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关键词:云计算;终端设备;互联互通;技术
由于计算机网络层次划分不详细,导致网络资源利用率普遍降低,影响了用户资源调控操作的难度。为了避免这一问题,选用云计算终端设备执行传输操作,促进了网络资源互联互通等模式,创建现代化资源共享平台是不可缺少的。
一、终端设备
资源共享是互联网应用的先进优势,为广大用户提供诸多共享性资源,满足了用户在社会实践中的信息需求量。终端是计算机显示终端,是计算机系统的输入、输出设备,经由通信设施向计算机输入程序和数据,或接收计算机输出处理结果的设备。新时期云计算终端设备功能更加完善,数据资源操控平台运行要求更高,这对云计算系统功能要求越来越高。
二、云计算终端系统特点
云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。随着计算机应用科技快速发展,互联网技术采用云计算是必不可少的,如图1,终端设备在使用阶段处理各项数据问题,创建了符合现代网络模式的运行要求。
1、虚拟化。云计算是互联使用一定阶段的必然产物,改变了传统数据资源共享模式的不足,以虚拟化空间为资源调控平台,实现了数据资源最优化配置。例如,互联网利用云计算作为中介平台,对虚拟数据采取集中式调控处理,为用户提供最优化数据处理路径,从而实现数据资源的虚拟化操控。
图1 云计算模式
2、一体化。对于计算机应用技术来说,云计算关键作用在于对数据资源的有效整合,将原始数据与实用数据相互融合起来,组建符合用户操作的数据平台。数据一体化是云计算运行的主要特点之一,形成多种资源共存的调配控制模式,这些都促使原始资源在特定协议下相互整合。
3、安全化。终端设备为云计算提供专项传输通道,按照用户要求传递对应数据信息,保证信息资源利用的安全性。对于可能存在的风险数据,终端设备在输入或输出前均有自动检测功能,及时发现数据文件异常以处理,避免用户操作数据而带来的安全隐患,这是云计算安全化升级的重点。
三、基于云计算互联互通技术应用
近年来云计算在计算机应用科技中占据主导地位,以云数据处理平台为中心的资源调度模式日趋增多,充分体现了云计算技术的综合利用价值。为了更好地服务于广大用户群体,云计算终端设备开始建立“互联互通”调度模式,向企业及个人用户创建更高效率的资源平台。笔者认为,基于云计算终端设备之间的互联互通应用,主要表现:
1、应用技术。数据处理模式将从分散走向集中,用户界面将更加人性化,可管理性和安全性也将大大提升,减小了计算机处理数据的难度。同时,通信和信息处理方式也将全面实现网络化,并可实现前所未有的系统扩展能力和跨平台能力。互联互通改变用户过去的数据处理方式,减小了数据资源冗杂的可行呢,帮助用户解决信号传输与运行问题。
2、应用形态。网络终端设备将不局限在传统的桌面应用环境,这是互联互通技术应用形态的最优化方式。随着连接方式的多样化,云计算平台既可以作为桌面设备使用,也能够以移动和便携方式使用,终端设备会有多样化的产品形态。例如,人机界面操作系统中,云计算以程序指令为互通介质,按照程序执行满足了数据处理要求。
3、应用平台。随着跨平台能力的扩展,为了满足不同系统应用的需要,网络终端设备也将以众多的面孔出现,这些都体现了云计算设备运行的多功能化,如图2。当前,比较常见的应用平台包括:Unix终端、Windows终端、Linux终端、Web终端、Java终端等,可根据用户要求提供数字化处理平台,实现了数据终端的安全运行。
图2 云计算互通互联模式
4、应用领域。字符哑终端和图形终端时代的终端设备具有局限性,只能用于窗口服务行业和柜台业务的局面将一去不复返,网上银行、网上证券、银行低柜业务等非柜台业务将广泛采用网络终端设备。云计算应用主要借助终端设备实现信号传输,并且在特定范围内强化了数据处理性能,使原始数据资源按照预定流程执行传送指令。
结论
云计算是互联网技术综合应用趋势,改变了早期数据资源分散传输模式的不足,这些都稳定了终端设备安全流程。互联互通是数据一体化操作的必然要求,也是计算机用户日趋向往的操控平台,以计算机终端建立数据资源平台,促使计算机构建成新的资源调度平台。因此,未来采用互联互通技术具有广泛性的利用价值,这些都说明新型云计算系统的可利用价值。■
参考文献
[1]肖海,陈平,茅兵,谢立.基于运行时类型分析的整形漏洞二进制检测和定位系统[J].计算机科学.2011(01)
在LTE时代,网络架构呈现扁平化,趋于典型的IP宽带网络结构。网络扁平化导致核心网络中的信令数据大大增加;同时LTE网络流量急剧增长,当中蕴藏着海量能充分体现客户感知的信令数据,因此迫切需要从包含海量信息的信令数据中提取客户端到端网络感知情况以保证良好的网络质量。然而,海量数据的处理需要强大的计算能力,如何大大提升计算效率也是一个关键技术难点。
中国移动广东公司致力于打造一张“良好客户感知,卓越运维水平”的4G精品网络,围绕客户投诉以及重点场景保障两类情况,建立横纵结合的端到端优化机制,从端到端业务质量的角度挖掘问题并定界到终端、无线网、核心网、业务平台等环节,各专业分类解决问题,提升4G下载速率,从而提升客户感知体验。
广东移动基于流计算的LTE网络端到端客户感知保障工作,从数据采集出发,通过采集GB/Iups/S1这3个接口的数据,实时解析入库,并基于实时采集的数据,对跟踪的事件类型、用户信息、网元信息等设定触发控件机制,实时触发告警信息,对符合触发条件的重点区域快速启动触发控件,实时推送消息,实现主动预警,并定位问题节点(核心网、无线、终端、业务平台)。
创建了新型的LTE网络端到端客户感知体系。传统的面向考核的网络指标偏向于网元处理过程,未从端到端业务流程考虑,未能对应客户实际体验;常规统计的粒度大,统计平均的指标无法表征个体客户的体验。因此在QoE/KQI/KPI框架指导下,形成平行性客户感知端到端评估体系,形成以网页打开时延、下载速率、业务登录时延三大指标为核心的客户感知模型结构。该体系支持全网2G/3G/4G业务,实现从全网到单用户的自上而下的感知评估。
自主研发LTE网络信令解码及DPI产品实现规模化应用。中国移动广东公司首次研发了拥有自主知识产权的信令解码及DPI产品,支持2G/3G/4G全协议栈解码以及深度内容检测,基于全网真实数据的业务规则更新周期从一般DPI产品的90天缩短到3天,建立了业务规则分层快速识别算法,从规则提取、流量合并统计、剔除无关规则与排序到派生规则合并优化,减少了23%的规则数量,API调用效率较改良前提升26%。
应用流计算技术,提升客户感知端到端评估体系的效率,实现大规模监测、评估、溯源。传统的信令流量数据处理采用批处理、集中式计算方式,处理效率低下。为此广东移动网管中心提出建立基于流计算技术的实时高速编解码处理平台,自主实现流计算技术框架,通过并发处理,降低对处理器的要求,大大提升评估效率。中国移动流计算实时高速编解码平台具有自主开发的自定义任务规则分解模块,根据LTE网络网元属性,把海量信息划分为不同的信息单元;控制节点根据实际情况调整处理算法以及信令流的分配方案,安排每个信息单元通过实时计算框架独立计算,快速调度分析;最后把处理结果返回到中心平台进行汇总。
通过引入流计算技术,目前系统应用于全广州地区的端到端客户感知保障工作,日处理流量从去年同期的20TB飙升到目前最高的75TB,信令编解码准确率达到99.9%,移动互联网业务识别率达到85%,把流量编解码及业务识别时延从2小时缩短到15分钟内,满足实时性要求,同时提升信令处理的完整性,减少了数据拥塞造成的信令丢失情况,采集数据完整性从70%提升到99%。
目前基于流计算的LTE网络端到端客户感知保障技术已应用于实际生产工作,建立了中国移动互联网端到端客户感知支撑平台。当前系统主要应用于三大方面。
一是重点区域保障,以2G/
3G/4G小区为最小粒度,通过GIS地图实时监控重点区域的感知得分、会话数、流量、速率、时延等业务感知指标,通过端到端溯源实现故障定位。
关键词 短波发射机;数字;调制器;综合算法板
中图分类号:TN948 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)21-0173-02
大功率短波发射机在我国的对外覆盖以及对内实验任务中应用广泛,数字调制器的使用大幅提升了短波发射机的各项指标。综合算法板作为数字调制器最核心的处理部件,对它的了解有助于提升日常工作中的操作和维护水平。
1 面板功能说明
2 功能简介
1)音频采样率转换。
由于系统使用的是异步采样率转换器,所以系统对输入信号的采样率没有特殊要求。当外部解码设备将PCM音频信号送入DSP处理之前,先进行采样率的转换,将信号的采样率统一到同一个频率下。这样,DSP就可以使用固定的码率进行基带调制计算。
PSM调制器实际上是一个有噪声的信号量化器,为了能够将大部分量化噪声能量调制到PSM解调器通频带外,需要较高的音频信号采样率,因此,系统使用DSP片内异步采样率转换器,将音频信号进一步过抽样到一个适合PSM调制器工作的采样
率上。
2)音频信号的基带调制。
①5AM预调制,就是在音频信号上叠加直流分量,得到信号:
X[i]=A(1+mx(i))
其中x(i)是音频信号,m是调幅度。当AM预调制信号X[i]经阶梯放大后送往调制级后,被高末电子管整体搬移到载频上去,直流分量即成为载波分量,音频分量即成为包络信号,因此这里叫AM预调制。
②浮动载波控制沿用模拟调制器的控制方法,即载波电平不是固定值,它的大小随调幅度的大小变化而变化,最大的优点是节约电能。
3)Δ―PWM调制。
Δ―PWM调制它是整个调制器要解决的基本问题,包含以下三个方面的内容。
①利用“过抽样”和“噪声整形”技术将阶梯放大器的量化噪声调制到音频带外。
②它是Δ―Σ调制技术与PWM技术的结合,即利用了Δ―Σ调制反馈思想,又利用了PWM调制的简单性和稳定性。
③利用数字积分器的环路反馈的修正效果,来改善阶梯放大器的非理想特性。其基本模型可表示为:
mod[I].q[i]
其中Vmod[IDi]是当前要打开或关闭的ID号为i的功率模块的修正电压,q[i]是误差量化器的3值PWM输出信号。
4)功率控制。
可以选择发射机工作在低功率或者高功率模式下,对发射机输出功率大小进行控制,在发射机出现故障时自动转换到低功率工作状态,直至封锁全部输出功率。
发射机功率模块已全部更换为数字模块,当损坏超过一定数量时,可以自动降低输出功率,防止输出波形出现切顶失真。
5)自动增益控制。
在这种大功率供电环境下,机房供电电网输出电压会随着发射机的运行数量的变化,而产生较大的波动。为了稳定发射机输出功率,以及保护电子管、真空电容等大型真空器件,调制器输出电压和帘栅电压输出都根据功率实测的输出电压进行增益控制。
6)帘栅控制。
大陆公司418E型发射机和420C型发射机系统中,高末电子管帘栅级电压随着功率的变化而变化,并且音频信号的低频分量参与了帘栅统调,以降低发射机的低频失真。
7)指标补偿。
①循环噪声。由输入与输出之间的误差信号来驱动调制器功率模块的开关,最终使调制器的输出与输入信号达到最小的误差。
信号差分器:计算输入信号与 PSM 调制器输出信号之间的误差。
PSM合成器:根据目前功率模块的使用情况来估计 PSM 调制器的输出。
模块电压查找表:存储归一化的功率模块输出电压。
模块地址管理器:模块的循环使用,动态的实现功率模地址的插入和删除以及功率模块电压的刷新。
PDM调制器:根据误差信号生成功率模块开关控制信号。
②电源工频噪声的补偿。供电是由发射机电力系统经过简单整流滤波实现,所以存在固定频率和相位的工频噪声,可以对其进行预补偿。
8)系统操作。
可通过板上的机械编码器和拨码开关对系统进行设置。还可通过 RS232(串行通信接口)进行补偿参数的调整,查看系统设置情况以及功率模块的电压和模块的过压、过流保护状
态等。
9)系统总线维护。
ADSP-21369 永久性占用总线的主控端,可以访问和控制总线上挂载的所有设备。但是发射机的保护系统是独立于总线管理之外的,有最高操作权限,即使是在 DSP 跑飞的情况下( DSP 跑飞后,板上的看门狗会自动进行系统硬件复位操作),保护信号仍然能够对屏压(和帘栅压)输出进行封锁。
中图分类号:TP391.6 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)04-0000-00
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机学科的一个分支,二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一(空间技术、能源技术、人工智能)。也被认为是二十一世纪(基因工程、纳米科学、人工智能)三大尖端技术之一。近三十年来它发展迅猛,逐步成为一个独立的分支,无论在理论和实践上都已自成系统,在很多学科领域广泛应用,并取得了丰硕的成果。美国麻省理工学院的温斯顿教授认为:“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”这种说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律,也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。可以说,哪里有计算机应用,哪里就存在应用人工智能。
人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机,使计算机能实现更高层次的应用,人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。从思维观点看,人工智能不仅限于逻辑思维,要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展,数学常被认为是多种学科的基础科学,数学也进入语言、思维领域,人工智能学科在计算机方面的发展也必须借用数学工具,数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用,数学进入人工智能学科,它们将互相促进而更快地发展,以便应用到计算机科学上。
人工智能观点认为计算机不仅是用来研究人的思维的一种工具,相反,只要运行适当的程序,计算机本身就是有思维的,这是指使计算机从事智能的活动。在这里智能的涵义是多义的、不确定的,下面所提到的就是其中的例子。利用计算机解决问题时,必须知道明确的程序。如识别书写的文字、图形、声音等,所谓认识模型就是一例。再有,能力因学习而得到的提高和归纳推理、依据类推而进行的推理等,也是其例。
计算机出现后,人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具。现在人工智能已经不再是几个科学家的专利了,全世界几乎所有大学的计算机系都有人在研究这门学科,学习计算机的大学生也必须学习这样一门课程,在大家不懈的努力下,现在计算机似乎已经变得十分聪明了。例如,1997年5月,IBM公司研制的深蓝(Deep Blue)计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫(Kasparov)。大家或许不会注意到,在一些地方计算机帮助人进行其它原来只属于人类的工作,计算机以它的高速和准确为人类发挥着它的作用。人工智能始终是计算机科学的前沿学科,计算机编程语言和其它计算机软件都因为有了人工智能的进展而得以存在。
在人工智能中,这样的领域包括语言处理、自动定理证明、智能数据检索系统、视觉系统、问题求解、人工智能方法和程序语言以及自动程序设计等。在过去30多年中,已经建立了一些具有人工智能的计算机系统;例如,能够求解微分方程的,下棋的,设计分析集成电路的,合成人类自然语言的,检索情报的,诊断疾病以及控制太空飞行器和水下机器人的具有不同程度人工智能的计算机系统。
80年代以来,随着计算机网络的普及,特别是Internet的出现,各种计算机技术包括人工智能技术的广泛应用推动着人机关系的重大变化。据日美等国未来学家的预测,人机关系正在迅速地从“以人为纽带”的传统模式向“以机为纽带”的新模式转变。人机关系的这一转变将引起社会生产方式和生活方式的巨大变化,同时也向人工智能乃至整个信息技术提出了新的课题。这促使人工智能进入第三个发展时期。在这个新的发展时期中,人工智能面临一系列新的应用需求。
软件方面,新的开发工具不断出现,使人工智能越来越方便地运用于各种领域。硬件方面,性能更好、价格更低的人工智能芯片,如模糊芯片、神经网络芯片甚至“知识芯片”将不断涌现,模糊计算机、神经计算机等新一代计算机将出现,以代替在该领域的数字计算机,这无疑又将给人工智能的实际应用带来彻底革命。人工智能与计算机图形学之间的相互结合和相互影响正在迅速地发展,新的智能自主图形角色开始普及到游戏、动画、多媒体、多用户虚拟世界、电子商务和其他基于web的活动领域。 智能自主图形角色建模是多方面努力的成果,从底层的几何模型、物理模型,中间层的生物力学模型到高层的行为模型。
由于计算机芯片的微型化已接近极限。人们越来越寄希望于人工智能能够带动全新的计算机技术的发展。目前至少有三种技术有可能引发新的革命,他们是光子计算机、量子计算机和生物计算机。根据推测,未来光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到1万倍。而一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约30秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。相对而言,生物计算机研究更加现实,美国威斯康星*麦迪逊大学已研制出一台可进行较复杂运算的DNA计算机。据悉,一克DNA所能存储的信息量可与1万亿张CD光盘相当。如果未来上述三种技术能够成熟运用,那人工智能对计算机的发展起到决定性的作用。人工智能一直处于计算机技术的前沿,人工智能研究的理论和发现在很大程度上将决定计算机技术的发展方向。
参考文献
HEADPLAY PCS视尊个人影音系统与目前单一的台式计算机和显示器相比较,具有能效高、易携带、舒适、稳定而宽阔的视觉空间和较低成本的优点,因此HEADPLAY PCS视尊个人影音系统将为中国提供该领域巨大的发展潜力。视尊个人影音系统通过量子传输下载方式,满足目前网络尚未覆盖的偏远地区的人们实现上网的需求。网络的实现将对边区教育发生前所未有的巨大变化。这种产品也将对现有的教学设备发生意义深远的变化,诸如在建筑、工程以及医学专业领域中可以提供教学所需的3D效果的支持,这也是HEADPLAY PCS视尊个人影音系统在教学应用中所发挥的重要优势之一。
尖端技术的领跑者
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无拘无束的自由者
一改传统家庭影院系统高大威猛的形象,精简瘦身成一个精致的套装盒;全身由三部分构成,精巧轻盈的奇镜、简洁易操作的线控和适应诸多功能的自由者。当您拥有了HEADPLAY PCS,也就即刻享用到了一套完全由您自由掌控的便携式终极影院――上下班拥堵的乘车路上、独自一人的寂寞旅途中、没有过多个人空间的集体宿舍里……随时随地都可以观看到您最喜爱的影片,统统摆脱掉了在传统影院观看影片时遇到的各种干扰,如:恼人的手机铃声、不时进入影院的迟到观众、遮挡您视线的高个观众等等。
贴身呵护的服侍者
“在日本从事汽车核心技术研发,算得上是个‘金饭碗’,但一辈子也只能是个按部就班的工程师,我更愿将多年潜心研究的先进技术带回来,为国内相对落后的民族汽车工业雪中送炭。”
一次偶然的机会,让朱留存的夙愿得以实现。2006年底,朱留存在中国驻日本使馆,遇到办理回国手续的张驰博士。张驰是常州市首批引进的“海归”创业人才,张驰的极力推荐,让朱留存怦然心动。
于是,2008年初,朱留存带队,11名留日学者及外籍专家来到常州,与本地一家民营企业合作,投资1320万元,组建了常州精瑞自动化装备技术有限公司,主攻国内十分薄弱的汽车测试装备技术。
朱留存说,目前国内所有汽车制造企业使用的汽车测试设备都是国外进口,“单一项技术指标的试验、测试仪器,就要上千万元。”而国内从事这些仪器制造的企业不超过10家,技术含量都很低,所有核心技术都掌握在欧美、日本手中。
朱留存和他的团队带回来的300多项国际尖端技术,正是国内汽车试验测试行业急需的核心技术,几乎每项技术投产后,都能填补国内一个空白。因此公司成立不久,已与国内多家自主品牌汽车企业达成合作协议,并实现了“当年投资,当年产出”。
2009年下半年,公司刚成立,就接到了奇瑞汽车公司的订单―――一台价值数百万元的无级变速器性能试验台架。
为帮助奇瑞尽快掌握无级变速器技术,朱留存在试验台架结构的设计上考虑了过滤器等易于更换和利于维护的因素,注重参数的测量和控制的实时性与同步性,整个试验过程可通过透明窗进行监视。这款设备不仅在技术上达到国际一流水平,价格还比国外产品降低了一半。
对于公司今后的发展目标,朱留存计划“两步走路”:在目前发展初期,以对拥有自主知识产权的台架式试验设备进行研发、销售为主,为国内汽车企业生产出急需的变速箱台架试验机、动力转向台架试验机、发动机台架试验机,让公司尽快站住脚跟,打开市场;此外,在生产现有产品的同时,展开汽车仿真试验软硬件系统的研究与开发,建立汽车虚拟现实仿真智能测试系统,尽快形成自己的试验产品和试验标准。
用最通俗易懂的话解释他研究的学科
朱留存是位博学而风趣的人。年轻时他爱踢球,写诗,画油画。本科时读的是应用数学,研究生转学计算机,后来到日本留学时专攻机器人,来常州创业时再与汽车打交道。朱留存说,其实他们都是相通的,“机器人和我现在研究的汽车性能的试验机算是同一个行业的不同领域,原理相同,只是目标不同,研究方向不同”。
朱留存就有这样的能力,将深奥的科学理论转化为通俗易懂的常识。他这样解释自己公司现在研发的产品:“我们就是通过试验来检验汽车的设计水平,设置是否科学,用着是否舒服。”朱留存公司现在主攻的方向是自动变速箱的试验机,“因为它在国内才刚开始启动,未来10年内都会有很好的前景”。
他解释为什么要开现在的公司:“如今国内自主研发的汽车品牌越来越多,市场越来越大。我们的公司就是为他们服务的。当年美国西部的淘金热谁从中获利最多?不是那些挤淘金的人们,而是向这些人售卖发掘金子的工具的人。为最热门的产业提供服务,有前途!”
能不能早期发现癌症呢?研究发现,一个肿瘤细胞从形成到切片下被看见需10~15年,这就为我们早期发现、早期诊断、早期治疗提供了一个很长的时间段。研究人员也摸索出很多检测癌症的方法。但是,目前这些方法大多价格昂贵、复杂,患者痛苦大且易损伤身体,早期患者尤其是无症状者往往不愿接受,因而不能及时检查或多次检测,常常延误诊断,延误治疗。
现在,我们采用一种先进的“表面加强激光解吸电离技术”(简称SELDI),利用蛋白芯片,将传统的多种分析集成一体,一次可检测多种疾病,可用于癌症的早期检测。蛋白芯片是一种生物芯片,也是一种尖端技术。它是以玻片、硅为载体,在单位面积上高密度地排列大量的生物试剂性材料,从而达到一次同时检测多种疾病的目的。操作时,是从病人血清中或细胞融解产物中提取标本,将其直接加在蛋白芯片上,利用一种特殊的技术,计算出标本上各种蛋白质的相对分子质量,计算机再将这些数据转化成条码带,凭着条码带可以识别患者患有哪种疾病。就像在超级市场用条码带识别某种产品一样。这些条码带也许你没法读,但计算机却能准确地读出条码内容。譬如,要检测某患者是否患有肺癌,只需取他的10~20微升静脉血,然后将血清滴入蛋白芯片上,大约30分钟就能得出结果。据统计,这种方法的肺癌早期诊断率高达95%。此外,这种新技术还适用于乳腺癌、结肠癌、前列腺癌、卵巢癌、肝癌、胃癌等癌症的早期检测。
国内开展该项检测的主要医院:
浙江大学医学院附属第二医院
(杭州市解放路88号邮编:310009)
洛阳150医院(邮编:471031)
上海第二医科大学附属瑞金医院(上海市瑞金二路197号邮编:200025)
上海市疾病预防控制中心(上海市中山西路1380号邮编:200336)
计算机技术是当今信息时展最快的科学技术之一,产品不断更新换代,功能日益强大,技术日益尖锐化。当前计算机正朝着多极化、微型化、智能化、网络化等方向发展,计算机本身的性能越来越优越,应用范围也越来越广泛,从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。多极化发展。21世纪个人计算机已经遍布于世界上的每个人,但是随着计算机技术的不断深入发展,科学、军事等领域对巨型机、大型机等的需求也不断壮大。在天文、地质、气象、军事等领域因为巨型机与大型机具有更加优越的性能,计算能力超强,所以巨型机和大型机也得到较好的发展。小型机与微型机相对于大型机虽然性能没有那么优越,但是,它们具有携带方便、售价较低、安装方便、使用便捷等特点,所以在各大企业得到更加广泛的应用。所以,计算机技术正朝着巨型化、大型化、小型化、微型化的多极趋势发展。多极化将是电子信息发展对计算机技术需要的必然要求。智能化发展。所谓的智能化就是赋予计算机以人的能力,可以模拟人的感觉和思维过程,这是下一代计算机所要实现的目标。这里的智能化研究包括模式与图像的识别,信息的自动控制和处理,语言的自动生成和理解,程序的自动设计和运行,智能机器人等。目前,已经研制出了具有部分人的智能的机器人。后面的主要任务是研制出具有信息自动控制与处理智能的现代化机器人。网络化发展。单机计算机工作的时代早已结束,单机走向联机工作是计算机发展的必然趋势,这是21世纪信息时代的必然要求。网络化的概念实质上就是指通过现代的通信技术将所有处于单机工作的计算机连接在一起共同交互工作,组合成一个大规模,具有强大功能的网络结构。Internet可以将全球的计算机连接在一起,共享资源,达到资源的最大化利用。电子信息领域通过Internet可以实现电子信息的全面控制和及时处理,这是信息时代赋予计算机技术的必然职责。多媒体发展。多媒体技术是目前世界上最高新的技术之一,它是将计算机、大众传播以及通信等技术综合在一起而形成的计算机技术。多媒体计算机可以用来处理各种媒体信息(如信息、图像、视频、声音和文字等)。这种技术可以实现人机的交互操作,实现人与计算机的真正互动,可以全面改善人机交互界面。可以使计算机朝着全方位控制电子信息和处理信息的方向发展。
2电子信息技术的发展现状与趋势
进入新世纪以来,世界上几乎所有的创新型国家都将发展电子信息技术产业作为国家的经济战略目标。随着电子信息技术的不断发展和普及,电子信息技术产业已经成为我国信息技术的支柱产业,规模已经屈居世界第二。党的“十六大”明确强调:“优先发展信息产业,在经济和社会领域广泛应用信息技术。”这是在新时期党的重大战略部署。虽然我国改革开放以来,电子信息技术发展非常迅速,在各个领域取得重大突破。但经研究发现,我国虽然对于电子信息技术应用比较广泛,但是真正掌握的核心技术与手段还是远远落后与其它的电子信息发展强国。究其原因就是,我国的电子信息技术的发展还是相对比较缓慢,仅仅掌握的是一些基本的技术手段。大部分的核心技术与手段依然引进的国外先进研究成果。如果这种情况得不到改善,对于新时期大力发展电子信息技术产业将非常不利,没有自主研发的技术和产品是不会在电子信息技术领域立足的。所以我们需要尽快改变电子信息核心技术和手段受控于人的不利局面。下面从世界电子信息技术的发展规模等内容为背景,重点从微电子技术、计算机技术、通信与网络技术、软件技术四个方面进行详细阐述,总结电子信息技术的现状和发展趋势。
2.1微电子技术处于向极限挑战的转型期。微电子是信息产业的核心和基础,实现社会信息化的网络及其关键部件不管是计算机或者通讯机,他们的基础都是微电子。面对微电子技术即将进入纳米尺寸和System-on-Chip时代,CPU时钟进入GHz。中国具有较强整机系统设计能力,SOC时代的到来是我国IC产业跨越发展的机遇。但是中国微电子行业面对以下现状:微电子产业的发展规模和科学技术水平是衡量一个国家综合实力的重要标志。然而,我国目前仍然处于社会主义初级阶段,科学技术的发展水平相对于发达国家仍然处于落后一方。如何快速发展科学技术水平,掌握科学技术核心技术,是目前我国目前要解决的重要问题。IT行业的发展停留在装配水平之上,挣得都是“辛苦钱”。我国的IT行业缺乏甚至是根本就没有尖端技术人才,IT专业的教育水平处于机械式的传导水平。众所周知,IT行业是一个技术不断更新换代的尖端技术行业。由于我国IT行业的人才匮乏,IT行业的核心技术只能引进国外先进技术,而我们的IT行业的“人才”只是像“搬运工”一样进行机械式的装配安装,导致我国IT技术停留在装配水平之上。在国际分工中,我们将只能处于低附加值的低端上。正如IT行业一样,微电子核心技术落后的我们在国际合作制作或者创造微电子产品中只能提供一些低端技术,得到一些低的附加值。有人戏称:“你们说中关村是硅谷,但是一个无“芯”的硅谷,产品不可能有竞争力。”在没有集成电路产业的情况下,我们的高新技术的发展命脉掌握在他人的手中。所以,集成电路产业是我国微电子行业需要发展起来的首当任务。从图1我们可以看到我国当前对于发展集成电路产业的重视。高级工程技术人才和设计人才的短缺已经成为制约我国微电子产业发展的主要因素。这里有一个不争的事实,美国现在的微电子行业的设计人才已达40多万,而我们仅仅有几万人而已。教育是百年大计,人才才是发展根本。面对以上微电子的发展现状,想要从目前的微电子发展水平进入纳米尺寸和System-on-Chip时代,这必定是一种转型的挑战。现在以半导体为主的微电子技术已达到了极微小状态,但到了45钠米(0.045微米)以下,半导体物理特性可能不会维持了,摩尔定律必将被打破。未来微电子技术是要以单独原子作为单位的,,也就是要以钠米尺寸度来计算了,换句话说,现有半导体制造工艺技术将被纳米材料技术所取代。这对象中国这样的新型工业国家是天赐良机,因为发达国家和发展中国家在这个领域基本上处于同条起跑线。
2.2计算机技术正面临体系结构的瓶颈期1)Einstein瓶颈。机器的信号传输速度低于光速的2∕3,传输速度达不到理想要求,即为Einstein瓶颈,这是物理制约。2)Babbage瓶颈与VonNeuman瓶颈。前者是因为CPU的速度与访问操作速度相差太大引起的,后者是因为串行控制引起的问题。二者都导致了冯结构资源的利用不充分,属于结构制约。3)Feigenbaum瓶颈。即如何将现实世界的知识存入计算机以便有效利用,只是一种知识获取的制约。
2.3通信网络技术正处于各种技术不断突破的融合期。通信网络技术发展的初期主要是以语音业务为主,到后来网络的出现,数据业务量暴涨。网络技术慢慢由电路交换变为包交换,现在包交换技术已经处于网络中的主导地位。将电路交换转换为包交换可以节省大量资金,而且新网络性能和服务的竞争可以导致新的资金分流,在这两大力量的趋势之下,导致通信网络技术的不断融合。
2.4软件技术处于比例不断增大的发展期。随着社会信息化、网络化,软件的发展趋势可以概括为智能化、网络化、信息化、服务化、工程化、可信化、融合化,而且软件技术会不断地壮大,需求更加多样化,会有自己的新内涵与新特点。电子信息技术的发展趋势是:信息技术的重点正由硬件制造向软件及其服务业转型,软件产业即将成为信息产业的老大。SaaS和云计算的发展使软件开发模式和商业模式进入全面开放组合的新时代。信息技术向其他领域的渗透更加明显。三网融合不断加深;各种技术的边界越来越模糊;分不清是计算机,通信还是广播;分不清是整机还是元器件;分不清是雷达、通信还是电子战;分不清是天线还是信号处理。网络宽带和容量的剧增,使我们正由一个人机的二元世界,走向人机物的三元世界。各种分布式协同的系统将不断出现。数字家庭,数字医疗,智慧交通,IPTV已经开始来到我们身边,我们将从E社会走向U社会。
3计算机技术在电子信息控制与处理中的应用
所谓电子信息技术就是在计算机技术、通信技术和高密度存储技术基础之上发展起来的用于信息的存储、传播与应用等方面的技术,它是信息业未来的发展方向。其中计算机技术是其发展的核心部分。电子信息技术的发展,打破了长期以来以纸制载体存储、传播信息的传统。而实现电子信息技术的载体就是计算机软件技术。所以计算机软件系统的设计是电子信息技术的关键环节。电子系统。它是由若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。有数字型和模拟性两种或者二者的混合形式。规模较小、功能单一的是单元电路,而由若干单元电路组成的是电子系统。一个完整的电子系统一般有输入、输出与信息处理三部分,用来实现对信息的控制和处理。而控制这些电子系统输入、输出与信息处的是计算机软件系统。在现代信息技术如此发达的社会,如果没有计算机软件实施控制,一切将无从谈起。空天电子技术。现在空间科学迅速发展,面向航天电子信息领域的微波遥感以及空间电子信息传输与处理等技术都是利用大型或者巨型计算机实现的。包括航天电子系统的设计、制造和管理等工作都是借助于计算机设计或者管理软件实现的。电磁场与微波技术。天线、微波、电波传播和电磁兼容的设计、仿真及测量等都是在计算机软机的辅助下完成的,如果没有计算机,天线、电磁场与微波技术的研究以及应用系统的设计也就更本无从谈起。信息处理技术。进行信息处理理论研究以及信息处理软硬件的设计,电子信息系统信息的获取与处理,以及各种信息系统的研究设计,制造管理都是通过计算机软件实现的或者由计算机软件辅助完成的。综上所述,在电子工程领域电子技术与计算机技术是一起融入发展的,二者必不可分。电子信息的控制与处理要通过计算机的编程程序或者计算机软件等实现,而计算机技术的发展是以电子技术为依托的。如下图2信息技术的领域所示,说明电子信息技术是信息领域的关键支撑技术,计算机技术是信息领域的核心技术。
4结束语
超级计算机是一个国家的重要资源,对国家的安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义。他的应用与国计民生密不可分,诸多重大国家工程都依赖于这种运算能力超强的机器。可能很多人觉得超级计算机与我们没有什么关系,但实际上并非如此,因为高端领域取得的进展会直接影响中低端领域,进而影响到我们的生活。
一、什么是超级计算机?超级计算机是能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型电子计算机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是一个国家科研实力的体现,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。这样的运算速度,人们可通过数值模拟来预测和解释以前无法验的自然现象。
二、我国超级计算机的起源与发展。我国的超级计算机研制起步于60年代,经历了三个阶段:第一阶段,自60年代末到70年代末,主要从事大型机的并行处理技术研究;第二阶段,自70年代末至80年代末,主要从事向量机及并行处理系统的研制;第三阶段,自80年代末至今,主要从事MPP系统及工作站集群系统的研制。
早在1958年,我国成功研制了首台数字电子计算机――103机,开启了我国在超级计算机领域的探索之路。1983年,我国成功研制“银河”系列超级计算机,至此,我国具备了进行中期数值天气预报的能力。从1992年开始,我国超级计算机的研发速度明显加快。经过几十年的不懈努力,我国的超级计算机系统研制已取得了丰硕成果。2010年,我国研制的“天河一号”成为世界上运算速度最快的计算机。此后,“天河二号”“神威太湖之光”稳居榜首。随着一批国产高端计算机系统的出现,我国成为继美国、日本之后,第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。
三、超级计算机给人们生活带来的改变。超级计算机的应用领域十分广泛。我们日常生活中经常接触到的气象、医药、交通、城市防震减灾等领域。工业工程上的应用,如地质勘测、航空航天、飞机船舶的设计等,都离不开超级计算机的运算和检测。
1.气象预报领域。气象预报是超级计算机最重要的应用领域之一。我们每天收听、收看的气象预报就是由超级计算机运算和检测大量数据得来的。在大型网络中,巨量数据的管理和大量信息的计算,用普通电脑是不能完成的,所以,这些大型数学问题的解决只有依靠超级计算机。超级计算机通过对气象卫星侦察的信息进行集中化数据处理、量化分析和建模分析后,得出更精准的数据,从而快速预测气候变化,以减轻气候变化给人类带来的种种破坏。
2.医药领域。在医药领域中,超级计算机也显示出了巨大的“威力”。利用超级计算机在制药过程中进行分子级别的量化配方分析,使制药成分更科学、更合理,并且做到剂量成分适中,为人类制药带来了更加便捷的条件。
3.交通领域。在交通领域中,超级计算机可以用来认识和改进汽车、飞机或轮船等交通工具的空气流体动力学、燃料消耗、结构设计、防撞性,并帮助减少噪音等,大大提高了乘坐者的安全性和舒适度。
4.防震减灾领域。在防震减灾领域中,超级计算机通过对地震的模拟,能帮助人类探索地震预测方法,从而减轻与地震相关的风险,给人类生活安全提供了更加可靠的保障。
综上可以看出,超级计算机不仅可以帮助科学家解决大科学、大工程、大数据等前沿问题,也承担着对日常信息的需求、提升产业创新能力。此外,超级计算机还有一些与我们的生活息息相关的用途,丰富和改变着我们的生活。以“天河二号”为例,让我们深入地了解超级计算机,揭开超级计算机的神秘面纱。“天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统,以峰值计算速度每秒54.9千万次、持续计算速度每秒33.9千万次双精度浮点运算的优异性能,连续六次稳居全球超级计算机五百强的榜首,成为全球最快超级计算机。“天河二号”超级计算机在我们生活中的用途无处不在。在衣食住行方面,到处都有“天河二号”的影子。“天河二号”能够协助进行新材料的研发,使我们的衣服更加舒适、更加美观。“天河二号”能够帮助进行水稻、玉米、生猪等动植物的基因分析研究,改良它们的品种,使我们吃得更加健康、更加安全。“天河二号”可以调整建筑物的抗震防风设计,使我们住得更加稳当。“天河二号”可以辅助新型汽车、飞机和高铁的设计制造,甚至是指导我们的出行线路,改善我们的交通条件。更出乎意料的是,“天河二号”在电影娱乐方面也能大显身手。当年红极一时的电影《阿凡达》的动漫渲染制作整整耗时一年多才完成,如果当初能够使用“天河二号”,仅仅一个月的时间就可以渲染完成。此外,《熊出没之雪岭熊风》这部3D电影,技术含量在业界堪称顶级,广受好评。据了解,这部影片也是动用了全世界运算速度最快的超级计算机――“天河二号”计算机,为影片进行特效渲染。
四、超级计算机的发展方向。当前,我国的超级计算机尽管拥有了世界一流的运算能力,但在超级计算机的应用领域还未能充分发挥其功能和作用。一方面,这与我国科研开发模式有关,在获得财政支持后,科研团队往往只负责完成科研项目,不会为商业化提供可行性方案。超级计算机未能充分投入商用,将造成巨大的资源浪费。另一方面,与部分企业对超级计算机“貌似熟悉,实则不甚了然”的情况有关。