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計算機系統結構范文第1篇

關鍵詞：系統結構；系統；數據庫；學習論壇；動態網頁；在線考試

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 01-0000-02

Computer Systems Architecture Assisted Teaching

――Database Design and Implementation

Liu Wenjie

(Guangdong Trade&Industry Higher Technical School,Lechang512200,China)

Abstract:This paper introduces how to design and implement a database for computer architecture aided educational system.It introduces how to use Java Server Pages with the character of setting up and running interactive and dynamic web server and other specialties to make up dynamic page and expounds systematically how to design,create,manage and maintain the website’s database by using databases.

Keywords:System architecture;System;Database;Study forum;Dynamic page;

The on-line examination

一、引言

（一）專題輔助教學系統的發展現狀

通過互聯網，學生可利用遠程資源在網上完成學習的各個環節。但是目前很多專題學習輔助教學系統存在許多不足，主要包括以下幾個方面：

1.重開發實踐，輕理論研究，真正實用的教學軟件系統不多

2.專題選擇的范圍不恰當

3.專題內容多雜，針對性差，學科特征有所忽視

4.忽略“師生共建”的原則，建設主體單一化

5.輔助教學系統建設過程與應用過程分離

二、數據庫系統功能設計

（一）數據庫設計方案

1.數據庫設計原則及優化

數據庫設計遵循生命周期法等系統方法，強調分步進行和推遲實現。用戶是系統開發設計的提出者和最終使用者，因此在進行數據庫設計時必須強調用戶參與。數據庫的設計應分階段進行，前一段的結果作為后一階段設計的依據，后一階段也可以向前一階段反饋要求。具體設計步驟如下：

（1）需求分析：通過廣泛、詳細、深入的調查，了解計算機系統結構輔助教學系統的信息需求和處理需求，根據調查結果形成合理的需求分析說明書，作為設計的依據。它包括數據庫所涉及的數據范圍、各項數據的特征描述、數據量等。如數據名稱、類型、是否主碼等。

（2）概念設計：利用數據庫模型表述數據與數據之間的關系。在概念設計的時候先設計與具體的用戶應用相關的設計結構，然后進行視圖集成，經過反復推敲、修改，最后得到一個能正確的反映單位數據及其相關聯系并能滿足各種處理需求的數據模型。

（3）邏輯設計：將概念數據模型轉換為一DBMS對應的邏輯數據模型，同時也將用戶視圖轉換為外模式。

（4）物理設計：根據具體DBMS的特點設計數據庫內模式，由于計算機系統結構輔助教學系統的數據庫并非大型數據庫所以對系統性能影響不大，但是同樣應該根據處理要求、設備性能等進行精心的設計優化。

在分步設計的過程中，如果發現某一階段的設計不理想，可以立即反饋，對原設計進行修改，通過如此反復進行，實現數據庫的優化。

2.數據庫的安全性

計算機系統結構輔助教學系統使用Microsoft Office Access 2003數據庫。為了保證數據庫的安全，限制非授權的存取，數據庫系統具有一個安全與授權子系統。它包括方面的內容：第一，為管理員提供建立用戶帳號和密碼，第二，進行安全性檢查。

在本教學系統中，數據庫安全體現在以下兩個方面：

（1）采用數據庫密碼的登錄。

（2）采用MD5加密算法進行加密。防止了SQL的注入，即使數據庫被非法登入也無法知道用戶的登陸信息，大大提高了用戶信息的安全性。

（二）數據庫系統的功能設計

1.學習論壇模塊數據庫實現的功能

學習論壇系統模塊的結構功能如下所示：

（1）用戶注冊：以嚴格的注冊流程，合理化的動態表單，實現注冊人員的信息收集。

（2）用戶登陸：動態實現窗口登陸，功能引導，并對非法登陸給予限制。同時登陸時根據權限授予相應的功能，登陸時分三種權限：普通用戶，斑竹，超級管理員。用戶登陸頁面。

（3）帖子管理：對各欄目帖子的管理，可以簡便實現帖子的回復，打印，增刪新貼。同時可以搜索相應發貼人的資料。

（4）公告管理：管理員可隨時登陸更新公告的信息，修改，添加，刪除已的公告信息。

（5）用戶管理：超級管理員可以授予用戶不同的權限，通過斑竹管理相應的論壇，減少超級管理員的工作量，方便論壇的管理。同時，管理員也可以啟用禁止用戶，修改，刪除用戶的信息及他所發的帖子。

（6）搜索功能：可以實現用戶對帖子及用戶的分類快速搜索。按的時間和論壇類別進行限制性的搜索。

（7）資料顯示：顯示當前用戶注冊的信息及發，回帖子的情況，同時也可以對已添的資料進行修改，刪除。

（8）論壇管理：管理員可以整添新的論壇，確定斑竹人選，還可以對已有的論壇進行修改，刪除。

2.新聞公告模塊及在線考試模塊數據庫實現的功能

在新聞公告模塊中當用戶打開系統首頁后，首先看到的是新聞動態、站內公告兩個版塊，其中每個版塊均顯示最新的8條信息，并且提示的標題，時間，作者，瀏覽次數。大家可以分版塊有選擇的查看最新新聞動態、閱讀本站的最新公告。

新聞動態模塊與站內公告模塊類似，點擊相應的標題就可以直接進入相應的閱讀，并且可以在百度上搜索與之相關的信息，如圖1。

在線考試模塊，對用戶進行在線測試。這里選擇10道有代表性，不同難度的試題對學生進行測試，目的是驗證學生對這個知識點的掌握程度，答題完畢提交后會自動顯示結果，并且給出正確的結果。

3.后臺管理模塊數據庫實現的功能

在后臺管理模塊中當用戶打開管理首頁后，首先看到的是登陸界面，只有在正確登陸的情況下才能對后臺的信息進行更新。后臺管理主要包括下面幾項功能：新聞動態文章的管理，站內公告文章的管理，用戶管理，站點信息動態管理，頻道欄目的管理。

進入后臺管理模塊，在后臺登陸界面中輸入相應的用戶名和密碼，系統隨機產生四位有效驗證碼，在上述三項正確填寫后，進入后臺管理的首頁登陸成功，就可以直接進入管理界面，進行相應信息的管理，如圖2所示。在首頁中，可以對用戶，新聞，公告，頻道欄目，站點信息進行相應的管理。圖3是后臺管理模塊流程圖。

三、結論

我們在研究國內外已有的計算機系統結構輔助教學系統的基礎上，結合師生的實際需要，開發了新的計算機系統結構輔助教學系統。本系統主要包括課堂教學、學習論壇、在線考試、課件下載，維客天下，教學大綱，后臺管理等功能模塊。

本文主要介紹了計算機系統結構輔助教學系統數據庫的設計與實現過程。首先，說明了利用JSP創建并運行動態交互的網絡服務器應用程序生成動態網頁的方法，然后，系統地闡述了使用數據庫進行網站數據庫的設計、創建、管理和安全維護的方法。最后，介紹了添加數據庫驅動，建立數據連接，完成數據操作，關閉數據庫連接的實現方法。本軟件系統測試結果表明系統的學習功能比較全面、運行良好，為廣大學生提供了一個很好的學習計算機系統結構課程的輔助平臺。

參考文獻：

[1]彭林,余艷.Access 2003金典教程.北京:人民郵電出版社,2001

[2]廖彬山,高峰霞.Web數據庫開發技術.西安:電子工業出版社,2001

[3]Database Systems-A Practical Approach to Design,Implentation,and Management Thomas Connolly,Carolyn Begg.

計算機系統結構范文第2篇

關鍵詞：高級計算機系統結構；雙語教學；課程建設；

作者簡介：裴頌文（1981-），男，湖南邵東人，上海理工大學計算機科學與工程系，講師。（上海 200093）

基金項目：本文系上海市教育委員會重點課程建設項目（項目編號：1K-12-302-001）、上海理工大學核心課程建設項目（項目編號：1K-00-302-010）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0076-02

面對國內知名高校計算機專業建設國際化教學的大趨勢，上海理工大學加大計算機專業課程國際化建設的力度，培養國際化教學團隊，開辟國際化精品課程。從課程設置、教材選編、師資隊伍、助教制度、國際交流等五個方面建設一套上海理工大學獨特的國際化教育模式，體現出教育差異化優勢。培養既具有專業背景又能走向國際的計算機專業學生，推進上海理工大學由教學研究型向研究教學型大學轉變，把上海理工大學建設成“卓越工程教育”的上海市旗艦高校、全國工程教育的示范高校。

計算機科學技術的變革日新月異，計算機系統結構的發展突飛猛進，通過引進全英文經典教材實施雙語教學具有重要的意義。在計算機專業本科生課程中實施雙語教學的前期嘗試，效果不盡如人意。主要原因在于：第一，本科生的英語聽力和閱讀能力欠缺，難以有效地理解課程內容；第二，本科生的專業基礎的知識結構尚不完整，無法深入理解計算機系統結構的研究前沿課題。而針對研究生的“高級計算機系統結構”課程采用雙語教學，因為絕大多數研究生都具備大學英語六級的水平，外國留學生也均來自母語是英語的國家，英語聽說能力基本能滿足教學的需求；同時，研究生絕大多數都是計算機相關專業畢業的本科生，具備計算機相關專業的基礎知識。

通過對“高級計算機系統結構”的雙語教學，一方面使得研究生能獲得最新的研究方向和研究熱點，另一方面將進一步提升研究生的專業英語能力，使得研究生在未來的研究和工作中受益。特別是在2011年計算機科學與工程系獲得計算機科學與技術專業和軟件工程專業兩個一級學科碩士學位授予權的發展機遇期，增強計算機系統結構研究領域內的科研力量，擴大科研創新增加科技成果，推進“高級計算機系統結構”課程的雙語教學能力和課程建設，具有重要的現實意義。

一、優化課程設置

計算機系統結構是計算機科學與技術及其相關專業的學位課，其教學內容涵蓋了計算機組成原理、編譯系統、操作系統、數據結構、數字邏輯等計算機專業的基礎課程。因此，國內外著名大學計算機系對這門課程非常重視。據調查，美國的MIT、CMU、UIUC、Stanford 等著名大學都采用最新的計算機系統結構領域內的權威教材，如David A. Patterson等人編寫的《Computer Architecture：A Quantitative Approach》。上海理工大學計算機相關專業的研究生課程“高級計算機系統結構”，進一步量化分析和設計計算機系統結構，多年來一直將該課程列為研究生的學位專業課。從前幾年的教學情況來看，這門課程在課程設置上的主要問題體現在：

最近幾年計算機系統結構發展迅速，如多核處理器、內存技術、總線技術等都取得了飛躍發展，而前幾年的課程內容知識陳舊，難以跟上最新技術的步伐，學生希望接觸到最前沿的學科發展和研究動態。

“高級計算機體系結構”課程，教學內容與本科階段的課程內容差別不大，學生覺得有重復教授的內容出現。

由于計算機系統結構是計算機專業綜合性最強的一門課程，涉及到計算機軟件設計、編譯系統、硬件設計等全面知識，學生學習基礎薄弱，學習起來比較吃力，從而導致愿意從事計算機系統結構前沿研究的學生不多。

學生反映該課程教學內容多，知識結構全面，前沿課題突出，學習難度大。但是，該課程的學時數和學分數嚴重偏少，難以深入理解和講授，不愿意花費大量時間著重學習一門學分偏少的課程。因此，該課程的重要性難以引起學生的重視。

因此，對“高級計算機系統結構”課程采用雙語教學，在課程設置和教學內容上非常重視教學內容的更新，堅持每年更新的內容占15%～20%。因此，本課程決定不選用前幾年教學中的老教材，而選用最新的、全英文版本的《Computer Architecture：A Quantitative Approach（Edition 5）》作為高級計算機系統結構的教材，并且跟蹤計算機系統結構領域內的最新研究成果，組織研究生分組討論和課程報告。不僅讓學生學習計算機系統結構的理論知識和分析方法，引導學生提出新的方法和新的解決方案，而且要求學生采用最新的研究工具，親自動手設計設計實驗，完成方法的驗證，進一步提高學生的動手能力和編程能力。

二、更新教學內容

一方面采用最新版本的、與國際接軌的計算機系統結構量化分析教材，由主講教師進行課堂教學，學生學習；另一方面采用研討式教學方法，在主講教師對前沿課題進行介紹的基礎上，由學生分組就某個領域進行專題研究，并由學生提出新方法或新的解決方案，分享新思想，研討新辦法。如此，采用師生互動方法，學生既學習到了基本方法又能體會到研究最新技術的樂趣，獲得研究成果的成就感。因此，教學內容主要包含計算機系統結構量化分析課程教學和前沿課題研討兩個方面。專題教學內容更新如表1所示。

三、強化師資隊伍

從事國際化教學的教師可以從三個方面進行師資隊伍建設：

加快青年教師國際化交流與培訓的力度，培養本校青年教師骨干，建設一支穩定的全英語或雙語教學隊伍。近幾年連續、有序地派出優秀青年教師到美國、加拿大、澳大利亞等國的著名大學進行教學培訓和合作研究。

引進具有國際教育經歷的教師，開設具有國際特色的專業課程。近幾年連續引進了包括來自德國、日本、美國等國著名大學和研究機構的教授或博士畢業生，提升了教師國際化教學水平的整體實力。

邀請國外專家來華開展學術講座、學術論壇等。通過教師“走出去”、國外教師“引進來”的戰略，可以有效促進學術交流，提高學校知名度，對學校的國際化招生具有重要的作用，對推動上海理工大學國際化教育戰略、促進學校辦學方向的轉移具有重要作用。

四、建設助教制度

建設穩定的助教制度，形成有效的助教評估體系。有助于鞏固國際化教育的成果，提高理論教學的效果，學習國內外著名高校計算機專業的教學經驗，開展綜合性課程設計課程。穩定的助教隊伍對穩定教師的教學精力、提高教師的教學水平有重要的促進作用。其中，需要涉及以下相關制度的改進工作：改進教師教學工作的評估體系，進一步規范教師對課程設計教學彈性工作的認定；設立穩定統一的助教制度，設置助教專項基金，保證助教的適當報酬，提高助教的責任心。學校要有專門的資金和相應的崗位安排。無論是研究生當助教還是新招聘的畢業生當助教，都應該遵守明確的崗位責任和職業規范。

五、促進國際交流

國際交流對提高上海理工大學的國際知名度、提高教師的教學水平、提升教師與學生的研究能力都具有舉足輕重的作用。從以下方面加強建設：設立國際會議資助專項資金，資助學生或青年教師參加高水平的國際會議；積極開展與國外知名大學、教授的合作，加強對上海理工大學專業的介紹；派遣青年教師訪問國外知名大學、研究所等；學校設立專項基金，鼓勵計算機科學與技術等專業籌辦高水平的國際會議；加強學校同海外留學生、各使領館的聯系，促進國際化教育的順利開展。

六、修訂考核方式

由于這門課程著重培養學生的創新能力和實際動手能力，因此學校將以前注重考核基礎知識的學習轉變為著重考核學生創新能力和實際動手進行研究的能力上。因此，修訂后的考核方式如表2所示。

七、結論

通過對“高級計算機系統結構”課程的雙語教學，基本達到了預期的目標，既鍛煉了學生的學習和研究能力又提升了教師的教學水平和教學效果。計劃在鞏固當前雙語教學的基礎上，在后續幾年針對外國留學生開設“高級計算機系統結構”的全英語教學課程，逐步打造計算機系統結構的精品課程，提升課程的教學品質，推進計算機科學與技術專業的國際化建設進程。

參考文獻：

[1]丁紅.計算機系統結構課程雙語教學探索與實踐[J].科技信息，2009，（15）.

[2]范玉濤.計算機科學與技術專業專業雙語教學體系構建[J].計算機教育，2011，（24）．

[3]張晨曦，王志英，劉依，等．“計算機系統結構”課程內容體系的研究[J].計算機教育，2009，（20）.

[4]陳潔，張燕平，趙姝.計算機系統結構課程教學研究[J].計算機教育，2012，（4）.

計算機系統結構范文第3篇

摘要：本文探討了計算機專業“計算機組成原理”和“計算機系統結構”學科重組的課程體系。

關鍵詞：課程設置；教學內容；整合

中國分類號：G642

文獻標識碼：B

1兩門課程的開設情況

“計算機組成原理”是計算機專業本科生必修的重要核心硬件基礎課程之一。計算機專業本科生都會開設該課程。該課程從單處理計算機系統的概念出發介紹硬件和軟件兩部分，其硬件部分主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大功能部件，通過總線構成一個完整的硬件系統。通過學習本課程，學生能建立清晰的“整機”概念，能夠掌握計算機的一般組成原理和內部運行機理。

“計算機系統結構”是計算機及相關學科的專業基礎課程，是計算機硬件與結構方面重要的一門課程。部分應用技術型計算機專業本科生沒有開設該課程。我們學校就沒有開設。該課程主要研究軟件、硬件功能分配和對軟件、硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件實現。從總體結構和系統分析這一角度來研究計算機系統。本課程的學習目的是建立計算機系統的完整概念，學習計算機系統的分析方法和設計方法，掌握新型計算機系統的基本結構及其工作原理。

2國外相關教材內容

目前國外有很多類似教材包含了近乎兩門課程的教學內容。美國計算機專家William Stallings編著的世界著名計算機教材Computer Organization and Architecture ：Designing for Performance(Seventh Editon)是介紹當代計算機體系主流技術的最新技術的優秀教材。該書以Intel Pentium 4和IBM/Motorola PowerPC作為考察實例，將當代計算機系統性能問題和計算機組織與體系結構的基本概念及原理緊密聯系起來。主要內容有CPU性能設計、指令流水線、整數和浮點算術、微程序設計的控制器；RISC處理器和超標量處理器；最新的IA-64體系結構和Itanium處理器；PCI新型系統總線規范；cache存儲器組織、cache一致性問題和MESI協議；包括行總線和最近研發的InfiniBand；最后是多個處理器的并行組織，包括對稱多處理機、機群系統、非均勻存儲器存取(NUMA)系統。

3兩門課程的比較和整合

應用技術型本科計算機專業課程的設置應做到面向市場、靈活有效，要對教學內容進行精選，把體現當代科學技術發展特征、多學科知識交叉與滲透的趨勢和動向反映出來。整合后的內容如下表所示。

整合后的實驗主要是運算器及設計實驗、存儲器及設計實驗、控制器及設計實驗、系統總線控制實驗、模型計算機實驗等。

整合后的課程設計主要是設計指令系統實現基本模型計算機、基于CPLD的模型計算機、基于RISC處理器的模型計算機、基于重疊技術的模型計算機、基于流水線技術的模型計算機等。注意根據課程進度進行相應的具體的實驗項目，此外還要兼顧先簡后難。可以先進性簡單的驗證式實驗，然后稍有難度的設計性實驗，最后是較大難度的綜合性實踐。

參考文獻

[1] 鐘榮柏． 應用型本科計算機專業課程體系的探討[J]． 科教文匯,2007,(4)．

[2] 王忠華，屈會芳． “計算機組成原理”課程教學的改革與實踐[J]． 電腦知識與技術(學術交流),2007,(13)．

[3] 柴志雷． “計算機組成與體系結構”教學初探[J]． 考試周刊,2007,(27)．

[4] 李玉桃,黃賢英． 計算機硬件課程實踐教學的改革探討[J]． 重慶工學院學報(自然科學版),2007,(7).

計算機系統結構范文第4篇

【關鍵詞】數據庫系統；計算機體系結構；應用；優化

0 前言

數據庫系統作為計算機體系結構的重要組成部分，其在構成上主要以數據庫、計算機系統、管理系統以及應用程序等為主。其中各部分功能的發揮都可能對數據庫系統產生影響，如數據庫系統需由計算機系統進行硬件環境的提供，而數據庫負責數據的存儲等。因此，如何做好數據庫系統的優化成為現行計算機體系結構完善中需考慮的重要內容。

1 計算機體系結構的相關概述

關于計算機體系結構，其實質為系統元素的集合，在集合內系統元素能夠協調配合的基礎上，便可根據預先定義目標完成信息處理過程。常見的系統元素主要有計算機硬件與軟件、數據庫系統、文檔以及人員等方面。其中硬件負責電子設備或機械設備的提供以使得計算機能力以及其他外部世界功能得以實現；而軟件可作為文檔、數據庫與程序的稽核，提供計算機運行中需要的邏輯方法；數據庫則用于集合所有軟件訪問的信息；文檔用于描述計算機系統中的所有圖形、表格等信息。現行在Internet網絡普及的背景下，要求計算機體系結構在完善過程中能夠做到對各類型信息資源進行輸入、輸出以及管理，而這些信息資源管理活動的開展便需依托于數據庫系統，其是計算機領域中發展極為迅猛的技術，同時也是保障計算機體系結構作用發揮的關鍵部分[1]。

2 數據庫系統在計算機體系結構中的具體體現

計算機體系結構中，數據庫系統的應用主要體現在四種模式，包括分布式服務器系統、服務器模式、工作站模式以及終端模式等，各種模式在整個計算機體系結構中應用的效果也存在一定的差異。在網絡技術快速發展的背景下，現今計算機體系結構中數據庫系統模式又傾向于web服務器模式。實際應用中，以往四種數據庫系統模式即表現出明顯的優勢，也存在許多弊端，具體體現在以下幾方面。

2.1 從主機/終端模式角度

該模式是計算機體系結構中應用的最早結構模式，其結構具有明顯的集中式特征，要求在主機上進行數據庫以及管理系統的設置，其他相應的應用程序也需在主機中體現出來。但這種模式下，數據信息共享性極差，僅用戶終端能夠進行數據的使用，若需對數據庫進行訪問，要求用戶采取撥號形式或利用本地終端以獲取需要的數據。其中的本地終端大多不具備數據處理能力，僅以通信軟件、鍵盤與顯示器為主。然而不可否認，這種集中式的系統結構對于存儲設備中數據區能夠安全處理，不同類型的并發用戶都可為該結構所支持。從其應用的弊端看，主要表現在系統維護較難，計算機體系結構本身在硬件、軟件等耗費較多成本，加上數據庫體系結構中的終端系統成本與維護費用，將使計算機應用難以獲取應用的經濟效益。另外，該模式應用下，網絡性能完全取決于主機性能，若有多個用戶共同聯網，計算機系統的整體性能將表現出明顯的下降趨勢[2]。

2.2 從文件服務器/工作站模式角度

該模式應用下主要需在計算機體系結構中文件服務器處進行管理系統的設置，在所有PC工作站中都有相應的處理程序存在。一般文件服務器在功能上更側重于接收與發送文件，并將共享數據向用戶提供，但在協同處理方面卻較為缺失。事實上，從計算機系統運行中便可發現，即使文件服務器具備較為明顯的運行速度優勢，但PC中數據庫管理系統處于運行狀態時仍會限制文件服務器的性能。而且文件傳輸過程中多以整個文件為主，一旦數據庫訪問用戶數量增加時，傳輸量也將隨之上升，系統運行因此受到影響[3]。

2.3 從客戶機/服務器模模式角度

對于這種服務器模式，其主要在服務器處設置數據庫管理系統，服務器端與客戶端都可利用管理系統進行數據處理。相關的數據處理或數據存儲等，可在管理系統運行于服務器端時實現，而在處理輸入或輸出問題以及屏幕交互時，要求管理系統運行于客戶端。此種數據庫系統模式在優勢上主要表現為能夠利用兩個系統完成數據的處理，無需考慮系統難以承受過大信息流量的問題，且在維護管理或系統升級中不會耗費過多的成本。而且使數據庫管理系統在服務器端或客戶端運行時，也可使計算機整個系統的性能得以提升。但該模式應用過程中也表現出一定的弊端，如數據庫需保持一定的獨立性，為用戶使用帶來較多難題，如企業中各部門應用數據庫時如何做到數據庫關聯等。因此，計算機體系結構中數據庫系統的應用需考慮到引入“無縫隙”訪問技術，典型的如分布式處理技術等[4]。

2.4 從分布式系統角度

相比前幾種數據庫系統應用模式，分布式數據庫強調同一系統中數據保持一定的邏輯關系，并在整個計算機網絡中使數據在不同節點處分布。實際應用中，為保證用戶能夠遠程獲取數據信息，不同位置服務器都需將數據庫管理系統設置其中，用戶數據獲取時如從本地數據庫系統一般，直接將請求數據向數據庫服務器中發送，若服務器中未尋找到用戶數據，可直接通過網絡將用戶請求向其他數據庫服務器中發送，完成信息搜索后會將相應的信息傳輸給用戶，大多情況用戶都難以判斷是哪個數據庫服務器為其提供的數據信息。因此，這種模式的應用可滿足現代企業需求，對于解決遠程數據傳輸與共享問題可起到明顯的效果[5]。

3 優化數據庫系統的相關建議

現行數據庫系統為適應計算機技術快速發展步伐，除采取分布式數據庫系統模式外，也將Web技術融入其中，許多數據庫廠家多采取數據庫管理系統與Web技術相結合的方式，使數據庫內容檢索僅需通過Web瀏覽器的訪問便可完成，對該類型數據庫系統可稱其為Web數據庫系統。為使數據庫運行效率進一步提高，在數據庫系統優化過程中需做好系統框架的設計，優化數據庫的同時考慮數據對連接池進行優化，具體優化策略主要表現在以下幾方面。

3.1 系統框架設計的思路

系統框架設計過程中首先考慮系統結構問題，從計算機體系結構中傳統數據庫系統結構的應用現狀可發現，其中存在弊端不僅制約系統整體性能的提高，而且易產生過多的成本。對此，在系統結構設計上可選取B/S結構，其優勢主要表現為：①客戶端負載問題得以解決。如C/S結構下，數據處理功能、顯示功能都需由客戶端負責，承受的負載較大，特別當前客戶端應用程序不斷增加的背景下，客戶端的有效運行更面臨較多難題。此時將B/S結構引入其中，服務端會承擔部分客戶端的數據處理任務，許多數據訪問或計算都可在服務端完成；②兼容性較高。該結構下主要以JSP為前端界面，將Java語言融入后可使服務器執行壓力得以緩解；③靈活性較強。B/S結構下各層都以獨立的形式存在，即使其中一層出現異常也不會對整個系統產生影響；④維護成本較低。由于該結構應用下需將瀏覽器安裝于客戶端中，服務器可完成相關的系統升級或維護工作，不會對客戶端產生影響，有利于維護成本的控制。本文在系統框架設計中考慮在B/S結構應用的同時，使其與傳統C/S結構以及web技術相結合，以此構建集數據庫、服務器以及瀏覽器于一體的結構體系，將其稱為B/S/S結構體系。

框架設計中還需做好開發語言以及數據庫連接的充分考慮。其中在開發語言選擇方面，現行較為常見的主要以PHP、JSP以及ASP為主。相比之下，為滿足數據庫系統優化需求，要求開發語言應以簡潔高效、便于移植等特征為主，所以可將JSP作為系統開發語言。而從數據庫連接角度，應用較為廣泛的技術主要以JDBC為主，但需注意的是該技術應用時要求數據庫使用后保持斷開，一旦數據庫連接過多將導致內存發生泄漏，甚至使服務器癱瘓。這就引入連接池技術，將JDBC訪問技術下的弊端進行解決[6]。

3.2 數據庫的進一步優化

為適應計算機體系結構要求，數據庫系統優化中首先需考慮數據庫設計問題。以SQLServer數據庫優化為例，設計過程中主要需在解決邏輯庫規范化弊端的基礎上進行物理數據庫的生成。其中邏輯庫規范化弊端方面，可采取將重復屬性、計算字段等融入數據庫實體內。但應注意設計中往往易出現數據庫歷史記錄保存問題，因歷史記錄使用頻次較少，所以需分離歷史數據與其他訪問數據。而物理數據庫生成方面，要求對計算機體系結構中的硬件資源、數據庫訪問格式進行判斷，在此基礎上利用數據行的設置使I/O操作得以減少，或直接對SQLSever利用同一物理設備存儲圖像或文本數據，可使系統性能得以提高。

其次，應做好調整硬件工作。調整中如在磁盤子系統方面，通常數據庫系統中應用的磁盤驅動器極易出現超載問題，影響系統性能，對此可考慮增設磁盤驅動器，可保證I/O子系統性能問題得以解決。而在內存方面，通常提升數據庫性能的方式主要以物理內存的增加為主，但這種方式涉及的成本較高，應考慮對數據庫實際內存進行優化配置，如對其內存數值的調整等。

最后，做好SQL語句與查詢計劃的優化。在優化SQL語句中，主要要求避免SELECT*語句、DISTINCT的使用，二者都可能使數據庫應用邏輯出現錯誤，同時對于其他非操作符聚以及ORDER BY等應正確使用。另外，在查詢計劃優化方面，需保證索引、主鍵、連接、臨時表等能夠正確使用。在SQL語句以及查詢計劃得以優化下，才可使數據庫系統性能得到提升[7]。

3.3 連接池的優化

連接池在數據庫中的應用主要使緩沖池中融入相關的物理連接，這樣在數據庫訪問過程中用戶可直接進行數據庫連接的獲取，且在連接使用結束后，可將其重新置于連接池中，無需執行關閉連接操作，這樣數據庫的訪問效率將得到很大程度的提升。具體構建連接池過程中，可直接由服務器進行連接池的提供，或采取JDBC連接池。實際上，現行大多服務軟件中多將連接池直接設置其中，僅需保證使用效果得以發揮并做好管理工作既可。另外，連接池在優化中還需考慮到參數設置問題，如其中最小或最大連接數，其設置不合理很可能造成系統資源被過多占用，訪問效率也因此被降低，連接池整體性能因垃圾信息過多而受到影響。所以在參數的設定是連接池優化中需考慮的重要問題，常見的方式主要引入相應的測試工具，通過反復測試以使參數值更為合理[8]。

4 結論

數據庫系統的優化設計是完善計算機體系結構的重要途徑。實際優化設計過程中應正確認識計算機體系結構，分析計算機體系結構中不同數據庫系統模式應用的優勢與弊端，在此基礎上提出Web數據庫系統。對該系統實際優化過程中要求做到設計具體的系統框架，從數據庫設計、調整硬件以及優化查詢計劃以及SQL語句，并注重連接池的構建，以此使數據庫整體性能得以提高，發揮其在計算機體系結構中的重要作用。

【參考文獻】

[1]馬亞明.嵌入式空間數據庫理論與技術研究[D].信息工程大學，2011.

[2]李尚勇.有色金屬熱力學數據庫的計算模型與架構體系研究[D].昆明理工大學，2012.

[3]李志剛.空間信息技術在礦區可持續開發與管理中的應用研究[D].成都理工大學，2012.

[4]于永強.計算機數據庫系統在信息管理中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2011，03：82.

[5]殷越.計算機數據庫系統在信息管理中的應用[J].信息與電腦（理論版），2011，03：89+91.

計算機系統結構范文第5篇

關鍵詞:操作系統；體系結構

一、模塊組合結構

模塊組合結構是在軟件工程出現以前的早期操作系統以及目前一些小型操作系統最常用的組織方式。

操作系統剛開始發展時是以建立一個簡單的小系統為目標來實現的，但是為了滿足其他需求又陸續加入一些新的功能，其結構漸漸變得復雜而無法掌握。以前我們使用的ms-dos就是這種結構最典型的例子。這種操作系統是一個有多種功能的系統程序，也可以看成是一個大的可執行體，即整個操作系統是一些過程的集合。系統中的每一個過程模塊根據它們要完成的功能進行劃分，然后按照一定的結構方式組合起來，協同完成整個系統的功能。如圖1所示:

在模塊組合結構中，沒有一致的系統調用界面，模塊之間通過對外提供的接口傳遞信息，模塊內部實現隱藏的程序單元，使其對其它過程模塊來說是透明的。但是，隨著功能的增加，模塊組合結構變得越來越復雜而難以控制，模塊間不加控制地相互調用和轉移，以及信息傳遞方式的隨意性，使系統存在一定隱患。

二、層次結構

為了彌補模塊組合結構中模塊間調用存在的固有不足之處，就必須減少模塊間毫無規則的相互調用、相互依賴的關系，尤其要清除模塊間的循環調用。從這一點出發，層次結構的設計采用了高層建筑結構的理念，將操作系統或軟件系統中的全部構成模塊進行分類:將基礎的模塊放在基層(或稱底層、一層)，在此基礎上，再將某些模塊放在二層，二層的模塊在基礎模塊提供的環境中工作;它只能調用基層的模塊為其工作，反之不行。嚴格的層次結構，第n+l層只能在n層模塊提供的基礎上建立，只能在n層提供的環境中工作，也只能向n層的模塊發調用請求。

在采用層次結構的操作系統中，各個模塊都有相對固定的位置、相對固定的層次。處在同一層次的各模塊，其相對位置的概念可以不非常明確。處于不同層次的各模塊，一般而言，不可以互相交換位置，只存在單向調用和單向依賴。unix/linux系統采用的就是這種體系結構。如圖2:

在層次結構中，強調的是系統中各組成部分所處的位置，但是想要讓系統正常運作，不得不協調兩種關系，即依賴關系和調用關系。

依賴關系是指處于上層(或外層)的軟件成分依賴下層軟件的存在、依賴下層軟件的運行而運行。例如，瀏覽器這部分軟件就依賴gui的存在和運行，gui又依賴操作系統的存在和運行。在操作系統內部，外圍部分依賴內核的存在而存在，依賴內核的運行而運行，內核又依賴hal而運行。處在同層之內的軟件成分可以是相對獨立的，相互之間一般不存在相互依賴關系。

三、虛擬機結構

虛擬機的基本思想是系統能提供兩個功能:①多道程序處理能力;②提供一個比裸機有更方便擴展界面的計算機。操作系統是覆蓋在硬件裸機上的一層軟件，它通過系統調用向位于它之上的用戶應用程序服務。從應用程序的角度看來，操作系統像是一臺“計算書”，只不過它的功能比硬件裸機更強，它的指令系統是系統調用集而己。因此，從概念上來講，操作系統是“虛擬機”。這是“虛擬機”概念的來源。利用cpu調度以及虛擬內存技術，操作系統可以給運行于系統中的進程以假象:好像進程擁有自己的cpu和存儲器，如同系統中只有一個進程，系統所有資源都為它服務。從這個角度來講，操作系統為每一個進程創建了一個使該進程獨立運行于其中的“虛擬機”，在這個“虛擬機”中，進程擁有自己的“cpu”和“存儲器”，同時進程還得到了硬件所無法提供的文件系統功能。虛擬機操作系統就是根據這一想法而產生的。

虛擬機操作系統不提供傳統操作系統中的文件系統的功能。最初的虛擬機僅僅為進程提供一個訪問底層的接口，它通過對硬件的復用提供給每一個進程以硬件的一個拷貝，因此能夠直接的運行在硬件上的程序都可以直接運行在虛擬機之上。后來出現了另外三種體系結構的虛擬機:由機器虛擬指令映射構成的虛擬機。

虛擬機操作系統并沒有提供一個供應用程序直接運行的現成環境，它僅僅是對硬件進行(分時)復用從而得到硬件的多個拷貝，應用程序不可以直接運行在硬件之上，因此它也無法運行在虛擬機操作系統之上。通常的情況是，普通的操作運行在虛擬機之上。而應用程序運行在各自的操作系統之上，由于虛擬機操作系統是通過(分時)復用硬件資源同時提供多臺虛擬機，因此同時可以有多個不同的操作系統運行在同一物理硬件機器之上，因此可以有多個不同操作系統的應用程序可以同時運行在同一臺物理硬件機器之上。

雖然虛擬機操作系統有著誘人的特性，但是最突出的一個問題是實現比較困難。如果要實現的是底層硬件的完全拷貝，也即它要模擬硬件幾乎所有的特性，那將是相當困難的一件事情。因此現代許多商業虛擬機采用映射部分指令結合直接調用宿主操作系統功能的方法，但這樣必然會導致虛擬機性能的損失，所以虛擬機操作系統在業界是屬于非主流的，但是在學術界有著重要意義，因為它是研究操作系統技術的理想平臺。

四、微內核結構

操作系統研究領域最近十幾年突出的成就應該是微內核技術。微內核的研究動機是為克服已有的操作系統內核由于功能的增加而逐漸變大的缺點。圖3所示:

微內核體系結構的基本思想是把操作系統中與硬件直接相關的部分抽取出來作為一個公共層，稱之為硬件抽象層(hal)。這個硬件抽象層其實就是一種虛擬機，它向所有基于該層的其它層通過api接口提供一系列標準服務。在微內核中只保留了處理機調度、存儲管理和消息通訊等少數幾個組成部分，將傳統操作系統內核中的一些組成部分放到內核之外來實現。如傳統操作系統中的文件管理系統、進程管理、設備管理、虛擬內存和網絡等內核功能都放在內核外作為一個獨立的子系統來實現。因此，操作系統的大部分代碼只要在一種統一的硬件體系結構上進行設計就可以了。

微內核體系結構的主要特點有:①內核非常小。②許多操作系統服務不屬于內核，而是運行在內核之上的，這樣，當高層模塊更新時內核無須重新編譯。③有一個硬件抽象層，內核能方便地移植到其它的硬件體系結構中。因為當需要移植到新的軟件或硬件環境中時，只需對與硬件相關的部分稍加修改即可把微內核嵌入到新的硬件環境中，在多數情況下并不需要移植外部服務器或客戶應用。④靈活性和擴展性.微內核最大的優點之一就是它的靈活性和擴展性。如果要實現另一個視圖，可以增加一個外部服務器。若要想擴展功能，可以增加和擴展內部服務器。

微內核思想雖然是一種非常理想的，理論上具有明顯先進性的操作系統設計思想，但是現代微內核結構操作系統還存在著許多問題，現代微內核操作系統結構和性能還不夠理想。在市場和應用領域，微內核的應用在近幾年逐漸廣泛，很多過程控制計算機不以通用計算機的面貌出現，只是完成特定的專用功能，常常采用微內核結構。

五、分析、評價

以上介紹的模塊組合結構、層次結構、虛擬機結構和微內核結構四種典型的操作系統體系結構主要是通用機上采用的體系結構，如模塊組合結構是早期ms-dos系統采用的結構，層次結構是unix、linux和windows9x系統采用的結構，這些系統的功能相對完善，處理能力很強，但是這些系統內核都比較大，對于嵌入式系統里硬件系統多元化以及小存儲空間的問題，這些通用的操作系統不可能直接移植到嵌入式產品上進行使用。因此研究更加合理嵌入式操作系統體系結構將有利于提高嵌入式系統的開發效率，降低開發成本，提高系統的可復用性。

參考文獻

[1]顧明，趙曦濱，郭險等.現代操作系統的思考.電子學報，2002，12(12a)