計算機系統變革性研究的四個問題

張婷婷

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

關鍵詞：計算機系統；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

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

1 計算機的系統變革

現如今，人們了解有關計算機系統變革的來源主要有三個：一、分析、了解以及學習；二、將現有的問題框架與知識空間進行延伸；三、精煉應用。其變革內容包括四大類內容，即：新的思維模式、新的技術、新的科學以及新的應用范圍。例如：現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。其使用的相關運行模式為桌面、相關的技術統籌，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生的規模龐大的個人計算機市場。

2計算機系統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是計算機系統的一次變革，其也帶來了四個計算機系統變革性研究的問題。下面將針對此四個問題做具體論述。

2.1計算機系統與計算的概念

什么是計算什么又是計算機系統，這是計算機系統變革性研究的問題之一。如今專業的計算機從業人員已經在互聯網、物聯網、數據中心以及萬維網、社會計算等多個子領域研發出了大量使用相對廣泛的應用系統。但是這些應用系統都是各自獨立進行研發的[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，要求從業人員對“計算”以及“計算機系統”的基本概念進行重新審視。萬維網是什么？其是否能夠看作為一臺計算機系統？而物聯網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。在計算機技術與科學的建設范疇內，應進行更深一步的研究。

2.2 計算機系統的度量

計算機系統在曾經的六十多年里得到了快速發展，這些都得益于專業人員對計算機系統理解的不斷深化、計算機各種系統技術創新不斷的呈現、以摩爾定律為主導的集成電路不斷發展以及計算機產業競爭仍處在良好有序的范圍之內[1]。

進入到新世紀以來，人們在計算機系統的度量等方面已經形成一定的認識，然而還是存在著不足的，作為專業的從業人員要對現有問題框架與知識空間進行圖破。但從計算機系統的度量角度來講，人們仍有極大的創新空間，目前國際社會對此問題已經進行深入的思考，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電子計算機算法。如今的電子計算機系統已經具備了相當高性能的計算功能。若人們統計一年計算機系統實際運行浮點運算數，更加能夠真實地看出計算機系統真實的計算性能[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，用于度量計算機網格系統、計算機云計算系統以及計算機數據系統等等[2]。

2.3 計算機如何實現直接網絡支持

在計算機系統中人機物社會里一個重要的核心概念就是網絡。其包括互聯網、傳感網、萬維網、物聯網以及社會網和無線網等等。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，人們基本可以發現兩個矛盾。一種是在當今計算機處理器系統的結構中并沒有網絡這一概念，第二種是各種網絡大多數都運用網絡協議棧的層次法，然而此種網絡方法與以計算機處理器和計算機系統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，長久以來網絡的基本技術特征為協議。網絡計算承載則是要利用網絡協議棧來實現以及執行的。即便僅對網絡邊緣一個節點進行考慮，不論是終端客戶計算機或計算機服務器，單一的網絡請求都是要經歷所有層次的，而每個層次都需要對該層次動態消息包進行動態分析[3]。從計算機終端用戶的角度來看，不論是計算機網絡服務還是計算機網絡系統，它們與電子計算機系統都存在區別，其帶給終端用戶根本價值就是網絡服務。其實，我們這里說的網絡并不單是指計算機路由器、網絡拓撲以及網絡處理器，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絡概念。

2.4 涌現現象的發現與利用

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

3總結

在過去的幾年里，我國計算行業有了飛速的發展，各項研究成果也受到了國內外的一致好評。本文對計算機系統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度。在計算機系統變革中還需要研究許多基礎性概念、基本操作方法以及更新型的思維模式。研究計算機系統變革問題對計算機技術的發展具有推動作用。本文通過與實際工作經驗相結合，從計算機內部系統以及計算機終端用戶等多個角度對計算機系統變革性產生的四個問題進行研究，希望為我國計算機行業的發展貢獻一份力量。

參考文獻

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

[2] 賀斌.智慧學習：內涵、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進行優化[J]. 黑龍江科技信息. 2015（16）