分布式系统设计与应用范文

分布式系统设计与应用篇1

关键词：分布式计算机；应用情况；发展趋势

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）22-5161-02

众所周知，分布式计算机是将若干计算机联系起来，从而实现分布式计算的运算处理方式。分布式计算机系统是一种计算机硬件与功能的配置方式，是一种多处理器由互联网相连接为一体的计算机系统[1]。因为采用的是分布式计算结构，既简化了主机逻辑结构，又加快了数据处理速度，既成本低廉，又易于维护，被应用于社会生活的诸多领域，也成为计算机应用发展中的重要方向。文章就分布式计算机的应用发展进行论述。

1 分布式计算机具有的主要优势

分布式计算机主要有如下三种分布形式，即集中式分布、分散式分布和网络式分布。当系统内所有硬件部分间均存在密切合作关系时，我们将此系统称为分布式计算机系统。一般而言，分布式计算机是由硬件、控制、数据三个维度所构成的立体结构，对分布式计算机这种共享型多处理机系统进行探究，我们即可发现其具备诸多应用优势，主要表现为以下两种：

1.1 有较强的容错功能

众所周知，计算机是可以自行运转的，一部计算机是整个分布式信息系统的组成因子，当某台计算机出现运行错误时，系统能将错误自动消除，系统中其他组成因子与资源的功能并不会受某一计算机的运行错误影响，这是因为分布式计算机有较强的容错功能，从而使分布式信息系统有更高的安全性与可靠性[2]。

1.2 多处理器并行运行

分布式信息系统能够实现多台计算机的并行运行，这就使得系统计算步骤得到简化，系统内计算机有各自负责的区域，计算机依照规定对自身负责区域内的数据加以运算，仅需要具备共享式存储器系统即可。多处理器的并行运行使系统内的计算机运算效率较高，也是对分布式信息系统整体性能的大幅提高。

2 分布式计算机的应用情况

信息技术开拓与创新的脚步从未停止，人们的信息交流日益频繁，信息交流方式也更为多样。现阶段，分布式计算机被应用于诸多领域，并取得了良好的应用成果，现将当下分布式计算机的主要应用情况概述如下：

2.1 用于教学系统设计领域

近年来，随着信息技术的广泛应用与教育体制改革的深入推行，分布式计算机系统被更多地应用于教学系统设计领域。一般而言，这是一种服务体系结构，通过中立式接口把程序中的各个结构单元与功能单元衔接起来。将分布式计算机系统应用于教学系统设计领域中，主要具备如下几种优势：

一是在教学系统设计过程中，符合设计标准的组件能得到良好的衔接与合并。

二是通过松散化耦合方式与共享式服务手段，能实现整个教学系统的整合，这使得整个教学系统被纳入标准化管理的范畴[3]。

三是分布式计算机系统具有可重复使用的性质，这样进行教学系统中简单的教学软件设计时，诸如设计、开发、测试、部署、应用等阶段都可采用原有模式，不但推进了教学系统的设计进程，也使得整个设计的成本大为降低。

综上所述，分布式计算机系统在教学系统设计领域的应用优势极为明显，因此，在该领域的应用必将得到拓展和延伸。

2.2 用于计算机云计算领域

云计算是立足于互联网的超级计算模式，通过远程数据中心的管控，数以万计的计算机及服务器连成电脑云，实现并行处理技术、分布式处理技术与网络计算技术的联合应用。通过云计算，数据处理被分布于数量众多的分布式计算机上，处于这个“云计算”时代，电脑云帮助我们做好计算与存储工作。云计算具有诸多优势：一是“云计算”下的计算机群可以囊括几十万台，甚至是几百万台的计算机，在需要时，我们可以随时随地地运用计算机或手机等工具查找或计算数据；二是云计算有惊人的运算能力，目前已经达到十万亿次，正因如此，可以应用到更多的领域，如预测天气、市场预测、模拟核爆炸等；三是处于“云”中的计算机可以随时进行更新，使计算机群保有生命活力。

2.3 用于连锁系统设计领域

现下，诸多行业的销售采取的是连锁经营模式，这种模式建立于分布式计算机网络基础之上，是以分布式计算机网络的发展应用情况为依托的[4]。现用应用实例加以介绍：一是餐饮行业的连锁经营就应用到分布式计算机系统；二是应用了大量继电器与电缆设备的系统可采用分布式计算机系统来减少整个设备系统的安全运行隐患；三是在铁路信号控制领域，为了规避传统集中式控制中故障部件对其他部件的不利影响，也可以采用分布式计算机系统来进行控制。大量的应用实践已然证明，分布式计算机系统在连锁系统设计中有良好的应用效果。

2.4 用于动态取证系统领域

近年来，计算机技术与网络技术日臻成熟，但上述两项技术并非十全十美，网络环境是不断变化的，网络安全问题与计算机系统安全问题仍然存在，1966年，美国出现第一起计算机犯罪案件，之后的计算机犯罪数量就在全球范围内快速地增长，计算机犯罪涉及到的领域更为广泛，由最初的涉及军事领域，扩展到国家事务、金融、科技、政治、宗教、商业、个人隐私等诸多领域[5]。我国计算机犯罪案件出现得较晚，1986年7月13日，我国首例计算机犯罪案件被侦破，是银行内部人员利用主管电脑的便利盗取银行账号与密码，进而伪造银行存折，从而骗取现金。从上世纪九十年代我国正式进入国际互联网起，我国的计算机犯罪就不断上升，所造成的损失也日益增多。现阶段，如何有效制止计算机犯罪并令犯罪分子伏法是各国政府所关注的问题。打击计算机犯罪需要可靠、充实而有力的证据，但电子证据往往具有脆弱性、隐蔽性、可伪造、可复制、可删除的特点，正因如此，如何于计算机中获取与计算机犯罪相关的完整电子证据是司法部门所面对的难题。

针对上述状况，计算机取证学成为人们关注的焦点。计算机取证成为打击计算机犯罪的有力手段，但传统计算机取证往往采取事后静态分析取证的方式，这降低了证据提取与分析的效率，又因为采集证据不够及时与全面，很多可恢复性的数据存在被篡改的可能，降低了电子证据所应有的法律效力[6]。随着分布式计算机技术的发展与完善，基于多Agent的分布式计算机动态取证模型被研发出来，这是一种将入侵检测技术应用到计算机取证领域的有效手段，并形成了日益完善的动态取证系统，具有如下几个优势：

一是采用分布式数据采集策略，有更为宽广的取证范围，获取的信息能经由Agent实现动态扩展，有较好的系统扩展性。

二是对数据采集与入侵检测任务进行分配处理，这将大幅提升整个动态取证系统的工作效率及处理能力。

三是引入了入侵检测技术，能够实时监控被保护子网系统中的用户行为与网络流量，主动记录系统环境，特别是同步记录易于丢失的证据，提高了电子证据的法律效力。

四是采用了融合性数据分析技术，将多源信息进行联合分析，从而增加了电子证据的可信度与有效性，也使得电子证据误警率大大降低。

五是具备多重的安全保障措施，如身份认证、VPN、数据加密与数据签名等，能够保证电子证据的不被篡改与完整性。

2.5 广泛用于实时监控领域

近年来，人们的安全意识不断增强，许多安全要求较高的场合都设有实时监控设施，为人们带来巨大安全保障，但也应看到，实施实时监控时常会出现无效监控问题，致使计算机存储空间被大量占用，也增加了计算机数据处理耗时，不利于对计算机资源及人力资源进行有效应用[7]。针对这一问题，可安装分布式计算机系统，因为具备良好的信息共享性能，当红外感应器接收到监控对象所发出的红外线辐射刺激时，涉及到的子计算机的监控系统将被启动。即使是出现多个子计算机同时发出启动请求的现象，在分布式计算机系统的管控下，可以同时生成多个启动指令，子计算机在接收到启动指令后，可以自动制作出监控短片。随着实时监控领域的不断扩大，分布式计算机系统的应用范围亦将日益广泛。

3 分布式计算机的应用发展趋势

纵观未来，分布式计算机应用领域有着一定的发展趋势，既该计算机系统将会被应用于更多的领域，但却有着“化整为零”的共同应用原则。具体解释为，对集中而复杂的系统做拆解工作，形成众多较少的、较为简单的数据，运用具有紧密联系的计算机群组对上述数据加以处理，可以更为便捷地获取数据处理结果。纵观分布式计算机的未来发展，将会有更为广泛的应用空间及发展前景，但解决实际问题都要遵循“化整为零”的思想，寻找将疑难问题加以简化的分散点，更好地运用分布式计算机系统为人们的日常生活与研究带来便利条件。

参考文献：

[1] 徐耕.计算机通信实用技术研究[J].计算机光盘软件与应用，2012（17）.

[2] 孙超.计算机网络系统在医院管理中的应用[J].现代阅读：教育版，2013（5）.

[3] 叶尔逊江·阿布都热合曼.浅谈少数民族地区的计算机教育[J].教育教学论坛，2012（10）.

[4] 冯涛，郑云水.新型网络计算机联锁仿真系统研究与设计[J].铁道标准设计，2013（3）.

[5] 徐鹏举.计算机网络安全问题浅析[J].计算机光盘软件与应用，2011（14）.

[6] 谭林海.分布式计算机主动取证方法研究[J].计算机安全，2011（11）.

分布式系统设计与应用篇2

 

 我国的分布式能源发展方兴未艾，从 7 - 8 年前的分布式能源概念的引进提出，到大家现在普遍的认知，能源专家和有关部门做了大量推动和普及工作。分布式发电有时也称为分散式发电，电力的生产和使用在同一地点或限制在局部区域内，在集中供电的大电网覆盖地区，电力用户一侧建设的电源点或电力消费限制在配电网内的电源点可作为分布式发电看待。

 

分布式发电主要包括热电联产、用户侧太阳能光伏发电、燃料电池、 农村 小水电、小型独立电站、废弃生物质发电、煤矸石发电，以及余热、余气、余压发电等。热电联产受供热范围限制，一般要按照热用户的位置分散布点；离网的分散电源点受人口密度限制，布点也是分散的；各种废弃物资源数量有限，受能量密度限制，也需要分散利用。以上条件决定了分布式发电有其存在的必要性，也决定了分布式发电的独特优势。

 

燃天然气 冷热电联供分布式能源系统项目具有节约能源、改善环境、提高供能质量、增加电力供应，应对突发事件等综合效益，是城市治理大气污染、调整燃料结构和提高能源综合利用率的必要手段之一，是提高人民生活质量、全面建设小康 社会 的公益性基础设施，是建设节约型社会的重要措施，符合国家可持续发展战略、 节能中长期专项规划 和中长期科学和技术发展规划纲要（ 2006 － 2020 年）。

 

分布式能源发展

 

共同主办了“第五届国际热电联产分布式能源联盟年会”。

 

分布式能源发电是以“效益规模”为法则的第二代能源系统，它是 工业 文明时期以“规模效益”为法则的第一代能源系统的发展与补充，特别是以天然气为燃料的分布式发电，实行热电冷联产，可以大幅度提高能源转换效率与减少能源输送损失。针对我国天然气供应不足，天然气对于发电来说，重点要转到分布式发电系统，而不宜多用于大型燃气蒸汽联合循环发电。随着我国天然气在能源利用中比重的不断增加和天然气管网的建设，以及规划了不少的引进 lng 项目，还有风能、太阳能、生物能源发电的兴起，使容量在数千瓦到 5 万千瓦的分散在重要用户附近，向一定区域供应电力、热力和冷源的分布式供电系统也逐渐的增加。

 

一批燃气－蒸汽，热、电、冷联产的机组开始在上海、北京、广州等大城市出现。到 2004 年，在上海已建成 8 项 6528kw ，连同计划建设的共 13 项 16808kw ；北京市已建 3 项 5467kw ，连同拟建的共 14 项 66285kw ，还有广州 2 项 1847kw ，连同拟建共 11 项 67257kw 等等。上海市、北京市还组织力量制订了“上海市燃气空调、分布式燃气热电联产系统发展规划”及编制了“建筑物分布式供能系统的可行性 研究 报告” 、“分布式能源系统工程技术规程”。北京市也组织起草相关文件，组织对分布式发电接入电力系统的技术规定的研究，编制了《北京市燃气冷热电联供分布式能源系统技术要点》（讨论稿），为分布式供电系统顺利健康发展准备条件。据不完全统计 目前 我国分布式能源装机总容量已近

500 万千瓦。

分布式能源总的情况

序号

地区

已投产的工程

将投产的工程合计

1

上海市

8 项工程总计 6528kw

共 13 项工程

总计 10624kw

2

北京市

3 项工程总计 5467kw

共 14 项工程总计 51282kw

3

广东省

2 项工程共计 1847kw ，另有柴油内燃机改造 216 万 kw

共 15 项工程总计 90877kw 另有柴油机内燃机改造 216 万 kw

4

其他省、市、区

胜利油田胜动机械集团生产的燃气内燃机已销往全国 29

个省市的煤气，瓦斯气、焦化尾气、沼气、炭黑气、油田页岩气、酒精气等发电市场已投产的共 152 万 kw

该厂在建的分布式电源尚有 12.5 万 kw 合计将有 164.5 万 kw

 

全国合计

369 ． 38 万 kw

408.28 万 kw

注：将投产的工程系指 目前 已施工，估计 2006 年底将投产的工程和目前已投产的工程合计。上表仅为不完全统计。仅供 参考 。

 

我国分布式热电联产的 发展 目标： 2010 年前建设 100 项分布式热电联产系统的示范工程。

具体实施指标分解：

2004-2005 年：建设 15-20 项，总装机容量达到 5 万千瓦；

2005-2007 年：建设 35-40 项，总装机容量达到 15 万千瓦；

2007-2010 年：建设 35-40 项，总装机容量达到 30 万千瓦。

 

2004 年 9 月 19 日 ，上海市人民政府办公厅发出沪府办 (2004)52 号：“上海市人民政府办公厅转发市发展改革委等五部门关于本市鼓励发展燃气空调和分布式供能系统意见的通知”该文件鼓励支持发展燃气空调和分布式供能系统，政府给予资金补助，支持并网；进口设备免税，建立专业化的能源服务公司；市内由局、委制订设计，施工等标准促进燃气空调和分布式供能系统的推广。

在国际上，尤其是在 经济 发达或较发达的国家中，由于经济发展带动电力负荷持续增长；电力市场化改革的逐步推行以及对供电可靠性、电能质量要求的提高和对电价的关注；新型发电技术和储能技术的发展；环境保护 问题 日益突出并受到重视。在上述条件的综合作用下，分布式能源系统由于可以达到很高能量利用效率而得到了快速的发展，是世界能源 工业 发展的重要趋势。美国在 1978 年公共事业管理政策法颁布后，正式开始推广建设分布式能源系统，日本、德国、荷兰、丹麦和加拿大等国家的分布式能源系统也得到很快发展。我国的 台湾 省也于 2003 年完成了“台湾地区 应用 分散型电力可行性 研究 ”报告。

应积极支持分布式能源的发展

分布式能源发电是以“效益规模”为法则的第二代能源系统，它是工业文明时期以“规模效益”为法则的第一代能源系统的发展与补充，特别是以天然气为燃料的分布式发电，实行热电冷联产，可以大幅度提高能源转换效率与减少能源输送损失。针对我国天然气供应不足，天然气对于发电来说，重点要转到分布式发电系统，而不宜多用于大型燃气蒸汽联合循环发电。

为了促进分布式供电系统的发展，需要遵循“认真研究，积极试点，统一规划，有序推进”的原则。首先是要做好统一规划。将分布式供电系统规划纳入统一的电力规划和城镇化发展规划中，并与新能源发电规划及配电网规划和天然气管网等规划统筹安排，协调发展；二是规范分布式供电系统接入电网的原则与技术条件。

电网对于符合于上网条件的分布式供电系统，应当允许其及时接入系统，并提供相应的配电装备。对于分布式系统多余的上网电能要优先吸取；三是分布式供电系统的电价由政府相关部门核定，并按照电源与电网互惠互利和能效优先的原则确定上网与下网的电价。四是要重视分布式供电系统中的动力和能源转换设备的开发与国产化供应，以适应分布式供电系统的发展的需要和尽可能的降低其造价成本。这些都是保证我国分布式供电系统顺利健康发展所应予考虑与重视的。

虽然在相当长的时间内，分布式供电系统还难以成为我国主要供电、供热形式，但可以预见，随着我国经济 社会 快速发展，城镇化的迅速推进和作为城镇主体形态的城市群空间格局的形成，以及人民生活水平的提高，建设资源节约型和环境友好型社会的思想深入人心和全面落实，分布式供电系统将会迅速发展，且会在上海、北京等沿海及内地的大城市群中首先兴起。现在，上海规划到

2010 年前建成 100 项容量为 150 万 kw 的分布式热电联产系统的示范工程，到 2020 年在 2010 年基础上再翻一备达到 300 万 kw ，北京等城市也在做这方面的规划。

 

分布式能源发电 发展 的建议

 

分布式能源发电的发展 问题 包括政策、市场规则、技术性能和 经济 性诸多方面，认识这些问题和采取切实有效的对策是促进分布式发电发展的关键所在。

 

在现有管理和监管体制下，制订者和执行者很难认识到分布式发电的价值，特别是对分布式发电的环境效益。建议电力体制改革最终形成的市场机制和规则应公平对待集中发电和分布式发电，分布式发电的环境效益等公共效益能以某种与电力市场协调的方式得以体现。在能源政策中提出能源资源合理利用的强制性要求。

 

（ 1 ）、当前最急迫的是在“能源法”、“电力法”等有关 法律 制定、修订颁布之前，国家主管部门、监管部门应组织 研究 制定分布式能源系统的准入、运行标准，鼓励分布式能源系统的建设、并网；

 

（ 2 ）、要选择一批示范工程项目，明确其市场准入， 总结 建设、运行经验，积极推广；

 

（ 3 ）、加强对分布式能源系统的前景进行 科学 预测与规划；

 

（ 4 ）、 制订分布式能源系统 技术规范和用能标准 ，杜绝以建设分布式能源系统为名，建设国家明令禁止的小凝汽式发电机组。

 

2 、研究制定分布式能源系统接网技术标准和费用标准。分布式能源系统需要和电网并网的，必须满足并网的技术条件和规范，与电网 企业 签定并网协议。需要向电网企业购售电的，与电网企业签定购售电协议；

 

3 、积极组织研究配电网的结构、分布式能源系统发电设备的特性，以及使用分布式能源系统给电力系统带来的稳定问题、电压问题、铁磁谐振问题及技术保护措施等；

 

4 、积极组织研究与分布式能源系统相适应的变频技术、换流技术、滤波技术、继电保护技术等涉及电力系统安全稳定运行的技术；

 

5 、积极组织协调分布式能源系统设备的配套生产，实现国产化批量生产；

 

6 、积极扶持为分布式能源系统规划、设计、建设、运行、维护等服务的能源公司。

 

虽然分布式能源发电潜力巨大、 社会 效益显著，但 目前 在能源体系中贡献率很小，其潜在作用不为大多数人所知，要消除上述政策性障碍有相当大的困难，特别是对一些新的分布式发电技术推广和新的市场开拓困难更大。因此，除了尽力消除上述发展障碍，还应采取恰当的策略，对新型的分布式发电技术和新的 应用 领域，要循序渐进地推进示范项目建设，并结合示范项目的实施认识各种政策性问题并完善有关政策。

分布式系统设计与应用篇3

当前，随着计算机技术的进步和互联网的发展，我国各行各业的发展均对计算机网络布线系统具有较高的依赖性。也正是因为如此，社会发展对计算机网络布线系统功能的要求也越来越高。传统布线在当前的应用中，已经逐渐显露出滞后性，不能适应时展的实际要求，所以，计算机网络布线系统需要进行改进和创新[2]。

2传统计算机网络布线系统的不足之处

传统布线中存在的最突出问题是先进设备和技术缺乏、功能有待完善，因此，虽然其表面上看起来可以满足一些基本的使用要求，但是，随着技术的进步，其在应用过程中暴露出的问题越来越多。

2.1专业设计协调性差实际上，计算机网络布线中涉及的专业是相当多的，并且它们彼此之间还存在很深的关联，这些关联对于系统功能的正常发挥有着不可忽视的影响作用。而传统布线中存在的最突出问题之一就是专业设计协调性差。

2.2成本高正是由于专业设计协调性差的原因，传统布线经常会因为布线不协调而不得不进行重复施工。这样导致的后果就是浪费十分严重，不仅人力成本高，材料费用也是一个不小的负担，最终造成网络布线花费过高，成本效益差。

2.3管理难度大对于网络布线来讲，设备是关键影响因素之一。移动或改变设备，均有可能影响到用户需求的满足程度。同时，此类情况还使得用户不得不重新审视已有布线，重新施工必然会导致浪费问题的出现。另外，设备改变或者重新施工都会导致建筑美观性受到影响，后期的管理工作开展中也会面对不少的困难，维修难度变大。

3结构化布线和传统布线的区别

当前，信息产业已经成为我国社会主义经济市场的重要组成部分，在这样的情况下，通信技术的发展也迈进了新时代，智能建筑开始出现。智能建筑利用信息技术实现对设备的智能管理，在节能方面的优势受到了一致肯定，预示着未来我国建筑业发展的趋势。需要明确的是，结构化布线相比传统布线有着巨大的不同，二者的区别主要包括下述三点：

3.1传输介质方面传输介质对计算机网络布线系统功能的实现有着决定性的意义，其种类多样，不同布线方式均有着不同的传输介质。对传统布线而言，其传输介质主要是同轴电缆以及电话线等。而结构化布线的传输介质与传统布线存在显著差异，其传输介质类型主要是双绞线。

3.2处理方式方面这里所说的处理方式主要是针对计算机系统而言。处理方式差异也是结构化布线与传统布线的区别之一。后者在处理计算机系统的过程中，选择电缆的依据主要是网络类型，结构存在一定的差异，线路以及插座均不能共用。

4计算机网络综合布线系统设计分析

4.1系统优势当前，在实际应用中，不同行业和领域虽然看起来对于计算机网络布线系统的要求存在区别，但共同点是要求越来越高。综合布线在安全性和灵活性方面均有十分显著的优势，因此，其在具体应用中的效果得到了用户的普遍认可。采用国家标准衡量综合布线，其优势主要包括几点：①计算机网络综合布线系统具有整体性和统一性的特点，其布线方式提高了性价比，安全性也得到了有效保障。②传统布线中存在一个很明显的不足，即设备移动会对系统产生较大影响，综合布线很好的避开了这一点，其本身具有开放性，系统不会受到设备移动的影响，功能的正常发挥有了可靠保障。③由于上述第二点的影响，系统的成本相对较低，且后期维护工作开展也不会存在过大困难。④兼容性强。传统布线由于缺乏统一标准，系统设计中并没有对硬件配置实行统一要求，以电缆为例，其长度与型号等都比较杂乱，对通信产生了消极影响。综合布线要求实行统一配置，传输信号得以提升，系统的兼容性相对比较强。⑤与社会经济发展要求实现了统一。综合布线能够克服传统布线的缺陷和不足，配件的标准化程度也比较高，在技术和经济性方面优势比较显著。

4.2应遵循的原则在进行计算机网络综合布线系统设计的过程中，为保障其功能和满足需求的程度，必须重视依照相关规定要求，遵循科学原则进行。一般来讲，设计过程中需遵循的原则包括：①在设计过程中，考虑到系统应用的实用性，应尽最大可能确保其具有可扩充性、可靠性，以满足实际的应用需求。②在现实的设计实践中，应将专用布线与结构化布线进行有机结合，设计时要以实际需求为准，依照科学标准优化布线方式，提升系统的性价比，确保功能发挥。

4.3设计要点计算机综合布线系统主要由六个子系统构成，在设计过程中，不同的子系统设计需要关注的关键点也不一样。对于工作区，设计中应重视考虑其需要独立区域的特点，对不同端口应依照实际需求选择安装相应设备；对于干线子系统，设计中应注意的是电缆设计，不仅要使其能够满足当前要求，还要与未来的发展趋势相一致，同时，线缆选择应考虑长度、安全、经济等因素；对于配电子系统，设计中需要注意的是线缆选用应结合信息点属性进行；对于管理子系统，应确保配线间处于建筑中心，并要保证其不能与弱电竖井间隔太远，同时，还要重视对于静电问题的防控以及温度等条件的控制；对于设备间子系统，设计过程中应注意，在设备数量相对比较多的时候，与布线关联密切的设备要设置在一个区域，设备机房应设置在距离设备间不远的位置；对于建筑群子系统，设计中必须重视硬件接口与通信设施的情况，确保设计的合理性。

5案例分析

5.1设计方案为了明确计算机综合布线系统设计的要点，本文以某大型商场为例，对其布线系统设计进行了简要分析。其布线采用的标准是ISO/IEC通用标准，在设计过程中，结合自身管理的实际要求，依照灵活性和可靠性等原则，进行了综合布线的优化设计。具体方案如下：①结合该商场营业面积4000m2的实际，在设计过程中总体思路是按照大型商场的设计要求进行。②传输信号是影响系统功能的关键要素，因此，在进行设计的过程中，专业技术人员格外关注传输信号问题。为了使信号状态维持在最高水准，布线方案中，设计者将中心机房确定在该大型商场后方一栋楼的2楼，与大厅中心间距约60m。

5.2测试方法结合该大型商场的实际情况和计算机综合布线系统设计的大致方案来看，对其进行效果分析应采用四项参数指标：①接线图；②近端串扰；③长度；④衰减。

6结语

总而言之，信息技术的进步推动了计算机网络综合布线系统的发展，其在实际应用中表现出了强大的功能和显著的优势，代替了传统布线，促进了我国多个行业的发展。为了保证综合布线可靠性强、实用价值高的优势能够充分发挥出来，在设计环节，必须以实际需求为准，注意对布线系统的各个子系统进行合理设计。

分布式系统设计与应用篇4

智能建筑综合布线的定义:建筑物与建筑群综合布线系统(PDS),又称开放式布线系统(OCS),也称建筑物结构化综合布线系统(SCS)按照功能则可称为综合布线系统,建筑智能系统工作的重要组成部分建筑智能系统成为一项重要的工程项目和工作技术综合布线系统的特点:其优越性主要表现在兼容特性、开放特性、灵活性、可靠特性、经济特性、先进特性等几个方面

二、高校图书馆大楼综合布线系统的需求分析

图书馆依托现代信息技术大力发展的同时也对其建筑技术或设备提出了新的要求图书馆建筑的综合布线仅其中一例。

图书馆大楼综合布线系统的目标:为图书馆计算机网络系统数据、图像及控制信号提供统一的传输线路、设备接口和高质量的传输性能全面实现图书馆管理的智能化、集成化,把图书馆计算机通信网络建成一个高起点、高标准、功能设施一流、且具有高开放性和平滑升级性的网络平台。

作为图书馆大楼智能化系统的基础平台——综合布线系统将为整个图书馆的语音通信、宽带数据、图像联网、图书馆管理系统及网站建设提供高质量的传输通道图书馆大楼内的各个功能区通过高性能的结构化综合布线系统连接起来,组成一套具备高传输带宽的、结构化的信息高速公路。

三、系统功能

本设计提出的综合布线系统实现了图书馆设备的网络物理层上的相互联系,满足系统间信息共享的要求,为图书馆集中管理以及与Internet的连接建立了基础设施具体来说,本方案设计的布线系统可以支持以下各类应用及设备话音:程控交换机、电话、传真等数据:快速以太网、千兆以太网、1.2GATM、TCP/IP、T、T等视频:闭路电视监控、电视会议、可视图文、自动控制等音、视频和控制信号。

四、系统设计依据及设计原则

1.设计原则(1)先进性布线系统的设计目标决定了系统必须采用先进的方法和设备,即要反映当今的水平,又应具有发展的潜力由于布线系统一项在规定时间内投入运行的工程,因此系统所涉及的技术必须成熟和先进的(2)开放性布线系统应具有开放性一方面布线系统能适应不同功能的要求,同时又能支持不同厂家相应的设备(3)实用性布线系统在现在和将来能适应技术的发展,实现资料和语音通信(4)灵活性布线系统应能满足灵活通用的要求(5)模块化布线系统中,除固定于建筑物中的线缆外,其余所有接插件均模块化的标准件(6)扩充性布线系统要能扩充的,以便将来要扩展时,可以方便地将设备扩充进去。

2.设计依据IA/TIA-568民用建筑线缆标准、IA/TIA-569民用建筑通信信道和空间标准、IA/TIA-607民用建筑中通信接地标准、GB/T7427-87通信光缆的一般要求、802.3总线局域网国际标准、TPDDI铜线分布式资料接口局域网标准、ATM异步传输网标准、RS232,X.21,RS422RS485等异步和同步标准等。

五、各子系统设计方案

1.连接方式:设备C:连接点T:终端设备。

2.设计等级综合布线系统为了满足高质量的高频宽带信号,所以在设计时,参照综合型设计标准,综合型设计标准适用于建筑物配置标准较高的场所,采用有线非屏蔽双绞线的组网方式。

3.结构化布线系统的结构根据需求,结构化布线系统分解成以下五个模块进行设计:工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、主干子系统、设备子系统。

4.工作区子系统的设计工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的联机(或软线)组成,它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线。J45暗装式信息插座与其旁边电源插座应保持20cm的距离,信息插座和电源插座的低边沿距地板水平面30cm。

5.水平布线子系统的设计这一个主要由水平非屏蔽双绞线组成的系统,水平非屏蔽双绞线由管理区的配线架出发,通过金属线槽、管道、桥架从地面或天花板延伸到指定位置上,然后与插座模块端接,每一个插口均为RJ45制式设计中保证单条水平双绞线的最长距离不超过90米水平布线子系统考虑数据采用超五类UTP信息模块、语音采用RJ11信息模块语音部分水平布线采用三类四芯电缆设计。

6.水平线缆路由设计走廊的墙角顶上应安装有金属桥架或PVC电线管,进入房间时,从桥架或PVC电线管引出以PVC电线管暗装方式由墙壁而下到各个信息点。

7.管理子系统的设计管理子系统由每层弱电井内的壁挂式机柜、配线架与跳线组成通过跳线将通讯线路定位或重定位到楼层的不同部位其中水平线缆端接数据和语音均采用24/48口RJ45型模块式配线架,保留5%的余量用于今后的扩展采用110式卡接式配线架连接语音主干,采用机架式光纤端接箱连接数据主干,配置相应的数据点的数据跳线和110-RJ45语音跳线,并设置标准电源插座,以便安装相关网络交换设备。

8.设备间子系统的设计设备间子系统由分配线间和主配线间组成语音主干采用110式卡接式配线架,数据主干采用机架式光纤端接箱,所有设备均安装在19英寸标准机柜内,交接区应具有良好的标记系统,交接间的配线设备采用色标区别各类用途的配线区,并设置标准电源插座,以便安装相关网络交换设备。

分布式系统设计与应用篇5

关键词：通信设施监控系统信息传输通道综合布线

一、综合布线产生的背景

人类社会已开始进入信息社会，信息逐渐渗透到人们工作、生活、娱乐、商业、制造业、军事等各个领域，办公自动化、电子商务、网上购物、远程医疗、家庭上网、电子博物馆等概念逐渐变为现实，这一切都是依赖于计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术的飞速发展，依赖于这些新技术在人们生活中的广泛应用。

Internet是这些技术的典型应用，经过了几年快速的发展，其规模已发展到几万个互连网，并正在以每月百分之十几的速率增长；国内网络建设的发展也十分迅速，已建成如Cernet、CSTNet、ChinaGBN、ChinaNet等四大网络。以它们为骨干连接在一起数目众多的基础网络，成为信息交流的节点，这些信息节点可以是一座智能大厦，也可以是智能建筑群，如：商务型大厦，办公用大楼，交通运输设施，卫生医疗设施，园区建筑。

不管是大厦的网络还是园区网络，都离不开信息传输的通道，离不开布线系统。

二、传统布线系统的不足

建筑物（大厦或园区）的布线系统作为提供信息服务的最末端，其性能的优劣将直接影响信息服务质量。

传统布线的不足主要表现在：不同应用系统（电话、计算机系统、局域网、楼宇自控系统等）的布线各自独立，不同的设备采用不同的传输线缆构成各自的网络，同时，连接线缆的插座、模块及配线架的结构和生产标准不同，相互之间达不到共用的目的，加上施工时期不同，致使形成的布线系统存在极大差异，难以互换通用。

这种传统布线方式由于没有统一的设计，施工、使用和管理都不方便；当工作场所需要重新规划，设备需要更换、移动或增加时，只能重新敷设线缆，安装插头、插座，并需中断办公，显然布线工作非常费时、耗资、效率很低。因此，传统的布线不利于布线系统的综合利用和管理，限制了应用系统的变化以及网络规模的扩充和升级。

为了克服传统布线系统的缺点，美国AT&T公司贝尔实验室的专家们经过多年的潜心研究，于80年代末率先推出了SYSTIMAXPDS综合布线系统。

三、综合布线系统的基本概念

综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。

综合布线系统是为适应综合业务数字网（ISDN）的需求而发展起来的一种特别设计的布线方式，它为智能大厦和智能建筑群中的信息设施提供了多厂家产品兼容，模块化扩展、更新与系统灵活重组的可能性。既为用户创造了现代信息系统环境，强化了控制与管理，又为用户节约了费用，保护了投资。综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分。

综合布线系统应用高品质的标准材料，以非屏蔽双绞线和光纤作为传输介质，采用组合压接方式，统一进行规划设计，组成一套完整而开放的布线系统。该系统将语音、数据、图像信号的布线与建筑物安全报警、监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内。在墙壁上或地面上设置有标准插座，这些插座通过各种适配器与计算机、通信设备以及楼宇自动化设备相连接。

综合布线的硬件包括传输介质（非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等）、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。

四、综合布线系统的特点

采用星型拓扑结构、模块化设计的综合布线系统，与传统的布线相比有许多特点，主要表现在系统具有开放性、灵活性、模块化、扩展性及独立性等特点。

（1）开放性

综合布线系统采用开放式体系结构，符合多种国际上现行的标准，它几乎对所有著名厂商的产品都是开放的，并支持所有的通信协议。这种开放性的特点使得设备的更换或网络结构的变化都不会导致综合布线系统的重新铺设，只需进行简单的跳线管理即可。

（2）灵活性

综合布线系统的灵活性主要表现在三个方面：灵活组网、灵活变位和应用类型的灵活变化。

综合布线系统采用星型物理拓扑结构，为了适应不同的网络结构，可以在综合布线系统管理间进行跳线管理，使系统连接成为星型、环型、总线型等不同的逻辑结构，灵活地实现不同拓扑结构网络的组网；

当终端设备位置需要改变时，除了进行跳线管理外，不需要进行更多的布线改变，使工位移动变得十分灵活；

同时，综合布线系统还能够满足多种应用的要求，如数据终端、模拟或数字式电话机、个人计算机、工作站、打印机和主机等，使系统能灵活的联接不同应用类型的设备。

（3）模块化

综合布线系统的接插元件，如配线架、终端模块等采用积木式结构，可以方便地进行更换插拔，使管理、扩展和使用变得十分简单。

（4）扩展性

综合布线系统（包括材料、部件、通讯设备等设施）严格遵循国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可很方便地将这些设备连接到系统中去。

综合布线系统灵活的配置为应用的扩展提供了较高的裕量。系统采用光纤和双绞线作为传输介质，为不同应用提供了合理地选择空间。对带宽要求不高的应用，采用双绞线，而对高带宽需求的应用采用光纤到桌面的方式。语音主干系统采用大对数电缆，既可作为话音的主干，也可作为数据主干的备份，数据主干采用光缆，其高的带宽为多路实时多媒体信息传输留有足够裕量。

（5）独立性

综合布线系统的最根本的特点是独立性。最底层是物理布线，与物理布线直接相关的是数据链路层，即网络的逻辑拓扑结构。而网络层和应用层与物理布线完全不相关，即网络传输协议、网络操作系统、网络管理软件及网络应用软件等与物理布线相互独立。

无论网络技术如何变化，其局部网络逻辑拓扑结构都是总线型、环型、星型、树型或以上几种形式的结合，而星型的综合布线系统，通过在管理间内跳线的灵活变换，可以实现上述的总线型(如Ethernet/IEEE802.3)、环型(IEEE802.5/Token-Ring，X3T9.5TPDDI/FDDI)、星型(StarLAN)或混合型(含有环、总线等形式)的拓扑结构，因此采用综合布线方式进行物理布线时，不必过多地考虑网络的逻辑结构，更不需要考虑网络服务和网络管理软件，也就是说综合布线系统具有与应用的独立性。

五、综合布线系统的组成

综合布线系统由6个子系统组成，包括工作区子系统、水平区子系统、管理间子系统、垂直干线子系统、设备间子系统及建筑群子系统。

由于采用星型结构，任何一个子系统都可独立地接入综合布线中。因此，系统易于扩充，布线易于重新组合，也便于查找和排除故障。

（1）工作区子系统

工作区子系统是一个可以独立设置终端设备的区域，该子系统包括水平配线系统的信息插座、连接信息插座和终端设备的跳线以及适配器。工作区的服务面积一般可按5~10平方米估算，工作区内信息点的数量根据相应的设计等级要求设置。

工作区的每个信息插座都应该支持电话机、数据终端、计算机及监视器等终端设备，同时，为了便于管理和识别，有些厂家的信息插座做成多种颜色：黑、白、红、蓝、绿、黄，这些颜色的设置应符合TIA/EIA606标准。

（2）水平区子系统

水平区子系统应由工作区用的信息插座，楼层分配线设备至信息插座的水平电缆、楼层配线设备和跳线等组成。

一般情况，水平电缆应采用4对双绞线电缆。在水平子系统有高速率应用的场合，应采用光缆，即光纤到桌面。水平子系统根据整个综合布线系统的要求，应在二级交接间、交接间或设备间的配线设备上进行连接，以构成电话、数据、电视系统和监视系统，并方便地进行管理。

水平子系统的电缆长度应小于90米，信息插座应在内部做固定线连接。

（3）管理间子系统

管理间子系统设置在楼层分配线设备的房间内。管理间子系统应由交接间的配线设备，输入/输出设备等组成，也可应用于设备间子系统中。

管理间子系统应采用单点管理双交接。交接场的结构取决于工作区、综合布线系统规模和选用的硬件。在管理规模大、复杂、有二级交接间时，才设置双点管理双交接。在管理点，应根据应用环境用标记插入条来标出各个端接场。

交接区应有良好的标记系统，如建筑物名称、建筑物位置、区号、起始点和功能等标志。

交接间和二级交接间的配线设备应采用色标区别各类用途的配线区。

（4）垂直干线子系统

垂直干线子系统应由设备间的配线设备和跳线以及设备间至各楼层分配线间的连接电缆组成。

在确定垂直子系统所需要的电缆总对数之前，必须确定电缆中话音和数据信号的共享原则。对于基本型每个工作区可选定2对，对于增强型每个工作区可选定3对双绞线，对于综合型每个工作区可在基本型或增强型的基础上增设光缆系统。如果设备间与计算机机房处于不同的地点，而且需要把语音电缆连至设备间，把数据电缆连至计算机机房，则应在设计中选取不同的干线电缆或干线电缆的不同部分来分别满足不同路由语音和数据的需要。当必要时，也可以采用光缆系统予以满足。

（5）设备间子系统

设备间是在每一幢大楼的适当地点设置进线设备，进行网络管理以及管理人员值班的场所。设备间子系统应由综合布线系统的建筑物进线设备、电话、数据、计算机等各种主机设备及其保安配线设备等组成。

设备间内的所有进线终端设备应采用色标区别各类用途的配线区。

设备间位置及大小应根据设备的数量、规模、最佳网络中心等内容综合考虑确定。

（6）建筑群子系统

建筑群子系统由二个以上建筑物的电话、数据、监视系统组成一个建筑群综合布线系统，其连接各建筑物之间的缆线和配线设备，组成建筑群子系统。

建筑群子系统应采用地下管道敷设方式，管道内敷设的铜缆或光缆应遵循电话管道和入孔的各项设计规定。此外安装时至少应予留1-2个备用管孔，以供扩充之用。

分布式系统设计与应用篇6

关键词：分布式认知；研究现状；认知现象；认知科学

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）003-0011-03

作者简介：唐文华(1986-)，女，山东青岛人，浙江师范大学教师教育学院硕士研究生，研究方向为信息化领导力。

0引言

随着电视、电话、计算机、计算机网络等电子科技的迅猛发展，人类的许多认知活动（如计算机支持的协同工作、远程教育等）越来越依赖于这些认知工具。认知分布的思想，也逐渐被人们所认识，并受到人们的重视。分布式认知的理论和方法来源于认知科学、认知人类学以及社会科学，但实际上分布式认知的思想自1879年第一个心理学实验室建立后不久就已经有人提出来了。1884年Dewey曾写道：“机体离不开环境。有了环境这个概念，把心理活动看作是孤立存在于真空中的个体活动是不可能的。”后来经过Wundt、Munsterberg、Gibson的继承与发展，Hutchins等人在20 世纪 80 年代中期明确提出了分布式认知的概念，认为它是重新思考所有领域认知现象的一种新的基本范式。

1文献来源

本文的研究材料来自“中国学术期刊全文数据库”， 以“分布式认知”为关键词共检索到52篇相关文章。从图1中看到，2008年有关分布式认知的文章最多，达到12篇，但总体上文章数量还很少。

图12002-2010年发表的论文数量

2分布式认知的研究

为了了解我国关于分布式认知的研究情况，我们选取文章内容和文章数量两个维度进行统计分析，研究主要集中在以下6个方面:

图2分布式认知研究概况

2.1分布式认知的理论研究

研究者对分布式认知的概念、模式及理论基础进行了界定。周国梅等、周友士介绍了分布式认知的概念，并介绍了描述这种关系的交互模型和同心圆模型。交互模型由Salomon提出，在该模型中，每个反应物既保持自己的独立身份，同时又交互影响，甚至赋予意义于其它反应物。同心圆模型是由Hatch和 Gardner就教室中的认知活动提出的。该模型中的3个圆表示3种力，分别是文化力、地域力、个人力。这几种力相互依赖，缺一不可。姚巧红主要分析了分布式学习的内涵、学习论基础及构成要素。指出分布式学习的理论基础是社会建构主义、分布式认知、活动理论，其构成要素是学习的社会性和交互性、学习资源的泛中心化和以学习者为中心、学习的合作化、学习社区建构、学习平台搭建。

2.2分布式认知理论在教育教学方面的应用研究

分布式认知理论作为一种新的理论，对当前的教育教学改革具有重要的启示。周友士根据交互模型和同心圆模型，阐述了其对教学改革的启示。张丽莉等指出分布式认知把媒介也作为参与认知的一部分，媒介作为认知主体的一部分参与到认知过程中来。学习者可以根据情况选择合适的认知途径，可以通过媒介来帮助个体认知。文章从分布式认知探讨媒介带给教学的启示。牟书探讨了分布式认知视角下职业教育的教学内容、教学方法、教学环境和教学评价。李修江等认为口语表达能力既受主体抽象语言知识的制约，又受外部环境具体因素的制约，并探讨了分布式认知活动对口语教学的启示。陈怡根据分布式认知理论，针对中职学生的特点及中职教学中存在的问题，分别从中职学生的个人力、地域力、文化力3个方面分析了它们对学生认知活动的作用。

2.3分布式认知在创设虚拟环境方面的应用

分布式认知对创设网络虚拟环境有重要的作用。李凌云等依据分布式认知理论，从转变传统的媒介观念、重视个体认知的发展性、强调交互性学习、构建学习共同体4个方面简单分析了如何构建有效的网络虚拟环境。翁凡亚等介绍了信息技术的发展对学习环境――“人工制品”的价值。分布式认知对人类认知活动和人工制品的认识即为分析学习环境设计的一种理论框架，基于“认知分布”的视角对习环境设计有新的启示。该文从系统观设计环境、应用智能制品促进认知分布、高度重视社会境脉对认知的影响及运用技术支持交互和知识表征等方面来思考学习环境的设计问题。李鸣华分析了分布式虚拟环境的国内外研究现状，讨论了分布式认知理论对分布式虚拟学习环境系统建构的指导作用。在此基础上，给出了系统体系架构方案，并着重对系统设计过程中的功能实现、场景总体规划、虚拟教室和多人在线交互等关键模块进行了深入探讨，最后给出了具体应用的实现效果。

2.4基于分布式认知的相关模型研究

研究者根据分布式认知理论，针对实际使用情况构建出不同的模型。王常青用分布式认知理论构造了扩展资源模型。扩展资源模型从静态结构和交互策略两个方面对界面交互动作提供支持，在交互中减少人的认知负担。该模型结构描述了扩展资源模型（ERM）的组成元素及它们之间的相互关系。刘华群等利用分布式认知和异步网络化教学理论，从设计目标、开发平台介绍、网站内容建设方面建构了《计算机英语》的网络教学系统模型，最后从分布式认知的角度对专业英语教学系统进行了结构分析和网站内容说明,并对系统的功能特性进行了简单分析。程时伟等提出了一种基于分布式认知的资源模型。该模型用信息结构定义和组织各类信息资源，用互策略设置资源的使用流程，用智能体描述建模方法和实施策略。通过交互流程和用户界面，实现认知的外部化和表面化，减少用户在人机交互中的认知负荷。

2.5分布式认知在计算机支持下的系统应用

分布式认知理论对CSCL、CSCW、智能授导等系统的设计建立有指导作用。任剑锋对分布式认知在CSCL系统设计中的应用问题进行了初步讨论，认为分布式认知是分析和构建计算机支持的协作学习(CSCL)系统的一个很好的理论框架。周芬介绍了计算机支持下的协同工作(CSCW)以及CSCW中所蕴含的心理学研究尤其是分布式认知，对如何将分布式认知的研究方法特别是现场研究方法和分布信息资源模型运用于计算机支持下的协同工作进行了详细阐述，并指出了分布式认知和信息资源模型的不足。李欣探讨了分布式认知学习理论及其对系统设计的指导作用,提出了一种基于Agent技术和分布式虚拟环境的智能授导系统建构方法,给出了利用Virtools技术实现系统的环境设计、网络通信和多用户交互行为的开发方法。

2.6分布式认知在教师培训方面的应用研究

信息技术的飞速发展既对教师的信息素养提出了更高的要求，也为提高教师培训质量提供了有力的技术支持，分布式认知理论在教师培训方面发挥着重要作用。汪和生根据分布式认知理论，建立了教师培训网络平台，为培训者与被培训者搭建了有效整合各类认知资源的信息化平台。汪和生通过解构分布式认知与知识管理的一般理论，提出将培训过程转变为教师集体信息化教学设计的过程，建立教师培训成果即各学科信息化教学设计资源库及其实践互动平台的思路，并对该项目提出了总体设想。

2.7分布式认知研究与应用中的不足

分布式认知作为一种新的认知观点，其理论发展尚不完善。在我国，关于分布式认知理论和应用的文章还很少，有待进一步研究。在分布式认知的理论研究和实际应用中，目前人们所关注的一些尚未解决的重要问题包括：①人类带入情境中的智力和存在于工具和情境本身的智力是有区别的。如今，机器正获得越来越多的认知能力。机器知识如何区别于人类知识，如何使机器知识最有效地辅助人类知识以达到人类认知活动的目的，成为人们所关注的重要问题;②分布式认知的观点对团体心理学研究也提出了新问题。例如，是否集体活动大于个体活动之和？团体知识大于其中任一成员的知识？团体间成员如何交互作用？③如何更好地设计各种外部信息，以使人们方便、有效地利用信息资源，包括索引、图表、参考书、计算器、计算机、时间表和各种电子信息服务，以帮助人们形成合适的外部表征从而解决问题，也成为研究的热点问题。

综上所述，分布式认知是一种新的认知观点，对教育教学等领域产生了深远的影响。随着分布式认知研究的进一步完善和深入，分布式认知在教育教学等领域的应用会越来越广泛，越来越成熟，也会促进这些领域更快更好地发展。

参考文献：

\[1\]周国梅,傅小兰.分布式认知――一种新的认知观点\[J\].心理科学进展,2002（3）.

\[2\]周友士.分布式认知与教学改革\[J\].教学研究,2004（4）.

\[3\]张丽莉,李兴保.分布式认知视角中的媒介新观\[J\].现代远程教育研究,2006（6）.

\[4\]姚巧红,李玉斌.论分布式学习\[J\].现代远距离教育,2006（8）.

\[5\]牟书.分布式认知视角下的职业教育\[J\].商情：教育经济研究,2008（5）.

\[6\]李修江,吴炳章,杨倩.分布式认知对口语教学的启发\[J\].吉林教育,2009（3）.

\[7\]陈怡.基于分布式认知理论的中职教学问题分析探讨\[J\].科学咨询：决策管理,2010（6）.

\[8\]李凌云,李秀娟.分布式认知对创设网络虚拟实验环境的启示\[J\].现代物理知识,2007（7）.

\[9\]翁凡亚,何雪利.分布式认知及其对学习环境设计的影响\[J\].现代教育技术,2007（6）.

\[10\]王常青,邓昌智,马翠霞,等.基于分布式认知理论的扩展资源模型\[J\].软件学报,2005（10）.

\[11\]李鸣华.分布式虚拟学习环境的设计与应用研究\[J\].电化教育研究,2008（8）.

\[12\]程时伟,孙守迁.基于分布式认知的人机交互资源模型\[J\].计算机集成制造系统,2008（5）.

\[13\]刘华群,冯柳平.基于分布式认知的异步网络教学模型研究和实现\[J\].科技创新导报,2007（3）.

\[14\]任剑锋,李克东.分布式认知理论及其在CSCL系统设计中的应用\[J\].电化教育研究,2004（2）.

\[15\]周芬,史新广.计算机支持下协同工作的分布式认知研究\[J\].长春工程学院学报：自然科学版,2005（5）.

\[16\]李欣.分布式认知视角下的智能授导系统的设计与开发\[J\].电化教育研究,2008（6）.

\[17\]汪和生.基于分布式认知理论的教师培训网络平台\[J\].山东教育学院学报,2006（3）.

\[18\]汪和生.分布式认知与知识管理视角下的教师教育技术能力建设――中小学教师教育技术能力建设项目推进的新思路\[J\].中国电化教育,2007（2）.

Domestic Literature Review of Distributed

Cognition Theory and Application

Abstract:In the mid-1980s,Hutchins clearly put forward the concept of distributed cognition.As a new cognitive perspective,distributed cognition is to rethink all areas of cognitive phenomena of a new basic paradigm.In this paper,the theory and application of distributed cognition research are analyzed,and pointed out the distributed cognition theory and application deficiencies and unresolved issues.

分布式系统设计与应用篇7

关键词：可配置;订阅;可扩展;体系结构

订阅（publish/subscribe,ps）通信模式因其反映了广域网络中应用系统间动态和松耦合通信的本质特征,成为当前研究热点。订阅系统的应用分布在数据交换、工作流[1]、协同工作、移动应用等多个领域[2]。虽然目前基于订阅服务的中间件研究有了一些实验和商业系统,但是这些系统采用的配置和扩展模式已经不能很好地适应快速变化的应用需求。针对这一问题,本文研究并设计了一种新的订阅中间件系统act－ps,解决了基于特定应用领域需求配置订阅服务系统的问题。

1相关工作

目前订阅中间件系统主要有三种类型，即通用商业系统、专用系统和微内核系统。通用商业系统中面向对象通知服务系统corba notification service是最常见的一种。这些系统通常提供了比较全面的功能,传输效率和可靠性高。但其对订阅的事件模型和订阅模型等均作出了严格的限制,很难基于具体应用场景进行扩展和配置[3]。专用订阅系统则采用了面向需求建立ps应用的策略。这种系统解决了各个领域中具体的需求,实现效率比较高,但很难重用，如cassius[3]和yeast系统。

目前流行的订阅系统是通过微内核的事件（事件具有两种形式：消息和调用。本文特指消息）和事件路由技术将订阅服务扩展到广域网，如elvin[4]、gryphon[5]、siena[6]等。这些系统具有特定的订阅语言、事件模型、路由算法，以及固定的底层传输协议。该系统具有较强的可伸缩的能力,但系统内部也不能进行配置,类似于一种面向特定领域的系统。

以上系统在构建面向特定领域的订阅通信系统过程当中存在不同程度的问题。本文采用了分层、插件和动态配置等软件体系结构技术,设计并实现了一种可配置和可扩展的订阅系统act－ps（act－publish/subscribe system）,提供订阅系统关键设计模型的配置和扩展能力，如订阅语言、事件模型等设计模型。通过面向电子政务信息交换领域的系统应用,表明act－ps能够有效地解决当前订阅系统可配置和可扩展性的问题,为类似系统的建立提供了有效的途径。

2act－ps系统设计分析

文献[7,8]分析了订阅系统主要设计模型。rosenblum[8]模型是其中较为典型的一种，它使用对象模型描述订阅系统主要的参与对象;事件模型描述事件的表示方法;通知模型描述事件分发到订阅者的方式;观察模型描述与订阅方式和兴趣分布相关内容;时间模型描述事件之间的因果关系和时态;资源模型描述订阅计算资源在系统中的分布;命名模型描述对象的定位和标志方式。此外,目前很多附加功能和与网络相关的特征已经成为面向广域网络的订阅系统的重要组成，如安全、移动、内容过滤、事件路由等。上述对于订阅系统不同的设计模型描述中,关键的设计模型包括：

（1）事件模型。其中最普遍的形式是主题、元组和类型[1]。为了配置和扩展该模型,系统中的事件解析和构造机制必须可扩展。

（2）订阅模型。订阅描述方式主要包括自定义的订阅语言、xpath、类sql语言等。订阅信息通常描述了事件的过滤策略、事件观察划分和分布策略等。订阅管理应当能够对不同订阅语言的语法和语义识别实现扩展。

（3）通知模型。目前常用的通知模式包括推、拉以及两者混合的方式。这些模式可以通过一种策略描述机制描述,通知模型的扩展与订阅模型类似。

（4）资源模型。应用需求或者相关协议可能要求订阅相关处理在服务器与客户端之间的动态分布,或者在方客户端与订阅方客户端之间分布。通过这种方式减少了服务器的负载和复杂性。因此,系统应当提供功能和协议以实现分布处理并进行交互的机制。

（5）协议模型。其中包括订阅系统的传输协议、路由协议以及附加协议的扩展。这三种协议是不同层次的协议,在系统中应当通过分层机制实现这些协议的可插拔,以便扩展和配置。

由于关键的设计模型决定了订阅中间件系统的主要的设计特征。act－ps的设计采用了针对少数关键设计模型和成熟应用实例进行扩展和配置的策略,避免了多设计模型之间的隐含冲突[9]所带来的高复杂性计算问题。

3act－ps体系结构

3．1概念体系结构

act－ps中间件系统逻辑上可以划分为消息传输网络（mtn）和事件网络（edn）两层层叠网络,如图 1所示。

层叠网络的设计优化了系统的可扩展特性。mtn提供了消息传输服务并屏蔽了异构网络类型和协议。edn在mtn之上实现订阅通信服务。edn中的对象及其交互过程如图 2所示。其中:①者向edn事件;②订阅者向edn订阅事件;③edn匹配事件和订阅,并选择目的订阅者集合;④edn完成事件的路由转发;⑤订阅者的接入通知订阅者。事件的体系结构是订阅通信处理的关键。设计中将其分为五层结构,如图 3所示。

网络基础设施和传输服务层构成了mtn。核心层主要提供基本的订阅处理服务,如消息路由、事件匹配等。扩展服务层提供了基于核心层实现的订阅系统的附加协议服务的扩展机制,如内容过滤、安全和移动协议等。服务表示层支持对act－ps事件的可编程或gui操作,满足中间件的可用性。管理工具提供了体系结构组成部分的配置和管理功能,满足中间件可管理性的要求。安全控制体系主要处理在订阅通信过程中各个层次的安全机制。事件和订阅客户端以及基于相关协议的连接构成了订阅系统，如图4所示。订阅客户端封装了事件服务器的部分处理逻辑,根据应用场景能够有效地实现相关计算的分配和分布。后续主要介绍事件体系结构各个组成部分的设计。

3．2管理工具

管理工具的内部组成结构如图5所示。其中,体系结构管理器提供了整个系统动态部署时和运行时的管理功能,负责不同管理功能插件的更新、注销、激活和钝化,是整个管理工具的核心。通过体系结构管理器,订阅系统能够实现对已有功能和扩展配置功能的有效管理。

插件是实现了act－ps中一种功能的模块。每个插件具有一个配置文件,描述了其功能和接口信息。插件注册库记录了已注册插件的相关信息及其相互依赖关系。服务注册器负责检查系统中新增加的插件,并将其注册到插件注册库。服务装载器负责根据插件配置文件装载和初始化、实例化插件。管理工具在部署时通过体系结构管理器将已有插件注册;在运行时,根据系统配置文件中的信息,如环境变量、插件装载顺序等,确定系统运行的流程并查找和加载相应的插件。

3．3订阅核心层

本文原文

订阅核心层主要是扩展和配置对象。其内部结构和处理流程如图 6所示。

消息解析和消息构造模块负责与底层消息基础传输设施交互,提供消息报文的解析和构造服务。通过配置和扩展该模块可以实现对多种事件模型的扩展。事件队列用于缓存到达的事件。管理器从事件队列中获得当前事件,并进行两方面处理：①适配，解决异构事件模型的语义兼容性问题;②匹配,即将事件发送给订阅管理器进行匹配并获得结果。

订阅管理器是核心层中的主要部件。它负责处理订阅事件的解析、注册、退订、匹配、查询、订阅信息库的管理等。订阅信息库保存并提供对订阅信息的增、删、改、查的操作接口。订阅管理和订阅信息库与订阅系统的订阅模型相关联，实现了对不同订阅语言及其语义判定的配置和扩展，如类sql和xpath订阅语言。通过改变订阅管理器的配置可以完成匹配算法的扩展。

路由管理器接收带有目的地址的事件,然后由系统配置信息中获得相关的路由协议和算法,计算下一跳的地址。通知管理器接收路由管理器处理完毕的事件,然后由系统配置信息中获得当前的通知策略,如推数据或者拉数据，并将构造完成的通知报文加入通知队列。消息构造模块将通知构造为传输层格式报文，完成事件在核心层的处理过程。

核心层流程举例如下：消息解析将传输层报文解析为当前事件模型结构,并构造上下文信息;管理首先进行相应的适配,例如扩展基于主题模型支持类型属性,然后调用订阅管理,基于订阅信息库中已注册订阅信息匹配该事件目的地址;路由管理器基于事件的目的地址计算路由;通知管理基于当前通知策略,将事件加入相应的通知队列;消息构造将事件及其上下文信息构造为报文交付消息传输层，如果是订阅消息,则订阅管理将其加入信息库;或者调用路由管理将其路由到目的服务器。

3．4扩展服务层

扩展服务层主要功能在于基于订阅核心层配置和扩展附加功能和协议,如图7所示。其中协议描述xml文件记录了附加功能和协议的需求,体系结构管理器基于该描述文件,选择装载相应的功能插件进行配置和扩展。协议描述为一组原语消息及其序列关系。每个协议由一个功能插件处理,接收订阅核心层对该协议的请求并作出响应。可插拔的上层应用服务则基于插件功能实现。

3．5act－ps客户端

act－ps客户端的主要作用是支持异构应用系统接入act－ps中间件系统。它由消息和协议适配器以及消息传输服务组成,如图8所示。消息适配主要解决上层应用与act－ps系统之间消息格式的转换问题,如事件模型和订阅描述方式。协议适配主要解决上层应用系统与act－ps系统交互的部分协议处理,不同的协议适配可以调整客户端和事件服务器端之间的协议处理分布。如由客户端处理部分的事件匹配或者路由操作。消息传输服务实现了客户端与事件网络的可靠消息发送和接收。这种结构提供了资源模型的扩展和配置机制。此外，动态配置的客户端实现订阅处理的动态分布，如集中式或分布式结构的扩展。

一个简单客户端的事件处理流程描述如下：在一般数据库应用系统中,首先将其数据格式转换为xml/soap的数据格式,数据内容以事件或者订阅的数据结构描述,在事件中加入订阅交互协议内容,然后通过消息传输服务交付act－ps事件网络处理订阅通信请求并异步等待接收响应。

3．6小结

本节基于订阅系统的设计分析提出了act－ps系统的体系结构及其主要组成。act－ps的主要配置和扩展机制概括为：

（1）层叠网络结构提供了消息传输中间件和订阅通信中间件组合配置、扩展机制。

（2）事件的分层结构和插件机制实现了订阅基本处理和附加功能的松耦合交互和集成。

（3）订阅核心层实现了关键设计模型的配置和扩展机制。

（4）扩展服务层实现了附加协议的扩展,路由管理实现了路由协议的扩展,消息传输网络实现了底层网络协议的扩展。

（5）体系结构管理器基于配置信息装载服务和插件形成了功能扩展框架。

4act－ps应用

act－ps系统已经在黑龙江省电子政务信息交换系统中运行，实现了异构分布式应用之间的订阅信息交换。

4．1应用场景

为了协作完成统一任务和共享数据,分散在连接因特网的异构应用系统中的电子政务数据源需要进行订阅数据交换，如工商、税务和公安的数据库应用系统。异构数据源之间需要进行订阅松耦合异步通信和交换。为了便于更好地监控和管理,事件网络通过树状结构连接。mtn集成了北京航空航天大学自主开发的soap消息中间件系统act－iip,提供soap消息可靠、持久和异步传输服务。

4．2edn主要流程和实现策略

edn中的事件流程如图9所示。者通过事件网络向上事件内容信息;订阅者则逐层向上浏览已经的内容并基于浏览结果向者订阅;者的接入根据事件订阅者集合通知订阅。

系统中的事件模型采用了基于主题的方式。使用soap报文作为消息的载体。路由算法利用层次拓扑结构,采用了向上和浏览、向下订阅的策略。路由、订阅路由和浏览路由、通知路由的流程如图9所示。扩展服务附加了主题内容的过滤机制,并实现了自动关键字过滤。客户端提供了异构数据转换适配器,支持异构应用数据接入。服务表示层提供了可编程api。体系结构管理器在部署时根据系统配置文件config.xml确定功能的加载顺序，并通过服务装载器装载相应的插件；在运行时,基于插件描述文件plugin.xml更新功能插件。系统配置文件config.xml的主要描述内容包括:①环境变量;②系统功能加载顺序;③插件目录;④命名规则;⑤各种功能资源配置信息。插件描述文件plugin.xml集中描述了插件的基本信息（如插件的名字、类型、实现类的类名、组合和依赖关系等）。

5结束语

act－ps解决了可配置和可扩展订阅通信的一些初步问题,并在实际数据交换系统中进行了配置和扩展实现,为一般的订阅中间件系统的建立提供了参考。目前可配置订阅系统的研究仍然是一个新的领域,后续的工作是进一步深入研究设计模型之间的语义冲突和订阅系统安全控制问题。

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分布式系统设计与应用篇8

【关键词】分布式；计算机控制系统；舞台机械；研究；开发

前言

在全面推进社会主义精神文明建设步伐的过程中，文化建设的快速发展促使大众对舞台艺术的呈现效果提出了更高的要求。在此背景下，舞台建设与改造工程随之兴起，而为了进一步提高舞台控制水平，以赶超国外现有舞台控制技术，则就需要以分布式计算机控制技术与舞台机械控制相融合。只有不断设计技术的自主研发，才能够打破当前技术靠引进这一弱势的束缚，以降低技术成本投入，在确保满足舞台机械控制之需的同时，为进一步促进我国舞台技术的发展步伐奠定基础。

1、舞台机械分布式计算机控制系统所提出的基本要求

对于舞台表演而言，舞台作为艺术呈现的场所，相应机械设备的功能将直接影响到舞台艺术的最终呈现效果，因此，要想进一步提升舞台艺术的表现力与感染力，则就需要提高对舞台的重视程度。而在相应机械控制系统上，其不仅关系到表现效果，同时也涉及到了设备与人员的安全性问题，所以在实际进行这一控制系统研发的过程中，要以实现系统安全可靠性设计为出发点，确保设备在这一控制系统下实现安全可靠运行，避免失误动作的出现；同时，要求舞台升降、选装以及移动等功能的发挥能够定位精准，且相应噪音较低，不影响到表演的质量。此外，还需要保证在控制操作上能够灵活方便。

2、分布式舞台机械计算机控制系统的设计

2.1设计原则

在实际进行舞台可分布式控制系统设计的过程中，要求要确保系统的可靠性极高，能够具备较强的抗电磁干扰能力，针对重点机械设备，采用双机系统以确保在主机发生故障时，实现自动切离装换到另一台设备上；第二，要具备实时性，即要求能够在限定的时间内到达指定位置，能够针对发出的指令信息进行及时快速相应与处理，同时具备自动警报功能；第三，要具备良好的操作性。要求这一控制系统能够将控制信息进行直观的展示，且操作、维护维修等工作的开展简单方便，提高设备运行的质量与效益。

2.2抗干扰设计与软件选择

第一，在抗干扰设计上。需要以闭环控制系统的设计来规避外界干扰，确保能够实现对电磁干扰的抵御，在实际设计的过程中，采用交流稳压电源，实现PLC控制系统的搭建，且确保二者分开，以隔离变压器的设置来向PLC控制系统供电，比例为1：1；同时，要实现变压器的正确安装；在接地系统的设计上，要将PLC控制设备等进行共同接地处理，或是以串联以及分别接地的方式进行处理，在此过程中，要注重接地线与接地电阻的选择；在输出与输入部分实现抗干扰设计，要以防止反电势以及防漏电流等方式来落实；针对低信噪比的模拟量信号所产生的干扰问题，可采用数字滤波进行抗干扰处理。第二，软件设计。工控组态软件采用的是MCGS系统，能够满足分布式控制系统功能设计之需，且界面具备着良好的一致性，且使用方便、通用性极强。

2.3升降台控制系统的设计

基于舞台下，要求相应出演环境能够确保表演者的安全，而升降台的控制系统需要实现独立设计，以确保在某个控制系统发生故障时，不影响到其它系统的运行，而在设计原理上是一样的，以主升降台为例，SIMATIC S7-3000/400PLC的各个模块的配置，然后以STEP7软件进行软硬件组态控制系统的搭建，并以此来实现PLC控制程度的编制，同时实现对信号检测部分的设计。

3、分布式舞台机械计算机控制系统的实现

3.1组态软件MCGS

其主要功能为：能够借助Windows功能的充分利用，实现对数据信息的实时动态采集分析与处理，并以线程为单位进行分时并行处理；在数据处理上的功能较强，可实现对现场数据的统计处理并实现数据信息的实时提供。同时相应工具箱能够实现对常用硬件设备的支撑，且具备良好的自主开发功能，并能够是按系统数据报表的显示与打印。

3.2通信的实现与监控系统的实现

以组态模块化思想进行通信模块的设计，针对所涉及到的驱动软件，将其设计成标准模块程序，进而实现通信功能，在设置的过程中，需要添加设备驱动后来实现参数的设置，在此基础上进行设备调试。在监控系统的实现上，需要确保监控系统具备实时处理、分布式控制与管理以及可视化操作的基本功能，同时建立相应的安全机制，确保能够实现对数据的现场采集、处理，并能够实现自动报警。

3.3升降台控制系统的实现

针对升降台的设计，在实际搭建的过程中，首先需要针对相应剪叉结构的运动模型进行研究与计算，结合该模型的特征，基于PID控制器特点下，搭建出基于PID的Adaline网络控制算法，通过仿真运行后，证明这一控制方法下相应的控制精准度较高，且收敛速度较快，能够为确保升降台实现精准的定位以及均匀的运动奠定基础，进而提升了升降台控制系统的安全可靠性。

总结

综上，基于舞台机械控制下，借助分布式计算机控制技术的融入，能够为实现舞台机械控制系统功能的进一步优化奠定技术基础。在实际应用这一技术进行该控制系统设计的过程中，要在明确设计原则的基础上，针对抗干扰、软件选择以及升降台进行设计，然后借助组态软件MCGS来实现这一控制系统的搭建。通过仿真实验表明该控制系统能够为满足设计要求、为确保系统实现安全可靠运行提供保障，进而能够为进进一步推进我国舞台控制技术的发展注入动力。

参考文献

[1]周杨.分布式舞台机械控制系统的研究与设计[D].江苏科技大学，2010.

[2]宋振瑞.智能舞台控制系统软件设计与实现[D].江苏科技大学，2010.

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