計算機體系結構范文

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關鍵詞：計算機體系結構；軟件模擬技術；發展；措施

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）32-0260-02

隨著現代信息技術的飛速發展，算機已經成為系統設計及信息處理的核心工具。體系結構軟件模擬技術對于計算機系統而言是必不可少的技術手段，通過體系結構軟件模擬技術能夠不但最大程度的降低系統設計的費用以及時間，而且也極大提高了設計效率和質量。計算機體系結構軟件模擬技術說白了就是通過現有的計算機應用軟件，對系統硬件在計算機系統結構中的使用情況以及性能進行模擬，由于計算機體系結構軟件模擬技術具有一定的技術優勢和成本優勢，因此，其目前已經成為計算機系統設計中必不可少的手段。

1 計算機體系結構軟件模擬技術的發展過程及其現狀

計算機體系結構軟件模擬技術是在計算機系統內部的中央處理單元的變化下產生的。二十世紀末，計算機系統是利用數據信息驅動技術來收集計算機運作的數據信息，并完成執行程序指令。另外，數據信息驅動技術深入把握計算機的運作數據信息，并對計算機系統內部中央處理單元的組成結構以及其具備的特點做詳細的分析研究，并堅持其所存在的漏洞問題。因此，數據信息驅動技術在當時也被稱為基于執行程序指令而形成的一種靜態模擬技術[1]。

隨著計算機技術的不斷發展，因此，在計算機數據信息驅動技術研發的基礎上，也就出現了能夠分析計算機性能技術。分析計算機性能技術不僅提高了計算機設計結構質量，而且也實現了降低計算機技術的研發成本以及計算機系統設計的失敗概率。此后，分析計算機性能技術廣泛應用于各個領域。但由于其不能夠準確地反映出計算機系統內部的一些細小問題，且適用范圍較小，因此，計算機系統設計人員為了提高了精確程度，擴大適用范圍，于是對該技術再次進行改進完善，于是計算機體系結構軟件模擬技術就在這個背景下誕生了。

據有關數據表明，計算機中央處理器目前的研究和設計過程中，有百分之六十的科研經費都被投入軟件模擬和性能評估兩方面。從理論上講，軟件和硬件相比，前者的開發成本及周期要遠遠低于后者的開發成本和周期，并且軟件開發比硬件開發要簡單。從這個角度來說，靈活性強以及成本低是計算機體系結構軟件模擬技術得到推廣使用的主要原因。然而，由于計算機體系結構軟件模擬技術的研發的技術性要求極強，所以其也面臨著眾多技術難題，這些難題對其發展都起到了阻礙作用[2]。

2 與計算機體系結構軟件模擬技術相關的一些概念

計算機系統的體系結構經過幾十年的發展，現已逐漸建立較為成型的技術規范，在計算機體系結構發展的過程中，有不少具有創造性的模擬技術出現，而且其相關概念也在完善中，但是部分概念由于字面意思非常相近，所以人們都習慣性的將其畫上等號，例如仿真和模擬兩個概念，通過以下定義區分開模擬和仿真兩個概念。

1）計算機體系結構仿真

計算機體系結構仿真是指通過計算機硬件或軟件的方式，對計算機模擬器產生的某種模擬結果進行模仿。計算機結構仿真的主要目的是在另一個計算機上實現一個已知的計算機系統功能，使另一個計算機能夠實現與原計算機系統一樣的計算結果，而對于計算過程是不太重視的。

2）計算機體系結構模擬

計算機體系結構模擬則是根據硬件或軟件的工作狀態來模擬計算機系統的計算過程，其主要目的是為了開發和預測計算機未來的功能和性能，因為是研究計算機的計算過程，所以對于計算結果也不太重視。

隨著計算機體系結構模擬技術的發展，計算機體系結構的仿真漸漸屬于計算機體系結構模擬，因為體系結構模擬要先通過正確的輸出結果來預測模擬方式是否可行，其次在研究計算的過程。例如在計算體系結構模擬過程中，模擬器運行是按照一個程序進行的，而承載模擬器的主機則是按照領一套程序進行的，這樣就會造成指令沖突。因此必須要將模擬器上的運行指令實先翻譯為主機上的程序指令，那么能實現由模擬器指令轉化為主機運行指令的工具稱為指令集仿真器。從這個角度來說，計算機體系結構仿真已經成為了計算機體系結構模擬的一部分，是計算機體系模擬的基礎條件。

3 計算機體系結構軟件模擬的分類

3.1 體系結構模擬器分類的分類

1）計算機體系結構模擬器的分類標準多種多樣，根據處理器的實際數量，計算機體系結構可以分為單個處理器和多個處理器系統模擬兩種。單個處理器是利用一個處理系統模擬器來進行系統軟件模擬工作，而多處理器是由多個處理器共同工作，從而實現內存資源共享。根據模擬目標的差異，模擬器又可分為功能模擬、耗能模擬、性能模擬及發熱模擬技術[3]。其中性能模擬與其他三個模擬相比，其發展的最迅速。但是隨著計算機系統的快速發展，人們越來越關注的是計算機的耗能問題，因此，耗能模擬在不久將會成為計算機系統設計的關鍵。另外，模擬器還可以根據開發模式進行劃分，可分為串行結構和并行結構，其中串行結構是利用C語言的編程語言執行編程指令的，能夠實現直接描述計算機系統。

2）跟蹤驅動模擬技術。跟蹤驅動模擬技術是頁面置換計算方法中最早應用的一種緩存管理算法，在有效的模擬跟蹤驅動的同時，也會將指令程序執行的每條數據當做模擬器輸入其中，從而模擬某個體系結構處理器的功能及其實際性能。

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關鍵詞：計算機體系結構；馮諾依曼；RISC；CISC

中圖分類號：TP303

計算機的發展大體上可以分為兩個階段，這兩個階段分別是：串行階段以及并行階段。所謂并行計算機，是在串行計算的基礎上，使得許多組處理單元相互協調、相互調度來完成數據以及計算等處理的方式。基于馮諾依曼的計算機體系結構可以分成CISC的體系結構以及基于RISC的體系結構。

1 計算機體系結構的現狀

人們的溝通以及工作的效率因為計算機技術的發展得到了很大程度上的提高。在現代的微處理器中，大體上可以將其體系結構分成兩大類，這兩大類分別是：基于CISC的體系結構以及基于RISC的體系結構。基于CISC的體系的芯片有x86（intel）；基于RISC的體系的芯片有power pc、sparc等等。無論是哪一種結構，人們在設計芯片的時候，都會注重以下幾個方面的問題：

（1）計算機最重要的功能就是在處理數據等方面，所以計算機的計算處理速度是計算機性能的一個非常重要的指標。計算機的體系結構會在很大程度上決定計算機的處理速度，當然處理速度還與許多其它因素有關：硬件結構、制作工藝等等。對于RISC，其處理速度很快，這是因為它采用的是流水線技術，同時能夠直接完成指令的硬件譯碼；對于CISC，由于其硬件本身的復雜度就足夠高，因此也就表明會有更高的處理速度[2]。

（2）CISC能夠支持比較高級的計算機語言，而RISC卻只能夠支持一些精簡指令集以及它們的組合。但是這并不意味著RISC沒有優勢，其能夠通過對高級語言的優化編譯，實現對高級語言的支持。

對于以上描述的兩個目標，人們普遍希望計算機的運算速度越高越好，同時更加希望計算機能夠直接支持高級語言，從而使得人們開發計算機相應軟件時更加方便快捷。

2 兩種體系結構比較

2.1 二者具有不同的實現方式。兩者的實現方式是不一樣的。對于CISC來說，采用的存儲結構是比較易于實現的數據和指令合一的方式。采用這種存儲結構的原因是CISC具有比較高級的指令語義，同時具有比較長的執行指令的周期。而對于RISC來說，其采用的存儲結構是數據和指令相互分離的結構，這是因為其采取了邏輯的硬布線方式，同時對于指令的讀取比較頻繁[3]。

2.2 具有不同的編譯器要求。如果時鐘頻率相同，同時失去編譯器，那么RISC與CISC的體系結構的計算機的效率其實并沒有差別。而且相對來說，RISC體系結構更加需要編譯器對指令的優化。CISC具有很大的市場，同時技術的發展也已經相當成熟。RISC體系結構并不能夠直接取代CISC的體系結構。固然，RISC體系結構具有很強的競爭力，但是其邏輯硬布線到目前為止并沒有統一的規定。RISC也并不是傳統意義上的概念，現代的RISC也具有很多明顯的變化，主要表現在：具有分支預測的功能、能夠超標量執行，同時還能夠亂序執行指令[4]。

2.3 兩種體系結構具有不同的設計思想。人們通常測量計算機執行速度的方法是測算執行程序的時間。如果我們想要提高計算機的執行速度，主要可以從以下幾個方面來著手：（1）減小每個指令的執行周期；（2）要想提高計算機的運算速度，也可以提高某些指令的語義級別；（3）最重要的方法還是提高主頻。相對來說，RISC體系結構的指令都比較簡單，因此具有較低的指令語義。大部分的指令都是單周期，因此硬件邏輯實現十分方便，可以使用邏輯硬布線的方法。

3 體系結構存在的相應問題

在近六十年來，世界各地的計算機科學家不斷豐富和晚上計算機體系結構，成就了現代計算機。對于經典的馮諾依曼結構，主要有以下三點核心：存儲模型、二進制以及在某一個特定時間只能夠串行操作一個命令。

二進制這個體系已經成為計算機界的標桿，到目前為止基本上沒有人能夠突破這種二進制的體系結構。人們希望能夠將存儲模式改變一下，擺脫寄存器這一存儲模式。但是，即使使用了很多技術以及先進的理論，這種設想都沒有獲得成功。人們希望計算機能夠在某一操作的過程中，實現大量的并行計算操作，但是基于馮諾依曼的串行處理機制仍然沒有得到解決。RISC以及CISC都屬于馮諾依曼體系，因此它們都有各自固有的缺陷[5]。

4 計算機體系結構發展趨勢

4.1 多線程體系。所謂的多線程技術，是一種結合了馮諾依曼的控制流模型以及數據流模型的新興技術。它能夠進行現場的指令級交換以及順序調度。一般說來，在線程中，如果其中一條指令執行，那么相應后面的指令都會相繼執行。線程可以成為計算機中調度執行的基本步驟，同時計算機中可以同時并發運行許多個線程。這樣做的好處是：提高了并行度的效果，同時又能夠相互隱藏延遲的操作。多線程有著許多優點，同時也有一些不足之處。它的優點是能夠在很大程度上提高整個處理器的利用效率，在整體上使計算機的性能提高到一個新的檔次。多線程技術能夠很好地隱藏幾乎所有的延遲，這是諸如分支預測錯誤延遲技術等其它技術所不具備的。因此，多線程技術能夠在計算機微處理器的結構中具有很高的應用價值。但是為了實現多線程技術，就需要很多的硬件同時并行操作，這種硬件的資源損耗十分巨大[6]。

4.2 VLIW體系。所謂VLIW體系，能夠通過編譯器將許多不同的、相互之間無依賴的操作縮減到一個長指令字中。VLIW體系域超標量有許多相同的地方。超標量能夠突破flynn的難題，而VLIW也同樣可以。它們兩者的不同點是在何處處理好執行多個操作時產生的指令相關問題。對于這個問題，超標量的RISC處理器的調度方案留給芯片，VLIW體系的微處理器將工作交給編譯器來決定。從某種意義上來看，VLIW可以是一種特殊的超標量技術，它是基于編譯器或者是軟件的。VLIW體系結構進行指令并行化的方法是靜態調度相應的執行代碼。VLIW體系的微處理器具備的這種調度方法，具有許多優點：它能夠大大簡化硬件的復雜度，同時能夠使得處理器功能變強結構變得簡單。硬件簡單的另一個好處是能夠使得時鐘具有很大的增長速度。

4.3 單芯片多處理器體系。隨著VLSI等工藝水平的不斷提高，人們自然會想到制作單芯片的多處理器體系。在不同的制作工藝水平下，單芯片上能夠集成的晶體管的個數是不一樣的。這種集成個數會隨著其制作工藝水平的提高而急劇提高。單芯片的多處理器體系的很大的優勢就是其制作非常簡單，同時具有較好的伸縮性。其它處理器結構對很多方面都有要求，但是它對單處理器的結構并沒有特別的要求。因而具有很大的發展前景，是一種很好的技術。

5 結束語

目前計算機的發展十分迅速，已經在各個方面徹底改變了現代人們的生活方式和工作方式。人們的溝通以及工作的效率得到了很大程度上的提高。在現代的微處理器中，大體上可以將其體系結構分成兩大類，這兩大類分別是：基于CISC的體系結構以及基于RISC的體系結構。本論文簡要介紹了計算機的發展現狀，然后對比了兩種不同的體系結構，比較了這兩種體系結構中存在的問題，進而提出計算機體系結構的發展趨勢。

參考文獻：

[1]王沁.現代VLIW體現研究的技術路線[J].自動控制與計算機系統，1999（08）.

[2]盧凱，胡湘華.高性能計算機的系統分區技術研究[J].計算機科學，2004（31）：179-182.

[3]黃鎧，徐志偉.可擴展并行計算技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[4]李根國，桂亞東，劉欣.淺談高性能計算的地位及應用[J].計算機應用與軟件，2006（23）：3-5.

[5]姚愛紅，張國印，關琳.基于動態可重構FPGA的自演化硬件概述[J].智能系統學報，2008（05）：437-441.

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關鍵詞：計算機組成與體系結構；核心課程建設；教學創新

依據上海理工大學實施教育部“卓越工程師教育培養計劃”的要求，上海理工大學計算機科學與工程系確立了計算機科學與技術、計算機工程兩個本科專業定位為培養計算機工程領域需求的工程性人才。在參考ACM/IEEE-CS CC2005[1]對計算機工程(CE)學科課程體系設置的基礎上，我們將計算機組成原理和計算機體系結構的知識組織為一門統一的計算機組成與體系結構課程，并采用白中英教授主編的《計算機組織與體系結構》作為理論教學教材[2]。

計算機組成與體系結構課程涵蓋兩個方面：計算機組成的基本原理和計算機體系結構量化設計的基本方法。計算機組成原理是通用計算機系統結構的一般性邏輯實現方法；計算機體系結構揭示計算機系統的屬性，包括概念性結構和功能特性，確定計算機系統軟硬件的界面。二者既有區別，又有內在聯系，因此，適合于整合為一門綜合性專業基礎課程。但是，由于計算機組成原理是計算機相關專業全國研究生統一入學考試的專業基礎課，因此，我們確定本課程的教學內容側重于計算機組成原理的教學。

根據教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會制定的《高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案》中關于計算機組成原理課程的實施方案[3]，我們確立了計算機組成與體系結構的教學目標是圍繞單CPU計算機硬件系統的基本組成和工作原理，系統講述計算機硬件系統及功能部件的內部結構、功能特征、工作原理、交互方式和基本設計方法，使學生理解計算機硬件系統的組織結構與工作原理，掌握計算機硬件系統的基本分析與設計方法，為計算機工程領域培養具有硬件設計和實施能力的工程性人才；主要教學任務是培養學生對計算機硬件結構的分析、應用、設計和開發能力，系統地理解計算機系統各部件的工作原理和運行機制。

1 教學現狀和存在的問題

多年來，計算機組成原理被認為是一門既難教又難學的課程。而計算機組成與體系結構則包括計算機組成和計算機體系結構，這使得教學內容更多、學習難度更大。因此，很多同行一直在通過各種方式提高這門課程的教學質量[4-7]。結合我校計算機相關專業的具體情況，我們分析發現造成這一問題的因素有三個。

第一，本課程需要有數字電路、數字邏輯知識為基礎。但是，由于大一大二兩學年我院采用工科通識教育的缺陷，使得計算機和網絡工程兩個專業的本科生在學習本課程前沒有學習過數字電路和模擬電路，也不了解數字邏輯設計的方法。因此，學生基礎差，難以跟上教學進度。

第二，本課程涉及的知識面廣、概念多，而且計算機內部芯片高度集成化，學生缺乏對計算機各部件的感性認識。因此，理解其物理結構和工作原理比較抽象，學生難以理解。而且，由于該課程講授的計算機最基本的原理和方法，課程教學內容的直接應用目標也不可能很明確，學生難以理解該課程的直接應用價值，對該課程的重視度不夠。

第三，在計算機軟件的學習過程中，學生通過編程技術可以獲得可見的結果。而對比計算機硬件課程的學習，學生難以把學到的硬件知識馬上應用起來，不容易獲得類似軟件編程的直觀感受，學生普遍的認識有偏差。這導致學生誤認為本課程學習內容的實用性不強或者誤認為軟硬件之間的聯系不大，以后自己只從事軟件編程工作，不需要掌握計算機硬件設計方面的知識。

基于以上對計算機組成與體系結構課程的定位，結合我校人才培養目標和教學現狀，下面，我們將從教學內容設置、理論教學方法、實踐教學規劃、課程考核制度、師資隊伍建設和綜合教學平臺建設六個方面具體提出本課程的建設方案。

2 核心課程創新建設的綜合方案

2.1 教學內容設置

教學內容設置方面的建設主要集中在三個方面：第一是補充本課程的基礎知識，包括數字電路中的TTL門、MOS管技術等和數字邏輯課程中的邏輯代數基礎及組合電路邏輯設計方法；第二是補充《計算機組織與體系結構》教材中缺失的內容，比如增加計算機體系結構中關于指令級并行軟硬件設計方法、Cache失效性分析、多處理機同步與通信機制等。在計算機組成原理的教學內容上，盡量補充計算機體系結構量化分析的方法和設計原理；第三是補充多核處理器技術的最新設計方法和工作機制，這部分內容主要提供給對計算機體系結構感興趣的、學有余力的學生自學之用。

為保證理論教學和實驗教學時間的充裕性，我們將理論教學和實驗教學單獨開課，實驗課的進度和理論課的進度相匹配，其中理論教學安排64學時，實驗教學16學時，使得理論教學和實驗教學的學時比為4:1。此外，對學有余力和參加競賽的同學另行再組織和指導創新實驗，使得理論教學和實驗教學環環相扣，逐步深化，并使得培養的學生具有一定的創新設計和實踐能力。理論教學計劃如表1所示。

這種教學計劃使得計算機組成與體系結構課程的教學內容更加豐富，既避免了本課程只講授計算機組成原理或者只講授計算機體系結構知識的弊端，又能保證學生將來參加研究生入學考試時對計算機組成原理知識的全面掌握。

2.2 理論教學方法

在講授基本原理的過程中，我們注意融入計算機硬件技術發展的新技術并作為學生課后自學的內容，注重基礎理論與最新技術的融合。由于計算機組成與體系結構知識比較抽象，理論學習比較枯燥，因此教學過程中我們要與學生交流互動，向學生提出啟發式和開放式的問題，引導學生深入思考。講課中注意觸類旁通，采用舉例、類比的方法，將深奧、難以理解的問題用學生最容易接受的方式和語言表達。理論課程全部采用課堂教學方式，以多媒體課件為主，適當使用一些板書。充分發揮多媒體教學采用動畫技術或Flash技術，充分展現基礎性方法和原理的動態執行過程。比如：SRAM讀寫周期的過程、Cache的訪問和替換策略、指令流水線的過程等。

然而，多媒體教學方法對運算方法和運算過程的教學效果卻不盡人意。經分析，我們發現問題主要是定點數、浮點數進行加減、乘除的計算過程沒有采用傳統板書教學并按步驟書寫，而是采用多媒體教學且放映速度較快，學生來不及仔細體會其中的設計技巧和驗證計算結果。

因此，后期涉及到計算相關的教學，我們都盡量采用傳統的板書教學方法；而對于簡單的控制流程、運行機制、狀態更新等內容主要采用多媒體教學方法，這既發揮了多媒體教學生動、信息量大的特點，又體現了傳統板書教學的細致和嚴謹。

此外，理論教學過程中建議采用引導式教學方法，而不能采用填鴨式灌輸教學。講授第二章運算方法和運算器前，先要介紹計算的基本功能就是進行算術邏輯運算，既然是算術邏輯運算，那就有二進制數參與運算，那么就會介紹各種數的機器表示形式；然后介紹數值數據的加減法和乘除法，包括原碼、補碼和移碼的計算，然后介紹計算過程的硬件邏輯實現過程；最后介紹浮點數的加減乘除運算過程和硬件設計框圖。

2.3 實踐教學規劃

在實踐教學方面，我們從實驗內容和實驗方式開展教學革新。在實驗內容上，分別針對基礎性原理、綜合性知識和創新實驗有針對性的開展實踐教學。針對基礎性原理設計了驗證性實驗，比如采用多功能運算部件74LS181設計16位運算器的實驗電路，驗證運算器的功能等；對于綜合知識，我們組織設計性實驗，比如給每組學生分配一張指令表，指令表中包含十余條不同的機器指令(主要包括設計HALT, MOV, ADD, SUB, MUL, DIV, LOAD, STORE, JUMP)，要求學生根據實驗計算機整機邏輯圖來設計指令系統中每條指令的執行流程，設計微操作控制信號和微指令格式，確定初始微地址和后繼微地址的形成，然后根據指令流程和微指令格式編寫出每條機器指令所對應的微程序，同時還要針對每條機器指令編寫相應的測試程序，以測試微程序的正確性。最終，我們要求學生設計出一個支持簡單指令級的16位計算機系統；鼓勵和挖掘有潛力的學生組織開展創新型實驗，以組織興趣小組或競賽小組的形式，開展實際的工程應用開發或創新型實驗的設計工作，比如通過EDA軟件設計計算機系統的存儲部件、控制邏輯電路等，通過軟件仿真測試并燒錄到FPGA器件上，檢驗實驗的正確性；或者采用單片機、ARM處理器或RISC處理器設計一個嵌入式實驗系統。由于課程教學和實驗教學學時有限，創新型實驗主要安排在學期末最后一個月的短學期內實施。

對于實驗方式，我們的教改措施主要有：1)要求理論教學的老師親自帶教實驗課程，避免理論教學和實驗教學老師分開、責任不明確，導致實驗課馬虎過關的現象；2)具體實驗前，由老師講解實驗步驟和注意事項。授權學生將實驗設備或器材帶回宿舍進行充分的設計和實驗，與此同時他們還可以通過實驗老師的即時通訊工具或教學平臺提供的學生論壇相互交流實驗經驗和提出問題；3)實驗的教學檢查采用分組答辯的形式，由學生團隊自由組織并分工，撰寫實驗報告、答辯PPT及回答答辯提問。

2.4 課程考核制度

理論教學和實驗教學單獨考核并采用量化考核措施。對于理論教學環節主要考核學生的出勤率(10%)、作業完成情況(20%)、期末考試成績(70%)。

1) 出勤率：按出勤次數計算，每次出勤計2分，總分10分。

2) 作業完成情況：每學期安排5次作業，每次總分計4分。按作業繳納次數和作業評價結果記分， ，每次繳納作業 =1，沒有繳納 =0； 表示每次作業的成績，如表2所示。

3) 期末考試：成績占理論課程學成績的70%。

實驗教學環節安排5次實驗，主要考核學生的出勤率(10%)、組織與團隊協作能力(10%)、實驗完成情況(30%)、實驗報告(25%)和答辯情況(25%)。

1) 出勤率：按出勤次數計算，每次出勤計2分，總分10分。

2) 組織與團隊協作能力：根據團隊成員分工情況和安排的組織討論情況記分，每次計2分，總分10分。

3) 實驗完成情況：考核每個學生是否按規定完成制定的實驗任務，每次實驗總分計6分，分四個等級。按規定獨立完成實驗任務的記6分，在同學幫助下完成任務的記4分，在指導老師幫助下完成任務的記2分，缺席實驗的記0分。如表3所示。

4) 實驗報告：考核學生總結、歸納實驗任務的能力，是否按規定填寫和總結實驗任務，是否具有詳細的實驗分工、實驗任務、實驗步驟、實驗結果、實驗分析五大要素。每個要素1分，每次實驗總分記5分。

5) 答辯情況：每次實驗配以答辯環節，每次答辯總分5分，共計25分。能正確回答答辯中提出的問題的記5分，與同學協商后正確回答問題的記3分，其他記2分。

2.5 師資隊伍建設

按照建設一流教師隊伍的要求，結合學院師資隊伍建設，我們增強本課程講授的師資力量，引進具有國外留學經歷的青年教師，建立完善的教師梯隊，同時，加強對青年教師的培養，提高教師教學、科研水平，鼓勵青年教師參加國內外訪問學者計劃或者計算機組成原理和體系結構的理論教學或實驗教學培訓計劃。積極參加計算機學會體系結構委員會和計算機教育委員會組織的活動。

2.6 綜合教學平臺

建設本課程的教學網站，將每一節課講授內容的電子課件向學生開放，便于學生課后復習和鞏固所學知識。同時，進一步完善本課程網站資源，開辟專門的教學論壇、教學QQ和群組供學生討論問題。

聘請研究生擔任助教，負責與實驗課的老師一起完成實驗項目、回答學生問題、批改習題作業。保證學生能夠隨時通過電子郵件和即時通訊工具聯系到這些助教，在課程學習過程中遇到困難和問題時就能夠及時地得到輔導和幫助。助教將收集到的反饋信息匯總，主講教師根據這些信息及時調整教學方式和教學內容，滿足學生求知的欲望和需求。

綜合教學平臺的總體功能包括介紹教學內容、師資隊伍、教學計劃、教學進度、課件資源、在線答疑、論壇討論、習題庫、友情鏈接等，由專人負責管理和更新，真正實現教學平臺作為教師與學生溝通的橋梁作用。

3 結語

通過以上措施，我們獲得了較為明顯的教學效果，實驗教學的質量也得到大幅度的提高。學生由以前害怕、拒絕學習計算機組成與體系結構課程轉變為對計算機組成和體系結構設計的熱愛，并獲得了更多直觀的體會，進一步正確理解了計算機組成和計算機體系結構的作用和意義，達到了我們建設核心課程的初期目標。

通過前期的規劃和初步實踐，我們計劃將在以下三個方面進一步推進本課程的建設。

第一，進一步了解學生的學習基礎和學習興趣，根據因材施教的思想，把實驗內容分成不同的層次，面向不同的對象。保證必做實驗的水平和質量，提高選做實驗的數量和種類，滿足多方面學生的需求。

第二，進一步與硬件設計、生產企業合作，組織學生參加全國性的設計大賽。既讓學生接觸、應用到最新技術的芯片或者設備，又能提高本校在企業界和教育界的知名度。

第三，根據本校學生的學習基礎、課程教學計劃，編制一套更適合本校實際情況的、符合計算機組成和體系結構兩個方面知識的理論教材和實驗手冊。

參考文獻：

[1] Russel Shackelford,Andrew Mcgettrick,et al. Computing Curricula 2005: the overview report[C]. Proceedings of the 37th SIGCSE technical symposium on computer science education,2006.

[2] 白中英,戴志濤,楊春武,等. 計算機組織與體系結構[M]. 4版. 北京:清華大學出版社,2008.

[3] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009.

[4] 李山山,全成斌. 計算機組成原理課程實驗教學的調查與研究[J]. 計算機教育,2010(11):127-129.

[5] 胡曉婷,王樹梅,任世錦,等. 提高計算機組成原理課程教學效果的途徑與方法[J]. 計算機教育,2010(11):97-100.

[6] 鄭麗萍,秦杰,王獻榮. 計算機組成原理與計算機系統結構的教學內容銜接[J]. 計算機教育,2010(11):52-55.

[7] 何會民,潘雪增.“計算機組成與設計”課程教學創新改革[J]. 高等理科教育,2007(4):74-77.

Educational Innovations of Computer Organization and Architecture

PEI Songwen, WU Chunxue

(Department of Computer Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

篇4

Abstract： Due to steel housing with a high technological content， construction and installation cost is higher than other classes corresponding housing. However， considered in conjunction occupancy， land use efficiency and other factors； steel residential genus worthy new residential architecture. Based on the high-rise steel residential architecture in what a useful research and exploration， considering in the calculation process seismic loads and wind loads， research for the promotion of development and improvement of steel housing has a guiding significance and reference value.

關鍵詞：高層鋼結構住宅；結構計算及分析；地震荷載；風荷載

Key words： high-rise steel residential；structure calculation and analysis；seismic load；wind load

中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）02-0131-03

0 引言

鋼框架結構與混凝土框架結構相比，有很多不同之處。一方面鋼材比混凝土材質更為均勻、各方向的力學性能幾乎一樣，這些有利于結構的分析計算；另一方面，鋼材強度較高，在相同承載力下鋼構件的截面可以減小很多。這是鋼結構的一個優點，但同時也產生一些問題：構件截面的抗彎剛度EI、抗扭剛度GIt、抗翹曲剛度EIw均小于混凝土構件的各個剛度值。剛度小就意味著抗變形的能力比較差，容易產生較大的變形。[1-5]

1 荷載效應的計算

我國《鋼結構設計規范》對框架結構的內力計算作規定，但公式只限于彈性分析，而且一般采用一階彈性分析。由于鋼框架結構P-Δ效應較大，采用一階彈性分析顯得保守，這時宜采用二階分析。國內外學者對鋼框架結構二階效應進行了研究，比較成熟的分析方法有兩種：塑性區法和塑性鉸法。這兩種方法都對材料進入塑性階段給出了研究結果。但由于計算工作量大，難于在實際結構設計中推廣。

本文按照我國鋼結構設計規范（GB50017-2014）中的設計方法，通過PKPM軟件，對常用的鋼結構體系進行分析，從而找出結構性能比最好的結構體系。[1-2]

2 PKPM計算分析

2.1 結構模型

現以昆明某小區12層鋼結構住宅為背景，建筑方案為：（高層）地下1層，地上12層，出屋面樓梯、電梯間1層；層高為地下3.6m，地上12層每層均為2.9m，出屋面4.1m；室內外高差：0.45m；地上結構總高度：0.45+2.9×12=35.25m；結構方案為：樓板采用現澆混凝土平板，預應力槽形疊合板，樓面預留70mm建筑做法，輕骨料混凝土填充；主體結構材料為鋼材：Q235；混凝土強度等級：鋼管混凝土柱C40，其他C30；鋼筋：HPB300級、HRB400級。基礎采用鋼筋混凝土樁基礎；填充墻采用200mm厚加氣混凝土砌塊?？拐鹪O防烈度分別考慮7度和8度，設計基本加速度值為0.10g和0.20g，設計地震分組為第二組，場地土特征周期值選取0.40s。

結構類型分別考慮鋼框架-支撐結構和鋼框架-混凝土筒體結構兩種，結構平面布置如圖1和圖2所示，其三維模型如圖3和圖4所示。柱子采用方鋼管柱和鋼管混凝土柱兩種類型。

2.2 計算結果比較

通過PKPM計算，將兩種結構計算結果進行比較，期中用鋼量對比如表1所示，層間位移角對比如表2所示，應力比對比如表3所示。

通過以上分析可以看出，無論是7度設防區還是8度設防區，采用鋼管混凝土柱的結構用鋼量少，在水平荷載作用下的層間側移也比較小。說明鋼管混凝土柱的使用效果更好，在高層鋼結構中表現更好。此外，從應力比對比結果來看，鋼框架-混凝土筒體結構各類構件的應力比比較高，說明構件的承載力更能夠充分發揮。

3 結論

本文對高層鋼結構常用的結構體系進行了分析與對比。從分析結果可以得出以下結論：

3.1 用鋼量

無論是鋼框架-支撐結構還是鋼框架-混凝土筒體結構，采用鋼管混凝土柱的用鋼量都比較小。7度時兩種結構的用鋼量比為1：0.96，8度時兩種結構的用鋼量比為1：0.92，兩種結構的用鋼量相當。若是考慮經濟性，在結構中采用鋼管混凝土柱可以大大降低成本。

3.2 抗側移性能

7度、8度時，兩種結構類型都可以滿足水平側移要求，鋼框架-混凝土筒體結構更優。兩者的側移不僅滿足了規范規定的限值，而且滿足了住宅精裝修的要求。

3.3 安全性能

鋼框架-支撐結構和鋼框架-混凝土筒體結構都能滿足安全性能的要求，兩種結構的構件應力比都比較大，構件的承載力能夠充分發揮。

綜上所述：鋼管混凝土柱的受力性能要強于方鋼管柱，在8度區，用鋼梁比后者少了8%左右，優勢相當的明顯。對于鋼框架-混凝土筒體結構，在兩個方向上筒體都屬于強支撐體系，所以安全性能全面高于其他結構類型。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.GB50017-2014，鋼結構設計規范[S].北京：中國計劃出版社.

[2]鄭添，王恒華.多高層鋼結構住宅結構體系的優選研究[D].東南大學碩士學位論文，2005.

[3]陳驥.鋼結構穩定理論與設計[M].北京：科學出版社，2003.

[4]崔欽淑，歐新新.PKPM系列程序在土木工程中的應用[M].北京：機械工業出版社，2006.

篇5

摘要：本文介紹了我院在“計算機組織與體系結構”課程教學實踐中逐步摸索出的一套行之有效的教學方法。

關鍵詞：計算機組織與體系結構；教學實踐；啟發式教學

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1強調理論與實踐相結合，提高學生的學習興趣

對于“計算機組織與體系結構”這門課程，大家普遍認為非常抽象，理論內容和概念較多，教師授課感覺單調、乏味，學生聽起來也比較困難。但實際上本課程和實踐聯系較為密切，因為計算機現在非常普及，各種部件大家也都熟知，只不過對各部件的工作原理以及相互之間的通信方式還不是太了解，所以有些無所適從。因此，我們在開始講授這門課時，首先從興趣入手，引導學生運用自己以前所學的知識和了解到的一些市場行情，去寫出一臺計算機的配置，看看都需要哪些部件，怎樣配置才是最優最合理的。這樣可以使學生更直觀、更全面、更深入地理解本課程的教學目的，然后再結合教學輔助軟件將計算機的硬件進行分割、拆卸，如硬盤、軟驅、光驅、主機、打印機、顯示器等，將其內部結構展現出來，使學生能夠更好地了解計算機功能部件的內部結構及其之間的聯系。通過這種方式，學生們普遍感到計算機的組成結構原來離自己是很近的，消除了畏懼心理，從主觀上開始重視這門課程，并帶著問題和興趣去學習，這樣就為講好這門課打下了基礎。

2突出重點，講清難點，注意層次分明

在授課過程中把重點放在基本原理和基本概念上，采用總體與局部相結合的教學方法。例如，對于計算機的各個功能部件，應著重講解它在整個計算機系統中的作用，然后再具體了解工作原理。由于有了前面初步的整機概念，在進行功能部件學習時，對一些基本概念就不會感到陌生，對一些信息的流向及控制也易于理解。在了解了各部件之后，再從整機角度出發，綜合分析計算機的組成原理及設計方法。經過這樣一個由整體到部件，再由部件到整體的“迂回戰術”后，學生一般都能建立起對計算機的整機概念，掌握計算機的工作實質，加深課程的理解。

在講課時，注意條理清楚，重點突出，比喻形象。教學手段采用多媒體教學與傳統教學相結合的形式。對適合課堂演示的動態模擬內容，比如像講解“存儲器的讀寫操作”時就采用直觀的多媒體形式；而對于概念性和推理性很強的內容，比如像講解“補碼的加減法”時，則采用板書結合教師的手勢和形體語言，以吸引學生的注意力。

在教學過程中盡量采用“形象教學法”，對于難以理解的內容，用生活中的一些生動形象的具體實例加以解釋說明。比如，中央處理器一章中的流水技術原理，初學者理解起來也比較困難，我們就舉了一個“多人搬磚”的例子：十個人排成一隊，經過第一個人取磚、中間八個人傳遞、第十個人輸出，這樣幾個過程連續進行就可以完成搬磚任務。這樣學生就很容易理解，而且與流水線相關的概念比如吞吐率、流水效率、數據相關等也就可以迎刃而解了。

3注意啟發式教學

(1) 以問促學

為了實現教學互動，在授課過程中，我們故意設置一些問題“陷阱”，多問幾個為什么，引導學生和教師一起思考，變被動式教為主動式學。例如，在存儲系統一章中，講述主存儲器是由半導體讀寫存儲器RAM和半導體只讀存儲器ROM組成，RAM是易失性存儲器，ROM是非易失性存儲器，RAM又分為靜態和動態兩種。為什么靜態RAM不需要刷新，而動態RAM需要刷新？為什么放大器讀出的信息不會送到數據線上？將這樣一系列的問題留給學生討論，調動學生的積極性，讓他們各抒己見，最后得出正確的答案。這樣，不僅活躍了課堂氣氛，提高學習的趣味性，還便于教師及時發現學生存在的問題，達到教學相長的目的。

(2) 培養學生自學能力

對一些簡單的教學內容，要求學生自學，教師只做提示或針對自學內容提出幾個具體問題，由學生討論自己解決。例如在講授中央處理器一章中的傳統CPU一節時，考慮到學生前面已學習CPU的基本組成和功能原理，這一節內容可要求學生自學，并且布置習題要求學生課下完成。

(3) 加強習題討論課教學

組織學生對階段教學中一些尚未透徹理解，容易混淆的概念以及學生自學中沒有解決的問題進行討論。例如，存儲系統一章中的存儲器的字位擴展是一個非常重要的問題，學生在解題時很容易把字擴展和位擴展中的地址線畫錯。我們就針對這個問題進行舉一反三，通過仔細分析，加深學生對基本概念和基本理論的理解，達到觸類旁通，有助于學生解題能力的提高。

4加強實踐環節，促進理論教學，培養學生實際水平

在講授基本概念、基本原理和基本方法的同時，給學生提出一個實際問題，讓他們通過各種信息渠道獨立解決，收到了較好的效果。除此之外，我們還吸收了一部分有興趣的學生組成大學生科研訓練小組，參加教師的科研開發工作。這樣不僅提高了學生的動手能力，而且能及時聽取他們學習過程中的意見反饋，及時發現問題，同時也能測驗他們將所學知識轉化為實際能力的水平，為保障教學的順利進行提供了寶貴資料。

這門課程是理論性和實踐性都很強的一門專業基礎課，因此課程教學與實驗上機相結合顯得尤為必要。為了輔助課程教學，我們使用復旦大學設計生產的FD―CES計算機組織與體系結構實驗儀，共安排了12學時的實驗上機。實驗內容包括驗證性實驗和設計性實驗，比如運算器實驗就是一個驗證性實驗，其目的是讓學生了解實驗儀的基本使用方法和基本原理，同時驗證74181的基本功能。存儲器系統實驗是一個設計性的實驗，學生可以自己設計一個存儲系統，實現存儲器的基本讀寫操作。通過這些實驗，學生對計算機的內部結構有了更明確的了解，同時對計算機的硬件特性也有了比較全面的認識。另外，我們還要求每個學生在獨立完成實驗之后，寫出合格的實驗報告以總結實驗的過程和結論。

5穿插介紹本學科的動向

在授課過程中，我們利用適當的機會向學生介紹本學科發展的新動向、新技術，這樣有助于引導學生牢固樹立為探求技術發展而努力學習的信心和決心。另外，我們注意引導學生閱讀相關參考書目和外文資料，培養學生及時查閱新資料、跟蹤新技術的能力。

參考文獻

[1] 白中英. 計算機組成與體系結構[M]. 北京:科學出版社,2006.

[2] 王讓定. 計算機組成原理教學模式探討[J]. 寧波大學學報,2002,(6).

篇6

1.1計算機體系結構軟件模擬技術探索階段

計算機體系結構軟件模擬技術所針對的是計算機中重要的組成部分——CPU而開發的。在上世紀八十年代，計算機并沒有得到普及，當時所使用的技術是數據驅動技術，這種技術可以在執行海量的計算機操作之后，依照所收集到的數據來對CPU進行檢測與分析。在隨后的時間里，數據驅動技術在一些創新型分析技術的影響下得到了巨大的進步，在計算機行業中被稱為性能分析模式技術。這種新型的分析技術，在CPU的研發中得到了廣泛的使用，并且在很大程度上降低了開發的時間、成本以及投資的風險。

1.2計算機體系結構軟件模擬技術研發階段

隨著計算機水平的不斷提高，技術工作人員通過前面的探索工作，整理出來了一套全新的軟件研發技術。這套技術能夠通過性能分析模式，有效地實現對計算機系統的改良，改良后的系統可以在CPU中正常地運用軟件模擬技術。這樣的軟件模擬技術能夠讓計算機體系結構，不僅實現了性能分析技術的應用，同時還可以有效地控制系統的運轉，在很大程度上降低了研發的成本。研究成本降低，研究風險也就相應地得到了減小。由于現在的軟件研發越來越看重用戶體驗，在研究階段將考慮重點放在技術受用人群以及技術的實用性上。

2計算機體系結構軟件模擬技術應用問題分析

2.1計算機體系結構軟件簡介

計算機體系結構模擬技術的出現，可以通過其技術的靈活性與兼容性，在不同等級的計算機中進行模擬運行。除此之外，還可以依照用戶需求來制定出相應的模擬系數，可以由用戶來設置不同難度等級的模擬系統。計算機體系結構模擬技術結合了傳統的CPU性能分析預測，通過利用其分析技術所得出的平均值來提高對計算機體系的動態信息收集以及分析，可以有效地實現對計算機體系的規律進行整理與分析，然后由技術人員對所收集整理的動態信息進行區分，把整個過程劃分為初始化運行、穩定運行以及運行終值。這項技術在后續得到了高速的發展，很快就成為了分析技術的主流。

2.2計算機體系結構模擬技術應用問題

現行的計算機體系結構模擬技術是以傳統的性能分析技術為基礎而發展的。在一定程度上模擬技術傳承了之前技術的一些優點，突出了一些技術特有的優勢，但是在某些層面上還存在著一些問題。首先，計算機體系結構模擬器的研發，就當前的技術而言，開發時間以及投入資金都存在有一定的難度。其次，模擬技術的投入使用，在一定程度上縮減了模擬時間，但還是不能更好地滿足實際要求，還有一定的改進空間，以此來提升處理器的研發效率，在很大程度上可以降低開發的投入成本與開發周期。最后，雖然經過近幾年的發展，模擬結果雖然已經達到了一定的精度，與之前傳統的分析結果模擬結果進行對比，有了較大程度的提高，但是同樣與實際需求有一定的出入，不能單純地依靠模擬器自身來實現輔助計算機系統體系結構的設計目標，需要結合一些其它方式來配合完成。

2.3解決計算機體系結構軟件模擬技術應用問題的方法

第一，軟件模擬技術中模擬時間較長的問題，可以通過刪減測試程序的參考輸入參數來解決。把一些沒有必要的參數以及一些作用不大的指令集進行刪除，這樣可以在很大程度上降低模擬運行的時間。通過這種刪減法，可以把一些必要的以及在測試中標準的程序指令保留下來，利用參數集的輸入數可以有效地進行控制，并且能夠縮短模擬時間。采用這種模擬技術，所獲取到的模擬結果的精準度能夠得到保證，還具有了縮短模擬時間的優點。第二，計算機模擬主要包括了收集數據、整理數據、構造模擬數據、編寫數據并對數據進行驗證，最后還包括了軟件運行和分析結果（如圖1所示）。數據收集主要是對多個原始評價數據進行收集，數據整理是指依據收集到的數據對數據整體分布情況進行判斷。判斷整體的分布包括了兩步，第一步：依據數值對整體可能的分布進行大致了解，第二步：進行分布函數的擬合檢驗。直方圖法是概率密度的近似求法，直方圖以及概率分布在識別一個分布的形狀時發揮著較大的作用。

3結束語

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關鍵詞：公選課程　課程結構體系　計算機思維　教學模式

現代社會要求本科教育培養知識廣博、有創新和實踐能力的高素質人才，以便為高層次的專業學習奠定堅實的基礎，為個人今后的多方向發展提供全面的準備，這與終身學習和職業流動的現代化潮流是相適應的。許多高校在深化教學改革中，貫徹“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”的教改方針，打破專業和學科壁壘，力求把單科化的專才教育轉變為整體化的通識教育，在本科教育中建立以素質教育為取向的跨學科公選課體系，在最基本的知識領域為學生提供多學科交叉綜合的精品課程，讓學生廣泛涉獵不同的學科領域，拓寬知識基礎。公選課體現了教學模式的多樣化、教學層次的多元化，本是一件好事，但在實施實踐中，也引發了很多問題。

1　公選課程存在的問題。我校是一所地方理工科院校，自2003年開始向本科生開設公選課課程體系，按課程性質分為計算機類、經濟管理類、文學類、外語類、自然科學類和環境類等多方面課程，并在專業教學計劃中要求學生必須選修一定學分的公選課程，才授予學位，如計算機類選修學分不低于4學分。幾年來，我們一直關注計算機類公選課程的學生選修情況，發現學生選而不修現象嚴重，并就此做過相關調查問卷，分析其主要原因并歸納如下：

1.1　學生選課茫然，僅僅根據課程名稱猜測課程內容、性質，聽課后發現與自己想象相差較遠，于是失去選課時的熱情，產生混課思想。

1.2　課程體系不完善，教學內容隨機性較大，學生沒有前序知識積累，學起來很難，沒法繼續學下去。比如象VC和Java等計算機語言課程，有些教學內容需要學生有c語言的基礎才行，但由于學生選課時沒有計：算機語言課程體系的指導性課程介紹，致使學生的學和教師的教都十分困難，降低了學生的學習興趣。

1.3　教學和管理不夠規范，學生沒有教材，考核方式寬松，這種寬進寬出的做法，使得公選課在學生心日中的地位和意義大打折扣，導致學校設置公選課的目的、意義不能很好地完成和體現。

在調查中，我們發現學生對計算機類公選課程很感興趣，有的是個人喜歡，有的是計劃參加國家計算機等級考試，還有部分同學想拓寬知識結構，有利于求職，總之學習態度是積極的，但為什么效果不理想呢?我們認真分析了上述三個原因，經過近幾年的教學摸索實踐，總結出解決問題的總體思路和方法，認為最根本的解決方法是全面了解社會求職需求和學生自身發展需求，建構一套完整的計算機公選課程體系，精選教學內容，把學生最需要、教學最精彩的部分放在課堂上。制定選修手冊，從橫向和縱向介紹各個課程的交叉關系、主講內容和目標要求，讓學生按需選修。

2　了解需求，優化計算機類公選課程結構體系。公選課程的目的是拓寬學生知識視野，提高學生的綜合素質，秉承了STS(Science Technology Society)教育模式。STS教育是一項綜合性教育，其基本精神在于把科學教育和當前的社會發展、社會生產、社會生活等緊密結合，使受教育者的智能得到開發，勞動素質得到提高，未來意識和參與意識得到增強?；诖耍嬎銠C類公選課程應該在以下方面有所作為：

2.1　努力使學生了解、掌握更多的滲透于日常工作、生活的計算機知識，培養科學的思維方法，計算機思維可以用于醫學、法學、商務、政治或任何一種科學及工程學，甚至美學。

2.2　進一步拓寬學生知識面，完善其知識結構，為其將來在工作中更好的使用計算機作為輔助工具打下基礎。

2.3　了解計算機方法和模型，了解計算機科學和技術的發展前沿。我們根據“社會普遍都需要”、“學生普遍感興趣”、“教師開課有實力”三條原則，優化了計算機類公選課程的體系結構，將其分為四個平臺：計算機語言平臺、計算機網絡平臺，圖形圖像處理平臺和計算機應用技術平臺，各個平臺的課程關系網絡圖如下：

通過學習一門計算機語言，了解計算機編程思想和計算機工作原理，培養利用抽象和分解來設計復雜系統的解決問題方法，提高學生的邏輯思維能力；通過學習圖形圖像處理技術，使學生了解計算機處理多媒體數據的方式、方法，掌握一門最實用的計算機工具；通過學習計算機網絡的相關原理和技術，了解網絡的運作過程，洞察Internet網絡行為，建立網絡資源安全意識。通過學習計算機應用技術，了解計算機在各個應用領域的工具作用，感悟計算機思維是數學和工程思維的補充和結合。

3　精選教學內容，培養計算機思維。公選課旨在拓寬基礎、溝通文理，體現通識教育理念，力圖引導學生從本科教育最基本的領域中獲得廣泛的知識，讓學生了解不同學術領域的研究方法及主要思路。因而教學內容重在啟發思想，而非灌輸知識的細節，提倡“少而精”。

公選課程一般學時在36～48之間，學時少，要在課堂上講述全部教學內容是不可能的，而教學內容又是一門課程的靈魂，是十分重要的。計算機公選課程重點放在計算機思維的培養，圍繞這個中心對教學內容進行模塊劃分，實行課內、課外并行的教學模式。

計算機思維是研究計算的――什么是可以計算的，怎樣進行計算。它是人的思維方式，不是計算機的，教學中要引導學生如何描述問題、表示問題，以及用算法解決問題。我們對一些語言類課程進行了這種模式教學的實施，具體做法是：課堂上對重點、難點部分詳細、系統講解，其余部分以引導為主，為了指導學生自學，精心制作學生學習測試系統，學生通過網絡自學和自評。在測試系統中既有學習內容的總結，又有各種測試題目的知識點點評，既有章節測試，又有綜合練習，特別是對于一些編程題目，軟件給出解題思路，深受學生歡迎。這種課上、課下相互補充的教學模式，既免除了學生沒有教材的苦惱，又解決了授課時間緊張的問題，大大提高了教學效果。

4　利用網絡進行課程宣傳，引導學生制定選修計劃。網絡選課需要很好的網絡信息支持，通過網絡進行課程廣告，加強對學生的選課指導。雖然學生選課由導師指導，但由于學科專業之間的差距，并不是所有導師都了解計算機課程。為此我們對計算機公選課程制作了各種宣傳資料，將課程內容簡介、先序課程要求及授課教師的材料整理裝訂或者放到校園網，指導學生作出長遠的整體選修計劃，從而提高學生選課的主動性。

計算機思維代表的是哪里都適應的一種態度和技能川。培養學生計算機思維是貫穿計算機公選課程教學目標的核心。只有保證課程體系的完整性和穩定性，深入研究教學內容，利用校園網采取課內、課外并行交互的教學模式，才能使學生在短時間內獲得大量信息，完成公選課程的教學目標，讓不同專業、不同層次的學生均有所收獲。

參考文獻

1　趙存生、關海庭、金頂兵，通選課一素質教育的一項重要舉措[J]，中國高等教育，2003(21)

2　羅逾蘭、周志華，開設CTS教育公選課的嘗試，教育探索，2003.5(14 3)

3　申鳳君、楊蕓、申鳳玲，高校公選課存在的問題及對策，成都理工大學學報(社會科學版)，2006.9

4　王玉瓊，對高校公選課教學管理的幾點思考，教師教育研究，2005.3

5　張小芳，加強公選課管理，推進學分制改革，湖南科技學院學報，2006.9

6　丁明珠、郭菊英，公選課改革初探，漳州師范學院學報(哲學社會科學版)，2004.1

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【關鍵詞】云計算體系結構業務實例IDC

1 云計算定義

從嚴格意義上來說,云計算不是一個具體的技術概念,并沒有明確的定義,也因其所指的“什么都能做”而受到業界的廣泛批評。盡管如此,我們卻可以對云的特性進行分析,從而明確云計算的涵義。可以通過以下幾條語句來描述它:

(1)云計算是通過互聯網廣泛共享計算資源的一種計算方式,而不是使用本地PC的軟件或存儲;

(2)云計算是快捷接入互聯網所提供的遠端站點的一種延伸。理論上,這是一種范式轉移,對用戶來說,云將實現的技術細節抽象了,用戶不需要也不用了解和控制組成云的技術架構;

(3)云計算描述了一種新的基于互聯網IT服務的補充、消費和交付模式,它提供典型的基于互聯網的業務――以動態可擴展的和虛擬的資源作為服務;

(4)典型的云計算提供商交付公共在線商業應用,這些商業應用在客戶端通過網頁瀏覽器訪問,而軟件和數據則被存儲在服務器端。

由此,我們可以嘗試著給云計算下一個定義:提供計算能力,將底層技術架構(如:服務器、存儲和網絡)抽象為計算資源,方便地、按需地通過網絡訪問可配置計算資源的共享池,計算資源能以少量的管理代價或由服務提供商交互而被快速提供和釋放。這個定義描述了云計算的五個必要特性:

(1)按需自助服務:申請、調整和釋放資源均由用戶在管理界面上自行操作;

(2)廣泛網絡訪問:任何時間、任何地點和任何接入方式均可以訪問到云計算所提供的服務;

(3)資源的池化:計算機的物理資源不再專人專用,而是有需求才占用,不需要就釋放;

(4)良好的彈性:資源的調度能夠及時響應用戶需求的擴張和收縮;

(5)計費服務:可滿足公用服務的運營需求,資源的使用以計時和計量來收取費用。

其實云計算所涵蓋的技術并不具有創新性,它是很多已有技術的抽象、進化和綜合:

(1)網格計算(Grid Computing):分布式計算和并行計算的一種形式,一群聯網的松耦合計算機可協同處理非常巨大的任務,如同一臺超級的虛擬計算機。通常用于科學計算;

(2)公用計算/效用計算(Utility Computing):將計算資源打包,如計算能力和存儲,作為一項可計量的服務,類似于傳統的公用設施(例如:水、電、氣)。由亞馬遜首先進行商用;

(3)自主計算(Autonomic Computing):計算機系統具有自主管理能力。

從工作原理層面來看,云計算=網格計算。工作負載被傳送給由分派任務的主控節點和工作的從屬節點組成的IT基礎設施,主控節點控制分配給工作負載的資源(即有多少從屬節點運行并行化的工作負載)。客戶機只看到工作負載被分配給云/網格,然后結果返回給它。從屬節點可以是虛擬主機,也可以是物理主機。

從運營層面來看,云計算=公用計算/效用計算。這是Amazon EC2等的商用模型,在這種模型中,由一個外部實體來維護IT基礎設施,而客戶購買這個基礎設施上的時間/資源。正是這種“在云中”致使云計算分布在Web上,處在向它租用時間和資源的機構之外。

從運維管理層面來看,云計算=自主計算。大規模硬件節點(1000至100萬)所組成的云,若仍采用以前的IT系統運維模式,大量的運維工作要由人工來處理,這將是不可能完成的任務。因此需要云計算具備自主管理的能力。

2 云計算分層體系

云計算有著龐大的體系結構,通常人們只看到它的某個方面,就如經典故事“盲人摸象”中的盲人對大象的感覺,如圖1:

圖1云計算之盲人摸象

因此,我們有必要就云計算這頭“大象”進行系統化的分析。云計算是由5個層面構成的分層體系,這5個層面是必不可少的,如圖2所示:

圖2云計算分層體系架構

各層的詳細描述如下:

2.1 云客戶端(Cloud Clients)

云客戶端,有時又稱為云終端或云電腦,是直接面向客戶的人機接口。一臺云客戶端由計算機硬件和/或計算機軟件組成(計算機軟件是否存在,取決于云計算應用,可能需要特別設計用于獲得云服務的軟件,否則云服務就不能使用)?，F下流行的云客戶端有:

(1)手機:基于Linux的Palm(預置WebOS的Linux核心)、Android(Linux核心)、iPhone(Darwin核心),以及基于Microsoft的Windows Mobile;

(2)胖客戶端:CherryPal、Wyse、Zonbu、基于gOS系統的;

(3)瘦客戶端/網頁瀏覽器:Internet Explorer、Mozilla Firefox、Google Chrome、WebKit。

2.2 云應用(Cloud Applications)

云應用是在軟件結構上采用云計算,通常不必在客戶端安裝和運行應用,所有的操作、維護和升級均在服務端進行,因此可以減輕軟件維護、日常操作和支持的負擔。可以作為云應用的應用主要有以下幾個關鍵特征:

(1)基于網絡訪問的和可管理的商用軟件;

(2)活動管理是由服務端控制,而不是客戶端,使得客戶可以通過Web方式遠程訪問應用;

(3)應用的交付更接近一對多的模式(單實例、多租戶架構)而不是一對一模式,包括架構、價格、合作伙伴和管理特征;

(4)集中化的功能更新,不需要在客戶端下載補丁和升級包。

現有網絡應用可以劃入云應用的主要有以下幾大類:

(1)Web應用:有Webmail、Facebook、Twitter、YouTube、Yammer等。

Webmail:利用瀏覽器通過Web方式來收發電子郵件的服務或技術,不需借助郵件客戶端;

Facebook:起源于美國大學校園的社交網站,國內類似的有人人網等;

Twitter:國外的一個網站,它利用移動網和互聯網進行即時通訊,是微博的典型應用。目前國內也出現了許多類似Twitter的網站,比如說說、飯否等,與國內移動通信服務商、即時聊天工具綁定;

YouTube:國外的視頻分享網站,國內有youku、tudou等。

(2)軟件即服務:Software as a Service,如:Google Apps、Salesforce、Nivio、、Zoho、等。

Google Apps:Google在線應用服務,提供帶有私人標志的電子郵件、即時通信(網上聊天)、日歷工具、網站設計工具、協同辦公工具等,這些服務都由Google托管,而不需要用戶安裝或維護任何軟硬件;

Salesforce:提供客戶關系管理軟件,它開辟了一種新的軟件應用模式,通過互聯網使用企業級應用軟件,按需使用、按需付費。國內的XTools、八百客等也提供類似的在線CRM服務;

:在線教育軟件公司提供的基于云的人才、業績、學習管理及培訓的軟件平臺,按需應用和付費;

Zoho:AdventNet公司開發的一個辦公室軟件套裝,提供全方位的在線商務辦公解決方案;

:基于云的網絡學習平臺。

(3)軟件+服務:Software plus Services,將客戶端的軟件與托管服務結合在一起,這是軟件即服務與傳統客戶端軟件互補的概念,如:Microsoft Online Services。

2.3 云平臺(Cloud Platform)

云平臺又稱為平臺即服務(PaaS),它將計算平臺和/或解決方案棧(有多層)作為一項服務,通常基于云基礎設施來支撐其上的云應用。因其避開了成本、復雜的采購、底層硬件和軟件層管理,它可以有效促進應用部署。

現有的云平臺主要有兩大類:

(1)解決方案棧

解決方案棧(Solution Stacks)是指實現功能完備的解決方案所需要的一套軟件子系統或組件,解決方案可以是一項產品或服務。例如:開發一項Web應用,就需要用到操作系統、Web服務、數據庫和編程語言,常常提及的有:LAMP(操作系統――Linux,Web服務――Apache,數據庫――MySQL,編程語言――Perl、PHP或Python)、WINS(操作系統――Windows,Web服務――IIS,編程語言――.NET,數據庫――SQL)。

當前,云平臺的解決方案棧有:

Google App Engine:在Google集群中開發和托管Web應用的平臺,目前,它只支持Python和Jave編程語言。主要的競爭對手有:亞馬遜網絡服務(Amazon Web Services)、微軟的蔚藍服務平臺(Azure Services Platform);

Rackspace Cloud Sites:Rackspace Cloud公司提供的一項Web應用托管/云平臺服務,按需使用、按使用付費,支持PHP 5、Perl、Python和.NET語言。Rackspace Cloud公司還提供Cloud Files(云存儲)和Cloud Servers(云基礎設施)的服務;

Engine Yard、Heroku:基于Ruby on Rails的云平臺;

Azure Services Platform:基于微軟數據中心的互聯網云端(不只有云平臺,還有客戶端)服務平臺,提供Windows Azure云操作系統,所有的服務和應用都運行在這個操作系統之上。該平臺提供5項服務:Live Services、SQL Services、.NET Services、SharePoint Services、CRM Services;

:Salesforce公司的PaaS產品。該平臺能使外部開發者創建額外的應用,并將這些應用整合到Salesforce的主應用中,而且這些應用都是托管在的基礎設施中。

(2)結構化存儲

1)數據庫

基于云的數據庫,目前有:

Amazon SimpleDB:Amazon的分布式數據庫,它與Amazon的EC2和S3共同組成亞馬遜網絡服務;

BigTable:Google的數據庫系統,基于Google文件系統(GFS)、Chubby Lock Service和其他的Google程序,不對外界直接提供業務。

2)文件存儲

基于云的文件存儲,目前有:

Amazon S3(Simple Storage Service):Amazon的在線存儲服務,是一項公共收費服務,Web應用程序開發人員可以使用它存儲數字資料,包括圖片、視頻、音樂和文檔;

Nirvanix SDN:Nirvanix公司的云存儲產品,將來提供Clound NAS。它將Amazon S3作為其競爭對手;

Rackspace Cloud Files:Rackspace Cloud公司的云存儲產品,提供對媒體文件的在線存儲和內容分發。

3)隊列

基于云的消息發送,如:Amazon SQS(Simple Queue Service),提供計算機之間消息的可靠發送。

2.4 云基礎設施(Cloud Infrastructure)

云基礎設施,也稱為IaaS(基礎設施即服務),是指計算機基礎設施的交付使用,典型地表現為一個平臺虛擬化環境。主要有以下幾種類型:

(1)物理機

各種IDC提供的物理主機租用。

(2)虛擬機

主要指基于操作系統的虛擬化,將一臺物理機資源虛擬成多個操作系統并行運行,每個操作系統相互獨立。目前有:

Amazon EC2:Amazon Elastic Compute Cloud,亞馬遜彈性計算云,能夠根據用戶需要擴展或收縮計算資源。EC2采用Xen虛擬化技術,每個虛擬機被稱為一個實例,功能等同于VPS(Virtual Private Server,虛擬專用服務器,按月收費(而云平臺按使用收費)),以EC2 Compute Units為CPU基本單位,等同于2007年的1GHz的Opteron或Xeon處理器;

Rackspace Cloud Servers:Rackspace Cloud公司的云服務器,這些服務器基于Xen的虛擬機,4核CPU和16G內存。它以2008年10月22日收購的Slicehost產品為基礎,支持大量的Linux版本,如:Arch、CentOS、Debian、Fedora、Gentoo、Red Hat和Ubuntu,對Windows的支持有些滯后;

GoGrid:一項云基礎設施服務,基于Xen技術,支持Linux和Windows(Server 2003和Server 2008)的虛擬機。GoGrid提供世界上第一個多服務器控制面板,允許用戶在幾分鐘之內部署和管理負載均衡的云服務器(Cloud Servers)。

2.5 服務器層

服務器層是由計算機硬件和/或計算機軟件組成的,這里的計算機軟硬件均是針對云服務的交付而特別設計的。

3 云計算在國內的應用

在上一節中,云計算實例均為云計算企業對外運營的盈利工具,被定義為云計算公共云。這是主流意義上的云計算,其資源按細粒度的動態提供。客戶通過Web應用/Web服務方式在互聯網上自助服務,由云計算提供商共享其資源,并按細粒度的使用收費。

在國內,最可能演進到云計算公共云的實體是IDC(互聯網數據中心)。IDC與云計算對外提供資源的特點非常相似,不同的是IDC所提供的資源更加粗粒度和更加底層,如:機房空間、機架位置和服務器整機等。IDC發展到現在,已經凸顯出以下問題:

(1)市場方面:國內IDC提供商主要有通信運營商(中國電信、中國聯通、中國移動)和專業IDC運營商(世紀互聯),各IDC提供商之間基本上是同質、低價、低水平的無序競爭,如:機房租用或建設成本的競爭、通信管道的競爭以及能源的競爭,這也是當前綠色IDC無法大行其道的原因;

(2)業務方面:IDC業務結構單一,以主機托管業務為主,缺少增值業務,不利于商業模式的演進和新業務的展開,而且多樣化的托管主機不利于統一管理和節能規劃;

(3)資源方面:缺乏有效的資源整合,運營商的各IDC之間資源利用不均衡,地方差異大,如發達地區的IDC資源非常緊張,而發展中地區的IDC資源卻因得不到充分利用而顯得“富余”。

因此,IDC提供商需要引入新技術,優化IDC架構,降低運營成本,而滿足這種需求的新技術將是云計算。云計算將給IDC帶來以下新特點:

(1)統一運營和管理:整合地理上分布的IDC資源,實現用戶業務的地理無關性,從成本上抹平地區差異;

(2)跨多個IDC容災備份:實現統一運營和管理,從而帶來跨IDC的容災備份特征,為容災要求特別高的用戶(如銀行和證券企業)提供低成本的解決方案;

(3)自動化的運維管理:云計算復雜的體系結構以及龐大的規模必然導致維護難度的增加,所以必須依賴系統本身的自動運維,減少人工參與。當前IDC的人機維護比例是1:100,而云計算運營商的人機維護比例是1:1000以上,Google甚至達到了1:5000;

(4)從系統架構上降低PUE:云計算的架構通過其開機、停機、并機的高彈性來提高服務器利用率,保證開機服務器的利用率達到70%以上,從而有效降低PUE(Power Usage Effectiveness,電源使用效率)。目前,傳統IDC的PUE均在2.1以上,采用云計算架構可以將PUE降低到1.6以下;

(5)快速的服務及產品交付:當前一項IDC業務從申請到開通,通常需要多個業務人員的參與及3個以上工作日,而云計算IDC通過用戶自服務的門戶以及自動化任務流可實現即時開通;

(6)豐富的業務結構:將云計算引入IDC,也當然引入了云計算的業務模式,在IaaS、PaaS和SaaS各個層面均能提供多樣化的業務類型和業務粒度。

除了云計算的公共云以外,還有在企業內網中提供仿真云計算的私有云。之所以說是仿真,是因為私有云不具備云計算的低成本(需要大規模才能實現低成本)、多租戶、管理外包和計量性等特性,而著重于數據安全、維護管理和可靠性。私有云因為企業仍需要購買、建設和管理而遭受廣泛批評,而其本身并沒有獲得云計算的低投入和少管理的好處。但值得注意的是,私有云是向公共云過渡的階石,特別是對金融企業及那些看似“云”的未來數據中心。

4 結束語

云的到來總是攜風夾雨,云計算也不例外。業界對其爭議頗多,不少人對云計算的前景產生困惑,甚至持否定態度。但不可否認的是,業界不乏有深厚技術儲備的企業在努力推動著云計算產業向前發展。通過本文的分析,可以看到云計算是一個產業鏈,其中蘊含著巨大的商機,各類IT企業都能在其中找到自已的位置。我們應該認識到,云計算的發展方向是沒錯的,只是發展的路上總會有些拌腳石或攔路虎。

由于體系結構的復雜性,要將云計算技術落實到企業應用將是一項非常復雜的系統工程,涉及到多方的配合,以及客戶化的定制。這個工程需要由云計算的技術集成商來實施,拉近前沿技術與商業應用的距離,從而使云計算技術真正落地。

參考文獻

[1]張為民,等編著. 云計算深刻改變未來[M]. 北京:科學出版社,2010.

[2]IBM虛擬化與云計算小組. 虛擬化與云計算[M]. 北京:電子工業出版社,2010.

【作者簡介】

篇9

關鍵詞：看真設計樓梯；結構設計；分析

中圖分類號：TU229 文獻標識碼：A

為了提高建筑工程整體結構的抗震性能、提高建筑物震后的通行能力，我國在2008年汶川震后對《建筑抗震設計規范》進行了修訂。新規范中明確了對樓梯構建的計算要求與分析要求。規范條文說明中進一步指出了樓梯構建與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐作用，對結構剛度、承載力、規則性的影響較大，因此，必須參與抗震計算。而且，作為樓梯的結構組成，樓梯間的抗震設計也是現代建筑工程設計過程中所要計算并考慮的重要因素。現代建筑工程的設計過程中需要針對樓梯抗震設計將其與結構計算進行整體分析與計算，以此實現建筑工程抗震性、實現建筑工程抗震設計的目的。

1 抗震設計樓梯參與結構計算的重要意義

在現代建筑工程的設計中，鋼筋混凝土框架結構所具有的優勢使得其在現代建筑工程的設計中有著極為廣泛的應用。在鋼筋混凝土框架結構中，樓梯能夠對樓梯間結構起到斜撐作用，增加主體結構的剛度。在傳統的結構設計中，由于計算方式與設計理論的限制使得樓梯及樓梯間不參與整體結構的計算。隨著現代建筑設計理論的日趨成熟以及建筑物抗震等級要求的不斷提高，建筑工程抗震樓梯設計參與整體結構計算已經納入相關規范要求。在抗震樓梯與樓梯間增加剛度的同時，還應與水平隔板、樓蓋板等做好鏈接，以此形成整體、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后調查中，樓梯梯段板斷裂的情況非常普遍，嚴重影響了震后的自救與救災。而且，樓梯系統的斷裂也造成了對主體結構抗震性能的影響，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

2 抗震設計樓梯參與結構計算的分析

2.1 抗震設計樓梯參與結構計算效果分析

在進行抗震設計樓梯參與結構計算過程中，首先要對樓梯結構進行選型，同時對其輸入合適的地面運動。運用計算方式對動力非線性反應進行分析根據建筑工程整體結構以及相關設計規范選用常用樓梯結構形式，在此基礎上進行荷載取值的分析。綜合考慮外框架線荷載、內框架線荷載等。對于降雪量較大的地域還應考慮雪荷載，風力較大區域還應根據建筑結構特點選擇是否進行風荷載計算等。做好上述分析與計算工作后，還應進行內力的計算。考慮現澆樓板以及現澆樓梯板結構對框架梁、框架剛度的影響，并進行計算。

為了綜合分析抗震設計樓梯參與結構計算的效果，在設計與計算過程中還需要對地震作用下框架結構受力性能等問題進行計算與分析，以此實現建筑物整體結構穩定性、抗震性的提高。作為建筑物結構中的重要組成部分，樓梯抗震設計參與結構計算中應針對其技術特點進行計算與分析。針對傳統結構設計不考慮樓梯構建而分析其荷載的問題進行專項計算與分析。根據汶川震后調查結果顯示，樓梯對主體結構的抗震性能有著很大的影響。因此，現代結構計算與設計過程中應充分考慮抗震設計樓梯與主體結構間的相互作用，實現框架結構與樓梯構建的整體性、實現提高建筑物抗震性能的最終目的。

2.2 抗震設計樓梯參與結構計算作用分析

在對抗震設計樓梯參與結構計算的兩模型對比計算分析中得出，抗震設計樓梯的應用能夠使主體結構整體剛度增大，使整體結構的自振周期減小。而且，抗震設計樓梯還能夠提高整體結構的抗扭剛度。從抗震設計樓梯參與結構計算的分析與相關論證中可以看出，地震作用下抗震設計樓梯參與結構計算的結構樓層相對位移較不參與計算情況下減少很多。但是兩者在X方向樓層相對位移相差不大。Y方向位移相差較大。由此可以看出抗震設計樓梯參與結構計算后能夠有效提高整體結構的剛度、限制結構的側移。而且，在地震作用下參與結構計算的抗震設計樓梯能夠使結構層間位移減小，實現了減小結構側移的目的。因此，在現代建筑物的設計與計算過程中應加強抗震設計樓梯參與結構計算的應用，以此實現建筑物整體結構的穩定性與抗震性。

3 抗震設計樓梯參與結構計算的相關要點

在進行抗震設計樓梯參與結構計算過程中，應針對抗震設計樓梯的的相關規程開展工作。采用樓梯與主體結構整澆工藝時，樓梯布置應盡可能規則，并讓樓梯參與整體抗震計算。在這一過程中還應對樓梯構建進行抗震承載力驗算。樓梯構建應根據抗震構造要求進行相關措施，確保樓梯構架能夠滿足抗震設計以及結構計算的需求。嚴格按照縱向面筋拉通并不小于最小配筋率、梯板按斜支撐構建設計、樓板兩側設置縱向暗梁、梯板雙層鋼筋網間距控制等要求實現樓梯構件的抗震構造目的。

4 以科學的設計管理為基礎提高樓梯抗震能力

抗震設計樓梯參與結構計算的目的就是為了提高建筑物的整體結構抗震能力、提高樓梯通道的抗震能力，以此實現地震災害逃生、自救能力。針對這一需求，現代建筑工程的結構設計中應針對樓梯抗震設計對主體結構抗震能力的促進作用強化樓梯抗震設計的應用。通過樓梯抗震設計與結構計算的綜合應用提高建筑物的抗震能力、提高樓梯抗震能力。為了確保抗震設計樓梯與結構計算工作質量的提高，現代建筑工程設計單位應從自身的管理體系完善入手保障設計工作質量。通過管理體系的完善、設計人員職責的明確使抗震設計樓參與結構計算工作的質量處于受控狀態，保障設計工作能夠滿足設計目標。另外，設計單位還應針對抗震設計樓梯參與結構計算這一技術強化設計人員的培訓工作。針對這一技術的應用實現的需求，現代建筑工程設計單位還要強化抗震設計專業知識以及樓梯抗震設計參與主體結構計算相關知識的培訓與考核。以設計人員專業知識的完善、專業素質的提高作為基礎促進抗震設計樓梯參與結構計算的應用，實現我國建筑工程抗震能力提高的目的。

篇10

清華大學教授、博士生導師 張堯學

透明計算的模型與結構

計算機正在朝普適計算的方向發展，普適計算能為人們提供個性化的主動服務。普適計算應提供以下兩類基本服務：在同一終端機上獲得來自于不同平臺的各種服務和在不同地點的不同終端機上可獲得同一服務。

可是目前的計算機系統很難做到完全的個性化服務和實現普適計算，不僅無法實現上述兩類基本服務，也無法讓用戶選擇服務。

目前的計算機系統存在的問題主要有三個方面：

一、操作系統與硬件平臺的關系過于緊密。一些大操作系統在小設備上根本無法運行，應用不能跨操作系統，操作系統與硬件平臺互相促進升級之間也有矛盾。

二、計算機系統只提供有限服務。服務一般由計算機軟硬件廠商和軟件研制人員決定，而不是用戶決定。

三、易形成產業壟斷和產本升高。只能由少數廠商生產制造，很難有自己的操作系統和CPU。

馮?諾依曼計算機體系結構是把指令和數據看作程序，存放于存儲器中，通過總線送到CPU上執行?！巴该饔嬎恪钡幕舅枷胧前疡T?諾依曼提出的計算機體系結構擴展為“把指令和數據存放在網絡存儲器中，并通過能滿足指令和數據傳輸速度需要的網絡調入用戶端系統的CPU上執行。”