计算机体系结构精选(九篇)
前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的计算机体系结构主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。
第1篇：计算机体系结构范文
关键词：计算机体系结构软件模拟技术；问题；解决策略
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1952-02
1 概述
当前，人们对于计算机性能提出越来越高的要求，这使得计算机系统变得更加复杂，摩尔定律才能描述处理器的复杂程度增长.截止到现在，单片的处理器已经含有10亿多个晶体管，而制造如此复杂的计算机系统需要付出高昂的资金成本和时间成本.一般情况下，生产一款处理器经过设计体系结构、设计验证与评估、逻辑的设计与验证等多道阶段，其中每个阶段都需要多次重复制造以保证处理器的质量。生产一款处理器在时间上一般需要花费4至7年，有时候甚至需要更长时间，同时整个过程的资金投入也是非常巨大的。在批量生产某款处理器之前，首先需要制造出若干该款处理器，并对其评估测试，不断地发现缺陷并修改，直至设计出符合要求的处理器。虽然这种方法科学，但其并不现实，因为新处理器哪怕生产一个，也需要较高的成本和较长的周期。所以研究人员为了克服这个局限开发出了能够精确到时钟的体系结构软件模拟技术。
2 计算机体系结构软件模拟技术的概述
计算机体系结构软件模拟技术的主要作用就是采用软件技术模拟在系统结构级别中计算机某些系统硬件的性能和功能特征。采用计算机体系结构软件模拟技术验证和评估体系结构设计成为计算机系统制造和设计中必不可少的环节。在设计处理器的过程中，物力与人力资源中大约超过百分之六十都用在了对新处理器的验证与评估中。我们都知道开发软件与开发复杂程度相同的硬件相比，其开发成本较低和开发周期更短，并且与硬件相比软件更容易修改，其灵活性更强，因此如果运用计算机体系结构软件模拟技术进行验证与评估不仅可以大大缩短计算机系统的开发周期还能够大幅度降低开发成本。所以，计算机体系结构软件模拟技术能够在短时间内验证评估许多体系结构的设计方案，在众多方案中选择出最优的方案。
3 软件模拟技术开发面临的问题
3.1 计算机体系结构软件模拟器的开发难度较大
计算机系统是非常复杂的，要想把所有门电路或者晶体管等各个方面的特征都通过软件进行模拟是不现实的。对计算机系统按照层次来抽象是对系统复杂程度进行简化的常用方法，计算机体系结构是将计算机系统根据结构层次进行简化而来的。但是，根据结构层次简化出来的计算机系统仍然非常复杂，这使得开发其模拟器也十分困难。还有目前主要还是运用C或者C++编程语言来开发体系结构的软件模拟器，采用这些串行结构化的语言固有机制，比如函数或者类对计算机系统的部件行为和功能进行模拟，是非常容易出错并且耗时的过程。所以，开发计算机体系结构软件模拟器一般都还是在现存模拟器的基础上进行改进或者二次开发以适应开发者的要求，如果从0开始进行开发是非常不容易的。实际上，改进或者二次开发现存模拟器的方法仍然具有较大的难度，因为人们还是经常怀疑模拟器的结果。所以还需要反复验证模拟器本身，以增强模拟器评估体系结构设计的可信度。这无疑在侧面加大了模拟器的开发难度。
3.2 模拟器在评估新设计时运行时间较长
作为在宿主机上的一个运行程序，模拟器在对计算机系统详细模拟的时候，这个运行程度需要在时钟周期的级别上记录动态指令运行出来的所有结果和处理器状态，比如分支预测器状态、Cache和内存行为和寄存器状态灯，这些都有巨大的数据量，严重降低了详细模拟的运行速度。像比较成功的SMARTS软件模拟器运行速度达到了9 MIPS，跟宿主机的硬件相比而言它的运行速度大约慢了4个数量级。随着处理器的性能日益提高，国际组织SPEC为对通用处理器性能进行评估而不断新标准程序包以测试性能。在这些标准化性能的测试程序包含有多个极大负载的性能测试程序，从多个角度对处理器性能进行测评。为了保证模拟结果更加可信，在模拟器中运行标准化性能的测试程序包是很自然的方法。对硬件来讲运行这么慢的模拟速度也是一个负载极大的测试程序，必定有非常长的运行时间。依据不同的模拟目的，参考使用输入参数的情况下其运行时间有可能也要几年甚至几十年，另外在体系结构层次中有较多参数可以配置，像Cache大小等，况且这些参数并不是独立地影响整个系统，，所以每次修改某个参数时，还需要重新从头开始运行模拟测试程序，查找其对系统的影响。要想得到一个很好的计算机体系结构，模拟运行需要很长的时间。
3.3 模拟器运行结果的精度很低
开发模拟器的过程主要分为理解目标体系结构、针对该结构设计模拟器和实现模拟器的三个步骤，在以上三个步骤中可能存在着很多错误。在第一步中，要正确分析模拟器的需求，这也是在软件开发的过程中需要重点关注的现象，常犯的错误就是未能正确分析其需求。在第二步中，虽然对计算机体系结构目标能够正确理解，但还是经常因为忽略了计算题体系结构设计中的一些细节而导致了错误。在实现模拟器时，对模拟器进行编码是非常容易出现错误的。另外，由于模拟器运行模拟的时间较长，开发人员往往只是执行测试程序中的部分指令来代替整体的效果，这样也严重降低了模拟器运行结果的精度。导致模拟结果的精度较差的重要原因就是选取运行的指令不恰当。所以当前在国际上研究的热点指向了如何在标准化性能测试的程序中选取部分指令来运行。
4 软件模拟技术开发面临问题的解决策略
针对以上三种问题，目前学者已经对其解决策略进行了大量的研究，我认为主要还是从以下两个策略进行改进：
4.1 减少性能测试程序中的输入参数
对性能测试程序中的参数集进行科学地修改以减少模拟器运行性能测试程序时的运行时间。这种方法仍然运行测试程序中的一切指令，只是采用较少的输入参数来运行模拟，并将其模拟运行的结果来代替原本输入参数集运行的结果。这种方法在一定程度上可以提高提高模拟器运行的精度。
4.2 减少运行模拟指令的数量
在采用标准化性能的测试程序中，科学地选取一部分模拟指令对其运行，用这一部分模拟指令的运行结果替代原本运行的结果。提高模拟精度和运行速度的关键就在于如何科学选取用于运行的部分指令，通常有两种方法：直接截取连续指令和采用统计方法抽样选取指令。这两种方法相比而言，第一种方法操作起来比较简单，但是其模拟精度降低，第二种方法运行统计方法进行抽样，操作起来可能比较复杂，但是其精度有所提高。
5 小结
作为现代计算机的系统设计和处理器中的必须工具，计算机体系结构软件模拟技术成为了系统设计的质量水平和处理器制造水平的直接影响因素，这也是该技术成为目前研究热点的重要原因。我认为还需要有更多的专业人员从事研究该技术的工作中来，只有这样才能有效加快我国计算机技术的发展，提升其在国际上的竞争力。
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（4）.
[2] 闫建红，彭新光.可信计算软件构架的检测研究[J].计算机测量与控制，2011（11）.
[3] 黄志钢，陶旭东，潘振杰.一种异构多核处理器体系结构的软件仿真[J].沈阳理工大学学报，2010（6）.
第2篇：计算机体系结构范文
关键词：可重构 可重构计算体系 可重构计算系统结构
中图分类号：TP338 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0088-01
1 可重构并行计算机系统的基本理念
可重构并行计算机系统要依附于软件控制，通过可重用的资源，重构及重组转换为另一个计算体系，以匹配于差异化的相关需要。其具备可重构特性的计算机制我们称其为可重构计算系统。
重构和重组是可重构计算机制转换其基本功能的两种措施，前者即新计算系统的功能外部系统，其在旧的计算系统内并不存在，通过旧计算系统的可重用资源重新组建而成。而后者即新计算系统的功能部件，通常存在于旧的计算系统，经重新组合构建为另一套计算构架。
可重构并行计算机系统的核心体现在可重用资源，在研发FPGA前，可重构计算机系统一般都择取重组的措施；而在FPGA出现后，使重构措施变得具有可行性，经匹配相应的文件，设置各性质与线的链接，进而调节硬件的基本模式。
可重构并行计算机系统是为避免硬件结构和应用无法相适应这一问题。根据处理问题的程度，可把可重构分成下属几种：第一种，门级可重构，以核心门级作为切入点，重构计算机制。也就是把功能部件的逻辑通过FPGA予以深化，在使遇到算法改变的时候，利用调整FPGA的配置去完善其功能。此类重构即电路级可重构；第二种，部件级可重构，初期的重构以功能部件作为切入点，利用对功能部件的重新组合去匹配于差异化的计算机制；第三种，指令级可重构。
在常规处理器单元的基础上设置相应的计算设备，为计算的特殊需要奠定基础，以达到大计算量指令与附属程序的执行，此类深化计算机性能的重构措施即指令级可重构；第四种，芯片级可重构，在多处理器共用的原则上，使处理器位数产生变更、处理设施个数能够和处理器间互连，且能够予以变动的计算机体系，此类体系即芯片级可重构。
2 可重构计算的系统构架
可重构矩阵能够访问指标化处理器单元的高速缓存，不过可重构矩阵能够和常规处理器单元单独执行命令，也能够在指标处理器单元的控制下去执行相应命令。可重构计算的技术核心为可重构矩阵，其中可重构矩阵的组建可以依附于基本门，同样功能部件亦可组建重铸矩阵。可重构计算的技术主要包括下述几类：第一类，可重构阵列元素的组建，明确可重构阵列元泰的功能与其功能实现特性；第二类，可重构阵列元素的物理交互，因为可重构阵列需要匹配于差异化的计算要求，最为有效的物理交互措施即为全连通。第三类，可重构阵列元素的链接控制，差异化的计算需要我们要匹配于差异化的连接模式，怎样控制可重构矩阵元素的连接模式，使其应用更为便捷，需要根据实际情况而定。
3 可重构并行计算机系统计算机体系结构研究的进展
自从计算机发明以来，冯・诺依曼体系结构一直占据计算机体系结构的统治地位，科学家和工程师们在此基础上不断研究硬件和软件，使CPU和存储器技术得到了飞速的发展，也为信息化、网络化奠定了基础。
随着人们对信息化的要求越来越高，冯・诺依曼体系结构已经无法满足人们的技术需求和发展要求，对计算机的要求不再仅仅是高速计算，同时更应具备信息处理和智能升级能力。可重构技术与多核技术的出现为此提供了基础。近年来所发展的计算机体系结构主要包括下述几点：第一，CPU不仅为一核，而是通过多个核组成； 第二，存储设施不在是体系的核心构成因子，取而代之的是信息路径；第三，现阶段计算机已不再是通过五大部件所组成，而是通过一些信息处理节点所构建，每个节点的智能化与集成化越来越高；第四，程序设计涵盖了软件与硬件，生产方给出的产品会是独立封装好的中间件，作为应用方不需要侧重于程序的构架，只要做好专业设计即可。
4 结语
重构和重组是可重构计算机制转换其基本功能的两种措施，前者即新计算系统的功能外部系统，其在旧的计算系统内并不存在，通过旧计算系统的可重用资源重新组建而成。而后者即新计算系统的功能部件，通常存在于旧的计算系统，经重新组合构建为另一套计算构架。
近年来所研究开发的可重构并行计算机系统的核心体现在可重用资源，在研发FPGA前，可重构计算机系统一般都择取重组的措施；而在FPGA出现后，使重构措施变得具有可行性，经匹配相应的文件，设置各性质与线的链接，进而调节硬件的基本模式。
参考文献
[1]漆锋滨，王珊珊，姜小成，何王全.可重构计算及可重构编译技术研究[A].2012年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集（下册）[C]，2012（02）：25-26.
第3篇：计算机体系结构范文
关键词:云计算;基础架构;结构模型
中图分类号:TP
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)05-0325-01
1 云计算概念及特征
目前,“云计算”还没有一个十分确切和统一的定义,较一致的观点认为云计算(或称云端运算)是在极大规模上将可扩展的信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种网络应用模式;是一种动态的、易扩展的且通常是通过高速互联网提供虚拟化的资源计算方式。它强调了处理无所不在的分布性和社会性――这种新兴的计算模型将任务分布在大量计算机(或具有计算能力的设备)构成的可自我维护和管理的虚拟计算资源池上,使各种应用系统根据需要获取计算能力、存储空间和软硬件服务。
云计算将网络上的计算资源(包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等)集中起来并由软件实现自动管理,无需人为参与。“云”端可在数秒内处理数以千万计甚至亿计的信息,达到和“超级计算机”同样强大的计算效能。2 云计算体系结构
2.1 云计算的基本思想
云计算主要关注如何充分地利用互联网上软件、硬件和数据的能力,以及如何更好地使各个计算设备协同工作并发挥最大效用的能力。其基本思想是“把力量联合起来,给其中的每一个成员使用”,它采用共享基础架构的方法将巨大的系统池连接在一起为用户提供多种IT服务。通过使计算分布在大量的分布式计算设备上,“云”端被作为数据存储以及应用服务的中心,企业可将云端资源切换到其所需的应用上,根据具体需求来选购相应的计算和存储服务。
2.2云计算体系结构
“云”是一个由并行的网格所组成的巨大的服务网络,它通过虚拟化技术来扩展云端的计算能力,以使得各个设备发挥最大的效能。数据的处理及存储均通过“云”端的服务器集群来完成,这些集群由大量普通的工业标准服务器组成,并由一个大型的数据处理中心负责管理,数据中心按客户的需要分配计算资源,达到与超级计算机同样的效果。图1展示了云计算体系结构的模型,并在文中对相应的实体给出具体描述。
图1 云计算体系结构模型
(1)User Interaction Interface:用户交互界面,通过终端设备向服务云提出请求。
(2)Services Catalog:一个用户能够请求的所有服务目录,可根据自身的需求选择相应的服务。
(3)System Management:系统管理,用户管理计算机资源是否可用。
(4)Provisioning Tool:服务提供工具,用于处理终端请求的服务,需要部署服务配置。
(5)Monitoring and Metering:监控和测度,对用户服务进行跟踪和测量,并提交给中心服务器分析和统计;
(6)Servers:服务云,由系统管理和维护,可能是虚拟服务或者真实的。
在云计算体系结构模型中,前端的用户交互界面(User Interaction Interface)允许用户通过服务目录(Services Catalog)来选择所需的服务,当服务请求发送并验证通过后,由系统管理(System Management)来找到正确的资源,接着呼叫服务提供工具(Provisioning Tool)来挖掘服务云中的资源。服务提供工具需要配置正确的服务栈或Web应用。
云计算同时描述了一种平台以及构建在该平台上的一类应用,图2展示了用户获取“云端”资源的基本过程:“云”端为用户提供扩展的、通过互联网即可访问的、运行于大规模服务器集群的各类Web应用和服务,系统根据需要动态地提供、配置、再配置和解除提供服务器,用户只需基于实际使用的资源来支付相关的服务费用。
图2 用户获取服务云资源过程
3 结语
虽然现在的云计算还不能完好地解决所有问题,但是在不久的将来一定会有越来越多的云计算系统投入使用,云计算本身也会不断地得到完善并成为工业界和学术界研究的另一热点。
参考文献
第4篇：计算机体系结构范文
关键词：软件应用体系结构模型；单层应用体结构系模型；两层应用体系结构模型；三层或三层以上应用体系结构模型式；软件工程过程的思维导图
中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0048-03
世界上第一台电子计算机ENIAC于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生，它的出现具有划时代的伟大意义。从第一台计算机的诞生到现在，计算机技术经历了大型机、微型机及网络阶段。目前，软件体系结构领域研究非常活跃。电子计算机目前主要应用三种体系结构模式，这三种计算机软件应用体系结构模式是按数据与用户之间所具有的层次来划分的，分别是单层应用体结构系模型、两层应用体系结构模型和三层或三层以上应用体系结构模型式。
一、单层应用体系结构模型
计算机单层应用体系结构模型，是指在单一的应用层内，实现数据管理、商业规则、用户界面、数据管理等功能。尽管计算机中的数据可以处于一个物理上的远端位置，但是对于这些存数据的存取逻辑却是计算机应用程序的一个重要部分。在这样的单层体系结构中，通过文件夹来实现数据的存取，而不是通过数据库，单层应用体系结构模型中的程序自己进行定义，决定如何进行数据的储存、读取、查询等运算逻辑。在文字处理方面，单层应用体系应用结构模式有着一个普遍的文字处理器。即以一个用户界面来进行接收键盘的输入以及显示的输出，然后，用其自身众多的商业规则进行拼写查询、页码标记等功能的完成，同时，单层应用体系结构模式还可以应用文件存取程序对数据文档进行管理。现在流行的Windows应用程序大多数属于这种单层应用体系结构模型。该模型拥有一定的优点，即对应用程序的前期分析和设计都比较简单，容易操作和理解，但是该模型也有着不易解决的缺陷，即在程序后期的管理和维护上会显得十分麻烦，这是因为数据管理、商业规则、用户界面交织在一起，如果对任何一部分进行改动，哪怕是细微的变动，都会在很大程度上影响其它的部分。
二、两层应用体系结构模型
计算机两层应用体系结构模型的一个很大的特点就是在应用程序的客户端中，将用户界面和商业规则结合在一起，对于数据的储存、读取和查询由不同系统上的单独程序来完成中，SQL Serve或Oracler这样的数据库系统同样是这种数据存取和管理程序的对象。比如Client/Server就是两层应用体系结构，其主要用于局域网中。
计算机软件两层应用体系结构模型中还有另一种情况，即用户界面为单独的一层，数据处理和商业规则合二为一，构成另一层。这种两层应用体系结构的主要表现在以数据库内的存储过程来实现商业规则。因为作为数据库系统中的一个重要功能的存储过程，每个单一的存储过程都构成了数据库服务器上的一段程序，并指明如何进行数据库中的一系列操作，而且存储过程还可以直接被客户端查询、调用。另外，调用执行存储过程中还可以应用一个触发机制，就是当数据满足一定的条件时，触发一个程序，从而调用执行相应的存储过程。
计算机软件两层应用体系结构模型有一个最大的好处，就是能够通允许很多用户同时对相同的数据进行储存和读取，每一个用户数据的更新会立即被连接到主服务器上，使所有用户都可以访问。但是这种结构的缺点也十分明显，就是服务器端的负载问题，如果当客户端的数目不断增加，服务器端的负载就会逐渐加大，并最终直到系统完全承受不了众多用户的请求而崩溃。另外，因为商业规则和用户界面合在一起，在处理逻辑和程序上的困难较大，任何商业规则的改动都会是十分费时、费钱、费力的。尽管这种两层结构模型在许多小规模商业应用上有着简便、灵活的特点，但是更短的开发周期和快速数据访问的需求使家算计软件应用体系机构模型的开发工作朝着一条新的创建分布式应用的道路上发展，那就是三层或三层以上应用体系结构模型。
三、三层或三层以上应用体系结构模型
在三层或三层以上应用体系结构模型中，各应用层的分布并不是一成不变的，可以根据要求和条件，分布在逻辑上的不同位置。另外，也不需要各应用层与网络物理拓扑之间一定存在着一一对应的关系，可以依据系统需求进行分布，如，装有SQL Server数据库服务器和IIS Web服务器的同一台机器中，可以同时分布数据处理层和商业中间层。
在三层或三层以上应用体系结构模型中，商业规则可以处理和正确执行所有的商业过程，该模型的客户端程序不能直接进行数据的存取，从而保障了数据的完整性和安全性。三层或三层以上应用体系结构模型的优点是可以单独修改应用系统的每一个部分而不会影响到另外两个部分。另外，因为通过接口使每一层之间进行相互通信，所以只要保持接口不变，内部程序的一些变化就不会影响系统的其它应用部分。同时，应用程序的生命周期在三层或三层以上体系结构模型中也有很多好处，如适应性、易管理性、可复用性、可伸缩性、可维护性等。可以按需求将创建的组件和服务复用和共享通过计算机网络分发，还可以将复杂的、大型的工程项目进行分解，够成简单而安全的子模块，并将这些子模块分派给不同的开发小组或者开发人员。
三层或三层以上应用体系程序将每个主要的功能进行隔离。设计这样的多层应用程序要从初始阶段的设计和分析、后期阶段的使用和维护等多方面加以权衡，增加程序的实用性和适应性。中间商业层组件根据程序的规则和需要，进行调整和移动，如移动到用户层可以加强对用户界面处理，还可以减少数据的往复。在三层或三层以上应用体系结构模型中，客户端应用程序更为小巧、方便，因为服务组件在中间商业层分布。这种方式不仅使用户的一般管理费用降低，还能增加系统的通信量。
四、软件工程系统结构模型的应用分析
（一）软件工程系统结构模型的应用
一个软件系统，在进行分析一般均以全局的角度为视角，在对其全面描述要用系统论中的思维导图。对一个工程软件用思维导图表示，可以用节点表示概念，概念之间用连线表示联系。这样可以将一连串的概念按照逻辑联系起来，看起来一目了然。根据软件工程系统的结构模型，工程系统中的软件工程思维导图如图1所示：
图1 软件工程过程的思维导图
从图1我们可以看出，在思维导图中有两条主要路线：问题路线和需求路线。（1）从问题点为始点，提出需求要求，然后转换为软件的过程。这个过程中，我们需要关注需求方与成软件方双方对问题描述是否一致，避免双方描述差别较大，较大差别的描述会造成更多的工作量。（2）从需求点为始点，选择合适的运作方，然后再选择相应的开发方，开发方再进行开发软件。在这一过程中开发方是关键点，转换活动是以开发方的活动而完成的，因此，在这条线中，要遵守适用性原则，即要选择合适的开发方。
（二）应用软件工程系统结构模型对软件工程风险的分析
在软件工程系统中，是能够从系统与全局的角度进行风险分析的。但是实际中，并不是所有的风险因素都能进行分析与预防的，其中人为因素是最不确定的一个因素，因为人在分析客观问题与事物时候，容易受到多方面的因素影响，从而产生多种误差，这也会对软件产生多方面的影响，造成风险。所以，在软件工程系统结构模型中，以实体要素引出的边，均为形成风险的位置。在进行对软件工程系统进行实际风险分析时，因其具体的结构模型有侧重点，而且由于一些系统的要素就是一个子系统，所以在实际过程中，要针对具体情况作适当的调整。
五、结语
在信息化的今天，科技发展日新月异，人们的生活中越来越离不开电子计算机，随着电子计算机在各领域中广泛地应用，加强对计算机软件应用体系结构模型的探究，了解计算机软件系统结构的意义，研究不用的计算机软件系统结构模式，加大对计算机软件系统的开发和应用，可以更好地对电子计算机进行开发和利用。
参考文献
[1] 李千目．软件体系结构设计[M]．北京：清华大学出版社，2008．
[2] 梅宏，申峻嵘．软件体系结构研究进展[J]．软件学报，2006，17（6）.
第5篇：计算机体系结构范文
关键词：轻钢结构；支撑体系；内力计算；设计
中图分类号：TU391文献标识码： A
1、轻钢结构与普钢结构的区别
在轻钢结构的具体工作中，最早的轻钢结构主要指的是在普钢设计中不允许采用的材料，比如圆钢、小角钢等做成的结构。现阶段，随着我国科技的进步发展，其轻钢结构的概念已经得到了一定的充实，同时也创新了更好的相关结构形式，进一步拓展了轻钢结构初始的应用领域。在轻钢结构的具体工作中的轻钢结构是采用区别于普钢结构使用的传统型材，比如热轧H型钢、T型钢以及薄壁焊接型材等。在轻钢结构的具体工作中，所采用的轻钢结构区别于普钢结构的设计理论方法，比如考虑屈曲后的强度以及计入蒙皮效应等。所以，在轻钢结构的具体工作中，不同的设计规范有不同的体系，同时有着相应不同的规定。根据相关的规定可以看出：轻钢结构与普钢结构的区别主要在于：轻钢结构与普钢结构的荷载取值不同，尤其是风荷载以及屋面活荷载等；轻钢结构与普钢结构的分析方法不同，特别是其计算长度确定以及相应的局部稳定计算等；轻钢结构与普钢结构的限制条件不同，比如其变形以及长细的比控制的等等。
2、刚度及稳定设计
2.1、刚度设计
在轻钢结构的具体工作中，有重级及多层框架的工作厂房的变形监控，相关的规定中有其具体的要求。比如对于在轻钢结构的具体工作中，相关制度对普通单层结构做出了明确的规定。在轻钢结构的具体工作中适用性问题是结构变形所涵盖的问题，在轻钢结构的具体工作中结构变形所涵盖的问题相对于轻钢结构安全性其考虑的并不深。而在轻钢结构的具体工作中对于单层钢结构厂房的变形在设计是可以放宽标准，在变形控制的建筑中，可以相应的放宽变形的容许条件，以此来降低相关经济成本。在轻钢结构的具体工作中可以通过比较已经建成的轻钢结构厂房，保证在檐口的高度不能大于9m的单层厂房，在这其中强度的条件是在轻钢结构的具体工作中唯一考虑的因素，而对于刚度的变形是不在考虑范围内的。
2.2、稳定设计
在轻钢结构的设计时，对于相关屋面的梁柱外翼缘以及上翼缘主要是由檩条来进行约束的，但是由于相关轻钢结构的屋面质量相对比较轻，所以其相关的内力方向特别容易被风载荷改变，在这种情况下，相关的柱内翼缘以及梁下翼缘都有受到压力的可能。这时，就可以通过在轻钢结构的具体设计中设置相关的隅撑来解决，对于相关下翼缘的整体稳定有隅撑连接下翼缘和檩条，它们行成侧向约束解决。要特别的注意，在具体的设计中在采用Z型和C型檩条时，要搭接连续性的檩条，做这样连续梁的计算模式就会相对简支梁为模式效果好一些。
3、支撑体系、檩条的计算分析
在轻钢结构的设计中，对于相关张紧的圆钢组成的柔性支撑体系，其通常是用在没有吊车时。我们一般采用花篮螺栓，其能有有效的减少在具体的施工中由于支撑松弛而带来的一些不利影响。相关的规范指出，在轻钢结构的设计，对于檩条的下翼缘，其在相关风吸力组合的作用，可以将拉条适当的布置在相关的檩条的上、下翼缘附近。在具体的工作中，可以通过相关稳定的计算，当檩条在风吸力组合下，对于下翼缘受压的情况，通常情况下，跨度可以作为檩条下翼缘侧向的计算长度，但具体的计算过程中，对于在风吸力的作用下的相关墙梁，如果其也用这种方法来进行计算的话，就会存在一定的不合理性，这主要由于控制截面的唯一因素将是稳定，所以其计算是非常不经济的。在具体的工作中，在经过验算受压稳定后，相关的檐口以及屋脊处如果在采用双檩的条情况下，其相关的刚性杆件可以进行取消，这时所传递的纵向水平力的压杆就是檩条，也就是说在具体的设计中，有垂直支撑处设置相关的刚性系杆是非常必要的。
4、轻钢结构设计中应注意的几个问题
4.1、楼盖
在多层的轻钢房屋中，对于楼盖结构的选择是非常重要的，其除了是将竖向的荷载直接分配给相应的墙柱之外，与此同时还保证了其和抗侧力结构的空间协调；在多层的轻钢房屋中从抗震角度来看，在具体的工作中，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。其中常用的楼盖结构包括有：压型钢板-现浇混凝土组合的楼板以及现浇钢筋混凝土板等等，而在这其中压型钢板-现浇混凝土组合的楼板是最为常用的。现阶段，在多层轻钢房屋整体时，还普遍不考虑楼盖以及钢梁的组合作用，这样不仅在具体的工作中增加了相关的材料用量以及结构的自重，而且会造成在具体的工作中的强梁弱柱的情况。
4.2、支撑体系
在具体的工作中，对于支撑体系主要包括有：支撑分轴交支撑以及偏交支撑两种，其中支撑分轴交支撑的耐震能力比较差，而偏交支撑在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，也因此为门窗洞的布置提供了一定的有利条件，但是就我国目前的使用情况来看，依旧比较少，所以建议在以后的工作中，对于高烈度区可以首选偏交的支撑。
4.3、柱
对于钢结构房屋来说，其一般为大开间，所以在钢结构房屋中的框架柱在两个方向都承受着比较大的弯矩，与此同时，还应该考虑在钢结构房屋中的强柱弱梁的要求。现阶段，在钢结构房屋中，我国广泛使用的是焊接H型钢以及I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，这就会造成在钢结构房屋中相关材料的浪费。因此在钢结构房屋中对于轴压比较大，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱在钢结构房屋中是比较适宜的。
4.4、节点抗震设计
对于框架梁柱节点，其通常根据“常用设计法”采用翼缘连接承受全部弯矩，在钢结构房屋中的梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。在钢结构房屋中相关的震害表明，这种设计不能有效满足在钢结构房屋中的“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区的使用隐患是比较大的。所以在以后的工作中要不断的改进框架节点的设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积主要由在钢结构房屋中的大震下的验算公式确定。
4.5、支撑设计
在具体的工作中，存在着通长压杆设置位置的不当现象。对于纵向通长压杆是整个支撑系统的重点部位，厂房内通过纵向通长压杆将厂房纵向连成整体，将各道屋面支撑或柱间支撑连接为整体受力结构。如果生硬的使用设计规范中的要求，则有可能造成通长压杆的设计不当，造成不必要的浪费等。
综上所述，轻钢结构作为钢结构技术的一种，是近年来在我国发展起来的新型结构，以其众多优点在我国受到越来越多行业的青睐。当前形势下，轻钢结构的设计与未来发展就显得尤为重要。所以在以后的工作中，我们只有充分理解该类结构的设计概念，才能使结构设计既经济合理，又安全可靠，在市场竞争中立于不败之地。
参考文献
[1]王昱.高层建筑转换层钢结构支撑体系的设计要点[J].中国建筑金属结构，2013，16:49.
第6篇：计算机体系结构范文
关键词：计算机系统结构；课程体系；DLX虚拟处理器；立体化课程
中图分类号：640文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)18-21ppp-0c
Research and Practice of the Computer Architecture Course System for Applied Type Undergraduate
CAI Qi-xian1, WANG Zhi-wen1，HE Hai-zhao2
(1.Department of Computer Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China; 2. Library, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China)
Abstract:According to the applied type the profession education characteristics and teaching goal, form the new Computer Architecture course system with increasing microcomputer architecture contents and introduce into the DLX virtual processor experiments. And make use of the information technique, work hard to carry out a stereo course, that enhance teaching quality of the course.
Key words: Computer Architecture; Course system; DLX virtual processor; Stereo course
1 引言
计算机系统结构历来为高校计算机科学与技术专业必修的主干专业基础课。计算机的发展历史说明，计算机性能的不断提高必须依靠器件的变革和系统结构的改进。今天，在器件潜力几乎达到极限的情况下，计算机系统结构的改进尤为重要。该门课程主要反映现代计算机在系统结构上的新思想新技术，如流水线处理、向量处理、并行处理、多处理机结构等等，要求学生从分析和评测的角度把握计算机系统的设计。这对培养学生掌握和应用现代计算机系统来处理复杂计算问题具有重要意义，也为学生今后从事计算机系统软硬件开发打下良好的基础。对这样一门核心课程，如何突出地方院校应用型人才培养特色，研究和提高本课程的教学质量，给我们提出了新的挑战。
国家教育部在《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》中明确指出要“面向21世纪社会、经济、科技、文化的发展，改革我国高等教育中与其不相适应的教学内容和课程体系。”，该计划把 “基础课程、核心课程的教学内容体系及教材；教学手段、教学方法的创新。” 列为改革的主要内容[1]。因此，在现代计算机技术日新月异、计算机应用迅猛扩展深入的今天，在高校教育逐步由精英教育向大众化教育转移的今天，在地方经济发展大量地普遍地需要工程应用型计算机人才的今天，必须重新审视这门课程的现状和特点，按照应用型人才的培养目标和定位，构建新的计算机系统结构课程体系，从而提高该课程的教学质量。
2 计算机系统结构课程的特点
计算机系统结构课程具有下述特点：
1) 综合性强。计算机系统结构一般安排为计算机专业高年级课程，它需要用到几乎所有计算机专业基础和相关的前继专业课程知识。主要有：计算机组成原理、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、数据结构、操作系统、编译原理等课程。教学中要求学生对各课程知识融会贯通，教学难度较大。
2) 理论性强。内容抽象繁杂，概念多，教学处理不好的话，容易让学生感到学习乏味，明显增加了教学难度。
3) 本课程教材内容多是针对大中型计算机系统描述，常以一般学生接触不到的机型作为系统结构举例，而结合微机应用实际，结合现代微机系统结构技术的发展的内容几乎没有，严重脱离学生实际。
4) 缺乏实验环境，学生无法获得对计算机系统结构性能改进的直观认识。如果真正要求学生对其理论与技术有直观的接触，则需要深入到现代大中型计算机内部进行实践，这对我国绝大多数高校来说是不可能做到的。因此，长期以来，我国高校在开设这门重要课程时，仅仅停留在理论讲授上，相应的实践教学尚是空白，学生面对枯燥理论，学习兴趣大减，这对提高教学质量带来极大障碍。
3 新课程体系的研究和建设
针对这门课程的原有特点和不足，我们从以下三方面更新了该课程体系的研究和建设：
1) 修改教学要求，明确教学目的。
我们把对现代微型计算机系统结构的分析和评测作为学生意义构建的主要目标。很难想象，一个生活工作在微机广泛应用的信息化时代的计算机高级技术人员，如果对微机的系统结构知之甚少，又怎么能够用好微机呢？因此，在认识和了解一般计算机系统结构新技术的基础上，加强对微机系统结构的教学是完全必要的。
2) 在总的教学目标要求下，大刀阔斧地对教学内容进行重组，构建符合教学目标，既有理论又有实践的新的课程体系。
我们积极开展本课程教学内容改革，注意吸收国内外同类教材教学思路，结合地方经济发展对计算机人才知识结构的要求，在教学内容上进行压缩和扩充，精简了有关大中型计算机的过多介绍，增加和突出微机上常用的新的系统结构，突出基本知识，注意和前继课程的内容贯通，形成具有自己特色的教学内容和教学大纲。
理论上，既讲清一般原理，又紧密结合微机系统结构。比如，结合80X86指令系统，阐述从CISC到RISC的发展；在介绍各项新技术时，尽量例举微机上应用相关技术的实例。如Pentium的4级整数流水线、8级浮点流水线，Pentium的分支预测策略等。我们还以“奔4：奔腾不已的‘芯’”为题，专门介绍Pentium 4的NetBurst微结构，从Willamette核心、Northwood核心到Prescott核心的不断发展，所面临的问题及Core微架构的面世，同时还涉及到同时代CPU产品的竞争情况。应该说，结合系统结构的原理比较全面地介绍了与学生密切相关的微机的系统结构。
如何在常规的条件下例如利用普通的微型计算机，让学生直接用到有关计算机系统结构的新思想和新技术，得到实践学习的机会，从而大大提高学生对现代计算机系统的认识，大大提高这门重要课程的教学效果，值得我们花大气力进行研究。为此，我们引进了DLX虚拟处理器实验。
DLX处理器是1995年美国斯坦福大学的John L.Hennessy和加利福尼亚大学伯克利分校的David A.Patterson在其“Computer Architecture-A quantitative approach”一书中首次提出的一个虚拟的32位处理器。该处理器不仅体现了当今多种机器（如AMD 29K，DEC station 3100，HP 850，IBM 801，Intel i860，MIPS M/120A，MIPS M/1000，Motorola 88K, RISC I,SGI 4D/60, SPARCstation-1, Sun-4/110, Sun-4/260等）系统结构的共同特点，还将体现未来一些机器的设计思想[2]。特别是，DLX虚拟微处理机提供了一个基于PC机的研究平台，研究者可以在PC机上模拟新的处理机技术。清华大学著名教授郑纬民在其著作中专门介绍了DLX虚拟微处理机，并指出：“通过了解DLX处理机的结构和工作原理，并利用DLX模拟器进行实验，可以帮助读者综合地了解和运用有关处理器指令系统的设计、流水线的设计与实现等方面的知识，有助于对本书前面章节所述内容的理解。”[3]
我们在全面了解DLX虚拟处理器的结构和工作原理的基础上，探讨从“软”的角度，利用DLX虚拟处理器进行处理器指令系统的设计、流水线的设计与实现、并行处理的设计与实现等带有新一代处理器思想和技术的实践教学体系，总结出有典型教学意义的实验[4~6]；并编写相关的实验教材，注重设计性和综合性实验的训练。比如，让学生通过实验软件，模拟采用旁路技术消除数据相关，采用增加运算单元的方法消除控制相关，采用优化程序的方法来提高流水线的性能等。此外，我们开辟了一些有关Cache、CPU性能测试的实验，形成一套计算机系统结构实践教学体系。这是一项难度较大的具有开创意义的教学研究工作。
3) 革新教学方法手段，利用信息化技术，努力构建立体化的课程体系。
我们自行制作CAI课件，以多媒体的形式精心展现课程内容，形象地讲解理论，化解难点，融汇前继课程知识，虽然为此付出了很大的心血，但是保证了全部理论课在多媒体电教室上课，取得了很好的教学效果。同时研制实践教学软件，以多媒体形式介绍实验内容和操作过程，并以网络课件形式提供给本校学生，以便学生实验前自学。
我们充分利用校园网环境，建立一个以本门课程为主的基于校园网的教学网页，不仅有覆盖全部教学内容的CAI课件，还有与网络电子教案配套的课程介绍、信息、教师答疑、名词解释词典、教学论坛、实验探索、习题与题解、相关链接等辅助网络资源。
在课堂教学上除了用多媒体教学外，还积极探索开展课堂讨论，通过“协作”、“会话”等方式引导学生主动学习，在此基础上，撰写高质量的小论文，很多小论文体现了学生课堂讨论的成果。
本门课程的改革成效已初见端倪，学生们普遍反映，这门课程好学实用，学了后眼界开阔，有助于全面把握专业知识。在学生评教活动中，本门课程得到了较高的评价。
总之，一门课程体系的构建，必须与所属专业办学定位和学生实际相适应，必须与社会需求相适应，必须与学科领域技术发展相适应。目前，我们仍在对该课程的立体化和信息化方面进行研究、探索，力求完善课程的理论体系、实践体系和网络学习环境，进一步提高该课程的教学质量。
参考文献：
[1] 国家教育部. 高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划.
[2] John L.Hennessy, David A.Patterson. 郑纬民, 汤志忠, 汪东升, 等译. 计算机系统结构：一种定量的方法（第二版）[M]. 北京：清华大学出版社,2002.
[3] 郑纬民, 汤志忠. 计算机系统结构（第2版）[M]. 北京：清华大学出版社,1998.
[4] 蔡启先，李日初. DLX处理器整数流水线性能的研究[J]. 计算机应用, 2005,25(12B):374-376.
[5] 蔡启先，李日初. DLX处理器浮点数流水线性能的研究[J]. 计算机工程,2006, 32(9):222-224.
[6] 蔡启先, 李日初，王智文. DLX虚拟处理器流水线向量运算的性能研究[J]. 广西工学院学报, 2007,18(1):43-47.
收稿日期：2008-03-22
第7篇：计算机体系结构范文
关键词：云计算；云计算体系结构；云计算应用
中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）010-0024-02
项目基金：四川教育学院教学改革项目（2010JG10）
作者简介：余科军（1979-），女，硕士，成都师范学院计算机科学系讲师，研究方向为计算机网络、数据库技术。
1云计算概述
随着网络技术、计算机技术的快速发展，移动宽带网络的出现和移动智能终端的普及，互联网范围不断扩大，越来越多的设备接入了互联网，这就需要互联网处理大量的数据，从而给互联网系统带来了更多的负载。对于如何安全有效地利用海量信息，传统的服务构建模式已经显得力不从心。在这种背景下，基于分布式计算的新型服务计算模式——云计算应运而生。
云计算最早是在2006年，由美国亚马逊公司和谷歌公司提出来的。云计算的基本原理是，用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中。它是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载平衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算能够让客户在世界任何地方访问“云上”所有的应用程序和文件。完整的云计算是一个动态的计算体系，提供托管的应用程序环境，能够动态部署、动态分配计算资源，并实时监控资源的使用情况。云计算的核心技术主要包括虚拟化技术、编程模型、分布式数据存储技术、集成数据管理技术、信息安全、分布式资源管理、云计算平台管理、绿色节能技术等。
云计算有特点，包括超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、运用成本廉价和有潜在危险性。针对云计算的特点，现在云计算广泛应用于商业，成为商业计算的模型，并实现各种商业的信息服务，支持用户在任意位置使用终端获取服务，拥有成千上百万的服务器集成，使用了数据多副本容错保证了数据的可靠性，采用极其廉价的节点构成云，经常只需几百元，就能完成百万元的任务。
自从亚马逊公司最先提出云计算的概念之后，云计算技术就受到了各大IT厂商和研究者们的广泛关注。对于云计算技术的研究虽然才短短几年，但是现在已经涌现出很多云计算系统，其中比较典型的系统有AmazonEC2、GoogleAppEngine、ApacheHadoop、WindowsAzurep以及清华大学透明计算平台。
2云计算体系结构
云计算的结构是利用高速互联网的传输能力，将数据的处理过程从个人计算机或服务器移到互联网上的超级计算机集群中，这个计算机群是由成千上万台很普通的工业标准服务器组成，由大型的数据处理中心管理。由于云计算是网格计算、分布式计算等技术发展而来，系统所含技术更多，如编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术等。云计算的结构也是一个逐步完善的过程，云计算结构如图1。
（1）基础层。面向具体的物理资源，主要对这些物理资源进行局部范围内的管理，提供计算、存储、带宽等服务，这是所有应用功能的基础。它通过对主机、存储设备、网络等硬件设备进行分布式集群、抽象化和虚拟化处理，将其虚拟化集群到一起，构成整个云计算与云服务的基础设施，使对外看上去就像一个统一的整体，用户只需发出约定的设备调用指令就可以获得自己想要的“云”硬件资源，并为系统提供动态灵活的基础设施层服务。
（2）资源池（数据库）。虚拟化技术是云计算的一个重要组成部分，通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，可以将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也可以将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。
（3）管理中间件。这个模块具有承上启下的作用，提供用户管理、安全管理、资源管理、映像部署等，这是云计算资源管理系统及集成第三方开发应用功能的综合管理平台。管理中间件管理协调整个服务系统，比如身份管理、用户许可、请求管理、使用费用管理、程序部署、程序调度、程序执行、程序回馈等，甚至还包括身份认证、访问控制、病毒防护和安全统计。
（4）应用服务。提供运行在云上的应用和服务。用户所处理的数据保存在互联网上的数据中心，并不存储在本地，用户所需的应用程序运行在互联网上大规模的服务器集群中，并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上。用户只需能够接入互联网，就可以通过电脑、手机等终端设备，在任何地点方便快捷地使用数据和服务。
3高校云计算体系结构
传统的服务能力在面对海量数据处理、跨地域分布式数据存储以及高质量远程教学等新增需求时，已不能满足其需求。而云计算技术具有计算性能高、成本低、高效能的网络共享、强大的网络服务能力等特点，为高校教育机构的发展提供了新的方向。学校之间采用集中管理的模式，通过统一的管理，透过互联网就可以访问云计算的教学资源平台。高校云计算体系结构如图2。
云计算系统由大量服务器组成，并服务于大量用户，而且采用分布式存储的方式存储数据。因此，在高校云计算系统中，不仅一个地区、一个国家，国内外大学可以联系在一起，进行资源共享、相互交流。海量数据的处理是云计算系统一个重要的核心技术。
云计算为各学校提供了一个教学资源共享的环境，让更多老师、学生能利用互联网上的虚拟教学资源。在云计算的体系结构中，学生可以进行选课、查询成绩与学分、班级管理、提交作业等功能；老师可以进行成绩录入、课程管理等功能；教学管理人员可以进行学生管理、学籍管理、资料存档、待办事项处理等。基于云计算的教学系统，老师、学生、教学管理人员能够跨时间、跨空间地进行交流与协作，在“云端”实现见习、实习与实训的指导、交流、评测、监控等教学与管理工作，甚至实现视频实践教学展示。
基于云计算的虚拟实验室是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统、网络实验仿真等功能为一体的强大系统，可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验课的难题，同时也不会造成因使用不当、管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时，虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备，而不受时空的限制，方便地进行实验。
参考文献：
[1]管刚，杨涛.浅谈云计算对职业教育的影响[J].中国集体经济，2010（4）.
[2]中国云计算网，什么是云计算？[EB/OL].http：///Article/ShowArticle.asp？ArticleID=1，2008.
第8篇：计算机体系结构范文
引 言：
信息技术的发展影响及其深远，作为信息技术的核心网络技术已经深入人心并用到各行各业。本文首先介绍了计算机网络的体系结构，重点的介绍了体系结构中的ISO模型，以及成为实际国际标准的TCP/IP模型，另外，也介绍了局域网协议IEEE 802 。依据网络体系结构的原理，依据TCP/IP模型和局域网协议设计了一个校园网原型。
1计算机网络体系结构
计算机网络系统结构(CAN,Computer Network Architecture)[1] 其定义为将计算机网络的分层及其协议的集合。具体来说，网络体系结构就是关于计算机网络应设置哪几层，每一层次又能提供哪些功能的精确定义。体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现问题。本文侧重讨论了其中OSI参考模型、 TCP/IP参考模型、IEEE 802局域网协议[2]。
1.1OSI参考模型
OSI参考模型定义了开放系统的层次结构和各层所提供的服务。OSI参考模型本身并不是网络体系结构。根据定义，网络体系结构是网络层次结构和相关协议的集合，而OSI参考模型并没有精确定义各层的协议，只是描述了每一层的功能。
OSI参考模型有七层组。这七层包括：物理层;数据链路层;网络层;运输层;会话层;表示层;应用层[3]。
1.2TCP/IP参考模型
TCP/IP(通常它是指传输控制协议网际协议，Transmission Control ProtocolInternet Protocol)是发展至今最成功的通信协议，它被用于当今所构筑的最大的开放式网络系统Internet之上就是其成功的明证。
TCP/IP有四层组成，这与OSI由七层组成不相同。这四层包括：应用层(Application);传输层(Transport);网络层(Networt);链路层(Link)。
1.3IEEE 802参考模型
为了使局域网中的数据链路层不致过于复杂，就应当将局域网的数据链路层划分为两个子层，即：媒体接入控制或媒体访问控制MAC(Medium Access Control)子层和逻辑链路控制LIC(Logical Link Control)子层，而网络的服务访问点SAP则在LIC层与高层的交界面上[3]。
2校园网设计方案与实现
2.1利用计算机网络设计校园网的意义
在知识经济和数字化生存时代，校园网在资源共享、知识传播、育人管理等方面发挥越来越重要的作用，因此其设计建设要本着高起点而又经济实用的标准。具体来说，应是一个以宽带IP网为目标建立数据、语音、视频三网合一的一体化网络;为提高网络可靠性及安全性,需要在主干网采用光纤布线，校园网应实现虚拟局域网的功能，以保证全网的良好性能及网络安全性;主干网交换机应具有很高的包交换速度，整个网络应具有高速的三层交换功能;网络应该采用成熟的、可靠的快速以太网和千兆位以太网技术作为校园网主干;校园网应选用先进的网管软件，建立完善的网络管理体系;在设备方面，应选择有校园网成功案例的网络厂商的设备，同时为Internet拨号用户和移动用户提供接口;网络还应具有良好的扩展性。
2.2需求分析
随着该校信息化建设,教学资源整合,加强本地院校,远程院校,研究所,后勤部门的管理,能实现行政，教学，科研在网络上进行，实现接入中国教育科研网的信息化目标。
服务需求：
该校园网主要服务内容是
---客户机/服务器数据
---Web
---多媒体教学，VOD，视频会议
---语音/传真
---网络管理
校园网的设计原则：
先进性：-由于网络技术的日新月异，更高的带宽和更先进的应用层出不穷，本校园网将在未来几年的运行中能达到应用需求的先进性，能在较长时期内达到业界的先进水平，保护用户的投资。
可靠性：-将要建设的校园网将是高可靠性，达到24小时不间断，无故障，稳定运行。网络的局部问题不能影响大网络的运行。
可扩展性：-骨干节点设备的性能具有向上扩展的能力，以备将来更高带宽和应用的需要。
可管理性：-整个校园网将采用集中式管理，能够监控网络的运行，并能找出网络节点的故障所在，迅速恢复用户的应用。
安全性：-由于整个大学的管理事务都将放在校园网上，不同部门的重要数据将要求绝对安全，可访问与不可访问将严格限制。
2.3方案实现
为了实现上述服务，方案将按照TCP/IP模型和局域网协议IEEE 802标准，采用星形全交换千兆以态网的千兆主干，百兆交换到桌面的大型校园网解决方案[5]。
方案特点：
(1)高性能全交换，千兆骨干(多模光纤)、百兆交换到桌面(UTP双绞线);
(2)虚拟局域网策略，提高局域网络内部安全与性能;
(3)多业务，多媒体教学、办公管理、远程通信一网实现;
(4)IP/TV多媒体应用系统，广播需求，实现多媒体教学、及宽带视频节目点播;
(5)管理简单，基于浏览器和网络管理工具的图形化配置;
(6)系统安全，集成路由器防火墙，提供互联网接入的安全保障;
(7)高速缓存，提高广域网速度，降低网络费用;
(8)经济实用，高性价比产品配置，支持系统平滑升级。
网络设备组成为：
Cisco 3640路由器 一台 (Cisco 3640服务器配有四个模块插槽, 假定购置了NM-4A/SF模块(四个同/异步串口)，NM-2E2W模块(两口局域网口，两口广域网卡槽)，NM-16AM模块(16口模拟MODEM 网络模块)，集成防火墙功能，位于网络中心)
Catalyst 4500交换机(48口)一台(中心交换机，可兼容下一代(next generation)网络平台，位于网络中心)
Catalyst 3524/3548交换机多台(工作组交换机，要接入校园网的各个学院建筑物,行政楼，学生公寓楼，住宅楼每栋一台，位于主配线间)
Catalyst 2924M-XL交换机多台(用于建筑物每一工作区楼层或每住宅单元,可通过堆叠以获得更多端口数目，位于中间配线间)
Cisco 2610路由器一台
Cache Engine高速缓存一台
IP/TV视频软件一套
这一方案的网络中心交换机设备为Catalyst4500，它的以太网端口全为千兆。用Catalyst3524(24口)/3548(48 口)作为工作组交换机连接到桌面， 3524/3548的千兆上联口连接到中心交换机的千兆口而形成了一个强有力的网络主干;3524/3548的10/100M端口为所有教学和办公用PC 提供连接，这些端口自适应的特性使PC网卡不论是旧有的10M还是新配备的100M都能应用自如，便于网络的逐步升级。千兆主干、100M到桌面的连接方式能将多媒体教学的优越性发挥得淋漓尽致，即使有更多用户方便加入到视频点播服务，网络带宽在较长时间内不会成为瓶颈。
远程访问的路由器为Cisco 3640，3640共有四个接口插槽，可选配更多的拨号端口或将插槽空余留作以后网络扩充用;3640的局域网接口也为模块形式，用户可根据远程访问的数据量大小选择10M或10/100M端口;3640还具有较高的数据处理能力，使广域网的容量能随局域网的改进作相应提高。
3结束语
该文利用计算机网络体系结构的基本原理，采用TCP/IP模型和IEEE 802 ，利用最新的网络技术和设备设计了某个校园网的原型。该原型的应用可以提高院校的管理水平和效率。提高院校的教学管理效率和教学质量，具有显著的社会意义，对院校的局域网的建设具有一定的参考价值。
第9篇：计算机体系结构范文
目前国内高校的计算机专业硬件类主干课程从低到高分成数字逻辑、计算机组成原理和计算机体系结构。主要存在两个问题：一是教学内容相对老化：课程内容讲述以中小规模、集成电路设计数字系统，与当前大量使用大规模超大规模集成电路和EDA工具的大趋势不符合；二是各课程之间尤其是数字逻辑和计算机组成原理的各知识点关联性不强。计算机组成原理的控制器设计以微程序方法为主，与当今广泛采用的RISC处理器的硬接线法控制器技术不相适应。
计算机组成的实验内容是对设计好的部件进行连线，学生对各部件的具体实现并不是很清楚。我们希望通过教学内容的改革，使学生能深入了解计算机尤其是CPU部件的硬件实现细节，为后续的计算机体系结构的学习打下。
2数字逻辑与部件硬件课程设计课程内容更新分
2.1数字逻辑电路基础内容
基础部分内容包括两大部分。第一部分是VHDL语言和EDA工具的使用。我们讲述的所有内容都要求学生能用VHDL语言描述，EDA工具选择与实验配套的Xilinx ISE，与实验的侧重点不同，课堂内容中主要使用仿真部分功能。第二部分是电路基础部分包括组合电路部分的基本的逻辑门，多路器和译码器，算术电路。时序电路部分的触发器、寄存器、计数器、有限状态机。有限状态机是CPU控制器的基础，除了要求掌握用触发器和逻辑门实现外，还要学生掌握用计数器和多路器实现有限状态机。讲述密码锁实现的两种方法：一种实现方法是传统的作为一个整体的有限状态机来实现。第二种方法是把整个有限状态机分成两部分：数据通路由数据寄存器、多路选择器和比较器构成；控制器的有限状态机根据数据通道的状态对数据通道进行控制。在有限状态机中引入数据通道和控制单元的概念，加深学生对计算机部件及其相互关系的理解。
2.2计算机部件相关内容
这部分内容主要讲述三大部分内容：一是指令系统，以RISC架构的MIPS指令系统为主线；二是在讲述了密码锁的基础上引入CPU的数据通路及控制器的实现，控制器讲述微程序及硬接线法，并以RISC处理器中常用的硬接线法为重点；第三部分内容是综合前面学的知识，讲述实现一个单周期简单CPU的过程。简单计算机的状态单元有程序计数器PC、程序存储器IM、数据存储器DM和寄存器文件RF。程序计数器是一个32位的寄存器：寄存器的输出值指向当前指令，输入PC′指向下一条指令。程序存储器只有一个读口，它有一个32位的地址输入A，32位的数据读输出（指令）RD。寄存器文件包含32个32位寄存器，包含两个读口和一个写口。每个读口对应5位地址输入，A1和A2，对应的数据口为RD1和RD2，一个写口WD3对应的5位地址A3。数据存储器可读写，如果写信号WE有效，数据从WD口写入存储器，否则数据从RD口读出。除此之外，还有加法单元计算地址及跳转。所有部件用VHDL语言描述，配合实验课程在实验仪上完成一个十多条指令的RISC CPU的设计。
3计算机体系结构课程内容及实验设置
去除重复的MIPS指令系统，增加新的数据级并行内容，增加硬件具体实现的实验，分两步实现：第一步，在数字逻辑与部件设计的单周期CPU的基础上实现一个5级流水线（取指、译码／读寄存器、执行／有效地址计算和写回）的定长指令，硬接线控制器的32位RISC处理器；第二步，实现一个直接印象或二路组相联的Cache。指令级并行部分包括动态调度，前瞻执行等不适合硬件实现的实验采用软件模拟。
4结束语
