大学计算机基础第4章.pptx

第4章计算性能与可靠性1.计算机计算模式及分类2.计算的速度、效率及影响因素3.计算的可靠性4.高性能计算5.云计算与云平台

计算机计算模式及分类

计算模式的演变计算模式是计算设备如何配备以搭建计算平台、计算任务在宏观上如何合作完成，是计算机完成任务的一种运行、输入输出以及资源使用的方式。随着微处理器和计算机网络技术的不断发展，计算模式经历了从集中式计算模式到桌面计算模式，再到集中式计算模式的演变。

计算模式的演变计算机出现的早期，为了节省成本，采用一台主机为中心构成集中式计算模式20世纪80年代中期开始，随着计算能力提高而价格不断下降，计算模式从集中式演变为单机为主的桌面计算模式随着网络技术的飞速发展，分布式计算、并行计算、网格计算、虚拟技术、网络存储技术和负载均衡等计算技术的发展，一种新的集中计算模式正蓬勃兴起

典型计算模式-C/S计算C/S(Client/Server)计算模式是基于局域网环境的、典型的两层计算模式。局域网前端是客户机，一般使用个人计算机，运行客户端程序，主要处理客户业务逻辑，包括用户界面和企业业务逻辑后端是服务器，可以使用各种类型的主机，运行服务端程序，提供诸如数据库的查询和管理、大规模的计算服务等。客户端程序通过网络向服务器程序提出服务申请，服务器端程序返回客户端所需数据。

典型计算模式-C/S计算C/S计算模式的优点：通过将客户机的应用程序与服务器上的数据隔离开来可以保证数据的安全性和完整性可以充分利用客户机和服务器两端的计算能力客户机程序需要单独安装，当应用功能发生改变时，通常需要升级或重新安装客户端程序开发和配置更大规模的企业应用中，也可以采用更多层次，比如三层的C/S计算模式

典型计算模式-B/S计算B/S（Brower/Server)计算模式是随着Internet技术的兴起对C/S计算模式的一种改进，Web浏览器是客户端最主要的应用软件。B/S计算模式下，将系统功能实现的核心部分集中在服务器上，简化了系统的开发、维护和使用客户端统一为浏览器，当应用功能发生改变时，不需要重新安装客户端软件，只需要更新服务端程序即可。

计算的速度、效率及影响因素

计算速度与效率计算速度的提高与CPU运算速度的提高密切相关。与CPU综合性能相关的指标有CPU的主频、平均每秒执行的指令数、平均每条指令处理的位数CPU的主频是指CPU内核的工作频率，它的高低是决定计算机工作速度的重要因素。CPU平均每秒执行指令的数量在一定程度上反映出计算机的标量计算运算速度。

提高CPU性能的技术CPU的设计技术CPU的制造工艺新技术CPU的散热技术

计算性能提升技术1.指令流水线技术：用于提高处理器执行执令的效率。它把一条指令的操作过程分成若干子过程，且每个子过程都在专门功能电路上完成，这样指令的各子过程可并行执行，指令的平均执行时间也能大大缩短。2.同步多线程(SMT)：是一种在一个时钟周期内CPU能够执行分别来自多个线程的指令的硬件多线程技术。本质上，CPU的同步多线程是一种将多CPU线程级并行处理转化为单CPU指令级并行处理的技术。

计算性能提升技术3.多核技术：多核处理器也称为片上多处理器或者单芯片处理器，其主要特征是一个处理器芯片里集成两个甚至多个完整计算内核。4.提高CPU与主存之间数据交换速度：单端口存储器每次只能接收一个地址，访问一个编址单元，从中读取或存入一个字节或字。在执行双操作数指令时，就需要分两次读取操作数，工作效率低。在某些系统或部件中使用双端口存储器可以有效提高操作效率。

计算的可靠性

永恒的风险墨菲定律：只要发生事故的可能性存在，不管可能性多么小，这个事故迟早会发生。可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。只要数据存储、传输、交换等任何一个故障，或者人为的犯错都可能造成巨大的损失：数据丢失、数据被篡改甚至系统瘫痪等

可靠性保障-数据校验码数据在传输或存储过程中常因受到某种随机干扰而发生错误，致使传输出错误码，如将1传输为0或将0传输为1可以用数据校验码发现并纠正数据中的错误常用的数据校验码有奇偶校验码、海明校验码和循环冗余校验码。

可靠性保障-磁盘阵列独立磁盘冗余阵列是把多块单独的磁盘（物理硬盘）组合成一个容量巨大的磁盘组（逻辑硬盘），然后可以把相同的数据存储在多个硬盘的不同区域，使输入输出操作能以平衡的方式交叠进行，能显著改良存储系统的性能，增加平均故障间隔时间，增加存储系统的容错能力、安全性和可靠性。经过技术的不断发展，RAID己实现了多种级别的技术方案，如RAID1(磁盘镜像)、RAID2(海明校验)、RAID3(奇偶校验、并行传输)等由于RAID提供了容错功能，所以它能提供更高的安全性

灾备的概念灾难备援，它是指利用科学的技术手段和方法，提前建立系统化的数据应急方式，