供参考。

参考文献