高性能计算机范文1
关键词：高性能计算机；体系结构；集群；互联技术
中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 15-0000-02
Review of High Performance Computer System Structure
Tang Shaoyu
(China Petroleum&Chemical Corporation Catalyst Fushun Branch,Fushun113122,China)
Abstract:This paper reviews the developments of high performance compute architecture from the 1960s.According to TOP500 data,introduces the recent developments about high performance computer technique of various countries including the popular architecture technology.And according to the recent developments condition,try to forecast developmental tendency of high performance compute architecture in the future.
Keywords:High performance computer;Architecture;Cluster;
Interconnect technology
高性能计算机传统上指的是运行速度非常快的计算机，等同于超级计算机，致力于专业用户进行大规模科学和工程计算，追求的性能指标是浮点计算能力。随着对于高性能计算的应用需求由CPU运算密集型的科学和工程计算拓展到I／O处理密集型的商业事务处理，高性能计算机从单纯追求CPU运算能力变为追求包括I／O处理能力在内的综合性能指标，而且随着用户群体的扩大、对价格的日趋敏感以及PC服务器和互连网络等技术的成熟，高性能计算机已经倾向走产业化发展道路，采用开放的软硬件技术[1]。
当前，以机群为载体的高性能计算机已广泛应用于教育、游戏、气象、石油、航空航天、金融、生物、制造、信息建设等各个领域。高性能计算机应用的深度和广度在急剧提高。在深度方面，如北京2008年奥运气象预报要求分辨率从15公里提升到3公里；在广度方面，原来不需要HPC的领域，如政府、企业、诸多行业信息中心，由于信息处理量和访问量剧增，没有高性能计算机已无法完成信息整合和处理能力的提升。机群技术的日益普及已经深刻影响了高性能计算产业的发展，并推动全球高性能计算产业进人一个平民化应用时代，我们也称之为“泛高性能计算时代”[2]。
一、高性能计算机历史回顾
最早的电子计箅机就是为了能够进行大量繁琐的科学计算而产生的。从1960年开始，计算机技术逐渐成熟，在各种商业领域慢慢地开始采用电子计算机，而且应用范围也越来越广，逐渐出现了针对各种不同商业用途的计算机，被称为“通用计算机”。相对于“通用计算机”，具有性能和功能上的优势的一类计算机被称为“高性能计算机”，在当时主要用于科学计算。
20世纪70年代出现的向量计算机可以看作是第一代的高性能计算机。通过在计算机中加入向量流水部件，可以大大提高科学计算中向量运算的速度。到80年代，出现了并行向量多处理机(PVP)，依靠并行处理，进一步提高运算速度。向量机成为当时高性能计算机的主流产品，占领了高性能计算机90%的市场。
20世纪90年代初期，大规模并行处理(massively parallel processor，MPP)系统开始成为高性能计算机发展的主流。MPP模式是一种分布式存储器模式，能够将更多的处理器纳入一个系统的存储器。MPP体系结构对硬件开发商颇具吸引力，因为它们出现的问题比较容易解决，开发成本比较低。由于没有硬件支持共享内存或高速缓存一致性的问题，所以比较容易实现大量处理器的连接。
较MPP早几年问世的对称多处理机SMP系统，是由数目相对较少的微处理器共享物理内存和I/O总线形成的计算机系统（国内最早基于微处理器的SMP为曙光1号）和MPP相比，早期的SMP扩展能力有限，并不具有很强的计算能力。但由于SMP与单机系统兼容性好，是单机系统的升级与增强，被广泛应用于商业计算领域。
20世纪90年代中后期的一种趋势是将对称多处理器结构（Symmetric Multi-Processor，SMP）的优点和MPP的扩展能力结合起来，这一趋势发展成后来的CC―NUMA结构，即分布式共享内存。每个处理器节点都可以访问到所有其它节点的内存，但访问远程内存需要的延迟相对较大。NUMA本身没有在提高性能的角度上进行较大的创新，主要优点是便于程序的开发和与SMP的兼容性。而对于科学计算任务，CC―NUMA结构是否优于MPP系统仍存在争议。
在发展CC―NUMA的同时，集群系统(cluster)也迅速发展起来。类似MPP结构，集群系统是由多个微处理器构成的计算机节点，通过高速网络互连而成。节点一般是可以单独运行的商品化计算机[3]。由于规模经济成本低的原因，集群系统具有比MPP更高的性能／价格比优势。集群系统还继承MPP系统的编程模型，更进一步地加强了其竞争优势[4]。
二、高性能计算机技术发展现状
当前，全球TOP500已经成为高性能计算领域的晴雨表[5]。第35届全球超级计算机TOP500排行榜于2010年5月31日在德国汉堡举行的SC10大会上。排名第一的仍是美国Cray公司研制的“美洲豹”系统；中国曙光公司制造的“星云”超级计算机以1.27Pflops的Linpack性能和2.98Pflops的峰值性能排名第二，此次成绩可谓曙光高性能计算机突破历史的最好成绩，也是我国高性能计算机的历史最好成绩。在TOP10系统中，IBM公司占有4台（一台“走鹃”和三台“蓝色基因”），Cray公司拥有2台（“美洲豹”和“海怪”），SGI、Sun以及中国的曙光公司和国防科技大学各占有一台。但我国所制造两台系统（“星云”和“天河”）的核心部件CPU和GPU仍是源自美国的Intel、AMD以及NVIDIA公司。由此可见，美国在高性能计算领域的综合技术实力是无可比拟的。
（一）体系架构
高性能计算机范文2
关键词：高速缓存；命中率；局部性原理；静态随机存储器
中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)22-5285-02
随着计算机技术的不断发展和进步，CPU(中央处理器)主频的不断提高对计算机系统性能的提升起到了极大的作用，但是作为一个完整的计算机系统，计算机系统性能的提高并不是仅取决于CPU的主频，还与其他因素密切相关，例如，计算机系统结构、数据在各部件间的传送速度、存储部件的存取速度等，其中CPU和主存之间的存取速度与计算机系统性能的提高有很大关系。可是主存速度的提高始终跟不上CPU的发展，据统计，CPU的速度平均每年改进60%，而组成主存的动态RAM(随机存储器)速度平均每年只改进7%，结果是CPU和主存之间的速度间隙平均每年大增50%。处理器运行和存储器访问的速度增长之间存在的差距越来越大，这种现象己经成为影响计算机系统性能最主要的瓶颈之一。假设一台计算机的CPU工作速度很快，而配备的主存访问速度相对较慢，这样就会造成CPU在访存时等待，降低了处理器的工作速度，进而影响计算机的整体性能。
解决CPU与主存的速度差距问题在于保持CPU的能力，提高主存的速度。使用硬件技术提高存储芯片的存取速度是一个有效的手段，可是在慢速的主存和快速CPU之间插入一个容量较小的高速存储器起缓冲作用（即Cache技术）也是解决问题的一个行之有效的方法，使得速度和成本之间的矛盾得到较合理的解决。自从1985年Intel80386问世以来，在后续的微处理器中都采用了Cache。
1 Cache的工作原理
在现代计算机系统中，高速缓存Cache已经逐渐成为计算机不可缺少的一部分。在计算机系统中设置Cache是为了解决高速处理器和低速主存之间速度不匹配的问题，从而可以提高整机的性能。因此要分析Cache对计算机性能的影响，必须要了解其工作原理。
Cache的工作原理是基于程序和数据访问的局部性。任何程序或数据要为CPU所使用，必须先放到主存中。CPU只与主存交换数据，所以主存的速度在很大程度上决定了系统的运行速度。对大量典型程序运行情况的分析结果表明，程序运行期间，在一个较短的时间间隔内，由程序产生的内存访问地址往往集中在主存很小范围的地址空间内。这一点不难理解。指令地址本来就是连续分布的，再加上循环程序段和子程序段要多次重复执行。因此，对这些地址中的内容的访问就自然具有时间上集中分布的倾向。数据分布的这种集中倾向不如指令明显，但对数组的存储和访问以及内存变量的安排都使存储器地址相对集中。这种在单位时间内对局部范围的存储器地址频繁访问，而对此范围以外的地址则访问甚少的现象，就称为程序访问的局部性。
由此可以想到，如果把在一段时间内、一定地址范围内被频繁访问的信息集合成批地从主存中读到一个能高速存取的小容量存储器中存放起来，供程序在这段时间内随时使用，从而减少或不再去访问速度较慢的主存，就可以加快程序的运行速度。这就是Cache的设计思想，在主存和CPU之间设置一个小容量的高速存储器就是高速缓存Cache(其结构如图1所示)，通常由SRAM(静态随机存储器)构成。它的存取速度比构成主存的动态RAM要快的多，故CPU在需要访问主存中的程序和数据时，就不必多次直接访问速度较慢的主存，而是从高速缓存中以更快的速度得到必要的程序和数据，从而可以缓解CPU和主存速度不匹配的矛盾，进而提高计算机系统的性能。但是SRAM的价格比较昂贵，若干设置大容量的高速缓存，就会增加计算机的成本，故Cache的容量一般相对主存来说都比较小。
在Cache系统中，将主存和Cache都分成若干同样大小的块，每块内又包含若干个字，主存总是以块为单位映射到Cache中。根据程序访问的局部性原理，在程序运行期间系统不断地将与当前访问块相关联的后继存储单元块从主存读入到Cache，其实质就是把主存中的程序和数据分块复制到Cache中，然后再和CPU进行高速传送。当CPU需要访问主存时就会在地址总线上发出访存地址，首先通过主存―Cache地址变换机构判定访存地址所对应的存储单元块是否已在Cache中。如果在Cache中(称为Cache命中)，则经地址变换机构将主存地址变换成Cache地址去访问Cache。如果不在Cache中(称为Cache不命中)，此时就要把要访问的字直接从主存送往CPU，同时把包括该字的主存块调入Cache供CPU使用。当然Cache的容量是有限的，如果此刻Cache处于未被装满的状态，则可将新的主存块直接调入Cache。倘若Cache原来已被装满，即已无法将新的主存块调入Cache时，就得采用替换策略，从Cache中换出一个旧块，并将新块替换进Cache。
2 Cache的性能分析
在计算机系统中设置Cache的目的是为了解决CPU和主存之间速度不匹配的矛盾，从而提高计算机的性能。尽管引入Cache后，使用SRAM技术的Cache访问速度与CPU的速度相当，可以使系统的整体性能得到提高，但由于SRAM的制作工艺比较复杂、制作成本比较较高，从计算机系统的性价比方面来考虑，不可能将所有主存都换成SRAM，也不可能设置大容量的Cache。例如，80386的主存最大容量为4GB，与其配套的Cache容量为16KB或者32KB。从CPU性能方面考虑，增加Cache系统的目的就是使Cache―主存系统的平均访问时间接近Cache访问时间。在Cache―主存系统中，平均访问时间t可定义如下：
t=h・tc+(1－h)・tm
其中h表示命中率(数值上等于命中次数比上命中次数与未命中次数之和。当Cache不命中时，CPU就需要访问主存，故未命中次数就等于访问主存的次数)，tc表示命中Cache时的访问时间，tm表示未命中Cache时访问主存的时间。
假设CPU在执行某段程序时，共访问Cache命中2000次，访问主存50次。已知Cache的存取周期为50ns，主存的存取周期为200ns。则Cache的命中率为：
h=2000/(2000+50)=0.97
于是可计算出Cache―主存系统的平均访问时间为：
t=50ns×0.97+2000ns×(1-0.97)=54.5ns
通过以上分析可以发现，在使用Cache的计算机系统中，Cache―主存系统的平均访问时间非常接近于Cache访问的时间，其数值远小于主存的存取周期，这说明增加Cache之后，计算机系统的性能有了显著的提高。同时也说明命中率h是影响Cache―主存系统的平均访问时间的关键，因此提高命中率对改善Cache―主存系统的效率起着关键性的作用。
3 Cache的性能改进
通过对Cache性能分析，可知Cache命中率是影响Cache―主存系统的平均访问时间的关键。Cache的命中率越高，发生不命中可能性就越小，从Cache获取指令和数据的可能性就越大，平均访问时间也就越短，使处理器保持高效率运作，从而可以提高计算机整机性能。通过对Cache的基本原理的分析，Cache不命中的原因有以下几个方面：
1）当程序首次执行时，由于对应的主存块是第一次访问，故该块必然不在Cache中，所以必须首先将主存块复制到Cache中。而且当CPU顺序访问下一个主存块时依然会发生不命中，这个过程一直会持续到Cache装满或程序全部调入Cache为止。此时发生不命中的次数和分块的大小有直接关系，块长越大，发生不命中的次数自然就越小。
2）若Cache的容量太小，受此条件的限制，不可能在执行过程中将所需的指令和数据全部调入Cache，于是程序执行期间可能会发生频繁的替换。每当发生替换时，CPU就要访问慢速的主存，而且发生替换的频率越高，越不利于CPU性能的发挥。
3）采用替换策略时，由于主存的容量远大于Cache的容量，故需替换入的主存块的个数大于Cache可容纳的块数，在替换时极有可能会把下次访问的指令或数据替换出去，而且当块长越大，替换时传送的数据量也就越大，造成下次访问的不命中。由于块长的增大，导致缓存中块数的减少，而新装入的块要覆盖旧块，很可能出现少数块刚刚装入就被覆盖，因此命中率反而下降。
影响Cache性能的因素比较多，其中Cache的容量与块长是影响Cache效率的重要因素。目前块长的最优值很难确定，一般每块取4至8个字或字节较好。而在其他因素方面还有以下方法可以改进Cache的性能。
1）增大Cache容量，降低不命中率。Cache的命中率和容量有极大的关系，一般来说，Cache的存储容量比主存容量小的多，大不能太小，太小会使命中率太低。但是容量也没有必要太大，太大不仅会增加成本，而且当Cache容量达到一定值后，命中率随容量的增家将不会有显著的提高，其关系如图2所示。因此，Cache的空间与主存空间在一定范围内应保持适当比例的映射关系，以保证Cache有较高的命中率，并且系统成本不过大地增加。一般情况下，可以使Cache与主存的空间比为1:128。
2）通过Cache的结构设计，减少不命中次数。根据主存采用指令、数据分开存储的方案，在设计高速缓存的结构时，则相应的Cache采用分立缓存。分立缓存是指指令和数据分别存放在两个缓存中，一个称为指令Cache，一个称为数据Cache。有时可以根据Cache位置的不同分为片内缓存和片外缓存，片内缓存为第一级，片内缓存为第二级。
3）通过预取技术，提高Cache的命中率。根据程序访问的局部性原理，通过缓存控制指令和预取技术，预测将要访问的指令，在当前指令执行过程尚未结束时就提前将下一条准备执行的指令取到Cache中，这样CPU在取指时只需要访问Cache就可以了，从而可以提高Cache的命中率，使处理器保持高效率运作。
4）采用适当的映射方式和替换策略来提高命中率。由于Cache的容量不可能任意增大，而且当Cache容量超过一定值后，命中率随容量的增加将不会明显的提高，所以访存时发生不命中是不可避免的。当访存不命中发生后，可通过采用适当的映射方式和最佳的替换策略，来提高下次访问的命中率，也可改进Cache的性能。
在计算机系统中，Cache技术有效地解决了CPU和主存速度不匹配矛盾。目前的微型计算机系统中一般均采用这种方法来提高存储系统的性能，使系统在成本增加不高的情况下，性能有较显著的提升。
参考文献：
[1] 冯博琴.微型计算机硬件技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003．
[2] 唐朔飞.计算机组成原理[M].2版.北京:高等教育出版社,2008．
[3] 白中英.计算机组成原理[M].3版.北京:科学出版社,2001．
高性能计算机范文3
关键词:高性能计算机；计算速度；高端计算
1、高性能计算机与大众生活息息相关
1.1对制造业的推动:我国是一个制造业大国，高性能计算在制造业的广泛使用，不仅可以帮助工程师在设计阶段更科学地计算材料强度，更合理地选择和使用材料，设计出更符合空气和流体动力学原理和人体工程的产品结构和外形，而且可以在仿真基础上全面规划整个制造过程，有效提高产品制造的质量和产量。高性能计算的全数字化设计制造环境在缩短产品设计周期、节能降耗、降低污染、提高产品质量方面的作用不可限量。
1.2 对网络信息服务的影响:在网络日益普及的今天，我们已经渐渐习惯于从网上获得信息和服务，但是同时也经常为服务响应速度的迟缓而烦恼。要面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。这又是高性能计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒种可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。
2、国内外高端计算发展现状
2．1国内高端计算机发展现状：根据中国软件行业协会数学软件分会2003年11月份公开的2003年中国高性能计算机TOP100排行榜最新统计，我国高端计算机系统的总计算能力在19.56TF/s峰值左右。 我国高端计算机系统研制开始于20世纪70年代中后期，大体经历了3个主要发展阶段：第一阶段从70年代中后期到80年代中期，主要以研制大型向量系统为主(以银河I为代表)；第二阶段从80年代中后期到90年代末，主要以研制大规模并行系统为主(以神威I为代表)；第三阶段从90年代中期起，主要以研制大规模机群系统为主(以曙光机为代表)。目前，参与高端计算机研制的单位已经从科研院所发展到企业界。
进入新世纪，随着研制高端计算机系统的诸多关键技术被攻克(尤其是机群技术)，我国自行研制的高端计算机系统已开始形成自己的品牌系列和一定的市场规模，其发展呈现星火燎原之势头。近两年，随着“神威”、“银河”、“曙光”、“深腾”、“天梭”等一批知名产品的出现，使我国成为继美、日之后第三个具备高端计算机系统研制能力的国家，被誉为世界未来高端计算市场的“第三股力量”。根据中国软件行业协会数学软件分会2003年11月份公开的2003年中国高性能计算机TOP100排行榜最新统计，我国高端计算机系统的总计算能力在19.56TF/s峰值左右。
2．2 国外高端计算机发展现状“21世纪，高端计算技术已成为衡量一个国家经济技术综合实力的重要标志，它对国民经济、社会发展、国家安全和国防现代化建设具有重要意义。以美国和日本为代表的发达国家十分重视高端计算机系统的研制及其应用技术的开发。根据全球实用超级计算机500强最新排行榜的统计分析，目前国际上已经有242台系统的Linpack实测性能超过1万亿次/秒(2003年12月前只有131台)；500强系统的总性能为813TF/(2003年12月前为528TF/s)；排行榜中“最慢”系统(第500台机器)的速度为624GF/s(2003年12月前为40314GF/s)；现在500强系统的主流结构是Cluster，Constellations和MPP三种结构类型。所有系统分布在世界上35个国家和地区，美、日、德、英等发达国家占了80%的计算资源，其中仅美国就安装了255台，占总性能的56%；并且500台系统中的91%是由美国制造的，所有这些数据均表明美国在高端计算机的使用和生产方面仍然保持着绝对的领先优势。
3、高端计算机发展趋势
国外高端计算系统今后的开发热点是计算速度为十万亿次/秒左右的系统，中期目标是百万亿次秒，长期目标是千万亿次/秒甚至更高。未来国际高端计算的发展将呈现以下趋势：随着高性能计算向高效能服务转变，超级计算机系统追求的目标也将从/高性能走向“高效能”。按美国DARPAHPCS计划说明，High productivity的综合含义是指提高超级计算机系统的计算性能、可编程性、可移植性和鲁棒性，同时努力降低系统的开发、运行及维护成本。HPCS计划表明，超级计算机要想保持快速发展势头，必须要有本质的变化，即必须采用先进技术，平衡各项设计指标，实现系统的高可靠性、高可用性、高可维性、高安全性和低功耗。
4、高性能计算机发展任重道远
4.1 应用软件匮乏:我国长期以来存在的重硬件、轻软件的现象在高性能计算领域格外突出，影响更大。对于高性能计算机而言，缺乏合适的应用软件就根本无法开展相应的应用，也无法吸引用户来使用高性能计算机。高性能计算机上运行的应用软件专业性强，价格昂贵，国内应用部门每年都花费大量经费，采购应用软件，但是这种采购一般是分散进行的，缺少相互协调，因此国家整体布局还不尽合理，有些软件多个部门重复采购，而另一些急需的软件又没人购买。
4.2 资源分布不均匀:国内高性能计算机主要分布在科研院所、大学以及石油勘探、气象预报等应用部门，地域分布也不均匀。资源分布的不均匀和资源访问的困难，使得不少高性能计算的潜在用户放弃了应用的打算。在经济效益不够好的传统产业尤其如此。这种资源分布的不均匀性一方面使需要资源的用户难以获得资源，另一方面也造成宝贵资源的闲置和浪费。
结语
我国的高性能计算事业必须走可持续均衡发展的道路。高性能计算是昂贵的，不仅有设备的初始投入，而且有场地条件、电力消耗、运行维护和人员队伍建设等多种费用。因此，一定要切实从应用需求出发，大力促进应用的进步，以此推动高性能计算的发展。强调应用需求牵引并不是忽视技术的推动作用。技术的进步可以创造新的应用，调动新的应用需求。网格以其资源共享、协同工作的固有能力和网格服务的形式，支持用户共享使用Internet中的各类资源；网格允许用户克服地理的障碍，更便捷地获得高性能计算的能力；网格简化高性能计算机的使用方式，使更多的普通用户能够利用高性能计算机的能力去解决过去难以解决的问题，扩大了高性能计算机的应用范围。需要强调的是，高性能计算的技术创新有赖于国家持续的支持，以保证足够的研究经费和一支高水平精干的研究队伍。高性能计算人才的培养是一项长期的艰巨任务，不仅要通过改革高校的学科划分和专业设置来加强高性能计算复合型人才的培养，还要通过应用系统的开发，培养和锻炼各个行业与领域熟悉高性能计算的人才，只有这样才能真正保证高性能计算及应用的可持续发展。
参考文献:
高性能计算机范文4
关键词：计算机专业 实践平台 创新能力 实践能力
一、引言
计算机学科知识更新较快，新技术、新工艺、新器件、新软件、新算法不断涌现，而地方高校受办学条件限制，存在教学内容滞后、教学模式单一、教学方法僵硬、实验设备比较陈旧、“重理论、轻实践”等现象。这不但束缚了学生的创新意识和创新能力，也不利于人才的培养。因此，作为地方性高校在提高实践教学水平、培养学生实践能力和创新能力方面，必须根据自身实际，探索适合自己的路。
二、提高学生创新能力与实践能力的措施
1.建立兴趣小组
俗话说“兴趣是最好的老师”，培养学生浓厚的学习兴趣是取得良好学习效果的重要因素。大量调查发现，学生刚入校时，充满激情和活力，对什么都想尝试，但如果不加引导，学生很容易迷失方向，最后失去学习的热情。通过组织不同类型的兴趣小组如程序设计小组、电脑维修小组、网页制作小组、多媒体制作小组等，给学生营造一个丰富多彩的学习实践环境，再加上老师的指导，可以让学生在参与活动的过程中，逐渐找准自己的方向，明确学习的目标。兴趣小组的活动分为三个层次：第一层次主要面向大一学生，以理论学习和基本训练为主，活动由高年级的学生组织，通过作品展示、作品制作说明及经验交流等形式，给大一的学生一个学习基本知识和基本技能的平台。同时，也能培养高年级学生的表达能力和组织能力。第二层次主要面向大二学生，以培养自主学习的能力为主，活动由指导老师组织。经过一年的学习，学生有了一定的理论基础和动手能力，此时教师通过罗列参考书籍、布置任务、集中讨论等形式，推动学生更深入学习理论和技能，在完成任务的过程中，提高自己的实践能力。第三层次面向所有学生，活动由学院组织，通过程序设计大赛、作品大赛等形式，全面检验学生学习情况和实践水平。对其中较好的学生，组织集训队进行培训，并推荐他们参加四川省大学生程序设计大赛甚至ACM比赛、网页设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛等高水平比赛。同时，通过颁奖典礼、优秀作品展示等，增强获奖学生的自豪感和自信心，鼓励其他学生更勤奋更努力地学习，进一步提高学生学习兴趣，保持学习动力。
2.新技术讲座
新技术讲座对丰富学生课余生活、开拓学生视野、扩大学生知识面有重要作用。为此，我院举办一系列专场讲座，由各教研室承担，同时也邀请了如华为、北大青鸟等公司的高层管理人员为学生做项目开发与管理的专题讲座。让学生及时了解业界动态，跟踪IT领域的最新科研情况。同时，老师通过这些讲座，加深了与学生的交流，扩大自己的影响，为后续项目小组及科研小组活动创造了有利条件。
3.项目开发小组
近年来，普通高校的本科毕业设计存在诸多问题，如论文选题陈旧、选题面窄，如学生管理系统、图书管理系统、实验设备管理系统等信息管理系统之类的题目占相当比例，且每年都在重复使用。一些用人单位和企业反映计算机专业毕业生存在缺乏实际动手能力、程序设计开发经验少等问题。其主要原因就是学生缺乏工程实践经验，如在软件设计制作中，学生仍停留在用语言实现字符界面下的算法问题，无法开发图形界面的应用系统。能在硬件方面做课题的学生更少，有也仅是停留在设计原理结构层面上，与实际情况对接不上。因此，开展工程实践方面的培训和指导是提高本科生实践能力必不可少的环节。
项目开发小组旨在使学生巩固专业知识，培养学生工程素质和团队合作精神，缓解学生在理论知识与工程实际之间脱节的矛盾。成员主要面向高年级学生，以指导老师确定的实际项目或虚拟项目为课题，在老师的指导和培训下自主学习，共同探讨。对于有一定基础的学生，鼓励并介绍他们去校外承揽项目。实际表明，项目小组的设置，有力改变了学生理论基础强，动手能力弱的缺点。如我系04级某生，承揽并完成了自贡市一家网络公司电子地图的项目，其毕业论文被评为优秀，同时该项目组学生的就业单位都令人满意。我系2005级某生，在实习时就进入深圳一家网络公司的游戏开发团队，毕业时其论文被评为优秀，本人也成为该公司骨干开发人员。这些学生的成功，极大鼓励了其他人，更促进了项目小组活动的开展，激发了学生实践的热情。
4.科研小组
大学生科研能力培养是高校人才培养的目标之一。如何培养学生的科研能力，是当前高校教学改革所面临的重要问题。对此，我系采取导师指导下的科研小组方式，通过由不同研究方向的教师根据自己的科研特色和研究实际，提出科研小课题(有限时间、有限经费、有限目标)，设立科研项目小组，并在全系公开。学生根据自己的兴趣和特长选择课题。同时，结合大学生研究性学习与创新性实验项目，对承担课题的学生，优先考虑其申请。将导师制、创新基金及本科毕业论文有机地融为一体。这一措施，使部分高年级本科学生独立承担小课题，并加入教师的科研群体中。目前，我系有相当数量的学生都主动的参与到教师的科研课题中，通过锻炼，有一部分同学成功申报了校级、省级“学生创新型科研课题”，并有多篇科研论文在国内外期刊上公开发表。
5.学科竞赛与毕业设计有机结合
大学生学科竞赛是培养学生创新精神和动手能力的有效载体，对培养和提高学生的创新思维、创新能力、团队合作精神、解决实际问题和实践动手能力具有极为重要的作用。学科竞赛现在越来越受到各高校的重视及社会的认可，特别是国际以及部级和省级的竞赛，例如大学生“挑战杯”、ACM国际大学生程序设计竞赛、电子设计竞赛、机器人大赛、网页设计竞赛等。一般可以从大学三年级做起，鼓励学生跨专业、跨系、跨学院多学科综合组建团队，通过赛前的积极备战，可以极大地提高学生的创新思维，锻炼学生刻苦钻研的品质，培育团队协作的精神，积极向上、顽强拚搏、不屈不挠的毅力。有一部分学生可结合已参与的电子设计竞赛、机器人大赛等方面的题目，不断延展科技竞赛平台的宽度和深度，作为学生毕业设计的选题，继续发挥创造性，提出新观点，创新内容，把课题做大、做活。学生在毕业设计过程中，既有团结协作的精神，又有相对的独立性，这种团队合作意识和创新能力的培养，对他们今后走向工作岗位至关重要。通过学科竞赛与毕业设计的有机结合，增强了学生的动手能力和工程训练，提高了学生的创新能力和分析问题解决问题的能力，是培养创新型人才的有效途径。
三、结语
针对地方性高校自身特点，本文从第二课堂活动的开展，提出了如何搭建实践平台的方法和措施，这些方法和措施的综合应用，在我系近几年的教学实践中取得了一定的成效，学生的创新能力和实践能力有了明显的提高，学生自主学习的精神和能力都有了较大改善。同时，也转变了部分老师“重理论、轻实践”的思想，使他们能够将自己的科研方向和如何提高学生实践能力结合起来考虑。
实践平台搭建是一个系统工程，还有许多其他环节，如开放实验室、课程设计、实验项目开设等。只要我们把这些方面的工作做好，保证必要的经费，树立以学生为主体的观念，就会使实践教学上一个新台阶，实现人才培养目标，增强人才在社会上的竞争力。
参考文献：
[1]徐小林，李世勇.软件工程创新性人才培养的实践教学探索――以湖南大学为例[J].大学教育科学，2007，(2)：66-68.
[2]范立南.提高信息学科毕业设计创新能力与实践能力的探索[J].计算机教育，2008，(6)：12-14.
[3]佘珠花，陈仪先.大学生创新精神与实践能力的教改尝试与思考[EB/OL].
[4]戴友元.计算机专业学生程序设计动手能力的培养[J].十堰职业技术学院学报，2006，(4)：86-88.
高性能计算机范文5
关键词：Windows系统，注册表，Windows操作系统
注册表是Windows操作系统的核心，它实质上是一个庞大数据库，在这个数据库里保存着系统正常运行和大型软件运行所需的绝大部分信息。Windows每次启动时都会根据上次关机时创建的一系列信息文件重新创建注册表并载入内存，是系统设置信息的管理中枢和存放中心，对系统的运行起着至关重要的作用。
注册表的结构与功能特点
Windows的注册表是一个二进制的数据库，它采用层次式树形结构，由项（也称键）、子项（也称子键）和值项（也称键值）组成。。
项（也称键）：在“注册表编辑器”中，出现在“注册表编辑器”窗口左格中的文件夹。项可以包含子项和值项。
子项（也称子键）：项中的项。在注册表结构中，子项附属于子树和项。项和子项类似于．ini文件中的部分头，但是，子项可以执行某些功能。
值项（也称键值）：在右侧的主题区域中，显示项中的值项。值项有三个部分：键名、数值类型及值。双击值项时，将打开编辑对话框。
在注册表编辑器里可以看到五个主要的分支，每个分支都包括保存在注册表中的一些特定信息，也对应着不同功能。这些分支是：
1．HKEY_CURRENT_ USER：包含当前登陆用户的配置信息的根目录。。用户文件夹，屏幕颜色和控制面板设置，该信息被称为用户配置文件。。
2．HKEY_USERS：包含计算机上所有用户的配制文件的根目录。HKEY_CUPRRENT_USER是HKEY_USERS的子项。
3．HKEY_LOCAL_MACHINE：包含针对该计算机的配置信息。
4．HKEY_CLASSES_ROOT：是HKEY_LOCAL_MACHINE Softwqre的子项。此处存储的的信息可以确保当使用Windows资源管理器打开文件时，将打开正确的程序。
5．HKEY_CURRENT_CONFIG：包含本地计算机在系统启动时所有的硬件配置文件信息。
注册表允许对硬件、系统参数、应用程序和设备驱动程序进行跟踪配置，这使得修改某些设置后不用重新启动。注册表具有强大的备份功能和容错能力使得系统便于恢复。注册表中登录的硬件部分数据可以支持高版本Windows的即插即用特性。当Windows检测到机器上的新设备时，就把有关数据保存到注册表中，它还可以避免新设备与原有设备之间的资源冲突。
利用注册表优化提高系统性能加快速度
注册表中包含系统的核心数据，合理的直接修改注册表，会发挥更大的效用，提高系统性能，加快计算机运行速度。在修改注册表之前，注意将注册表备份。
改进核心系统性能 对于带有大量内存的系统，本例能够将核心Windows系统强制保存在内存中，而不是使用内存分页保存到硬盘中。这对改进核心系统的性能很有帮助，操作步骤如下：
打开注册表编辑器：在运行命令框中输入regedit或regedt32即可打开到“注册表编辑器”窗口。
打开HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSessionManagerMemoryManagemen主键并选中它。双击右侧窗口中的DisablePagingExecutive，将其键值设置为1，能够制止核心处理保存到内存分页中，将键值修改为0则可以恢复系统默认设置。
退出注册表编辑器，重新启动电脑使更改生效。(适用范围:Windows NT/2000/XP)
加快程序运行速度 当用户运行多媒体应用程序的时候，会调用很多文件，这样程序运行的速度将变慢，用户可以通过限制每个文件占用资源来加快程序运行速度，具体的操作步骤可以在注册表中完成：
在注册表编辑器中，打开HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlFileSystem主键并选中它。在右侧窗口中新建双字节值，命名为ConfigFileAllocSize，将其值设为1F4，即十进制的500。(适用范围:Windows98/Me/NT/2000/XP)
加快窗口显示速度 从任务栏中恢复某个程序到桌面，或者最小化应用程序窗口缩小到任务栏上，这个过程具有一定的延迟动态效果。如果不喜欢这种现实过程的处理方式。可以通过修改注册表达到直接恢复或缩小窗口。在注册表编辑器中，打开HKEY_CURRENT_USERControlPanelDeskstopWindowsMetrics，在该项右边窗口空白处，单击鼠标右键选择“新建”菜单中的“串值”命令，输入Minanimate后回车，修改其值为“0”。
提高软盘驱动器的读写速度 在计算机所配置的驱动器中要数软盘驱动器的读写速度最慢，这除了由物理方面的性质所决定之处，也跟Windows系统中的默认采用FIFO来管理驱动器有关，也就是说不具备后台存储器管理功能，因此可将软盘驱动器的先进先出缓冲开启即可提高软盘驱动器的的读盘性能。
打开注册表编辑器，定位到HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetServicesClassFDC0主键并选中它。在右侧窗口中新建“字符串值”，命名为ForceFIFO，双击该值并在弹出的对话框中来将其值设为1。可以通过修改注册表来优化软盘驱动器的性能。(适用范围:Windows 98)
Windows系统安全
禁用整个控制面板 控制面板提供给用户一个直观的界面来更改Windows的部分参数，使Windows的界面和功能更符合自己的需要。如果不希望用户通过控制面板更改某些设置，可以禁用控制面板。
首先打开注册表编辑器。
然后打开HKEY_CURRENT_USERSoftwareMicrosoftWindowsCurrentVersionPoliciesExplorer主键并选中它。在右侧窗口中添加一个“DWORD”双字节值，命名为NoControlPanel。将数值设为1表示禁止控制面板的使用，设为0表示允许用户使用控制面板。
重新启动计算机即可生效，再执行“开始、设置”菜单命令时，控制面板项就被屏蔽了，如果用户试图用别的方式访问控制面板，系统会弹出一个消息框，即“本次操作由于这台计算机的限制面被取消，请与您的系统管理员联系”提示用户不能进行此操作。(适用范围:Windows 98/Me/NT/2000/XP)
设置密码的安全要求 Windows系统在缺省配置下允许任何字符或字符串作为密码，包括空格，这是相当不安全的，通过修改注册表使得用户设定的密码中必须同时包含字母和数字，从而增强系统的安全性。
打开注册表编辑器。
打开HKEY_LOCAL_MACHINESoftware MicrosoftWindowsCurrentVersionPolicies主键并选中它。新建Network子键，在右侧窗口中新建一个DWORD值，命名为AlphanumPwds的双字节值，将数值设为1。（适用范围:Windows98/Me/NT/2000/XP)
禁止使用注册表编辑器 注册表是复杂和危险的，所以我们往往希望用户不要尝试着去修改注册表。通过修改注册表，我们可以禁止用户运行系统提供的两个注册表编辑器，Regedit.exe和Regedt32.exe。
打开注册表编辑器。
打开HKEY_CURRENT_USERSoftwareMicrosoftWindowsCurrentVersionPoliciesSystem主键，如果用户发现Policies下面没有System主键，可新建System主键。在System主键的右侧窗口中，新建DWORD值，命名为DisableRegistryTools将数值设为1。
重新启动计算机后用户就不能启动注册表编辑器了。
注意:使用此功能要小心，最好做个注册表备份，或者准备一个其他的注册表修改工具。因为在禁止了注册表编辑器后，就不能再使用该注册表编辑器将值项改回了。(适用范围:Windows 98/Me/NT/2000/XP)
参考文献：
[1]. 郑轶《Windows 9x /Me/NT/2000/XP注册表完全精通》 电脑爱好者杂志社 2002年
[2]. 袁桂林 《Windows Server 2000高级管理教程与上机指导》 清华大学出版社 2005年9月
高性能计算机范文6
计算机网络可靠性指在一定的环境条件与特定的时间内，通过计算机网络可高效率、可靠地完成所指定工作量的性能。计算机网络不仅可以清晰地显示其运行状态并体现出网络稳定性，还能使网络系统实现同步，确保计算机系统的安全状态，提升工作运行效率。因此，若计算机网络可靠性出现问题，将会大大影响人们的工作与生活质量，造成经济损失，从而有损社会效益。文章对影响计算机网络可靠性的因素进行分析，以掌握有效控制其影响因素的措施。
1.1计算机网络硬件设备因素
计算机网络硬件设备是计算机的基础部分，包括用户预置设备和输送交换设备两个部分。网络硬件设备的运行状况与计算机的稳定性有直接的关系。可以说网络硬件设备的性能与网络可靠性成正比关系，网络硬件设备的性能配置越高，网络可靠性就越强大。
1.2计算机传输交互设备原因
计算机用于实现传播的核心部件是传输交互设备，其主要包括通信线路、集线器与终端设备。输送交换设备的主要功能是输送和接收网络信号，因此其性能好坏也是影响网路稳定性优劣的重要因素。并且，一般输送交换设备出现故障时，不容易被专业检修人员发现。另外，该设备的维修成本也比较高，既费时又费力，是影响计算机网络可靠性的极端因素。
1.3计算机网络结构因素
网路拓扑结构是目前最高效、应用最广泛的计算机网络布置结构。网络结构是计算机系统固有的特性，计算机网络结构是否合理与计算机运行的速率及其稳定性有直接的联系。因此，计算机网络可靠性也与其网络结构的合理性具有紧密的联系，要加强计算机网络可靠性建设，需要对网络拓扑结构有充分的认识。
1.4计算机网络管理系统的原因
网络管理系统的功能就是对综合能力强、结构组织复杂的计算机网络进行系统智能化管理，因此，要提高计算机网络的可靠性，不应忽视对网络管理系统的应用，而是通过优化网络管理系统，保证计算机信息的完整性，以及信息的正常、安全的输送与接收。
2计算机可靠性设计应遵循的准则
要保证计算机能进行安全有效的信息传输，其必须具有高冗余、容错的性能，从而确保计算机网络的稳定运行及可靠性。作者将计算机可靠性设计应遵循的准则归结为如下几点：第一，具备高冗余、容错性能。经研究证明，计算机内部存储的冗余度越高、容错能力越强，其网络可靠性就越好。计算机通过应用冗余度与容错性能可进行连续性运作，即便某一台设备发生故障，其他机器设备也能够即刻感应到，然后接替故障部分的机器继续工作，使计算机在最大程度上实现连续工作，为计算机网络的可靠性提供基础保障。第二，创新技能，优化配置。科学技术随着时代在不断的发展与进步，计算机的配置也应该随之不断提高，先进技能的使用对于网络可靠性的提高具有关键意义。进行计算机网络创新，离不开先进技术的应用，配置优化，以及完善的网络系统功能；既要保证系统实现高运行效率及长久的使用周期，还要创新技术并应用于提高网络的稳定性与可靠性，增强计算机风险防范能力。第三，降低计算机网络建造成本。在提高计算机网络可靠性的过程中，同时要考虑其构建成本、维修成本等费用问题，提高网络构建设备的性价比。第四，定期进行网络检修。计算机网络发展至今，已经形成规模庞大、结构复杂的网络体系，所以难免会发生线路中断、设备故障等问题。因此，需要定期进行网络检查与维修，以及时发现网络系统功能存在的安全隐患，并给予有效的解决，从而确保计算机的正常工作。
3加强计算机网络可靠性的提升方案
基于对计算机网络可靠性的影响因素分析，以及对计算机可靠性设计应遵循的准则的综合考量，作者提出的关于加强计算机网络可靠性的方案分为：优化计算机网络拓扑结构、改进计算机网络层次布局以及改造计算机网络硬件设备。
3.1优化计算机网络拓扑结构
由于目前最普遍及最常用的网络结构为拓扑结构，且当前还没有更先进的网络结构能够超越它，因此，对于提高计算机网络可靠性，我们能做的便是优化网络拓扑结构，经优化的网络拓扑结构，要能够在计算机发生故障时，降低或消除数据与信息损失的发生率。例如，计算机出现故障时，会使正在传输的信息资料发生中断，从而导致资料遗失，面对这样的问题，我们可将多台计算机串联起来，备份多份资料，这样，即使其中一台计算机发生故障，还可以即刻使用其他计算机来接替其继续完成传输工作，从而提高网络的可靠性，降低计算机故障给工作带来的损失。
3.2改进计算机网络层次布局
计算机网络结构体系一共包含四个层次，即网络服务、网络操作系统、网络应用与网络物理硬件设备。对计算机网络的层次与布局进行优化设计，能够提高网络结合层次与合理性，使各层次组件的性能得到最良好的发挥，从而使各个层次结构间的运作衔接更加紧密。对网络层次布局进行优化设计，一方面可以提高计算机的工作效率，另一方面可促进计算机网络可靠性的提高。
3.3改造计算机网络硬件设备
经上述分析，计算机网络硬件设备作为计算机的基础部分，其对于网络可靠性的提高有直接联系。进行计算机网络硬件设备的改造，主要在于对网络的接入部分进行改造。然而，一般进行的硬件设施的改造与升级，不仅花费的成本高，且工作量也相当的大。所以，应采用分步逐层实施的方案对每一个部分的网络硬件进行升级，并采取捆绑法将两台计算机连接起来，利用两台电脑的网卡同时承担网络负载，从而既可以提高计算机的工作效率，又能促进计算机网络可靠性的提高。
4结束语
