計算機系統(tǒng)變革性研究的四個問題

張婷婷

摘要：自進入新世紀以來，計算機系統(tǒng)在經(jīng)歷一場巨大的變革。有關(guān)專家曾指出，計算機系統(tǒng)的變革是一次“人機共存”質(zhì)變到“人機物”的飛躍。而這樣的變革與飛躍也為計算機系統(tǒng)變革性研究帶來了四個問題。本文將結(jié)合實踐工作對計算機系統(tǒng)變革性研究的四個問題加以分析，并提出相關(guān)見解，以供業(yè)界同仁參考。

關(guān)鍵詞：計算機系統(tǒng)；變革性研究；四個問題

中圖分類號： C936 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2016）07（b）-0000-00

在任何一個領(lǐng)域，當變革性研究成功后極有可能引起產(chǎn)業(yè)或是學科發(fā)生重大變化。對于此類研究通常需要對現(xiàn)有的知識空間與問題框架進行突破，以便為本學科創(chuàng)造新的理念、為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供最新的技術(shù)。計算機系統(tǒng)變革性研究的四個問題也是當前行業(yè)內(nèi)亟待解決的重要問題[1]。在我國積極倡導各行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的今天，同樣要求所有計算機技術(shù)從業(yè)人員對其變革進行關(guān)注，這對我國計算機事業(yè)的發(fā)展也是一次積極的推動。

1 計算機的系統(tǒng)變革

現(xiàn)如今，人們了解有關(guān)計算機系統(tǒng)變革的來源主要有三個：一、分析、了解以及學習；二、將現(xiàn)有的問題框架與知識空間進行延伸；三、精煉應用。其變革內(nèi)容包括四大類內(nèi)容，即：新的思維模式、新的技術(shù)、新的科學以及新的應用范圍。例如：現(xiàn)代個人電子計算機相對早年間的大型電子計算機就是一次歷史性的變革。其使用的相關(guān)運行模式為桌面、相關(guān)的技術(shù)統(tǒng)籌，包括圖形用戶界面、視頻緩沖輸出設備等，其新的應用就是在此之后所產(chǎn)生的規(guī)模龐大的個人計算機市場。

2計算機系統(tǒng)變革性研究的四個問題

計算機人機物社會思維模式的出現(xiàn)是計算機系統(tǒng)的一次變革，其也帶來了四個計算機系統(tǒng)變革性研究的問題。下面將針對此四個問題做具體論述。

2.1計算機系統(tǒng)與計算的概念

什么是計算什么又是計算機系統(tǒng)，這是計算機系統(tǒng)變革性研究的問題之一。如今專業(yè)的計算機從業(yè)人員已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心以及萬維網(wǎng)、社會計算等多個子領(lǐng)域研發(fā)出了大量使用相對廣泛的應用系統(tǒng)。但是這些應用系統(tǒng)都是各自獨立進行研發(fā)的[2]。致使在學科與科學的建設層面上相對滯后。在人機物的思維模式中，要求從業(yè)人員對“計算”以及“計算機系統(tǒng)”的基本概念進行重新審視。萬維網(wǎng)是什么？其是否能夠看作為一臺計算機系統(tǒng)？而物聯(lián)網(wǎng)又能被看作是一臺計算機嗎？如果可以，那么什么又是與隨機存儲器相類似的抽象機器模型呢？怎樣進行輸入與輸出呢？近些年來，計算機研究小組人員一直在這一方面進行不懈的探索與研究，我們得到初步的結(jié)論為這些看似簡單的問題其研究都是有意義并且十分重要的。在計算機技術(shù)與科學的建設范疇內(nèi)，應進行更深一步的研究。

2.2 計算機系統(tǒng)的度量

計算機系統(tǒng)在曾經(jīng)的六十多年里得到了快速發(fā)展，這些都得益于專業(yè)人員對計算機系統(tǒng)理解的不斷深化、計算機各種系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新不斷的呈現(xiàn)、以摩爾定律為主導的集成電路不斷發(fā)展以及計算機產(chǎn)業(yè)競爭仍處在良好有序的范圍之內(nèi)[1]。

進入到新世紀以來，人們在計算機系統(tǒng)的度量等方面已經(jīng)形成一定的認識，然而還是存在著不足的，作為專業(yè)的從業(yè)人員要對現(xiàn)有問題框架與知識空間進行圖破。但從計算機系統(tǒng)的度量角度來講，人們?nèi)杂袠O大的創(chuàng)新空間，目前國際社會對此問題已經(jīng)進行深入的思考，并且找到了一些答案。以對復雜的程度的研究為例，人們除了要對時間、空間以及通信等復雜度進行研究之外，還要對人機物社會進行探索。值得高興的是，博弈論算法代替了傳統(tǒng)電子計算機算法。如今的電子計算機系統(tǒng)已經(jīng)具備了相當高性能的計算功能。若人們統(tǒng)計一年計算機系統(tǒng)實際運行浮點運算數(shù)，更加能夠真實地看出計算機系統(tǒng)真實的計算性能[3]。然而此方法仍存在許多不足，例如，許多應用都不是以運行浮點為計算依據(jù)的，但是這個思路仍然可以作為一個開始，用于度量計算機網(wǎng)格系統(tǒng)、計算機云計算系統(tǒng)以及計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)等等[2]。

2.3 計算機如何實現(xiàn)直接網(wǎng)絡支持

在計算機系統(tǒng)中人機物社會里一個重要的核心概念就是網(wǎng)絡。其包括互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、萬維網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及社會網(wǎng)和無線網(wǎng)等等。但是站在計算機系同變革性研究與計算機建設的角度來看，人們基本可以發(fā)現(xiàn)兩個矛盾。一種是在當今計算機處理器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中并沒有網(wǎng)絡這一概念，第二種是各種網(wǎng)絡大多數(shù)都運用網(wǎng)絡協(xié)議棧的層次法，然而此種網(wǎng)絡方法與以計算機處理器和計算機系統(tǒng)軟件為代表的方法有所不同，甚至在某種程度上存在一定沖突。

以第二種矛盾為例，長久以來網(wǎng)絡的基本技術(shù)特征為協(xié)議。網(wǎng)絡計算承載則是要利用網(wǎng)絡協(xié)議棧來實現(xiàn)以及執(zhí)行的。即便僅對網(wǎng)絡邊緣一個節(jié)點進行考慮，不論是終端客戶計算機或計算機服務器，單一的網(wǎng)絡請求都是要經(jīng)歷所有層次的，而每個層次都需要對該層次動態(tài)消息包進行動態(tài)分析[3]。從計算機終端用戶的角度來看，不論是計算機網(wǎng)絡服務還是計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，它們與電子計算機系統(tǒng)都存在區(qū)別，其帶給終端用戶根本價值就是網(wǎng)絡服務。其實，我們這里說的網(wǎng)絡并不單是指計算機路由器、網(wǎng)絡拓撲以及網(wǎng)絡處理器，還需要綜合考慮終端用戶的計算機、計算機服務器、甚至是網(wǎng)絡存儲段的計算機，而這些計算機整體處理器體系中并不存在網(wǎng)絡概念。

2.4 涌現(xiàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與利用

在人機物社會中如何發(fā)現(xiàn)以及更好的利用涌現(xiàn)現(xiàn)象呢？首先要理解什么是涌現(xiàn)現(xiàn)象，計算機系統(tǒng)何時會出現(xiàn)涌現(xiàn)現(xiàn)象。這也是當前計算機科學中面臨的新難題、新挑戰(zhàn)。在計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡中，很多組織對涌現(xiàn)現(xiàn)象進行過詳盡的探究，并取得初步進展。在涌現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)與利用方面，人們可以通過負載基準的程序數(shù)據(jù)集成發(fā)現(xiàn)最新的局部涌現(xiàn)現(xiàn)象。在現(xiàn)代經(jīng)濟學理論里機制設計中顯示，利用設計良好的系統(tǒng)機制可能利于涌現(xiàn)現(xiàn)象。目前國內(nèi)許多大學與香港科技大學相關(guān)團隊將這一思路應用到計算機網(wǎng)格系統(tǒng)的具體分散調(diào)度中，并且根據(jù)實際的網(wǎng)格計算機系統(tǒng)環(huán)境，使用真實負載以及隨機負載等實驗進行模擬，會發(fā)現(xiàn)在分組調(diào)度的系統(tǒng)中可以允許多個用戶主動發(fā)出計算負載的請求，多個資源主動進行投標，并設定目標，最終在計算機網(wǎng)格系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生涌現(xiàn)現(xiàn)象[4]。

3總結(jié)

在過去的幾年里，我國計算行業(yè)有了飛速的發(fā)展，各項研究成果也受到了國內(nèi)外的一致好評。本文對計算機系統(tǒng)變革性研究的四個問題進行了論述，并且對計算機變革持肯定的態(tài)度。在計算機系統(tǒng)變革中還需要研究許多基礎(chǔ)性概念、基本操作方法以及更新型的思維模式。研究計算機系統(tǒng)變革問題對計算機技術(shù)的發(fā)展具有推動作用。本文通過與實際工作經(jīng)驗相結(jié)合，從計算機內(nèi)部系統(tǒng)以及計算機終端用戶等多個角度對計算機系統(tǒng)變革性產(chǎn)生的四個問題進行研究，希望為我國計算機行業(yè)的發(fā)展貢獻一份力量。

參考文獻

[1] 王同亮，王輝濤，夏天鵬.淺析如何對計算機系統(tǒng)進行優(yōu)化[J]. 黑龍江科技信息. 2015（16）

[2] 賀斌.智慧學習：內(nèi)涵、演進與趨向——學習者的視角[J]. 電化教育研究. 2013（11）

[3]徐志偉， 李沛旭， 查禮.計算機系統(tǒng)變革性研究的4個問題 [J]. 計算機學報. 2014（09）

[4] 王同亮，王輝濤，夏天鵬.淺析如何對計算機系統(tǒng)進行優(yōu)化[J]. 黑龍江科技信息. 2015（16）