计算机集群技术概述

计算机集群技术概述

摘要：

集群（cluster）技术是一种较新的技术,通过集群技术，可以在付出较低成本的情况下获得在性能、可靠性、灵活性方面的相对较高的收益，其任务调度则是集群系统中的核心技术。本文就集群系统的定义、发展趋势、任务调度等问题进行了简要论述。

关键词：计算机；集群；任务调度；发展趋势

1 集群的定义

集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。

2 采用集群的目的

2.1 提高性能

一些计算密集型应用，如：天气预报、核试验模拟等，需要计算机要有很强的运算处理能力，现有的技术，即使普通的大型机其计算也很难胜任。这时，一般都使用计算机集群技术，集中几十台甚至上百台计算机的运算能力来满足要求。提高处理性能一直是集群技术研究的一个重要目标之一。

2.2 降低成本

通常一套较好的集群配置，其软硬件开销要超过100000美元。但与价值上百万美元的专用超级计算机相比已属相当便宜。在达到同样性能的条件下，采用计算机集群比采用同等运算能力的大型计算机具有更高的性价比。

2.3 提高可扩展性

用户若想扩展系统能力，不得不购买更高性能的服务器，才能获得额外所需的CPU 和存储器。如果采用集群技术，则只需要将新的服务器加入集群中即可，对于客户来看，服务无论从连续性还是性能上都几乎没有变化，好像系统在不知不觉中完成了升级。

2.4 增强可靠性

集群技术使系统在故障发生时仍可以继续工作，将系统停运时间减到最小。集群系统在提高系统的可靠性的同时，也大大减小了故障损失。

3 集群的分类

3.1 科学集群

科学集群是并行计算的基础。通常，科学集群涉及为集群开发的并行应用程序，以解决复杂的科学问题。科学集群对外就好像一个超级计算机，这种超级计算机内部由十至上万个独立处理器组成，并且在公共消息传递层上进行通信以运行并行应用程序。

3.2 负载均衡集群

负载均衡集群为企业需求提供了更实用的系统。负载均衡集群使负载可以在计算机集群中尽可能平均地分摊处理。负载通常包括应用程序处理负载和网络流量负载。这样的系统非常适合向使用同一组应用程序的大量用户提供服务。每个节点都可以承担一定的处理负载，并且可以实现处理负载在节点之间的动态分

配，以实现负载均衡。对于网络流量负载,当网络服务程序接受了高入网流量，以致无法迅速处理，这时，网络流量就会发送给在其它节点上运行的网络服务程序。同时，还可以根据每个节点上不同的可用资源或网络的特殊环境来进行优化。与科学计算集群一样，负载均衡集群也在多节点之间分发计算处理负载。它们之间的最大区别在于缺少跨节点运行的单并行程序。大多数情况下，负载均衡集群中的每个节点都是运行单独软件的独立系统。

但是，不管是在节点之间进行直接通信，还是通过中央负载均衡服务器来控制每个节点的负载,在节点之间都有一种公共关系。通常，使用特定的算法来分发该负载。

3.3 高可用性集群

当集群中的一个系统发生故障时，集群软件迅速做出反映，将该系统的任务分配到集群中其它正在工作的系统上执行。考虑到计算机硬件和软件的易错性，高可用性集群的主要目的是为了使集群的整体服务尽可能可用。如果高可用性集群中的主节点发生了故障，那么这段时间内将由次节点代替它。次节点通常是主节点的镜像。当它代替主节点时，它可以完全接管其身份，因此使系统环境对于用户是一致的。

高可用性集群使服务器系统的运行速度和响应速度尽可能快。它们经常利用在多台机器上运行的冗余节点和服务，用来相互跟踪。如果某个节点失败，它的替补者将在几秒钟或更短时间内接管它的职责。因此，对于用户而言,集群永远不会停机。

在实际的使用中，集群的这三种类型相互交融，如高可用性集群也可以在其节点之间均衡用户负载。同样，也可以从要编写应用程序的集群中找到一个并行集群，它可以在节点之间执行负载均衡。从这个意义上讲，这种集群类别的划分是一个相对的概念，不是绝对的。

4 集群的系统结构

根据典型的集群体系结构，集群中涉及到的关键技术可以归属于四个层次：（1）网络层：网络互联结构、通信协议、信号技术等。

（2）节点机及操作系统层高性能客户机、分层或基于微内核的操作系统等。

（3）集群系统管理层：资源管理、资源调度、负载平衡、并行IPO、安全等。

（4）应用层：并行程序开发环境、串行应用、并行应用等。

集群技术是以上四个层次的有机结合，所有的相关技术虽然解决的问题不同，但都有其不可或缺的重要性。

集群系统管理层是集群系统所特有的功能与技术的体现。在未来按需（On Demand）计算的时代，每个集群都应成为业务网格中的一个节点，所以自治性（自我保护、自我配置、自我优化、自我治疗）也将成为集群的一个重要特征。自治性的实现，各种应用的开发与运行，大部分直接依赖于集群的系统管理层。此外，系统管理层的完善程度，决定着集群系统的易用性、稳定性、可扩展性等诸多关键参数。正是集群管理系统将多台机器组织起来，使之可以被称为“集群”。

5 集群系统的任务调度方法

5.1 进程迁移

进程迁移就是将一个进程从当前位置移动到指定的处理器上。它的基本思想是在进程执行过程中移动它，使得它在另一个计算机上继续存取它的所有资源并继续运行，而且不必知道运行进程或任何与其它相互作用的进程的知识就可以启

动进程迁移操作，这意味着迁移是透明的。进程迁移是支持负载平衡和高容错性的一种非常有效的手段。对一系列的负载平衡策略的研究表明：进程迁移是实现负载平衡的基础，进程迁移在很多方面具有适用性。

（1）动态负载平衡。将进程迁移到负载轻或空闲的节点上，充分利用可用资源，通过减少节点间负载的差异来全面提高性能。

（2）容错性和高可用性。某节点出现故障时，通过将进程迁移到其它节点继续恢复运行，这将极大的提高系统的可靠性和可用性。在某些关键

性应用中，这一点尤为重要。

（3）并行文件IO。将进程迁移到文件服务器上进行IO，而不是通过传统的从文件服务器通过网络将数据传输给进程。对于那些需向文件服务器

请求大量数据的进程，则将有效地减少通讯量，极大地提高效率。

（4）充分利用特殊资源。进程可以通过迁移来利用某节点上独特的硬件或软件能力。

（5）内存导引机制。当一个节点耗尽它的主存时，内存导引机制将允许进程迁移到其它拥有空闲内存的节点，而不是让该节点频繁地进行分页

或和外存进行交换。这种方式适合于负载较为均衡，但内存使用存在

差异或内存物理配置存在差异的系统。

5.2 进程迁移的实现角度

进程迁移的实现复杂性及对OS 的依赖性阻碍了进程迁移的广泛使用，尤其是对透明的进程迁移的实现。根据应用的级别,进程迁移可以作为OS 的一部分、用户空间、系统环境的一部分或者成为应用程序的一部分。

（1）用户级迁移：用户级实现较为简单，软件开发和维护也较为容易，因此，现有的很多系统都是采用用户级实现，如Condor和Utopia。但由于在用户级无法获得Kernel的所有状态，因此，对于某类进程，无法进行迁移。另外，由于Kernel空间和User空间之间存在着壁垒，打破这个边界获得Kernel提供的服务需要巨大的开销。因此，用户级实现的效率远远低于内核级实现。

（2）应用级迁移：应用级迁移的实现较为简单，可移植性好，但是需要了解应用程序语义并可能需对应用程序进行修改或重新编译，透明性较差，这方面的系统有Freedman、Skordos等。

（3）内核级迁移：基于内核的实现可以充分利用OS提供的功能，全面的获取进程和OS状态，因此实现效率较高，能够为用户提供很好的透明性。但是由于需要对OS进行修改，实现较为复杂。这方面的典型系统有MOSIX和Sprite系统。

进程迁移的主要工作就在于提取进程状态，然后在目的节点根据进程状态再生该进程。在现实中，一个进程拥有很多状态，并且随着操作系统的演化，进程状态也越来越多样。一般来说，一个进程的状态可以分为以下几类：①进程执行状态。表示当前运行进程的处理器状态，和机器高度相关。包括内核在上下文切换时保存和恢复的信息，如通用和浮点寄存器值、栈指针、条件码等。②进程控制。操作系统系统用来控制进程的所有信，一般包括进程优先级、进程标识，父进程标识等。一旦系统编排了进程控制信息，进程迁移系统必须冻结该进程的运行。③进程Memory状态和进程地址空间。包括进程的所有虚存信息，进程数据和进程的堆栈信息等，是进程状态的最主要的一部分。④进程的消息状态。包括进程缓冲的消息和连接（Link）的控制信息。进程迁移中通讯连接的保持以及迁移后连接的恢复是进程迁移中一项较有挑战意义的问题。⑤文件状态。进程的文件状态包括文件描述符和文件缓冲符。保持文件的Cache一致性和进程间文件同

步访问也是进程迁移机制需要着重考虑的。

6 集群系统的发展趋势

虽然集群系统的构建目前可以说是模块化的，从硬件角度来看可以分为节点机系统、通讯系统、存储系统等，软件角度则主要有操作系统、集群操作系统（COS）、并行环境、编译环境和用户应用软件等，目前高性能计算机的通讯、存储等硬件系统是伴随摩尔定律快速发展的，跟踪、测试、比较最新硬件设备构成的高性能计算机的可能方案也成了高性能计算机厂商的重要科研活动，而所有这些关键部件研发、系统方案科研以及厂商的自主部件研发的高度概括就是“整合计算”。整合硬件计算资源的同时，伴随着整合软件资源，其中集群操作系统COS是软件系统中连接节点机操作系统和用户并行应用的重要“黏合剂”，也是高性能计算机厂商的技术杀手锏。

高性能集群系统目前在国内的应用领域主要集中在气象云图分析和石油勘探的领域。这样的应用对于高性能集群系统来说进入门槛比较低，所以目前这些领域都采用了国内厂商构建的集群系统。虽然对比要处理大量并发的小问题的用于商业计算的高可用性集群来说，高性能集群实现起来要简单一些。但实际上，高性能集群的构建中仍有许多技术上的难点，尤其是高性能集群系统往往是针对一个很独特的科学计算的应用，而对这种应用的实现用高性能集群系统来计算，就必须要先建立数学模型，而这样的建模过程需要大量的对于这种应用模式的理解。总结起来，可管理性、集群的监控、并行程序的实现、并行化的效率以及网络实现是构建高性能集群的几个难点。这其中，并行化程序的实现就是指特定应用领域的特定应用程序在集群系统上的实现。虽然有诸多的技术实现上的难点，但集群系统本身的优势仍然给了厂商们克服难点、攻克高性能集群的力量。首先撇开一些具体的优势不说，从互联网中心服务器的变化来看，可以清晰地观察到集群结构是中心服务器的发展趋势。20世纪90年代以前，中心服务器一般都用大型机（Mainframe），大型机上可以完成一切的应用和服务，用户从终端通过网络完成应用。这种应用模式带来许多的好处：应用集中、比较好部署、系统监控、管理方便等。但大型机的缺点也是非常明显的，主要是设备昂贵，很难实现高可用解决方案；非高可用系统在出现故障时，全部应用都受到影响；操作系统、设备和部件比较专用，用户本身维护困难；可扩展性不强等。这些缺点中的任何一个都是用户难以接受的。随着PC及其操作系统的普及和Intel CPU的性能和稳定性的不断提高，人们逐渐用PC服务器构成的分布式系统（Distributed System）去代替大型机。分布式系统解决了大型机上面提到的多个缺点,却丢弃了大型机应用的优点，服务器多且杂，不好监控、管理，不好部署。因此综合大型机和分布式系统优势的服务器必将成为趋势，集群系统就是这样应运而生的服务器。

计算机及信息技术概述-华南农业大学

计算机专业学科补充内容 一填空题 1. 一般的地址映射可发生在程序的_____ 阶段、加载阶段或_____ 阶段。 2. 内存分配方案主要有_____、_____ 、_____ 和_____ 四种。 3. 每个进程可能处于的状态包括_____ 、_____ 、_____ 、_____、_____ 。 4. 操作系统分为_____、_____、_____三个层次结构。 5. 操作系统的特性是 _____ 和 _____。 6. 操作系统的功能模块主要包括_____、_____、_____、_____、_____五部分。 7. 采用多道程序设计技术能充分发挥_____ 和_____ 并行工作的能力。 8. 缓存机制是为提高高速的_____ 与_____ 之间的处理速度不匹配而产生的缓冲技术。 9. 设备管理分为两层_____ 和_____。 10. 文件的物理结构可分为_____、_____、_____三种。 11. 磁带上的文件只能采用_____存取方式。 12. 在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行的技术是_____。 13. 文件的结构可分为_____、_____两种。 14. 文件的逻辑结构可分为_____、_____两种。 15. 深度为k的完全二叉树至少有_______个结点，至多有________个结点。 16. 一般地，二叉树可以有________种基本形态。 17. 对于一棵具有35个结点的完全二叉树，该树深度为___________。 18. 顺序查找算法适合于存储结构为__________________的线性表。 19. 折半查找的存储结构仅限于__________，并且是______________。 20. 对图的遍历运算主要有_____________和____________两种算法。 21. 已知序列(12,18,60,40,7,23,85)，则使用冒泡排序算法对该序列作升序排序时第1趟的排序结果为______________。若是直接选择排序则第1趟排序结果为_____________。 22. 结构化程序设计的原则是_______________________________。 23. 在面向对象方法中，信息隐蔽是通过对象的_____________来实现的。 24. 类是一个支持集成的抽象数据类型，而对象是类的___________。 25. 对象通常包括_________和________两个部分的特性。 26. 在结构化设计中需要把数据流图映射为软件结构，映射过程中数据流图分为_______和________两种。 27. 软件工程主要包括________、________和__________三个要素。 28. 实现软件复用的三个基本原则_________、________和___________。 二选择题 1. 在面向对象方法中，一个对象请求另一个对象为其服务的方式是通过发送______。 A. 调用语句 B. 命令 C. 指令 D. 消息 2. 信息隐蔽的概念与下述______概念直接相关。 A. 软件结构定义 B. 模块独立性 C. 模块类型划分 D. 模块耦合度 3. 下面关于对象概念描述错误的是______。

计算机控制系统课后习题附标准答案

1 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优

化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2

计算机集群技术的解释

【赛迪网独家特稿】集群技术是使用特定的连接方式，将相对于超级计算机便宜许多的计算机设备结合起来，提供与超级计算机性能相当的并行处理技术。早在七十年代就有人提出可以使用这种集群技术完成并行处理，但是由于受到当时网络交换技术的限制，集群系统在性能上与其他并行处理系统相距甚远，直到网络技术逐渐成熟的今天，它才具备了与超级计算机相匹敌的能力。 什么是集群 集群（Cluster）技术是指一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个计算机系统，每个群集节点（即集群中的每台计算机）都是运行其自己进程的一个独立服务器。这些进程可以彼此通信，对网络客户机来说就像是形成了一个单一系统，协同起来向用户提供应用程序、系统资源和数据，并以单一系统的模式加以管理。一个客户端（Client）与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。 计算机集群技术的出发点是为了提供更高的可用性、可管理性、可伸缩性的计算机系统。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一个节点发生故障时，它所运行的应用程序将由其他节点自动接管。在大多数模式下，集群中所有的节点拥有一个共同的名称，集群内的任一节点上运行的服务都可被所有的网络客户所使用。 集群的特点 1．提供强大处理能力的高性能计算机系统：计算机集群可以通过负载均衡、并行处理、时间片处理等多种形式，将多台计算机形成高性能计算机集群。对用户端（Client）而言，计算机集群则是一个单一的系统，可以为用户提供高性能的计算机系统，而用户不用关心有多少计算机承担了系统实现的任务，而只需要关注系统的整体处理能力。因此，计算机集群可以用多台普通性能的计算机组成具有高性能的计算机系统，承担只有超级计算机才能胜任的工作。 2．提供高可用性的计算机系统：通过计算机集群技术组成的系统，可以确保数据和应用程序对最终用户的高可用性，而不管故障属于什么类型。即当计算机集群中的节点计算机出现软硬件故障的时候，高可用性集群提供了对软件和硬件失败后的接替。它将服务器镜像到备用系统或节点中，当主节点上的系统崩溃时，冗余节点就从替补角色转换到正式角色，并自动投入应用，从而保证了系统运行的不间断。

第一章计算机软件技术概述(精)

第一章计算机软件技术概述 ?了解以下知名公司的发展历史,掌握公司业务范围及主流产品的应用 领域 Microsoft、Apple、IBM、Oracle(Sun、 Google、Adobe、Amazon、Symbian 1.1 软件的组成要素 1.2 软件技术的组成体系 1.3 软件的主要属性与特点 1.4 软件的工作与存储空间 1.1 软件的组成要素 ?引子:使用计算机就是使用软件,我们会用到许多感兴趣的应用软件, 而应用软件还需要一个“看不见的引擎”的支撑和驱动。我们不能真正看到或触摸这个“引擎”—也称软件平台,但在现代产品中它却无处不在,有的甚至家喻户晓 1、软件(Software的三要素 ?计算机软件:程序、数据及相关文档组成 ?文档(Document:指软件开发、维护和使用相关的图文资料,包括对软件程序和数据的描述等 2、软件与程序 ?软件的组成中,程序和数据是主体,核心是程序。有时软件和程序可

以相互替换使用,并不严格区分,也有称软件程序 ?但要了解,两者区别是很明显 ?程序侧重描述软件实现的指令代码,并且源程序中的代码通常是可以 阅读的,但是不能被计算机直接执行,而可执行程序的代码通常是无法被阅读的,但可以提交计算机执行。从这个角度,我们所购买的软件只是程序的可执行版本而不是(软件的源代码 ?软件包含程序,其内涵与外延更广泛 ?计算机系统由软件与硬件组成。硬件(Hardware作为有形、可触摸 的物理设备构成一个“裸机”,须加载软件(即装入程序才能构成可以运行和发挥功用的计算机系统以服务于用户 ?计算机软硬件协同工作、相互支持、相互制约,推动着计算机应用的 发展 1.2 软件技术的组成体系 ?计算机软件技术是与软件开发及软件使用相关的理论和技术的总称。 软件使用体现软件在各行各业的具体应用 ?从学科角度,软件技术体系非常丰富、广泛,可概括为软件理论、软 件系统及软件开发三大组成部分 ?软件系统由系统软件、支撑软件及应用软件组成,涉及软件整体含义 的内容组成,不同软件根据其作用按不同的层次环绕硬件。上述也是一种常用软件分类方法

计算机专转本第一章信息技术概述练习二含答案

练习二 一、单项选择题 1．通信三要素不含有（）。 A. 信道 B. 信号 C. 信源 D. 信宿 2. 目前我国和欧洲正在广泛使用的GSM（全球通）手机属于（）移动通信。 A. 第三代 B. 第二代 C. 第一代 D. 第四代 3. 做无符号 A. B. 11000001B C. . 4. 下列不属于移动通信的是（）。 A. 蜂窝移动系统 B. 寻呼系统 C. 有线电视系统 D. 无绳电话系统 5. 与信息技术中的感知与识别技术、通信与存储等技术相比，计算技术主要用于扩展人的 （）感官的功能。 A. 感觉 B. 神经网络 C. 思维 D. 效应 6. 人们通常所说的“IT”领域的“IT”是指（）。 A. 集成电路 B. 信息技术 C. 人机交互 D. 控制技术 7. 下列四种叙述中，有错误的一种是（）。 A. 以科学技术领域中的问题为主的数值计算称为科学计算 B. 计算机应用可以分为数值应用和非数值应用两类 C. 计算机各部件之间有两股信息流，即数据流和控制流 D. 对信息即各种形式的数据的收集、储存、加工与传输等活动的总称为实时控制

8. 集成电路按照所用晶体管结构、电路和工艺的不同，主要分为双极型集成电路、（）集成电路等。 A. 非金属-氧化物-半导体 B. 金属-氧化物-半导体 C. 金属-氧化物-超导体 D. 金属-氧化物-双极体 9. 下列关于集成电路的叙述错误的是（）。 A. 集成电路是将大量晶体管、电阻及互连线等制作在尺寸很小的半导体单晶片上 B. 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅或砷化镓 C. 集成电路根据它所包含的晶体管数目可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和极大规模集成电路 D. 集成电路按用途可分为通用和专用两大类，微处理器和存储器芯片都属于专用集成电路 10. 数据通信系统的数据传输速率指单位时间内传输的二进位数据的数目，下面（ ）一般不用作它的计量单位。 A. KB/s B. kb/s C. Mb/s D. Gb/s 11. 下列关于有线载波通信的描述中错误的是（）。 A. 同轴电缆的信道容量比光纤通信高很多 B. 同轴电缆具有良好的传输特性及屏蔽特性 C. 传统有线通信系统使用的是电载波通信 D. 有线载波通信系统的信源和信宿之间有物理的线路连接 12. 以下不属于无线通信系统的是（）。 A. 微波通信 B. 卫星通信 C. 移动通信 D. 光纤通信 13. 计算机内所有信息都是以（）数码形式表示的，其单位是比特。

服务器集群技术方案

服务器集群技术方案 集群(Cluster )技术是发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其它服务器自动接管。在大多数模式 下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内的任一系统上运行的服务 都可被所有的网络客户使用。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。 当前主流的集群方式包括以下几种： 1. 服务器主备集群方式 服务器主-备方式由一台服务器在正常运行状态提供对外服务，其它集群节点作为备份机，备份机在正常状态下不接受外部的应用请求，实时对生产机进行检测，当生产机停机时才会接管应用服务，因此设备利用率最高可达50%主备 方式集群如下图所示，节点2为正常提供服务的服务器，运行多个应用 (pkgA,pkgB..),节点1平时只监控节点2的状态，不对外提供服务，当节点2 出现故障时，节点1将把两个应用接管过来，并对外提供服务。 图表错误!文档中没有指定样式的文字。-1主备方式集群 2. 服务器互备份集群方式 多台服务器组成集群，每台服务器运行独立的应用，同时作为其它服务器的 备份机，当主应用中断，服务将被其它集群节点所接管，接管服务的节点将运行自身应用和

故障服务器的应用，这种方式各集群节点的硬件资源均可被应用于对外服务。互备方式集群如下图所示，节点1和节点2分别运行1个或多个不同的应用，但只对外提供本地的主应用，两个节点之间互相进行监控，集群中任何一个节点出现故障后，另一个节点把故障节点的主应用接管过来，所有应用服务由一台服务器完成。 图表错误！文档中没有指定样式的文字。-2互备份方式集群 这种方式的主要缺点在于： 由于需要重新启动数据库核心进程，无法保证数据库系统连续不间断地运行 在系统切换的过程中，客户端与服务器之间的数据库连接会中断，需要重新进行数 据库的连接和登录工作 由于数据库系统只能在一台服务器上运行，另一台服务器无法分担系统的负载，实 际上造成了客户投资的浪费。在有些系统中，为了解决双机负载分担的问题，将应 用系统人为分割为两个数据库系统，分别在两台服务器上运行。这种方式在一定程 度上解决了负载分担的问题，但给系统管理、统计分析等业务处理带来了很多额外 的复杂性 3. 服务器并行集群方式 集群有多台服务器构成，同时提供相同的应用，可以实现多台服务器之间的负载均衡， 提供大访问量的应用需求，如Web访问及数据库等应用，服务器并行集群方式一般由应用系 统自身（如OracleRAC中间件负载均衡等）或外部专用服务器负载均衡设备实现。 jL# R?i uat Hiti.iEMXff DLM珀心XM4子耳 vVLH Ctid TW

分布式集群技术

分布式集群技术1、Linux的介绍：Linux的发展历史、Linux和Windows的对比和优势、Linux的常见版本； 2、Linux的安装：VMware Workstation虚拟软件安装过程、CentOS虚拟机安装过程； 3、Linux的常用命令：常用命令的介绍、常用命令的使用和练习； 4、Linux编辑器：VI、VIM编辑器的介绍、常用快捷键； 5、Linux用户和组账户管理：用户的管理、组管理； 6、Linux系统文件权限管理：文件权限介绍、文件权限的操作； 7、Linux的RPM软件包管理：RPM包的介绍、RPM安装、卸载等操作 8、Linux网络：Linux网络的介绍、Linux网络的配置和维护、iptables原理和操作 9、Shell编程：Shell介绍、Shell脚本的编写 10、Linux上常见软件的安装：安装JDK、安装Tomcat、安装Eclipse 11、集群负载均衡和高可靠：Haproxy、Keepalived 12、CentOS7部分新特性介绍和使用 13、综合案例：构建互联网高并发分布式服务器集群 Hadoop离线计 算1、Hadoop生态圈简介 2、Hadoop伪分布式环境搭建 3、Hadoop计算模型MapReduce例子说明 4、分布式文件系统HDFS：分布式文件系统HDFS简介、HDFS原理、HDFS上传下载数据过程和源码分析 5、分布式计算模型MapReduce：MapReduce算法原理、Shuffle过程和原理、MapReduce提交过程和源码分析、MapReduce执行过程和源码分析、MapReduce 本地debug和远程debug、MapReduce优化、MapReduce实战案例 6、分布式协调框架ZooKeeper：ZooKeepe基本概念和体系结构、ZooKeeper集群的安装、操作ZooKeeper、ZooKeeper编程API 7、Hadoop2.x集群搭建：Hadoop2.x集群结构体系介绍、Hadoop2.x集群搭建、NameNode的高可用性（HA）、HDFS Federation、ResourceManager 的高可用性（HA）、Hadoop集群常见问题和解决方法、Hadoop集群管理 8、分布式数据库Hbase：HBase定义、HBase与RDBMS的对比、数据模型、系统架构、HBase上的MapReduce、表的设计、集群的搭建过程讲解、集群的监控、集群的管理、HBase Shell以及演示、Java客户端以及代码演示 9、数据仓库Hive(使用sql进行计算的hadoop框架)：数据仓库基础知识、Hive定义、Hive体系结构简介、Hive集群、客户端简介、HiveQL定义、HiveQL与SQL 的比较、数据类型、外部表和分区表、表的操作与CLI客户端演示、数据导入与CLI 客户端演示、查询数据与CLI客户端演示、数据的连接与CLI客户端演示、用户自定义函数（UDF）的开发与演示 10、数据迁移工具Sqoop：配置Sqoop、使用Sqoop把数据从mysql导入到HDFS

计算机控制技术及应用

10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考

虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 （2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任

计算机技术领域简介

计算机技术领域简介 计算机技术领域：（分嵌入式系统与集成电路、计算机应用二个方向）（一）嵌入式系统与集成电路 小型化、智能化是现代计算机系统发展的一个非常重要的方向。因此，以应用为中心、具备低功耗、高集成度、高可靠性萦绕等特点的多功能嵌入式系统在通讯、医疗、安防等领域得到了广泛的应用，迫切需要掌握相关技能的高级技术人才。针对这个发展趋势，本方向依托深圳大学计算机与软件学院在嵌入式系统研究方面雄厚的师资及科研力量，将在数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）、现场可编程(FPGA/CPLD)、VLSI设计、嵌入式操作系统与软件等多方面对学生进行全面的培养。 深圳大学计算机与软件学院在嵌入式系统研究方面拥有一支20人的研究队伍，其中教授5人，副教授7人，拥有海外学位8人，师资力量雄厚。教学指导委员会成员分别来自北京大学、浙江大学、美国德州仪器公司、西安微电子所、中兴通讯、迈瑞等单位。 本方向拥有深圳市最为重要的嵌入式系统设计公共平台——“深圳市嵌入式系统设计重点实验室”，该实验室完全依托深圳大学计算机与软件学院运行，包括“深圳大学德州仪器DSPs技术中心”（网页https://www.sodocs.net/doc/7617286072.html,；国内高校仅4个，其他为清华、上海交大、成电），“国家集成电路设计深圳产业化基地—深圳大学集成电路设计联合实验室”，“深圳大学—ARM联合实验室”，“深圳大学—国家Linux推广与培训中心”（国内高校共40个，华南地区共3个，其他为中大、华南理工）等高水平的研究机构作为平台，广泛开展和国家集成电路设计深圳产业化基地、本领域内的国内外知名企业及专业人士的资源合作、技术合作、教学合作，引入企业的产品研发与管理理念，以特色化强调设计实践的办学方式，系统、专业地为社会各界提供嵌入式系统方向的正规工程硕士学位教育。 本方向拥有完整的嵌入式系统和集成电路设计设备，包括美国德州仪器公司的MSP430、C2000、C5000、C6000、Da Vinci、OMAP平台，ARM9/11、Cortex－M3平台，Freescale平台，Synopsys仿真平台、Cadence仿真平台，各类频谱分析仪、逻辑分析仪。设备总额超过1000万元，近五年承担课题费超过1300万元。 本方向主要设定公共基础课程、专业设计技术训练、项目设计实践三大类课程，通过SOC与嵌入式系统设计的系统理论与案例相结合的课堂教学、多级课程实践、设计实习以及前沿技术讲座等多种形式的教学与实训，学生将掌握扎实的嵌入式系统的基础理论、开发技术和工具，并具备嵌入式系统在测量、监控、智能控制、全自动处理等多方面的软件与系统的开发、设计能力，并且了解嵌入式

《计算机控制系统》课程教学大纲

《计算机控制系统》课程教学大纲 课程名称：计算机控制系统课程代码：ELEA3042 英文名称：Computer Control System 课程性质：专业学位课程学分/学时：4学分/72学时(54+18) 开课学期：第7学期 适用专业：电气工程及其自动化 先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、自动控制原理 后续课程：无 开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪 大纲执笔人：杨歆豪大纲审核人：余雷 一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：计算机控制系统是电气工程及其自动化专业的一门专业学位课程。本课程针对电气工程及其自动化专业的特点，以离散控制理论等基础知识为主，同时结合自动控制理论、现代控制理论和复变函数等概念，并且以实际应用为导向，培养学生熟练的运算能力及进行科学分析、归纳和总结的能力，提高分析问题和解决问题的能力，从而为以后的从事实际工作和科学研究奠定一定的基础。 教学目标：计算机控制系统就是将计算机作为系统的控制器，从而实现对生产对象的有效控制，所以在本质上计算机控制讨论的就是系统的离散控制。本课程的主要内容包括：信号的离散和恢复，Z变换与Z反变换，差分方程及其求解，离散系统的传递函数、状态方程，系统的稳定性、过渡过程和稳态误差，系统的离散化设计和模拟化设计，数字PID技术和改进，离散系统的能控性和可测性。通过本课程的学习，要使学生了解和掌握计算机控制的基本概念、工作原理、初步分析、具有实用价值的设计方法，培养学生完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制以及系统调试维护的基本能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下初步基础。 本课程的具体教学目标如下： 1.了解计算机控制系统的定义、分类、结构和组成，较好的掌握香农采样定理和零阶保持器，理解计算机控制系统的本质是离散控制系统，从而掌握线性离散系统的数学描述（差分方程、Z传递函数）和分析方法（Z变换、Z反变换）； 2.领会S平面与Z平面的映射关系，掌握线性离散系统的稳定域，熟练灵活运用线性离散系统的稳定性判据，能够利用Z传递函数分析离散系统的过渡过程特性和离散系统的误差特性，能够利用系统的离散状态方程和输出方程分析系统的能控性和可测性；

计算机集群系统高速互连技术浅析

计算机集群系统高速互连技术浅析 1. 引言 高性能计算机在科研领域和关键业务处理方面占有举足轻重的地位，但是支持这类应用的解决方案，多趋向于专有的昂贵的专有系统，并且整体性能也并不总是灵活的、高效的，可扩展性更是乏善可陈。计算机群集的出现使这种状况得到了显著的改善，集群系统的使用已经有十几年的历史。作为最早的群集技术设计师之一， G. Pfister 对群集的定义是，"一种并行或分布式的系统，由全面互连的计算机集合组成，可作为一个统一的计算资源使用"。[1] 在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中，处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身，网络是集群中各个节点相互连接和协同工作的基础。随着双核处理器的出现、PCI-Express总线的发展、超级计算机的规模越来越大以及数据库集群的发展、金融分析的精确度的增加，制造业、石油、气象、生物等仿真技术的发展等，使得高带宽、低延时、高性能、低价格的网络互联方案变得日益重要。在实际的集群系统中，通常采用两套彼此独立的网络。一套是普通百兆以太网，用于系统管理和文件服务等普通网络通信；另一套是高速网，主要负责并行计算的消息传递和数据交换。在TOP500中，集群的高速网主要有千兆以太网（Gigabyte Ethernet）、10G Ethernet、Quadrics、Myrinet、Infiniband、PathScale的Infinipath、IBM的SP网络、Dolphin SCI、SGI的Numa-Link、Gray的RapidArray 等[2]，其中最为广泛使用的高速通信网络有千兆以太网、Myrinet、Infiniband等三种[2]。下面就这三种网络在带宽、延迟、功能支持和技术优势等方面进行详细的阐述。 2．几种互联技术的比较与分析 2.1 千兆以太网 千兆以太网是对IEEE 802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率（100Mbps）提高了10倍，达到了1 Gbps。 为了能够把网络速度从原先的100Mbps提升到1 Gbps，对物理接口进行一些改动。为了确保与以太网技术的向后兼容性，千兆以太网遵循了以太网对数据链路层以上部分的规定。在数据链路层以下，千兆以太网融合了IEEE 802.3/以太网和ANSI X3T11光纤通道两种不同的网络技术，实现了速度上飞跃。图1所示为三者之间的构成关系。

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1

计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目

《计算机控制系统》课后题答案刘建昌等科学出版社

第一章计算机控制系统概述 习题与思考题 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。 解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示： 炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。 由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来，组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预，这些都是传统模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。 1.2计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？ 解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D转换环节等组成。 被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（1-5V或4-20mA）；再经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。 1.3应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。 解答： 1.4应用逻辑器件设计一个指示灯经过计算机数据总线输出的电路图。 解答： 1.5设计一个模拟信号输入至计算机总线接口的结构框图。 解答： 模拟量输入通道组成与结构图 1.6设计一个计算机总线接口至一个4~20mA模拟信号输出的结构框图。 解答：

大学计算机信息技术基础知识,DOC

大学计算机信息技术基础知识 第一章信息技术概述 1.比特（bit,binarydigit）即二进位，只有0和1两种取值，是组成数字信息的最小单位， 一般用小写字母b表示。计算机中存储信息的最小单位是字节（byte），用大写字母B 表示。换算关系：1B=8b，八个比特（八位二进制数字）构成一字节。 一个触发器可以存出一个比特。中央处理器中的寄存器可以存储一组比特。 在内存储器中使用2的幂次作单位：1GB=1024MB=10242KB=10243B；在数据通信和计 高，极限工作频率就越高。 摩尔定律：单块集成电路的及成都平均每18~24个月翻一番。 我国第二代居民身份证是采用非接触式IC卡制成的，进一步改善了防伪性能。 第二章计算机组成原理 7.计算机应用模式的演变：集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式。 根据前文所述的计算机划代标准，计算机从上世纪四十年代至七十年代中期以来一共可分为四代。 计算机分类：巨型计算机、大型计算机、服务器、个人计算机、嵌入式计算机。巨型和大型计算机的区别在于巨型计算机的CPU个数是大型计算机的成百上千倍。

计算机逻辑组成：中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备（通称I/O设备）。它们通过总线相连。CPU、内存储器、总线等构成计算机的“主机”；I/O 设备和外存储器通常称为计算机的“外围设备”或“外设”。 8.CPU的根本任务是执行指令。包括：寄存器组（暂时存放计算结果）、运算器(ALU，进 行算术运算和逻辑运算)、控制器（存放正在执行的指令的地址）。 指令由操作码和操作数地址组成。不同品牌的CPU大多数指令系统各不相同。 CPU性能指标：字长（能够同时进行运算的二进制位数即寄存器的宽度，32位或64位等）、主频（内部数据传输和操作速度快慢）、总线速度、高速缓存cache容量和结构、指令系统、逻辑结构、内核个数。 9.PC主机机箱组件 10.扫描仪：手持式、平板式、胶片专用、滚筒式。其中家用办公用途通常为平板式。 数码相机工作原理：先将影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上，在经过A/D转换变成数字图像并经过一定的数据压缩和图像处理。 常见输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。 第三章计算机软件 1.程序是软件的主体，软件指设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值的程序。 软件和程序本质上是相同的。 软件按功能和作用划分可分为系统软件（如BIOS）和应用软件。应用软件按开发方式