计算机前沿技术

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计算机前沿技术范文第1篇

目前，计算机网络已经向着范围更广的分布式客户机/服务器（client/server)结构方向发展，网络的操作系统、网络的管理工具、网络协议和网络上提供的服务等技术和手段也更加规范化和完善。测控技术广泛应用于国民经济建设的电信、金融、民航、电力、铁路、石油、化工及建筑业等各个领域，随着计算机网络技术的发展，推动着测控技术向着网络化、分布性和开放性的方向发展，这种发展趋势使测控系统功能的扩展更加灵活，性能不断提高，使用更加简便。

计算机和计算机网络的发展水平直接影响着测控技术的进步。早期传统的控制系统是以单片机、PC、工控机为核心，总线系列一般采用SIOCKPC机的STD、MULTIBUS总线等。这种系统由于采用了集中式控制方式，降低了系统的可靠性。同时，现场太多太长的连线，使系统抗干扰能力降低，开发大范围控制系统很困难；为了克服这类系统的缺点，出现了集散型控制系统(TDCS)，它采用多台微处理机分散在现场进行控制，总线为高速数据通道(HDW)。由于这种系统的基本调节性也很差；随着计算机局域网（LAN)技术的成熟和应用的普及，产生了基于LAN网的TDCS系统。但是，由于LAN是以传递大量数据、文件为目的，并不适合作为中、低速率的分布式控制系统的网络开发平台。此外，这种基于LAN的测控网络系统，开发时间长、系统复杂，使得其费用很高。

目前，一些重要的测控应用领域，像楼宇自动化和工业自动化都向着测控单元互联的方向发展。随着大规模、超大规模集成电路、微处理器技术的发展，并受Internet互联网络技术的影响，针对原来分布式测控系统的不足，90年代国际上出现了全分布式的智能化测控网络和基于网络的测试设备。这种测控系统具有良好的互操作性，系统的整体可靠性高，具有很强的开放性。

以下的几个部分中，首先对处于计算机网络技术前沿的Internet网络的关键技术进行了分析；接下来，对测控系统的技术要求和全分布式智能化测控网络的一些主要问题进行讨论。并以具有代表性的全分布式智能化测控网络LonWwks为例，说明其主要的组网技术、智能测控单元的工作原理和构成系统的主要性能。

1Internet国际互连网的关键技术

Internet的主要特点可以包括以下几点：开放性，采用公开的标准和协议；平台无关性，具有伸缩性，可以选择不同厂家、不同类型的设备和服务；提供电子邮件（Email)、全球信息网（WorldWideWeb，WWW)、文件传输协议（FileTransportProtol，FIP)等多种信息服务；统一、友好、规范化的图形用户界面，操作简便，易学易用；信息传递快速、准确。

Internet是建立在整套关键技术上的，这些技术也正是计算机网络发展的主要技术。

1.1网络的互连与协议

Internet是由大量局域网（LAN)互连而成的广域网(胃)。它几乎覆盖了全世界，因此又称为国际互连网。企业、机关单位和校园里现成的和准备建设的LAN通过路由器(Router)、数字数据网（DDN)或无线通信（微谀）线路接入Internet。

在Internet上连接有大量的计算机，它们具有不同的结构和采用不同的操作系统。在地理上分布的不同计算机，可以由网络管理工具划分为不同的逻辑网段以完成不同功能的应用任务，这也称为虚拟网络功能。为了使网络中各计算机之间能互通信息，必须遵循统一的网络协议。国际标准化组织(ISO)的开放系统互连(0SI)模型，把计算机网络的协议分为7层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。Inteniet的核心层是网络层和传输层，相应的核心协议是TCP/IP两大协议。TCP/IP经过十几年的应用和完善，已经成为支持多厂商、不同机型、不同网络互连通信的事实上的国际工业标准，广泛用于大型网络。此外，Inteniet在应用层上还有许多标准，如FTP等。

1.2Client/Server工作方式

在Internet中存在着大量的信息资源，这些资源都储存在许多计算机中，这些计算机称作Server，它们为Internet上的Client提供信息服务。Internet上的Email服务、FTP服务、WWW服务都是采用Client/Server方式，并由相应的软件来实现。一个部门或公司提供的Internet服务，一般都有EmailServer、FTPServer、WebServer和域名服务器（DomainNameServer)组成。如果系统规模不大，也可将几个Server软件放在一台计算机上。

1.3Web技术

WWW是目前Internet上最重要的应用，WWW采用的技术称作Web技术，它包括HTML、HTTP和各种WebServer软件，还有Netscape、Mosaic和MicrosoftExplorer等浏览器软件，以及Java技术等。这些技术可以使用户在Internet上使用简单通用的浏览器界面来査阅、传输超文本文档，并具有编辑超文本文档的功能。

2测控网络技术的发展

测控系统的技术要求具有很多共同点，通过对测控系统的需求进行分析，可以看出测控技术发展的趋势。

2.1测控系统的技术要求

①系统的互连和系统的灵活性

工厂的自动控制系统或过程控制系统中，用于测控的仪器、仪表等设备中通常包含有几十、几千到上万个数据传感器。随着工业生产自动化程度的提高，这些设备和传感器要进行各种范围内的互连，以协同操作，完成各种复杂的测控任务。因此，有必要通过传输媒体对这些众多的数据测控单元进行连接，形成测控网络进行管理。

传统网络划分方法是根据中央机的处理能力和应用任务的类别，将整个系统的测控单元在物理上划分为不同层次的多个子系统分别进行管理。随着网络技术的进步，目前更好的方法是通过网络路由器，按照应用处理任务类别，在逻辑上进行网段的划分。将应用任务分散到各节点的测控单元上进行处理，并能支持全网络范围内的寻址，构成灵活的、真正全分布式的测控系统。逻辑网段技术的应用，有效地避免了直接进行子网划分而需要进行的安装、诊断和管理中很多繁杂的过程。由于采用逻辑网段技术，在网络的寻址方式上具有很大的灵活性，使得测控网络的扩充和变更都很灵活。

②系统的可靠性

可靠性是测控技术中必须重点考虑和解决的问题。信息传输的可靠性主要由网络通信协议决定。另外在网络的结构上还可以增加冗余收发设备、冗余节点或使用双网络技术提高系统的容错能力。

③系统的性能

系统的性能和很多因素有关，例如传输的波特率、媒体访问策略、网关和路由的延迟等等。采用全分布式的网络结构，允许测控单元进行端对端的通信，有效地克服了传统的集中式控制造成的通信瓶颈问题。另外，将智能化元件充分靠近传感器、执行机构、仪表等，使它们具有执行测控算法的能力，减少和控制机的通信，这些都有助于系统性能的提高。

2.2测控网络技术

现场总线、控制网络等概念早已存在于测控领域，但是今天的全分布式的智能一控网络技术和它们有着本质的区别。正如同计算机网络的体系结构的发展经历了从主从结构到目前广泛采用的Client/Server结构一样，测控网络的体系结构也已从传统的多层主从控制模型发展到目前的全分布式的结构。并且，计算机网络中的虚拟网络技术、网络寻址技术、端与端的连接技术已成功地应用于测控网络中。这些测控网络都以ISO的参考模型OSI作为网络协议，所不同的是各个产品提供的各层次的服务不同。

当前，适用于不同应用场合和项目的各种通用型的测控网络技术已经出现，表1给出了它们的主要特性参数和适用场合。

由于不同测控网络应用的场合不同，同时有很多因素都影响到系统的互操作性，因此，并不能像计算机网络那样要求标准化委员会为测控网络制定一套标准的体系结构和网络协议。但是标准委员会可以为测控网络的应用层制定标准的部件，例如像Web浏览器那样标准界面，以提高测控网络的互操作性。

3全分布式测控网络LonWorks

受计算机网络技术的影响，测控网络技术有了长足的发展。美国Echelon公司于1992年研制成功了LonWorks测控网络。它具有很强的兼容性、开放性、灵活性和可靠性，传输性能优越。目前世界上已有152个国家2700多家OEM生产厂家供应其软、硬件产品，网络中主要组成部分神经芯片(NeuronChips)由美国Motorola和日本东芝两大1C芯片制造商同时生产。由于LonWorics设计的主要思想就是易于使用，适用性强，因此可以在很多测控领域推广应用。LonWorks的组成包括5个部分：网络协琢LonTalks；网络传输介质；网络设备，包括智能测控单元、路由器和网关等；执行机构传感器、送变器等；软件。

3.1全分布式的测控网络结构

LonWorks是一种全分布式、具有互操作性的新型局域测量控制网络。它采用了具有分布控制和通信网络功能的NeuronChips芯片构成智能测控单元，各智能测控单元通过网络通信媒体互连成为全分布式测控网络。各智能测控单元具有良好的互操用性。同时，测控节点故障只影响与其相连的设备，不会造成系统或子系统的瘫痪。通常在网络中设计多个智能测控单元，各智能测控单元是具有较强功能的PC机或其它计算机来构成，用于运行网络管理软件。网络管理者可以完成定义新智能测控单元，更换老智能测控单元，启停智能测控单元的运行，构造路由器、网桥等，加载新的网络和应用程序。网络的拓朴结构则可以采用总线形、星形、环形和混合形等多种形式。

3.2Neuron芯片的主要功能

Neuron芯片是LonWorks的核心部分。它包括3个CPU，分别承担ISO规定的计算机网络通信的7层规约的功能。其中一个CPU承担了应用层，另二个CPU则承担了其余6层的功能。除应用层CPU需要网络用户编程外，其余6层都有固件固化在Neuron芯片的ROM中，因而使用非常方便。用户可以完全不必考虑网络中如网络媒体占有控制、通信同步、重要信息的优先级控制等许多事情。Neuron芯片的I/O包括11个接口线，这些接口线具有非常灵活的功能，可以任意设置成并行1/0、串行I/O。此外，还具有进行温度、压力等的测量控制用途。Neuron芯片的的网络通信接口有三种不同的工作方式，即不对称、对称和特殊方式。对称方式主要用于连接隔离变压器的双绞线网络驱动器；不对称方式则可用于光纤、同轴电缆或无线网驱动器；特殊方式用于同用户设计的智能型网络驱动器配合，以便可以由用户随心所欲地构成所要求的方式，从而大大提高了Neuron芯片的适用范围和灵活性。

3.3LonWorks的通信协议

LonWorks的通信协议称为LonTalk协议。该协议遵循ISO定义的0SI参考模型，并提供了0SI模型所定义的全部7层服务。这是LonTalk协议区别于其它各种测控网络协议的重要特征，也是LonWorks技术的先进性之一。LonTalk协议提供的通信服务有报文服务、冲突检测、优先级和网络变量等。其中网络变量是指LonTalk协议的表示层中的数据，它可以是单个数据项，也可以是数据结构，并作为LonTalk报文被传送。网络变量提供了非常方便灵活的观察系统中智能测控单元操作的分布数据，网络变量的概念大大简化了复杂的分布式应用和编程。

3.4LonWorks地址分配和寻址方式

为了简化路由，LonTalk协议采用分级式编址模式，这种模式共分为3级:域(Domain)、子网（Subnet)、智能测控单元地址(IMUCAddress)。这种寻址方式可以用来寻找整个域、一个单独的子网或者一个单独的智能测控单元。域是分布在一个或多个信道上的一组智能测控单元的集合，通信只能在同一个域中进行，因而一个域构成了一个实际的网。

Neuron芯片可以配置属于一个域，也可以配置为同时属于两个域，同时作为两个域成员的智能测控单元，可以用作两个域之间的网关。因此，虽然LonTalk协议不支持两个域之间的通信，但是通过属于两个域的智能测控单元上的应用程序可以实现两个域间数据包的传输。

子网是在同一个域中智能测控单元的逻辑集合，一个域最多可以容纳255个子网，一个子网最多可以容纳127个智能测控单元。因此，一个L0N测控网络最多可容纳32385个智能测控单元。

4结束语

90年代计算机网络技术发展和应用取得了史无前例的突破和成功，与国家工业自动化建设密切相关的测控技术也受到了这场技术革命的深刻影响。尽管测控领域的新技术落后于计算机10年左右的时间，但是计算机网络技术的发展对测控技术产生了巨大的推动作用。测控设备的互连、基于网络的测量和全分布式的测控系统等新技术已经开始成熟并投人实际应用。

计算机前沿技术范文第2篇

关键词：计算机通信技术 网络通信 研究与应用

随着信息革命的深入进行，计算机技术自身不断发展的同时，又与其他技术紧密结合起来，形成新型技术造福于人类。计算机通信技术就是计算机技术和网络通信技术相结合的产物，并在信息革命浪潮的推动下，应用的范围和领域都不断扩大，诸多新兴产业也随着产生。现阶段，我国工业化和信息化进程都发展迅速，基于这样的社会背景，通信技术成为基础性和支柱性产业，并发展成为国家重点研究领域，取得了诸多研究成果。而随着通信技术研究成果的转化，被应用于众多实际领域。随着通信技术和计算机技术的深入融合，最终形成了计算机通信技术，这极大地推动了我国诸多领域的信息化水平。现阶段，随着计算机通信技术应用范围的不断扩大，也带动了如移动通信技术、多媒体通信技术和无线通信技术等在内的诸多其他技术的兴起和发展，总体而言，计算机通信技术有着广阔的应用前景。本文就计算机通信技术的实际应用和发展前景展开论述。

1.简要介绍计算机通信技术

本文主要从含义和特点两个方面简要介绍计算机通信技术。具体阐述如下：

1.1计算机通信技术的含义

计算机通信技术与计算机技术和通信技术紧密相关，是将计算机作为信息传输的支持平台，进行计算机与计算机间的、计算机与其连接终端间的数据信息交换。一般而言，计算机支持纸质文件和声像文件两种通信形式，而完整的计算机通信系统则由终端设备、数据通信设备、通信软件与传输通道等多个部分组成。现阶段，人们进行远距离通信主要依靠电话传输通信和计算机通信。正因如此，研究和应用计算机通信技术有着更为深远的意义。

1.2计算机通信技术的特点

计算机通信技术受到人们的认可，并拥有越发广泛的应用领域，主要是因为该项技术具有其自身特点。通过与电话传输通信技术的对比，计算机通信技术的特点更为鲜明，具体表现如下：

首先是传输效率较高。传统的语言模拟信息传输模式下，传输信息的速度不高，而在当下数字信息传输模式下，能达到64kb/s的传输速度，所传输的字符也已经超过了48字符/s，随着计算机通信技术的发展与应用，能够获得更高的信息传输效率。

其次是呼叫等待时间较短。在电话传输通信模式下，一般需要3～4min的通信时间，而采用计算机通信模式能将通信时间控制在5s以内，甚至是控制于1s以内，这样就需要较短的呼叫等待时间。不但如此，计算机通信技术有较强的抗干扰能力，能使整个通信保持在流畅状态下，更易于保障信息传输质量。

最后是兼容性较强。电话传输通信形式较为单一，与之相比，计算机通信形式极为多样化，既可以传输纸质文件，如图纸、表格、图片等；又可以传输声像文件，如歌曲、电影、动画等；还具有良好的语音功能，能进行视频聊天。综上所述，与电话传输通信技术相比，计算机通信技术有更强的兼容性，应用的范围也更为广泛。

2.网络环境下计算机通信技术的应用状况

计算机通信技术因为其自身特点，形成了传输效率高、数据处理迅速、信息传输量大和保密功效好等优势，因而在国防、工业和人民生活等诸多领域广泛应用。而随着计算机通信技术研究应用的深入，又衍生出许多新型技术，如多媒体通信技术、远程实时通信技术和无线通信技术等，并被应用到更多领域范围内，现具体阐述如下：

2.1多媒体通信技术的应用情况

众所周知，多媒体通信技术同时承载了数据、语音和视频等多项功能，而运用多媒体通信技术过程中产生的信息数据，如数据流、语音流和信息流等，可以借助于网络技术的支持实现高速率、高质量的实时可靠传输。近年来，随着多媒体通信技术和网络接入技术的日臻成熟，多媒体网络通信技术应运而生，而在市场的有益推动下，多媒体通信技术应用已经呈现“三网融合”趋势，网络电视、视频会议、视频电话等在人们的生活中应用得越来越广泛。

2.2无线计算机通信技术的应用情况

长期以来，人们都梦想着实现不受时间与空间限制的无障碍通信，便携式计算机的出现也促使计算机通信技术研究趋向于随时随地通信传输领域，而无线计算机通信技术的研究与应用使人们多年来的梦想成为可能。近年来，便携式计算机用户数量不断增加，无线计算机通信技术有了更大的应用价值，正因为有了这种技术的支持，便携式计算机用户也可以通过无线广域网、无线区域网或卫星通信等手段，获得与有线通信计算机用户同样的服务功能。

2.3实时远程通信技术的应用情况

计算机通信技术被应用的范围极广，而最基本的，也是最常见的应用是实施实时远程通信。特别是在当下网络环境下，计算机与计算机间实现了相互链接，在先进而科学的计算机技术和网络技术的支撑下，人们的通信方式更为多样化，通信功能也得到了保障。如QQ、EMS、BBS等聊天工具，既能够传送信息，又支持语音通信，还能够进行视频聊天。再如E-mail成为人们当下网络通信的常用手段，能够传输很大容量的数据。除此之外，人们还采用了其他诸多实施实时远程通信的技术手段，而这都是通过计算机通信技术所衍生出来的，给人们的日常生活与通信交流带来极大的便利。

3.展望计算机通信技术的发展趋势

计算机通信技术源于计算机技术应用边界的不断拓展，是计算机技术和网络通信技术相互融合的产物，而随着我国科技水平的逐年提升，信息化数字技术的不断发展，计算机通信技术被应用于更多的领域内，促进了世界各国的交流与沟通，也为人们的日常生产生活变得更为便利。随着光纤传输技术的应用与推广，多媒体通信成为当下计算机通信技术研究与应用的主流。而展望计算机通信技术的发展趋势，其应用将更为科学合理，其应用范围和应用领域将得到进一步拓展，对人类的影响也将更为深远。我们需要维护良好的网络环境，为计算机通信技术的发展应用创造更好的条件。

参考文献：

[1]樊玲玲.计算机基础教学中创新教育的探索与研究[J]；消费电子；2012-09-18

计算机前沿技术范文第3篇

关键词：教学语言 激发兴趣 轻松幽默 批评艺术

1．设置悬疑，激发学生学习兴趣。学生在学习计算机时，往往喜欢上机操作课，对课堂理论性教学感到单调，尤其是在学习高级语言进行程序设计时表现较突出。此时，如果教师只是单纯的强调理论知识的重要性或采取简单批评指责的方法要求学生注意听讲和积极思考，效果不会很好。如果采用电视节目预告中使用的“悬念”手法，来抓住学生的注意力，激发他们的学习兴趣，会得到预期的教学效果。在讲循环语句时，笔者手举一张纸，设其纸厚0.5mm，接着提问世界最高峰珠穆朗玛峰的高度是多少？此时学生会异口同声回答出来。这时学生已经产生了一个疑问，一张纸和珠穆朗玛峰有什么联系呢？接下来话峰一转说道，就用这样的纸，对折若干次后，就可以达到或超过世界最高峰的高度？学生马上会瞪大了眼睛张开嘴发出惊讶的声音。此时悬念已产生，兴趣也调动起来了，他们会怀着急切的心情要编出程序来验证一下这个问题。教师这时恰当地点出编这个程序的几个主要环节。学生会怀着极大的好奇心，一定要把程序编出来验证一下，预期的教学效果达到了。

2．在轻松幽默中学习知识。教育家斯维特洛夫说过：“教育家最主要的，也是第一位的助手是幽默。”教学中最高境界的幽默一定是有教学内容相关的，而不是随意的插科打诨。教师富有哲理和情趣的幽默，能深深地感染和吸引学生，使自己教得轻松，学生学得愉快。教师的幽默是赢得学生喜爱、信赖和敬佩的重要条件。在计算机课的教学中，基本概念和理论性的教学内容，往往使教师感到棘手，使学生感到抽象、枯燥，记忆较困难。在讲授时，如果教师运用风趣的语言、适当的比喻或与众不同的思维，就能将繁杂化为简洁，沉闷化为轻松，使学生在轻松愉快的气氛中掌握知识。在讲到数据库文件记录的删除时，有三个命令：逻辑删除，物理删除，恢复删除。可巧当时正是7月份，天气炎热，又是下午课，有个别同学趴在桌子上昏昏欲睡。笔者就说被逻辑删除的记录并没有从数据库文件中消失，仍然占有物理位置，只是不能参加集体活动了，就象现在我们全班同学大多数都在听老师讲课，而个别同学在睡觉，老师讲的课不能听了，同学们回答的问题也听不到了，他自己已经把自己DELETE了，我们是将他PACK呢还是RECALL呢？此时同学们都笑了起来，大声说：“RECALL吧。”与睡觉学生相邻的人已经将其捅醒了。醒来的学生不知所措地看着大家笑，一会儿明白了，就不好意思地看着老师。见此情况，笔者接着说，既然大家都不同意将你PACK，你也已经被RECALL了，那么我们全班这个数据库继续工作。笑声把困意都驱散了，三个命令各自的含义和功能让同学们在笑声中理解了。

3．批评的艺术。

教学批评，是提高教学质量的重要环节。但许多学生由于定势往往对此充耳不闻、视而不见，使得教学批评收效甚微。其实，学生在学习中发生差错是难免的，此时，教师若厉声厉语地指责和批评，容易使学生产生逆反心理或者是口服心不服。如果教师采用温和含蓄的语言能使学生消除窘态，缓和气氛，跳出困境，才真正达到了教育的目的。一次，在批改作业时，我发现有几个学生抄袭作业，怎么处理呢？在课上我讲了这样一段话：人们常说，天底下没有两片叶子是完全相同的。可是这次在批改作业时，我却发现了一个奇怪的现象，天工造物，奇妙无比，有好几个人的面孔是一模一样的，就像是用克隆技术克隆出来的一样，简直把我惊呆了，难道克隆技术已经普及到我们中学了吗？请你们帮助我解答这个问题。开始学生都煞有兴趣地听着，听着听着那几个抄袭作业的学生表情就显得紧张起来了，当大多数学生笑着说“抄”字时，他们的表情就更不自然了。至此，一个“抄”字正是教师批评的主题，借学生之口点了出来，基本目的已达到了，教师这时就可以顺势而下，点到即可。自始至终没有点名批评，也没有厉声指责，而是用含蓄的语言开导学生，让他们在和谐、愉悦的气氛中认识到自己的错误，达到批评教育的目的。

计算机前沿技术范文第4篇

【关键词】嵌入式 软件测试 关键技术

软件测试是在计算机软件的基础上发展起来的，就是在特定条件下对软件程序进行操作，发现其中存在的问题，实现对软件质量的评估，为程序的改进提供依据。嵌入式武控计算机软件测试与普通商用软件测试的原则基本一致，但是由于该种软件的运行环境比较特殊，要想成功完成测试，就必须为其提供相应的硬件环境。

一、当前嵌入式武控计算机软件测试中面临的问题

现阶段，嵌入式计算机技术不断得到快速发展，这在很大程度上促使其在社会生活各个领域内的应用也越来越广泛，且该系统中软件系统比重及软件架构呈现越来越复杂的趋势，引起业界不断提升对软件运行可靠性的高度关注。嵌入式系统是计算机、通信、自动化控制等技术高度整合而且产生的产物。嵌入式系统是计算机、通信、自动化控制技术三者结合的产物，在现代计算机软件测试中，得到了较为广泛的应用。武控计算机软件测试过程中，由于其所处环境较为特殊，软件测试面临着较大的困境，如何对这一问题进行有效解决，关系到了武控计算机软件的发展和应用。首先是测试模型的建立问题，要根据软件特征建立灵活的、适应性强的测试模型，这样才能对整个测试过程进行正确指导。这不仅要求技术人员具备较强的专业知识，同时要具备丰富的软件测试经验。

其次是仿真测试平台的建立问题，通常情况下测试平台的测试任务是非常艰巨的，且一般都采用实装环境。实际运用过程中发现，这种环境存在很多约束，例如，软件和硬件都是通用设置，修改起来非常麻烦，这样在进行一些安全性测试时，软件无法正常注入，可能会导致测试不充分，测试结果不准确。

第三是内存泄露问题，该种软件的运行内存有限，一旦发生内存泄露问题，就会对系统正常运行造成影响，严重者可能会直接导致系统崩溃。在对源代码进行检查，确定泄露原因时，一般都需要依靠人工，一方面是检查量太大，给工作人员带来较大压力；另一方面是无法对内存分配进行动态监控，导致测试不充分。

第四是静态测试中存在难题，静态测试包括很多具体内容，不仅要对源代码的规则进行检查，同时需要对各个度量元进行检查，测试结果可能不完全准确，因此需要技术人员对以上检测内容进行进一步分析。要求测试人员在分析过程中不断积累经验，完善代码检查单，这样才能在降低工作量的前提下提高测试结果的准确性。

最后是覆盖率测试方面的问题，嵌入式武控计算机软件应用时不仅要具备较高的可靠性，同时要满足安全性需求。只有测试充分，才能满足以上要求，测试过程中尽量使所有程序语句都被执行，总结来说就是要保证测试的覆盖率。实际对嵌入式武控计算机软件测试过程中经常出现测试覆盖率不足的问题，其中的某些源代码语句没有被执行，没有发现潜藏在其中的BUG，留下安全风险。测试时如何提升覆盖率是技术人员必须要思考的问题。

二、嵌入式武控计算机软件测试环境以及特征分析

（一）测试环境分析

对于嵌入式软件来说，一般测试环境主要有三类，每种都有自身的优点和缺点：首先是全仿真模拟测试环境，这种环境最大的优点就是使用起来非常灵活，可以根据测试需要对数据输入进行设置，且硬件成本不高，可以完成所有的功能性测试和接口测试。缺点是无法实现性能、余量以及强度测试，且测试过程与实际运用存在一定差距；二是半实装仿真测试环境，这种测试环境同样具备较高的灵活性，硬件成本也不高，可以完成所有类型的测试。缺点是测试过程也与实际运用存在一定差距；三是全实装测试环境，这种环境最大的优点就是可以与实际运行环境保持一致，但是无法输入异常数据，且硬件成本相对较高，大面积应用不太切合实际。根据运行环境的优缺点以及嵌入式武控计算机软件测试要求，本文选择半实装仿真测试环境。

（二）测试特征研究

与普通软件测试相比，嵌入式软件表现出以下几个不同特征：首先是软件要硬件的关联性较大，软件高Q合于其所运行的计算机系统，因此其只能在特定的主机上运行，软件是否能够按照预期实现自身功能、性能，与其所处的硬件环境有直接关系。因此，在应用这种软件之前，需要做好配套硬件准备；其次，该种软件对实时性有较高要求，一般要求在规定的毫秒级时间内完成任务，如果任务较多，则需要按照系统规定处理时间顺序。为了提高运行的可靠性，运行过程中不允许出现内存泄露问题，因此除了常规测试以外，还必须对内存泄露进行测试；第三，为了确保软件对运行环境的适应性，还要在不同强度下开展测试，包括高温以及强磁场等特殊环境；最后，该种软件在开发过程中采用的是交叉式，开发程序一般是在通用PC机上，而软件开发完成以后则需要在特定目标机上运行，这就是为什么该种软件测试要更加复杂的原因，这种复杂不仅体现在方法上，同时体现在技术上。

三、嵌入式武控计算机软件测试方法及关键技术

（一）基本宿主机的测试

首先是静态分析，分析之前要建立代码检查表，表中反应的是代码规则，检查表的建立要将软件编写规范作为依据。然后使用特定的静态分析工具对源代码进行检测，得到分析报告。如果发现源代码中有不符合规范的地方，要对其进行适当修正。

其次是代码审查，审查时要将以下内容作为依据：一是软件需求规格内容，二是数学模型内容，三是通信口协议文件。以此确定程序是否与需求一直，明确代码是否按照正确的逻辑表达，同时确认代码是否可读，根据以上内容生成审查报告。

最后是代码走查，要建立一个代码走查小组，小组中不仅要包含软件测试人员，同时要包括软件开发人员。准备好测试用例，要求这些用例具有代表性，代码走查小组要扮演计算机角色，按照程序来执行逻辑，同时执行测试用例，这样就可以发现被测软件程序中存在的问题，生成走读报告。实践证明，代码走查在基本宿主机的测试中发挥重要作用，可以发现软件程序中存在的缺陷，有效提高软件质量。统计表明，在这一环节发现的软件缺陷占整个软件测试中缺陷的40%以上，最高可以达到60%。

（二）基本目标机的测试

首先是覆盖率测试，对源代码进行分析插桩，一般使用Mccabe测试工具。之后编译该程序，一般使用Tonado工具。完成编译以后将其下载到目标机上，将所有测试用例在该目标机上执行，对测试过程中的覆盖率情况进行观察，然后再对测试数据进行分析，得到被测试程序的覆盖情况。如果覆盖率没有达到标准要求，需要继续添加测试用例，如果代码性质为不可达代码，则需要对不可能覆盖情况进行确认，最后得到准确的覆盖率测试报告。

其次是内存泄露测试，这是武控计算机软件测试与普通软件测试中的最大差别，需要对软件中的内存情况以及测试情况进行跟踪，一般需要使用两个工具，一是TestBed，二是Klockwork。需要对跟踪结果进行分析，一旦发现内存泄露，要生成相应的内存泄露报告，报告中还要包含内存出错情况。

随后是确认测试，这一测试过程必须在目标机环境下进行，这与该种软件对硬件环境的独特要求有关。无论是接口、功能以及性能的实现，都需要特定的硬件环境作为支持。仍旧需要提前设计、收集相应的测试用例，对软件是否满足需求进行验证，最后生成测试报告。

四、嵌入式武控计算机软件测试过程模型的建立及应用

（一）测试过程模型的特征分析

一般情况下，测试过程模型如果能够满足测试需要，一般都具备以下几个特征：首先，在分析并确认测试需求时，必须要对每个需求都进行透彻分析，同时要求技术人员真确理解这些需求，尽量发现软件需求中存在的错误；其次，在评价、审核软件体系结构的过程中要同步建立起一个性能工程模型，以此判断软件的结构是否可以满足软件性能要求。总结以往的软件测试经验，我们会发现基本结构不合理是造成软件性能问题的主要因素，与编码的效率并无多大关系；第三，要根据各个软件开发阶段的特征选择合适的测试方法，在宿主与目标测试中间做好平衡；第四，过程模型建立时，可以引入自动化测试工具，实现测试过程的自动化，这样不仅可以提高测试效率，同时可以提升测试结果的准确性；最后，发现软件缺陷并完成修正以后，要对影响域进行分析，并根据测试需要设计新的测试用例，完成回归测试过程，这一环节的主要目的是防止修正过程引入新错误，保证修正环节的有效性。

（二）典型软件测试模型分析及选择

目前经常使用的软件测试模型主要有V、W、X、H四种，每种模型都有自身的优点和缺点。鉴于本文测试过程模型的建立是基于V型和W型的基础上，因此先对这两种模型进行分析，并提出了改造方法。

（1）V模型分析。该种模型是在开发瀑布模型的基础上发展起来的，模型中的流程采用从左到右的方式，清楚的描述了不同开发级别以及测试级别，并且明确表达了各个阶段之间的关系。V模型最大的优点就是将测试明确划分级别，提高了对测试的重视程度，将软件开发过程和测试过程一一对应起来。其缺点有以下几个：首先，测试工作之后于软件编码工作，前者是在后者彻底完成以后才正式开始，这就使很多技术人员对测试工作形成错误的理解，认为其是软件开发工作的最后一步，降低了该项工作的独立性，如果早期开发的结构中存在很大缺陷，就会造成不可挽回的损失；其次，模型中采用左右分支的形式，导致软件开发与测试表现出一种线性关系，各个阶段的测试工作不能同时开展；最后，这种模型将重点放在发现测试阶段的问题上，忽视了回归测试，对软件进行修正以后，很有可能引入新问题。

（2）W模型分析。该种模型是在V模型的基础上发展起来的，我们可以将其理解为两个“V”过程，分别代表着开发和测试过程。这种方式提高了测试过程的独立性，不再将其作为软件开发的一个环节，测试的全面性也有所提升，除了检验程序代码之外，还添加了软件需求测试环节。同时，这种模型强调了软件测试的尽早性，一般开发、一边测试，及时发现结构缺陷并修正。但是W模型也有自身缺陷，所有阶段被划分的非常清晰，必须严格按照要求顺序开展需求分析、软件设计以及编码工作等，这就表示其不支持迭代，不能根据实际情况进行自发性调整。我们知道嵌入式武控计算机软件开发项目中经常出现需求变更情况，导致其缺乏完善的设计文档。

（3）模型改进。通过以上分析我们会发现，传统的软件测试中普遍存在这些问题：测试过程没有从开发过程中完全独立出来，开发与测试过程无法同时展开，或者是程序不具备自我调整能力。这些都严重影响了测试作用的发挥，因此，在对传统模型进行改造时，要重点考虑这些内容。V模型和W模型虽然都有缺点，但是在实际软件测试中的应用仍旧非常广泛，为了提供这两种模型的适应性，可以从以下几个方面做出改进：首先，可以将测试活动定义为过程，并对测试流程进行详细说明，之后扩展测试对象，明确测试中的各方面要求；其次，不仅要将软件开发与测试过程一一对应，保证二者之间的同步性，同时要保证各个测试阶段可以同时进行；第三，将回归测试添加到模型中去，避免修正后的程序中出现新问题；最后，要考虑到嵌入式模型本身的特征，使过程模型可以满足嵌入式软件的测试需要。

（三）嵌入式武控计算机软件测试过程模型的应用

将改进后的模型应用于嵌入式武控计算机软件测试中，会发现其优于传统模型。首先，设计初期就同步开展需求评审工作，将开发目标与用户需求保持一致，同时及时发现设计缺陷并修正，避免不必要的损失；其次，系统结构设计阶段同步建立性能工程模型，对软件性能进行分析，而不是等到软件已经设计完成后再去发现这些问题；第三，由于模型中添加了回归测试环节，对于修正后的部分重新进行检测，要求设计新的测例，通过动态执行保证修正的科学性，有效防止新的缺陷影响软件质量；第四，测试系统参与软件的设计与评审工作，可以有效避免，可以提升设计的合理性，对设计、开发以及测试任务进行合理划分。最后，采用自动化的测试方式可以大大提升测试效率和质量，保证测试结果的全面性和准确性。

五、总结

嵌入式武控计算机软件要求在特定主机上运行，这就为测试工作带来麻烦。本文主要分析了针对这种软件的测试方法，对V模型和W模型进行改造，将改造后的模型应用于实际测试中，可以有效提高测试质量和效率，因此认为该种测试模型值得推广应用。

参考文献：

[1]苗中华，陆鸣超.基于虚拟仪器技术的采棉机智能监控系统开发与应用[J].农业工程学报，2014.

[2].王金波，张涛.基于故障注入的嵌入式软件安全性测试框架及实现[J].计算机应用研究，2012.

[3]刘利枚，汪文勇.嵌入式软件测试方法与技术[J].计算机与现代化，2005.

计算机前沿技术范文第5篇

关键词： 博弈实验 教学软件 实验经济学

一、引言

诺贝尔经济学奖得主爱德华・哈斯丁・张伯伦（E.H.Chamberlin）教授1948年在哈佛大学博士生课堂上进行的描述市场需求和供应经济关系的纸牌实验正式拉开了实验经济学的序幕[1]。20世纪50年代，美国休斯敦大学约翰・福布斯・纳什（John Forbes Nash Jr）利用不动点定理证明了均衡点的存在，并将博弈论引入议价行为模型，进行了纯议价博弈实验，1994年因为他在博弈论领域的卓越贡献获得了诺贝尔经济学奖[2]。1952年，美尔文・爵烁和莫莱尔・弗莱尔（MelvinDresher and Merrill Flood）进行了著名的“囚徒困境”实验。20世纪60年代，有着“实验经济学之父”之称的弗农・洛马克斯・史密斯（Vernon Lomax Smith）教授在亚利桑那大学十一个班级进行了长达六年的实验验证竞争均衡理论，1962年，以此实验为基础撰写的论文《竞争市场行为的实验研究》在《政治经济学杂志》上的发表，标志了实验经济学的诞生。其也因为在实验经济学领域开创性的贡献于2002年获得了诺贝尔经济学奖[3]。

近年来，博弈实验及以其为代表之一的实验经济学以其实现方式的可复制性和实验过程的可控制性受到越来越多经济学家的青睐，该实验还是研究不同经济政策建议有效性的经济、可行办法之一。我国自上世纪80年代以来，不少学者已经逐渐意识到实验经济学的发展，目前正有组织地对其开展研究和应用工作。因此，以实验经济学为主要研究方法，进行研究性、设计性的本科生实验教学已经成为经济管理类实验的发展趋势。目前，国内诸多知名高校如中国人民大学、浙江大学、厦门大学等已经相继建立了自己的经济学实验室，开始了在实验经济学领域的专业研究和教学应用[4]。

然而在博弈实验的推广过程中却出现了教学效率低、教学工作量大、数据不易收集、多为验证性实验等诸多难点，极大影响了博弈实验在高校别是在普通高校本科教学中的推广。笔者所在的中国药科大学医药经济管理综合实验教学中心自行编写了基于Browse/Server（简称B/S）结构的博弈实验教学软件。该软件使用JSP（Java Server Pages）与My-SQL相结合，构建了功能强、使用简便、管理方便、运行速度快、安全可靠性强的网页数据库。基于该数据库，将Java和JDBC结合起来极大降低了程序编写难度，提高了软件在不同平台运行的兼容性和稳定性[5]。

二、传统博弈实验模式在教学应用中的缺点

1.教学效率低。

国内实验经济学教学大多沿袭国外教学模式，嵌入于经济学、管理学等理论课程中进行，用于加深对基础理论知识的理解和掌握，多为演示型、验证性实验。实验中沿袭国外常规教学手段使用纸质教学文件为实验用具（见图1），学生在格式化的纸质文件中记录每轮博弈决策，每轮博弈后，将决策纸交予教师进行记录、评判后再行发回进行下一轮博弈。每轮博弈均涉及决策、收决策纸、记录、评判、发回决策纸、下轮决策的循环，因其极大地占用了课堂教学时间，在实际教学过程中的运用受到课时等诸多因素的限制，难以开展。

以本中心的实验教学为例，在使用博弈软件之前每次进行重复囚徒困境博弈模型的实验教学时，60人的博弈实验，需要4位实验教师同时工作（2位教师计算和统计实验结果，1位教师按时收集、发放博弈决策纸，1位教师维持教学现场秩序）才能保证博弈实验的正常进行，1课时（45分钟）只能进行7-10轮博弈，平均5-7分钟完成一次博弈，实验效率较低。而在7-10轮博弈轮数中绝大部分学生还未能体会均衡、零和等博弈的核心理念，实验就已经匆匆结束。

2.教学难度大。

常见的用于本科教学的博弈实验模型如囚徒困境博弈模型、选美实验博弈模型、智猪博弈实验模型、重复博弈实验模型的课程化构建中多要求构建博弈方信息完全不对称的实验环境。但是由于多种原因如重复囚徒困境博弈实验中相对规则的博弈对手配对、微信等现代化的信息沟通途径甚至是同学间的手势和眼神极易导致博弈对手间的信息沟通，从而极大地影响实验的结果。有时甚至需要教师使用分割博弈对手所处实验环境、强制信息沟通工具管制等方式保障实验教学的正常进行，增加了实验教学工作量，加大了实验教学的难度。

3.教学计算量大、工作量大。

多数博弈实验均需要一定的运算和统计工作，尤其是在贿赂博弈、领导者博弈等带有研究性的博弈行为实验中。在重复囚徒困境博弈实验中每轮实验都需要统计并标示博弈对手的博弈决策，计算本轮博弈双方得分。虽然单个运算强度不大，但是由于参与实验者众多和往复博弈次数而导致运算量较大，且较为容易出现计算失误。

4.教学数据收集困难，工作量大。

为了强化博弈实验的教学效果，需要及时统计参与博弈学生的博弈决策及其产生的效果，作为学生优化决策的依据。在重复囚徒困境博弈实验中需要归纳典型博弈思路，如一报还一报策略（TIT FOR TAT）、弗里德曼策略（FRIEDMAN）、道宁策略（DOWN ING）、乔斯策略（JOSS）等经典博弈策略的产生概率及其平均收益，用以引导学生的决策思路[6]。但是对纸质材料的收集和整理需要花费大量时间，在一个教学单元（如2课时）内，难以完成数据的收集和整理工作。

5.教学、科研效果分析困难，缺乏必要依据。

北京大学董智勇教授在《实验经济学》一书中写道：实验经济学（Experiments with Economic Principles）是经济学家在挑选的受试对象参与下，按照一定的实际规则并给以一定的物质报酬，以仿真方法创造与实际经济相似的一种实验室环境，不断改变实验参数，对得到的实验数据分析整理加工，用以检验已有的经济理论及其前提假设，或者发现新的理论，或者为一些决策提供理论分析。高校能够提供大量可供选择的高度理性受试对象，实验课程能够以分数等激励手段代替的物质激励极大地降低了实验成本，因而成为实验经济学的重要实践场所。以博弈实验为代表的实验经济学更是成为优化决策体系、提升决策水平的重要方法，其是在贿赂模型等研究性博弈实验模型中。这一切的实现不但需要基础数据，而且需要强大的以博弈数据库为基础的数据挖掘工具。纸质实验道具因其在收集速度上的缺陷显然不能满足要求[7]。

三、计算机网络技术在博弈实验教学应用中的优势

1.提高实验教学效率。

本中心采用博弈实验软件后，极大地提高了教学效率：在重复囚徒困境博弈实验中，以每次实验20轮计算，传统纸质道具的博弈学实验，至少需要90分钟，使用计算机实验教学软件后，只需要20分钟，在1个课时内就可以完成实验，保证了教师讲解时间，提高了学生的博弈水平。对比具体如下图（图2）：

通过上图，我们可以很直观地发现，应用计算机的实验方法具有明显的技术优势和显著的进步性。

2.降低实验教学难度。

博弈实验中通过电脑自动分组等功能可以做到真正的“双盲”实验。在重复囚徒困境博弈实验中，自制教学软件能够实现自动配对、随机分组功能（见图3），使学生在完全不知道博弈对手的情况下完成博弈实验，真正做到了信息的完全不对称。

3.免去实验教学的信息收集、整理、运算工作。

采用了计算机的实验方法后，在重复囚徒困境博弈实验时，学生只需要单击“合作”或“背叛”后即可看到（或等待后看到）博弈对手本轮决策，由电脑依据评分原则直接给出单轮分数并累计入学生总得分。学生决策提交后，收集、整理、运算、统计的工作都由电脑后成并展示在学生眼前，极大地降低了实验教学过程中教师的工作量。

4.教学数据自动转存，方便实验效果深入挖掘。

使用教学软件后，重复囚徒困境博弈实验中的学生的操作将被自动保存，实验结束后以EXCEL的形式导出。导出后的数据经过EXCEL的简单加工可以进入SPSS等统计软件深入挖掘掩藏于基础实验数据背后的经济学现象和规律。

四、结语

为了满足实际教学需要，越来越多的高校自行编辑博弈实验教学软件以推广博弈实验在经济学、管理学等相关课程中的运用，提高教学效率，深化教学改革。笔者所在实验中心的软件化博弈教学实践表明，博弈教学软件的使用不但能够极大提高教学效率，而且能够降低教学难度，实现实验数据的自动收集、主动分类及自动基础分析等，这样不但满足了本科教学需要，而且为经济博弈行为的科研提供了强大依据，具有较高的推广意义和价值。

参考文献：

[1]刘晓丽.博弈实验对博弈论的方法论意义[J].学术探索，2013.

[2]杜丽群.经济学的两种研究范式：实验经济学与行为经济学评析[J].经济思想史评论，2007.

[3]邓钊.经济学实验方法及在我国的应用前景分析[J].现代商贸工业，2010.

[4]方小教.经济学实验课程构建方法的改革路径[J].淮北煤炭师范学院学报（哲学社会科学版），2008.

[5]谢玉诚，茅宁莹，陈露，施皓韵.经济学实验教学方法改革[J].新西部，2013.

[6]周骏宇.艾克斯罗德重复博弈实验及其应用[J].自然辩证法研究，2005.