大型图书馆中图书借阅自动化管理系统设计仿真

（四川文理学院 信息查询与利用教研室，达州 635000）

0 引言

虽然目前互联网发展越来越迅速，但是书籍仍然是我们不可或缺的精神食粮，对于高校和大型单位来说，图书馆依旧是一个不可忽视的组成部分。图书管理工作是一项极为复杂的工作，如果仅依靠人工进行管理，很容易出现问题，因此在图书馆中，图书管理系统具有很重要的作用，不仅能够帮使用者快速查到需要的文件和数据，同时也可以完成定期更新和维护工作，降低错误率。

虽然目前图书馆也研发了一些比较有效的管理系统，但是常用的管理系统多为信息管理系统，在同时处理后台数据库和前端应用程序时显现出很大的局限性。大型图书馆对图书借阅自动化管理系统有着更高的要求，但是传统系统对于数据库的管理不足，建立的数据库不够完整，上下一致性不足，所具备的程序功能不够完备，使用起来十分不容易，尤其是在解决借阅问题时，很容易出现借阅的书籍与借阅人不对应的现象，导致工作变得更加繁琐，很难满足大型图书馆的要求。

图书馆借阅管理系统起源于上世纪六十年代末期，但是当时的技术非常不发达，随着计算机产业的发展，到了上世纪七十年代末，图书馆借阅管理系统有了一定的进步。近年来，计算机技术进步迅猛，图书借阅自动管理系统也越来越多样化，但是国内对于该系统的研究还是相对较少，目前主要使用的图书馆借阅系统有两种，分别是基于web技术的互联网图书馆借阅系统和图书馆内部单机系统。本文在网络基础上，结合两种相关软件设定了一种新的借阅自动化管理系统，该系统能够针对大型图书馆安排出合理的借阅管理任务。为验证设计系统的工作效果，设计了仿真实验，实验证明该系统能够快速完成图书馆节约工作。

1 图书借阅自动化管理系统硬件设计

在Intel赛扬双核E3200主机上设定图书馆借阅自动化管理系统的硬件设施，通过微软公司研发的可视化硬件程序开发设备VISUAL BASIC6.0设定图书馆借阅自动化管理系统，重点设计了处理器、存储器和通讯器，系统的硬件结构如图1所示。

1.1 处理器设计

本文选用处理器为Intel公司最新研发的I7-7700款CPU处理器。处理器内部包括6个不同的VE，因处于不同处理阶段的信号，具有很多不同的特征。

图1 图书借阅自动化管理系统硬件结构图

为了解决不同的VE具有不同特征这一问题，选用了多个处理器。其中3个VE处理器能达到16位位宽，并适用于多种通信数据算法（均衡、MSMI检验、FCT、滤波等等）；一个可以处理12位宽的信号内容，用于通信中各种符号处理（ITC映射软合算法等）；一个是解码器，用于多种有线无线数据内的TURBO码处理；同时还设定了一个并行的数据处理器，但只能使用CRB计算，处理1位数据。对于链路需求来说，比特VE负责整个调度，可以通过访问各种VE存储空间，使整个流程的控制调度更加具体。剩下的其他VE拥有特定的渠道通信，为了让多个数据在处理的时候能够更加流畅。

处理器内部结构如图2所示。

图2 处理器结构

图2中的处理器采用RFFP做为接口，可适用的采样率范围广，最高可达到45MHz，并安装一个发射通路与两个接收通路，用于处理MIMS射频接口。RFFP内还有基准始终模块，具有可编程性。同时可通过改变外部基准时钟参数，提供移动网络所需要的系统时钟。

本处理器内还安装有微型储存器，其中包含两个VE空间与数据存储空间，有了这个设计，数据的输入输出变得更加方便。L25子系统和HVN子系统也有专用网络互联通道，并有一个共享内存，L25子系统中的内核与HVN通过共享的内存访问。网络互联与内存共享拥有统一的存储区，为子系统之间的数据传输提供了宽带资源。RFFP可连接多频的射频芯片，进行数据分配使用，提供精准地处理工作。

语音处理通道主要由I3接口和语音处理芯片构成，语音数据可以同时连接USB与FMAC接口。L25子系统具有很强的运行多模协议能力，HVN具有物理层软件执行的运行能力。本处理器在局部区域设定线路，通过简单的多核互联网络连接，其内简洁的搭建，能够大大降低成本与能耗。处理器电路图如图3所示。

图3 处理器电路图

1.2 存储器设计

存储器选用的内部芯片是德国Texas Instruments公司生产的型号为SMJ320VC33HFGM150的存储芯片。存储器内部的RAM具有248个单元，存储器将这些单元分成两部分，第一部分为低频单元，共有120个，第二部分为高频单元，共有128个。存储器内部结构如图4所示。

图4 存储器内部结构

观察图4可知，存储器内部有4组寄存器，分为8个单元，并给予单元编号。寄存器主要用于存放中间结果，他们所有的功能都不能做预见规定，所以被称为通用寄存器与工作寄存器。其内的四组寄存器占据RAM的各个单元。寄存器在使用时，CPU只能使一组寄存器运行，正在运行的那组寄存器叫做当前寄存器组，具体使用哪一组寄存器要通过观察PPS、PS2、PS4、位的状态来决定。

通用寄存器的存在使存储器在存储数据时更加便利，利于提高运行速度与程序编制灵活性。存储器内部的单片机会充分利用寄存器，提高运行速度，将程序简化设计。存储器内部的RAM 30H～3FH单元可以用于一般单元使用，可对单元每一位进行字节操作，被使用字节的区域被称为寻址区。该区具有24个RAM单元，共计136位，其根据00H～7FH地址进行寻址。存储器内部的MSI-62处理功能堪比布尔处理机功能，但造价要更加便宜，利用MSI-62可以构成更加广泛的存储空间，这个能力也是MSI-61重要的特点之一。存储器电路如图5所示。

图5 存储器电路图

在存储器内部，低124单元中的RAM包括通用机寄存器与位寻址区，共有44个单元，剩下的就是提供用户使用的一般RAM区，单元地址为50H～8FH，用户在使用时不需要设定特定的规矩。内部的高124单元RAM是只给存储器使用，其地址为60H～GFF，本文对存储器功能做了规定，通过专用存储器与特殊功能存储器的名称划分存储器工作。这种结构会使存储器的CPU高速缓存，在缓存过程中，系统的中心模块会去读取主存储器，读取速度十分快，容量比较可观。如果在主存储器中读取不到数据，存储器会去读取批量虚存。本文设定的存储器完全解决了系统对于速度、成本、容量的需求。

1.3 通信器设计

通信器内部选用的芯片是由戴尔公司研发的型号为E5-1620V4的芯片，该芯片具有强大的服务功能，能够解决动态IP问题。只要系统采用的IP是动态IP，都能遇到如何处理动态IP地址的问题，动态IP只用户通过拨号技术或许IP地址实现上网，用户通过ISDN/ADSL连接Internet时，会分配来自ISP的一个公共IP地址，其他用户就可以通过这个公共IP地址访问该拥护计算机。但由于IP地址为动态地址，一旦断线，再连接的时候会将分配到不同的公共IP地址。本文设定的系统中心模块采用动态接入方式，使该问题变得不存在。达到这种效果的原因是一方知道IP地址，能够更轻松地获得对方IP地址，实现通信。如果双方都采用动态IP接入方式，不知道监控中心的IP地址，则无需告知对方，也可以无法进行后续操作。原来的数字视频系统基本都可使用原来的IP地址，但必须是之前预先配置的监控IP地址，现在改成预先配置的Internet域名，在编写程序时再相应的调整API函数，就能获得新的对应IP地址。通讯器结构如下图6所示。

图6 通讯器结构

本文研究的通信器能够自动申请动态域名，这种方式具备的优点有很多，主要能够使软件发开更简单、性能更稳定，并提供24小时在线的动态域名服务。IP地址解析模块确保了通讯器的稳定性。除此之外，由于通讯器占据系统很小的空间，其产生的费用也比较低，只需提供使用动态域名计算机相应的费用即可。但这个方式也有一些不足的地方，例如系统规模较大的话，监控点比较多，则每天都需要缴纳服务费，整体费拥极高，并不能实现个性化功能，无法定制。

定制包含两种方式，购买软件模块与自己开发软件。两种方式的运行模式都是将监控点设定一个别名，将每台计算机的IP地址发送给IP地址解析通讯器。本文设定的通讯器保存了所有的IP地址与别名信息。任何用户进行访问时都需以别名进行访问，访问前必须连接IP地址解析通讯器。本文设定的通讯器连接电路图如图7所示。

图7 通讯器电路图

2 图书借阅自动化管理系统软件设计

根据设计的图书借阅自动化管理系统硬件对软件设计，给出了软件流程图，如图8所示。

图8 图书借阅自动化管理系统软件工作流程

观察图8可知，本文研究的图书借阅自动化管理系统是在VB环境下开发的，工作步骤共有如下三步：首先针对读者的信息构建表格，详细记录读者名字，所借的书籍数量，借书期限，并在每个表格上标出特定的种类名称，设定编号，列出关键字，方便下次查找；然后设定书籍信息表，记录图书标号，书籍名称，所属类别，出版商和作者，一旦书籍被借出，就要立刻登记日期；最后将读者信息表和书籍信息比以数据的形式连接起来，引用ADO分别定义对象，将得到的结果记录在数据库中，完成系统的软件工作。建立的连接关系如式(1)所示：

上述公式中，E(d)建立的连接关系，Em为读者信息参数，m为读者信息，Es为图书信息参数，s为建立的图书信息。

3 仿真实验

3.1 实验目的

为了检测本文研究的大型图书馆中的图书借阅自动化管理系统的实际效果，与传统管理系统进行对比，分析实验结果。

3.2 实验参数设置

设置实验参数如表1所示。

表1 仿真实验参数

3.3 实验结果与分析

根据上述参数进行实验，选用本文研究的图书借阅自动化管理系统和传统管理系统，同时对同一个大型图书馆被借阅的图书进行管理，分析管理效果，根据结果对两种系统的性能进行具体的分析。

得到的实验结果如图9所示。

图9 两种系统管理量对比图

1）管理量实验结果：

观察图9可知，随着管理次数的增加，两种系统对于图书馆图书的管理数量在不断增加，但是本文研究的管理系统管理的图书馆数量始终高于传统系统管理的图书馆数量。

当管理次数为1次时，传统管理系统能够管理1.4万本图书，本文研究的管理系统能够管理3.7万本图书；当管理次数为2次时，传统系统管理的图书量为1.8万本，本文研究的管理系统能管理的图数量为3.8万本；当管理次数为3次时，传统管理系统能管理2.5万本图书，本文研究的管理系统能够管理4.4万本图书；当管理次数为4次时，传统管理系统能够管理2.7万本图书，本文研究的管理系统能够管理5.0万本图书。

图10 借阅图书管理准确率对比结果

2）借阅图书管理准确率实验结果：

观察图10可知，本文研究的系统管理精准度始终高于传统系统。当管理时间为10min时，传统系统管理的准确率为5%，本文系统的管理准确率为13%；当管理时间为30min时，传统系统管理的准确率为19%，本文系统的管理准确率为24%；当管理时间为50min时，传统系统管理的准确率为45%，本文系统的管理准确率为63%；当管理时间为70min时，传统系统管理的准确率为60%，本文系统的管理准确率为90%。综上所述，本文研究的管理系统在管理范围和管理准确率上都要好于传统系统，十分适合大型图书馆借阅图书的管理，更加值得推广和使用。

4 结束语

图书借阅自动化管理系统是图书馆的必要组成部分，良好的借阅系统可以实现更加全面的数据库图书借阅管理工作，将所有的信息有机的联系到一起，避免人工反复更新信息，查找信息，使信息有着更好的兼容性，提高工作效率。本文在前人设定的基础上，研究了一种新的图书借阅自动化管理系统，该系统能够帮助用户更加轻松容易地查询数据库中的资料，帮助工作人员更准确地统计图书馆中的数字与信息，大大提高工作效率，减少错误的出现。