计算机系统变革性研究的四个问题

张婷婷

摘要：自进入新世纪以来，计算机系统在经历一场巨大的变革。有关专家曾指出，计算机系统的变革是一次“人机共存”质变到“人机物”的飞跃。而这样的变革与飞跃也为计算机系统变革性研究带来了四个问题。本文将结合实践工作对计算机系统变革性研究的四个问题加以分析，并提出相关见解，以供业界同仁参考。

关键词：计算机系统；变革性研究；四个问题

中图分类号： C936 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）07（b）-0000-00

在任何一个领域，当变革性研究成功后极有可能引起产业或是学科发生重大变化。对于此类研究通常需要对现有的知识空间与问题框架进行突破，以便为本学科创造新的理念、为产业的发展提供最新的技术。计算机系统变革性研究的四个问题也是当前行业内亟待解决的重要问题[1]。在我国积极倡导各行业自主创新发展的今天，同样要求所有计算机技术从业人员对其变革进行关注，这对我国计算机事业的发展也是一次积极的推动。

1 计算机的系统变革

现如今，人们了解有关计算机系统变革的来源主要有三个：一、分析、了解以及学习；二、将现有的问题框架与知识空间进行延伸；三、精炼应用。其变革内容包括四大类内容，即：新的思维模式、新的技术、新的科学以及新的应用范围。例如：现代个人电子计算机相对早年间的大型电子计算机就是一次历史性的变革。其使用的相关运行模式为桌面、相关的技术统筹，包括图形用户界面、视频缓冲输出设备等，其新的应用就是在此之后所产生的规模庞大的个人计算机市场。

2计算机系统变革性研究的四个问题

计算机人机物社会思维模式的出现是计算机系统的一次变革，其也带来了四个计算机系统变革性研究的问题。下面将针对此四个问题做具体论述。

2.1计算机系统与计算的概念

什么是计算什么又是计算机系统，这是计算机系统变革性研究的问题之一。如今专业的计算机从业人员已经在互联网、物联网、数据中心以及万维网、社会计算等多个子领域研发出了大量使用相对广泛的应用系统。但是这些应用系统都是各自独立进行研发的[2]。致使在学科与科学的建设层面上相对滞后。在人机物的思维模式中，要求从业人员对“计算”以及“计算机系统”的基本概念进行重新审视。万维网是什么？其是否能够看作为一台计算机系统？而物联网又能被看作是一台计算机吗？如果可以，那么什么又是与随机存储器相类似的抽象机器模型呢？怎样进行输入与输出呢？近些年来，计算机研究小组人员一直在这一方面进行不懈的探索与研究，我们得到初步的结论为这些看似简单的问题其研究都是有意义并且十分重要的。在计算机技术与科学的建设范畴内，应进行更深一步的研究。

2.2 计算机系统的度量

计算机系统在曾经的六十多年里得到了快速发展，这些都得益于专业人员对计算机系统理解的不断深化、计算机各种系统技术创新不断的呈现、以摩尔定律为主导的集成电路不断发展以及计算机产业竞争仍处在良好有序的范围之内[1]。

进入到新世纪以来，人们在计算机系统的度量等方面已经形成一定的认识，然而还是存在着不足的，作为专业的从业人员要对现有问题框架与知识空间进行图破。但从计算机系统的度量角度来讲，人们仍有极大的创新空间，目前国际社会对此问题已经进行深入的思考，并且找到了一些答案。以对复杂的程度的研究为例，人们除了要对时间、空间以及通信等复杂度进行研究之外，还要对人机物社会进行探索。值得高兴的是，博弈论算法代替了传统电子计算机算法。如今的电子计算机系统已经具备了相当高性能的计算功能。若人们统计一年计算机系统实际运行浮点运算数，更加能够真实地看出计算机系统真实的计算性能[3]。然而此方法仍存在许多不足，例如，许多应用都不是以运行浮点为计算依据的，但是这个思路仍然可以作为一个开始，用于度量计算机网格系统、计算机云计算系统以及计算机数据系统等等[2]。

2.3 计算机如何实现直接网络支持

在计算机系统中人机物社会里一个重要的核心概念就是网络。其包括互联网、传感网、万维网、物联网以及社会网和无线网等等。但是站在计算机系同变革性研究与计算机建设的角度来看，人们基本可以发现两个矛盾。一种是在当今计算机处理器系统的结构中并没有网络这一概念，第二种是各种网络大多数都运用网络协议栈的层次法，然而此种网络方法与以计算机处理器和计算机系统软件为代表的方法有所不同，甚至在某种程度上存在一定冲突。

以第二种矛盾为例，长久以来网络的基本技术特征为协议。网络计算承载则是要利用网络协议栈来实现以及执行的。即便仅对网络边缘一个节点进行考虑，不论是终端客户计算机或计算机服务器，单一的网络请求都是要经历所有层次的，而每个层次都需要对该层次动态消息包进行动态分析[3]。从计算机终端用户的角度来看，不论是计算机网络服务还是计算机网络系统，它们与电子计算机系统都存在区别，其带给终端用户根本价值就是网络服务。其实，我们这里说的网络并不单是指计算机路由器、网络拓扑以及网络处理器，还需要综合考虑终端用户的计算机、计算机服务器、甚至是网络存储段的计算机，而这些计算机整体处理器体系中并不存在网络概念。

2.4 涌现现象的发现与利用

在人机物社会中如何发现以及更好的利用涌现现象呢？首先要理解什么是涌现现象，计算机系统何时会出现涌现现象。这也是当前计算机科学中面临的新难题、新挑战。在计算机系统网络中，很多组织对涌现现象进行过详尽的探究，并取得初步进展。在涌现现象发现与利用方面，人们可以通过负载基准的程序数据集成发现最新的局部涌现现象。在现代经济学理论里机制设计中显示，利用设计良好的系统机制可能利于涌现现象。目前国内许多大学与香港科技大学相关团队将这一思路应用到计算机网格系统的具体分散调度中，并且根据实际的网格计算机系统环境，使用真实负载以及随机负载等实验进行模拟，会发现在分组调度的系统中可以允许多个用户主动发出计算负载的请求，多个资源主动进行投标，并设定目标，最终在计算机网格系统发现产生涌现现象[4]。

3总结

在过去的几年里，我国计算行业有了飞速的发展，各项研究成果也受到了国内外的一致好评。本文对计算机系统变革性研究的四个问题进行了论述，并且对计算机变革持肯定的态度。在计算机系统变革中还需要研究许多基础性概念、基本操作方法以及更新型的思维模式。研究计算机系统变革问题对计算机技术的发展具有推动作用。本文通过与实际工作经验相结合，从计算机内部系统以及计算机终端用户等多个角度对计算机系统变革性产生的四个问题进行研究，希望为我国计算机行业的发展贡献一份力量。

参考文献

[1] 王同亮，王辉涛，夏天鹏.浅析如何对计算机系统进行优化[J]. 黑龙江科技信息. 2015（16）

[2] 贺斌.智慧学习：内涵、演进与趋向——学习者的视角[J]. 电化教育研究. 2013（11）

[3]徐志伟， 李沛旭， 查礼.计算机系统变革性研究的4个问题 [J]. 计算机学报. 2014（09）

[4] 王同亮，王辉涛，夏天鹏.浅析如何对计算机系统进行优化[J]. 黑龙江科技信息. 2015（16）