張婷婷

摘要：自進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在經(jīng)歷一場(chǎng)巨大的變革。有關(guān)專(zhuān)家曾指出，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的變革是一次“人機(jī)共存”質(zhì)變到“人機(jī)物”的飛躍。而這樣的變革與飛躍也為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究帶來(lái)了四個(gè)問(wèn)題。本文將結(jié)合實(shí)踐工作對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的四個(gè)問(wèn)題加以分析，并提出相關(guān)見(jiàn)解，以供業(yè)界同仁參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；變革性研究；四個(gè)問(wèn)題

中圖分類(lèi)號(hào)： C936 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2016）07（b）-0000-00

在任何一個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)變革性研究成功后極有可能引起產(chǎn)業(yè)或是學(xué)科發(fā)生重大變化。對(duì)于此類(lèi)研究通常需要對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)空間與問(wèn)題框架進(jìn)行突破，以便為本學(xué)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的四個(gè)問(wèn)題也是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)亟待解決的重要問(wèn)題[1]。在我國(guó)積極倡導(dǎo)各行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的今天，同樣要求所有計(jì)算機(jī)技術(shù)從業(yè)人員對(duì)其變革進(jìn)行關(guān)注，這對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)的發(fā)展也是一次積極的推動(dòng)。

1 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)變革

現(xiàn)如今，人們了解有關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革的來(lái)源主要有三個(gè)：一、分析、了解以及學(xué)習(xí)；二、將現(xiàn)有的問(wèn)題框架與知識(shí)空間進(jìn)行延伸；三、精煉應(yīng)用。其變革內(nèi)容包括四大類(lèi)內(nèi)容，即：新的思維模式、新的技術(shù)、新的科學(xué)以及新的應(yīng)用范圍。例如：現(xiàn)代個(gè)人電子計(jì)算機(jī)相對(duì)早年間的大型電子計(jì)算機(jī)就是一次歷史性的變革。其使用的相關(guān)運(yùn)行模式為桌面、相關(guān)的技術(shù)統(tǒng)籌，包括圖形用戶(hù)界面、視頻緩沖輸出設(shè)備等，其新的應(yīng)用就是在此之后所產(chǎn)生的規(guī)模龐大的個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)。

2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的四個(gè)問(wèn)題

計(jì)算機(jī)人機(jī)物社會(huì)思維模式的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一次變革，其也帶來(lái)了四個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的問(wèn)題。下面將針對(duì)此四個(gè)問(wèn)題做具體論述。

2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與計(jì)算的概念

什么是計(jì)算什么又是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的問(wèn)題之一。如今專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)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(wàn)維網(wǎng)、社會(huì)計(jì)算等多個(gè)子領(lǐng)域研發(fā)出了大量使用相對(duì)廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)。但是這些應(yīng)用系統(tǒng)都是各自獨(dú)立進(jìn)行研發(fā)的[2]。致使在學(xué)科與科學(xué)的建設(shè)層面上相對(duì)滯后。在人機(jī)物的思維模式中，要求從業(yè)人員對(duì)“計(jì)算”以及“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的基本概念進(jìn)行重新審視。萬(wàn)維網(wǎng)是什么？其是否能夠看作為一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)？而物聯(lián)網(wǎng)又能被看作是一臺(tái)計(jì)算機(jī)嗎？如果可以，那么什么又是與隨機(jī)存儲(chǔ)器相類(lèi)似的抽象機(jī)器模型呢？怎樣進(jìn)行輸入與輸出呢？近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)研究小組人員一直在這一方面進(jìn)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(jiǎn)單的問(wèn)題其研究都是有意義并且十分重要的。在計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)的建設(shè)范疇內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行更深一步的研究。

2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的度量

計(jì)算機(jī)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(zhuān)業(yè)人員對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)理解的不斷深化、計(jì)算機(jī)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(dǎo)的集成電路不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)仍處在良好有序的范圍之內(nèi)[1]。

進(jìn)入到新世紀(jì)以來(lái)，人們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)的度量等方面已經(jīng)形成一定的認(rèn)識(shí)，然而還是存在著不足的，作為專(zhuān)業(yè)的從業(yè)人員要對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題框架與知識(shí)空間進(jìn)行圖破。但從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的度量角度來(lái)講，人們?nèi)杂袠O大的創(chuàng)新空間，目前國(guó)際社會(huì)對(duì)此問(wèn)題已經(jīng)進(jìn)行深入的思考，并且找到了一些答案。以對(duì)復(fù)雜的程度的研究為例，人們除了要對(duì)時(shí)間、空間以及通信等復(fù)雜度進(jìn)行研究之外，還要對(duì)人機(jī)物社會(huì)進(jìn)行探索。值得高興的是，博弈論算法代替了傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)算法。如今的電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)具備了相當(dāng)高性能的計(jì)算功能。若人們統(tǒng)計(jì)一年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)，更加能夠真實(shí)地看出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)真實(shí)的計(jì)算性能[3]。然而此方法仍存在許多不足，例如，許多應(yīng)用都不是以運(yùn)行浮點(diǎn)為計(jì)算依據(jù)的，但是這個(gè)思路仍然可以作為一個(gè)開(kāi)始，用于度量計(jì)算機(jī)網(wǎng)格系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)云計(jì)算系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)等等[2]。

2.3 計(jì)算機(jī)如何實(shí)現(xiàn)直接網(wǎng)絡(luò)支持

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中人機(jī)物社會(huì)里一個(gè)重要的核心概念就是網(wǎng)絡(luò)。其包括互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及社會(huì)網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)等等。但是站在計(jì)算機(jī)系同變革性研究與計(jì)算機(jī)建設(shè)的角度來(lái)看，人們基本可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)矛盾。一種是在當(dāng)今計(jì)算機(jī)處理器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中并沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)這一概念，第二種是各種網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)都運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的層次法，然而此種網(wǎng)絡(luò)方法與以計(jì)算機(jī)處理器和計(jì)算機(jī)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(zhǎng)久以來(lái)網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)特征為協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算承載則是要利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來(lái)實(shí)現(xiàn)以及執(zhí)行的。即便僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行考慮，不論是終端客戶(hù)計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)服務(wù)器，單一的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求都是要經(jīng)歷所有層次的，而每個(gè)層次都需要對(duì)該層次動(dòng)態(tài)消息包進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析[3]。從計(jì)算機(jī)終端用戶(hù)的角度來(lái)看，不論是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)還是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它們與電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都存在區(qū)別，其帶給終端用戶(hù)根本價(jià)值就是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其實(shí)，我們這里說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)并不單是指計(jì)算機(jī)路由器、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约熬W(wǎng)絡(luò)處理器，還需要綜合考慮終端用戶(hù)的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)服務(wù)器、甚至是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)段的計(jì)算機(jī)，而這些計(jì)算機(jī)整體處理器體系中并不存在網(wǎng)絡(luò)概念。

2.4 涌現(xiàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與利用

在人機(jī)物社會(huì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)何時(shí)會(huì)出現(xiàn)涌現(xiàn)現(xiàn)象。這也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)科學(xué)中面臨的新難題、新挑戰(zhàn)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，很多組織對(duì)涌現(xiàn)現(xiàn)象進(jìn)行過(guò)詳盡的探究，并取得初步進(jìn)展。在涌現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)與利用方面，人們可以通過(guò)負(fù)載基準(zhǔn)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(jì)學(xué)理論里機(jī)制設(shè)計(jì)中顯示，利用設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)機(jī)制可能利于涌現(xiàn)現(xiàn)象。目前國(guó)內(nèi)許多大學(xué)與香港科技大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊(duì)將這一思路應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)格系統(tǒng)的具體分散調(diào)度中，并且根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)格計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境，使用真實(shí)負(fù)載以及隨機(jī)負(fù)載等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，會(huì)發(fā)現(xiàn)在分組調(diào)度的系統(tǒng)中可以允許多個(gè)用戶(hù)主動(dòng)發(fā)出計(jì)算負(fù)載的請(qǐng)求，多個(gè)資源主動(dòng)進(jìn)行投標(biāo)，并設(shè)定目標(biāo)，最終在計(jì)算機(jī)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(guò)去的幾年里，我國(guó)計(jì)算行業(yè)有了飛速的發(fā)展，各項(xiàng)研究成果也受到了國(guó)內(nèi)外的一致好評(píng)。本文對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了論述，并且對(duì)計(jì)算機(jī)變革持肯定的態(tài)度。在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革問(wèn)題對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展具有推動(dòng)作用。本文通過(guò)與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，從計(jì)算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)終端用戶(hù)等多個(gè)角度對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性產(chǎn)生的四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究，希望為我國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王同亮，王輝濤，夏天鵬.淺析如何對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[J]. 黑龍江科技信息. 2015（16）

[2] 賀斌.智慧學(xué)習(xí)：內(nèi)涵、演進(jìn)與趨向——學(xué)習(xí)者的視角[J]. 電化教育研究. 2013（11）

[3]徐志偉， 李沛旭， 查禮.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變革性研究的4個(gè)問(wèn)題 [J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2014（09）

[4] 王同亮，王輝濤，夏天鵬.淺析如何對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[J]. 黑龍江科技信息. 2015（16）