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本节的内容主要包括系统的计算模式（也就是宏观的部署模式，包括中间件技术）、性能评价和可靠性基础3个方面的内容，约占本章知识点的22%左右。
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本知识点主要需要掌握C/S和B/S两种典型计算模式的特点和应用性，能够正确区别二层、多层结构与C/S、B/S的交叉性，对各种常见的中间件技术及最新的网格计算有基本的了解。
由于不同的历史时期，计算机系统的特点、应用系统的要求有着很大的不同，因此就产生了不同的系统计算模式。
（1）计算模式的分类。
· 哑终端/主机模式：最早的计算模式，也称为分时共享模式，让用户同时共享CPU资源和数据存储功能。这种模式是利用 主机 的能力进行应用，采用 无智能 的 终端 对应用进行 控制 。
· C/S 计算模式（Client/Server，客户/服务器）：随着个人计算机的发展，客户端可以拥有较高的处理能力，这就催生了客户/服务器模式。这种模式的最大特点是：
由客户机负责处理用户界面，提高了桌面智能；最优化地共享了服务器资源；优化了网络利用率；允许应用程序有较好的可维护性和可移植性。它的出现充分发挥了客户机和服务器的处理能力，从而向用户提供有效的服务。
二
层
C/S
：将应用软件分成两部分。一部分是在客户PC上执行的，负责显示服务和事务逻辑功能
（表示层+业务逻辑层）
；另一部分是在数据库服务器上处理的，负责完成数据访问功能
（数据访问层）
。它的最大缺点在于升级应用程序将需要升级所有的客户机，而且难以应用于广域网环境中。
三层C/S（有时也称为
N
层或多层）：根据需要将一个应用程序重构为三层或更多层的结构。最基本的三部分是：
客户机
负责显示服务
（表示层）
和小部分事务逻辑；
应用服务器
负责事务逻辑（
业务逻辑层
）；
数据库服务器
完成数据访问功能（
数据访问层
）。这样能够有效地减少网络上的数据传输，而且当升级应用系统时，只需更新服务器端即可。
· B/S计算模式（Browser/Server，浏览器/服务器）：它是将 Web技术 与数据库技术结合起来的一种应用模式，这种模式把所有 应用功能 和 数据库 集中放在 服务器端 ，实现了开发环境与应用环境的分离，便于管理和系统维护。该模式最大的优点在于客户端 无须安装专用软件 ，只需使用Web浏览器即可。B/S结构通常也是三层结构的：以Web页面作为表示层（运行在Web服务器上）；以服务器端程序作为业务逻辑层（运行在应用服务器上）；最终通过与数据访问层（数据库服务器）的交互完成数据的存取。通常也称为“瘦客户端”模式。
（2）主要中间件技术。
· CORBA （通用对象请求代理结构）：是OMG于1989年推出的一种面向对象的中间件规范。CORBA是一种 异构 平台下的与 语言无关 的对象互操作模型，它采用接口定义语言（IDL）进行服务描述，与具体实现语言无关。CORBA服务分为两部分，在客户机端叫作IDL 桩 （Stub），在服务器端叫作IDL 骨架 （Skeleton），它们之间使用ORB（对象请求代理）总线通信。ORB是CORBA的核心，是使客户应用程序能够调用远端对象方法的一种机制。
· COM/DCOM （组件对象模型/分布式组件对象模型）：COM是Microsoft制定的基于组件的编程框架，它通过一组接口来提供服务。而DCOM则是COM技术在分布式计算方面的自然延伸，使COM组件在不同机器的两个进程间通信。而后，该技术又经历了DNA，COM + ，现在已成为Microsoft的核心战略：.NET（它还结合了MTS）。
· J2EE / EJB （Java企业版/企业级JavaBeans）：它与Sun公司开发的平台无关、可移植、支持并发访问和安全、完全基于Java的开发服务器端中间件的标准。它支持分布式操作协作Java RMI和IIOP，可以通过Java Servlet，EJB等形式支持不同业务需求。
· WebServices （Web服务）：WebServices就是可以通过Web描述、发布、定位和调用的模块化应用，它是一个可以工作在Internet上的远程服务组件。首先，服务提供方使用WSDL（Web服务描述语言，类似IDL）说明服务；然后使用UDDI发布服务；服务使用方也是使用UDDI查找服务；而它们之间的访问与通信则使用基于HTTP协议的SOAP（简单对象访问协议）协议。
（3）网格计算。
网格计算是指利用因特网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个虚拟的超级计算机，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的一张网格，故而称这种计算方式为“网格计算”，它也是分布式计算的一种。网格计算是高性能、协同计算，是普遍计算和公用计算的基础和雏形。
网格计算模式首先把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算这些“小片”的软件通常是一个预先编制好的程序，然后处于不同节点的计算机可根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断和程序。只要处于节点上的计算机的用户不使用计算机，程序就会工作。
网格计算系统一般由网格硬件、网格操作系统、网格界面、网格应用4层基本结构构成。网格系统可以分为资源层、中间件层和应用层3个基本层次。
网格协议是GPL的“Globus”，该协议分为5层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。
网格计算通常需要具有资源管理和任务调度工具（资源的描述、组织和管理，属于网格计算的中间件）、监测工具（性能分析和监测工具）、应用层的可视化工具（把计算结果转换成直观的图形信息）。
在全球Grid论坛上，Globus工具包开放源码小组（主要成员是Argonne国家实验室、芝加哥大学和南加州大学）和IBM公司共同倡导开放式网格服务体系结构（Open Grid Services Architecture，OGSA）。OGSA是在Globus网格计算工具包和Web服务技术融合的基础上提出的一套规范和标准。OGSA将与服务器版Java、Web服务，以及商业数据库紧密集成，实现网格计算在商务领域的广泛应用。
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本知识点的重点在于了解时钟频率、指令执行速度、等效指令法、数据处理速度和核心程序法5种常用的性能评测方法的概念与特点，了解主要的基准测试程序。
无论生产厂商还是用户，都需要某种方法来衡量计算机系统的性能，但由于系统很复杂，体系结构和实现的策略多样，因此很难采用统一的标准去评测所有的计算机。
（1）常用方法。
· 时钟频率：即主频（也就是常听到的CPU主频1.8GHz等），通常主频越高，速度越快。但只能够在相同体系结构的机器上进行比较。对于异构系统而言，很难保证其有效性。
· 指令执行速度：在早期，我们经常使用每秒执行的加法指令（由于当时各种指令的速度大致相同或等比例）总数作为衡量其性能的重要指标，其单位为KIPS（每秒千条指令）、MIPS（每秒百万条指令）。
· 等效指令法：随着计算机指令系统的发展，使用单种指令的MIPS值的局限性日益暴露，后来就出现了改进的吉普森混合指令速度法。它通过统计各类指令在程序中所占的比例，进行折算。
· 数据处理速率（PDR）法：它采用固定的比例法来计算数据处理的速度，而且还仅对CPU和主存的速度进行度量，因此有很大的局限性。
· 核心程序法：把应用程序中用得最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，在不同机器上运行，测试其执行时间，作为各类机器性能评价的依据。
（2）基准测试程序。
基准程序法是目前一致承认的测试性能较好的方法，有多种不同的基准程序，用于不同目的的测试项目。
· 整数测试程序：Dhrystone是一个用来测试编译器和CPU处理整数指令和控制功能有效性的基准测试程序。
· 浮点测试程序：在计算机科学和工程应用领域，浮点计算的工作量占很大比例，因此有许多此类基准测试程序。
理论峰值浮点速度：MELOPS与处理器时钟周期、并行流水线功能部件数相关，是直接计算出来的理论值。
Linpack基准测试程序：主要测试向量性能和高速缓存性能。
Whetstone基准测试程序：综合性测试程序，除测试浮点操作外，还测试整数计算和功能调用等性能。
· SPEC基准程序：是由几十家世界知名计算机大厂商支持的非营利性合作组织，开发的共同认可的标准基准程序。
· TPC基准程序：由事务处理委员会编写，共包括TPC-A、TPC-B、TPC-C、TPC-D和TPC-E 5种，每一种都有一定的适用范围。
难度系数：☆☆☆ 考查频度：☆☆☆☆ 考查权重：☆☆
本知识点的重点在于掌握可靠性、失效率、平均无故障时间、平均修复时间、可用性的概念，以及串联、并联、模冗余3种系统的可靠性模型和可靠性、失效率的计算。
我们通常使用RAS来衡量一个计算机系统，即可靠性（R）、可用性（A）和可维护性（S）。
（1）基本定义。
· 系统的可靠性：是指从系统开始运行（ t =0）到某时刻 t 中能够正常运行的概率，通常用R（ t ）表示。
· 失效率：是指单位时间内失效的元件数与元件总数的比例，通常用 λ 表示。当 λ 为常数时，可靠性与失效率的关系为：R（ t ）=e- λt 。
· 平均无故障时间（MTBF）：是指两次故障间系统能够正常工作的时间平均值。MTBF =1/ λ 。
· 平均修复时间（MTRF）：是指从故障发生到机器修复所需的平均时间。它用于表示计算机的可维修性。
· 可用性（A）：是指计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意时刻能够正常工作的概率来表示。A=MTBF/（MTBF+MTRF）。
（2）系统可靠性模型。
· 串联系统：假设一个系统由 n 个子系统组成，当且仅当所有的子系统都能正常工作时，系统才能正常工作，这种系统称为串联系统，如图5-2（a）所示。
· 并联系统：假设一个系统由 n 个子系统组成，只要有一个子系统能够正常工作，系统就能正常工作，如图5-2（b）所示。在并联系统中只有一个子系统是真正需要的，其余 n -1个子系统称为冗余子系统，随着冗余子系统数量的增加，系统的平均无故障时间也增加了。
· 模冗余系统： m 模冗余系统由 m 个（ m =2 n +1为奇数）相同的子系统和一个表决器组成，经过表决器表决后， m 个子系统中占多数相同结果的输出作为系统的输出，如图5-2（c）所示。
图5-2 系统可靠性模型
· 各系统的可靠性计算公式（如表5-1所示）。
表5-1 系统的可靠性计算公式
