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時(shí)間：2022-08-29 21:19:32
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇數(shù)字運(yùn)算范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
1．2多項(xiàng)式法多項(xiàng)式法是根據(jù)序列x（n）和h（n）構(gòu)造多項(xiàng)式，序列x（n）和h（n）的元素作為多項(xiàng)式的系數(shù)，例如：根據(jù)序列x（n）＝｛1，3，2｝構(gòu)造多項(xiàng)式x2＋3x＋2，根據(jù)序列h（n）＝｛10，20｝構(gòu)造多項(xiàng)式10x＋20，把兩個(gè)多項(xiàng)式相乘（x2＋3x＋2）＊（10x＋20）＝10x3＋50x2＋80x＋40，相乘所得的多項(xiàng)式的系數(shù)構(gòu)成的序列｛10，50，80，40｝即為線性卷積的結(jié)果。
1．3豎式法豎式法是把序列x（n）和h（n）按照最后一位對(duì)齊，進(jìn)行豎式乘法運(yùn)算［4］，但各個(gè)元素相乘后不進(jìn)位，例如序列x（n）＝｛1，3，2｝和h（n）＝｛10，20｝按照豎式法計(jì)算線性卷積如圖1所示，則線性卷積結(jié)果為｛10，50，80，40｝。
1．4FFT快速算法當(dāng)循環(huán)卷積的長度L大于或等于線性卷積的長度N＋M－1時(shí)，循環(huán)卷積的結(jié)果和線性卷積的結(jié)果相等，所以只要FFT快速算法的計(jì)算點(diǎn)數(shù)大于線性卷積的長度，就可以采用FFT快速算法計(jì)算出線性卷積，在MATLAB軟件中提供了FFT快速算法的函數(shù)，通過調(diào)用fft函數(shù)和ifft函數(shù)完成線性卷積計(jì)算［5］。上述計(jì)算線性卷積的方法中，圖解法適于講解線性卷積的運(yùn)算規(guī)律，多項(xiàng)式法和豎式法適合于快速計(jì)算出線性卷積的結(jié)果，F(xiàn)FT快速算法適合采用MATLAB軟件編程實(shí)現(xiàn)。
2循環(huán)卷積的計(jì)算方法
2．1圖解法圖解法主要是在坐標(biāo)系上，嚴(yán)格按照計(jì)算（4）式的六個(gè)步驟：補(bǔ)零、周期延拓、翻轉(zhuǎn)、移位、相乘和求和，得到循環(huán)卷積結(jié)果［6］，采用圖解法比較直觀理解循環(huán)卷積的計(jì)算過程。
2．2矩陣相乘法由于循環(huán)卷積在對(duì)序列x（m）經(jīng)過補(bǔ)零、周期延拓、翻轉(zhuǎn)得到的序列x［（（－m））L］＝x（L－m）為循環(huán)倒相序列，循環(huán)右移序列x［（（n－m））L］為對(duì)循環(huán)倒相序列進(jìn)行循環(huán)右移n位后得到的循環(huán)移位序列，然后把得到的循環(huán)移位序列與h（m）相乘并求和得到y(tǒng)c（n），由于相乘求和運(yùn)算可由矩陣相乘代替，即由循環(huán)移位序列構(gòu)成L點(diǎn)循環(huán)卷積矩陣，與由h（m）構(gòu)成的L維列向量相乘，得到y(tǒng)c（n）。采用矩陣相乘法計(jì)算循環(huán)卷積簡單明了，在數(shù)字信號(hào)處理教材中大多采用此方法為例講解循環(huán)卷積的計(jì)算［1］。
2．3線性卷積法由于循環(huán)卷積和線性卷積滿足的關(guān)系如（5）式所示［1］。當(dāng)循環(huán)卷積的長度L大于或等于線性卷積的長度N＋M－1時(shí)，線性卷積yl（n）做周期延拓?zé)o重疊，此時(shí)循環(huán)卷積和線性卷積相等，此時(shí)線性卷積的結(jié)果為循環(huán)卷積的前N＋M－1項(xiàng)，循環(huán)卷積的后L－N－M＋1項(xiàng)為零。當(dāng)循環(huán)卷積的長度L小于線性卷積的長度N＋M－1時(shí)，線性卷積yl（n）做周期延拓有重疊，循環(huán)卷積的結(jié)果有兩部分組成，一部分是線性卷積不重疊的部分，n的取值區(qū)間為N＋M－1－L≤n≤L－1，此時(shí)循環(huán)卷積和線性卷積相等；另一部分為重疊部分，n的取值區(qū)間為0≤n≤N＋M－L－2，重疊部分的循環(huán)卷積計(jì)算如（6）式所示。上述計(jì)算循環(huán)卷積的方法中，圖形法適于講解循環(huán)卷積的運(yùn)算規(guī)律，矩陣相乘法和線性卷積法適合于快速計(jì)算出循環(huán)卷積的結(jié)果。
中圖分類號(hào)：TB114 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（b）-0181-01
1.有效數(shù)字定義
在監(jiān)測工作中，需要記取很多讀數(shù)，一般允許最后一位是估計(jì)的，雖不太準(zhǔn)確，卻不是任意的。它們?nèi)际怯行У?，所以稱為有效數(shù)字，即指分析測量中所能得到的有實(shí)際意義的數(shù)字。記錄儀器的讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)由儀器的性能和測量方法的精密度決定，通?？晒烙?jì)到測量儀器最小刻度的十分位。對(duì)于一個(gè)數(shù)來說，含有有效數(shù)的個(gè)數(shù)叫做這個(gè)數(shù)的準(zhǔn)確度，而一個(gè)數(shù)的最后一個(gè)可靠數(shù)字相對(duì)于零的位置叫做這個(gè)數(shù)的精確度。
2.有效數(shù)字的運(yùn)算法則
監(jiān)測分析中，試樣的結(jié)果由以一系列測得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)一定計(jì)算公式的運(yùn)算而求得。在運(yùn)算過程中，兩數(shù)的相加減，應(yīng)使它們有相同的精確度；兩數(shù)相乘除，應(yīng)使它們有相同的準(zhǔn)確度，即每一個(gè)數(shù)都保留同樣位數(shù)的有效數(shù)字。近似運(yùn)算中應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：（1）幾個(gè)數(shù)相加減時(shí)：它們的和或差的有效數(shù)字保留的位數(shù)應(yīng)以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)為依據(jù)。在運(yùn)算過程中看，可多保留一位小數(shù)，最后結(jié)果按修約規(guī)則取舍。（2）做乘除運(yùn)算時(shí)：有效數(shù)字的位數(shù)取決于相對(duì)誤差最大的那個(gè)數(shù)或者有效數(shù)字位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)。要注意的是，乘除法前，應(yīng)先將各近似值修約至比有效數(shù)字位數(shù)最少者多保留一位有效數(shù)字。或每一個(gè)分步運(yùn)算的結(jié)果，、應(yīng)比有效數(shù)字位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)多保留一位。（3）做乘方和開方時(shí)：計(jì)算結(jié)果與原近似值的有效數(shù)字位數(shù)一致。（4）做對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)時(shí)：計(jì)算時(shí)，所取對(duì)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)（不包括首數(shù)）應(yīng)與真數(shù)的有效位數(shù)一致。最常用的是pH與氫離子濃度的換算。（5）算平均值時(shí)：求四個(gè)或四個(gè)以上準(zhǔn)確度接近的近似值的平均值，其有效數(shù)字位數(shù)可增加一位。
3.數(shù)字修約規(guī)則
進(jìn)舍規(guī)則：在計(jì)算一組有效數(shù)字位數(shù)不同的數(shù)據(jù)以前，應(yīng)該首先按照確定了的有效數(shù)字將多余的數(shù)字予以修約。棄去多余的或無意義的數(shù)字過去采用“四舍五入”的規(guī)則。在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用“四舍六人五取舍”的規(guī)則，盡量使5本身引起的正負(fù)誤差相抵消。當(dāng)有效數(shù)字和位數(shù)確定以后，它后面的數(shù)字應(yīng)當(dāng)按照的規(guī)則，可以歸納為下面的順口溜：“四要舍，六要入，五后有數(shù)前進(jìn)一，五后無數(shù)看前方，前為奇數(shù)要進(jìn)一，前為偶數(shù)要舍去，‘0’字視為偶，負(fù)數(shù)按絕對(duì)，不論舍去多少位，必須一次修完畢?！?/p>
修約規(guī)則應(yīng)注意兩點(diǎn)。
（1）凡產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有界限數(shù)字時(shí)，不允許采用修約方法，對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的允許偏差數(shù)值，也不允許修約。在對(duì)表示標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)字修約時(shí)，是只進(jìn)不舍。
（2）在具體實(shí)踐中，有時(shí)測試與計(jì)算部門先將獲得的數(shù)值按指定的修約位數(shù)多一位或幾位報(bào)出，而后由其他部門判定。為了防止連續(xù)修約，報(bào)出數(shù)值最右的非零數(shù)字為5時(shí)，應(yīng)在數(shù)值后不加符號(hào)或加“+”或“-”，以分別表明未舍未進(jìn)或已進(jìn)行過舍或進(jìn)。
4.監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效位數(shù)
監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)出的位數(shù)，對(duì)監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)整理都是十分重要的。監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效位數(shù)應(yīng)與測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確度相適應(yīng)。記錄測試數(shù)據(jù)時(shí)，只保留一位可疑數(shù)字。本監(jiān)測室承擔(dān)著水處理中心，后宅，大陳，江東，稠江以及佛堂六個(gè)運(yùn)營部的水質(zhì)監(jiān)測工作，其中水處理中心的數(shù)據(jù)是，進(jìn)水為生活污水，出水是A標(biāo)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
（1）水量，泥量，絮凝劑用量，用電量均取整數(shù)。
（2）沉降比和污泥濃度測量值取整數(shù)。
（3）灰分為重量法分析項(xiàng)目：有機(jī)質(zhì)（%）取小數(shù)點(diǎn)后一位。
以下是2013年元月28日的中心監(jiān)測數(shù)據(jù)：
（4）pH，陰陽離子含量（mg/L）取小數(shù)點(diǎn)后二位。
（5）重量法分析項(xiàng)目，懸浮物測值1000時(shí)，取三位有效數(shù)字。
（6）高錳酸鹽指數(shù)測值>10時(shí)取小數(shù)點(diǎn)后一位，測值100時(shí)取三位有效數(shù)字，100>測值>10時(shí)取小數(shù)點(diǎn)后一位，測值
（7）一般分光光度計(jì)讀數(shù)可以記到小數(shù)點(diǎn)后三位并且其有效數(shù)字位數(shù)最多也只有三位，所以，對(duì)于分光光度分析項(xiàng)目，當(dāng)測值1時(shí)，監(jiān)測數(shù)據(jù)最多取三位有效數(shù)字。亞硝酸鹽氮取小數(shù)點(diǎn)后三位，氨氮，總氮取小數(shù)點(diǎn)后二位，總磷取小數(shù)點(diǎn)后三位。
對(duì)于云計(jì)算這一技術(shù)的理論解釋，李開復(fù)是這樣解釋的，他認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)整體可以看成是一片云，云計(jì)算指的就是在云上的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，軟件及服務(wù)等都存在于云中，它們都構(gòu)筑于各種標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議之上，只需要利用一個(gè)瀏覽器連上各種可以接受互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，如手機(jī)、電腦、電視等，就能夠與云進(jìn)行連接，從而使用上面無限的軟件和服務(wù)資源。從理論上來說，云計(jì)算是一種互聯(lián)網(wǎng)之上的超級(jí)計(jì)算模式，它屬于一種分布式計(jì)算以及并行計(jì)算。它的基本原理是使用遠(yuǎn)程集群服務(wù)器的分布式計(jì)算機(jī)來為使用云服務(wù)的用戶提供各種存儲(chǔ)、使用等服務(wù)。我們可以這樣理解，云計(jì)算是一種互聯(lián)網(wǎng)之上的，可以進(jìn)行超級(jí)運(yùn)算的模式。要讓云計(jì)算得以現(xiàn)實(shí)運(yùn)用，需要依靠各種技術(shù)手段，可以利用軟件對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬的管理，產(chǎn)生一個(gè)虛擬化的資源池，把PC、手機(jī)等設(shè)備上的資源集中起來，最終達(dá)到協(xié)同運(yùn)行。云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用有很多優(yōu)勢，云計(jì)算內(nèi)的軟件和硬件都可以當(dāng)成一種資源來利用，能夠?yàn)樾枰挠脩籼峁┓?wù)。例如GoogleAppEngine，用戶可以在GoogleWeb應(yīng)用所中尋找符合自己需求的各種軟硬件服務(wù)，選擇自己需要的平臺(tái)來從事自己的開發(fā)工作。在云計(jì)算中，用戶還能夠根據(jù)自己的需求對(duì)各種資源進(jìn)行合理的配置，例如在哈根達(dá)斯公司中，它們所使用的Salesforce，在這個(gè)CRM系統(tǒng)之中可以按照用戶需求來改進(jìn)業(yè)務(wù)模塊，自行調(diào)整應(yīng)用模塊，用戶可以任意使用云計(jì)算內(nèi)的資源，然后根據(jù)自身的使用實(shí)際情況來支付費(fèi)用；而華盛頓郵報(bào)租借亞馬遜的虛擬服務(wù)器來從事報(bào)社文檔的轉(zhuǎn)換工作，這樣使用時(shí)間長達(dá)1000多小時(shí)的費(fèi)用卻不到200美元。
（二）云計(jì)算的主要技術(shù)
1.虛擬化使用技術(shù)
云計(jì)算為用戶提供的虛擬化技術(shù)，可以讓他們?cè)L問云計(jì)算中的網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存以及存儲(chǔ)等硬件資源，可能夠訪問應(yīng)用程序等軟件資源。目前標(biāo)準(zhǔn)的接口已經(jīng)普及，因此云計(jì)算的虛擬化技術(shù)能夠最大限度的簡化用戶訪問資源的過程。不管是最終用戶還是應(yīng)用程序服務(wù)，都能夠變?yōu)樘摂M化技術(shù)的使用者。而云計(jì)算中的虛擬化技術(shù)的應(yīng)用范圍也相當(dāng)普遍，可以在服務(wù)器中運(yùn)用，也能夠在存儲(chǔ)設(shè)備中運(yùn)用，甚至于在系統(tǒng)、軟件中運(yùn)用。
2.分布式存儲(chǔ)技術(shù)
在互聯(lián)網(wǎng)中存在大量的用戶存儲(chǔ)需求，通常依靠一兩臺(tái)服務(wù)器來進(jìn)行存儲(chǔ)是非常困難的，而分布式存儲(chǔ)技術(shù)的運(yùn)用就能夠使用多臺(tái)服務(wù)器來確保巨大存儲(chǔ)量的需求。但是，在分布式存儲(chǔ)技術(shù)的運(yùn)用過程中，必須把存儲(chǔ)資源抽象化來統(tǒng)一管理，還必須確保各種數(shù)據(jù)資源的安全性。Google公司設(shè)計(jì)出的文件系統(tǒng)，就是運(yùn)用分布式存儲(chǔ)技術(shù)來運(yùn)作的。Google文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)恢復(fù)的功能，其系統(tǒng)參數(shù)比較特殊，能夠包含很多小文件，同時(shí)也能夠進(jìn)行文件追加操作來提升讀寫速度。
3.還量化處理技術(shù)
在數(shù)字圖書館的建設(shè)過程中，很多數(shù)據(jù)資源的分析都是海量級(jí)別的，由于各個(gè)計(jì)算機(jī)的性能并不是一致的，因此無法滿足海量數(shù)據(jù)的要求，云計(jì)算還量化的處理技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)之上的，它能夠把海量的處理工作轉(zhuǎn)化為各個(gè)子任務(wù)在不同的計(jì)算機(jī)中完成。
二、云計(jì)算技術(shù)在數(shù)字圖書館應(yīng)用中的問題
（一）資源配置的問題
通常來說，為了維護(hù)安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也為了讓圖書館能夠在云服務(wù)中斷時(shí)仍然能夠提供正常的服務(wù)，各個(gè)數(shù)字圖書館都不會(huì)將全部的資源都放在“云”內(nèi)，必須要在本地保存部分重要數(shù)據(jù)作為云數(shù)據(jù)的備份。所以云計(jì)算模式就是在保留傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)之上，讓現(xiàn)有的計(jì)算模式和云計(jì)算模式之間相互融合，來充當(dāng)現(xiàn)有模式的補(bǔ)充。所以，數(shù)字圖書館必須對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源綜合的進(jìn)行梳理并優(yōu)化配置，通過仔細(xì)的研究來決定那些數(shù)據(jù)資源放到云中，哪些數(shù)據(jù)資源保存在本地，而這些都會(huì)增加云計(jì)算應(yīng)用的難度。
（二）數(shù)據(jù)安全的問題
過去的IT系統(tǒng)一般都搭建于客戶端自身的數(shù)據(jù)中心里，數(shù)據(jù)中心自身所帶的防火墻能夠確保這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的安全性。但是在云計(jì)算中，全部的數(shù)據(jù)資源都是第三方來進(jìn)行保存維護(hù)的，由于云計(jì)算自身架構(gòu)的特征，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)很有可能被存儲(chǔ)到了相對(duì)分散的地方，同時(shí)以明文的形式來存儲(chǔ)。雖然內(nèi)部防火墻可以抵御一些外部攻擊來保護(hù)數(shù)據(jù)，但是由于架構(gòu)自身特點(diǎn)讓很多關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)存在泄露的風(fēng)險(xiǎn)。在美國的一份云計(jì)算安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的報(bào)告中表明，云計(jì)算服務(wù)具有七種譴責(zé)風(fēng)險(xiǎn)，其中包括特權(quán)用戶接入、審查性、數(shù)據(jù)位置與數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)恢復(fù)以及調(diào)查支持和長期生存性。隨著我國數(shù)字圖書館建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，這一問題就更加突出。
（三）協(xié)議與接口問題
云計(jì)算在數(shù)字圖書館中得以有效運(yùn)用的一個(gè)前提條件就是IT服務(wù)商的可替代性，而實(shí)現(xiàn)IT服務(wù)商之間的替換，就必須依靠各個(gè)不同服務(wù)商之間有一個(gè)共同的協(xié)議約束，還必須依靠IT服務(wù)商能夠提供共同的標(biāo)準(zhǔn)。如果失去了這一共同標(biāo)準(zhǔn)，就很難讓這一家服務(wù)商到另一家服務(wù)商進(jìn)行零成本轉(zhuǎn)移。各個(gè)數(shù)字圖書館都必須時(shí)刻關(guān)注云服務(wù)的服務(wù)商對(duì)于不同操作平臺(tái)來開發(fā)的接口軟件或者和相關(guān)單位合作開發(fā)的與其圖書館實(shí)際情況符合的接口插件。同時(shí)，區(qū)域范圍中的數(shù)字圖書館的數(shù)據(jù)資源中心相互之間必須要統(tǒng)一協(xié)議和接口，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)資源共享。
三、云計(jì)算在數(shù)字圖書館中的運(yùn)用建議
（一）建立以云計(jì)算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心
數(shù)字圖書館要全面實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，就必須要在地區(qū)范圍中組建云數(shù)據(jù)中心，云數(shù)據(jù)中心的組建方法有兩種，其一是以地區(qū)為單位來組建數(shù)字圖書館數(shù)據(jù)資源中心管理機(jī)構(gòu)，從頭開始購置相關(guān)設(shè)備組建數(shù)據(jù)資源中心，然后以全國為范圍組建一個(gè)全國性的統(tǒng)一協(xié)調(diào)中心，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)區(qū)域范圍數(shù)據(jù)資源中心的資源共享。這一種方法的最大的優(yōu)勢就在于可以讓數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行管理，從而避免在資源中心的建設(shè)過程中出現(xiàn)協(xié)議與接口不一致的問題。其二是將一些大型的圖書館本來已有的硬軟件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源進(jìn)行進(jìn)一步分析，某些大型的公共圖書館都具有自己的軟硬件資源，將這些資源進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化過程中僅僅需要添加數(shù)臺(tái)服務(wù)器，從而組建起云計(jì)算的構(gòu)架，這樣就能夠升級(jí)成為數(shù)據(jù)資源中心為數(shù)字圖書館提供云計(jì)算服務(wù)。這種方法既可以對(duì)圖書館原有資源進(jìn)行優(yōu)化整合，又能夠避免重新建設(shè)數(shù)據(jù)中心所帶來的巨大資金壓力。但是在這一過程中必須要注意各種設(shè)備之間的優(yōu)化配置問題。
（二）科學(xué)配置數(shù)字圖書館的布局
在一些基層地區(qū)如縣鄉(xiāng)級(jí)地區(qū)，其圖書館都是按照行政區(qū)域劃分來建設(shè)的。雖然基層圖書館的建設(shè)布局很有層次性，但是卻很難進(jìn)行統(tǒng)一的管理，因此無法將其優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，不能提供更好質(zhì)量的服務(wù)。當(dāng)前部分鄉(xiāng)級(jí)的圖書館很多都處于半癱瘓狀態(tài)，一些行政村也沒有設(shè)立圖書室?；谠朴?jì)算平臺(tái)的數(shù)字圖書館并不需要很多的紙質(zhì)藏書，所以不會(huì)占用較大的面積，數(shù)字圖書館比較合理的布局模式應(yīng)該是三一模式，圖書室僅僅需要一個(gè)計(jì)算機(jī)終端、一臺(tái)打印機(jī)和一名管理人員。這種服務(wù)模式可以不用考慮行政區(qū)域的劃分，而是按照地方的實(shí)際能力來布局。而對(duì)于需求量比較大的社區(qū)，基層的數(shù)字圖書館可以相對(duì)的多設(shè)置一些，建設(shè)規(guī)模也可以更大一些，不過在相對(duì)落后的地區(qū)就可以采取上述的三一模式進(jìn)行布局?；鶎訑?shù)字圖書館采取三一模式布局有兩個(gè)方面的優(yōu)勢，一方面是能夠?qū)①Y源價(jià)值充分的利用起來，不會(huì)造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)可以滿足更多用戶的實(shí)際需求；另一方面是布局結(jié)構(gòu)比較靈活，可以隨時(shí)的增加或減少服務(wù)點(diǎn)，對(duì)用戶的需求可以靈活的調(diào)節(jié)。
（三）努力提高用戶自助服務(wù)能力
云計(jì)算在數(shù)字圖書館中的運(yùn)用能夠改變圖書館過去的服務(wù)方法，將重點(diǎn)放在了數(shù)字文獻(xiàn)資源以及咨詢服務(wù)上，以云計(jì)算構(gòu)架為基礎(chǔ)的數(shù)字圖書館，其接入點(diǎn)可以是多種多樣的電子設(shè)備，例如手機(jī)和平板電腦都能夠很方面的接入。數(shù)字圖書館管理人員和用戶之間的直接溝通將會(huì)變得更少，用戶已經(jīng)能夠通過電子設(shè)備上的數(shù)字服務(wù)來尋找滿足自己需求的服務(wù)內(nèi)容，比如電子資源的閱讀與查找。通過云服務(wù)可以把各種數(shù)字文獻(xiàn)資源與一站式檢索界面融合起來，讓用戶體驗(yàn)到無縫式的服務(wù)，用戶可以使用自己喜歡的移動(dòng)終端來獲取服務(wù)。怎樣讓客戶更好的從數(shù)字圖書館中的各種服務(wù)之中來尋找自己想要的服務(wù)是基層數(shù)字圖書館需要注重的問題之一，所以基層數(shù)字圖書館必須提升用戶的自我尋找資源的能力，可以通過一些遠(yuǎn)程教學(xué)培訓(xùn)服務(wù)來讓用戶了解如何去搜尋適合自己的服務(wù)，從而讓用戶在以后能夠更加方面的獲取數(shù)字資源。
（四）積極改變數(shù)字圖書館服務(wù)方式
云計(jì)算（cloud computing）是一種基于因特網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，幾萬甚至幾千萬臺(tái)電腦和服務(wù)器連接成一片“云”。這片“云”可以讓普通用戶擁有每秒10萬億次以上的運(yùn)算能力，強(qiáng)大的計(jì)算能力可以模擬核彈爆炸、預(yù)測天氣變化和在海量數(shù)據(jù)庫里查找資料和信息……用戶通過電腦、筆記本、手機(jī)、IPAD等終端設(shè)備接入“云”，按各自的需求獲得所需的存儲(chǔ)和運(yùn)算能力。狹義的云計(jì)算是指信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源（硬件、軟件、平臺(tái)）。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。用戶使用“云”提供的計(jì)算和存儲(chǔ)能力?！霸啤敝械馁Y源對(duì)于使用者來說可以無限擴(kuò)展，隨時(shí)獲取，按需使用，人們象使用水電一樣使用信息技術(shù)。廣義的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是狹義的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，也可以是其他的服務(wù)。云計(jì)算有如下特點(diǎn)：
1.強(qiáng)大的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。“云”計(jì)算一般擁有成千上萬的服務(wù)器，能夠根據(jù)用戶要求提供前所未有的計(jì)算能力，同時(shí)也為用戶提供海量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的空間。
2.安全，云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。保存在“云”中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到了“云”中的多個(gè)電腦中，即使一臺(tái)或幾臺(tái)電腦崩潰或脫機(jī)，“云”也能夠繼續(xù)正常工作，數(shù)據(jù)中心的管理者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，最大限度地保證用戶數(shù)據(jù)的安全，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。
3.可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。云計(jì)算的用戶使用的終端可以是手機(jī)、IPAD、電腦、筆記本等各種各樣的上網(wǎng)設(shè)備，用戶通過它們上網(wǎng)后使用云計(jì)算的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間。用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)和應(yīng)用都存在“云”中，所以不需要考慮這些設(shè)備之間數(shù)據(jù)和應(yīng)用是否兼容。
4.對(duì)用戶端的設(shè)備配置要求低，只要設(shè)備能上互聯(lián)網(wǎng)就能方便地使用“云”計(jì)算平臺(tái)。
二、云計(jì)算對(duì)檔案信息化管理工作的影響
1.改變檔案文件的管理模式。檔案文件分為開放和內(nèi)控兩部分。在“云”計(jì)算技術(shù)之前，這兩種檔案資料的信息化管理模式是一模一樣的。都需要檔案部門投入大量的人力、物力和財(cái)力建設(shè)信息化管理所需的軟、硬件平臺(tái)，把數(shù)字化檔案文件信息按密級(jí)分別存放于兩個(gè)系統(tǒng)中。為保障系統(tǒng)的安全工作，每個(gè)檔案局（館）都必須組建一個(gè)維護(hù)隊(duì)伍?！霸啤庇?jì)算技術(shù)將根本改變這種管理方式。對(duì)于開放的檔案文件，檔案部門可以從收集、管理、服務(wù)等多種職能中脫身出來，只需要為“云”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心提供原始檔案信息資源。由于信息化工作都由“云”提供服務(wù)，數(shù)字檔案管理工作大大簡化，工作人員有更多的精力和時(shí)間專注檔案專業(yè)，專業(yè)水平會(huì)更高。對(duì)于內(nèi)控部分的檔案文件，各地檔案部門一個(gè)地方搞一套系統(tǒng)，一是浪費(fèi)非常大，二是數(shù)據(jù)共享不方便，三是安防工作量大。在“云”計(jì)算技術(shù)里，檔案部門完全可以按省一級(jí)的行政區(qū)劃組建一套管理系統(tǒng)，把省、直轄市、自治區(qū)一級(jí)的內(nèi)控檔案集中于一個(gè)檔案“云”中。既節(jié)約經(jīng)費(fèi)，方便共享，也加強(qiáng)了管理，減少了安防工作量。
2.降低工作成本。檔案部門使用“云”計(jì)算技術(shù)后，對(duì)開放的檔案文件管理不需要再購置昂貴的服務(wù)器、大容量的存儲(chǔ)設(shè)備、也不需要那么多IT維護(hù)人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。這將大大降低管理成本。查檔人員通過電腦、手機(jī)等各種終端通訊設(shè)備上網(wǎng)查找利用檔案，降低了檔案部門的服務(wù)成本。對(duì)于內(nèi)控的檔案文件，“云”計(jì)算可以把所有數(shù)字檔案管理規(guī)劃到省一級(jí)，用一套系統(tǒng)代替原來的幾十上百套系統(tǒng)，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，減少了開支。
3.提高工作效率。檔案部門在利用“云”計(jì)算技術(shù)后，開放的檔案文件信息化技術(shù)全部外包，軟硬件故障由“云”服務(wù)商提供，不需要大量的IT維護(hù)人員。國家內(nèi)控的檔案文件集中于一個(gè)或數(shù)個(gè)系統(tǒng)中，維護(hù)人數(shù)將大大少于原來的幾十、幾百個(gè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)被復(fù)制到多臺(tái)計(jì)算機(jī)中，一臺(tái)電腦出故障不影響檔案的管理和利用。顯然工作效率和質(zhì)量都提高了。
三、利用云計(jì)算加強(qiáng)數(shù)字檔案文件的管理工作
多年來，很多的行業(yè)和部門實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公，各地檔案部門進(jìn)行了大量的檔案數(shù)字化工作，手里積累許多數(shù)字檔案文件。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)為我們提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、高效的管理平臺(tái)，我們應(yīng)該盡快利用云計(jì)算技術(shù)加強(qiáng)數(shù)字檔案文件的管理工作。
對(duì)于大型、重要的檔案部門，可以建立自己的“檔案云”。由于“云”中的信息共享可能產(chǎn)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)等一系列問題，應(yīng)該加強(qiáng)這方面的研究，制定出切實(shí)可行的工作方案，從制度上對(duì)工作進(jìn)行規(guī)范。對(duì)于各個(gè)加入進(jìn)來的檔案館需要簽訂協(xié)議，共享彼此的檔案資源。
1 引言
所謂云計(jì)算主要是通過分布式處理和并行處理以及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工作中新的的發(fā)展，或者是在這些計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念中的商業(yè)的一種有效實(shí)現(xiàn)。它將儲(chǔ)存很多的分布式的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品當(dāng)中的所有數(shù)據(jù)以及相關(guān)處理器中的信息資源有效的整合在一起，進(jìn)行協(xié)同式工作，讓其中有關(guān)的計(jì)算分布在多個(gè)分布式的計(jì)算機(jī)上，但是非本地中的計(jì)算機(jī)或者是遠(yuǎn)程的服務(wù)器當(dāng)中，以此來使相關(guān)的數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行和互聯(lián)網(wǎng)相類似。云計(jì)算具備很強(qiáng)的計(jì)算能力。通過相應(yīng)的協(xié)調(diào)和調(diào)度策略，云計(jì)算的形式可以通過巨大的普通計(jì)算機(jī)相互之間的聯(lián)合來提供出較強(qiáng)的以及和超級(jí)計(jì)算機(jī)相抗衡的計(jì)算機(jī)能力，使得用戶可以有效地完成和單一計(jì)算機(jī)之間無法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。
2 云計(jì)算技術(shù)在數(shù)字化圖書館中的應(yīng)用及變革
云計(jì)算作為一種全新計(jì)算功能，在云計(jì)算剛推出的時(shí)候就受到了人們廣泛的關(guān)注。當(dāng)前各地相關(guān)的廠商都在大力的推行和研制，突出其本身所具備的云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品。比如微軟公司開發(fā)的全脫離式的桌面互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，簡稱為“Midori”，通過大規(guī)模的運(yùn)用以及不斷推廣云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，而IBM公司在中國市場也建立了屬于自己的云計(jì)算開發(fā)中心。在國內(nèi)殺毒軟件開發(fā)的廠商中，比如瑞星殺毒等都建立了屬于自己本身的一套云計(jì)算的安全平臺(tái)。
2.1 云計(jì)算降低服務(wù)器出錯(cuò)幾率
在當(dāng)前的圖書館發(fā)展過程中，其中的數(shù)據(jù)主要集中在圖書館內(nèi)部的服務(wù)器上，要是圖書館服務(wù)器出現(xiàn)了異常，輕則可以讓圖書館中服務(wù)系統(tǒng)無法正常的運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)造成圖書館服務(wù)器的整體癱瘓。在云計(jì)算模式當(dāng)中，由于云服務(wù)當(dāng)中有大量的服務(wù)器，所以說盡管在云服務(wù)當(dāng)中的某臺(tái)服務(wù)器當(dāng)中出現(xiàn)了系統(tǒng)故障，云計(jì)算服務(wù)器可以在較短的時(shí)間之內(nèi)，快速地運(yùn)用克隆技術(shù)，將一個(gè)平臺(tái)上服務(wù)器的數(shù)據(jù)完全復(fù)制到其他服務(wù)器當(dāng)中，并啟動(dòng)新的服務(wù)器來對(duì)其他的服務(wù)器提供全新的服務(wù)，通過這種方式來讓圖書館中可以真實(shí)地達(dá)到無間斷的安全服務(wù)。
2.2 低成本投入取得較高的運(yùn)算能力
對(duì)于普通的服務(wù)器來講，相關(guān)硬件方面的資源都有著一定的限制性，要是服務(wù)器當(dāng)中響應(yīng)用戶的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其本身的限制性，這也將會(huì)造成服務(wù)器的癱瘓。為了保證圖書館服務(wù)器中數(shù)據(jù)資源的安全以及服務(wù)器可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，圖書館可以對(duì)服務(wù)器當(dāng)中的最大服務(wù)響應(yīng)數(shù)量及其所接入的終端都進(jìn)行一定的限制，如果是大量的用戶同時(shí)使用圖書館中的電子資源，某些用戶可以將訪問處于安全性方面的考慮就不會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。如果圖書館想要滿足這部分被限制用戶的請(qǐng)求，這就需要花費(fèi)很多的資源引進(jìn)更加先進(jìn)的設(shè)備。但是對(duì)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，就可以支付很少的費(fèi)用，圖書館就可以在云計(jì)算服務(wù)當(dāng)中獲得相應(yīng)的搜索服務(wù)，從而使得圖書館當(dāng)中會(huì)以相對(duì)較低的投入成本取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3 更大程度上實(shí)現(xiàn)信息資源共享
通過云計(jì)算模式，圖書館可以共同建立起信息資源的空間共享，這樣大部分的圖書館就可以實(shí)現(xiàn)自由分享大量的系統(tǒng)連相連接，形成基礎(chǔ)性設(shè)施，就不需要更新其中的硬件，圖書館中的運(yùn)行成本在大幅度降低的同時(shí)，運(yùn)行的效率卻在不斷地提升。針對(duì)于參與到其中合作的圖書館來講，在“云圖書館”中，通過云計(jì)算技術(shù)，可以及時(shí)取得其他圖書館中的相關(guān)資料，用戶對(duì)信息資源的需求也取得了完全滿足。在云計(jì)算中，圖書館中的相關(guān)電子資源，如圖1所示，將其儲(chǔ)存在云計(jì)算中大量的服務(wù)器中，而并不只是單純地儲(chǔ)存在某臺(tái)單獨(dú)存在的計(jì)算機(jī)中。
2.4 有效降低維護(hù)費(fèi)用
為了保證圖書館工作的正常和穩(wěn)定運(yùn)行，圖書館的相關(guān)管理人員需要經(jīng)常對(duì)圖書館中的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器等終端設(shè)備實(shí)施周期性的檢查和維護(hù)。這樣，相關(guān)技術(shù)人員必要在升級(jí)圖書館硬件設(shè)備上浪費(fèi)勞動(dòng)力，但是服務(wù)器的日常維護(hù)可以通過云服務(wù)來由服務(wù)器來提升，通過這種方式可以明顯地降低圖書館管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而會(huì)騰出更多的時(shí)間來展開其他方面的工作。
3 結(jié)束語
通過對(duì)云計(jì)算技術(shù)在數(shù)字化圖書館中應(yīng)用的分析和研究，從中可以看出，網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)應(yīng)用的普及和計(jì)算機(jī)用戶對(duì)信息化技術(shù)應(yīng)用的水平提升，可以作為當(dāng)前信息資源中心的重要來源，數(shù)字化圖書館通過網(wǎng)絡(luò)的模式為用戶提供了更加快捷與方便的服務(wù)。為了最大程度上提升圖書館在社會(huì)中的使用地位，云計(jì)算通過較為完善和強(qiáng)大的功能，在我國很多商業(yè)領(lǐng)域中得到了初步有效的運(yùn)用。在未來，云計(jì)算技術(shù)也會(huì)慢慢地延伸到數(shù)字圖書館領(lǐng)域中，并且還會(huì)被更加廣泛地運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：G250 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-1588（2015）01-0130-03
收稿日期：2014-12-05
作者簡介：張晉華（1967―），山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院圖書館館員。
*本文系山西省社科聯(lián)規(guī)劃項(xiàng)目“云計(jì)算環(huán)境下數(shù)字圖書館的創(chuàng)新研究”的階段性成果之一，項(xiàng)目編號(hào)：SSKLZDKT2014099。
1 云計(jì)算概念界定
云計(jì)算最早由IBM公司于2007年底的“云計(jì)算計(jì)劃”報(bào)告中提出。由于云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一大新興名詞，所以對(duì)該名詞的定義尚未統(tǒng)一。IBM公司認(rèn)為，云計(jì)算是計(jì)算模式虛擬化最高層次的表現(xiàn)，使互聯(lián)網(wǎng)中聚合了不同應(yīng)用程序、信息技術(shù)和數(shù)據(jù)資源，進(jìn)而構(gòu)成龐大的信息資源池，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供信息服務(wù)。維基百科認(rèn)為，云計(jì)算是一種將虛擬化資源通過互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的方式提供給用戶的計(jì)算模式。Cloud Camp的創(chuàng)始人Dave Nielsen認(rèn)為，云計(jì)算是一種以互聯(lián)網(wǎng)為依托，以超媒體、超文本輸出為主要形式，向不同用戶提供信息服務(wù)的新型方式。中國移動(dòng)研究院院長黃曉慶認(rèn)為，云計(jì)算是一種通過IP網(wǎng)絡(luò)連接，利用大規(guī)模低成本運(yùn)算單元提供多種服務(wù)的IT技術(shù)。綜合上述觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為云計(jì)算是在分布式處理、并行處理、網(wǎng)格計(jì)算發(fā)展的基礎(chǔ)上，集合運(yùn)用虛擬化技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、軟件服務(wù)，將分散的運(yùn)算設(shè)備和信息整合到一起，并為用戶提供服務(wù)的一種無限級(jí)的計(jì)算系統(tǒng)。
2 云計(jì)算的應(yīng)用前景
云計(jì)算是繼上世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端――服務(wù)器跨越式轉(zhuǎn)變的又一種巨變，具備超大規(guī)模、虛擬化、高可擴(kuò)展性、通用性、成本低廉、按需服務(wù)等優(yōu)勢。隨著云計(jì)算概念的提出與發(fā)展，已經(jīng)衍生出云物聯(lián)、云安全、云存儲(chǔ)、云游戲等相關(guān)產(chǎn)物。在虛擬化、通信技術(shù)、分布式處理技術(shù)快速發(fā)展的背景下，云計(jì)算正日益廣泛地應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的方方面面。如云計(jì)算應(yīng)用于在線客戶關(guān)系管理（CRM）、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、人力資源管理（HR）、辦公自動(dòng)化（OA）等企業(yè)管理領(lǐng)域;應(yīng)用于電子商務(wù)、搜索引擎、社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（SNS）等互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域;應(yīng)用于電子郵件（E-mail）、即時(shí)通訊（IM）、智能家居（Smart Home）等個(gè)人生活領(lǐng)域;應(yīng)用于電子政務(wù)云（E-government cloud）、云醫(yī)療（CMT）等公共應(yīng)用領(lǐng)域;應(yīng)用于地震監(jiān)測、天文信息計(jì)算處理、海洋信息監(jiān)控等科學(xué)研究領(lǐng)域;應(yīng)用于病毒庫存儲(chǔ)、垃圾郵件屏蔽等網(wǎng)絡(luò)安全管理領(lǐng)域;應(yīng)用于高仿真動(dòng)畫制作、動(dòng)畫素材存儲(chǔ)分析、海量圖片檢索等圖形和圖像處理領(lǐng)域等。2014年3月，我國云計(jì)算綜合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系草案已經(jīng)形成，工信部決定在今后一段時(shí)期內(nèi)，加強(qiáng)全國云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與云計(jì)算服務(wù)產(chǎn)品發(fā)展，推動(dòng)云計(jì)算服務(wù)模式創(chuàng)新，構(gòu)建完整的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈。這為云計(jì)算在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境，預(yù)示著云計(jì)算必將擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。
3 云計(jì)算環(huán)境下數(shù)字圖書館的創(chuàng)新
3.1 服務(wù)平臺(tái)的創(chuàng)新
為了滿足數(shù)字圖書館用戶的不同需求，筆者提出構(gòu)建數(shù)字圖書館個(gè)性化信息服務(wù)云平臺(tái)的方案，將基礎(chǔ)設(shè)施資源整合到云服務(wù)平臺(tái)上，為用戶提供個(gè)性化的應(yīng)用服務(wù)程序。個(gè)性化信息服務(wù)云平臺(tái)由應(yīng)用服務(wù)層、中間管理層和基礎(chǔ)設(shè)施層構(gòu)成，以確保該系統(tǒng)架構(gòu)具備良好的可擴(kuò)展性和靈活性（見圖1）。
圖1 云計(jì)算環(huán)境下數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)的總體框架
3.1.1 應(yīng)用服務(wù)層。應(yīng)用服務(wù)層需要封裝應(yīng)用程序或軟件，以提供給用戶各類可以直接訪問的服務(wù)，包括檢索服務(wù)、公共信息服務(wù)、個(gè)性化信息服務(wù)等。應(yīng)用服務(wù)層提供定位清晰、操作易懂的服務(wù)訪問接口，使用戶可以利用移動(dòng)設(shè)備、瀏覽器、PC等終端設(shè)備快速訪問數(shù)學(xué)圖書館的資源。應(yīng)用服務(wù)層還提供云服務(wù)平臺(tái)門戶網(wǎng)站，用戶登錄該網(wǎng)站即可獲取個(gè)性化信息服務(wù)、全文信息搜索、統(tǒng)一資源搜索、公共信息服務(wù)等。在個(gè)性化信息服務(wù)云平臺(tái)中，計(jì)算機(jī)設(shè)備不再是唯一可以與數(shù)字圖書館進(jìn)行交互的工具，它可以將多種終端設(shè)備作為云服務(wù)的載體。
3.1.2 中間管理層。中間管理層基于云計(jì)算的PaaS進(jìn)行部署，不僅可以為高層次服務(wù)提供軟件服務(wù)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫訪問接口，而且還可以為應(yīng)用程序提供開源的環(huán)境，并對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和處理。中間管理層利用虛擬化技術(shù)對(duì)底層基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行虛擬化操作，及時(shí)采集和更新用戶信息，通過提高各節(jié)點(diǎn)圖書館的數(shù)據(jù)訪問速度，進(jìn)而提高圖書館的服務(wù)效率。用戶只需向數(shù)字圖書館提出服務(wù)請(qǐng)求，中間管理層的數(shù)據(jù)處理模塊和資源調(diào)度模塊便可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)，為用戶提供合適的資源。
3.1.3 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層。基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層主要利用虛擬化集群技術(shù)和分布式存儲(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)服務(wù)云平臺(tái)結(jié)構(gòu)的支撐。在虛擬化集群技術(shù)應(yīng)用方面，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層利用該技術(shù)整合分布在不同節(jié)點(diǎn)的物理設(shè)施設(shè)備和資源，包括服務(wù)器、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲(chǔ)設(shè)備等，形成供上層調(diào)度和使用的統(tǒng)一整體。用戶不需要關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行情況，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字圖書館的透明訪問。在分布式存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用方面，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層利用該技術(shù)形成具有強(qiáng)大計(jì)算能力和按需擴(kuò)展能力的資源池，以滿足大規(guī)模并發(fā)用戶對(duì)海量數(shù)據(jù)的個(gè)性化服務(wù)需求。
從圖1中可以看出，數(shù)字圖書館個(gè)性化信息服務(wù)云平臺(tái)可以利用云計(jì)算服務(wù)進(jìn)行構(gòu)建。應(yīng)用服務(wù)層利用SaaS構(gòu)建數(shù)字化管理系統(tǒng)、信息檢索平臺(tái)及其他應(yīng)用服務(wù)軟件;中間管理層利用PaaS構(gòu)建系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)及其應(yīng)用環(huán)境;基礎(chǔ)設(shè)施層利用IaaS構(gòu)建資源池，并利用硬件即服務(wù)實(shí)現(xiàn)資源池利用效果的最大化。
3.2 信息資源的整合創(chuàng)新
云計(jì)算環(huán)境下，數(shù)字圖書館要想連通網(wǎng)上所有信息資源，實(shí)現(xiàn)館際的資源共享和云平臺(tái)的交互操作，就必須在屏蔽信息資源異構(gòu)性的基礎(chǔ)上整合信息資源。在此情況下，數(shù)字圖書館需要將數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、檢索方式、技術(shù)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)作為資源整合的主要內(nèi)容，進(jìn)而形成一種跨數(shù)據(jù)庫、跨平臺(tái)、跨內(nèi)容且具備集成檢索功能的信息資源體系。
3.2.1 數(shù)據(jù)倉庫整合。數(shù)據(jù)倉庫整合是指將信息資源統(tǒng)一存放在同一物理位置中，通過無縫鏈接分散異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息資源的集中管理。在數(shù)據(jù)庫無縫鏈接過程中，其剔除數(shù)據(jù)庫之間重復(fù)的信息，構(gòu)建新的數(shù)字資源有機(jī)整體。利用數(shù)據(jù)倉庫整合模式，能夠?qū)D書館存儲(chǔ)在不同服務(wù)器的信息資源進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)，建立以館藏為核心，整合各種介質(zhì)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、特色資源的OPAC資源系統(tǒng)，以確保為用戶提供最新的數(shù)據(jù)資源。
3.2.2 基于中介器和封裝器的虛擬整合。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)字圖書館信息源數(shù)量多、自治度高、更新速度快的特點(diǎn)，可采取中介器和封裝器的虛擬整合方式，確保數(shù)字圖書館的信息資源能夠滿足局部應(yīng)用和全局應(yīng)用的需求。這種整合方式的實(shí)現(xiàn)路徑為：①利用信息源選擇技術(shù)整合所需信息源。②利用信息抽取技術(shù)轉(zhuǎn)化各種信息源的格式。③制定最優(yōu)
的信息查詢計(jì)劃和調(diào)配方案。④利用中介器整合不同的信息源，為用戶提供一站式訪問服務(wù)。⑤利用語義聯(lián)系消除信息資源的異構(gòu)性，并重新組織各類信息源中的有用資源，提高數(shù)字資源整合質(zhì)量。
3.2.3 整合。整合主要包括資源Agent、用戶Agent、方Agent，這種信息資源整合方式有利于提高整合效率。資源Agent要按照整合系統(tǒng)的表示形式對(duì)處理后的分布式資源進(jìn)行轉(zhuǎn)換;用戶Agent要提供與整合系統(tǒng)交互的接口，并做好用戶信息維護(hù)工作;方Agent負(fù)責(zé)根據(jù)用戶Agent發(fā)出的查詢請(qǐng)求在資源Agent中找尋與之相匹配的資源。同時(shí)，整合模式還可以在非連續(xù)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供資源服務(wù)，使用戶可以利用多種終端設(shè)備，如智能手機(jī)、PDA等，通過瀏覽器進(jìn)入云端存儲(chǔ)器自行選擇所需資源。
3.3 信息安全策略
3.3.1 公鑰基礎(chǔ)設(shè)施策略。公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）主要由公開密鑰密碼技術(shù)、公開密鑰安全策略、數(shù)字證書、證書發(fā)放機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成，是確保數(shù)字圖書館基礎(chǔ)設(shè)施安全的核心策略。將PKI應(yīng)用到數(shù)字圖書館的信息安全管理中，能夠?yàn)樾畔鬏敽痛鎯?chǔ)提供加密認(rèn)證和數(shù)字簽名服務(wù)，避免信息資源被惡意篡改或竊取。
3.3.2 特權(quán)管理基礎(chǔ)設(shè)施策略。特權(quán)管理基礎(chǔ)設(shè)施（PMI）是一種權(quán)限管理與控制技術(shù)。該技術(shù)以PKI體系為基礎(chǔ)，能夠?yàn)橛脩艉头?wù)提供者構(gòu)建安全通信平臺(tái)。在數(shù)字圖書館中運(yùn)用PMI進(jìn)行操作權(quán)限管理，既可以使用戶登陸云服務(wù)平臺(tái)后按照事先授予的權(quán)限查詢所需數(shù)據(jù)，也可以讓數(shù)字圖書館運(yùn)維人員按照事先授予的權(quán)限完成數(shù)據(jù)維護(hù)工作。
3.3.3 終端用戶機(jī)的安全防范策略。由于數(shù)字圖書館云服務(wù)平臺(tái)的終端極容易成為黑客攻擊云服務(wù)平臺(tái)的工具，所以終端用戶必須安裝個(gè)人防火墻、病毒查殺、反惡意軟件等安全防護(hù)軟件，通過定期更新和打補(bǔ)丁確保終端瀏覽器安全。
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1 大數(shù)據(jù)
1.1 "大數(shù)據(jù)"的含義和分類 大數(shù)據(jù)之所以被稱為大數(shù)據(jù)首先因?yàn)樗臄?shù)據(jù)是海量的，而且目前隨著科技發(fā)展，隨著人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的依賴程度不斷提高，這個(gè)海量的數(shù)據(jù)正在超速增長。其次，大數(shù)據(jù)是海量的數(shù)據(jù)被整理納入大數(shù)據(jù)倉庫里，然后對(duì)其進(jìn)行分析挖掘，再利用有價(jià)值的結(jié)論進(jìn)行下一步行動(dòng)的決策[1]。
大數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)內(nèi)容結(jié)構(gòu)上可分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)即行數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里，可以用二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達(dá)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，在形式上有諸如文字、數(shù)字、符號(hào)，能夠用統(tǒng)一的形式加以標(biāo)識(shí)。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括所有格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、各類報(bào)表、圖像、音頻和視頻信息等等，這些內(nèi)容無法用簡單的邏輯表達(dá)實(shí)現(xiàn)，分析起來也需要特別的硬軟件。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，就是介于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)，它一般是自描述的，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容混在一起，沒有明顯的區(qū)分。
1.2 圖書館的"大數(shù)據(jù)" 圖書館的大數(shù)據(jù)首先包括書目數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般屬于圖書館穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，目前這些數(shù)據(jù)的使用多用SQL工具分析。對(duì)于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，小規(guī)模的數(shù)據(jù)，目前的分析工具足可以用了。對(duì)這些數(shù)字化書目數(shù)據(jù)做分析可以反映出一個(gè)圖書館館藏的級(jí)別、服務(wù)的對(duì)象、服務(wù)的傾向和服務(wù)的質(zhì)量。
圖書館的大數(shù)據(jù)雖然以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，但隨著圖書館新服務(wù)的開展，圖書館與讀者的互動(dòng)信息，以及讀者面對(duì)圖書館的各種信息行為都會(huì)被記錄，這些信息將成為圖書館大數(shù)據(jù)中的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這些動(dòng)態(tài)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以來自圖書館業(yè)務(wù)內(nèi)容，也可以來自讀者服務(wù)體驗(yàn)。
2 云計(jì)算
2.1 云計(jì)算的概念 云計(jì)算是并行計(jì)算（Parallel Computing）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）以及Internet 結(jié)合起來的新的網(wǎng)絡(luò)資源提供模式。云計(jì)算是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)為載體，以提供基礎(chǔ)架構(gòu)、軟件、平臺(tái)等服務(wù)為形式，整合大規(guī)?？蓴U(kuò)展的計(jì)算、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、應(yīng)用等分布式計(jì)算資源，進(jìn)行協(xié)同工作的超級(jí)計(jì)算模式[2]。它不僅是資源的簡單匯集，而且為我們提供了一種管理機(jī)制，讓整個(gè)體系作為一個(gè)虛擬的資源池對(duì)外提供服務(wù)，并賦予開發(fā)者透明獲取資源、使用資源的自由。
2.2 云計(jì)算的特點(diǎn)
2.2.1超強(qiáng)的計(jì)算能力 云計(jì)算由成千上萬臺(tái)服務(wù)器組成的集群能賦予用戶前所未有的能力。用戶可以擁有超大的存儲(chǔ)和管理空間，以及超強(qiáng)的計(jì)算能力。
2.2.2海量的存儲(chǔ)空間 云計(jì)算為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供了廣闊的空間，它是將大量的服務(wù)器集群共同組合在一起，形成巨大的空間，所有的數(shù)據(jù)通過云計(jì)算中心運(yùn)算處理后返回給用戶。
2.2.3可靠的安全保障 云計(jì)算使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)，存儲(chǔ)在云里的數(shù)據(jù)資源丟失或硬件崩潰都不會(huì)受到影響，云計(jì)算技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)安全可靠。
2.2.4便利的資源共享 由于是將大量的信息匯聚成一個(gè)整體，對(duì)于同一資源可以供多方共同使用，從而避免了資源不必要的重復(fù)，進(jìn)而提高了信息資源的共享程度。同時(shí)，云計(jì)算可以針對(duì)不同應(yīng)用即時(shí)應(yīng)對(duì)，規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，云計(jì)算下的資源可以根據(jù)應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和配置。
2.2.5良好的系統(tǒng)兼容 對(duì)于不同的操作系統(tǒng)，不同的數(shù)據(jù)格式，不同的數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)，云計(jì)算可以通過一站式檢索不同系統(tǒng)中的相同信息，系統(tǒng)之間可以無縫連接和訪問。
3現(xiàn)階段圖書館信息資源建設(shè)面臨的問題
圖書館的數(shù)字資源包括圖書館引進(jìn)或自建的，擁有磁、光介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)的數(shù)字形態(tài)的文獻(xiàn)資源。根據(jù)數(shù)字資源的種類可分為：電子書、電子刊、二次文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫和其他數(shù)據(jù)庫。根據(jù)數(shù)字資源的存在形式可分為：在線資源和本地鏡像資源。根據(jù)數(shù)字資源的來源可分為：購買的數(shù)據(jù)庫、自建數(shù)據(jù)庫、試用數(shù)據(jù)庫和免費(fèi)數(shù)據(jù)庫[3]?，F(xiàn)階段圖書館都是各自為政，在建設(shè)的過程中存在著很多問題。
3.1 數(shù)字資源重復(fù)建設(shè)問題 目前，館與館之間數(shù)字資源的建設(shè)都是相互獨(dú)立的，在建設(shè)過程中都是按照學(xué)校經(jīng)費(fèi)多少和專業(yè)的需求進(jìn)行資源建設(shè)，一般都不會(huì)考慮其他館的建設(shè)情況，只埋頭建設(shè)自己的數(shù)字資源。這樣勢必造成了大量的人力、財(cái)力的浪費(fèi)，從宏觀的角度看不利于高校圖書館的發(fā)展。
3.2 存儲(chǔ)及檢索技術(shù)問題 隨著數(shù)字圖書館的發(fā)展，圖書館的數(shù)字資源海量增加，而其數(shù)據(jù)管理、備份、存儲(chǔ)設(shè)備能力都十分有限。同時(shí)，數(shù)字資源的圖片檢索技術(shù)、多語言檢索、不同數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)之間的數(shù)據(jù)交換、人機(jī)交互技術(shù)、數(shù)字圖書館所需的軟件和工具等都還有待于技術(shù)上的進(jìn)一步發(fā)展[4]。
3.3 信息資源共享問題 目前，圖書館資源的共享往往局限在一些對(duì)口的、接口相同的數(shù)據(jù)資源上。由于數(shù)字圖書館平臺(tái)技術(shù)不統(tǒng)一，各館間有的數(shù)據(jù)無法相通，這樣就談不上共享。
4 云計(jì)算在未來圖書館信息資源建設(shè)中的應(yīng)用
圖書館信息資源建設(shè)的最終目的是為了滿足用戶的需求，提高服務(wù)質(zhì)量。云計(jì)算的出現(xiàn)使分布在互聯(lián)網(wǎng)中各個(gè)圖書館的資源和服務(wù)整合成為一個(gè)整體，使其服務(wù)的時(shí)間、空間、服務(wù)方式等有了無限擴(kuò)大完善的可能。分析云計(jì)算的特點(diǎn)和它所提供的服務(wù)形式，我們可以看出，云計(jì)算的模式也適用于圖書館的數(shù)字信息資源建設(shè)。
4.1 云計(jì)算可提供圖書館海量信息資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力和提升數(shù)據(jù)安全。
圖書館的基本功能之一就是存儲(chǔ)資源。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，各種信息資源呈爆炸性的增長。目前圖書館通過增加存儲(chǔ)能力來滿足日益增長的資源空間已經(jīng)力不從心。云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不再存儲(chǔ)在本地硬盤，而是通過網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)在云計(jì)算系統(tǒng)中，可以容納海量數(shù)據(jù)，并且不斷更新和增加，為數(shù)字圖書館不斷增加的電子數(shù)據(jù)提供海量的存儲(chǔ)空間。同時(shí)，云計(jì)算采用冗余存儲(chǔ)的方式來保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)副本。在數(shù)據(jù)管理方面，云計(jì)算使資源更加高速、高效地存取，使數(shù)據(jù)的操作頻率遠(yuǎn)大于更新頻率[5]。
4.2 云計(jì)算可實(shí)現(xiàn)圖書館的數(shù)字信息資源整合以及共建共享 云計(jì)算的一個(gè)核心內(nèi)容就是對(duì)"存儲(chǔ)內(nèi)容"的整合與應(yīng)用。云計(jì)算技術(shù)為數(shù)字資源的整合鋪平了道路，它不僅為實(shí)現(xiàn)多種資源的全面共享創(chuàng)造了統(tǒng)一的信息資源平臺(tái)，而且屏蔽了信息資源的不同格式，解決了各類數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和接口問題。基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館將異構(gòu)分布環(huán)境下不同來源的海量數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一整合，可以極大地提高信息資源的利用率，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息資源的共建共享[6]。
4.3 云計(jì)算可提高圖書館信息資源的利用率和信息服務(wù)的能力 云計(jì)算通過對(duì)各種資源、格式使用統(tǒng)一的管理平臺(tái)，共享應(yīng)用和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更大的網(wǎng)絡(luò)效益。圖書館的電子資源將存儲(chǔ)在"云"里無數(shù)服務(wù)器中，而不是存儲(chǔ)在單獨(dú)的某臺(tái)計(jì)算機(jī)中。利用云計(jì)算整合跨數(shù)據(jù)庫、跨地區(qū)數(shù)據(jù)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類型數(shù)據(jù)庫的云整合，形成各類型信息資源服務(wù)云，提高信息資源的利用效率。同時(shí)，利用云計(jì)算，用戶可以在圖書館任意一個(gè)角落隨時(shí)隨地使用已有的"云"中的資源與計(jì)算服務(wù)，這樣簡化和壓縮了圖書館信息組織、信息服務(wù)以及信息獲取的過程，提高了圖書館信息資源的利用效率和社會(huì)價(jià)值。
5 數(shù)字圖書館使用云服務(wù)需注意的問題
5.1 數(shù)據(jù)安全性與保密性 圖書館中哪些數(shù)據(jù)置于云端，哪些數(shù)據(jù)需放在本地是圖書館需研究考慮的問題。圖書館書目信息、讀者個(gè)人信息、電子資源數(shù)據(jù)庫等信息資源需進(jìn)行梳理，然后再研究確定如何存放。關(guān)于圖書館讀者信息等個(gè)人隱私方面信息，更多是政策層面的問題。
5.2 信息資源共享中的版權(quán)問題 "云"模式的數(shù)字圖書館之間通過有關(guān)協(xié)議共享彼此的信息資源，在提高信息資源共享的同時(shí)，可能因?yàn)榘鏅?quán)問題而引發(fā)糾紛。隨著數(shù)據(jù)挖掘、系統(tǒng)共享、信息共享技術(shù)的不斷開發(fā)，置于公共云端的數(shù)字資源有可能成為信息資源共享使用中的對(duì)象而產(chǎn)生版權(quán)問題。所以，云計(jì)算環(huán)境下信息資源中的問題，既要保障信息資源的共享性，又要達(dá)到內(nèi)容不受侵犯等知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，值得關(guān)注[7]。
5.3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題 搭建數(shù)字圖書館的云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)時(shí)，需要考慮到網(wǎng)絡(luò)通信能力的好壞。由于用戶的訪問和應(yīng)用都取決于圖書館的云端服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和流暢性至關(guān)重要。云計(jì)算是客戶端性能最小化、在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中完成的高效信息處理，這對(duì)云計(jì)算集群服務(wù)器的性能有較高的要求，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中通信設(shè)施也需要高性能，才能保證將云計(jì)算的服務(wù)高質(zhì)量地傳給需要的用戶。
6結(jié)論
"大數(shù)據(jù)"是高校圖書館未來發(fā)展無法逃避的發(fā)展趨勢。云計(jì)算模式的出現(xiàn)，給數(shù)字圖書館的發(fā)展提供了更多的技術(shù)和服務(wù)支持，把云計(jì)算運(yùn)用到圖書館中，不僅可以提高資源的利用率，節(jié)約圖書館的資源，也可以給云計(jì)算帶來一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。以信息服務(wù)工作為己任的高校圖書館，如何以"大數(shù)據(jù)"的思維重新認(rèn)識(shí)高校圖書館，如何利用云計(jì)算技術(shù)將已有的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有序組織、深入挖掘與開發(fā)，如何進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)字圖書館的發(fā)展，成為高校圖書館未來發(fā)展的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）02-0080-02
0 引 言
云計(jì)算具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、易用性、高可擴(kuò)展性、按需服務(wù)、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究人員已經(jīng)探索將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字圖書館服務(wù)共享平臺(tái)建設(shè)中，以提高資源共享度。喻昕、王敬一[1]提出了一種數(shù)字圖書館云服務(wù)平臺(tái)的架構(gòu)模型，并設(shè)計(jì)了服務(wù)平臺(tái)管理、運(yùn)行機(jī)制。裴紅羅[2]等提出了一種基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館平臺(tái)架構(gòu)，該平臺(tái)架構(gòu)分為模型數(shù)據(jù)庫、控制算法層和表現(xiàn)應(yīng)用層。陳宮、牛秦洲[3]采用Eucalyptus和Portlet 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館信息服務(wù)平臺(tái)。在我國，數(shù)字圖書館建設(shè)主要集中在高校，但目前關(guān)于數(shù)字圖書館云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的研究，幾乎都將平臺(tái)定位于學(xué)術(shù)資源共享，而忽視了平臺(tái)可以為數(shù)據(jù)挖掘、基因序列測定、天文信號(hào)分析等需高性能計(jì)算支撐的工作提供計(jì)算資源，此外，研究都沒有涉及云計(jì)算平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。因此，本文提出一種基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，為高校自主建設(shè)數(shù)字圖書館云服務(wù)平臺(tái)提供參考。
1 云計(jì)算
1.1 云計(jì)算的基本架構(gòu)
Voorsluys等[5]介紹了多個(gè)云計(jì)算架構(gòu)，其中普遍被認(rèn)可的云計(jì)算通用基本架構(gòu)如圖1所示。其中：IaaS（Infrastructure as a service）表示基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，基礎(chǔ)設(shè)施由虛擬機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、負(fù)載均衡設(shè)備等組成；PaaS（Platform as a service）表示平臺(tái)即服務(wù)，PaaS層包括數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器和開發(fā)工具集等；SaaS （Software as a service）譯為軟件即服務(wù)，SaaS層屬于應(yīng)用層，為云用戶提供各種軟件服務(wù)。例如，Google APPEngine實(shí)際上提供了PaaS服務(wù)；Amazon的云服務(wù)包括：EC2、S3存儲(chǔ)服務(wù)和Elastic Beanstalk，從技術(shù)架構(gòu)來看，前兩者屬于IaaS，而Elastic Beanstalk則屬于PaaS。
圖1 云計(jì)算的基本架構(gòu)
1.2 云計(jì)算平臺(tái)發(fā)展趨勢
Google、Amazon等公司提供的云計(jì)算平臺(tái)無法滿足不同用戶的特定需求，所以，很多機(jī)構(gòu)（如美國國防部）開始構(gòu)建私有內(nèi)部云。一些小公司也致力于幫助客戶構(gòu)建云，如3Tera公司聲稱能夠提供許多Amazon沒有的管理服務(wù)，自主建設(shè)私有云已經(jīng)成為一種潮流。Xen等開源平臺(tái)及軟件的出現(xiàn)，使得學(xué)術(shù)界、中小企業(yè)自主搭建中小型云平臺(tái)成為可能[6]，也為自主建設(shè)數(shù)字圖書館云服務(wù)平臺(tái)提供了一種更加貼近實(shí)際需求的選擇。
2 基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)
本文提出的基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示，平臺(tái)由物理資源層、虛擬化資源層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和用戶層組成，可以滿足用戶對(duì)于存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的需求。
用戶層 服務(wù)匯總、服務(wù)個(gè)性化定制、不同訪問設(shè)備兼容
服務(wù)層 用戶管理、安全管理、資源管理、借閱、檢索、書刊推薦、專題訂閱等
數(shù)據(jù)層 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫訪問模塊
虛擬化資源層 存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源
物理資源層 服務(wù)器、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等
圖2 基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)
2.1 物理資源層
最底層的物理資源主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。物理資源的規(guī)模與結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，難以支持多變的服務(wù)需求，需要通過虛擬化方式將其整合，以便為上層服務(wù)。
2.2 虛擬化資源層
利用虛擬化技術(shù)將各種物理資源整合（或劃分）并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的虛擬化資源，為云計(jì)算平臺(tái)提供了資源調(diào)配上的靈活性，提高了資源利用率。虛擬化資源層包括存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。存儲(chǔ)資源通常由網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算資源主要包含 CPU 資源和內(nèi)存資源。網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化抽象隔離了網(wǎng)絡(luò)中的路由器、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)端口以及其他物理元素的網(wǎng)絡(luò)流量，將每個(gè)物理元素用虛擬表示形式代替，虛擬網(wǎng)絡(luò)元素配置靈活，能夠滿足特定需求。
物理資源層和虛擬化資源層共同組成了基礎(chǔ)設(shè)施層。為降低建設(shè)成本，可以采用開源技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施層，從功能、虛擬化技術(shù)支持程度和商用評(píng)估三個(gè)方面綜合來看，OpenStack是構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施層的理想選擇[7]。作為開源云端運(yùn)算軟件的典型代表，OpenStack具有良好的靈活性、擴(kuò)展性和兼容性，采用分布式和異步的體系結(jié)構(gòu)，支持多種局域網(wǎng)管理方式、虛擬機(jī)鏡像和實(shí)例管理、iSCSI 存儲(chǔ)容器管理等，能幫助用戶快速構(gòu)建云基礎(chǔ)設(shè)施，已有超過 100 多個(gè)全球領(lǐng)先的 IT 公司參與了OpenStack項(xiàng)目。
2.3 數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層包含各種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫訪問模塊。數(shù)據(jù)庫軟件種類繁多，既有商業(yè)化的數(shù)據(jù)庫軟件，也有開源的數(shù)據(jù)庫軟件，不同的數(shù)據(jù)庫軟件依賴于不同的操作系統(tǒng)，如SQL Server只能運(yùn)行在Windows平臺(tái)上，無法與Unix兼容。在云計(jì)算環(huán)境下，各數(shù)字圖書館組成聯(lián)盟有利于資源最大程度的共享，作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字圖書館，其節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性是不可避免的。數(shù)據(jù)庫訪問模塊（也稱為信息集成模塊）用于屏蔽各種數(shù)據(jù)庫的差異性，并提供訪問接口，便于上層服務(wù)完成對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的操作，可以利用Java持久化API等技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)模塊。Java持久化API簡稱JPA是Java EE 5規(guī)范中用于對(duì)象/關(guān)系映射的一組API，它使得對(duì)象（構(gòu)成上層服務(wù)的基本組件）持久化更加規(guī)范和容易實(shí)現(xiàn)。
2.4 服務(wù)層
服務(wù)層由用戶管理服務(wù)、安全管理服務(wù)、資源管理服務(wù)、借閱服務(wù)、檢索服務(wù)、書刊推薦、專題訂閱等模塊組成。用戶管理服務(wù)實(shí)現(xiàn)用戶的增加、刪除、修改、查詢，并通過角色劃分賦予各用戶以不同的權(quán)限。安全管理服務(wù)完成用戶身份認(rèn)證，按角色來區(qū)分訪問控制。資源管理服務(wù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的管理，包括調(diào)度、動(dòng)態(tài)部署、配置和回收。借閱服務(wù)實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)圖書資料的管理。檢索服務(wù)滿足學(xué)術(shù)資源的檢索、下載，書刊推薦和專題訂閱等則實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)。
服務(wù)層的實(shí)現(xiàn)可采用J2EE平臺(tái)。J2EE是當(dāng)前的主流平臺(tái)之一，具有支持異構(gòu)環(huán)境、可伸縮性強(qiáng)、采用多層的分布式服務(wù)模型等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)J2EE的工具很多（如Eclipse），這些工具通常都提供向?qū)?、上下文幫助、可視化工具及代碼自動(dòng)生成等功能，可避免不必要的重復(fù)編碼，幫助開發(fā)人員快速構(gòu)建應(yīng)用程序。
2.5 用戶層
用戶通過門戶訪問云服務(wù)，而訪問方式卻各不相同，可以分Web服務(wù)、Web應(yīng)用、外部服務(wù)和非Web應(yīng)用等，因此，需要實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部服務(wù)的匯總、服務(wù)個(gè)性化定制以及針對(duì)計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等不同設(shè)備的顯示。實(shí)現(xiàn)技術(shù)可以采用JSF（JavaServer Faces），JSF提供了一種以組件為中心的用戶界面（UI）構(gòu)建方法，采用基于組件和事件驅(qū)動(dòng)的開發(fā)模式，為Java Web應(yīng)用程序開發(fā)帶來了極大的便利，使得開發(fā)人員可以專注于業(yè)務(wù)邏輯，加速Web應(yīng)用程序的構(gòu)建。
3 結(jié) 語
作為圖書館的主要依托單位，各高校應(yīng)該將最新的云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字圖書館或聯(lián)盟的建設(shè)，構(gòu)建云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源大范圍共享，減少重復(fù)建設(shè)。在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，高?？梢猿浞掷醚邪l(fā)人員優(yōu)勢，自主建設(shè)云服務(wù)平臺(tái)。本文分析了高校對(duì)于云服務(wù)平臺(tái)的主要需求，提出了基于云計(jì)算的數(shù)字圖書館服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)模型，詳細(xì)說明了架構(gòu)模型每層的構(gòu)成及功能，在研究主流開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，選用的技術(shù)具有成熟度高、兼容性強(qiáng)、研發(fā)難度低等特點(diǎn)，適合于快速構(gòu)建云服務(wù)平臺(tái)，可以為今后的建設(shè)工作提供參考和借鑒。
參 考 文 獻(xiàn)
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（一）云計(jì)算的概念
云計(jì)算在高校圖書館數(shù)字資源建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，那么什么是云計(jì)算呢，通過查閱相關(guān)的資料，我們知道，所謂的云計(jì)算，就是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上開發(fā)的一種計(jì)算方法，它的運(yùn)算速度很快，能夠瞬間根據(jù)客戶的要求來計(jì)算出相對(duì)應(yīng)結(jié)果。
（二）云計(jì)算的特點(diǎn)
1.具有很高的安全性
云計(jì)算是一種快捷的計(jì)算方式，其計(jì)算的速度非?？?，并且它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也非常安全，運(yùn)用云計(jì)算以后，用戶可以降低對(duì)數(shù)據(jù)安全問題的擔(dān)憂，云計(jì)算數(shù)據(jù)庫的管理技術(shù)越來越進(jìn)步，并且相關(guān)的科研人員在研發(fā)更加安全的數(shù)據(jù)保管技術(shù)，對(duì)于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，一般都有科學(xué)的安全權(quán)限管理策略，相關(guān)用戶只需要付出相對(duì)較小的金錢，就能夠得到云計(jì)算高校、安全的服務(wù)。
2.相對(duì)價(jià)格較低
云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方法，其構(gòu)成云的節(jié)點(diǎn) 相對(duì)來說價(jià)格很低，在云計(jì)算的數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)管理中，都可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的無人且自動(dòng)化控制，并且，同一個(gè)云可以同時(shí)支持多種程序運(yùn)行。所以，云計(jì)算的適用性非常強(qiáng)，大大地提高了資源的使用率，用戶只需要花費(fèi)相對(duì)較少的金錢，就能取得更好的使用效果。
3.可以同其他用戶之間方便地實(shí)現(xiàn)信息共享
相比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)共享方式，云計(jì)算只需要一份原始數(shù)據(jù)，安全的處在服務(wù)器中，任何想要訪問這些數(shù)據(jù)的人，只要得到相關(guān)管理人員的同意，就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，這樣不僅節(jié)約了空間，還大大地節(jié)約了時(shí)間，提高了工作人員的工作效率，當(dāng)前，其服務(wù)器的安全問題至關(guān)重要，這是一個(gè)值得深入研究的話題。
4.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力非常強(qiáng)大
整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的非常流暢，但是在線下，實(shí)際上是多臺(tái)服務(wù)器共同組成的計(jì)算機(jī)群，它們之間協(xié)同工作所產(chǎn)生的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力是非常強(qiáng)悍的，能夠完成各種復(fù)雜的工作，并且保證工作的效果。
二、高校圖書館信息資源建設(shè)的現(xiàn)狀
（一）數(shù)字信息不平等現(xiàn)象比較突出
由于各高校的辦學(xué)性質(zhì)、學(xué)校所處的地域各不相同，在不同的高校，其數(shù)字資源的信息化建設(shè)工作相差的非常大，經(jīng)濟(jì)條件好的地方要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的好于經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)，大城市總體上要領(lǐng)先于中小城市，一些偏遠(yuǎn)的地方，例如西藏、青海等，其高校圖書館信息資源的建設(shè)非常落后，但是不可否認(rèn)，像西藏、青海這些偏遠(yuǎn)地區(qū)，圖書館有很多有特色的民族方面的資料。
（二）高校圖書館的數(shù)字資源的共享程度和深度還不是很高
當(dāng)下，很多高校之間都成立了信息資源共享平臺(tái)，但是，這些平臺(tái)大部分都是高校自發(fā)性成立的，本著互補(bǔ)的原則，總體管理不是非常規(guī)范，本意是為了共享各高校之間的優(yōu)勢和特色資源，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展，但是，實(shí)際情況沒有達(dá)到這個(gè)效果，很多圖書館為了各種各樣的原因，不愿意把一些真正有深度有特色的東西拿出來共享，整個(gè)聯(lián)盟機(jī)構(gòu)不太理想。
（三）數(shù)字信息資源難以回避版權(quán)問題
在數(shù)字資源的時(shí)代，各高校將自己所有用版權(quán)的一些數(shù)字資源和其他高校一起在與計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行共享，但是，這些獨(dú)立版權(quán)的材料如何才能夠保證其教育的目的，而不是被一些投機(jī)取巧的人用作商業(yè)開發(fā)，這始終是很難避開的一個(gè)問題。很多資源不應(yīng)該是完全免費(fèi)的，那里蘊(yùn)含著開發(fā)者大量的心血，應(yīng)該有它的價(jià)值所在。如果很多共享資源被用作商業(yè)用途，那就會(huì)影響高校之間聯(lián)盟的信任，這是一個(gè)難題。
三、探索數(shù)字信息資源管理和利用的有效方法
（一）建立數(shù)字信息資源共享平臺(tái)
各大高校之間應(yīng)該認(rèn)真地去探討成立一個(gè)規(guī)模大、內(nèi)容全的數(shù)字資源共享平臺(tái)的可能性，只有這樣 ，各高校之間的資源才能夠?qū)崿F(xiàn)共享，更好的指導(dǎo)教學(xué)、科研工作。在云計(jì)算發(fā)展的背景下，依托云計(jì)算去成立多所高校聯(lián)合成立的圖書館信息資源系統(tǒng)對(duì)于信息的共享有著不可比擬的重要意義。通過云計(jì)算的先進(jìn)方法，各大高校圖書館的數(shù)字資源可以有效地整合起來，建立一個(gè)良好的共享平臺(tái)，將所有的數(shù)字資源進(jìn)行集成，設(shè)立統(tǒng)一的訪問端口，平臺(tái)內(nèi)的高?？梢酝ㄟ^這個(gè)統(tǒng)一的端口去訪問共享數(shù)字資源，并且，各高校也可以將本學(xué)校有特色、有深度的資源傳到服務(wù)器上，其他高校一起來分享成果，促成大家的共同發(fā)展，這就能能夠真正地做到資源的有效整合和有效利用，促進(jìn)所有高校的共同發(fā)展。
（二）培訓(xùn)具有推廣數(shù)字信息資源素養(yǎng)的圖書館員
圖書館的工作人員一定要有過硬的專業(yè)素質(zhì)，同時(shí)要給師生提供良好的服務(wù)。在云計(jì)算的背景下，高校圖書館的相關(guān)工作人員應(yīng)該為師生提供更好的各方面服務(wù)，圖書館工作人員應(yīng)該努力地提高自身的專業(yè)技能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)等加強(qiáng)理論和實(shí)踐學(xué)習(xí)，創(chuàng)新自己以往的工作模式，深入的理解在云計(jì)算背景下圖書館工作人員應(yīng)該掌握的各項(xiàng)技能。另外，高校也要認(rèn)識(shí)到在云計(jì)算的背景下，提高圖書館工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的重要性，應(yīng)該組織工作人員去圖書館數(shù)字資源管理出色的高校進(jìn)行學(xué)習(xí)，回來以后給大家傳授經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，還應(yīng)該組織本校工作人員經(jīng)常進(jìn)行討論，不斷地提高高校圖書館工作人員的業(yè)務(wù)能力，使他們?yōu)橛脩籼峁└玫姆?wù)，培養(yǎng)一大批優(yōu)秀的云圖書館員。
（三）制定有利于數(shù)字信息資源管理和利用的規(guī)章制度
根據(jù)高校圖書館的實(shí)際情況，去制定相應(yīng)的規(guī)章制度，保證數(shù)字資源在云計(jì)算的背景下能夠合理地被利用。在高校圖書館的數(shù)字資源中應(yīng)用云計(jì)算的方式，高校必須要對(duì)云計(jì)算有深入的理解，尤其是云計(jì)算的一些規(guī)則，應(yīng)該進(jìn)行更深層次的討論，建立起符合實(shí)際情況的規(guī)章制度，同時(shí)，為了保證數(shù)字資源的安全性和可靠性，應(yīng)該利用那些先進(jìn)的技術(shù)手段，加大數(shù)字資源的存儲(chǔ)容量，提高安全系數(shù)，同時(shí)，高校對(duì)于圖書館的數(shù)字資源也應(yīng)該定期組織專人進(jìn)行管理，對(duì)一些重要的資源要做好備份工作。
（四）收費(fèi)方式和收費(fèi)金額要根據(jù)實(shí)際情況來制定
在云計(jì)算的背景下創(chuàng)建云圖書館，也是需要一定的資金和人力成本投入，而成本的回收對(duì)于創(chuàng)建者來說也是必須要考慮的。國外同行在這方面有了一定的經(jīng)驗(yàn)，采取了各種各樣的收費(fèi)方式和收費(fèi)金額，也取得了不錯(cuò)的效果。要想使高校聯(lián)盟的數(shù)字資源的作用體現(xiàn)地更加明顯，整個(gè)云圖書館的基礎(chǔ)硬件設(shè)置、制度管理還有相關(guān)配套的軟件等必須要進(jìn)一步的升級(jí)，要想維護(hù)云圖書館的正常升級(jí)，就必須要有收入來支撐。在收費(fèi)模式上，根據(jù)實(shí)際情況，云圖書館中的數(shù)字資源可以推行會(huì)員制收費(fèi)和非會(huì)員制收費(fèi)兩種方法相結(jié)合，也可以推出月費(fèi)、年費(fèi)等收費(fèi)模式。在收費(fèi)的金額上，可以根據(jù)使用者的使用量來進(jìn)行折扣計(jì)算，也可以借鑒其他成熟的收費(fèi)金額模式酌情處理，總之，就是要確立一個(gè)符合實(shí)際情況的云圖書館數(shù)字資源收費(fèi)模式。
（五）確保云計(jì)算終端的穩(wěn)定運(yùn)行
中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2015)10(a)-0132-02
作者簡介：吳高杰（1991,4—）,男，江蘇江陰人，本科，學(xué)員，研究方向：計(jì)算機(jī)控制其他機(jī)器工作
在市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，工業(yè)企業(yè)面臨著巨大的市場競爭，因此，對(duì)于工業(yè)制造企業(yè)而言，如何在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度提高企業(yè)生產(chǎn)效率，已經(jīng)逐漸成為了工業(yè)制造企業(yè)所普遍面臨的難題。工業(yè)自化已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的趨勢，而計(jì)算機(jī)控制技術(shù)則在其中發(fā)揮著重要的作用，NC、PLC等先進(jìn)技術(shù)的使用成為了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用的鍵，其自身的發(fā)展也逐漸向著精密化、靈活化、開放化的方向發(fā)展。
1工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)概述
石油、石化、建材、冶金等都屬于工業(yè)生產(chǎn)，它所涵蓋的范圍廣泛，可以是指一臺(tái)生產(chǎn)的設(shè)備或是一條生產(chǎn)線，也可以指一間廠或是一家企業(yè)。在工業(yè)制造行業(yè)中，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)指的是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，它強(qiáng)調(diào)的是在綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子設(shè)備、控制理論以及相關(guān)的儀器儀表的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)制造全過程的動(dòng)態(tài)化、智能化監(jiān)測和控制。在這個(gè)過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、生產(chǎn)資料的合理配置，并為決策者的決策行動(dòng)提供參考，其最終目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)消耗和成本，減少對(duì)環(huán)境的污染?？傮w而言，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)包含了三個(gè)部分，分別是硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和系統(tǒng)技術(shù)。硬件系統(tǒng)中包含了各項(xiàng)控制設(shè)備和儀器，以及執(zhí)行命令的執(zhí)行器等。系統(tǒng)技術(shù)則包含了各項(xiàng)集成技術(shù)，具體包括硬件集成技術(shù)、軟件集成技術(shù)、軟件和硬件集成技術(shù)等。而各類軟件則屬于軟件系統(tǒng)，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，包括了管理軟件、控制軟件和測量軟件等。這三個(gè)部分的內(nèi)司其職，又相互配合，共同實(shí)現(xiàn)了工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)和控制。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)，對(duì)提高企業(yè)員工素質(zhì)、提高企業(yè)生產(chǎn)制造能力具有重要意義，同時(shí)，這也是優(yōu)化工業(yè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，避免“三高”的重要舉措。
2計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概述
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的一項(xiàng)技術(shù)，其主要的目標(biāo)是采集和控制生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，并以計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)為依托，利用相應(yīng)的控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。換而言之，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由軟件控制算法、硬件系統(tǒng)和上位機(jī)操控軟件三個(gè)部分構(gòu)成。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)擁有高速的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理能力，因此被運(yùn)用于各項(xiàng)命令的執(zhí)行，通過對(duì)被控對(duì)象的控制，達(dá)到工業(yè)自動(dòng)化控制的目的。事實(shí)上，從很大程度上來說，對(duì)計(jì)算機(jī)的控制也需要借助一些輔助部件。上位機(jī)操控軟件的主要作用是現(xiàn)人機(jī)的交互，其最大的作用在于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出，同時(shí)承擔(dān)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的任務(wù)，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，在發(fā)現(xiàn)異常狀況時(shí)能夠發(fā)出警報(bào)。在輔助工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要進(jìn)行經(jīng)常性的信息交互，通常情況下，信息交互能夠采用有線通訊和無線通訊兩種方式。總而言之，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的要目的一方面在于實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的控制；另一方面是實(shí)現(xiàn)控對(duì)象的優(yōu)化。
3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理
硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩個(gè)重要組成部分，要想實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制功能，需要采取專門的數(shù)字、模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備。在實(shí)際工業(yè)自動(dòng)化控制過程中，通常會(huì)采用實(shí)時(shí)控制方式，大多數(shù)控制過程計(jì)算機(jī)運(yùn)行的可靠性要求較高，但是對(duì)其運(yùn)算速度并無硬性要求，只強(qiáng)調(diào)其必須能夠響應(yīng)及時(shí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的工作原理主要分為三個(gè)步驟：第一，數(shù)據(jù)采集。通過對(duì)被控制目標(biāo)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)中。第二，實(shí)時(shí)決策。通過計(jì)算機(jī)中的特定軟件，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算和分析，根據(jù)預(yù)定的控制規(guī)則，執(zhí)行下一步控制計(jì)劃。第三，完成控制任務(wù)。計(jì)算機(jī)所做出的決策會(huì)發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以控制信號(hào)為依據(jù)，對(duì)相關(guān)任務(wù)進(jìn)行分配，并執(zhí)行相關(guān)的控制動(dòng)作，完成自動(dòng)化控制的任務(wù)。在實(shí)際控制工作中，三個(gè)控制過程不斷重復(fù)循環(huán)，確保系統(tǒng)能夠按照相應(yīng)的要求進(jìn)行工作，且能夠處理一些設(shè)備自身和控制對(duì)象的異常情況。
4工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用
工業(yè)生產(chǎn)過程中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用路徑可從數(shù)字控制、可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)傳感器等五個(gè)方面進(jìn)行分析。
4.1數(shù)字控制
數(shù)字控制（NC）是自動(dòng)化方法的一種，指的是借助符號(hào)和數(shù)字等對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行編程控制，因此，也簡稱為“數(shù)控”。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，需借助專門的計(jì)算機(jī)設(shè)備，將操作命令以數(shù)字的狀態(tài)發(fā)送給設(shè)備，使得設(shè)備能夠依據(jù)原先設(shè)計(jì)好的程序運(yùn)行。在數(shù)字控制系統(tǒng)中軟件技術(shù)是核心和關(guān)鍵所在，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制具有重要影響，良好的數(shù)字控制技術(shù)是提高設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行能力的重點(diǎn)。在診斷設(shè)備故障和設(shè)備維修的過程中，數(shù)字控制能夠診斷出AI故障，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外，通過已建立的數(shù)據(jù)庫功能，還可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修和維護(hù)，修復(fù)相關(guān)故障，并在漏洞擴(kuò)大之前實(shí)現(xiàn)零件的更換，最大限度提高數(shù)控系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。
4.2可編程邏輯控制器
可編程邏輯控制器（PLC）從本質(zhì)上而言是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，其主要是為工業(yè)生產(chǎn)而專門研發(fā)的。數(shù)字運(yùn)算操作是其基礎(chǔ)性工作，而編程存儲(chǔ)器則是其核心，模型和數(shù)字是其輸入或輸出的主要方式，通過這種數(shù)字或模型的輸入和輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程和機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制。可編程邏輯控制器在被運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)制造后，其工作內(nèi)容也被分為個(gè)部分，主要是數(shù)據(jù)采集和輸入、命令程序的執(zhí)行、結(jié)果的輸出和刷新，這三部分的工作內(nèi)容共同形成了一個(gè)掃描周期?？删幊踢壿嬁刂破鞴I(yè)自動(dòng)化控制中的使用較為廣泛，歸根結(jié)底是因?yàn)槠渥陨碓谛阅芊矫鎿碛兄T多優(yōu)勢。首先，它具有使用便捷、操作簡單的特點(diǎn)。其次，它的功能較為強(qiáng)大，設(shè)施設(shè)備齊全，表現(xiàn)出良好的性價(jià)比。再次，它的運(yùn)行可靠性高，能夠適應(yīng)各種不同的生產(chǎn)制造環(huán)境，且抗干擾能力強(qiáng)。最后，它具有維護(hù)和檢修方便的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)程序的在線修改。
4.3分布式控制系統(tǒng)
工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)和功能上來講，就是一個(gè)中型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這個(gè)分布式的控制系統(tǒng)，能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、處理和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。這種多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)用是以計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和微型計(jì)算機(jī)的使用為基礎(chǔ)的，它的出現(xiàn)使得自動(dòng)化技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的使用更加科學(xué)可靠，其出現(xiàn)和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要工作則是實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)工程中相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，并將分析所得信息反饋給計(jì)算機(jī)，在這個(gè)分析和反饋的過程中，中央計(jì)算機(jī)只負(fù)責(zé)系統(tǒng)的集中管理和分散控制工作，使得工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作的可靠性大大增強(qiáng)。場控器是分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通常情況下場控器中包含了I/0部件，通過該部件分布式控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和控制、執(zhí)行，再經(jīng)由人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行命令的，再通過網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳遞。在現(xiàn)場控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相關(guān)算法預(yù)先存儲(chǔ)于運(yùn)行內(nèi)存中，在實(shí)際操作中，能夠依據(jù)自動(dòng)控制需求，進(jìn)行組態(tài)。
4.4計(jì)算機(jī)傳感器
在工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用和實(shí)現(xiàn)需要依賴于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、軟件技術(shù)和傳感設(shè)備的支持，在這其中傳感設(shè)備發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中自動(dòng)化監(jiān)測的重要條件。傳感設(shè)備具有數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和精密化的特點(diǎn)，其相關(guān)性能從某種程度上來說決定著工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的產(chǎn)品的品質(zhì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集和整理，進(jìn)而獲取設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測和控制，確保自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)安全，最終達(dá)到提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的目的。現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)傳感器的使用正處于發(fā)展階段，在未來的發(fā)展過程中，其運(yùn)行的可靠性和精確性都將得到有效的提高，最終向著更高級(jí)的智能化和更低的能源消耗方向發(fā)展，其綜合性能將得到大大提升。
4.5自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線應(yīng)用
現(xiàn)場總線指的是數(shù)字化通信的檢測和控制系統(tǒng)，其被廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化制造行業(yè)中?，F(xiàn)場總線擁有專門的處理器，將這個(gè)處理器與測量控制器連接后，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算和通信的能力。它使用雙絞線作為通信的媒介，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與測量控制器的多個(gè)對(duì)等連接，自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場總線能夠?qū)⒎稚⒌臏y量控制器變成網(wǎng)絡(luò)探測的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)式的自動(dòng)控制?，F(xiàn)場總線的使用為自動(dòng)控制設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息交互和數(shù)據(jù)分析提供了保障，再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的作用，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的異常狀況，并實(shí)現(xiàn)異常狀況的及時(shí)排除，使得工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)過程中信息溝通更加便捷?，F(xiàn)場總線在信息交互、數(shù)據(jù)更新和信息顯示等方面都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢，因此，在自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展中，現(xiàn)場總線技術(shù)的使用是其必然的發(fā)展趨勢。
5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域使用廣泛，其運(yùn)用涉及到網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制軟件、自動(dòng)控制技術(shù)等。近些年來，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用水平越來越高，其科技含量也越來越高，有效加快了企業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，其應(yīng)用的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）開放性特點(diǎn)。相對(duì)而言計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有公開性和開放性的特點(diǎn)，其開放性特點(diǎn)主要表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)所有設(shè)備和系統(tǒng)的連接，確保各項(xiàng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際操作中，工業(yè)企業(yè)可根據(jù)自身的實(shí)際需求，選擇接入的系統(tǒng)和設(shè)備，表現(xiàn)出極大的靈活性和便捷性。
（2）交互性和可操作性特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備能夠相互連接，共同構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞的系統(tǒng)，因此，在這個(gè)系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備是可以相互替換和代替的。
（3）智能化特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)化系統(tǒng)的總線具有智能化的特點(diǎn)，現(xiàn)場總線通過傳感設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場各設(shè)備的分析和監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制，確保其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)處理系統(tǒng)故障。
（4）精確性高。相對(duì)于一般調(diào)節(jié)器而言，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有超強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算能力，能夠最大限度縮小和控制偏差，確保其控制精度不會(huì)受到元件老化、噪音等因素的影響。
6結(jié)語
總之，工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程，尤其是在這其中還摻雜了許多大型設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)的使用，大大增加了自動(dòng)控制的難度。計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的使用，為其提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，為其進(jìn)步和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為企業(yè)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率提供了可能。在未來的發(fā)展過程中，必須加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究，除了不斷完善現(xiàn)有的技術(shù)之外，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)，使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)能夠更好地服務(wù)于工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，促使我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。
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引言
不斷增長的電子元器件市場始終保持著對(duì)高性能運(yùn)算放大器的巨大需求。寬帶、低功耗、高精度只是新產(chǎn)品要求的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。雖然這些參數(shù)已經(jīng)得到的不斷地提高，但對(duì)設(shè)計(jì)人員來說，理想的運(yùn)算放大器依然是一個(gè)“神話”，在運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)中仍然需要做出各種折中選擇。值得慶幸的是，大多數(shù)設(shè)計(jì)會(huì)非常重視放大器的某一個(gè)參數(shù)，這樣，通過犧牲其它參數(shù)指標(biāo)可以滿足最終要求的設(shè)計(jì)方案。由此可見，我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)并非創(chuàng)建一個(gè)理想的運(yùn)算放大器，而是為具體應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)最佳的運(yùn)算放大器。
針對(duì)具體應(yīng)用優(yōu)化運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)
電池供電產(chǎn)品的發(fā)展需要功耗更低的運(yùn)算放大器，便攜產(chǎn)品中的運(yùn)算放大器通常工作在較低的單電源電壓(正電壓)下，消耗極低的電源電流，這無疑是設(shè)計(jì)人員所面臨的一個(gè)巨大難題，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)在要求低功耗的同時(shí)，還需要工作在較高頻率或要求低噪聲。
另外，便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)電路板尺寸要求非?？量?，因此，小的封裝尺寸是另外一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較普遍的小外形(so)表面貼封裝相對(duì)于一些新型封裝，如SOT23、SC70或晶片級(jí)封裝，如UCSP，已經(jīng)不是真正意義上的“小尺寸”。新推出的小型封裝減小了寄生電感和寄生電容，因而改善了電路的交流特性，但由于應(yīng)用場合對(duì)硅片尺寸的苛刻要求，這種封裝器件的失調(diào)電壓會(huì)增大。所幸借助成熟的IC設(shè)計(jì)可以在一定程度上降低失調(diào)電壓。
半導(dǎo)體處理工藝的進(jìn)步有助于開發(fā)更高性能、更低成本的運(yùn)算放大器。傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器采用純雙極型工藝制作，而新的設(shè)計(jì)技術(shù)則融入了其它幾種處理工藝，包括：CMOS、BiCMOS或互補(bǔ)雙極型工藝(CB)。從成本考慮，CMOS處理工藝占據(jù)了運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的主導(dǎo)地位，隨著工藝的不斷改進(jìn)，CMOS技術(shù)對(duì)器件性能(噪聲等)的限制越來越少。當(dāng)然，更高性能的器件需要采用多種處理工藝。
為了滿足各種應(yīng)用的需求，集成電路制造商對(duì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器進(jìn)行了改進(jìn)?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員不得不從種類繁多的運(yùn)算放大器中做出正確的選擇，例如：精密放大器、儀表放大器、電流檢測放大器、高速放大器，甚至是音頻放大器、視頻放大器等。對(duì)器件性能的改進(jìn)已經(jīng)成為面向應(yīng)用的規(guī)格優(yōu)化。
精密的運(yùn)算放大器通常不能提供寬帶特性，但其失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移非常小，所保證的失調(diào)電壓通常能夠低至1μV。利用自動(dòng)歸零和斬波穩(wěn)定技術(shù)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保持失調(diào)漂移最小。斬波穩(wěn)定運(yùn)算放大器在信號(hào)通道包括一個(gè)“斬波”放大器，可連續(xù)修正運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓，從而在全溫范圍內(nèi)獲得出色的失調(diào)電壓指標(biāo)。
除了低失調(diào)電壓外，較低的電源電壓也使得滿擺幅或Beyond-the-Rails輸入級(jí)以及滿擺幅輸出級(jí)電路更加重要。滿擺幅輸入允許輸入電壓能夠達(dá)到負(fù)電源電壓至正電源電壓的范圍，Beyond-the-Rails輸入則允許輸入電壓超出器件的供電電壓范圍。重要的是，滿擺幅輸出允許獲得較大的輸出擺幅，最大輸出電壓能夠達(dá)到與電源電壓相差幾個(gè)毫伏的水平，這一特性對(duì)于低壓供電下試圖獲得最大動(dòng)態(tài)范圍的運(yùn)算放大器來說尤其重要。對(duì)于1V甚至更低電壓供電的運(yùn)算放大器來說，輸入共模電壓和輸出電壓范圍的一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)展都非常關(guān)鍵。
高速信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展需要單端輸入或差分輸入模式的精密、高速運(yùn)算放大器，許多新型高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)還需要關(guān)注低功耗、低電源電壓指標(biāo)。無論何種IC，速度和功耗始終是一對(duì)兒矛盾、需要折中處理的指標(biāo)。高速運(yùn)算放大器可以使帶寬達(dá)到1GHz量級(jí)，但是，低壓供電的器件卻很難達(dá)到這一指標(biāo)。按照當(dāng)前的技術(shù)水平，3V供電時(shí)，可以輕松獲得數(shù)百兆赫茲的帶寬，IC制造商仍在尋求打破這一極限的方法。
音頻和視頻應(yīng)用對(duì)于運(yùn)算放大器也存在一些特殊要求。音頻放大器不同于傳統(tǒng)的精密放大器，需要放大器在音頻頻率范圍內(nèi)提供出色的動(dòng)態(tài)特性。音頻放大器的一個(gè)發(fā)展趨勢是在內(nèi)部集成電荷泵，例如，Maxim的DirectDrive放大器，從而在單電源供電時(shí)省去大尺寸的隔直流電容(一般采用大尺寸的電解電容)。利用DirectDrive技術(shù)可以改善放大器的低頻響應(yīng)，甚至獲得很好的直流響應(yīng)特性，降低低頻端的總諧波失真。另外，DirectDrive技術(shù)還降低了系統(tǒng)成本和電路板尺寸，這為便攜產(chǎn)品提供了一個(gè)極具競爭力的優(yōu)勢。
