計算機體系結構精選(九篇)
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第1篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：計算機體系結構軟件模擬技術；問題；解決策略
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1952-02
1 概述
當前，人們對于計算機性能提出越來越高的要求，這使得計算機系統變得更加復雜，摩爾定律才能描述處理器的復雜程度增長.截止到現在，單片的處理器已經含有10億多個晶體管，而制造如此復雜的計算機系統需要付出高昂的資金成本和時間成本.一般情況下，生產一款處理器經過設計體系結構、設計驗證與評估、邏輯的設計與驗證等多道階段，其中每個階段都需要多次重復制造以保證處理器的質量。生產一款處理器在時間上一般需要花費4至7年，有時候甚至需要更長時間，同時整個過程的資金投入也是非常巨大的。在批量生產某款處理器之前，首先需要制造出若干該款處理器，并對其評估測試，不斷地發現缺陷并修改，直至設計出符合要求的處理器。雖然這種方法科學，但其并不現實，因為新處理器哪怕生產一個，也需要較高的成本和較長的周期。所以研究人員為了克服這個局限開發出了能夠精確到時鐘的體系結構軟件模擬技術。
2 計算機體系結構軟件模擬技術的概述
計算機體系結構軟件模擬技術的主要作用就是采用軟件技術模擬在系統結構級別中計算機某些系統硬件的性能和功能特征。采用計算機體系結構軟件模擬技術驗證和評估體系結構設計成為計算機系統制造和設計中必不可少的環節。在設計處理器的過程中，物力與人力資源中大約超過百分之六十都用在了對新處理器的驗證與評估中。我們都知道開發軟件與開發復雜程度相同的硬件相比，其開發成本較低和開發周期更短，并且與硬件相比軟件更容易修改，其靈活性更強，因此如果運用計算機體系結構軟件模擬技術進行驗證與評估不僅可以大大縮短計算機系統的開發周期還能夠大幅度降低開發成本。所以，計算機體系結構軟件模擬技術能夠在短時間內驗證評估許多體系結構的設計方案，在眾多方案中選擇出最優的方案。
3 軟件模擬技術開發面臨的問題
3.1 計算機體系結構軟件模擬器的開發難度較大
計算機系統是非常復雜的，要想把所有門電路或者晶體管等各個方面的特征都通過軟件進行模擬是不現實的。對計算機系統按照層次來抽象是對系統復雜程度進行簡化的常用方法，計算機體系結構是將計算機系統根據結構層次進行簡化而來的。但是，根據結構層次簡化出來的計算機系統仍然非常復雜，這使得開發其模擬器也十分困難。還有目前主要還是運用C或者C++編程語言來開發體系結構的軟件模擬器，采用這些串行結構化的語言固有機制，比如函數或者類對計算機系統的部件行為和功能進行模擬，是非常容易出錯并且耗時的過程。所以，開發計算機體系結構軟件模擬器一般都還是在現存模擬器的基礎上進行改進或者二次開發以適應開發者的要求，如果從0開始進行開發是非常不容易的。實際上，改進或者二次開發現存模擬器的方法仍然具有較大的難度，因為人們還是經常懷疑模擬器的結果。所以還需要反復驗證模擬器本身，以增強模擬器評估體系結構設計的可信度。這無疑在側面加大了模擬器的開發難度。
3.2 模擬器在評估新設計時運行時間較長
作為在宿主機上的一個運行程序，模擬器在對計算機系統詳細模擬的時候，這個運行程度需要在時鐘周期的級別上記錄動態指令運行出來的所有結果和處理器狀態，比如分支預測器狀態、Cache和內存行為和寄存器狀態燈，這些都有巨大的數據量，嚴重降低了詳細模擬的運行速度。像比較成功的SMARTS軟件模擬器運行速度達到了9 MIPS，跟宿主機的硬件相比而言它的運行速度大約慢了4個數量級。隨著處理器的性能日益提高，國際組織SPEC為對通用處理器性能進行評估而不斷新標準程序包以測試性能。在這些標準化性能的測試程序包含有多個極大負載的性能測試程序，從多個角度對處理器性能進行測評。為了保證模擬結果更加可信，在模擬器中運行標準化性能的測試程序包是很自然的方法。對硬件來講運行這么慢的模擬速度也是一個負載極大的測試程序，必定有非常長的運行時間。依據不同的模擬目的，參考使用輸入參數的情況下其運行時間有可能也要幾年甚至幾十年，另外在體系結構層次中有較多參數可以配置，像Cache大小等，況且這些參數并不是獨立地影響整個系統，，所以每次修改某個參數時，還需要重新從頭開始運行模擬測試程序，查找其對系統的影響。要想得到一個很好的計算機體系結構，模擬運行需要很長的時間。
3.3 模擬器運行結果的精度很低
開發模擬器的過程主要分為理解目標體系結構、針對該結構設計模擬器和實現模擬器的三個步驟，在以上三個步驟中可能存在著很多錯誤。在第一步中，要正確分析模擬器的需求，這也是在軟件開發的過程中需要重點關注的現象，常犯的錯誤就是未能正確分析其需求。在第二步中，雖然對計算機體系結構目標能夠正確理解，但還是經常因為忽略了計算題體系結構設計中的一些細節而導致了錯誤。在實現模擬器時，對模擬器進行編碼是非常容易出現錯誤的。另外，由于模擬器運行模擬的時間較長，開發人員往往只是執行測試程序中的部分指令來代替整體的效果，這樣也嚴重降低了模擬器運行結果的精度。導致模擬結果的精度較差的重要原因就是選取運行的指令不恰當。所以當前在國際上研究的熱點指向了如何在標準化性能測試的程序中選取部分指令來運行。
4 軟件模擬技術開發面臨問題的解決策略
針對以上三種問題，目前學者已經對其解決策略進行了大量的研究，我認為主要還是從以下兩個策略進行改進：
4.1 減少性能測試程序中的輸入參數
對性能測試程序中的參數集進行科學地修改以減少模擬器運行性能測試程序時的運行時間。這種方法仍然運行測試程序中的一切指令，只是采用較少的輸入參數來運行模擬，并將其模擬運行的結果來代替原本輸入參數集運行的結果。這種方法在一定程度上可以提高提高模擬器運行的精度。
4.2 減少運行模擬指令的數量
在采用標準化性能的測試程序中，科學地選取一部分模擬指令對其運行，用這一部分模擬指令的運行結果替代原本運行的結果。提高模擬精度和運行速度的關鍵就在于如何科學選取用于運行的部分指令，通常有兩種方法：直接截取連續指令和采用統計方法抽樣選取指令。這兩種方法相比而言，第一種方法操作起來比較簡單，但是其模擬精度降低，第二種方法運行統計方法進行抽樣，操作起來可能比較復雜，但是其精度有所提高。
5 小結
作為現代計算機的系統設計和處理器中的必須工具，計算機體系結構軟件模擬技術成為了系統設計的質量水平和處理器制造水平的直接影響因素，這也是該技術成為目前研究熱點的重要原因。我認為還需要有更多的專業人員從事研究該技術的工作中來，只有這樣才能有效加快我國計算機技術的發展，提升其在國際上的競爭力。
參考文獻：
[1] 李經松，陳朝暉.軟件總線體系結構的研究與應用[J].空間控制技術與應用，2012（4）.
[2] 閆建紅，彭新光.可信計算軟件構架的檢測研究[J].計算機測量與控制，2011（11）.
[3] 黃志鋼，陶旭東，潘振杰.一種異構多核處理器體系結構的軟件仿真[J].沈陽理工大學學報，2010（6）.
第2篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：可重構 可重構計算體系 可重構計算系統結構
中圖分類號：TP338 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0088-01
1 可重構并行計算機系統的基本理念
可重構并行計算機系統要依附于軟件控制，通過可重用的資源，重構及重組轉換為另一個計算體系，以匹配于差異化的相關需要。其具備可重構特性的計算機制我們稱其為可重構計算系統。
重構和重組是可重構計算機制轉換其基本功能的兩種措施，前者即新計算系統的功能外部系統，其在舊的計算系統內并不存在，通過舊計算系統的可重用資源重新組建而成。而后者即新計算系統的功能部件，通常存在于舊的計算系統，經重新組合構建為另一套計算構架。
可重構并行計算機系統的核心體現在可重用資源，在研發FPGA前，可重構計算機系統一般都擇取重組的措施；而在FPGA出現后，使重構措施變得具有可行性，經匹配相應的文件，設置各性質與線的鏈接，進而調節硬件的基本模式。
可重構并行計算機系統是為避免硬件結構和應用無法相適應這一問題。根據處理問題的程度，可把可重構分成下屬幾種：第一種，門級可重構，以核心門級作為切入點，重構計算機制。也就是把功能部件的邏輯通過FPGA予以深化，在使遇到算法改變的時候，利用調整FPGA的配置去完善其功能。此類重構即電路級可重構；第二種，部件級可重構，初期的重構以功能部件作為切入點，利用對功能部件的重新組合去匹配于差異化的計算機制；第三種，指令級可重構。
在常規處理器單元的基礎上設置相應的計算設備，為計算的特殊需要奠定基礎，以達到大計算量指令與附屬程序的執行，此類深化計算機性能的重構措施即指令級可重構；第四種，芯片級可重構，在多處理器共用的原則上，使處理器位數產生變更、處理設施個數能夠和處理器間互連，且能夠予以變動的計算機體系，此類體系即芯片級可重構。
2 可重構計算的系統構架
可重構矩陣能夠訪問指標化處理器單元的高速緩存，不過可重構矩陣能夠和常規處理器單元單獨執行命令，也能夠在指標處理器單元的控制下去執行相應命令。可重構計算的技術核心為可重構矩陣，其中可重構矩陣的組建可以依附于基本門，同樣功能部件亦可組建重鑄矩陣。可重構計算的技術主要包括下述幾類：第一類，可重構陣列元素的組建，明確可重構陣列元泰的功能與其功能實現特性；第二類，可重構陣列元素的物理交互，因為可重構陣列需要匹配于差異化的計算要求，最為有效的物理交互措施即為全連通。第三類，可重構陣列元素的鏈接控制，差異化的計算需要我們要匹配于差異化的連接模式，怎樣控制可重構矩陣元素的連接模式，使其應用更為便捷，需要根據實際情況而定。
3 可重構并行計算機系統計算機體系結構研究的進展
自從計算機發明以來，馮?諾依曼體系結構一直占據計算機體系結構的統治地位，科學家和工程師們在此基礎上不斷研究硬件和軟件，使CPU和存儲器技術得到了飛速的發展，也為信息化、網絡化奠定了基礎。
隨著人們對信息化的要求越來越高，馮?諾依曼體系結構已經無法滿足人們的技術需求和發展要求，對計算機的要求不再僅僅是高速計算，同時更應具備信息處理和智能升級能力。可重構技術與多核技術的出現為此提供了基礎。近年來所發展的計算機體系結構主要包括下述幾點：第一，CPU不僅為一核，而是通過多個核組成； 第二，存儲設施不在是體系的核心構成因子，取而代之的是信息路徑；第三，現階段計算機已不再是通過五大部件所組成，而是通過一些信息處理節點所構建，每個節點的智能化與集成化越來越高；第四，程序設計涵蓋了軟件與硬件，生產方給出的產品會是獨立封裝好的中間件，作為應用方不需要側重于程序的構架，只要做好專業設計即可。
4 結語
重構和重組是可重構計算機制轉換其基本功能的兩種措施，前者即新計算系統的功能外部系統，其在舊的計算系統內并不存在，通過舊計算系統的可重用資源重新組建而成。而后者即新計算系統的功能部件，通常存在于舊的計算系統，經重新組合構建為另一套計算構架。
近年來所研究開發的可重構并行計算機系統的核心體現在可重用資源，在研發FPGA前，可重構計算機系統一般都擇取重組的措施；而在FPGA出現后，使重構措施變得具有可行性，經匹配相應的文件，設置各性質與線的鏈接，進而調節硬件的基本模式。
參考文獻
[1]漆鋒濱，王珊珊，姜小成，何王全.可重構計算及可重構編譯技術研究[A].2012年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集（下冊）[C]，2012（02）：25-26.
第3篇：計算機體系結構范文
關鍵詞:云計算;基礎架構;結構模型
中圖分類號:TP
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)05-0325-01
1 云計算概念及特征
目前,“云計算”還沒有一個十分確切和統一的定義,較一致的觀點認為云計算(或稱云端運算)是在極大規模上將可擴展的信息技術能力向外部客戶作為服務來提供的一種網絡應用模式;是一種動態的、易擴展的且通常是通過高速互聯網提供虛擬化的資源計算方式。它強調了處理無所不在的分布性和社會性――這種新興的計算模型將任務分布在大量計算機(或具有計算能力的設備)構成的可自我維護和管理的虛擬計算資源池上,使各種應用系統根據需要獲取計算能力、存儲空間和軟硬件服務。
云計算將網絡上的計算資源(包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等)集中起來并由軟件實現自動管理,無需人為參與。“云”端可在數秒內處理數以千萬計甚至億計的信息,達到和“超級計算機”同樣強大的計算效能。2 云計算體系結構
2.1 云計算的基本思想
云計算主要關注如何充分地利用互聯網上軟件、硬件和數據的能力,以及如何更好地使各個計算設備協同工作并發揮最大效用的能力。其基本思想是“把力量聯合起來,給其中的每一個成員使用”,它采用共享基礎架構的方法將巨大的系統池連接在一起為用戶提供多種IT服務。通過使計算分布在大量的分布式計算設備上,“云”端被作為數據存儲以及應用服務的中心,企業可將云端資源切換到其所需的應用上,根據具體需求來選購相應的計算和存儲服務。
2.2云計算體系結構
“云”是一個由并行的網格所組成的巨大的服務網絡,它通過虛擬化技術來擴展云端的計算能力,以使得各個設備發揮最大的效能。數據的處理及存儲均通過“云”端的服務器集群來完成,這些集群由大量普通的工業標準服務器組成,并由一個大型的數據處理中心負責管理,數據中心按客戶的需要分配計算資源,達到與超級計算機同樣的效果。圖1展示了云計算體系結構的模型,并在文中對相應的實體給出具體描述。
圖1 云計算體系結構模型
(1)User Interaction Interface:用戶交互界面,通過終端設備向服務云提出請求。
(2)Services Catalog:一個用戶能夠請求的所有服務目錄,可根據自身的需求選擇相應的服務。
(3)System Management:系統管理,用戶管理計算機資源是否可用。
(4)Provisioning Tool:服務提供工具,用于處理終端請求的服務,需要部署服務配置。
(5)Monitoring and Metering:監控和測度,對用戶服務進行跟蹤和測量,并提交給中心服務器分析和統計;
(6)Servers:服務云,由系統管理和維護,可能是虛擬服務或者真實的。
在云計算體系結構模型中,前端的用戶交互界面(User Interaction Interface)允許用戶通過服務目錄(Services Catalog)來選擇所需的服務,當服務請求發送并驗證通過后,由系統管理(System Management)來找到正確的資源,接著呼叫服務提供工具(Provisioning Tool)來挖掘服務云中的資源。服務提供工具需要配置正確的服務棧或Web應用。
云計算同時描述了一種平臺以及構建在該平臺上的一類應用,圖2展示了用戶獲取“云端”資源的基本過程:“云”端為用戶提供擴展的、通過互聯網即可訪問的、運行于大規模服務器集群的各類Web應用和服務,系統根據需要動態地提供、配置、再配置和解除提供服務器,用戶只需基于實際使用的資源來支付相關的服務費用。
圖2 用戶獲取服務云資源過程
3 結語
雖然現在的云計算還不能完好地解決所有問題,但是在不久的將來一定會有越來越多的云計算系統投入使用,云計算本身也會不斷地得到完善并成為工業界和學術界研究的另一熱點。
參考文獻
第4篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：軟件應用體系結構模型；單層應用體結構系模型；兩層應用體系結構模型；三層或三層以上應用體系結構模型式；軟件工程過程的思維導圖
中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）31-0048-03
世界上第一臺電子計算機ENIAC于1946年2月在美國賓夕法尼亞大學誕生，它的出現具有劃時代的偉大意義。從第一臺計算機的誕生到現在，計算機技術經歷了大型機、微型機及網絡階段。目前，軟件體系結構領域研究非常活躍。電子計算機目前主要應用三種體系結構模式，這三種計算機軟件應用體系結構模式是按數據與用戶之間所具有的層次來劃分的，分別是單層應用體結構系模型、兩層應用體系結構模型和三層或三層以上應用體系結構模型式。
一、單層應用體系結構模型
計算機單層應用體系結構模型，是指在單一的應用層內，實現數據管理、商業規則、用戶界面、數據管理等功能。盡管計算機中的數據可以處于一個物理上的遠端位置，但是對于這些存數據的存取邏輯卻是計算機應用程序的一個重要部分。在這樣的單層體系結構中，通過文件夾來實現數據的存取，而不是通過數據庫，單層應用體系結構模型中的程序自己進行定義，決定如何進行數據的儲存、讀取、查詢等運算邏輯。在文字處理方面，單層應用體系應用結構模式有著一個普遍的文字處理器。即以一個用戶界面來進行接收鍵盤的輸入以及顯示的輸出，然后，用其自身眾多的商業規則進行拼寫查詢、頁碼標記等功能的完成，同時，單層應用體系結構模式還可以應用文件存取程序對數據文檔進行管理。現在流行的Windows應用程序大多數屬于這種單層應用體系結構模型。該模型擁有一定的優點，即對應用程序的前期分析和設計都比較簡單，容易操作和理解，但是該模型也有著不易解決的缺陷，即在程序后期的管理和維護上會顯得十分麻煩，這是因為數據管理、商業規則、用戶界面交織在一起，如果對任何一部分進行改動，哪怕是細微的變動，都會在很大程度上影響其它的部分。
二、兩層應用體系結構模型
計算機兩層應用體系結構模型的一個很大的特點就是在應用程序的客戶端中，將用戶界面和商業規則結合在一起，對于數據的儲存、讀取和查詢由不同系統上的單獨程序來完成中，SQL Serve或Oracler這樣的數據庫系統同樣是這種數據存取和管理程序的對象。比如Client/Server就是兩層應用體系結構，其主要用于局域網中。
計算機軟件兩層應用體系結構模型中還有另一種情況，即用戶界面為單獨的一層，數據處理和商業規則合二為一，構成另一層。這種兩層應用體系結構的主要表現在以數據庫內的存儲過程來實現商業規則。因為作為數據庫系統中的一個重要功能的存儲過程，每個單一的存儲過程都構成了數據庫服務器上的一段程序，并指明如何進行數據庫中的一系列操作，而且存儲過程還可以直接被客戶端查詢、調用。另外，調用執行存儲過程中還可以應用一個觸發機制，就是當數據滿足一定的條件時，觸發一個程序，從而調用執行相應的存儲過程。
計算機軟件兩層應用體系結構模型有一個最大的好處，就是能夠通允許很多用戶同時對相同的數據進行儲存和讀取，每一個用戶數據的更新會立即被連接到主服務器上，使所有用戶都可以訪問。但是這種結構的缺點也十分明顯，就是服務器端的負載問題，如果當客戶端的數目不斷增加，服務器端的負載就會逐漸加大，并最終直到系統完全承受不了眾多用戶的請求而崩潰。另外，因為商業規則和用戶界面合在一起，在處理邏輯和程序上的困難較大，任何商業規則的改動都會是十分費時、費錢、費力的。盡管這種兩層結構模型在許多小規模商業應用上有著簡便、靈活的特點，但是更短的開發周期和快速數據訪問的需求使家算計軟件應用體系機構模型的開發工作朝著一條新的創建分布式應用的道路上發展，那就是三層或三層以上應用體系結構模型。
三、三層或三層以上應用體系結構模型
在三層或三層以上應用體系結構模型中，各應用層的分布并不是一成不變的，可以根據要求和條件，分布在邏輯上的不同位置。另外，也不需要各應用層與網絡物理拓撲之間一定存在著一一對應的關系，可以依據系統需求進行分布，如，裝有SQL Server數據庫服務器和IIS Web服務器的同一臺機器中，可以同時分布數據處理層和商業中間層。
在三層或三層以上應用體系結構模型中，商業規則可以處理和正確執行所有的商業過程，該模型的客戶端程序不能直接進行數據的存取，從而保障了數據的完整性和安全性。三層或三層以上應用體系結構模型的優點是可以單獨修改應用系統的每一個部分而不會影響到另外兩個部分。另外，因為通過接口使每一層之間進行相互通信，所以只要保持接口不變，內部程序的一些變化就不會影響系統的其它應用部分。同時，應用程序的生命周期在三層或三層以上體系結構模型中也有很多好處，如適應性、易管理性、可復用性、可伸縮性、可維護性等。可以按需求將創建的組件和服務復用和共享通過計算機網絡分發，還可以將復雜的、大型的工程項目進行分解，夠成簡單而安全的子模塊，并將這些子模塊分派給不同的開發小組或者開發人員。
三層或三層以上應用體系程序將每個主要的功能進行隔離。設計這樣的多層應用程序要從初始階段的設計和分析、后期階段的使用和維護等多方面加以權衡，增加程序的實用性和適應性。中間商業層組件根據程序的規則和需要，進行調整和移動，如移動到用戶層可以加強對用戶界面處理，還可以減少數據的往復。在三層或三層以上應用體系結構模型中，客戶端應用程序更為小巧、方便，因為服務組件在中間商業層分布。這種方式不僅使用戶的一般管理費用降低，還能增加系統的通信量。
四、軟件工程系統結構模型的應用分析
（一）軟件工程系統結構模型的應用
一個軟件系統，在進行分析一般均以全局的角度為視角，在對其全面描述要用系統論中的思維導圖。對一個工程軟件用思維導圖表示，可以用節點表示概念，概念之間用連線表示聯系。這樣可以將一連串的概念按照邏輯聯系起來，看起來一目了然。根據軟件工程系統的結構模型，工程系統中的軟件工程思維導圖如圖1所示：
圖1 軟件工程過程的思維導圖
從圖1我們可以看出，在思維導圖中有兩條主要路線：問題路線和需求路線。（1）從問題點為始點，提出需求要求，然后轉換為軟件的過程。這個過程中，我們需要關注需求方與成軟件方雙方對問題描述是否一致，避免雙方描述差別較大，較大差別的描述會造成更多的工作量。（2）從需求點為始點，選擇合適的運作方，然后再選擇相應的開發方，開發方再進行開發軟件。在這一過程中開發方是關鍵點，轉換活動是以開發方的活動而完成的，因此，在這條線中，要遵守適用性原則，即要選擇合適的開發方。
（二）應用軟件工程系統結構模型對軟件工程風險的分析
在軟件工程系統中，是能夠從系統與全局的角度進行風險分析的。但是實際中，并不是所有的風險因素都能進行分析與預防的，其中人為因素是最不確定的一個因素，因為人在分析客觀問題與事物時候，容易受到多方面的因素影響，從而產生多種誤差，這也會對軟件產生多方面的影響，造成風險。所以，在軟件工程系統結構模型中，以實體要素引出的邊，均為形成風險的位置。在進行對軟件工程系統進行實際風險分析時，因其具體的結構模型有側重點，而且由于一些系統的要素就是一個子系統，所以在實際過程中，要針對具體情況作適當的調整。
五、結語
在信息化的今天，科技發展日新月異，人們的生活中越來越離不開電子計算機，隨著電子計算機在各領域中廣泛地應用，加強對計算機軟件應用體系結構模型的探究，了解計算機軟件系統結構的意義，研究不用的計算機軟件系統結構模式，加大對計算機軟件系統的開發和應用，可以更好地對電子計算機進行開發和利用。
參考文獻
[1] 李千目．軟件體系結構設計[M]．北京：清華大學出版社，2008．
[2] 梅宏，申峻嶸．軟件體系結構研究進展[J]．軟件學報，2006，17（6）.
第5篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：輕鋼結構；支撐體系；內力計算；設計
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A
1、輕鋼結構與普鋼結構的區別
在輕鋼結構的具體工作中，最早的輕鋼結構主要指的是在普鋼設計中不允許采用的材料，比如圓鋼、小角鋼等做成的結構。現階段，隨著我國科技的進步發展，其輕鋼結構的概念已經得到了一定的充實，同時也創新了更好的相關結構形式，進一步拓展了輕鋼結構初始的應用領域。在輕鋼結構的具體工作中的輕鋼結構是采用區別于普鋼結構使用的傳統型材，比如熱軋H型鋼、T型鋼以及薄壁焊接型材等。在輕鋼結構的具體工作中，所采用的輕鋼結構區別于普鋼結構的設計理論方法，比如考慮屈曲后的強度以及計入蒙皮效應等。所以，在輕鋼結構的具體工作中，不同的設計規范有不同的體系，同時有著相應不同的規定。根據相關的規定可以看出：輕鋼結構與普鋼結構的區別主要在于：輕鋼結構與普鋼結構的荷載取值不同，尤其是風荷載以及屋面活荷載等；輕鋼結構與普鋼結構的分析方法不同，特別是其計算長度確定以及相應的局部穩定計算等；輕鋼結構與普鋼結構的限制條件不同，比如其變形以及長細的比控制的等等。
2、剛度及穩定設計
2.1、剛度設計
在輕鋼結構的具體工作中，有重級及多層框架的工作廠房的變形監控，相關的規定中有其具體的要求。比如對于在輕鋼結構的具體工作中，相關制度對普通單層結構做出了明確的規定。在輕鋼結構的具體工作中適用性問題是結構變形所涵蓋的問題，在輕鋼結構的具體工作中結構變形所涵蓋的問題相對于輕鋼結構安全性其考慮的并不深。而在輕鋼結構的具體工作中對于單層鋼結構廠房的變形在設計是可以放寬標準，在變形控制的建筑中，可以相應的放寬變形的容許條件，以此來降低相關經濟成本。在輕鋼結構的具體工作中可以通過比較已經建成的輕鋼結構廠房，保證在檐口的高度不能大于9m的單層廠房，在這其中強度的條件是在輕鋼結構的具體工作中唯一考慮的因素，而對于剛度的變形是不在考慮范圍內的。
2.2、穩定設計
在輕鋼結構的設計時，對于相關屋面的梁柱外翼緣以及上翼緣主要是由檁條來進行約束的，但是由于相關輕鋼結構的屋面質量相對比較輕，所以其相關的內力方向特別容易被風載荷改變，在這種情況下，相關的柱內翼緣以及梁下翼緣都有受到壓力的可能。這時，就可以通過在輕鋼結構的具體設計中設置相關的隅撐來解決，對于相關下翼緣的整體穩定有隅撐連接下翼緣和檁條，它們行成側向約束解決。要特別的注意，在具體的設計中在采用Z型和C型檁條時，要搭接連續性的檁條，做這樣連續梁的計算模式就會相對簡支梁為模式效果好一些。
3、支撐體系、檁條的計算分析
在輕鋼結構的設計中，對于相關張緊的圓鋼組成的柔性支撐體系，其通常是用在沒有吊車時。我們一般采用花籃螺栓，其能有有效的減少在具體的施工中由于支撐松弛而帶來的一些不利影響。相關的規范指出，在輕鋼結構的設計，對于檁條的下翼緣，其在相關風吸力組合的作用，可以將拉條適當的布置在相關的檁條的上、下翼緣附近。在具體的工作中，可以通過相關穩定的計算，當檁條在風吸力組合下，對于下翼緣受壓的情況，通常情況下，跨度可以作為檁條下翼緣側向的計算長度，但具體的計算過程中，對于在風吸力的作用下的相關墻梁，如果其也用這種方法來進行計算的話，就會存在一定的不合理性，這主要由于控制截面的唯一因素將是穩定，所以其計算是非常不經濟的。在具體的工作中，在經過驗算受壓穩定后，相關的檐口以及屋脊處如果在采用雙檁的條情況下，其相關的剛性桿件可以進行取消，這時所傳遞的縱向水平力的壓桿就是檁條，也就是說在具體的設計中，有垂直支撐處設置相關的剛性系桿是非常必要的。
4、輕鋼結構設計中應注意的幾個問題
4.1、樓蓋
在多層的輕鋼房屋中，對于樓蓋結構的選擇是非常重要的，其除了是將豎向的荷載直接分配給相應的墻柱之外，與此同時還保證了其和抗側力結構的空間協調；在多層的輕鋼房屋中從抗震角度來看，在具體的工作中，還應采用相應的技術和構造措施減輕樓板自重。其中常用的樓蓋結構包括有：壓型鋼板-現澆混凝土組合的樓板以及現澆鋼筋混凝土板等等，而在這其中壓型鋼板-現澆混凝土組合的樓板是最為常用的。現階段，在多層輕鋼房屋整體時，還普遍不考慮樓蓋以及鋼梁的組合作用，這樣不僅在具體的工作中增加了相關的材料用量以及結構的自重，而且會造成在具體的工作中的強梁弱柱的情況。
4.2、支撐體系
在具體的工作中，對于支撐體系主要包括有：支撐分軸交支撐以及偏交支撐兩種，其中支撐分軸交支撐的耐震能力比較差，而偏交支撐在強震作用下具有良好的吸能耗能性能，也因此為門窗洞的布置提供了一定的有利條件，但是就我國目前的使用情況來看，依舊比較少，所以建議在以后的工作中，對于高烈度區可以首選偏交的支撐。
4.3、柱
對于鋼結構房屋來說，其一般為大開間，所以在鋼結構房屋中的框架柱在兩個方向都承受著比較大的彎矩，與此同時，還應該考慮在鋼結構房屋中的強柱弱梁的要求。現階段，在鋼結構房屋中，我國廣泛使用的是焊接H型鋼以及I字熱軋鋼截面，強弱軸慣性矩之比3～10，這就會造成在鋼結構房屋中相關材料的浪費。因此在鋼結構房屋中對于軸壓比較大，梁截面較高的框架柱采用雙軸等強的鋼管柱或方鋼管混凝土柱在鋼結構房屋中是比較適宜的。
4.4、節點抗震設計
對于框架梁柱節點，其通常根據“常用設計法”采用翼緣連接承受全部彎矩，在鋼結構房屋中的梁腹板只承受全部剪力的假定進行設計。在鋼結構房屋中相關的震害表明，這種設計不能有效滿足在鋼結構房屋中的“強節點弱桿件”的抗震要求，在高烈度區的使用隱患是比較大的。所以在以后的工作中要不斷的改進框架節點的設計，在梁端上下翼緣加焊楔形蓋板或者將梁端上下翼緣局部加寬蓋板面積主要由在鋼結構房屋中的大震下的驗算公式確定。
4.5、支撐設計
在具體的工作中，存在著通長壓桿設置位置的不當現象。對于縱向通長壓桿是整個支撐系統的重點部位，廠房內通過縱向通長壓桿將廠房縱向連成整體，將各道屋面支撐或柱間支撐連接為整體受力結構。如果生硬的使用設計規范中的要求，則有可能造成通長壓桿的設計不當，造成不必要的浪費等。
綜上所述，輕鋼結構作為鋼結構技術的一種，是近年來在我國發展起來的新型結構，以其眾多優點在我國受到越來越多行業的青睞。當前形勢下，輕鋼結構的設計與未來發展就顯得尤為重要。所以在以后的工作中，我們只有充分理解該類結構的設計概念，才能使結構設計既經濟合理，又安全可靠，在市場競爭中立于不敗之地。
參考文獻
[1]王昱.高層建筑轉換層鋼結構支撐體系的設計要點[J].中國建筑金屬結構，2013，16:49.
第6篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：計算機系統結構；課程體系；DLX虛擬處理器；立體化課程
中圖分類號：640文獻標識碼：A文章編號：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
計算機系統結構歷來為高校計算機科學與技術專業必修的主干專業基礎課。計算機的發展歷史說明，計算機性能的不斷提高必須依靠器件的變革和系統結構的改進。今天，在器件潛力幾乎達到極限的情況下，計算機系統結構的改進尤為重要。該門課程主要反映現代計算機在系統結構上的新思想新技術，如流水線處理、向量處理、并行處理、多處理機結構等等，要求學生從分析和評測的角度把握計算機系統的設計。這對培養學生掌握和應用現代計算機系統來處理復雜計算問題具有重要意義，也為學生今后從事計算機系統軟硬件開發打下良好的基礎。對這樣一門核心課程，如何突出地方院校應用型人才培養特色，研究和提高本課程的教學質量，給我們提出了新的挑戰。
國家教育部在《高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃》中明確指出要“面向21世紀社會、經濟、科技、文化的發展，改革我國高等教育中與其不相適應的教學內容和課程體系。”，該計劃把 “基礎課程、核心課程的教學內容體系及教材；教學手段、教學方法的創新。” 列為改革的主要內容[1]。因此，在現代計算機技術日新月異、計算機應用迅猛擴展深入的今天，在高校教育逐步由精英教育向大眾化教育轉移的今天，在地方經濟發展大量地普遍地需要工程應用型計算機人才的今天，必須重新審視這門課程的現狀和特點，按照應用型人才的培養目標和定位，構建新的計算機系統結構課程體系，從而提高該課程的教學質量。
2 計算機系統結構課程的特點
計算機系統結構課程具有下述特點：
1) 綜合性強。計算機系統結構一般安排為計算機專業高年級課程，它需要用到幾乎所有計算機專業基礎和相關的前繼專業課程知識。主要有：計算機組成原理、匯編語言程序設計、高級語言程序設計、數據結構、操作系統、編譯原理等課程。教學中要求學生對各課程知識融會貫通，教學難度較大。
2) 理論性強。內容抽象繁雜，概念多，教學處理不好的話，容易讓學生感到學習乏味，明顯增加了教學難度。
3) 本課程教材內容多是針對大中型計算機系統描述，常以一般學生接觸不到的機型作為系統結構舉例，而結合微機應用實際，結合現代微機系統結構技術的發展的內容幾乎沒有，嚴重脫離學生實際。
4) 缺乏實驗環境，學生無法獲得對計算機系統結構性能改進的直觀認識。如果真正要求學生對其理論與技術有直觀的接觸，則需要深入到現代大中型計算機內部進行實踐，這對我國絕大多數高校來說是不可能做到的。因此，長期以來，我國高校在開設這門重要課程時，僅僅停留在理論講授上，相應的實踐教學尚是空白，學生面對枯燥理論，學習興趣大減，這對提高教學質量帶來極大障礙。
3 新課程體系的研究和建設
針對這門課程的原有特點和不足，我們從以下三方面更新了該課程體系的研究和建設：
1) 修改教學要求，明確教學目的。
我們把對現代微型計算機系統結構的分析和評測作為學生意義構建的主要目標。很難想象，一個生活工作在微機廣泛應用的信息化時代的計算機高級技術人員，如果對微機的系統結構知之甚少，又怎么能夠用好微機呢？因此，在認識和了解一般計算機系統結構新技術的基礎上，加強對微機系統結構的教學是完全必要的。
2) 在總的教學目標要求下，大刀闊斧地對教學內容進行重組，構建符合教學目標，既有理論又有實踐的新的課程體系。
我們積極開展本課程教學內容改革，注意吸收國內外同類教材教學思路，結合地方經濟發展對計算機人才知識結構的要求，在教學內容上進行壓縮和擴充，精簡了有關大中型計算機的過多介紹，增加和突出微機上常用的新的系統結構，突出基本知識，注意和前繼課程的內容貫通，形成具有自己特色的教學內容和教學大綱。
理論上，既講清一般原理，又緊密結合微機系統結構。比如，結合80X86指令系統，闡述從CISC到RISC的發展；在介紹各項新技術時，盡量例舉微機上應用相關技術的實例。如Pentium的4級整數流水線、8級浮點流水線，Pentium的分支預測策略等。我們還以“奔4：奔騰不已的‘芯’”為題，專門介紹Pentium 4的NetBurst微結構，從Willamette核心、Northwood核心到Prescott核心的不斷發展，所面臨的問題及Core微架構的面世，同時還涉及到同時代CPU產品的競爭情況。應該說，結合系統結構的原理比較全面地介紹了與學生密切相關的微機的系統結構。
如何在常規的條件下例如利用普通的微型計算機，讓學生直接用到有關計算機系統結構的新思想和新技術，得到實踐學習的機會，從而大大提高學生對現代計算機系統的認識，大大提高這門重要課程的教學效果，值得我們花大氣力進行研究。為此，我們引進了DLX虛擬處理器實驗。
DLX處理器是1995年美國斯坦福大學的John L.Hennessy和加利福尼亞大學伯克利分校的David A.Patterson在其“Computer Architecture-A quantitative approach”一書中首次提出的一個虛擬的32位處理器。該處理器不僅體現了當今多種機器（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）系統結構的共同特點，還將體現未來一些機器的設計思想[2]。特別是，DLX虛擬微處理機提供了一個基于PC機的研究平臺，研究者可以在PC機上模擬新的處理機技術。清華大學著名教授鄭緯民在其著作中專門介紹了DLX虛擬微處理機，并指出：“通過了解DLX處理機的結構和工作原理，并利用DLX模擬器進行實驗，可以幫助讀者綜合地了解和運用有關處理器指令系統的設計、流水線的設計與實現等方面的知識，有助于對本書前面章節所述內容的理解。”[3]
我們在全面了解DLX虛擬處理器的結構和工作原理的基礎上，探討從“軟”的角度，利用DLX虛擬處理器進行處理器指令系統的設計、流水線的設計與實現、并行處理的設計與實現等帶有新一代處理器思想和技術的實踐教學體系，總結出有典型教學意義的實驗[4~6]；并編寫相關的實驗教材，注重設計性和綜合性實驗的訓練。比如，讓學生通過實驗軟件，模擬采用旁路技術消除數據相關，采用增加運算單元的方法消除控制相關，采用優化程序的方法來提高流水線的性能等。此外，我們開辟了一些有關Cache、CPU性能測試的實驗，形成一套計算機系統結構實踐教學體系。這是一項難度較大的具有開創意義的教學研究工作。
3) 革新教學方法手段，利用信息化技術，努力構建立體化的課程體系。
我們自行制作CAI課件，以多媒體的形式精心展現課程內容，形象地講解理論，化解難點，融匯前繼課程知識，雖然為此付出了很大的心血，但是保證了全部理論課在多媒體電教室上課，取得了很好的教學效果。同時研制實踐教學軟件，以多媒體形式介紹實驗內容和操作過程，并以網絡課件形式提供給本校學生，以便學生實驗前自學。
我們充分利用校園網環境，建立一個以本門課程為主的基于校園網的教學網頁，不僅有覆蓋全部教學內容的CAI課件，還有與網絡電子教案配套的課程介紹、信息、教師答疑、名詞解釋詞典、教學論壇、實驗探索、習題與題解、相關鏈接等輔助網絡資源。
在課堂教學上除了用多媒體教學外，還積極探索開展課堂討論，通過“協作”、“會話”等方式引導學生主動學習，在此基礎上，撰寫高質量的小論文，很多小論文體現了學生課堂討論的成果。
本門課程的改革成效已初見端倪，學生們普遍反映，這門課程好學實用，學了后眼界開闊，有助于全面把握專業知識。在學生評教活動中，本門課程得到了較高的評價。
總之，一門課程體系的構建，必須與所屬專業辦學定位和學生實際相適應，必須與社會需求相適應，必須與學科領域技術發展相適應。目前，我們仍在對該課程的立體化和信息化方面進行研究、探索，力求完善課程的理論體系、實踐體系和網絡學習環境，進一步提高該課程的教學質量。
參考文獻：
[1] 國家教育部. 高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃.
[2] John L.Hennessy, David A.Patterson. 鄭緯民, 湯志忠, 汪東升, 等譯. 計算機系統結構：一種定量的方法（第二版）[M]. 北京：清華大學出版社,2002.
[3] 鄭緯民, 湯志忠. 計算機系統結構（第2版）[M]. 北京：清華大學出版社,1998.
[4] 蔡啟先，李日初. DLX處理器整數流水線性能的研究[J]. 計算機應用, 2005,25(12B):374-376.
[5] 蔡啟先，李日初. DLX處理器浮點數流水線性能的研究[J]. 計算機工程,2006, 32(9):222-224.
[6] 蔡啟先, 李日初，王智文. DLX虛擬處理器流水線向量運算的性能研究[J]. 廣西工學院學報, 2007,18(1):43-47.
收稿日期：2008-03-22
第7篇：計算機體系結構范文
關鍵詞：云計算；云計算體系結構；云計算應用
中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2012）010-0024-02
項目基金：四川教育學院教學改革項目（2010JG10）
作者簡介：余科軍（1979-），女，碩士，成都師范學院計算機科學系講師，研究方向為計算機網絡、數據庫技術。
1云計算概述
隨著網絡技術、計算機技術的快速發展，移動寬帶網絡的出現和移動智能終端的普及，互聯網范圍不斷擴大，越來越多的設備接入了互聯網，這就需要互聯網處理大量的數據，從而給互聯網系統帶來了更多的負載。對于如何安全有效地利用海量信息，傳統的服務構建模式已經顯得力不從心。在這種背景下，基于分布式計算的新型服務計算模式——云計算應運而生。
云計算最早是在2006年，由美國亞馬遜公司和谷歌公司提出來的。云計算的基本原理是，用戶所需的應用程序并不需要運行在用戶的個人電腦、手機等終端設備上，而是運行在互聯網的大規模服務器集群中。它是網格計算、分布式計算、并行計算、網絡存儲、虛擬化、負載平衡等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的產物。云計算能夠讓客戶在世界任何地方訪問“云上”所有的應用程序和文件。完整的云計算是一個動態的計算體系，提供托管的應用程序環境，能夠動態部署、動態分配計算資源，并實時監控資源的使用情況。云計算的核心技術主要包括虛擬化技術、編程模型、分布式數據存儲技術、集成數據管理技術、信息安全、分布式資源管理、云計算平臺管理、綠色節能技術等。
云計算有特點，包括超大規模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務、運用成本廉價和有潛在危險性。針對云計算的特點，現在云計算廣泛應用于商業，成為商業計算的模型，并實現各種商業的信息服務，支持用戶在任意位置使用終端獲取服務，擁有成千上百萬的服務器集成，使用了數據多副本容錯保證了數據的可靠性，采用極其廉價的節點構成云，經常只需幾百元，就能完成百萬元的任務。
自從亞馬遜公司最先提出云計算的概念之后，云計算技術就受到了各大IT廠商和研究者們的廣泛關注。對于云計算技術的研究雖然才短短幾年，但是現在已經涌現出很多云計算系統，其中比較典型的系統有AmazonEC2、GoogleAppEngine、ApacheHadoop、WindowsAzurep以及清華大學透明計算平臺。
2云計算體系結構
云計算的結構是利用高速互聯網的傳輸能力，將數據的處理過程從個人計算機或服務器移到互聯網上的超級計算機集群中，這個計算機群是由成千上萬臺很普通的工業標準服務器組成，由大型的數據處理中心管理。由于云計算是網格計算、分布式計算等技術發展而來，系統所含技術更多，如編程模型、數據管理技術、數據存儲技術、虛擬化技術、云計算平臺管理技術等。云計算的結構也是一個逐步完善的過程，云計算結構如圖1。
（1）基礎層。面向具體的物理資源，主要對這些物理資源進行局部范圍內的管理，提供計算、存儲、帶寬等服務，這是所有應用功能的基礎。它通過對主機、存儲設備、網絡等硬件設備進行分布式集群、抽象化和虛擬化處理，將其虛擬化集群到一起，構成整個云計算與云服務的基礎設施，使對外看上去就像一個統一的整體，用戶只需發出約定的設備調用指令就可以獲得自己想要的“云”硬件資源，并為系統提供動態靈活的基礎設施層服務。
（2）資源池（數據庫）。虛擬化技術是云計算的一個重要組成部分，通過虛擬化技術可實現軟件應用與底層硬件相隔離，可以將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也可以將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。
（3）管理中間件。這個模塊具有承上啟下的作用，提供用戶管理、安全管理、資源管理、映像部署等，這是云計算資源管理系統及集成第三方開發應用功能的綜合管理平臺。管理中間件管理協調整個服務系統，比如身份管理、用戶許可、請求管理、使用費用管理、程序部署、程序調度、程序執行、程序回饋等，甚至還包括身份認證、訪問控制、病毒防護和安全統計。
（4）應用服務。提供運行在云上的應用和服務。用戶所處理的數據保存在互聯網上的數據中心，并不存儲在本地，用戶所需的應用程序運行在互聯網上大規模的服務器集群中，并不運行在用戶的個人電腦、手機等終端設備上。用戶只需能夠接入互聯網，就可以通過電腦、手機等終端設備，在任何地點方便快捷地使用數據和服務。
3高校云計算體系結構
傳統的服務能力在面對海量數據處理、跨地域分布式數據存儲以及高質量遠程教學等新增需求時，已不能滿足其需求。而云計算技術具有計算性能高、成本低、高效能的網絡共享、強大的網絡服務能力等特點，為高校教育機構的發展提供了新的方向。學校之間采用集中管理的模式，通過統一的管理，透過互聯網就可以訪問云計算的教學資源平臺。高校云計算體系結構如圖2。
云計算系統由大量服務器組成，并服務于大量用戶，而且采用分布式存儲的方式存儲數據。因此，在高校云計算系統中，不僅一個地區、一個國家，國內外大學可以聯系在一起，進行資源共享、相互交流。海量數據的處理是云計算系統一個重要的核心技術。
云計算為各學校提供了一個教學資源共享的環境，讓更多老師、學生能利用互聯網上的虛擬教學資源。在云計算的體系結構中，學生可以進行選課、查詢成績與學分、班級管理、提交作業等功能；老師可以進行成績錄入、課程管理等功能；教學管理人員可以進行學生管理、學籍管理、資料存檔、待辦事項處理等。基于云計算的教學系統，老師、學生、教學管理人員能夠跨時間、跨空間地進行交流與協作，在“云端”實現見習、實習與實訓的指導、交流、評測、監控等教學與管理工作，甚至實現視頻實踐教學展示。
基于云計算的虛擬實驗室是一個集虛擬實驗教學管理系統、實驗課教學指導系統、網絡實驗仿真等功能為一體的強大系統，可解決因實驗經費不足或高檔次、高價位設備缺乏所不能開出的實物實驗課的難題，同時也不會造成因使用不當、管理不善等因素造成的儀器損壞、元器件丟失等現象。同時，虛擬實驗還可以模擬實驗室中沒有的設備，而不受時空的限制，方便地進行實驗。
參考文獻：
[1]管剛，楊濤.淺談云計算對職業教育的影響[J].中國集體經濟，2010（4）.
[2]中國云計算網，什么是云計算？[EB/OL].http：///Article/ShowArticle.asp？ArticleID=1，2008.
第8篇：計算機體系結構范文
引 言：
信息技術的發展影響及其深遠，作為信息技術的核心網絡技術已經深入人心并用到各行各業。本文首先介紹了計算機網絡的體系結構，重點的介紹了體系結構中的ISO模型，以及成為實際國際標準的TCP/IP模型，另外，也介紹了局域網協議IEEE 802 。依據網絡體系結構的原理，依據TCP/IP模型和局域網協議設計了一個校園網原型。
1計算機網絡體系結構
計算機網絡系統結構(CAN,Computer Network Architecture)[1] 其定義為將計算機網絡的分層及其協議的集合。具體來說，網絡體系結構就是關于計算機網絡應設置哪幾層，每一層次又能提供哪些功能的精確定義。體系結構對計算機網絡應該實現的功能進行了精確的定義，而這些功能是用什么樣的硬件與軟件去完成的，則是具體的實現問題。本文側重討論了其中OSI參考模型、 TCP/IP參考模型、IEEE 802局域網協議[2]。
1.1OSI參考模型
OSI參考模型定義了開放系統的層次結構和各層所提供的服務。OSI參考模型本身并不是網絡體系結構。根據定義，網絡體系結構是網絡層次結構和相關協議的集合，而OSI參考模型并沒有精確定義各層的協議，只是描述了每一層的功能。
OSI參考模型有七層組。這七層包括：物理層;數據鏈路層;網絡層;運輸層;會話層;表示層;應用層[3]。
1.2TCP/IP參考模型
TCP/IP(通常它是指傳輸控制協議網際協議，Transmission Control ProtocolInternet Protocol)是發展至今最成功的通信協議，它被用于當今所構筑的最大的開放式網絡系統Internet之上就是其成功的明證。
TCP/IP有四層組成，這與OSI由七層組成不相同。這四層包括：應用層(Application);傳輸層(Transport);網絡層(Networt);鏈路層(Link)。
1.3IEEE 802參考模型
為了使局域網中的數據鏈路層不致過于復雜，就應當將局域網的數據鏈路層劃分為兩個子層，即：媒體接入控制或媒體訪問控制MAC(Medium Access Control)子層和邏輯鏈路控制LIC(Logical Link Control)子層，而網絡的服務訪問點SAP則在LIC層與高層的交界面上[3]。
2校園網設計方案與實現
2.1利用計算機網絡設計校園網的意義
在知識經濟和數字化生存時代，校園網在資源共享、知識傳播、育人管理等方面發揮越來越重要的作用，因此其設計建設要本著高起點而又經濟實用的標準。具體來說，應是一個以寬帶IP網為目標建立數據、語音、視頻三網合一的一體化網絡;為提高網絡可靠性及安全性,需要在主干網采用光纖布線，校園網應實現虛擬局域網的功能，以保證全網的良好性能及網絡安全性;主干網交換機應具有很高的包交換速度，整個網絡應具有高速的三層交換功能;網絡應該采用成熟的、可靠的快速以太網和千兆位以太網技術作為校園網主干;校園網應選用先進的網管軟件，建立完善的網絡管理體系;在設備方面，應選擇有校園網成功案例的網絡廠商的設備，同時為Internet撥號用戶和移動用戶提供接口;網絡還應具有良好的擴展性。
2.2需求分析
隨著該校信息化建設,教學資源整合,加強本地院校,遠程院校,研究所,后勤部門的管理,能實現行政，教學，科研在網絡上進行，實現接入中國教育科研網的信息化目標。
服務需求：
該校園網主要服務內容是
---客戶機/服務器數據
---Web
---多媒體教學，VOD，視頻會議
---語音/傳真
---網絡管理
校園網的設計原則：
先進性：-由于網絡技術的日新月異，更高的帶寬和更先進的應用層出不窮，本校園網將在未來幾年的運行中能達到應用需求的先進性，能在較長時期內達到業界的先進水平，保護用戶的投資。
可靠性：-將要建設的校園網將是高可靠性，達到24小時不間斷，無故障，穩定運行。網絡的局部問題不能影響大網絡的運行。
可擴展性：-骨干節點設備的性能具有向上擴展的能力，以備將來更高帶寬和應用的需要。
可管理性：-整個校園網將采用集中式管理，能夠監控網絡的運行，并能找出網絡節點的故障所在，迅速恢復用戶的應用。
安全性：-由于整個大學的管理事務都將放在校園網上，不同部門的重要數據將要求絕對安全，可訪問與不可訪問將嚴格限制。
2.3方案實現
為了實現上述服務，方案將按照TCP/IP模型和局域網協議IEEE 802標準，采用星形全交換千兆以態網的千兆主干，百兆交換到桌面的大型校園網解決方案[5]。
方案特點：
(1)高性能全交換，千兆骨干(多模光纖)、百兆交換到桌面(UTP雙絞線);
(2)虛擬局域網策略，提高局域網絡內部安全與性能;
(3)多業務，多媒體教學、辦公管理、遠程通信一網實現;
(4)IP/TV多媒體應用系統，廣播需求，實現多媒體教學、及寬帶視頻節目點播;
(5)管理簡單，基于瀏覽器和網絡管理工具的圖形化配置;
(6)系統安全，集成路由器防火墻，提供互聯網接入的安全保障;
(7)高速緩存，提高廣域網速度，降低網絡費用;
(8)經濟實用，高性價比產品配置，支持系統平滑升級。
網絡設備組成為：
Cisco 3640路由器 一臺 (Cisco 3640服務器配有四個模塊插槽, 假定購置了NM-4A/SF模塊(四個同/異步串口)，NM-2E2W模塊(兩口局域網口，兩口廣域網卡槽)，NM-16AM模塊(16口模擬MODEM 網絡模塊)，集成防火墻功能，位于網絡中心)
Catalyst 4500交換機(48口)一臺(中心交換機，可兼容下一代(next generation)網絡平臺，位于網絡中心)
Catalyst 3524/3548交換機多臺(工作組交換機，要接入校園網的各個學院建筑物,行政樓，學生公寓樓，住宅樓每棟一臺，位于主配線間)
Catalyst 2924M-XL交換機多臺(用于建筑物每一工作區樓層或每住宅單元,可通過堆疊以獲得更多端口數目，位于中間配線間)
Cisco 2610路由器一臺
Cache Engine高速緩存一臺
IP/TV視頻軟件一套
這一方案的網絡中心交換機設備為Catalyst4500，它的以太網端口全為千兆。用Catalyst3524(24口)/3548(48 口)作為工作組交換機連接到桌面， 3524/3548的千兆上聯口連接到中心交換機的千兆口而形成了一個強有力的網絡主干;3524/3548的10/100M端口為所有教學和辦公用PC 提供連接，這些端口自適應的特性使PC網卡不論是舊有的10M還是新配備的100M都能應用自如，便于網絡的逐步升級。千兆主干、100M到桌面的連接方式能將多媒體教學的優越性發揮得淋漓盡致，即使有更多用戶方便加入到視頻點播服務，網絡帶寬在較長時間內不會成為瓶頸。
遠程訪問的路由器為Cisco 3640，3640共有四個接口插槽，可選配更多的撥號端口或將插槽空余留作以后網絡擴充用;3640的局域網接口也為模塊形式，用戶可根據遠程訪問的數據量大小選擇10M或10/100M端口;3640還具有較高的數據處理能力，使廣域網的容量能隨局域網的改進作相應提高。
3結束語
該文利用計算機網絡體系結構的基本原理，采用TCP/IP模型和IEEE 802 ，利用最新的網絡技術和設備設計了某個校園網的原型。該原型的應用可以提高院校的管理水平和效率。提高院校的教學管理效率和教學質量，具有顯著的社會意義，對院校的局域網的建設具有一定的參考價值。
第9篇：計算機體系結構范文
目前國內高校的計算機專業硬件類主干課程從低到高分成數字邏輯、計算機組成原理和計算機體系結構。主要存在兩個問題：一是教學內容相對老化：課程內容講述以中小規模、集成電路設計數字系統，與當前大量使用大規模超大規模集成電路和EDA工具的大趨勢不符合；二是各課程之間尤其是數字邏輯和計算機組成原理的各知識點關聯性不強。計算機組成原理的控制器設計以微程序方法為主，與當今廣泛采用的RISC處理器的硬接線法控制器技術不相適應。
計算機組成的實驗內容是對設計好的部件進行連線，學生對各部件的具體實現并不是很清楚。我們希望通過教學內容的改革，使學生能深入了解計算機尤其是CPU部件的硬件實現細節，為后續的計算機體系結構的學習打下。
2數字邏輯與部件硬件課程設計課程內容更新分
2.1數字邏輯電路基礎內容
基礎部分內容包括兩大部分。第一部分是VHDL語言和EDA工具的使用。我們講述的所有內容都要求學生能用VHDL語言描述，EDA工具選擇與實驗配套的Xilinx ISE，與實驗的側重點不同，課堂內容中主要使用仿真部分功能。第二部分是電路基礎部分包括組合電路部分的基本的邏輯門，多路器和譯碼器，算術電路。時序電路部分的觸發器、寄存器、計數器、有限狀態機。有限狀態機是CPU控制器的基礎，除了要求掌握用觸發器和邏輯門實現外，還要學生掌握用計數器和多路器實現有限狀態機。講述密碼鎖實現的兩種方法：一種實現方法是傳統的作為一個整體的有限狀態機來實現。第二種方法是把整個有限狀態機分成兩部分：數據通路由數據寄存器、多路選擇器和比較器構成；控制器的有限狀態機根據數據通道的狀態對數據通道進行控制。在有限狀態機中引入數據通道和控制單元的概念，加深學生對計算機部件及其相互關系的理解。
2.2計算機部件相關內容
這部分內容主要講述三大部分內容：一是指令系統，以RISC架構的MIPS指令系統為主線；二是在講述了密碼鎖的基礎上引入CPU的數據通路及控制器的實現，控制器講述微程序及硬接線法，并以RISC處理器中常用的硬接線法為重點；第三部分內容是綜合前面學的知識，講述實現一個單周期簡單CPU的過程。簡單計算機的狀態單元有程序計數器PC、程序存儲器IM、數據存儲器DM和寄存器文件RF。程序計數器是一個32位的寄存器：寄存器的輸出值指向當前指令，輸入PC′指向下一條指令。程序存儲器只有一個讀口，它有一個32位的地址輸入A，32位的數據讀輸出（指令）RD。寄存器文件包含32個32位寄存器，包含兩個讀口和一個寫口。每個讀口對應5位地址輸入，A1和A2，對應的數據口為RD1和RD2，一個寫口WD3對應的5位地址A3。數據存儲器可讀寫，如果寫信號WE有效，數據從WD口寫入存儲器，否則數據從RD口讀出。除此之外，還有加法單元計算地址及跳轉。所有部件用VHDL語言描述，配合實驗課程在實驗儀上完成一個十多條指令的RISC CPU的設計。
3計算機體系結構課程內容及實驗設置
去除重復的MIPS指令系統，增加新的數據級并行內容，增加硬件具體實現的實驗，分兩步實現：第一步，在數字邏輯與部件設計的單周期CPU的基礎上實現一個5級流水線（取指、譯碼／讀寄存器、執行／有效地址計算和寫回）的定長指令，硬接線控制器的32位RISC處理器；第二步，實現一個直接印象或二路組相聯的Cache。指令級并行部分包括動態調度，前瞻執行等不適合硬件實現的實驗采用軟件模擬。
4結束語
