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計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向范文第1篇

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

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)及信息處理的核心工具。體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言是必不可少的技術(shù)手段，通過(guò)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)能夠不但最大程度的降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的費(fèi)用以及時(shí)間，而且也極大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)說(shuō)白了就是通過(guò)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，對(duì)系統(tǒng)硬件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的使用情況以及性能進(jìn)行模擬，由于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，因此，其目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的手段。在分析計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)過(guò)程中所遇到問(wèn)題的同時(shí)，也提出了解決問(wèn)題的有效策略。

一.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬在研發(fā)中存在的問(wèn)題

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

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

眾所周知，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)及其復(fù)雜，如果僅通過(guò)軟件模擬器就想體現(xiàn)其在運(yùn)行過(guò)程中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部件的工作狀態(tài)，幾乎是不可能的。將復(fù)雜化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單化處理最有效的方式就是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分層處理。而體系結(jié)構(gòu)就是在這個(gè)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，但經(jīng)過(guò)分層處理之后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)于人們研究來(lái)說(shuō)還是很復(fù)雜。另外，當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的編程語(yǔ)言都是采用串行結(jié)構(gòu)的C語(yǔ)言，利用C語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部元件進(jìn)行模擬，不但耗時(shí)嚴(yán)重，而且如果中間一旦出現(xiàn)失誤，那么整個(gè)編程語(yǔ)句將無(wú)法運(yùn)行[4]。

（二）模擬器的處理精度較差

軟件模擬器的運(yùn)行精度較差主要是因?yàn)槟M器在研發(fā)過(guò)程中的設(shè)計(jì)不合理，或者是模擬器沒(méi)有應(yīng)用合理的策略。軟件模擬器的開發(fā)主要經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先是模擬器在理論上的研究及設(shè)計(jì)思路，其次是設(shè)計(jì)符合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的模擬器，最后則是實(shí)現(xiàn)模擬器的正常功能。軟件在研發(fā)的過(guò)程中如果出現(xiàn)失誤，對(duì)于第一個(gè)步驟而言，很有可能出現(xiàn)不能夠正確分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種模擬需求。對(duì)于第二個(gè)步驟而言，所造成的設(shè)計(jì)失誤極有可能就是不能夠正切構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部，導(dǎo)致模擬器的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)。另外，模擬器的運(yùn)行時(shí)間也會(huì)影響模擬器的使用精度，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，則使用精度就越差?？偠灾?，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的設(shè)計(jì)之所以對(duì)軟件模擬技術(shù)很重要，則是因?yàn)槠溥€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。甚至可以說(shuō)，軟件模擬器的質(zhì)量決定者計(jì)算機(jī)處理器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

二.解決計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)問(wèn)題的措施

（一）降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試程序中的輸入?yún)?shù)

為了縮短對(duì)模擬器的性能測(cè)試的程序運(yùn)行時(shí)間，首先要在不改變標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試中的運(yùn)行指令的前提下，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能檢測(cè)程序中的輸入?yún)?shù)進(jìn)行科學(xué)合理的更正，這種方式不僅能夠利用少量的輸入?yún)?shù)使模擬器正常運(yùn)行，而且還保證了模擬器運(yùn)行結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確代表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)程序指令的模擬運(yùn)作結(jié)果，不僅提升了模擬器運(yùn)行的精度，而且還有效的降低了模擬器在運(yùn)行性能檢測(cè)程序過(guò)程中的運(yùn)作時(shí)間[5]。

（二）減少運(yùn)作模擬程序指令數(shù)量

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

三.總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)

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

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

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向范文第2篇

關(guān)鍵詞:人工智能；計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；硬件；軟件

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

1計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)

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

2計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展

1946年,第一代電子管計(jì)算機(jī)研制成功,它的主要特征是體積大、耗電大,運(yùn)算速度慢;1959年第二代晶體管計(jì)算機(jī)誕生,與電子管相比晶體管壽命長(zhǎng)、體積小、運(yùn)算速度快;1965年第三代集成電路計(jì)算機(jī)產(chǎn)生,集成電路技術(shù)使計(jì)算機(jī)在性能和結(jié)構(gòu)方面都有了很大的提升,其主要的代表就是IBM公司研制的360系列計(jì)算機(jī);1971年以后,是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的計(jì)算機(jī),以英特爾公司推出的x86系列和奔騰系列微處理器為標(biāo)志,它不僅大大縮小了計(jì)算機(jī)的體積,而且還提高了計(jì)算機(jī)的處理能力。在處理器的研制上,英特爾公司不斷刷新著主頻記錄,處理器一直以摩爾定律的速度在發(fā)展,其處理能力每18個(gè)月到24個(gè)月就增加一倍。1972年的8080處理器,主頻2MHz每秒處理50萬(wàn)條指令;1978年的8086處理器,主頻8MHz每秒處理80萬(wàn)條指令;1982年的80286處理器,主頻12MHz每秒處理270萬(wàn)條指令;1989年的486DX處理器,主頻25MHz每秒處理2000萬(wàn)條指令;1993年的奔騰處理器,主頻233MHz每秒處理4.35億條指令;1997的奔騰Ⅱ處理器,主頻333MHz每秒處理7.7億條指令;2000年奔騰Ⅳ處理器,主頻已經(jīng)達(dá)到1.4GHz[2]。當(dāng)英特爾還在一心追求處理器高主頻的時(shí)候,另一家公司NVIDIA在1999年8月了一種專門做圖像運(yùn)算工作的微處理器GPU(GraphicProcessingUnit)。GPU采用的是一種全新的架構(gòu)模式,它將幾何轉(zhuǎn)換與光照功能以硬件的形式集成在圖形芯片中,由圖形芯片直接負(fù)責(zé)幾何轉(zhuǎn)換和光照操作,這使得處理器性能大大提高。與CPU相比,GPU在高清視頻、數(shù)碼照片處理、3D渲染等方面的表現(xiàn)非常優(yōu)越。GPU的誕生,使得對(duì)處理器的研制從追求高主頻轉(zhuǎn)換成追求高性能,NVIDIA與ATI兩大公司為此展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。直到2008年,隨著大數(shù)據(jù)云計(jì)算的興起,以及智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)高性能已不再是唯一的訴求,性能適中的輕量級(jí)GPU成為了下一個(gè)發(fā)展方向[3]。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來(lái)越大,采用多處理器集成的架構(gòu)模式使得算法實(shí)現(xiàn)的裝置體積巨大。為此,2015年,谷歌推出了TPU(TensorPro-cessingUnit),它是一種專用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的處理器,主要用于深度學(xué)習(xí)、AI運(yùn)算,其算力較GPU有很大的提高。AlphaGo是第一個(gè)戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的人工智能機(jī)器人,最初它內(nèi)部安裝了1202個(gè)CPU和176個(gè)GPU用于運(yùn)算處理。2015年引入TPU之后,與李世石對(duì)戰(zhàn)的AlphaGo,只有48個(gè)TPU負(fù)責(zé)所有的計(jì)算任務(wù)。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬件的另一個(gè)主要組成部分。在計(jì)算機(jī)體系中一般采用外存、緩存、內(nèi)存多級(jí)存儲(chǔ)策略。外存容量大成本低但相對(duì)讀取速度慢,通常用來(lái)保存需要長(zhǎng)久存放于計(jì)算機(jī)內(nèi)的大量數(shù)據(jù),例如系統(tǒng)安裝的軟件、用戶的資料、數(shù)據(jù)庫(kù)等;緩存是為了提高數(shù)據(jù)讀取的命中率而引入的一種機(jī)制;內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取的速度與CPU相當(dāng),可以和CPU直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換,是CPU處理數(shù)據(jù)的來(lái)源。但因?yàn)閮?nèi)存是通過(guò)大量的晶體管構(gòu)成寄存器來(lái)保存數(shù)據(jù)的,所以采用的硅片面積比較大,制造成本高,在系統(tǒng)中容量配置相對(duì)小些。但是隨著電子制造技術(shù)的提升,現(xiàn)在pc機(jī)硬盤的配置可以達(dá)到1TB,內(nèi)存容量如果是64位操作系統(tǒng)一般都在4GB。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量的增加可以滿足人工智能時(shí)代海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展,計(jì)算機(jī)輸入系統(tǒng)也呈現(xiàn)多樣化形式。數(shù)據(jù)來(lái)源不再是單純的以鍵盤輸入為主的模式。攝像機(jī)微型化之后,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍都安裝了攝像頭,通過(guò)攝像頭可以實(shí)現(xiàn)視頻的采集;而在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中安裝聲音采集器可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音輸入。傳感器可以模擬人類感官讓計(jì)算機(jī)可以像人類一樣從自然環(huán)境中獲取信息,常見的有觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、溫濕度傳感器和超聲波傳感器等。計(jì)算機(jī)的這些新型輸入方式更接近于人類日常生活的習(xí)慣,也使計(jì)算機(jī)用起來(lái)更人性化,智能化。計(jì)算機(jī)硬件的這些特性是人工智能發(fā)展的基本保障。

3計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展

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

4結(jié)語(yǔ)

人工智能的發(fā)展涉及生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、仿生學(xué)、電子科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科,是多學(xué)科交叉融合發(fā)展的領(lǐng)域。用來(lái)支持人工智能實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),也逐漸表現(xiàn)出一種軟中有硬、硬中有軟的混合模式。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-ProgrammableGateArrays,FPGA)就是一種典型的代表?；诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的系統(tǒng)設(shè)計(jì),其硬件功能的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)完成,通過(guò)調(diào)試軟件參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)硬件功能的改進(jìn)。這種全新的軟硬件設(shè)計(jì)理念使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性,提高了人工智能的應(yīng)用效率,為人工智能構(gòu)建了一個(gè)更具可擴(kuò)展性的大腦。

參考文獻(xiàn)

[1]劉細(xì)妹.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通,2019(3):98.

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

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

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向范文第3篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；分布式；故障管理

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）26-5825-02

探討計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大致上可以從三個(gè)部分著手即網(wǎng)絡(luò)體系、網(wǎng)絡(luò)組織與網(wǎng)絡(luò)配置。網(wǎng)絡(luò)組織主要是通過(guò)物理結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的成形對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面化的描述；網(wǎng)絡(luò)配置主要從網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用著手，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的布局產(chǎn)生聯(lián)系，在硬件、軟件與通信上對(duì)計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的描述；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)則主要著眼于對(duì)計(jì)算機(jī)功能的描述。而分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件配置與相應(yīng)功能的配置為一體的系統(tǒng)，其是在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的有效引導(dǎo)下，采用多處理器的模式，對(duì)中央處理器的任務(wù)進(jìn)行合理分配，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)處理器之間的協(xié)調(diào)性與共享性。從根本上說(shuō)，分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠?qū)χ鳈C(jī)的復(fù)雜邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，在自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)和企業(yè)管理中得到廣泛的應(yīng)用。但是，如何對(duì)其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，仍然是網(wǎng)絡(luò)工作中的重中之重。該文將理論聯(lián)系實(shí)際，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系入手，深入分析分布式網(wǎng)絡(luò)治理的主要技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)，從而探討出未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)。

1 分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論

現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能主要包括：硬件資源共享，支持在全網(wǎng)范圍內(nèi)昂貴設(shè)備的共享包括處理、存貯、輸入輸出的所有資源。既節(jié)省了用戶的投資，又為管理均衡了負(fù)擔(dān)，給操作帶來(lái)了巨大的便利；軟件資源管理，在操作上支持用戶對(duì)各類大弄數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)并提供網(wǎng)絡(luò)文件傳送、遠(yuǎn)地進(jìn)程管理和遠(yuǎn)程文件訪問(wèn)的服務(wù)，避免不必要的數(shù)據(jù)存貯與人力勞動(dòng)；用戶間信息交換，用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送電子郵件或。而分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的基礎(chǔ)上較之先進(jìn)的系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)功能上也有進(jìn)一步的進(jìn)展。分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在通信結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的功能上不斷進(jìn)行優(yōu)化，使得計(jì)算機(jī)在應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展方向逐漸突顯。包括在以下幾個(gè)方面。

1）可擴(kuò)展性與可重用：在一定意義上講，在分布式網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件建上采用N層結(jié)構(gòu)的模式，能有效促進(jìn)程序中業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)邏輯的有效分離，從而增加了編寫代碼維護(hù)的便利。另外，在程序的開發(fā)上有效運(yùn)用分布式的結(jié)構(gòu)模式，明確了每個(gè)團(tuán)隊(duì)人員的責(zé)任，有效調(diào)動(dòng)了內(nèi)部員工的積極性，從而提高了企業(yè)的凝聚力。

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

2 分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)管理體系

經(jīng)過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)深入研究后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)很多，目前主要的管理標(biāo)準(zhǔn)有兩種：OSI的CMIS（公共管理信息服務(wù)）∕CMIF（公共管理信息協(xié)議）、IETF的SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）

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

2）SNMP網(wǎng)絡(luò)管理體系：其主要目的是對(duì)TCP∕IP進(jìn)行有效的管理，其涵蓋的關(guān)鍵元素包括：者、管理信息庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議與管理站，其中，管理站在本質(zhì)上屬于分立設(shè)備，可通過(guò)共享資源實(shí)現(xiàn)，是網(wǎng)絡(luò)管理員與站點(diǎn)之間的接口；者主要負(fù)責(zé)對(duì)SNMP進(jìn)行裝備包括主機(jī)、路由器和集成器等，對(duì)管理的信息、動(dòng)作請(qǐng)求進(jìn)行有效處理，并報(bào)告情況特殊的小型故障給管理總站；MIB實(shí)質(zhì)上是管理對(duì)象的一種集合，管理站利用對(duì)MIB中對(duì)象具有的值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，且管理站與管理者之間的協(xié)議通信是通過(guò)SNMP來(lái)達(dá)成的，由于其在操作上的便捷性，SNMP網(wǎng)絡(luò)管理體系已在業(yè)界被廣泛的推廣與應(yīng)用。

3）兩種管理體系的應(yīng)用：從基本思想上看，分布式網(wǎng)絡(luò)管理體系的結(jié)構(gòu)是將網(wǎng)絡(luò)管理從整體上進(jìn)行劃分，促進(jìn)子管理域的實(shí)現(xiàn)。每個(gè)子管理域存在一個(gè)管理員，管理員之間進(jìn)行信息的交流，到達(dá)到一定層次時(shí)，總管理員與之通信。與子管理域相同，子網(wǎng)域也有一個(gè)與之相適應(yīng)的MIB，在網(wǎng)絡(luò)條件比較初級(jí)的條件下，MIB的數(shù)值可相同。中心服務(wù)器的MIB對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)劇可按需開展有選擇的匯總或者對(duì)其直接進(jìn)行匯總。較常規(guī)集中管理的模式，分布式網(wǎng)絡(luò)管理模式降低了網(wǎng)絡(luò)管理的總流量，能對(duì)網(wǎng)絡(luò)堵塞實(shí)行有效控制，對(duì)網(wǎng)域進(jìn)行有效的劃分，不僅擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)功能，還提高了網(wǎng)絡(luò)管理的效益。

3 基于WEB的分布式網(wǎng)絡(luò)管理

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

2）在WEB分布式管理體系下的體系結(jié)構(gòu)：通過(guò)對(duì)移動(dòng)智能技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域化管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中式的模式進(jìn)行改良。一方面，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)上的主動(dòng)性，另一方面，移動(dòng)可自由移動(dòng)在節(jié)點(diǎn)之間，支持在移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行對(duì)資源的管理，并擁有健全的委托分派機(jī)制。從而大大降低了傳輸負(fù)載，節(jié)省了對(duì)在體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的成本。

4 分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)

1）對(duì)設(shè)備開展統(tǒng)一管理化

通過(guò)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有效管理，在邏輯上，將網(wǎng)絡(luò)中所有相關(guān)聯(lián)的設(shè)備看做統(tǒng)一的整體。使得設(shè)備在與其他任意的點(diǎn)連接時(shí)，計(jì)算機(jī)的分布式設(shè)備管理系統(tǒng)都能夠在各種協(xié)議的建立或者WEB的管理方式下，通過(guò)一個(gè)唯一的IP地址實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的管理，從數(shù)據(jù)、流量和軟件升級(jí)等各個(gè)方面實(shí)行優(yōu)化，進(jìn)一步統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，深入減少網(wǎng)絡(luò)管理的難度。

2）解決“單點(diǎn)失效”問(wèn)題

而對(duì)于在單點(diǎn)失效下分支網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問(wèn)題，在原則上，是實(shí)行鏈路聚合技術(shù)，總體上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心、邊緣設(shè)備互聯(lián)上的互聯(lián)，通過(guò)中心節(jié)集中不同的設(shè)備，極大的提升了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。分布式計(jì)算機(jī)體系不僅保證了網(wǎng)絡(luò)的高效能，在發(fā)生故障時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的代替，對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)的替換，平均分配流量且保證了用戶的零額外配置。分布式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系，能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)的性能進(jìn)行多方位的支持，從而在操作時(shí)實(shí)現(xiàn)有效互聯(lián)，并充分的享受到分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)管理所能達(dá)到的優(yōu)勢(shì)，從根本上解決在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的單點(diǎn)失效問(wèn)題。另外，而就局部而言，交換設(shè)備是可以通過(guò)全分布式體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從根本上來(lái)說(shuō)，此種結(jié)構(gòu)中的每個(gè)模塊都有自己獨(dú)特的交換陣列，且每個(gè)模塊在操作上都實(shí)現(xiàn)了相對(duì)的獨(dú)立性，這樣就有效解決了在實(shí)行設(shè)備交換時(shí)局部會(huì)經(jīng)常性碰到的單一故障點(diǎn)的問(wèn)題。

3）合理均衡數(shù)據(jù)流量

分布式的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)由對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的合理調(diào)度實(shí)現(xiàn)其自身的優(yōu)化。在相當(dāng)大的程度上，分布式的模式實(shí)現(xiàn)了在所有網(wǎng)絡(luò)下個(gè)體設(shè)備的獨(dú)立性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的瞬狙進(jìn)行統(tǒng)一的測(cè)量。較第三層實(shí)施方法所不同得是，分布式的模式能夠在分布式交換架構(gòu)的所有交換機(jī)設(shè)備中均衡分配負(fù)荷，最大化地提高了網(wǎng)絡(luò)中路由的性能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬作出了最大限度上的運(yùn)用。隨著交換架構(gòu)的不斷轉(zhuǎn)化，作為網(wǎng)絡(luò)核心整體，第三層的交換能力也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。因此，網(wǎng)絡(luò)在性能增長(zhǎng)的同時(shí)也將自自身升級(jí)硬性化，較少受到系統(tǒng)損害。另外，分布式交換架構(gòu)中經(jīng)常性出現(xiàn)的交換機(jī)，提供服務(wù)給與其直接相聯(lián)的主機(jī)和交換機(jī)，這不僅有效解決了問(wèn)題，在另一種層面上也，也使得自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

綜上說(shuō)述，分布式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系是計(jì)算機(jī)發(fā)展的新方向，而WEB的分布式管理在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。以上對(duì)分布式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化提出諸有效的措施，為其計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供依據(jù)。就現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，解決在計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用中的各種問(wèn)題，企業(yè)可以根據(jù)自己的實(shí)際發(fā)展情況逐步添加新的設(shè)備，這就使得新一代的網(wǎng)絡(luò)成為可以自由伸縮、逐步擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐世河，孔慶華，陳志榮，等.應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)——兼論徐州工程機(jī)械集團(tuán)公司計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012（8）：1448-1449，1526.

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向范文第4篇

中職計(jì)算機(jī)專業(yè)主要學(xué)習(xí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)信息、計(jì)算機(jī)通信、計(jì)算機(jī)廣告設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)電子商務(wù)等等。具體而言，計(jì)算機(jī)專業(yè)的人要研究如何更好地設(shè)計(jì)、制造計(jì)算機(jī)，更好地開發(fā)計(jì)算機(jī)的新系統(tǒng)、新軟件、新功能等專業(yè)課知識(shí)。

計(jì)算機(jī)專業(yè)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件相結(jié)合、面向系統(tǒng)、更偏向應(yīng)用的寬口徑專業(yè)。通過(guò)基礎(chǔ)教學(xué)與專業(yè)訓(xùn)練，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、知識(shí)面寬、工程實(shí)踐能力強(qiáng)，具有開拓創(chuàng)新意識(shí)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、教育、開發(fā)和應(yīng)用的高級(jí)人才。

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

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向范文第5篇

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；嵌入式課程體系；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）36-8340-01

嵌入式是一門從上層應(yīng)用到底層內(nèi)核開發(fā)的軟硬件結(jié)合，對(duì)綜合技術(shù)要求較高的技術(shù)領(lǐng)域，各高校近年來(lái)普遍開設(shè)嵌入式方向或?qū)I(yè)，我校也已經(jīng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系設(shè)置嵌入式專業(yè)。目前我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系已經(jīng)開設(shè)的嵌入式課程的前續(xù)課程有數(shù)字電路，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言I及面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等?？紤]到嵌入式課程建設(shè)的連續(xù)性、層次性和前沿性的需要，形成了包含嵌入式系統(tǒng)、嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動(dòng)開發(fā)和嵌入式軟件設(shè)計(jì)在內(nèi)的嵌入式專業(yè)課程體系。下面主要介紹這三門課程的建設(shè)。

1 嵌入式課程設(shè)置

我系首次開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)課程是偏硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一門課程，目標(biāo)是通過(guò)對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解ARM體系結(jié)構(gòu)，掌握ARM偽操作及偽指令，掌握嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建能力，包括嵌入式交叉編譯環(huán)境搭建，bootloader移植，文件系統(tǒng)制作，內(nèi)核的編譯過(guò)程；掌握Linux下C與匯編混合編程，同時(shí)理解嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序編寫思想。

考慮到實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)特定的微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的知識(shí)要求淡化的同時(shí)，對(duì)處理器接口知識(shí)的要求卻在增加。因此，嵌入式系統(tǒng)課程增加了嵌入式系統(tǒng)中常用的接口的基本原理和接口協(xié)議部分，學(xué)生可以通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，自己動(dòng)手搭建定制的嵌入式操作系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)實(shí)際的硬件接口學(xué)習(xí)及操作，增強(qiáng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。

嵌入式驅(qū)動(dòng)開發(fā)要求學(xué)生掌握驅(qū)動(dòng)開發(fā)方法、開發(fā)流程；掌握內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及中斷機(jī)制等內(nèi)容，但是由于學(xué)時(shí)限制，起初開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)課程，這部分內(nèi)容僅要求學(xué)生掌握驅(qū)動(dòng)設(shè)備的類型及驅(qū)動(dòng)開發(fā)流程。本次將嵌入式驅(qū)動(dòng)開發(fā)部分的內(nèi)容獨(dú)立設(shè)置為一門課程——嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動(dòng)開發(fā)，目標(biāo)是通過(guò)學(xué)習(xí)本門課程，學(xué)生能夠理解嵌入式驅(qū)動(dòng)開發(fā)基本概念、理論和方法；了解嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)工作原理，熟悉Linux內(nèi)核關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機(jī)制；掌握交叉編譯工具的使用和嵌入式驅(qū)動(dòng)開發(fā)整體流程。使學(xué)生在學(xué)完本門課程后，能夠自己動(dòng)手開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，并進(jìn)行內(nèi)核編程開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和底層開發(fā)后，僅是一個(gè)具備了硬件、驅(qū)動(dòng)及操作系統(tǒng)的設(shè)備，還需要在該系統(tǒng)上開發(fā)大量的應(yīng)用軟件，才能稱之為有用的受人們歡迎的系統(tǒng)。所以嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)同樣重要。起初的嵌入式系統(tǒng)課程僅介紹了Linux下C與匯編混合編程方法，這僅適用于底層開發(fā)驅(qū)動(dòng)的要求，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今企業(yè)對(duì)嵌入式軟件開發(fā)人員的要求。本次將嵌入式軟件開發(fā)獨(dú)立設(shè)置為一門課程，目標(biāo)是通過(guò)本課程學(xué)習(xí)掌握Linux常用命令及Linux下C編程及開發(fā)流程，掌握Linux操作系統(tǒng)編程關(guān)鍵技術(shù)，包括進(jìn)程控制，多線程編程及網(wǎng)絡(luò)通信等。使學(xué)生在學(xué)完本門課程后，能夠進(jìn)行多進(jìn)程、多線程編程及網(wǎng)絡(luò)通信編程等功能，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)，其前期課程為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)組成原理，微機(jī)原理與接口技術(shù)；嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動(dòng)開發(fā)，其前期課程為操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，嵌入式系統(tǒng)；嵌入式軟件設(shè)計(jì)，其前期課程為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言I、面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)，編譯原理，嵌入式系統(tǒng)及嵌入式內(nèi)核編程與驅(qū)動(dòng)開發(fā)。

2 教學(xué)方法的運(yùn)用

2.1 嵌入式系統(tǒng)課程

1）嵌入式Linux常用開發(fā)工具及GNU工具鏈生成部分采用案例教學(xué)法。通過(guò)搭建GNU工具鏈任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)達(dá)到熟練掌握常用命令及工具的作用。

2）嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建部分采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法，學(xué)生在完成每節(jié)的學(xué)習(xí)后，完成Linux系統(tǒng)構(gòu)建的一部分功能，最終完成Linux系統(tǒng)構(gòu)建，通過(guò)綜合運(yùn)用以上知識(shí)點(diǎn)，自己動(dòng)手定制一個(gè)U盤上的最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從U盤啟動(dòng)系統(tǒng)。

3）嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)接口的原理及協(xié)議部分，每部分內(nèi)容都有豐富的案例，由于這部分涉及的內(nèi)容比較多，采用案例分析法與分組討論法，通過(guò)設(shè)置設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生先討論，提出一個(gè)可行性方案，并最終在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)各種功能。

2.2 嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動(dòng)開發(fā)課程

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

2）Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程、Linux內(nèi)核模塊、Linux文件系統(tǒng)與設(shè)備文件系統(tǒng)部分采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，通過(guò)對(duì)模塊的加載卸載、模塊參數(shù)和編譯模塊等任務(wù)的操作使學(xué)生熟練掌握Linux內(nèi)核模塊的操作；

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

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

2.3 嵌入式軟件設(shè)計(jì)課程

每部分都配有相應(yīng)的任務(wù)或項(xiàng)目，各重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)都配有案例進(jìn)行分析，便于學(xué)生理解和掌握。具體需要完成的項(xiàng)目包括：Linux下服務(wù)器配置項(xiàng)目；簡(jiǎn)單程序開發(fā)項(xiàng)目；多進(jìn)程及守護(hù)進(jìn)程程序編寫任務(wù)；管道通信及共享內(nèi)存任務(wù)；生產(chǎn)者消費(fèi)者項(xiàng)目；NTP協(xié)議項(xiàng)目。最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式Web應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)項(xiàng)目。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，嵌入式課程由原來(lái)的一門課程，即嵌入式系統(tǒng)課程，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)充及調(diào)整為三門課程。將課程分為系統(tǒng)設(shè)計(jì)類課程，即嵌入式系統(tǒng)；底層開發(fā)類課程，即嵌入式內(nèi)核編程及驅(qū)動(dòng)開發(fā)；軟件開發(fā)應(yīng)用類課程，即嵌入式軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)綜合運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、分組討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例分析法等教學(xué)方法開展教學(xué)，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和探究意識(shí)，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐意識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)：