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数字运算样例十一篇

时间:2022-08-29 21:19:32

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数字运算

篇1

1.2多项式法多项式法是根据序列x(n)和h(n)构造多项式,序列x(n)和h(n)的元素作为多项式的系数,例如:根据序列x(n)={1,3,2}构造多项式x2+3x+2,根据序列h(n)={10,20}构造多项式10x+20,把两个多项式相乘(x2+3x+2)*(10x+20)=10x3+50x2+80x+40,相乘所得的多项式的系数构成的序列{10,50,80,40}即为线性卷积的结果。

1.3竖式法竖式法是把序列x(n)和h(n)按照最后一位对齐,进行竖式乘法运算[4],但各个元素相乘后不进位,例如序列x(n)={1,3,2}和h(n)={10,20}按照竖式法计算线性卷积如图1所示,则线性卷积结果为{10,50,80,40}。

1.4FFT快速算法当循环卷积的长度L大于或等于线性卷积的长度N+M-1时,循环卷积的结果和线性卷积的结果相等,所以只要FFT快速算法的计算点数大于线性卷积的长度,就可以采用FFT快速算法计算出线性卷积,在MATLAB软件中提供了FFT快速算法的函数,通过调用fft函数和ifft函数完成线性卷积计算[5]。上述计算线性卷积的方法中,图解法适于讲解线性卷积的运算规律,多项式法和竖式法适合于快速计算出线性卷积的结果,FFT快速算法适合采用MATLAB软件编程实现。

2循环卷积的计算方法

2.1图解法图解法主要是在坐标系上,严格按照计算(4)式的六个步骤:补零、周期延拓、翻转、移位、相乘和求和,得到循环卷积结果[6],采用图解法比较直观理解循环卷积的计算过程。

2.2矩阵相乘法由于循环卷积在对序列x(m)经过补零、周期延拓、翻转得到的序列x[((-m))L]=x(L-m)为循环倒相序列,循环右移序列x[((n-m))L]为对循环倒相序列进行循环右移n位后得到的循环移位序列,然后把得到的循环移位序列与h(m)相乘并求和得到yc(n),由于相乘求和运算可由矩阵相乘代替,即由循环移位序列构成L点循环卷积矩阵,与由h(m)构成的L维列向量相乘,得到yc(n)。采用矩阵相乘法计算循环卷积简单明了,在数字信号处理教材中大多采用此方法为例讲解循环卷积的计算[1]。

2.3线性卷积法由于循环卷积和线性卷积满足的关系如(5)式所示[1]。当循环卷积的长度L大于或等于线性卷积的长度N+M-1时,线性卷积yl(n)做周期延拓无重叠,此时循环卷积和线性卷积相等,此时线性卷积的结果为循环卷积的前N+M-1项,循环卷积的后L-N-M+1项为零。当循环卷积的长度L小于线性卷积的长度N+M-1时,线性卷积yl(n)做周期延拓有重叠,循环卷积的结果有两部分组成,一部分是线性卷积不重叠的部分,n的取值区间为N+M-1-L≤n≤L-1,此时循环卷积和线性卷积相等;另一部分为重叠部分,n的取值区间为0≤n≤N+M-L-2,重叠部分的循环卷积计算如(6)式所示。上述计算循环卷积的方法中,图形法适于讲解循环卷积的运算规律,矩阵相乘法和线性卷积法适合于快速计算出循环卷积的结果。

篇2

中图分类号:TB114 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0181-01

1.有效数字定义

在监测工作中,需要记取很多读数,一般允许最后一位是估计的,虽不太准确,却不是任意的。它们全都是有效的,所以称为有效数字,即指分析测量中所能得到的有实际意义的数字。记录仪器的读数的有效数字位数由仪器的性能和测量方法的精密度决定,通常可估计到测量仪器最小刻度的十分位。对于一个数来说,含有有效数的个数叫做这个数的准确度,而一个数的最后一个可靠数字相对于零的位置叫做这个数的精确度。

2.有效数字的运算法则

监测分析中,试样的结果由以一系列测得的原始数据经一定计算公式的运算而求得。在运算过程中,两数的相加减,应使它们有相同的精确度;两数相乘除,应使它们有相同的准确度,即每一个数都保留同样位数的有效数字。近似运算中应遵循以下几点:(1)几个数相加减时:它们的和或差的有效数字保留的位数应以小数点后位数最少的那个数为依据。在运算过程中看,可多保留一位小数,最后结果按修约规则取舍。(2)做乘除运算时:有效数字的位数取决于相对误差最大的那个数或者有效数字位数最少的那个数。要注意的是,乘除法前,应先将各近似值修约至比有效数字位数最少者多保留一位有效数字。或每一个分步运算的结果,、应比有效数字位数最少的那个数多保留一位。(3)做乘方和开方时:计算结果与原近似值的有效数字位数一致。(4)做对数和反对数时:计算时,所取对数的小数点后的位数(不包括首数)应与真数的有效位数一致。最常用的是pH与氢离子浓度的换算。(5)算平均值时:求四个或四个以上准确度接近的近似值的平均值,其有效数字位数可增加一位。

3.数字修约规则

进舍规则:在计算一组有效数字位数不同的数据以前,应该首先按照确定了的有效数字将多余的数字予以修约。弃去多余的或无意义的数字过去采用“四舍五入”的规则。在国家标准规定采用“四舍六人五取舍”的规则,尽量使5本身引起的正负误差相抵消。当有效数字和位数确定以后,它后面的数字应当按照的规则,可以归纳为下面的顺口溜:“四要舍,六要入,五后有数前进一,五后无数看前方,前为奇数要进一,前为偶数要舍去,‘0’字视为偶,负数按绝对,不论舍去多少位,必须一次修完毕。”

修约规则应注意两点。

(1)凡产品标准中有界限数字时,不允许采用修约方法,对超出标准中规定的允许偏差数值,也不允许修约。在对表示标准差的数字修约时,是只进不舍。

(2)在具体实践中,有时测试与计算部门先将获得的数值按指定的修约位数多一位或几位报出,而后由其他部门判定。为了防止连续修约,报出数值最右的非零数字为5时,应在数值后不加符号或加“+”或“-”,以分别表明未舍未进或已进行过舍或进。

4.监测数据的有效位数

监测数据报出的位数,对监测结果的准确性和数据资料的统计整理都是十分重要的。监测数据的有效位数应与测试系统的准确度相适应。记录测试数据时,只保留一位可疑数字。本监测室承担着水处理中心,后宅,大陈,江东,稠江以及佛堂六个运营部的水质监测工作,其中水处理中心的数据是,进水为生活污水,出水是A标一级排放标准。

(1)水量,泥量,絮凝剂用量,用电量均取整数。

(2)沉降比和污泥浓度测量值取整数。

(3)灰分为重量法分析项目:有机质(%)取小数点后一位。

以下是2013年元月28日的中心监测数据:

(4)pH,阴阳离子含量(mg/L)取小数点后二位。

(5)重量法分析项目,悬浮物测值1000时,取三位有效数字。

(6)高锰酸盐指数测值>10时取小数点后一位,测值100时取三位有效数字,100>测值>10时取小数点后一位,测值

(7)一般分光光度计读数可以记到小数点后三位并且其有效数字位数最多也只有三位,所以,对于分光光度分析项目,当测值1时,监测数据最多取三位有效数字。亚硝酸盐氮取小数点后三位,氨氮,总氮取小数点后二位,总磷取小数点后三位。

篇3

对于云计算这一技术的理论解释,李开复是这样解释的,他认为互联网整体可以看成是一片云,云计算指的就是在云上的海量数据存储,软件及服务等都存在于云中,它们都构筑于各种标准与协议之上,只需要利用一个浏览器连上各种可以接受互联网络的设备,如手机、电脑、电视等,就能够与云进行连接,从而使用上面无限的软件和服务资源。从理论上来说,云计算是一种互联网之上的超级计算模式,它属于一种分布式计算以及并行计算。它的基本原理是使用远程集群服务器的分布式计算机来为使用云服务的用户提供各种存储、使用等服务。我们可以这样理解,云计算是一种互联网之上的,可以进行超级运算的模式。要让云计算得以现实运用,需要依靠各种技术手段,可以利用软件对硬件资源进行虚拟的管理,产生一个虚拟化的资源池,把PC、手机等设备上的资源集中起来,最终达到协同运行。云计算技术的运用有很多优势,云计算内的软件和硬件都可以当成一种资源来利用,能够为需要的用户提供服务。例如GoogleAppEngine,用户可以在GoogleWeb应用所中寻找符合自己需求的各种软硬件服务,选择自己需要的平台来从事自己的开发工作。在云计算中,用户还能够根据自己的需求对各种资源进行合理的配置,例如在哈根达斯公司中,它们所使用的Salesforce,在这个CRM系统之中可以按照用户需求来改进业务模块,自行调整应用模块,用户可以任意使用云计算内的资源,然后根据自身的使用实际情况来支付费用;而华盛顿邮报租借亚马逊的虚拟服务器来从事报社文档的转换工作,这样使用时间长达1000多小时的费用却不到200美元。

(二)云计算的主要技术

1.虚拟化使用技术

云计算为用户提供的虚拟化技术,可以让他们访问云计算中的网络、内存以及存储等硬件资源,可能够访问应用程序等软件资源。目前标准的接口已经普及,因此云计算的虚拟化技术能够最大限度的简化用户访问资源的过程。不管是最终用户还是应用程序服务,都能够变为虚拟化技术的使用者。而云计算中的虚拟化技术的应用范围也相当普遍,可以在服务器中运用,也能够在存储设备中运用,甚至于在系统、软件中运用。

2.分布式存储技术

在互联网中存在大量的用户存储需求,通常依靠一两台服务器来进行存储是非常困难的,而分布式存储技术的运用就能够使用多台服务器来确保巨大存储量的需求。但是,在分布式存储技术的运用过程中,必须把存储资源抽象化来统一管理,还必须确保各种数据资源的安全性。Google公司设计出的文件系统,就是运用分布式存储技术来运作的。Google文件系统设计了自动恢复的功能,其系统参数比较特殊,能够包含很多小文件,同时也能够进行文件追加操作来提升读写速度。

3.还量化处理技术

在数字图书馆的建设过程中,很多数据资源的分析都是海量级别的,由于各个计算机的性能并不是一致的,因此无法满足海量数据的要求,云计算还量化的处理技术是基于互联网之上的,它能够把海量的处理工作转化为各个子任务在不同的计算机中完成。

二、云计算技术在数字图书馆应用中的问题

(一)资源配置的问题

通常来说,为了维护安全性和稳定性,同时也为了让图书馆能够在云服务中断时仍然能够提供正常的服务,各个数字图书馆都不会将全部的资源都放在“云”内,必须要在本地保存部分重要数据作为云数据的备份。所以云计算模式就是在保留传统模式的基础之上,让现有的计算模式和云计算模式之间相互融合,来充当现有模式的补充。所以,数字图书馆必须对现有的数据资源综合的进行梳理并优化配置,通过仔细的研究来决定那些数据资源放到云中,哪些数据资源保存在本地,而这些都会增加云计算应用的难度。

(二)数据安全的问题

过去的IT系统一般都搭建于客户端自身的数据中心里,数据中心自身所带的防火墙能够确保这些系统数据资源的安全性。但是在云计算中,全部的数据资源都是第三方来进行保存维护的,由于云计算自身架构的特征,这一部分数据很有可能被存储到了相对分散的地方,同时以明文的形式来存储。虽然内部防火墙可以抵御一些外部攻击来保护数据,但是由于架构自身特点让很多关键性的数据存在泄露的风险。在美国的一份云计算安全风险评估的报告中表明,云计算服务具有七种谴责风险,其中包括特权用户接入、审查性、数据位置与数据隔离、数据恢复以及调查支持和长期生存性。随着我国数字图书馆建设规模的扩大,这一问题就更加突出。

(三)协议与接口问题

云计算在数字图书馆中得以有效运用的一个前提条件就是IT服务商的可替代性,而实现IT服务商之间的替换,就必须依靠各个不同服务商之间有一个共同的协议约束,还必须依靠IT服务商能够提供共同的标准。如果失去了这一共同标准,就很难让这一家服务商到另一家服务商进行零成本转移。各个数字图书馆都必须时刻关注云服务的服务商对于不同操作平台来开发的接口软件或者和相关单位合作开发的与其图书馆实际情况符合的接口插件。同时,区域范围中的数字图书馆的数据资源中心相互之间必须要统一协议和接口,这样才能更好的实现资源共享。

三、云计算在数字图书馆中的运用建议

(一)建立以云计算为基础的数据中心

数字图书馆要全面实现云计算,就必须要在地区范围中组建云数据中心,云数据中心的组建方法有两种,其一是以地区为单位来组建数字图书馆数据资源中心管理机构,从头开始购置相关设备组建数据资源中心,然后以全国为范围组建一个全国性的统一协调中心,从而实现每个区域范围数据资源中心的资源共享。这一种方法的最大的优势就在于可以让数据平台统一进行管理,从而避免在资源中心的建设过程中出现协议与接口不一致的问题。其二是将一些大型的图书馆本来已有的硬软件和网络设备资源进行进一步分析,某些大型的公共图书馆都具有自己的软硬件资源,将这些资源进行升级优化过程中仅仅需要添加数台服务器,从而组建起云计算的构架,这样就能够升级成为数据资源中心为数字图书馆提供云计算服务。这种方法既可以对图书馆原有资源进行优化整合,又能够避免重新建设数据中心所带来的巨大资金压力。但是在这一过程中必须要注意各种设备之间的优化配置问题。

(二)科学配置数字图书馆的布局

在一些基层地区如县乡级地区,其图书馆都是按照行政区域划分来建设的。虽然基层图书馆的建设布局很有层次性,但是却很难进行统一的管理,因此无法将其优势充分的发挥出来,不能提供更好质量的服务。当前部分乡级的图书馆很多都处于半瘫痪状态,一些行政村也没有设立图书室。基于云计算平台的数字图书馆并不需要很多的纸质藏书,所以不会占用较大的面积,数字图书馆比较合理的布局模式应该是三一模式,图书室仅仅需要一个计算机终端、一台打印机和一名管理人员。这种服务模式可以不用考虑行政区域的划分,而是按照地方的实际能力来布局。而对于需求量比较大的社区,基层的数字图书馆可以相对的多设置一些,建设规模也可以更大一些,不过在相对落后的地区就可以采取上述的三一模式进行布局。基层数字图书馆采取三一模式布局有两个方面的优势,一方面是能够将资源价值充分的利用起来,不会造成资源的浪费,同时可以满足更多用户的实际需求;另一方面是布局结构比较灵活,可以随时的增加或减少服务点,对用户的需求可以灵活的调节。

(三)努力提高用户自助服务能力

云计算在数字图书馆中的运用能够改变图书馆过去的服务方法,将重点放在了数字文献资源以及咨询服务上,以云计算构架为基础的数字图书馆,其接入点可以是多种多样的电子设备,例如手机和平板电脑都能够很方面的接入。数字图书馆管理人员和用户之间的直接沟通将会变得更少,用户已经能够通过电子设备上的数字服务来寻找满足自己需求的服务内容,比如电子资源的阅读与查找。通过云服务可以把各种数字文献资源与一站式检索界面融合起来,让用户体验到无缝式的服务,用户可以使用自己喜欢的移动终端来获取服务。怎样让客户更好的从数字图书馆中的各种服务之中来寻找自己想要的服务是基层数字图书馆需要注重的问题之一,所以基层数字图书馆必须提升用户的自我寻找资源的能力,可以通过一些远程教学培训服务来让用户了解如何去搜寻适合自己的服务,从而让用户在以后能够更加方面的获取数字资源。

(四)积极改变数字图书馆服务方式

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云计算(cloud computing)是一种基于因特网的超级计算模式,在远程的数据中心,几万甚至几千万台电脑和服务器连接成一片“云”。这片“云”可以让普通用户拥有每秒10万亿次以上的运算能力,强大的计算能力可以模拟核弹爆炸、预测天气变化和在海量数据库里查找资料和信息……用户通过电脑、笔记本、手机、IPAD等终端设备接入“云”,按各自的需求获得所需的存储和运算能力。狭义的云计算是指信息技术基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、软件、平台)。提供资源的网络被称为“云”。用户使用“云”提供的计算和存储能力。“云”中的资源对于使用者来说可以无限扩展,随时获取,按需使用,人们象使用水电一样使用信息技术。广义的云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是狭义的信息技术基础设施服务,也可以是其他的服务。云计算有如下特点:

1.强大的计算和数据存储能力。“云”计算一般拥有成千上万的服务器,能够根据用户要求提供前所未有的计算能力,同时也为用户提供海量存储数据的空间。

2.安全,云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心。保存在“云”中的数据被复制到了“云”中的多个电脑中,即使一台或几台电脑崩溃或脱机,“云”也能够继续正常工作,数据中心的管理者对数据进行统一管理,最大限度地保证用户数据的安全,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。

3.可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。云计算的用户使用的终端可以是手机、IPAD、电脑、笔记本等各种各样的上网设备,用户通过它们上网后使用云计算的计算能力和存储空间。用户关心的数据和应用都存在“云”中,所以不需要考虑这些设备之间数据和应用是否兼容。

4.对用户端的设备配置要求低,只要设备能上互联网就能方便地使用“云”计算平台。

二、云计算对档案信息化管理工作的影响

1.改变档案文件的管理模式。档案文件分为开放和内控两部分。在“云”计算技术之前,这两种档案资料的信息化管理模式是一模一样的。都需要档案部门投入大量的人力、物力和财力建设信息化管理所需的软、硬件平台,把数字化档案文件信息按密级分别存放于两个系统中。为保障系统的安全工作,每个档案局(馆)都必须组建一个维护队伍。“云”计算技术将根本改变这种管理方式。对于开放的档案文件,档案部门可以从收集、管理、服务等多种职能中脱身出来,只需要为“云”数据存储中心提供原始档案信息资源。由于信息化工作都由“云”提供服务,数字档案管理工作大大简化,工作人员有更多的精力和时间专注档案专业,专业水平会更高。对于内控部分的档案文件,各地档案部门一个地方搞一套系统,一是浪费非常大,二是数据共享不方便,三是安防工作量大。在“云”计算技术里,档案部门完全可以按省一级的行政区划组建一套管理系统,把省、直辖市、自治区一级的内控档案集中于一个档案“云”中。既节约经费,方便共享,也加强了管理,减少了安防工作量。

2.降低工作成本。档案部门使用“云”计算技术后,对开放的档案文件管理不需要再购置昂贵的服务器、大容量的存储设备、也不需要那么多IT维护人员进行系统维护。这将大大降低管理成本。查档人员通过电脑、手机等各种终端通讯设备上网查找利用档案,降低了档案部门的服务成本。对于内控的档案文件,“云”计算可以把所有数字档案管理规划到省一级,用一套系统代替原来的几十上百套系统,节约了经费,减少了开支。

3.提高工作效率。档案部门在利用“云”计算技术后,开放的档案文件信息化技术全部外包,软硬件故障由“云”服务商提供,不需要大量的IT维护人员。国家内控的档案文件集中于一个或数个系统中,维护人数将大大少于原来的几十、几百个系统。数据被复制到多台计算机中,一台电脑出故障不影响档案的管理和利用。显然工作效率和质量都提高了。

三、利用云计算加强数字档案文件的管理工作

多年来,很多的行业和部门实现了无纸化办公,各地档案部门进行了大量的档案数字化工作,手里积累许多数字档案文件。云计算技术的出现为我们提供了一个经济、高效的管理平台,我们应该尽快利用云计算技术加强数字档案文件的管理工作。

对于大型、重要的档案部门,可以建立自己的“档案云”。由于“云”中的信息共享可能产生知识产权等一系列问题,应该加强这方面的研究,制定出切实可行的工作方案,从制度上对工作进行规范。对于各个加入进来的档案馆需要签订协议,共享彼此的档案资源。

篇5

1 引言

所谓云计算主要是通过分布式处理和并行处理以及网络计算工作中新的的发展,或者是在这些计算机科学的概念中的商业的一种有效实现。它将储存很多的分布式的计算机产品当中的所有数据以及相关处理器中的信息资源有效的整合在一起,进行协同式工作,让其中有关的计算分布在多个分布式的计算机上,但是非本地中的计算机或者是远程的服务器当中,以此来使相关的数据中心的运行和互联网相类似。云计算具备很强的计算能力。通过相应的协调和调度策略,云计算的形式可以通过巨大的普通计算机相互之间的联合来提供出较强的以及和超级计算机相抗衡的计算机能力,使得用户可以有效地完成和单一计算机之间无法实现的任务。

2 云计算技术在数字化图书馆中的应用及变革

云计算作为一种全新计算功能,在云计算刚推出的时候就受到了人们广泛的关注。当前各地相关的厂商都在大力的推行和研制,突出其本身所具备的云计算的相关技术和产品。比如微软公司开发的全脱离式的桌面互联网操作系统,简称为“Midori”,通过大规模的运用以及不断推广云计算技术的发展,而IBM公司在中国市场也建立了属于自己的云计算开发中心。在国内杀毒软件开发的厂商中,比如瑞星杀毒等都建立了属于自己本身的一套云计算的安全平台。

2.1 云计算降低服务器出错几率

在当前的图书馆发展过程中,其中的数据主要集中在图书馆内部的服务器上,要是图书馆服务器出现了异常,轻则可以让图书馆中服务系统无法正常的运行,严重的还会造成图书馆服务器的整体瘫痪。在云计算模式当中,由于云服务当中有大量的服务器,所以说尽管在云服务当中的某台服务器当中出现了系统故障,云计算服务器可以在较短的时间之内,快速地运用克隆技术,将一个平台上服务器的数据完全复制到其他服务器当中,并启动新的服务器来对其他的服务器提供全新的服务,通过这种方式来让图书馆中可以真实地达到无间断的安全服务。

2.2 低成本投入取得较高的运算能力

对于普通的服务器来讲,相关硬件方面的资源都有着一定的限制性,要是服务器当中响应用户的数量远远超过了其本身的限制性,这也将会造成服务器的瘫痪。为了保证图书馆服务器中数据资源的安全以及服务器可以安全稳定地运行,图书馆可以对服务器当中的最大服务响应数量及其所接入的终端都进行一定的限制,如果是大量的用户同时使用图书馆中的电子资源,某些用户可以将访问处于安全性方面的考虑就不会产生响应。如果图书馆想要满足这部分被限制用户的请求,这就需要花费很多的资源引进更加先进的设备。但是对云计算技术的应用,就可以支付很少的费用,图书馆就可以在云计算服务当中获得相应的搜索服务,从而使得图书馆当中会以相对较低的投入成本取得较高的经济效益。

2.3 更大程度上实现信息资源共享

通过云计算模式,图书馆可以共同建立起信息资源的空间共享,这样大部分的图书馆就可以实现自由分享大量的系统连相连接,形成基础性设施,就不需要更新其中的硬件,图书馆中的运行成本在大幅度降低的同时,运行的效率却在不断地提升。针对于参与到其中合作的图书馆来讲,在“云图书馆”中,通过云计算技术,可以及时取得其他图书馆中的相关资料,用户对信息资源的需求也取得了完全满足。在云计算中,图书馆中的相关电子资源,如图1所示,将其储存在云计算中大量的服务器中,而并不只是单纯地储存在某台单独存在的计算机中。

2.4 有效降低维护费用

为了保证图书馆工作的正常和稳定运行,图书馆的相关管理人员需要经常对图书馆中的计算机和服务器等终端设备实施周期性的检查和维护。这样,相关技术人员必要在升级图书馆硬件设备上浪费劳动力,但是服务器的日常维护可以通过云服务来由服务器来提升,通过这种方式可以明显地降低图书馆管理人员的劳动强度,从而会腾出更多的时间来展开其他方面的工作。

3 结束语

通过对云计算技术在数字化图书馆中应用的分析和研究,从中可以看出,网络信息化技术应用的普及和计算机用户对信息化技术应用的水平提升,可以作为当前信息资源中心的重要来源,数字化图书馆通过网络的模式为用户提供了更加快捷与方便的服务。为了最大程度上提升图书馆在社会中的使用地位,云计算通过较为完善和强大的功能,在我国很多商业领域中得到了初步有效的运用。在未来,云计算技术也会慢慢地延伸到数字图书馆领域中,并且还会被更加广泛地运用。

参考文献

[1] 李永先,栾旭伦,李森森.云计算技术在图书馆中的应用探讨[J].江西图书馆学刊,2011,01:105-106.

[2] 吕淑丽.数字化背景下图书馆的云计算技术应用分析[J].电脑知识与技术,2012,08:1948-1949.

篇6

中图分类号:G250 文献标识码:A 文章编号:1003-1588(2015)01-0130-03

收稿日期:2014-12-05

作者简介:张晋华(1967―),山西大学商务学院图书馆馆员。

*本文系山西省社科联规划项目“云计算环境下数字图书馆的创新研究”的阶段性成果之一,项目编号:SSKLZDKT2014099。

1 云计算概念界定

云计算最早由IBM公司于2007年底的“云计算计划”报告中提出。由于云计算是互联网时代的一大新兴名词,所以对该名词的定义尚未统一。IBM公司认为,云计算是计算模式虚拟化最高层次的表现,使互联网中聚合了不同应用程序、信息技术和数据资源,进而构成庞大的信息资源池,为互联网用户提供信息服务。维基百科认为,云计算是一种将虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式。Cloud Camp的创始人Dave Nielsen认为,云计算是一种以互联网为依托,以超媒体、超文本输出为主要形式,向不同用户提供信息服务的新型方式。中国移动研究院院长黄晓庆认为,云计算是一种通过IP网络连接,利用大规模低成本运算单元提供多种服务的IT技术。综合上述观点,笔者认为云计算是在分布式处理、并行处理、网格计算发展的基础上,集合运用虚拟化技术、基础设施服务、平台服务、软件服务,将分散的运算设备和信息整合到一起,并为用户提供服务的一种无限级的计算系统。

2 云计算的应用前景

云计算是继上世纪80年代大型计算机到客户端――服务器跨越式转变的又一种巨变,具备超大规模、虚拟化、高可扩展性、通用性、成本低廉、按需服务等优势。随着云计算概念的提出与发展,已经衍生出云物联、云安全、云存储、云游戏等相关产物。在虚拟化、通信技术、分布式处理技术快速发展的背景下,云计算正日益广泛地应用于人们生产生活的方方面面。如云计算应用于在线客户关系管理(CRM)、企业资源计划系统(ERP)、人力资源管理(HR)、办公自动化(OA)等企业管理领域;应用于电子商务、搜索引擎、社会性网络服务(SNS)等互联网领域;应用于电子邮件(E-mail)、即时通讯(IM)、智能家居(Smart Home)等个人生活领域;应用于电子政务云(E-government cloud)、云医疗(CMT)等公共应用领域;应用于地震监测、天文信息计算处理、海洋信息监控等科学研究领域;应用于病毒库存储、垃圾邮件屏蔽等网络安全管理领域;应用于高仿真动画制作、动画素材存储分析、海量图片检索等图形和图像处理领域等。2014年3月,我国云计算综合标准化技术体系草案已经形成,工信部决定在今后一段时期内,加强全国云计算基础设施建设与云计算服务产品发展,推动云计算服务模式创新,构建完整的云计算产业链。这为云计算在各个领域的应用创造了良好的政策环境,预示着云计算必将拥有更为广阔的应用前景。

3 云计算环境下数字图书馆的创新

3.1 服务平台的创新

为了满足数字图书馆用户的不同需求,笔者提出构建数字图书馆个性化信息服务云平台的方案,将基础设施资源整合到云服务平台上,为用户提供个性化的应用服务程序。个性化信息服务云平台由应用服务层、中间管理层和基础设施层构成,以确保该系统架构具备良好的可扩展性和灵活性(见图1)。

图1 云计算环境下数字图书馆服务平台的总体框架

3.1.1 应用服务层。应用服务层需要封装应用程序或软件,以提供给用户各类可以直接访问的服务,包括检索服务、公共信息服务、个性化信息服务等。应用服务层提供定位清晰、操作易懂的服务访问接口,使用户可以利用移动设备、浏览器、PC等终端设备快速访问数学图书馆的资源。应用服务层还提供云服务平台门户网站,用户登录该网站即可获取个性化信息服务、全文信息搜索、统一资源搜索、公共信息服务等。在个性化信息服务云平台中,计算机设备不再是唯一可以与数字图书馆进行交互的工具,它可以将多种终端设备作为云服务的载体。

3.1.2 中间管理层。中间管理层基于云计算的PaaS进行部署,不仅可以为高层次服务提供软件服务和统一的数据库访问接口,而且还可以为应用程序提供开源的环境,并对资源进行优化调度和处理。中间管理层利用虚拟化技术对底层基础设施进行虚拟化操作,及时采集和更新用户信息,通过提高各节点图书馆的数据访问速度,进而提高图书馆的服务效率。用户只需向数字图书馆提出服务请求,中间管理层的数据处理模块和资源调度模块便可以根据需求动态,为用户提供合适的资源。

3.1.3 基础设施服务层。基础设施服务层主要利用虚拟化集群技术和分布式存储功能实现对整个服务云平台结构的支撑。在虚拟化集群技术应用方面,基础设施服务层利用该技术整合分布在不同节点的物理设施设备和资源,包括服务器、主机、网络带宽、存储设备等,形成供上层调度和使用的统一整体。用户不需要关注基础设施的运行情况,即可实现对数字图书馆的透明访问。在分布式存储技术应用方面,基础设施服务层利用该技术形成具有强大计算能力和按需扩展能力的资源池,以满足大规模并发用户对海量数据的个性化服务需求。

从图1中可以看出,数字图书馆个性化信息服务云平台可以利用云计算服务进行构建。应用服务层利用SaaS构建数字化管理系统、信息检索平台及其他应用服务软件;中间管理层利用PaaS构建系统平台服务及其应用环境;基础设施层利用IaaS构建资源池,并利用硬件即服务实现资源池利用效果的最大化。

3.2 信息资源的整合创新

云计算环境下,数字图书馆要想连通网上所有信息资源,实现馆际的资源共享和云平台的交互操作,就必须在屏蔽信息资源异构性的基础上整合信息资源。在此情况下,数字图书馆需要将数据库、系统、检索方式、技术、协议标准作为资源整合的主要内容,进而形成一种跨数据库、跨平台、跨内容且具备集成检索功能的信息资源体系。

3.2.1 数据仓库整合。数据仓库整合是指将信息资源统一存放在同一物理位置中,通过无缝链接分散异构的数据库,实现对信息资源的集中管理。在数据库无缝链接过程中,其剔除数据库之间重复的信息,构建新的数字资源有机整体。利用数据仓库整合模式,能够将图书馆存储在不同服务器的信息资源进行统一存储,建立以馆藏为核心,整合各种介质资源、网络资源、特色资源的OPAC资源系统,以确保为用户提供最新的数据资源。

3.2.2 基于中介器和封装器的虚拟整合。为了适应网络环境下数字图书馆信息源数量多、自治度高、更新速度快的特点,可采取中介器和封装器的虚拟整合方式,确保数字图书馆的信息资源能够满足局部应用和全局应用的需求。这种整合方式的实现路径为:①利用信息源选择技术整合所需信息源。②利用信息抽取技术转化各种信息源的格式。③制定最优

的信息查询计划和调配方案。④利用中介器整合不同的信息源,为用户提供一站式访问服务。⑤利用语义联系消除信息资源的异构性,并重新组织各类信息源中的有用资源,提高数字资源整合质量。

3.2.3 整合。整合主要包括资源Agent、用户Agent、方Agent,这种信息资源整合方式有利于提高整合效率。资源Agent要按照整合系统的表示形式对处理后的分布式资源进行转换;用户Agent要提供与整合系统交互的接口,并做好用户信息维护工作;方Agent负责根据用户Agent发出的查询请求在资源Agent中找寻与之相匹配的资源。同时,整合模式还可以在非连续运行的网络环境下提供资源服务,使用户可以利用多种终端设备,如智能手机、PDA等,通过浏览器进入云端存储器自行选择所需资源。

3.3 信息安全策略

3.3.1 公钥基础设施策略。公钥基础设施(PKI)主要由公开密钥密码技术、公开密钥安全策略、数字证书、证书发放机构等部分构成,是确保数字图书馆基础设施安全的核心策略。将PKI应用到数字图书馆的信息安全管理中,能够为信息传输和存储提供加密认证和数字签名服务,避免信息资源被恶意篡改或窃取。

3.3.2 特权管理基础设施策略。特权管理基础设施(PMI)是一种权限管理与控制技术。该技术以PKI体系为基础,能够为用户和服务提供者构建安全通信平台。在数字图书馆中运用PMI进行操作权限管理,既可以使用户登陆云服务平台后按照事先授予的权限查询所需数据,也可以让数字图书馆运维人员按照事先授予的权限完成数据维护工作。

3.3.3 终端用户机的安全防范策略。由于数字图书馆云服务平台的终端极容易成为黑客攻击云服务平台的工具,所以终端用户必须安装个人防火墙、病毒查杀、反恶意软件等安全防护软件,通过定期更新和打补丁确保终端浏览器安全。

参考文献:

[1] 张继东.云计算环境下的数字图书馆语义服务架构研究[J].图书情报工作,2013(16):132-134.

[2] 霍韦鹏.云计算环境下数字图书馆应用模型研究[D].武汉:湖北工业大学,2012.

[3] 吴 波.基于云计算的图书馆服务模式发展探析[J].兰台世界,2013(12):42-43.

[4] 梁 静.云计算环境下高校图书馆信息资源的共享与融合[J].科技情报开发与经济,2014(15):49-50.

[5] 兰晓霞.云计算视域下的图书馆信息资源共建共享策略[J].情报探索,2013(9):59-64.

篇7

1 大数据

1.1 "大数据"的含义和分类 大数据之所以被称为大数据首先因为它的数据是海量的,而且目前随着科技发展,随着人们对互联网的依赖程度不断提高,这个海量的数据正在超速增长。其次,大数据是海量的数据被整理纳入大数据仓库里,然后对其进行分析挖掘,再利用有价值的结论进行下一步行动的决策[1]。

大数据从数据内容结构上可分为结构化数据、半结构化数据和非结构化数据。结构化数据即行数据,存储在数据库里,可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据,在形式上有诸如文字、数字、符号,能够用统一的形式加以标识。非结构化数据包括所有格式的办公文档、文本、图片、XML、HTML、各类报表、图像、音频和视频信息等等,这些内容无法用简单的逻辑表达实现,分析起来也需要特别的硬软件。半结构化数据,就是介于结构化数据和非结构化数据之间的数据,它一般是自描述的,数据的结构和内容混在一起,没有明显的区分。

1.2 图书馆的"大数据" 图书馆的大数据首先包括书目数据。这些数据一般属于图书馆稳定的结构化数据,目前这些数据的使用多用SQL工具分析。对于结构化的数据,小规模的数据,目前的分析工具足可以用了。对这些数字化书目数据做分析可以反映出一个图书馆馆藏的级别、服务的对象、服务的倾向和服务的质量。

图书馆的大数据虽然以结构化数据为主,但随着图书馆新服务的开展,图书馆与读者的互动信息,以及读者面对图书馆的各种信息行为都会被记录,这些信息将成为图书馆大数据中的非结构化数据。这些动态的非结构化数据可以来自图书馆业务内容,也可以来自读者服务体验。

2 云计算

2.1 云计算的概念 云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)以及Internet 结合起来的新的网络资源提供模式。云计算是以虚拟化技术为基础,以网络为载体,以提供基础架构、软件、平台等服务为形式,整合大规模可扩展的计算、数据、存储、应用等分布式计算资源,进行协同工作的超级计算模式[2]。它不仅是资源的简单汇集,而且为我们提供了一种管理机制,让整个体系作为一个虚拟的资源池对外提供服务,并赋予开发者透明获取资源、使用资源的自由。

2.2 云计算的特点

2.2.1超强的计算能力 云计算由成千上万台服务器组成的集群能赋予用户前所未有的能力。用户可以拥有超大的存储和管理空间,以及超强的计算能力。

2.2.2海量的存储空间 云计算为数据的存储提供了广阔的空间,它是将大量的服务器集群共同组合在一起,形成巨大的空间,所有的数据通过云计算中心运算处理后返回给用户。

2.2.3可靠的安全保障 云计算使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务,存储在云里的数据资源丢失或硬件崩溃都不会受到影响,云计算技术存储数据安全可靠。

2.2.4便利的资源共享 由于是将大量的信息汇聚成一个整体,对于同一资源可以供多方共同使用,从而避免了资源不必要的重复,进而提高了信息资源的共享程度。同时,云计算可以针对不同应用即时应对,规模可以动态伸缩,云计算下的资源可以根据应用和用户规模增长的需要随时进行动态扩展和配置。

2.2.5良好的系统兼容 对于不同的操作系统,不同的数据格式,不同的数据库之间的数据,云计算可以通过一站式检索不同系统中的相同信息,系统之间可以无缝连接和访问。

3现阶段图书馆信息资源建设面临的问题

图书馆的数字资源包括图书馆引进或自建的,拥有磁、光介质或网络使用权的数字形态的文献资源。根据数字资源的种类可分为:电子书、电子刊、二次文献数据库和其他数据库。根据数字资源的存在形式可分为:在线资源和本地镜像资源。根据数字资源的来源可分为:购买的数据库、自建数据库、试用数据库和免费数据库[3]。现阶段图书馆都是各自为政,在建设的过程中存在着很多问题。

3.1 数字资源重复建设问题 目前,馆与馆之间数字资源的建设都是相互独立的,在建设过程中都是按照学校经费多少和专业的需求进行资源建设,一般都不会考虑其他馆的建设情况,只埋头建设自己的数字资源。这样势必造成了大量的人力、财力的浪费,从宏观的角度看不利于高校图书馆的发展。

3.2 存储及检索技术问题 随着数字图书馆的发展,图书馆的数字资源海量增加,而其数据管理、备份、存储设备能力都十分有限。同时,数字资源的图片检索技术、多语言检索、不同数据标准之间的数据交换、人机交互技术、数字图书馆所需的软件和工具等都还有待于技术上的进一步发展[4]。

3.3 信息资源共享问题 目前,图书馆资源的共享往往局限在一些对口的、接口相同的数据资源上。由于数字图书馆平台技术不统一,各馆间有的数据无法相通,这样就谈不上共享。

4 云计算在未来图书馆信息资源建设中的应用

图书馆信息资源建设的最终目的是为了满足用户的需求,提高服务质量。云计算的出现使分布在互联网中各个图书馆的资源和服务整合成为一个整体,使其服务的时间、空间、服务方式等有了无限扩大完善的可能。分析云计算的特点和它所提供的服务形式,我们可以看出,云计算的模式也适用于图书馆的数字信息资源建设。

4.1 云计算可提供图书馆海量信息资源数据存储的能力和提升数据安全。

图书馆的基本功能之一就是存储资源。随着时代的发展和科技的进步,各种信息资源呈爆炸性的增长。目前图书馆通过增加存储能力来满足日益增长的资源空间已经力不从心。云计算采用分布式存储的方式存储数据,数据不再存储在本地硬盘,而是通过网络存储在云计算系统中,可以容纳海量数据,并且不断更新和增加,为数字图书馆不断增加的电子数据提供海量的存储空间。同时,云计算采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性,即为同一份数据存储多个副本。在数据管理方面,云计算使资源更加高速、高效地存取,使数据的操作频率远大于更新频率[5]。

4.2 云计算可实现图书馆的数字信息资源整合以及共建共享 云计算的一个核心内容就是对"存储内容"的整合与应用。云计算技术为数字资源的整合铺平了道路,它不仅为实现多种资源的全面共享创造了统一的信息资源平台,而且屏蔽了信息资源的不同格式,解决了各类数据库的数据标准化和接口问题。基于云计算的数字图书馆将异构分布环境下不同来源的海量数据资源进行统一整合,可以极大地提高信息资源的利用率,实现数字信息资源的共建共享[6]。

4.3 云计算可提高图书馆信息资源的利用率和信息服务的能力 云计算通过对各种资源、格式使用统一的管理平台,共享应用和数据,实现更大的网络效益。图书馆的电子资源将存储在"云"里无数服务器中,而不是存储在单独的某台计算机中。利用云计算整合跨数据库、跨地区数据能力,实现对各类型数据库的云整合,形成各类型信息资源服务云,提高信息资源的利用效率。同时,利用云计算,用户可以在图书馆任意一个角落随时随地使用已有的"云"中的资源与计算服务,这样简化和压缩了图书馆信息组织、信息服务以及信息获取的过程,提高了图书馆信息资源的利用效率和社会价值。

5 数字图书馆使用云服务需注意的问题

5.1 数据安全性与保密性 图书馆中哪些数据置于云端,哪些数据需放在本地是图书馆需研究考虑的问题。图书馆书目信息、读者个人信息、电子资源数据库等信息资源需进行梳理,然后再研究确定如何存放。关于图书馆读者信息等个人隐私方面信息,更多是政策层面的问题。

5.2 信息资源共享中的版权问题 "云"模式的数字图书馆之间通过有关协议共享彼此的信息资源,在提高信息资源共享的同时,可能因为版权问题而引发纠纷。随着数据挖掘、系统共享、信息共享技术的不断开发,置于公共云端的数字资源有可能成为信息资源共享使用中的对象而产生版权问题。所以,云计算环境下信息资源中的问题,既要保障信息资源的共享性,又要达到内容不受侵犯等知识产权问题,值得关注[7]。

5.3 网络质量问题 搭建数字图书馆的云计算服务平台时,需要考虑到网络通信能力的好坏。由于用户的访问和应用都取决于图书馆的云端服务,网络的高带宽和流畅性至关重要。云计算是客户端性能最小化、在云计算网络中完成的高效信息处理,这对云计算集群服务器的性能有较高的要求,同时,网络中通信设施也需要高性能,才能保证将云计算的服务高质量地传给需要的用户。

6结论

"大数据"是高校图书馆未来发展无法逃避的发展趋势。云计算模式的出现,给数字图书馆的发展提供了更多的技术和服务支持,把云计算运用到图书馆中,不仅可以提高资源的利用率,节约图书馆的资源,也可以给云计算带来一个新的应用领域。以信息服务工作为己任的高校图书馆,如何以"大数据"的思维重新认识高校图书馆,如何利用云计算技术将已有的数据资源进行有序组织、深入挖掘与开发,如何进一步推动数字图书馆的发展,成为高校图书馆未来发展的关键。

参考文献:

[1]郝志刚,大数据、云计算与图书馆[J].新世纪图书馆,2014(6):36-39.

[2]朱勇,浅谈云计算与图书馆数据中心[J].科技情报开发与经济,2010(24):72-74.

[3]于健,云计算与图书馆未来数字资源建设[J].情报探索,2012(6):63-65.

[4]卢晓娟,云计算与未来图书馆数字信息资源建设[J].四川图书馆学报,2009(2):23-24.

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中图分类号:TP391 文献标示码:A 文章编号:2095-1302(2014)02-0080-02

0 引 言

云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、易用性、高可扩展性、按需服务、廉价等优点,因此,研究人员已经探索将云计算技术应用到数字图书馆服务共享平台建设中,以提高资源共享度。喻昕、王敬一[1]提出了一种数字图书馆云服务平台的架构模型,并设计了服务平台管理、运行机制。裴红罗[2]等提出了一种基于云计算的数字图书馆平台架构,该平台架构分为模型数据库、控制算法层和表现应用层。陈宫、牛秦洲[3]采用Eucalyptus和Portlet 等技术,实现了一种基于云计算的数字图书馆信息服务平台。在我国,数字图书馆建设主要集中在高校,但目前关于数字图书馆云计算平台架构的研究,几乎都将平台定位于学术资源共享,而忽视了平台可以为数据挖掘、基因序列测定、天文信号分析等需高性能计算支撑的工作提供计算资源,此外,研究都没有涉及云计算平台的实现技术。因此,本文提出一种基于云计算的数字图书馆服务平台的架构及实现技术,为高校自主建设数字图书馆云服务平台提供参考。

1 云计算

1.1 云计算的基本架构

Voorsluys等[5]介绍了多个云计算架构,其中普遍被认可的云计算通用基本架构如图1所示。其中:IaaS(Infrastructure as a service)表示基础设施即服务,基础设施由虚拟机、服务器、存储设备、网络设备、负载均衡设备等组成;PaaS(Platform as a service)表示平台即服务,PaaS层包括数据库、Web服务器和开发工具集等;SaaS (Software as a service)译为软件即服务,SaaS层属于应用层,为云用户提供各种软件服务。例如,Google APPEngine实际上提供了PaaS服务;Amazon的云服务包括:EC2、S3存储服务和Elastic Beanstalk,从技术架构来看,前两者属于IaaS,而Elastic Beanstalk则属于PaaS。

图1 云计算的基本架构

1.2 云计算平台发展趋势

Google、Amazon等公司提供的云计算平台无法满足不同用户的特定需求,所以,很多机构(如美国国防部)开始构建私有内部云。一些小公司也致力于帮助客户构建云,如3Tera公司声称能够提供许多Amazon没有的管理服务,自主建设私有云已经成为一种潮流。Xen等开源平台及软件的出现,使得学术界、中小企业自主搭建中小型云平台成为可能[6],也为自主建设数字图书馆云服务平台提供了一种更加贴近实际需求的选择。

2 基于云计算的数字图书馆服务平台架构

本文提出的基于云计算的数字图书馆服务平台架构如图2所示,平台由物理资源层、虚拟化资源层、数据层、服务层和用户层组成,可以满足用户对于存储资源、计算资源和网络资源的需求。

用户层 服务汇总、服务个性化定制、不同访问设备兼容

服务层 用户管理、安全管理、资源管理、借阅、检索、书刊推荐、专题订阅等

数据层 异构数据库及数据库访问模块

虚拟化资源层 存储资源、计算资源、网络资源

物理资源层 服务器、存储器、网络设备等

图2 基于云计算的数字图书馆服务平台架构

2.1 物理资源层

最底层的物理资源主要包括服务器、存储器、网络设备等。物理资源的规模与结构相对固定,难以支持多变的服务需求,需要通过虚拟化方式将其整合,以便为上层服务。

2.2 虚拟化资源层

利用虚拟化技术将各种物理资源整合(或划分)并转换为相应的虚拟化资源,为云计算平台提供了资源调配上的灵活性,提高了资源利用率。虚拟化资源层包括存储资源、计算资源、网络资源等。存储资源通常由网络文件系统和分布式存储技术实现。计算资源主要包含 CPU 资源和内存资源。网络资源虚拟化抽象隔离了网络中的路由器、交换机、网络端口以及其他物理元素的网络流量,将每个物理元素用虚拟表示形式代替,虚拟网络元素配置灵活,能够满足特定需求。

物理资源层和虚拟化资源层共同组成了基础设施层。为降低建设成本,可以采用开源技术构建基础设施层,从功能、虚拟化技术支持程度和商用评估三个方面综合来看,OpenStack是构建基础设施层的理想选择[7]。作为开源云端运算软件的典型代表,OpenStack具有良好的灵活性、扩展性和兼容性,采用分布式和异步的体系结构,支持多种局域网管理方式、虚拟机镜像和实例管理、iSCSI 存储容器管理等,能帮助用户快速构建云基础设施,已有超过 100 多个全球领先的 IT 公司参与了OpenStack项目。

2.3 数据层

数据层包含各种异构数据库和数据库访问模块。数据库软件种类繁多,既有商业化的数据库软件,也有开源的数据库软件,不同的数据库软件依赖于不同的操作系统,如SQL Server只能运行在Windows平台上,无法与Unix兼容。在云计算环境下,各数字图书馆组成联盟有利于资源最大程度的共享,作为网络节点的数字图书馆,其节点异构性是不可避免的。数据库访问模块(也称为信息集成模块)用于屏蔽各种数据库的差异性,并提供访问接口,便于上层服务完成对异构数据库的操作,可以利用Java持久化API等技术实现这个模块。Java持久化API简称JPA是Java EE 5规范中用于对象/关系映射的一组API,它使得对象(构成上层服务的基本组件)持久化更加规范和容易实现。

2.4 服务层

服务层由用户管理服务、安全管理服务、资源管理服务、借阅服务、检索服务、书刊推荐、专题订阅等模块组成。用户管理服务实现用户的增加、删除、修改、查询,并通过角色划分赋予各用户以不同的权限。安全管理服务完成用户身份认证,按角色来区分访问控制。资源管理服务负责存储资源、计算资源和网络资源的管理,包括调度、动态部署、配置和回收。借阅服务实现纸质图书资料的管理。检索服务满足学术资源的检索、下载,书刊推荐和专题订阅等则实现个性化服务。

服务层的实现可采用J2EE平台。J2EE是当前的主流平台之一,具有支持异构环境、可伸缩性强、采用多层的分布式服务模型等优点,开发J2EE的工具很多(如Eclipse),这些工具通常都提供向导、上下文帮助、可视化工具及代码自动生成等功能,可避免不必要的重复编码,帮助开发人员快速构建应用程序。

2.5 用户层

用户通过门户访问云服务,而访问方式却各不相同,可以分Web服务、Web应用、外部服务和非Web应用等,因此,需要实现内外部服务的汇总、服务个性化定制以及针对计算机、手机、平板电脑等不同设备的显示。实现技术可以采用JSF(JavaServer Faces),JSF提供了一种以组件为中心的用户界面(UI)构建方法,采用基于组件和事件驱动的开发模式,为Java Web应用程序开发带来了极大的便利,使得开发人员可以专注于业务逻辑,加速Web应用程序的构建。

3 结 语

作为图书馆的主要依托单位,各高校应该将最新的云计算技术应用于数字图书馆或联盟的建设,构建云服务平台,实现资源大范围共享,减少重复建设。在经费有限的情况下,高校可以充分利用研发人员优势,自主建设云服务平台。本文分析了高校对于云服务平台的主要需求,提出了基于云计算的数字图书馆服务平台架构模型,详细说明了架构模型每层的构成及功能,在研究主流开发技术的基础上,介绍了架构的实现技术,选用的技术具有成熟度高、兼容性强、研发难度低等特点,适合于快速构建云服务平台,可以为今后的建设工作提供参考和借鉴。

参 考 文 献

[1] 喻昕,王敬一. 基于云计算技术的数字图书馆云服务平台架构研究[J]. 情报科学, 2011, 29(7):1049-1053.

[2] 裴红罗,王运圣,江洪涛,等. 基于云计算的数字图书馆平台架构设计[J]. 中国农业科技导报, 2010, 12(6):126-129.

[3] 陈宫,牛秦洲. 基于云计算的数字图书馆信息服务平台[J]. 情报科学, 2012,30(5):684-687.

[4] 倪煜佳. 基于云计算的图书馆联盟服务平台构建研究[D]. 长春:东北师范大学, 2012.

[5] VOORSLUYS W, BROBERG J, BUYYA R. Introduction to Cloud Computing [M]. New York, USA: Wiley Press, 2011.

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(一)云计算的概念

云计算在高校图书馆数字资源建设中发挥着重要的作用,那么什么是云计算呢,通过查阅相关的资料,我们知道,所谓的云计算,就是在互联网基础上开发的一种计算方法,它的运算速度很快,能够瞬间根据客户的要求来计算出相对应结果。

(二)云计算的特点

1.具有很高的安全性

云计算是一种快捷的计算方式,其计算的速度非常快,并且它的数据存储也非常安全,运用云计算以后,用户可以降低对数据安全问题的担忧,云计算数据库的管理技术越来越进步,并且相关的科研人员在研发更加安全的数据保管技术,对于存储的数据,一般都有科学的安全权限管理策略,相关用户只需要付出相对较小的金钱,就能够得到云计算高校、安全的服务。

2.相对价格较低

云计算是一种基于互联网的计算方法,其构成云的节点 相对来说价格很低,在云计算的数据计算和数据管理中,都可以实现整个过程的无人且自动化控制,并且,同一个云可以同时支持多种程序运行。所以,云计算的适用性非常强,大大地提高了资源的使用率,用户只需要花费相对较少的金钱,就能取得更好的使用效果。

3.可以同其他用户之间方便地实现信息共享

相比较传统数据共享方式,云计算只需要一份原始数据,安全的处在服务器中,任何想要访问这些数据的人,只要得到相关管理人员的同意,就可以对数据进行访问,这样不仅节约了空间,还大大地节约了时间,提高了工作人员的工作效率,当前,其服务器的安全问题至关重要,这是一个值得深入研究的话题。

4.数据的存储能力非常强大

整个云计算系统在网络上运行的非常流畅,但是在线下,实际上是多台服务器共同组成的计算机群,它们之间协同工作所产生的存储能力和计算能力是非常强悍的,能够完成各种复杂的工作,并且保证工作的效果。

二、高校图书馆信息资源建设的现状

(一)数字信息不平等现象比较突出

由于各高校的办学性质、学校所处的地域各不相同,在不同的高校,其数字资源的信息化建设工作相差的非常大,经济条件好的地方要远远的好于经济落后的地区,大城市总体上要领先于中小城市,一些偏远的地方,例如西藏、青海等,其高校图书馆信息资源的建设非常落后,但是不可否认,像西藏、青海这些偏远地区,图书馆有很多有特色的民族方面的资料。

(二)高校图书馆的数字资源的共享程度和深度还不是很高

当下,很多高校之间都成立了信息资源共享平台,但是,这些平台大部分都是高校自发性成立的,本着互补的原则,总体管理不是非常规范,本意是为了共享各高校之间的优势和特色资源,实现共同发展,但是,实际情况没有达到这个效果,很多图书馆为了各种各样的原因,不愿意把一些真正有深度有特色的东西拿出来共享,整个联盟机构不太理想。

(三)数字信息资源难以回避版权问题

在数字资源的时代,各高校将自己所有用版权的一些数字资源和其他高校一起在与计算平台上进行共享,但是,这些独立版权的材料如何才能够保证其教育的目的,而不是被一些投机取巧的人用作商业开发,这始终是很难避开的一个问题。很多资源不应该是完全免费的,那里蕴含着开发者大量的心血,应该有它的价值所在。如果很多共享资源被用作商业用途,那就会影响高校之间联盟的信任,这是一个难题。

三、探索数字信息资源管理和利用的有效方法

(一)建立数字信息资源共享平台

各大高校之间应该认真地去探讨成立一个规模大、内容全的数字资源共享平台的可能性,只有这样 ,各高校之间的资源才能够实现共享,更好的指导教学、科研工作。在云计算发展的背景下,依托云计算去成立多所高校联合成立的图书馆信息资源系统对于信息的共享有着不可比拟的重要意义。通过云计算的先进方法,各大高校图书馆的数字资源可以有效地整合起来,建立一个良好的共享平台,将所有的数字资源进行集成,设立统一的访问端口,平台内的高校可以通过这个统一的端口去访问共享数字资源,并且,各高校也可以将本学校有特色、有深度的资源传到服务器上,其他高校一起来分享成果,促成大家的共同发展,这就能能够真正地做到资源的有效整合和有效利用,促进所有高校的共同发展。

(二)培训具有推广数字信息资源素养的图书馆员

图书馆的工作人员一定要有过硬的专业素质,同时要给师生提供良好的服务。在云计算的背景下,高校图书馆的相关工作人员应该为师生提供更好的各方面服务,图书馆工作人员应该努力地提高自身的专业技能,对网络、信息技术等加强理论和实践学习,创新自己以往的工作模式,深入的理解在云计算背景下图书馆工作人员应该掌握的各项技能。另外,高校也要认识到在云计算的背景下,提高图书馆工作人员业务素质的重要性,应该组织工作人员去图书馆数字资源管理出色的高校进行学习,回来以后给大家传授经验。同时,还应该组织本校工作人员经常进行讨论,不断地提高高校图书馆工作人员的业务能力,使他们为用户提供更好的服务,培养一大批优秀的云图书馆员。

(三)制定有利于数字信息资源管理和利用的规章制度

根据高校图书馆的实际情况,去制定相应的规章制度,保证数字资源在云计算的背景下能够合理地被利用。在高校图书馆的数字资源中应用云计算的方式,高校必须要对云计算有深入的理解,尤其是云计算的一些规则,应该进行更深层次的讨论,建立起符合实际情况的规章制度,同时,为了保证数字资源的安全性和可靠性,应该利用那些先进的技术手段,加大数字资源的存储容量,提高安全系数,同时,高校对于图书馆的数字资源也应该定期组织专人进行管理,对一些重要的资源要做好备份工作。

(四)收费方式和收费金额要根据实际情况来制定

在云计算的背景下创建云图书馆,也是需要一定的资金和人力成本投入,而成本的回收对于创建者来说也是必须要考虑的。国外同行在这方面有了一定的经验,采取了各种各样的收费方式和收费金额,也取得了不错的效果。要想使高校联盟的数字资源的作用体现地更加明显,整个云图书馆的基础硬件设置、制度管理还有相关配套的软件等必须要进一步的升级,要想维护云图书馆的正常升级,就必须要有收入来支撑。在收费模式上,根据实际情况,云图书馆中的数字资源可以推行会员制收费和非会员制收费两种方法相结合,也可以推出月费、年费等收费模式。在收费的金额上,可以根据使用者的使用量来进行折扣计算,也可以借鉴其他成熟的收费金额模式酌情处理,总之,就是要确立一个符合实际情况的云图书馆数字资源收费模式。

(五)确保云计算终端的稳定运行

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中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1674-098X(2015)10(a)-0132-02

作者简介:吴高杰(1991,4—),男,江苏江阴人,本科,学员,研究方向:计算机控制其他机器工作

在市场经济快速发展的今天,工业企业面临着巨大的市场竞争,因此,对于工业制造企业而言,如何在确保产品质量的基础上,最大限度提高企业生产效率,已经逐渐成为了工业制造企业所普遍面临的难题。工业自化已经成为了行业发展的趋势,而计算机控制技术则在其中发挥着重要的作用,NC、PLC等先进技术的使用成为了计算机控制系统在工业自动化控制中应用的键,其自身的发展也逐渐向着精密化、灵活化、开放化的方向发展。

1工业自动化技术概述

石油、石化、建材、冶金等都属于工业生产,它所涵盖的范围广泛,可以是指一台生产的设备或是一条生产线,也可以指一间厂或是一家企业。在工业制造行业中,工业自动化技术指的是一项综合性技术,它强调的是在综合利用计算机技术、电子设备、控制理论以及相关的仪器仪表的基础上,实现对工业生产制造全过程的动态化、智能化监测和控制。在这个过程中,实现对生产工艺的优化、生产资料的合理配置,并为决策者的决策行动提供参考,其最终目的是提高产品质量和生产效率,降低生产消耗和成本,减少对环境的污染。总体而言,工业自动化技术包含了三个部分,分别是硬件系统、软件系统和系统技术。硬件系统中包含了各项控制设备和仪器,以及执行命令的执行器等。系统技术则包含了各项集成技术,具体包括硬件集成技术、软件集成技术、软件和硬件集成技术等。而各类软件则属于软件系统,在工业自动化系统中,包括了管理软件、控制软件和测量软件等。这三个部分的内司其职,又相互配合,共同实现了工业的自动化生产和控制。将自动化技术应用于工业生产制造行业,对提高企业员工素质、提高企业生产制造能力具有重要意义,同时,这也是优化工业行业产业结构,避免“三高”的重要举措。

2计算机控制技术概述

计算机控制技术质是以计算机技术为核心的一项技术,其主要的目标是采集和控制生产过程中的各项参数,并以计算机硬件系统为依托,利用相应的控制软件,实现对工业生产过程的自动化控制。换而言之,工业自动化控制系统的实现需要以计算机控制系统为基础。计算机控制系统由软件控制算法、硬件系统和上位机操控软件三个部分构成。在这个系统中,计算机拥有高速的计算能力和数据处理能力,因此被运用于各项命令的执行,通过对被控对象的控制,达到工业自动化控制的目的。事实上,从很大程度上来说,对计算机的控制也需要借助一些辅助部件。上位机操控软件的主要作用是现人机的交互,其最大的作用在于实现程序和数据的输入和输出,同时承担数据库构建的任务,以便于实现对工业生产过程的控制,在发现异常状况时能够发出警报。在辅助工业控制系统运行过程中,计算机控制系统需要进行经常性的信息交互,通常情况下,信息交互能够采用有线通讯和无线通讯两种方式。总而言之,计算机控制系统的要目的一方面在于实现对运动过程的控制;另一方面是实现控对象的优化。

3计算机控制系统的工作原理

硬件系统和软件系统是计算机控制系统两个重要组成部分,要想实现计算机控制系统的控制功能,需要采取专门的数字、模拟转换设备。在实际工业自动化控制过程中,通常会采用实时控制方式,大多数控制过程计算机运行的可靠性要求较高,但是对其运算速度并无硬性要求,只强调其必须能够响应及时。计算机控制系统实现工业自动化控制的工作原理主要分为三个步骤:第一,数据采集。通过对被控制目标的瞬时值进行检测,实现对相关数据的收集,随后将相关数据传输至工业自动化控制计算机中。第二,实时决策。通过计算机中的特定软件,对所采集到的数据的状态进行计算和分析,根据预定的控制规则,执行下一步控制计划。第三,完成控制任务。计算机所做出的决策会发送给控制系统,控制系统以控制信号为依据,对相关任务进行分配,并执行相关的控制动作,完成自动化控制的任务。在实际控制工作中,三个控制过程不断重复循环,确保系统能够按照相应的要求进行工作,且能够处理一些设备自身和控制对象的异常情况。

4工业自动化控制中计算机控制技术的运用

工业生产过程中,计算机控制技术在自动化控制系统中的应用路径可从数字控制、可编程逻辑控制器、分布式控制系统、计算机传感器等五个方面进行分析。

4.1数字控制

数字控制(NC)是自动化方法的一种,指的是借助符号和数字等对工业生产过程进行编程控制,因此,也简称为“数控”。要实现数字控制,需借助专门的计算机设备,将操作命令以数字的状态发送给设备,使得设备能够依据原先设计好的程序运行。在数字控制系统中软件技术是核心和关键所在,对设备的自动化控制具有重要影响,良好的数字控制技术是提高设备自动化运行能力的重点。在诊断设备故障和设备维修的过程中,数字控制能够诊断出AI故障,运用计算机网络技术,还可实现远程诊断和远程监控。另外,通过已建立的数据库功能,还可对系统进行检修和维护,修复相关故障,并在漏洞扩大之前实现零件的更换,最大限度提高数控系统的安全性、可靠性和稳定性。

4.2可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器(PLC)从本质上而言是一台计算机,其主要是为工业生产而专门研发的。数字运算操作是其基础性工作,而编程存储器则是其核心,模型和数字是其输入或输出的主要方式,通过这种数字或模型的输入和输出实现对工业生产过程和机械设备的自动化控制。可编程逻辑控制器在被运用于工业生产制造后,其工作内容也被分为个部分,主要是数据采集和输入、命令程序的执行、结果的输出和刷新,这三部分的工作内容共同形成了一个扫描周期。可编程逻辑控制器工业自动化控制中的使用较为广泛,归根结底是因为其自身在性能方面拥有诸多优势。首先,它具有使用便捷、操作简单的特点。其次,它的功能较为强大,设施设备齐全,表现出良好的性价比。再次,它的运行可靠性高,能够适应各种不同的生产制造环境,且抗干扰能力强。最后,它具有维护和检修方便的特点,能够实现相关程序的在线修改。

4.3分布式控制系统

工业自动化控制系统中分布式控制系统从本质和功能上来讲,就是一个中型的计算机控制系统。这个分布式的控制系统,能够通过计算机技术实现对生产过程中相关数据的收集、处理和分析,进而实现对生产过程的控制。这种多级计算机控制系统的运用是以计算机运行速度的提高和微型计算机的使用为基础的,它的出现使得自动化技术中计算机控制技术的使用更加科学可靠,其出现和发展与计算机技术的发展有着密不可分的联系。集散型计算机控制系统的主要工作则是实现对自动化生产工程中相关数据的分析,并将分析所得信息反馈给计算机,在这个分析和反馈的过程中,中央计算机只负责系统的集中管理和分散控制工作,使得工业自动化控制系统工作的可靠性大大增强。场控器是分布式控制系统的基础,通常情况下场控器中包含了I/0部件,通过该部件分布式控制系统可实现对数据的采集和控制、执行,再经由人机接口,实现执行命令的,再通过网络通讯设备,实现对数据信息的传递。在现场控制器中,又包含了控制回路等,回路控制中的相关算法预先存储于运行内存中,在实际操作中,能够依据自动控制需求,进行组态。

4.4计算机传感器

在工业自动化控制中计算机控制技术的运用和实现需要依赖于网络通信技术、软件技术和传感设备的支持,在这其中传感设备发挥了至关重要的作用,它是实现工业自动化控制中自动化监测的重要条件。传感设备具有数字化、智能化、系统化和精密化的特点,其相关性能从某种程度上来说决定着工业企业自动化生产的产品的品质。计算机控制系统通过传感器的使用,实现对相关数据信息的收集和整理,进而获取设备运行的状态信息,实现对设备各项参数的动态化监测和控制,确保自动化控制设备运行状态安全,最终达到提高工业产品质量的目的。现阶段,计算机传感器的使用正处于发展阶段,在未来的发展过程中,其运行的可靠性和精确性都将得到有效的提高,最终向着更高级的智能化和更低的能源消耗方向发展,其综合性能将得到大大提升。

4.5自动化生产中的现场总线应用

现场总线指的是数字化通信的检测和控制系统,其被广泛运用于工业自动化制造行业中。现场总线拥有专门的处理器,将这个处理器与测量控制器连接后,可实现计算和通信的能力。它使用双绞线作为通信的媒介,能够实现计算机网络与测量控制器的多个对等连接,自动化生产的现场总线能够将分散的测量控制器变成网络探测的节点,实现联机式的自动控制。现场总线的使用为自动控制设备和系统之间的信息交互和数据分析提供了保障,再通过计算机网络的作用,能够第一时间发现设备运行的异常状况,并实现异常状况的及时排除,使得工业企业的自动化生产过程中信息沟通更加便捷。现场总线在信息交互、数据更新和信息显示等方面都表现出了强大的优势,因此,在自动化技术未来的发展中,现场总线技术的使用是其必然的发展趋势。

5计算机控制系统的应用特点

计算机控制技术在工业生产领域使用广泛,其运用涉及到网络通讯技术、传感技术、控制软件、自动控制技术等。近些年来,伴随着计算机技术和工业产业的发展,工业自动化控制中计算机控制技术的应用水平越来越高,其科技含量也越来越高,有效加快了企业的现代化进程,其应用的优势主要表现在以下几个方面:

(1)开放性特点。相对而言计算机自动化控制系统具有公开性和开放性的特点,其开放性特点主要表现在能够实现所有设备和系统的连接,确保各项设备正常运转。在实际操作中,工业企业可根据自身的实际需求,选择接入的系统和设备,表现出极大的灵活性和便捷性。

(2)交互性和可操作性特点。计算机控制系统中的各项设备能够相互连接,共同构成一个数据传递的系统,因此,在这个系统中各项设备是可以相互替换和代替的。

(3)智能化特点。计算机控制下的自动化系统的总线具有智能化的特点,现场总线通过传感设备,能够实现对现场各设备的分析和监控,并在此基础上,实现对设备的自动化控制,确保其能够实时监测设备运行状态,及时处理系统故障。

(4)精确性高。相对于一般调节器而言,计算机控制系统具有超强的数值运算能力,能够最大限度缩小和控制偏差,确保其控制精度不会受到元件老化、噪音等因素的影响。

6结语

总之,工业企业的自动化生产是一个复杂的过程,尤其是在这其中还掺杂了许多大型设备和先进技术的使用,大大增加了自动控制的难度。计算机技术在工业自动化控制中的使用,为其提供了强有力的技术支持,为其进步和发展奠定了基础,也为企业进一步降低生产成本,提高生产效率提供了可能。在未来的发展过程中,必须加强对计算机控制技术的研究,除了不断完善现有的技术之外,还应该加强对新技术的研发,使计算机控制技术能够更好地服务于工业自动化控制技术,促使我国工业产业健康、稳定、可持续发展。

参考文献

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篇11

引言

不断增长的电子元器件市场始终保持着对高性能运算放大器的巨大需求。宽带、低功耗、高精度只是新产品要求的几个关键参数。虽然这些参数已经得到的不断地提高,但对设计人员来说,理想的运算放大器依然是一个“神话”,在运算放大器设计中仍然需要做出各种折中选择。值得庆幸的是,大多数设计会非常重视放大器的某一个参数,这样,通过牺牲其它参数指标可以满足最终要求的设计方案。由此可见,我们的设计目标并非创建一个理想的运算放大器,而是为具体应用创建一个最佳的运算放大器。

针对具体应用优化运算放大器设计

电池供电产品的发展需要功耗更低的运算放大器,便携产品中的运算放大器通常工作在较低的单电源电压(正电压)下,消耗极低的电源电流,这无疑是设计人员所面临的一个巨大难题,因为这些设计在要求低功耗的同时,还需要工作在较高频率或要求低噪声。

另外,便携产品设计对电路板尺寸要求非常苛刻,因此,小的封装尺寸是另外一个关键指标。传统设计中比较普遍的小外形(so)表面贴封装相对于一些新型封装,如SOT23、SC70或晶片级封装,如UCSP,已经不是真正意义上的“小尺寸”。新推出的小型封装减小了寄生电感和寄生电容,因而改善了电路的交流特性,但由于应用场合对硅片尺寸的苛刻要求,这种封装器件的失调电压会增大。所幸借助成熟的IC设计可以在一定程度上降低失调电压。

半导体处理工艺的进步有助于开发更高性能、更低成本的运算放大器。传统的运算放大器采用纯双极型工艺制作,而新的设计技术则融入了其它几种处理工艺,包括:CMOS、BiCMOS或互补双极型工艺(CB)。从成本考虑,CMOS处理工艺占据了运算放大器设计的主导地位,随着工艺的不断改进,CMOS技术对器件性能(噪声等)的限制越来越少。当然,更高性能的器件需要采用多种处理工艺。

为了满足各种应用的需求,集成电路制造商对标准运算放大器进行了改进。现在,设计人员不得不从种类繁多的运算放大器中做出正确的选择,例如:精密放大器、仪表放大器、电流检测放大器、高速放大器,甚至是音频放大器、视频放大器等。对器件性能的改进已经成为面向应用的规格优化。

精密的运算放大器通常不能提供宽带特性,但其失调电压和失调电压漂移非常小,所保证的失调电压通常能够低至1μV。利用自动归零和斩波稳定技术在整个温度范围内保持失调漂移最小。斩波稳定运算放大器在信号通道包括一个“斩波”放大器,可连续修正运算放大器的失调电压,从而在全温范围内获得出色的失调电压指标。

除了低失调电压外,较低的电源电压也使得满摆幅或Beyond-the-Rails输入级以及满摆幅输出级电路更加重要。满摆幅输入允许输入电压能够达到负电源电压至正电源电压的范围,Beyond-the-Rails输入则允许输入电压超出器件的供电电压范围。重要的是,满摆幅输出允许获得较大的输出摆幅,最大输出电压能够达到与电源电压相差几个毫伏的水平,这一特性对于低压供电下试图获得最大动态范围的运算放大器来说尤其重要。对于1V甚至更低电压供电的运算放大器来说,输入共模电压和输出电压范围的一点点扩展都非常关键。

高速信号处理技术的迅速发展需要单端输入或差分输入模式的精密、高速运算放大器,许多新型高速数据转换器设计还需要关注低功耗、低电源电压指标。无论何种IC,速度和功耗始终是一对儿矛盾、需要折中处理的指标。高速运算放大器可以使带宽达到1GHz量级,但是,低压供电的器件却很难达到这一指标。按照当前的技术水平,3V供电时,可以轻松获得数百兆赫兹的带宽,IC制造商仍在寻求打破这一极限的方法。

音频和视频应用对于运算放大器也存在一些特殊要求。音频放大器不同于传统的精密放大器,需要放大器在音频频率范围内提供出色的动态特性。音频放大器的一个发展趋势是在内部集成电荷泵,例如,Maxim的DirectDrive放大器,从而在单电源供电时省去大尺寸的隔直流电容(一般采用大尺寸的电解电容)。利用DirectDrive技术可以改善放大器的低频响应,甚至获得很好的直流响应特性,降低低频端的总谐波失真。另外,DirectDrive技术还降低了系统成本和电路板尺寸,这为便携产品提供了一个极具竞争力的优势。