前言：中文期刊網精心挑選了計算機體系結構范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
計算機體系結構范文1
關鍵詞：計算機體系 軟件模擬 精度
當前社會早已進入了計算機時代，人們的日常生活和工作都離不開計算機輔助，計算機技術也不斷更新，變得更為復雜，處理器技術也越來越復雜?，F在單片處理器的晶體管數量已超過10億。這樣就給計算機系統的制造帶來了資金成本和時間成本上的大幅度增加。為了解決這個問題，計算機體系結構軟件模擬技術就成為研發人員的首選。這種技術可以精確到時鐘級別，從根本上解決了計算機體系結構研發的長時間和高成本問題。
1 計算機體系結構軟件模擬技術的發展歷程
1.1 萌芽階段 計算機體系結構軟件模擬技術的發展經歷了一個漫長的過程。計算機軟件模擬技術的結構雖然已經建立，但是處理器技術并不完善，對系統運行也不能進行合理控制，由于處理器的工作效率低下，所以控制軟件的設計也非常緩慢，計算機體系結構的軟件模擬技術在不斷的探索中緩慢前行。上世紀八十年代，我國的計算機技術有了長足發展，經過長期不懈的研究，我國計算機系統在獨立操作數據驅動和處理器高效利用技術兩方面有了新的突破。至此，軟件系統可以在計算機上進行更好地運行，計算機系統的控制也更為便捷。計算機的運行是以收集和處理技術為基礎的。所以，在計算機應用軟件技術的研發過程中要收集大量的數據，并結合計算機基礎知識在計算機處理器平臺上對軟件系統進行構建和設計。這是計算機體系結構軟件模擬技術發展的重要前提，技術人員由此掌握了計算機軟件系統建設的大量數據經驗。
1.2 技術研發階段 研發人員運用性能分析模擬技術改良了計算機系統，這樣，團建模擬技術就可以在處理器中進行合理運用。計算機系統的質量得到了大幅度的提高，軟件模擬技術也開始被廣泛運用在計算機系統結構軟件的研發中。計算機體系結構軟件的模擬技術可以對系統運行進行更加順利和有效的控制，再結合性能分析模擬技術，計算機系統的研發成本急劇下降。這樣就降低了技術研發階段的風險，從根本上節省了大量的時間成本和資金成本，保障了研發單位的經濟利益。在技術研發時，還要考慮到計算機系統升級、實際應用，使計算機技術的實用性大幅度提高，計算機系統的工作能力成倍增加。
2 開發計算機體系結構軟件模擬技術面臨的問題
2.1 設備的研發難度非常之高 計算機是一套非常復雜的系統，如果籠統地將計算機的各種特點都運用軟件系統模擬是幾乎不可能實現的。面對這個問題，研究人員采用了計算機系統的層次劃分技術，使原本復雜的計算機系統變得相對簡單化。計算機體系結構就是將計算機系統根據組成機構進行層次劃分。簡化后的計算機系統的復雜性依然很高，給模擬設備的開發造成了很大困難，目前計算機體系結構軟件模擬設備的開發主要利用C語言來進行，這種串行結構編程語言給模擬器的實際開發造成了長時間、高成本的問題。
2.2 模擬設備精度低，運作效果差 模擬設備的精度低，效率差也是計算機體系結構軟件模擬設備開發中遇到的問題，在開發過程中，對模擬器的具體要求未能進行準確的分析研究；未能透徹理解計算機體系結構的真正目的等都大大增加了錯誤率。另外，一般的研究開發人員將整體的運行效果用檢測流程中的部分程序指令代替，造成了模擬設備精度低的問題。
3 計算機體系結構軟件模擬技術開發中問題的應對策略
3.1 將檢測流程中的執行指令進行合理減少 性能檢測流程中標準化指令是不能改變的，但是可以在此基礎上對系統性能檢測流程中的執行指令進行科學而合理的減少和更正，使模擬器的運行結構能表現整體運行效果。這樣就可以使模擬器的運作時間大幅度減少，縮短運行周期。
3.2 對模擬程序的指令數量進行適當減少 選擇準確的模擬程序指令代替原系統整體運作結果，對模擬程序的指令數量進行適當減少，可以提高模擬系統的精確度。在選擇模擬程序指令的時候，可以采取抽樣選擇程序指令或者是直接結構連續性指令的方式。一般來說都是采用抽樣統計的方式選取程序指令，因為其精準度更高。
4 結語
當前社會已進入數字化和信息化時代，計算機技術在人們的日常生活和工作中運用程度越來越高，人們對計算機的性能也不斷提出更高的要求。因此，計算機體系結構軟件的模擬技術的運用也越來越廣泛，成為軟件開發必不可少的條件。計算機應用功能的完善需要開發人員不斷探索和研究。在開發過程中，技術人員要采用正確而有效的方式應對開發過程中出現的各種問題。這樣才能有效降低軟件開發的周期，節省開發成本，并開發出實用性高的計算機應用軟件。
參考文獻：
[1]許建衛，陳明宇，楊偉，潘曉雷，鄭規，趙健博，孫凝暉.計算機體系結構模擬器技術和發展[J].系統仿真學報，2009（20）.
[2]包云崗，許建衛，陳明宇，樊建平.一種新型計算機體系結構模擬器的研究與實現[J].系統仿真學報，2007（07）.
計算機體系結構范文2
關鍵詞:綜合電子系統;嵌入式計算機體系;結構
中圖分類號:TD672文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 06-0000-01
Integrated Electronic System Embedded Computer Architecture
Feng Lipei
(The State Administration of Radio Film and Television 723 Radio,Shijiazhuang050086,China)
Abstract:As the modern electronic information technology development and innovation and electronic information technology application of the areas of diversification of integrated electronic computer system,and embedded in the military,a smart appliance,the digital machine tools,
refrigerators and other areas of electronic devices are widely used. this article by a brief analysis and study electronics and computer system to embedded systems architecture to meet the new generation of integrated electronic computer systems for performance of the embedded application requirements.
Keywords:Integrated electronic systems;Embedded computer system;Structure
一、綜合電子系統嵌入式計算機的特點
綜合電子系統嵌入式計算機是嵌入到對象體系中的專用計算機,其物理結構和功能都嵌入到應用系統中,不能脫離系統操控程序而獨立運行。進入21世紀以后,綜合電子系統嵌入式計算機在軍事上得到了廣泛的推廣與應用,同時在智能家電、數字機床、車載電子設備等生活領域也得到不少的應用,為人類的發展注入了全新的科技動力。綜合電子系統嵌入式計算機的特點,主要表現在以下幾方面:
(一)實時性
綜合電子系統嵌入式計算機直接從前端傳感器獲取信息和資料,進行實時或近實時的操控處理和技術分析,因此,綜合電子系統嵌入式計算機對信息的處理、分發和管理的實時性要求極高。
(二)與宿主系統相匹的性能與功能
綜合電子系統嵌入式計算機是宿主系統的主要組成部分,其體積、重量、形狀、性能等諸多數據參數必須滿足各種宿主系統的不同技術性要求,其功能性與技術性必須與宿主系統的水平相適應,符合技術應用的科學發展方向。[1]
(三)環境的可靠性和適應性
綜合電子系統嵌入式計算機被大量應用于工業、軍事、野外等惡劣環境中,要經受振動、輻射、鹽霧、高低溫、電磁干擾等經驗,對可靠性要求極高。傳統綜合電子系統嵌入式計算機的體系結構設計主要根據嵌入式系統的應用特點進行剪裁。[2]綜合電子系統嵌入式計算機采用模板化結構,但是總線帶寬和擴展能力有限,不具備動態重構、數據信號綜合處理等功能。
二、綜合電子系統嵌入式計算機的體系結構
嵌入式系統是現代電子信息技術、計算機技術和半導體技術,以及各個行業具體應用相結合的產物。因此,嵌入式系統是一個資金密集、技術密集、高度創新、不斷創新的知識集成系統。綜合電子系統嵌入式計算機體系結構的核心部件是處理器,系統結構較為復雜。
圖1 綜合電子系統嵌入式計算機的體系結構
(一)嵌入式微控制器
嵌入式微控制器將整個計算機系統集成到一塊芯片中,芯片內部集成RAM、ROM/EPROM、總線邏輯、總線、定時/定時器,WatchDog、串行口、D/A、A/D、Flash RAM、EEPROM等各種基礎功能和外設。為了適用綜合電子系統嵌入式計算機不同的體系結構和功能需求,一般一個系列的單片機具有多種衍生產品,每種衍生產品的處理內核體系結構都是相近的,不同的存儲器和外設的配置及封裝。[3]這種體系機構可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配,功能不多不少,從而減少功耗和成本。目前,世界通用的嵌入式控制器型號主要有:P51XA、8051、C166/167、MCS-96/196/296、MC68HC05/11/12/16等。
圖2 嵌入式微控制器結構圖
(二)嵌入式微處理器
嵌入式微處理器是綜合電子系統嵌入式計算機的CPU,在實際應用中,微處理器被裝配在專門設計的電路板上,只是保留和嵌入式應用的相關母版功能,這種體系結構可以最大幅度減少系統的體積和能源消耗。[4]嵌入式微處理器具有重量輕、體積小、可靠性高、成本低等優點,其體系結構的電路板上必須包括:總線路接口、各種外線器件、RAM、ROM等,技術保密性相對較強。目前,世界主要應用的嵌入式微處理器主要有:386EX、Power PC、SC-400、MIPS、68000、ARM等系列。
圖3嵌入式微處理器結構圖
(三)嵌入式片上系統
近年來,隨著EDI的推廣和VLSI設計的普及化,綜合電子系統嵌入式計算機體系結構中一個硅片上實現一個更為復雜的全新計算機系統,也可以稱之為SOC。嵌入式片上系統一般可以分為通用和專用兩類,通用系列包括Infineon的TirCore,Motorola的M-Core;專用系列包括Philips的Smart XA等。
圖4嵌入式片上系統
計算機體系結構范文3
關鍵詞：瘦客戶計算;遠程顯示協議;體系結構
以大型機為主的計算中心時代，通過終端設備使用計算中心的各種應用和計算資源是當時的典型應用模式。因PC機成本的降低及用戶對使用中心計算模式所受各種限制的反感，致使大多數用戶采用PC機來完成計算任務。但網絡技術的飛速發展和應用軟件種類的增多及復雜程度不斷提高，讓用戶維護自己的計算環境成為具有挑戰性的工作，特別是針對安全性要求較高的企業應用環境。而以網絡通信技術為基礎，以服務器計算為中心，采用瘦客戶/服務器計算模式的瘦客戶計算，恰好能夠解決這一問題。
瘦客戶計算這一網絡計算模式的特點是：應用程序和數據都運行并存儲在服務器端，客戶端只剩下顯示和輸入設備，不進行復雜計算，因而對瘦客戶機的硬件要求很低。它可以是簡單的計算設備，如PDA(個人數字助手)，也可以是低端計算機或一些特殊設計的終端。
1瘦客戶計算體系結構
如圖1所示，瘦客戶計算體系結構模型由三部分構成：①瘦客戶機，客戶端的計算設備，主要負責顯示用戶界面和客戶端輸入；②遠程顯示協議（瘦客戶協議），用于在瘦客戶機與應用服務器之間傳送應用程序輸入/輸出信息的應用層協議，③應用服務器，高性能的計算機，應用程序的安裝、運行、維護、升級都在其上進行，用戶的個人配置文件也保存在應用服務器上。瘦客戶計算體系結構中的關鍵技術是遠程顯示協議，它是瘦客戶機和服務器上的應用系統之間進行交互的機制，它使得通過網絡為客戶設備提供圖形顯示等服務成為可能。
1．1瘦客戶計算的具體實現
1．1．1虛擬網絡計算
虛擬網絡計算（VirtualNetworkComputing，VNC）的計算體系結構由三部分組成，即VNC服務器、RFB協議和VNC瀏覽器。在用戶使用VNC客戶端連接到運行VNC服務器上時，通過鍵盤和鼠標動作來執行存放在服務器上的應用程序。服務器桌面的快照被壓縮且通過RFB協議發送到客戶端?？蛻舳伺c服務器之間的通信是通過架構在TCP/IP上的RFB協議來實現的。
遠程幀緩沖協議（RemoteFrameBuffers，RFB）是一個遠程存取圖形用戶界面的簡單協議。它工作在幀緩存級，能被用于所有的有關窗口操作的系統和應用程序中，具有優秀的平立性。協議的顯示部分基于一個單獨的繪圖源語：存放矩形像素塊數據在已給坐標位置上。一系列的塊操作組成一次相應的幀更新。雖然這種像素塊的貼操作效率較低，但可以通過多種像素編碼壓縮方式來實現網絡帶寬、客戶端顯示速度及服務器處理速度之間的效率折中，以實現高效率的圖形顯示。
1．1．2微軟終端服務
微軟Windows終端計算體系結構由三部分組成，即服務器多用戶操作系統內核、遠程桌面協議（RemoteDesktopProtocol,RDP）和基于窗口的痩客戶端軟件。服務器多用戶操作系統內核提供了在服務器上同時運行多個客戶會話的能力，且所有基于窗口的管理機制和技術都可用來管理終端桌面，它完全獨立于終端服務協議，使它既能運行于RDP協議上，也可以運行在第三方協議，如Citrix的ICA協議上。
RDP是微軟根據ITU(國際電信聯盟)的T.120協議族制定的終端服務器與客戶端之間的數據通信協議。作為一個多虛擬通道協議，RDP可以在不同的虛擬通道中傳輸Windows應用系統界面輸出數據、鍵盤和鼠標操作輸入數據等。RDP支持多點數據傳輸。數據從一個應用程序實時地傳輸到多個目的地，而無須為每個會話單獨地發送同樣的數據。
1．1．3Citrix的MetaFrame
Citrix的MetaFrame主要運行在Windows平臺上。它的計算體系結構有三個基本組成部分：應用服務器軟件（MetaFrame）、ICA網絡協議、ICA客戶端軟件。MetaFrame中使用的MultiWin技術允許多個用戶在不同的客戶端平臺上，同時訪問和運行服務器上的某個應用軟件?？蛻舳嗽O備上的ICA軟件用于接收顯示圖像，同時向服務器發送鼠標移動和鍵盤擊鍵動作的信息。
獨立計算體系結構（IndependentComputingArchitecture，ICA）是Citrix公司的窗口顯示協議。它能在服務器上模擬本地應用程序處理的多用戶層。多用戶層上的ICA顯示服務可將應用程序的執行和顯示邏輯分離開來，使得應用程序可以100%地在服務器上執行，并通過標準的網絡傳輸協議TCP/IP和IPX等把用戶界面傳送到客戶端。
1．1．4TarantellaEnterprise
Tarantella通過三層體系結構將傳統的非Web化的應用轉變為Web應用。第二層Tarantella服務器，是整個系統的核心。通過Tarantella服務器，各種不同平臺類型的應用服務器能夠同時為瘦客戶端提供服務，以實現企業應用的集中式管理。
適應性因特網協議(AdaptiveInternetProtocol，AIP)運行于Tarantella服務器上的協議引擎和客戶端設備上的顯示引擎之間，是Tarantella客戶端與服務器之間的通信協議。AIP采用智能啟發式機制不斷地監控、測量和適應應用程序與客戶端設備、數據傳輸的線路情況，以優化網絡響應。Tarantella的監視器經常發送關于客戶端設備性能、網絡響應時間和帶寬等的反饋信息。該反饋信息將限定協議引擎運行和客戶端設備執行操作的數量。協議引擎將各種需求按級別進行分類并自動進行優化調整。例如AIP可以區別交互式和流式的應用，以對它們采用不同的優化機制。AIP、協議引擎與顯示引擎、智能緩存等特性為遠程用戶提供良好的性能。1．2瘦客戶計算平臺性能
在瘦客戶平臺的基本框架內，瘦客戶計算的具體實現有很多種設計選擇，不同的選擇會使平臺的性能具有明顯差異。評價瘦客戶平臺性能的主要指標是客戶端請求的平均等待時間和客戶端顯示圖像的質量等。要分析影響瘦客戶平臺性能的主要因素，需要測試不同設置下平臺在不同網絡環境下的網絡和視頻性能。在網絡性能方面，主要測試網頁從服務器端到客戶端的平均等待時間和數據傳輸量；在視頻性能方面，它主要測試視頻質量（即客戶端顯示質量）和傳送的數據量。為定量的描述視頻質量，采用慢速播放技術并使用式（1）來計算。
2影響平臺性能的主要因素
測試結果表明，影響瘦客戶平臺性能的主要因素是顯示編碼源語、屏幕更新機制和緩存與壓縮。以下就不同平臺所使用不同設計選擇分析對平臺性能的影響。
2．1顯示編碼源語
顯示編碼源語分為基于像素和基于圖形的繪圖源語。使用基于像素的顯示編碼的瘦客戶平臺，顯示更新在服務器端處理，送到客戶端的僅是需要顯示的像素數據。其平立性好、客戶端計算簡單。基于圖形的顯示編碼，與操作系統的窗口操作和顯示命令聯系緊密，負責處理更新的顯示命令和需要顯示的屏幕數據一同從服務器傳送到客戶機，在客戶端處理顯示更新。其平立性較差、客戶端計算復雜。像素源語能使系統顯示像素區域的所有更新。它不需要任何有關顯示內容的語義信息。圖形源語，如字形，用于系統從圖像中分離要顯示的字形。
VNC采用基于像素的顯示編碼。其協議RFB支持2D繪圖源語，如對文本窗口的屏幕區域，采用單色或雙色的位圖填充。RFB也可設置為僅使用Raw像素編碼,但在默認情況下不采用該編碼。Citrix的MetaFrame、微軟的終端服務和Tarantella采用基于圖形的顯示編碼。其協議ICA、RDP和AIP支持字形、圖標、圖像和繪圖命令等繪圖源語。
在單獨測試協議編碼源語對系統的性能影響時（AIP無法關掉高速緩存的選項；RFB無法關掉顯示壓縮），在100Mbps帶寬網絡環境，網絡性能測試中，傳輸內容相同的情況下，AIP響應時間最短，其次是采用2D繪圖原語的RFB，而ICA和RDP則具有相同的延遲時間且響應時間最長。在傳送數據量方面，如果傳輸相同內容的文本圖像混合網頁，RFB傳輸的數據量最少；AIP、ICA和RDP傳輸的數據量相同且大于RFB。如果是傳輸相同內容的純文本網頁，則RDP和ICA傳輸的數據量最小，AIP次之，RFB最大。由此可見，采用基于圖形的顯示編碼在傳送純文本時比RFB的帶寬效率高。
2．2顯示更新機制
顯示更新機制包括更新時機（TimingofDisplayUpdates）及刷新模式。更新時機有客戶端拉動（Client－pull）和服務器端推動（Server－push）兩種；每種技術又可采用兩種刷新模式，即懶惰更新（LazyUpdate）和急切更新（EagerUpdate）中的一種。客戶端拉動是一種由客戶端驅動的顯示更新技術，由客戶端決定屏幕更新的時機。服務器并不將每次更新都發送給客戶，只有收到來自客戶機的請求時，才將最近的顯示更新發送出去。服務器端推動是由服務器驅動的顯示更新技術，由服務器決定屏幕更新的時機。它需要根據刷新模式來確定何時發送屏幕更新給客戶。急切模式是當服務器上的應用程序產生繪圖命令時，瘦客戶系統立即將命令轉換為基本的顯示編碼源語并把顯示刷新數據發送到客戶端，它使服務器能跟上應用程序的翻譯命令。懶惰刷新模式是將若干翻譯命令首先緩沖，然后再需要時懶惰地發送合并的顯示刷新到客戶端。對于實時視頻顯示，懶惰顯示刷新模式導致許多視頻幀在服務器端被合并和覆蓋，使發送刷新的頻率降低。它雖然能減少數據量的傳輸，但影響了系統的視頻性能。
在RFB中采用客戶端拉動的懶惰更新模式。當客戶端請求時，更新被懶惰地發送。但常常由于客戶運行的VNC已被大量地加載，客戶端變成申請顯示刷新的瓶頸，導致在客戶機端產生下一個更新請求前，服務器端已將那些被合并和覆蓋的視頻丟失了，所以其視頻播放的性能較差。Citrix的MetaFrame和微軟的終端服務依賴于服務器推動的懶惰更新模式。它比RFB的視頻性能要好一些，不會在客戶端產生顯示刷新的瓶頸，但仍然會放棄或者融合服務器端的顯示。AIP使用服務器推動技術，刷新模式則能根據帶寬情況在急切和懶惰中進行智能選擇。它在100Mbps的視頻性能測試中表現很好，尤其對于多媒體視頻應用程序。AIP使用懶惰模式來適應較低的帶寬。
在100Mbps網絡環境中。RDP、ICA和RFB傳送低質量視頻，相比之下ICA、RDP要比RFB好一些，而AIP能傳送超過90％的視頻質量（可由式（1）計算），但在10Mbps降到僅有大約50%的視頻質量。傳送的數據量從大到小依次為AIP、RDP、ICA和RFB。
2．3壓縮編碼和緩存
壓縮編碼不僅影響服務器將屏幕更新傳送到客戶端時的數據量，還決定了將屏幕更新數據呈遞給客戶端的顯示引擎設計的簡繁程度。好的壓縮編碼壓縮比高，網絡帶寬要求低，且客戶端能用簡單的顯示引擎快速高效地顯示出來，響應時間短?？蛻舳司彺嬗脕肀４娼洺Ｊ褂玫娘@示元素，如字體和位圖等，使得假如當前所需顯示的元素在緩存中，客戶端就可從緩存中獲得，而不必重復向服務器端發送請求獲得。在高帶寬下，網絡不是瓶頸，此時使用緩存會造成一些附加的計算，影響平臺性能。在較低帶寬下，性能與數據傳輸量有直接關系，緩存和好的壓縮算法有利于提高性能。
RFB主要采用二維運動步長編碼（2DRLE）的變種，如CopyRectangle、RRE(Rise－and－Run－Length)、CoRRE(CompactRRE)和Hextile等，缺省時使用Hextile編碼。雖然RFB中壓縮編碼算法壓縮比不是很高，但由于算法簡單，故對客戶端的圖形顯示引擎設計要求較低，客戶端程序很簡單，這使得VNC成為真正的瘦客戶系統。RFB采用本地幀緩沖，如果需要顯示的某一部分數據在當前緩沖中，客戶端只需將其拷貝到屏幕上所需的區域，而無須發送請求給服務器。但由于RFB僅保留當前顯示的數據，沒有提供足夠的歷史記錄，對減少數據量的傳輸效果不大。如果僅在屏幕中移動窗口或滾動窗口內的內容時，RFB具有一定的優勢。ICA和RDP都使用運行步長（RLE）編碼壓縮；字體和小的位圖保存在客戶端緩存中，大的位圖保存到客戶端磁盤中。AIP使用了RLE和LZW編碼壓縮，并且使用一種自適應機制來應付網絡帶寬的變化，在高帶寬時關閉壓縮，在低帶寬時打開。AIP在客戶端使用顯示對象緩存。RFB在壓縮純文本數據時，可以壓縮到原數據量的3%；而在壓縮圖像數據和視頻數據時，這個比例分別為6%和30%。ICA在壓縮純文本數據時，可壓縮到原數據的30%;而在壓縮圖像和視頻數據時，壓縮比分別可以達到45%和68%。RDP在壓縮純文本數據和圖像數據時，可將數據量壓縮到原來的40%；在壓縮視頻數據時，壓縮比可達58%。對于視頻數據而言，ICA壓縮后的視頻質量會降低近一半，而RDP壓縮后的視頻質量幾乎不變。對于AIP，壓縮時視頻質量從高于90％降到不足30％。AIP不能單獨設置壓縮，當壓縮被打開時，緩存也同時被打開。在100Mbps帶寬下，其等待時間增加了13%，這主要是由緩存的額外開銷所影響的。
在100Mbps帶寬下，RFB和RDP使用緩存在等待時間、數據傳輸量和視頻性能上幾乎沒有什么影響。ICA的高速緩存使平均網頁等待時間增長了40％。這說明在高帶寬網絡環境中ICA緩存的額外開銷超過它的好處。但ICA的緩存機制卻減少了數據量的傳輸。ICA傳輸文本數據、圖像數據和視頻數據時，數據量分別減少為原來的55%、34%和62%。但此時由于傳輸速度減慢、傳輸數據量減少，嚴重降低了視頻質量，致使視頻質量從大約50％降到不足5％。這說明ICA高速緩存的額外開銷在高帶寬環境下超過其對性能的貢獻。
3結束語
由以上對影響瘦客戶平臺性能的幾方面因素的分析可得出以下結論：
（1）在帶寬足夠高的情況下，顯示編碼計算的復雜程度是決定性能的主要因素，而并非其生成數據量的大小。基于像素的顯示編碼計算簡單；圖形編碼方式帶寬利用率一般較高，但若屏幕內容為圖文混合時，像素編碼方式卻比圖形編碼方式的帶寬效率高。像素編碼與圖形編碼相比具有更好的平立性。
（2）顯示更新機制是視頻質量的重要決定因素。帶寬較寬時使用服務器驅動的急切更新模式，能獲得較好的視頻性能；較低帶寬下為減少響應時間，節省網絡帶寬，使用懶惰更新機制，它通過放棄或者融合顯示更新犧牲了視頻質量?？蛻舳蓑寗尤菀自斐煽蛻粽埱蟮钠款i。
（3）壓縮和緩存都能降低數據量的傳輸，但在不同網絡帶寬下，壓縮與緩存在計算開銷和帶寬保留之間存在著平衡的問題。簡言之，當有足夠的網絡帶寬時，減少處理時間是可取的，而在較低的網速下減少傳輸的數據總和是有益的。
借鑒上述平臺的優點，使瘦客戶平臺在不同的網絡環境下都具有較高的性能，并對各種應用傳送的屏幕內容都能很好地適應。要求其具有智能選取顯示編碼（或開發出具有更好適應性的顯示編碼）和更新機制的能力；智能地控制壓縮和緩沖的打開及關閉。通過智能啟發式的機制，在用戶不干預的情況下，通過測量自動判斷目前的狀況并動態適應，從而使瘦客戶平臺具有對客戶機計算能力和帶寬的適應性，即在各種網絡帶寬和客戶機的情況下，都能獲得較高的性能。以上分析為今后開發具有自我知識產權的高性能瘦客戶系統提供了基礎。
參考文獻：
［1］RICHARDSONT,STAFFORDFQ,WOODKR，etal.Virtualnetworkcomputing[J].IEEEInternetComputing,1998,2(1):32－38.
[2]RICHARDSONT.TheRFBprotocol[S].[S.l.]:RealVNCLtd,2003.
[3]MicrosoftCorporation.MicrosoftWindowsNTserver4.0,terminalserveredition:anarchitecturaloverview[R].[S.l.]:Redmond,1998.
[4]Bocaresearch.citrixICAtechnologybrief[R].[S.l.]:BocaRaton,1999.
[5]TarantellaCorporation.Atechnicaloverview,Atarantellawhitepaper[R].[S.l.]:[s.n.]，2001.
[6]NIEHJ,YANGSJ,workcomputinglaboratory[R].[S.l.]:ColumbiaUniversity,ComparisonofThin－clientComputingArchitectures，2000.
[7]YANGSJ，NIEHJ，NOVIKN.Measuringthin－clientperformanceusingslow－motionbenchmarking[J].ACMTransationsonComputerSystem,2003,21(1):87－115.
計算機體系結構范文4
關鍵詞：云計算 體系架構 關鍵技術
中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0083-02
1 引言
云計算借鑒了傳統分布式計算和網格計算的思想，使用服務器集群構成數據中心來存儲軟硬件資源，以服務的形式交付給用戶。用戶可以通過“按使用付費”的模式使用這些服務，同時云計算可以根據所需服務動態分配資源，根據變化做出響應，通過資源池的持續分享，來提高資源的利用效率。
云計算是一種新興的、最初由企業提出的商業模型，而與之相關的網格計算產生于科研機構，是為了完成某一個特定的任務需要，其目的是為了各科研機構能夠進行數據資源共享，提高資源使用率。網格計算沒能產生一種成功的商業模式，僅僅停留在理論的研究上，而云計算備受關注是因為技術創新為用戶提供的服務。從某些方面講，云計算不再一味追求高性能，而更加綜合地考慮商業模式中的經濟成本、可靠性和可用性。
2 云計算的體系架構及其特點
2.1 云計算的體系架構
從云的部署模式看，云計算可分為：公有云、私有云和混合云。公有云是由第三方公司提供的，通過互聯網將服務器、存儲數據等軟硬件資源提供給用戶使用的云計算環境；私有云是一些企業在內部網絡中搭建和使用的云計算平臺；混合云是公有云和私有云的混合，這種模式將成為企業的典型模式。
從服務類型上看，目前云計算服務主要可以分為IaaS（構架即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）。IaaS是向用戶提供包括計算和存儲在內的IT基礎設施；PaaS是向用戶提供包括數據處理模型和海量數據存儲在內的平臺環境開發；SaaS是向用戶提供無需本地安裝的軟件（如圖1所示）。不同用戶群體可以使用不同云計算產品來滿足自身的需要。
2.2 云計算的特點
云計算作為信息產業的一項創新，有著其自身突出的特點，主要表現在。
（1）動態服務模式，提供商可以根據需要動態的擴展和配置云，對閑置不用的資源進行管理，規避了風險，而用戶是以自助計費的模式從云中（共享資源池）獲取服務，這樣大大提高了資源的整體利用率，為云服務商和用戶都節省了開支。（2）資源虛擬化共享，通過引入虛擬化技術，云服務商在平臺的部署、數據實時遷移、兼容性等方面具有較好表現，而在用戶使用資源尤其是軟硬件資源時可以根據虛擬機內部資源使用情況靈活變更調整。（3）接入廣泛，云服務支持各種終端的接入，用戶可以使用除電腦外的其它異構終端（如智能手機）接入云，大大豐富了用戶體驗。
3 云計算的關鍵技術
3.1 數據中心網絡技術
云計算往往需要部署大規模的數據中心以完成計算存儲功能，傳統的樹型網絡拓撲往往存在缺陷，一是若核心層的網絡設備發生異常，網絡性能將會大幅下降；二是網絡設備端口有限，難以支持大規模網絡的擴展；三是網絡中節點之間的連通性和容錯能力有待提高。為了彌補傳統網絡拓撲的缺陷，目前云計算中已研究出PortLand、
Dcell等新型的網絡拓撲結構（如圖2所示），這些結構更利于網絡性能的提高和節點的擴展，降低成本。
PortLand結構由核心層、匯聚層和邊緣層構成，匯聚層和邊緣層可分解為若干個Pod，Pod中的交換機兩兩連接，若每個Pod中含有k臺交換機，則可連接k2/4臺核心交換機、k3/4個節點，這種結構可以保證計算機節點之間兩兩通信無阻塞，從而大大提高了網絡的可靠性。
3.2 虛擬化技術
虛擬化技術在20世紀60年代就已經開始使用，目前硬件方面包括Intel和AMD等公司在硬件輔助虛擬化技術的研究，軟件方面包括VMware、KVM等虛擬機技術的研究都有了成熟的發展。在云計算中使用虛擬化技術不僅可以降低IT成本，還可以增強系統的可靠性和安全性。這種技術的目標是為了對包括基礎設施、系統軟件、應用軟件等資源的管理、使用進行簡化，為這些資源提供標準的接口，從而隱藏了計算資源的物理特性。
從被虛擬化的資源看，虛擬化技術分成軟件虛擬化、系統虛擬化和基礎設施虛擬化，云計算中主要使用虛擬機技術和服務器虛擬化技術。
服務器虛擬化需要實現對服務器中CPU、內存、I/O等硬件設備虛擬化，其中CPU的虛擬化一般采用二進制代碼翻譯技術或者對虛擬化層進行超級調用來完成指令的運行[1]；內存虛擬化是將服務器的物理內存統一管理，為各個虛擬機提供互相間隔的、連續的虛擬內存空間，同時需要在虛擬機監視器中建立一個內存管理單元，用于存儲和維護物理機器內存和虛擬機邏輯內存的映射關系。
3.3 編程模式
云計算需要業務公司根據特定服務需求來編寫程序，因此它的編程模型必須透明、簡單，并且盡可能地屏蔽底層硬件的細節處理，支持大規模擴展。目前云計算中主要使用的編程模式是Google公司提出的MapReduce模型[2]，程序員在Map函數中指定對各分塊文件的處理過程，在Reduce函數中指定如何對分塊數據的中間處理結果進行處理。這種編程模型指定程序分為文件輸入、Map階段、寫中間文件、Reduce階段、文件輸出五個階段（如圖3），程序員不需要關心如何將文件分塊、調度，系統同時給出了網絡中節點通信以及節點失敗的處理等，當某一個worker節點發生錯誤時，系統會將該worker節點屏蔽在系統外進行修復，并將該worker上執行的程序轉到其他節點上執行，同時通過Master將遷移信息發送給需要該節點處理結果的節點上。
4 云計算中安全隱患
云計算的安全問題涉及很多，包括數據加密、數據完整、用戶管理、應用程序安全、虛擬機安全等諸多方面，當使用云服務的個人或企業把數據交給云計算服務商后，云計算服務商往往比用戶具有更高的數據優先訪問權限，并且數據的大量長期儲存，云服務商是否能長期穩定發展也會影響服務的穩定性；數據一直處于共享環境下，即時采用加密手段，也無法保證數據的機密性和完整性；云計算中有很多實時業務，這些可能隱藏著漏洞攻擊的實時業務數據流，需要研究更加有效的主動防御策略加以應對。
5 結語
云計算是一種新興的技術理念，其體系結構和技術上的優勢使得使用云平臺承載各種大規模服務已成為了信息產業的一大趨勢。它涉及和融合了計算機領域中很多方面的技術研究，包括數據中心網絡技術、虛擬機技術、編程模型等，本文僅僅研究了云計算體系結構和主要涉及到的技術，在數據存儲、安全防護等方面還需要進一步研究。
參考文獻
計算機體系結構范文5
計算機系統結構試題
課程代碼：02325
請考生按規定用筆將所有試題的答案涂、寫在答題紙上。
選擇題部分
注意事項：
1.答題前，考生務必將自己的考試課程名稱、姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆填寫在答題紙規定的位置上。
2.每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題紙上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。不能答在試題卷上。
一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）
在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其選出并將“答題紙”的相應代碼涂黑。錯涂、多涂或未涂均不得分。
1.以下能夠直接執行微指令的是
A.匯編程序 B.編譯程序
C.硬件 D.固件
2.系列機軟件應做到
A.向前兼容，并向上兼容 B.向后兼容，力爭向上兼容
C.向下兼容，并向前兼容 D.向后兼容，力爭向下兼容
3.在浮點數尾數下溢處理時，誤差，但下溢處理不需要時間，平均誤差又趨于0的方法是
A.截斷法 B.舍入法
C.ROM查表法 D.恒置“l”法
4.在IBM370系統中，支持操作系統實現多進程公用區管理最有效的指令是
A.“測試與置定”指令 B.“比較與交換”指令
C.“執行”指令 D.“程序調用”指令
5.采用組相聯映像、LRU替換算法的Cache存儲器，不影響Cache命中率的方法是
A.增加Cache中的塊數 B.增大組的大小
C.增大主存容量 D.增大塊的大小
6.采用組相聯映像的Cache存儲器，可用于地址變換的方法是
A.目錄表法 B.比較對法
C.頁表法 D.堆棧法
7.ILLIAC-IV陣列處理機中，PE之間所用的互連函數是
A.PM2±0和PM2±3 B.Cube0和Cubel
C.Shuffle D.PM2±2
8.并行處理機有16個處理單元，編號為0～l5，采用shuffle單級網絡互連，與13號處理單元相連的處理單元的編號是
A.15 B.11
C.9 D.7
9.間接二進制n方體網絡是一種
A.多級混洗交換網絡 B.單級立方體網絡
C.多級全排列網絡 D.多級立方體網絡
10.多處理機程序段的指令之間存在數據反相關時，下列說法正確的是
A.不能并行 B.適當同步控制，可以并行
C.可以交換串行 D.若指令滿換律，可以交換串行
非選擇題部分
注意事項：
用黑色字跡的簽字筆或鋼筆將答案寫在答題紙上，不能答在試題卷上。
二、填空題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）
11.從計算機執行程序的角度看，并行性等級由低到高可分為________、________、任務或進程間和作業或程序間四級。
12.浮點數尾數基值增大，可使運算中的精度損失________，可表示數的精度________。
13.中斷系統軟硬件功能分配實質是中斷________軟件和中斷________硬件的功能分配。
14.數據寬度是指I/O設備取得________后所傳送數據的總量；數據通路寬度是________的物理寬度。
15.虛擬存儲器主要是為解決主存________滿足不了要求發展出來的；Cache存儲器是為了解主存________滿足不了要求發展出來的。
16.虛擬存儲器對________程序員是透明的，對________程序員是不透明的。
17.解決重疊相關處理的兩種基本方法是推后________和設置________。
18.按多功能流水線的各段能否允許同時用于多種不同功能連接流水，可把流水線分為________流水線和________流水線。
19.N個處理單元的混洗交換網絡中，最遠的兩個人、出端的二進制編號是________和________，其距離為2log2N—l。
20.松耦合多處理機可以有________型和________型兩種構形。
三、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）
21.簡述通道的3種類型各適合連接什么類型設備，說明各種類型通道在滿負荷時的實際流量與所連接設備的關系。
22.簡述并行性從計算機系統處理數據的角度劃分的四個等級，并各舉一例。
23.簡述透明性概念，說明下列哪些對于計算機系統結構是透明的。
浮點數據表示；字符串運算指令；陣列運算部件；通道是采用結合型還是獨立型；訪問方式保護；數據總線寬度；Cache存儲器；存儲器的最小編址單位；存儲器的模M交叉存取，串行、重疊還是流水控制方式。
24.簡述數據表示和數據結構之間的關系及引入高級數據表示的基本原則。
25.簡述實現指令的重疊解釋必須在計算機組成上滿足的要求。
四、簡單應用題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）
26.機器有5級中斷，中斷響應次序為12345，現要求實際中斷處理次序為23154。
(1)設計各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位的狀態，令“0”為開放，“l”為屏蔽；
(2)若運行用戶程序時，同時發生1、3級中斷請求，而在l級中斷服務未完成時，又發生2、3、4、5級中斷，請畫出處理機執行程序全過程的示意圖（標出交換PSW的時間）。
27.求A1、A2、…、A8的累加和，有如下程序。
Sl A1=A1+A2
S2 A3=A3+A4
S3 A5=A5+A6
S4 A7=A7+A8
S5 A1=A1+A3
S6 A5=A5+A7
S7 A1=A1+A5
寫出用FORK、JOIN語句表示其并行任務的派生和匯合關系的程序，以假想使此程序能在多處理機上運行。
五、綜合應用題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）
28.有一個4段的單功能非線性流水線，其預約表如題28表：
題28表
時鐘
時鐘 段號t1t2t3t4t5t6
S1√√
S2 √√
S3 √
S4 √
(1)分別寫出延遲禁止表F，沖突向量C，并畫出沖突向量的狀態轉移圖；
(2)寫出其流水線的調度方案及此時的吞吐率。
29.有一個虛擬存儲器，主存有4個實頁，頁號為0~3，程序有8個虛頁，頁號為0~7，采用全相聯映像和FIFO替換算法。給出如下程序頁地址流：2、3、5、2、4、0、1、2、4、6。
計算機體系結構范文6
【關鍵詞】計算機軟件 模擬技術 應用問題
1 計算機體系結構軟件模擬技術概述
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。
隨機變量生成公式的構建必須依靠判斷出的數據分布概率密度概述，依照公式形成對應分步的隨機變量。比如
是正態分布隨機變量產生的模擬模型。為了實現在計算機上進行模擬，應當通過計算機程序語言對數學邏輯模型進行調整，使其成為計算機程序模型。通過調試性模擬對數學邏輯模型的正確性進行驗證，進而對模型進行修改，對計算機程序進行調整。
3 結束語
人們對于計算機性能的需求越來越高，雖然計算機體系結構軟件模擬技術在一定程度上還無法滿足于實際的要求，但是，這也算是一種技術的革新與進步的表現。相信經過技術人員的不斷研究，計算機軟件模擬技術能夠發揮出其巨大的作用，有效地降低開發周期以及投放成本。
參考文獻
[1]高向玉，黃振.計算機體系結構軟件模擬技術探索[J].產業與科技論壇，2014，（24）.
作者簡介
牛興霞（1981-），女，河北省唐山市人。研究生學歷?，F為唐山工業職業技術學院講師，主要從事計算機應用研究工作。
