透明计算

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一种云计算操作系统TransOS%3a基于透明计算的设计与实现

基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．６０９０３０２９）；国家８６３高技术研究发展计划（№．２００９ＡＡ０１２１５１）
万方数据
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２０１１钜
在用户终端机上完成．至今为止，谷歌、ＩＢＭ、亚马逊等公司都推出了自己的云计算模式和产品怛Ｊ．特别是谷歌的ＧＦＳ［３Ｊ和ＭａｐＲｅ．ｄｕｃｅ【４１分别给出了其大规模网络文件系统的存储结构和快速搜索算法．但是，在网络化的云计算操作系统方面，则还未见有相关研究成果报道．尽管谷歌公司于２００９年推出了面向终端机的操作系统Ｃｈｒｏｍｅ网络软硬件资源．本文从用户服务和以网络为基础管理系统软硬件资源的角度出发，提出一种把传统操作系统、应用程序与文件／数据也看做资源，通过网络对这些资源进行调度、分配、回收和控制，把资源的存储和运算分开管理的云计算操作系统（ＴｒａｎｓＯＳ）．由于ＴｒａｎｓＯＳ是在各种传统操作系统的底层分布式运行，因此，它使得用户可以自主选择自己需要的操作系统（例如Ｗｉｎｄｏｗｓ或Ｌｉｎ．慨），以及其上的各种应用服务，使不同厂家和不同标准的操作系统可在同一用户终端上兼容运行；同时，这种模式减少用户终端的存储负载、管理难度以及增加用户使用的方便性和安全性．
原来在单台计算机中软件的运算和存储分开到用户终端机和网络服务器上完成．即，这种模式把主要软件（含系统程序、应用程序和数据）存储在网络上，而用户的终端机只负责和用户的交互以及获取服务，为用户提供服务的运算既可在网络上的某台计算服务器上完成，也可
收稿１３期：２０１０－１２－２０；修回日期：２０１１－０３，１８
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透明计算系统端计算机间的数据传送方法

送给请求的ＴＣ。图１是透明计算中基于ＶｓＤｉｋ的数据访问
的示意图。
计算设备从普适计算基础设施中获取包括操作系统在内的各种个性化、主动化的计算服务。作为普适计算的一种实现模
式，透明计算使得用户可以通过使用的端计算机（ｃ按需Ｔ）地远程加载操作系统等软件资源，使得在同一终端上可获得来自于不同平台的各种服务。
在基于透明计算的系统中，Ｃ上不带二级存储设备，Ｔ其
操作系统等使用的软件资源都在服务器上存储和管理。Ｃ在Ｔ加电启动后通过主板上附加的启动芯片进行多操作系统的远
中分号Ｔ３图类：Ｐ１１
透明计算系统端计算机间的数据传送方法
徐广斌，匡文渊，周悦芝
（清华大学计算机科学与技术系普适计算教育部重点实验室，北京１０８）００４
摘
要：出一种透明计算系统中端计算机间的数据传送方法，该万法通过将数据传送的控制信息和传送的数据分离，省去数据在网络上提
ｏｒｎｐｒｎｙｔｍ．ｆａｔａｓａｅｔｓｓｅＣＳＤＴｉｅａａｔｓｅｒｕｈｔｅｎｔｒ－ｌｎｍｕｃｎｒｌｎｆｒｔｎｉｅｔｒｕｈｔｅｎｔｒｕｎｅｗａｖｓｄｔｒｆｒｔｏｇｅｗｏｋ－ｏｎｙｍｉｉｍｏｔｏｏｍａｏｓｓｎｏｇｅｗｏｋｄｒｇｔｎａｈｈｉｉｈｔｈｉｈ
当文件系统请求磁盘块的时候，它向ＶｉＤｓｋ驱动发起请求。后Ｖｓ之Ｄｉｋ驱动开始ＶＤＰ的协议过程：Ａ形成操作码（，读写或确认）Ｄｉ，Ｖｓｋ类型，块号和数量，用户磁盘号，验码校等必要的参数，并将其封装到ＶＤＡＰ分组中发送给服务器。服务器上的ＶｓＤｉｋ服务接收ＴＣ的ＶｓＤｉｋ请求，将根据请求访问相应的Ｖｓ镜像，并将 “ Ｄｉｋ确认”类型的ＶＤＰ分组发Ａ

透明计算

什么是“透明计算”“透明计算”是由中国工程院院士张尧学首次提出进而进入公众视野的，不少人赞誉他的透明计算”突破了冯·诺依曼结构束缚“、”开启了计算机新时代“。

一直以来，学界赋予国家自然科学奖的期望值都很高，从1999年到2013年的15年间连续10年空缺中可见一斑。

而就是这么一项期望值很高的奖项的得主，受到业界的广泛关注，有人认为这是学术”忽悠”、并无实创性，但业界中力挺其发展的也大有人在。

接下来，我们可以讨论下透明计算究竟是什么样的研究成果：这要从计算机的发展开始，1945年，美国数学家冯·诺依曼和他的同事联名发表史上著名的”101页报告”。

报告中，他们指出计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成；指令和数据以二进制的形式(这与计算机的物理特性有关)不加区别混合存储在计算机内存中；计算机顺序执行程序(自动地并按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行)。

因此说冯·诺依曼奠定了现代计算机体系结构的根基，人们称他为“计算机之父”。

这份报告即被认为是计算机发展史上里程碑式的文献掌控着现在整个计算机世界。

当然，随着经济的发展与科学技术不断创新，这个体系结构不免暴露了自身的一些缺陷。

比如随着单机上的发展越多，操作系统也会越来越复杂，用户需要频繁更新换代，同时很难在统一终端实现跨平台操作，随之而来的还有许多漏洞：速度变慢、病毒入侵、网络安全性不确定等。

如今，台式电脑、笔记本、PAD、智能手机等设备成为生活的常用装备，当随之而来的问题也令人头疼：智能手机的各种软件程序要定期更新和维护，而且占用着大量内存，直接导致手机又卡又慢；时常想不起某一份资料存在了哪个设备里，只能在本就杂乱的存储库里疯狂翻找；比如伴随苹果公司承认iPhone 可窃取用户信息、12306网站用户信息大规模泄露这样的新闻不断曝光，你开始时时担心自己的隐私数据有一天会不会也被人窃取；再比如一个信息技术发展滞后的国家该如何维护自身的信息安全。

透明计算技术分析及试探子华

前言“透明计算”事件的荒唐和对国内科技界造成的庞大阻碍虽已经被普遍认知，但是，至今缺乏最直接的论断，使得“透明计算”继续侥幸前行，有“绑架/混淆”决策层视听之意, 最终结果必然是“黄钟毁弃，瓦釜雷鸣”，以至于断送当前以创新尤其是科技创新为主导的产业升级, 并对国家平安造成重大隐患。

尽管已经有人试图对“透明计算”进行技术上的剖析，但目前来看，更多的是针对“透明计算”外围进行的，即针对的是“透明计算”的技术描述，而非“透明计算”技术本身，而这，又恰正是“透明计算”事件荒唐的缘故所在：依托技术的“文学描述”而取得国家自然科学一等奖。

正是这种技术描述与技术本身的误差大到超过能够容忍的底限，才致使了本次普遍的质疑，进而进展到对当事人“学术欺骗”、“权利运作”、“学术腐败”的指责，并进一步指向对整个科研体制和评判体系的否定，这种因情绪致使的极端化偏向淹没了独立的试探及对事实真相的探求。

基于此，本文试图从技术上(尤其是技术与技术描述的对照上)对“透明计算”事件作一基础“诊断”，算是“抛砖引玉”，以扒开迷雾，尽可能的还原事实真相，以便在正确的方向上(技术上)进行“讨论”，进而发觉问题，解决问题。

也希望“透明计算”团队和各界人士针对本文予以指正。

本文作者经历了专业的运算机专业教育及具有超过25年的运算机专业实践，专业知识及实践体会能够覆盖所述技术领域, 愿公布同意各方在技术上的批评和质证。

2021国家自然科学奖一等奖“透明计算”技术分析与试探2021国家自然科学奖一等奖“网络计算的模式及基础理论研究”（又称透明计算，下称该技术）出台后，受到科技界尤其是运算机业界人士的强烈质疑，这些质疑要紧在以下几个方面：1. 该技术是不是够获奖，尤其是国家自然科学奖一等奖的水平;2. 指责该技术的负责人是“学术骗子”；3. 以为该奖项是学术腐败，权利运作的结果；通过对该技术的了解，尤其是查阅了相关的论文及技术文档后，笔者以为质疑合理，但上述认定缺乏依据, 对该事件，本人通过技术分析的结论为：1. 所谓“透明计算”技术属于运算机领域内的“民科”功效。

透明计算是一种什么理论

透明计算是一种什么理论？事实上，“透明计算”这个概念在国际上早已声名赫赫：英特尔公司现任总裁詹瑞妮就曾在2012年的英特尔全球信息技术峰会上评价它“代表了下一个计算时代”。

提到云计算，大多数人并不陌生。

但相较于这个“舶来品”，地地道道的“中国货”——透明计算却鲜为人知。

事实上，“透明计算”这个概念在国际上早已声名赫赫：英特尔公司现任总裁詹瑞妮就曾在2012年的英特尔全球信息技术峰会(IDF)上评价它“代表了下一个计算时代”。

要知道，此前10年的IDF历史上，英特尔从未如此高调地评价过一项“非英特尔”原创的技术。

此外，200多家国际技术媒体进行报道、40多家国内外大学和研究机构进行跟踪研究，就连国际上第一本云计算杂志《云计算国际杂志》也首次为“透明计算”出版专辑。

今天，这个“中国货”再次引起关注——我国自然科学领域的最高奖颁给了清华大学张尧学院士率领的研究团队，他们凭借“网络计算的模式及基础理论研究”获得2014年度国家自然科学奖一等奖。

在如今IT界无“云”不欢的影响下，很多人会以为“透明计算”是类似于“云计算”的一种计算方式。

其实不然，被称为“先于云计算、包含云计算”的“透明计算”概念提出比“云计算”早得多。

从1998年率领研究团队开始从事透明计算系统和理论的研究，直到2004年，张尧学才正式提出了这一概念。

在他的描述中，“透明计算”的核心是将存储与运算分离、将软件与终端分离，通过有缓存的“流”式运算，将计算还原为“不知不觉、用户可控”的个性化服务。

简单来说，在这种计算模式下，用户在使用计算机系统时，不必考虑操作系统、中间件和应用程序，而是可以根据自己的需求，随时随地通过网络在自己的终端设备上选择和使用相关服务。

张尧学认为，“透明计算”之所以吸引人就在于跨操作系统和硬件设备，不受到地理位置限制的同时，其数据将更加安全。

他用了一个形象的比喻来解释。

如果把计算机当作一位旅客，“运算”当作衣服，外出旅行时，旅客就要将所有需要的衣服装进相当于计算机存储器的“旅行箱”里。

一种基于透明计算的动态负载平衡算法

ｐｏｌｍａｘｓｉｇａｇｒｔｍｓｏｎｙｃｓｄｒｕｉａｙｆｃｏｎａ ’ ｓｔｆｈｅｄｍａｄｐｒｅｔｙａｄｎｍｉｏｄｂａｃｎｌｏｔｍａｅｒｂｅｔｔｉｔｎｌｏｈｌｏｎｉｅｎｔｒａｔｒａｄｃｎｔａｉｙｔｅｎｗｅｎｅｆｃｌ，ｙａｃｌａａｎｉｇａｇｒｈｈｅｉｓｌｉｂｓｄｏａｓａｅｃｏｕｉｇｉｒｓｎｅ，ｈｒｙｎｍｅｎｔｎｐｒｎｅｃｍｐｔｎｓｐｅｅｔｄｓｏｌａｄＬＢＴＣ．ｔｅｏｅｎａｍｏｉｅｌ — ｅｏｕｃｓｗｉｏｄｖｃｏ．ｓｌｒｍｅｍｅｎｒｔＩｎｔｓａｄｈｒｎｚｓｍｕｔｒｓｒｅｔｌａｅｔｒＲｅｕｔｆｏｔａｄｉｈｓｈ
（ｅａｏａｏｙｏｅｖｓｅｍｐｔｇＤｐｒｎｆｏｕｅｃｅｃｎｅｈｏｏｙＴｉｇｕｉｅｓｙＢｉｎ００４ＫｙＬｂｒｔｒｆｒａｉＰｖＣｏｕｉ，ｅａｔｔｍｐｔＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｓｈａＵｎｖｒｉ，ｅｉｇ１０８）ｎｍｅｏＣｒｎｔｊ［ｓｒｃ｜ＦｒｔｎｐｒｎｅｃｍｐｔｇｉｉｉｄｍａｄｔｓａｅｍｕｔｒｓｕｃｓｉｔｅｓｒｅｌｓｅｓｓｃｓＣＵ，ｍｏ，／ｅ．ｏｔｅＡｂｔａｔｏａｓａｅｃｏｕｉ，ｔｓｎｅｎＯｈｌ— ｏｒｅｈｅｖｒｃｕｔ，ｕｈａＰｍｅｒＩｒｎｒｉｅｎｒｙＯ，ｔＴｃｈ

透明计算：对当前主流计算模式的革命

件单位成本的下降（例如存储器）远远赶不上升级换代成本的上升，
透明计算模式
透明计算是指用户在使用计算机系统时，无需感知操作
以及管理和维护成本的上升，这严重加大了用户使用计算机的难度统、中间件、应用程序的具体所在，只需根据自己的服务需求，
求。
日
一 …口。
图１透明计算中服务器与客户机连接示意图
５所有的客户机应用计算都在客户机上完成，资源和数据的．存储在服务器上，这使得资源共享更加容易。４使用和维护分离。由于所有的资源都放在服务器上，因．
作系统一起才能构成一台可使用和操作的系统。这种方式造成了目前计算机发展中存在的如下几个主要问题。
不断升级问题
相关病毒，这给用户带来了无穷的负担和烦恼。如何解决上述
不断升级问题尤以Ｐ机最为显著。随着各种应用需求的不断题？Ｃ特别是在普适计算时代，针对那些内存、外设都较小的各种
２６６ＭＨｚ０ＭＨｚ０ＭＨｚＧＨｚ等不同Ｘ８结构的ＣＵ，、４０、８成功了多种透明计算客户机。由于国外芯片的不断升级，我们每次只能选择市贩２最低端Ｘ８Ｐ进行客户机的主板开发。６ＣＵ
目前，这些系统已成功地用于全国军事、教育、企业、金融
服务器端
客户机端图２透明计算体系结构示意图
３中传科２０７８固媒技／１００／
转变。目，计算机技术正在向无处不在的计算，即普适计算阶段片、操作系统和数据库等。这使得不同的操作系统平台和应用很前转变。在计算机技术的发展过程中，ＣＵ、内存、外存储器和输在一个硬件平台上同时存在。这种垄断既损害了用户利益，又阻Ｐ入输出设备一直是计算机硬件的几大主要部分，而操作系统和支持了产业发展。例如，当用户安装了一台Ｗｉｄｗｓ的计算机之后ｎｏ工具（中间件）以及相关应用软件则构成了计算机软件系统。迄今为就不能在该计算机上使用Ｌｎｘ的应用软件，除非在这台计算机ｉｕ

“透明计算”是什么业内有不同看法

长的诉求和法规的刚性要求之间，教育部门也很为难。

直接强行取缔，置群众诉求于不顾，无异于“扬汤止沸”，吃力不讨好。

给孩子找到正规的上学点才是釜底抽薪之策。

采访中，长安区教育局提出的“不雪中送炭，要锦上添花”的做法，初听有些不可思议，实地调研后终于明白其中深意。

多从问题产生的源头进行思考，对于问题的解决才可能有效。

长安区通过政策引导，一方面鼓励民办园加大自身投资，通过奖励使其越办越好；另一方面取缔无发展潜力的幼儿园，加快普惠性公办园的建设，解决周围孩子的后顾之忧。

这种做法值得推荐。

（来源：人民网）奖、国家科学技术进步奖、中华人民共和国国际科学技术合作奖）。

中国科学院的官方网站写着“国家自然科学奖授予在数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学等基础研究和信息、材料、工程技术等领域的应用基础研究中，阐明自然现象、特征和规律、做出重大科学发现的中国公民”。

授奖条件有三：前人尚未发现或者尚未阐明、具有重大科学价值及得到国内外自然科学界公认。

若是一等奖，则必须“在科学上取得突破性进展，学术上为国际领先，并为学术界所公认和广泛引用，推动了本学科或者相关学科的发展，或者对经济建设、社会发展有重大影响”。

据悉，国家自然科学奖一等奖一直以宁缺毋滥著称，1999年到2013年的15年间有10年空缺。

而2014年度一等奖项目——“透明计算”由张尧学首次提出。

它被科学网等媒体形容为“中国的超级操作系统”“别了，冯诺依曼”。

据科学网1月12日报道，2004年张尧学正式提出“透明计算”的思想。

其核心是将数据存储、计算与管理相分离，并确立了跨终端、跨平台的“双跨”原则和“按需服务”的理念。

还说这一体系的确立比国外“云计算”概念的提出早了整整3年。

然而，就是这么一项“国际率先提出”“学术、产业前景广阔”的“透明计算”，却在微博、论坛上引发“轩然大波”。

有网友直言“忽悠”，亦有人力挺其发展。

上海寒风中，骑着电动车的李玉荣从阳光幼儿园出发十多分钟就到了工地。

美资深黑客令ATM当场吐钞

速度趋于其理论的最高速度。全球
超级计算机５００强排名今年１月将１
进行更新，时，“ 届星云 ”可能问鼎
冠军宝座。
新一期全球超级计算机５００强排名
中，“ 星云” 可能问鼎冠军宝座。很
“ 洲虎 ”的计算速度为每秒美
钟１６．千万亿次浮点运算， “ ７而星云” 的计算速度为每秒钟１７．千万亿次浮２点运算。但是，星云” “ 的理论最高计
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。
挑战传统操作系统
指处于计算设备的基础架构与终端操作系统之间的一层系统。这一概念由张尧学教授领导的研究小组在２０年前后正式提出。了解，０４据在透明计算的模式下，各种计算设备可以不预装任何操作系统和应用软件，用户只要根据需求，在客户机启动时通过网络选择与客户机兼容的操作系统及应用。张院士表示，发展核心的操作
一
条是收复失地，英特尔、软从微
手中去把市场抢回来，这种战略但执行起来非常困难；另一条是走有 “ 中国特色、国际水平 ”的创新道路，中国特色就是人无我有，国际水平就是要和别人兼容，这样才能取得在信息产业链上的话语权。
项核高基专项技术责任人、国务院学
算速度为每秒钟２８．千万亿次。９
而近期的测试结果也显示，“ 星
年５月份的排行榜中，于中国深圳位

基于透明计算模式的I／O Server的设计

（．１合肥工业大学计算机网鳓系统所，合肥２００；２清华大学讣算机科学与技术系，北京１０８）３０９００４
摘
要：设计并实现了个基十透明讣算模式的１ｅｅ系统，１ｅｖｒ１ｌｎ是一个在透明计算环境下，支持多操作系统远程／ＳｒｒＯｖ／Ｓｒ和／ＣｉｔＯｅ０ｅ
（ｌｓｉｔｔＣｏｐｔｒＮｅｗｏｋＳｔｍｓ｝ｅｅｉｅｓｔｔｅｈｏｌｇｆｉ３０９；１ｑｔｕｅｏｍｕｅｌｒｙｓｅ，ｌｆｉｔＵｎｖｒｉｙｏｃｎｏｙＨｅｅ００Ｔ２
２ＤｐｒｎｔｍｐｔｒｃｅｃｎｅｈｏｏｙＴｉｇｕｉｅｓｙＢｉｎ００４．ｅａｔｔｍｅｏＣｏｕｅｉｎｅｄＴｃｎｌ、ｓｎｈａｖｒｉ，ｅｉｇ１０８）ＳａｇＵｎｔｊＩｓｒｃ］ｈｓａｅｐｅｅｔｔｅｄｓｎａｄｉｐｅｎａｉｎｏｎＩｅｖｒａｅｎｉｎｐｒｎｃｌｕａｉｎｍｏｅ１ｅｖｒｎ０ｃｉｎａｅＡｂｔａｔｉｐｐｒｒｓｎｓｈｅｉｎｎｌｍｅｔｏｔ０ｓｒｅｓｄｏａｓａｅｔａｃｌｔｄ１／ｓｒｅｄＩｌｔｒＦｇｒｔａ／ｂｒｏ０ａ／ｅ
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透明计算与云计算的比较

透明计算与云计算的比较云计算自提出以来一直受到业界的广泛关注，众多设备厂商和平台服务提供商纷纷推出各自的云计算产品与服务，电信运营商也紧跟着进入云计算时代。

而被誉为“先于云计算、包含云计算”的透明计算，则由于获得2014年国家最高科技奖而首次进入大众的视野，并在业界引起较大反响。

究竟什么是透明计算？两者有何异同？透明计算的概念透明计算的概念是于2004年正式提出的，发表于电子学报上的定义如下：“透明计算是一种用户无需感知计算机操作系统、支撑工具以及应用程序的所在,并能根据自己的需求，从所使用的各种设备（包括固定和移动以及家庭的各类设备）中找到相关计算服务，而这些服务又是存储于位于分布式网络服务器中的计算模式。

用户使用的设备（统称为客户机）与服务器之间的连接依靠内部的通信协议完成。

”在此基础上，提出了一种超级操作系统TransOS及其基于4VP+的实现示例。

4VP+定义了服务端与客户端交互的两个协议和基于功能划分的四个虚拟逻辑层次。

TransOS则定义为运行在传统操作系统与计算机主板BIOS之间，对包含各种传统操作系统在内的网络资源进行管理的超级操作系统。

简单来说，就是将数据的存储、计算与管理分离，将存储放在服务器端，使用时可灵活选择传统操作系统及应用程序，将其通过网络以块流的形式及时载入到客户端并运行。

该方式理论上可简化客户端, 使用起来更轻便、更快捷、更安全。

透明计算与云计算的异同透明计算的概念最初是作为普适计算的一种新模式而提出的。

普适计算强调在任何时间和地点都可以为人们提供网络连接与计算，计算设备的灵活、便捷性非常重要。

而现实中的终端设备却无法满足需求：一方面PC机指标越来越高，软件操作系统越来越复杂，维护成本越来越高；另一方面只能安装小型嵌入式系统的移动设备却面临难与其他设备互联互通的问题。

针对这些问题，透明计算从用户服务选择透明的角度出发，通过存储、运算、管理的物理和逻辑分离，软硬件平台的跨平台选择，用户端系统流式执行等方式，实现计算机服务的无处不在和不知不觉。

基于虚拟机的透明计算设备子系统设计及实现

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Ａｂｓｒｃ：Ｔｓｎｏｅａｉｇｓｓｅｏｌｅｔｄｖｃｓｉｒｎｐｒｎｙｔｍ，ｔｅｏｒｔｎｙｔｍｅｄｏｂｅｍｏｆｄｔｔａｔｏｈｏｔａｐｒｔｎｙｔｍｎｃｉｎｅｉｅｎａｔａｓａｅｔｓｓｅｈｐｅａｉｇｓｓｅｎｅｓｔｄｉｅｏｉ
第２５卷第８期２００８年８月
计算机应用研究
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基于虚拟机的透明计算设备子系统设计及实现水
ｓｐｏｅｉｅＩＯｒｄｒｃｉｎｔｔｅｓｒｅ：ｃｒｅｐｎｉｇｖｒａｉｄｄｖｃｒｅｍｕｔｂｏｔｄｔｒｐａｅｏｉｉａｒ— ｕｐｒｄｖｃ／ｅｉｔｏｈｅｖｒｏｒｓｏｄｎｉｕｌｅｅｉｅｄｖ￣ｔｅｏｔｚｉｓｅｐｒｏｅｌｃｒｎｌｄｉｅｇｖｒ．ｅｉｅ，ｔｉｍｅｈｄｗｓｄｆｃｌｔｅｉｌｍｅｔｄｉｎｏｅａｉｇｓｓｅｉｏｔｐｎｉｔｒｃｓｕｈａｎｏｓｅｓＢｓｄｓｈｓｔｏａｉｕｔｏｂｍｐｅｎｅｎａｐｒｔｙｔｍｓｗｔｕｅｎｅｆｅ，ｓｃｓＷｉｄｗｉｎｈｏａ
ＸＰ．Ｔｈｓｐｐｒｐｒｓｎｔｄａｖｒｕｌｅｃｎ — ａｅｖｃｕｂｙｔｍｏｓｌｅｔｓｐｏｌｍ．Ｂｙｌｖｒｇｉｇｈｒｗａｅｓｐｒｉａｅｅｅｅｉｔａｉｄｍａｈｉｅｂｓｄｄｅｉｅｓｓｓｅｔｏｖｈｉｒｂｅｚｅｅａｎａｄｒ —ｕｐｏ — ｔｄｖｒｕｉａｉｎｏｎｅｅｉｔａｚｔｏｆＩｔｌＶＴｎｕｌｖｒｕａｉａｉｎａｐｏｃｆＸｅｔ／Ｏｅｅｔｄｔｉｋａｄｎｔｒｅｉｅｎｔｕｅｔｌａｄｆｌｉｔｌｚｔｏｐｒａｈｏｎ，ｈｅＩｒｑｕｓｅｏｄｓｎｅｗｏｋｄｖｃｓｉｈｅｇｓｄｏｍａｎｗｅｅｒｄｉｅｔｄｔｈｅｔａｓｒｎｏｉｒｅｒｃｅｏｔｒｎｐａｅｔｃｍｐｕｉｇｓｒｅｈｏｇｅｅｔｄｖｒｕｌｄｅｉｅｄｒｖｒｎｅｒｔｄｉｔｈｅｖｃｔｎｅｒｔｒｕｈｐｒｓｎｅｉａｖｃｉｅｓｉｔｇａｅｎｏｔｅｓｒｉｅｖｔ

透明计算组件调研报告

透明计算组件调研报告清华大学第1章背景资料1.1 背景信息技术的发展在当前阶段有以下几个趋势：一是计算模式多种多样，它从集中式的单一节点的巨型机运算，发展到个人的台式计算机，再到internet上分布式个人机与台式机的混合运算，目前P2P，GRID技术正在蓬勃的发展之中；伴随着计算模式发展的数字媒体技术，通讯技术等等将计算机应用带入一个新的领域，理所当然的应用程序也包含了多种多样的计算模式。

第二，计算设备的体积不断减小。

从摩尔定律诞生以来，计算速度一直按照这个规律增长，另外一个特征就是计算设备的体积越来越小。

它带来的一个好处就是计算为中心的计算逐渐转变为以人为中心的计算；当今一个手持设备的计算能力就与30年前的大型机相当。

在以上两个背景下，透明计算这一新兴研究领域得到了蓬勃发展。

它强调的是计算无处不在，以人为中心，重视任何时间任何地点的按需服务。

它将计算从人坐在屏幕前的模式带到一个更广阔更激动人心的空间。

透明计算环境以手机、PDA、智能家电、智能数码产品以及其他嵌入式设备为代表，其主要特征是：硬件设备异构，硬件配置各不相同；运算能力小，系统资源有限；外部环境和内部资源变化剧烈；大都具有联网能力，网络协议各不相同；安全性要求高，强调稳定性。

为了适应以上环境的需求，新的应用软件平台应该具有以下特征：1 软件需要实现自描述，以达到即插即用，减少人机交互的复杂度，这包括硬件驱动的即插即用；2 具有动态可配置性，因为应用程序所处环境变化剧烈，需要支持在不同网络环境，不同用电量支持，不同硬件支持的情景下提供不同质量的服务。

3 需要实现环境感知和策略驱动，以提供自适应服务，使用户能够透明的享受到计算的乐趣。

本报告调研面向透明计算[1][2]环境下构件和中间件技术。

以灵活构件加载技术、元数据实现构件自描述、反射式中间件技术为重要特征，设计一个中间件系统原型，实现动态可配置，自适应服务，环境感知，策略驱动等特性，从而适应透明计算环境的特殊需求。

【智汇通】张尧学：透明计算云计算操作系统现状

【专家简介】张尧学，1956年1月生，湖南常德澧县人，1982年本科毕业于陕西西北电讯工程学院（现陕西西安电子科技大学），1987年4月加入中国共产党，获日本东北大学博士学位。

教授，博士生导师，中南大学校长，中国工程院院士，中国作家协会会员，国务院学位委员会委员。

导读：当前正处在一个信息技术革命的前列，信息技术的发展有几个阶段，一个就是从大型技术，除了微软，另外由多媒机向网络转型，当然英特尔也是跟微软一起，后来又出了Google。

现在正处在一个移动互联网还有什么都是计算机，泛在计算等等这么一个大发展的时期。

核高基：操作系统发展的两条路线下面将会是什么样的企业、什么样的技术来引导信息产业甚至其他的多行业发展是一个很有兴趣的事。

其中一个背景就是重大专项，核高基是刚开始我没参加也以为是搞原子弹，因为是核，其实是叫核心元器件，高是高端芯片，基是基础软件，被简称为核高基，其实就是操作系统和CPU。

中国怎么样发展自己的操作系统和CPU?一个是产业，一个是安全。

那么对于这两个核心的操作系统和CPU的发展，有两条路线，一条路线就是收复失地的战略，就是敌人把我们的城市占领，蒋介石把延安攻下来，我们要通过各种各样的战略战术去收复延安。

收复失地战略就是微软的操作系统占领我们市场的百分之多少多少，其他的CPU占领了我们的市场多少多少，我们要去收复他。

但是这种战略听起来很不错，但是执行起来非常的艰难，虽然不能说会失败，但是通过多年的艰苦的斗争，大家走到现在很不容易。

另外一条战略就是要在信息产业或者是信息技术的新的发展点上，我们要去做人家没有，我们有的同时又和国际兼容的东西，这就是要中国特色、国际水平。

中国特色就是我有的，人家没有的，国际水平就是要跟人家兼容。

这样取得在信息产业链上的话语权，人家没有的，你有的你可以跟人家讨论，把你有的给我，我有的给你，就是所谓知识产权的问题。

因为所谓你有，就是你有知识产权，人家没有这个知识产权。

透明计算_概念_结构和示例_张尧学

透明计算:概念、结构和示例张尧学(清华大学计算机系,北京100084) 摘　要:　本文提出一种新的普适计算模式:透明计算.它的硬件环境由客户机Π服务器构成.其中客户机可以是可按透明计算模式设计的台式机、PDA 、数字家电等各种固定的或移动的计算设备;服务器可以是普通PC 机或其他带有存储装置的普通电脑.透明计算中的客户机上没有操作系统及运行于其上的支持工具与应用程序,这些资源都存储于服务器中,由客户机在执行时从服务器上动态调入.用户可以通过客户机和网络,从服务器中任意选择可在客户机上运行的操作系统和应用程序,从而提高系统的安全性、降低管理的复杂性、提高软件的共享程度和降低成本.本文介绍透明计算的概念、体系结构和一种基于透明计算的系统示例———可管理多媒体网络计算机M M NC (Manageable Multi 2media Netw ork C om puter )系统.M M NC 已被成功应用并商业化,证明了透明计算的可行性和有效性.关键词:　透明计算;计算机网络;客户机Π服务器中图分类号:　TP301 文献标识码:　A 文章编号:　037222112(2004)12A 2169206Transparence Computing :Concept ,Architecture and ExampleZH ANG Y ao 2xue(Department o f Computer Science and Technology ,Tsinghua Univer sity ,Beijing 100084,China )Abstract :　This paper proposes a new pervasive com puting paradigm :transparence com puting.The hardware environment of this paradigm still consists of clients and servers.H owever ,the clients should be com puting devices designed with the transparence com put 2ing paradigm.These devices can be desktop or m obile one ,such as PDA or m obile phone.The server of this paradigm is a machine with a hard disk ,including a general PC.In transparence com puting paradigm ,no OS ,middleware and any application program are in 2stalled in the clients ,they are loaded from the server through netw ork dynamically when users want to run them in a ers can choose any OS and application programs running on it ,which has been installed in the server and can be run by the clients.T ranspar 2ence com puting paradigm can im prove the security of the in formation systems ,reduce the com plexity of the managements ,im prove the sharing of s oftware and reduce the costs of hardware and s oftware of in formation systems greatly.This paper introduces the concept and architecture of the transparence com puting paradigm.M oreover ,we als o give an application exam ple of this paradigm.This exam ple is Manageable Multimedia Netw ork C om puter (M M NC ),which has been developed and commercialized.M M NC system can show the transparence com puting is feasible and effective.K ey words :　transparence com puting ;com puter netw ork ;client Πserver1　引言自世界上第一台计算机E NI AC 出现以来,计算技术的发展经历了由大型机为主的主机计算到桌面机为主的网络计算阶段.当前,以桌面机为主的网络计算又正朝着包括各种移动设备(例如手机、笔记本电脑、PDA 等)和数字家电在内的无所不在的网络计算,也就是普适计算方向发展.普适计算是一种在任何时间和地点都可以为人们提供网络连接和计算的新模式,自20世纪末被提出以来,一直是国际学术界和产业界研究的热点[1,2].但是,迄今为止的普适计算以及在普适计算之前的网络计算等计算模式都是基于如下的重要事实进行讨论和研究的:无论何种计算机,必须从一开始就要为它研制和安装相应的操作系统、支撑工具和应用软件,否则,该机器就不能进行相应的应用计算或运转相应的软件系统.这造成了现在的对PC 机指标(例如内存、硬盘、CPU 频率和速度等)要求越来越高、软件操作系统越来越复杂和庞大的局面.那些只能安装小型嵌入式操作系统的移动设备(如PDA 、手机等)以及数字家电设备(如IS DN 电话等)虽然能够运转较小的软件,但它们却面临着很难和通用的计算机网络系统,例如Internet 进行互连和互通的问题.硬件系统和软件系统的一一对应关系以及硬件系统的不断升级使得软件系统越来越复杂,用户的使用和维护成本越来越高.同时,不断淘汰的旧的电脑设备又形成许多新的垃圾和造成新的环境污染.本文提出透明计算的新计算模式.这种模式由服务器和客户机组成,在硬件系统上与传统的客户机Π服务器相似.所不同的是,在透明计算模式中,其客户机可以是多种不同的终端设备,例如台式PC 机、网络计算机NC 、PDA 等.透明计算模式的硬件环境如图1所示. 与传统客户机Π服务器等计算模式的另一个重要不同是,收稿日期:2004210230;修回日期:2004211226第12A 期2004年12月电子学报ACT A E LECTRONICA SINICA V ol.32　N o.12ADec.　2004在其他任何计算模式中,每个不同的计算设备都与一个特定的操作系统对应,这不仅是硬件设备的底层接口和操作系统内核匹配的需要,也是迄今为止的传统模式;透明计算则使得用户可以透过一个设备去选择和使用用户需要和喜欢的多个操作系统和应用程序,而且,这些操作系统和应用程序都不是固定在该设备中,而是透过各种通信网络从存储有这些操作系统、工具和应用程序等的服务器中下载得到.只要设备的硬件接口是支持这些操作系统的,用户就可根据需要动态下载和动态安装这些操作系统、工具和应用程序等,并覆盖客户机中已有的系统和程序,从而大量节省客户机的存储空间和计算时间.透明计算的另一个长处是,它的服务器只用于各种资源的存储,而不从事应用计算.这减少了服务器的负载,提高了用户的响应速度.形象地说,透明计算模式就像电视发送和接收系统.其中,服务器就像电视系统中的电视台,负责制作和发射节目.而客户机则像用户使用的电视接收机,用户可以通过遥控机选择接收不同频道的电视节目而不必关心这些节目从何而来,或什么人制作.下面,我们进一步介绍透明计算的概念,实现透明计算的系统结构和相关示例.2　透明计算的概念什么是透明计算?本文定义透明计算是一种用户无需感知计算机操作系统、支撑工具以及应用程序的所在,并能根据自己的需求,从所使用的各种设备(包括固定和移动以及家庭的各类设备)中找到相关计算服务,而这些服务又是存储于位于分布式网络的服务器中的计算模式.用户使用的设备(统称为客户机)与服务器之间的连接依靠内部的通信协议完成.透明计算有下述4个特点:(1)客户机上不预置任何操作系统、支撑工具或应用程序.用户透过客户机所提供的界面提交所需要的计算或服务之后,客户机上预置的通信协议和任务管理程序将自动地从服务器上下载所需要的系统、工具和应用程序到客户机环境下执行.(2)用户可以在客户机上选择任何可在客户机硬件上运转的操作系统,以及其上的工具和应用程序,且不必对应用程序进行任何本质上的改动.从而保证应用程序的可操作性和兼容性.例如,用户可在同一客户机上选择Windows98、Win2 dows2000、WindowsXP等Windows系列的操作系统及其应用程序,如Photoshop、P owerP oint、IE等;也可选择Linux系列的各种操作系统和其上的应用程序,只要与客户机连接的服务器中预置有这样的操作系统和应用程序.(3)所有的应用计算都在客户机端完成,而不是在服务器端.在透明计算模式中,服务器端的作用就像制造工厂里存放零部件的仓库及其管理系统.服务器负责响应来自于客户机端的请求,并把客户机端所需要的系统、工具和应用程序动态地交换传输给客户机端.客户机的作用则相当于制造工厂中的生产车间,它负责执行应用程序,并为用户提供所需要的服务.服务器相当于它所连接的客户机的巨大的虚拟存储系统,服务器中存储的操作系统、支持工具和应用程序越多,则用户可选择的计算服务就越多.(4)透明计算的第4个特点是用户可以任意选择在客户机硬件平台上运行的多个操作系统及其上的应用.这改变了传统的软件厂商用一个操作系统去适应不同硬件设备的状况,从而使得用户可在一个端系统设备上任意选择操作系统机器上运行的各种软件.传统计算模式和透明计算模式中操作系统与客户机硬件的关系分别如图2与图3所示.透明计算模式与传统的客户机Π服务器模式的区别可用图4简单描述.如图4所示,传统客户机Π服务器计算模式中,无论是服务器端还是客户端都有自己的操作系统,而且,它们的应用计算也主要是在服务器端完成.传统客户Π服务器计算模式中的服务器要完成存储、客户端请求以及系统等的管理和应用计算等任务,而该计算模式中的客户机要主要完成和服务器交互,提交用户计算任务与显示计算结果,以及进行网络通信等任务.传统客户机Π服务器计算模式一般采用三层结构来实现.由于服务器要完成和管理来自于所有与该服务器连接的用户计算,因此,一般要求服务器具强大的软硬件功能,这就是所谓的瘦客户机Π胖服务器.透明计算模式中的服务不再负责用户请求的应用计算工作,它只进行数据和程序等信息资源的存储和管理.同时,它071 电子学报2004年根据用户的调用请求,把用户所需要的操作系统、支持工具和应用程序中需要执行的部分按给定的页面长度传输到客户机的内存中执行.因此,我们在透明计算模式中增加了透明计算层,负责相应客户机来的用户请求,管理、调度和传输用户请求所需要的各种资源.由于服务器不再完成用户应用计算工作,因此,透明计算不需要软硬件功能都非常强大的服务器,相反,它只需要功能较小的瘦服务器.另外透明计算模式中的客户机上没有操作系统及其上的支持工具和应用程序,它只是由用于通信传输的相关硬件驱动程序和用于服务器端透明计算层进行交互的透明计算实体.客户机的透明计算层完成对服务器端的资源请求和调用,包括请求不同的操作系统资源和应用程序、管理它们的执行过程以及往服务器中回送应用程序执行结果等.由于透明计算的客户机不需要硬盘等存储器,且由于在执行时不用考虑由庞大的操作系统以及相关支持工具等带来的巨大边效应,因此,客户机可以设计成对硬件要求很低的系统,从而成为瘦客户机Π瘦服务器型.3　透明计算的体系结构图5给出了透明计算的体系结构.如图5所示,透明计算中的服务器端和客户机端的功能层次是不对称的.这就是因为所有的应用计算和各种操器端的缘故.下面解释透明计算体系结构中各层的基本功能.(1)物理驱动层物理驱动层提供服务器和客户机之间的网络连接,它由相应的硬件驱动卡和驱动程序、以及其上的网络连接程序组成.例如,以太网、包括高速以太网、无线以太网802.11等就是在局域网上构成透明计算的物理驱动层.除了以太网之外,IEEE1394、红外、蓝牙、有线电视网等都可用作透明计算的物理驱动层.透明计算的物理驱动层对应于无所不在的通信,从而使得透明计算模式可用于各种有线、无线和移动环境.由于使用通用的通信网络来支持透明计算,因此,透明计算模式下可以容易地和Internet、电视网等连接.(2)透明计算层透明计算层是透明计算的核心,它包括以下几个部分:多操作系统启动连接协议,应用程序调度与管理模块,用户请求管理模块、用户管理模块、服务器资源管理模块等.多操作系统启动协议MRBP(Multi2OS R emote Booting Protocol)多操作系统启动协议完成启动客户机,并从服务器下载用户所需操作系统内核镜像的功能.在透明计算模式中,客户机上没有预置操作系统代码,它没有存储操作系统代码的存储装置.客户机透过使用MR BP 协议从服务器中下载一个可在客户机上运行的操作系统镜像.在客户机上运行的操作系统具有如下特点:首先,它是动态的,即一旦客户机断电或用户退出,则该操作系统在客户机上不复存在.其次,在客户机上运行的只是操作系统的一个镜像而不是整个操作系统.这使得客户机不需要有大的存储器(例如硬盘)去存储整个操作系统.多操作系统启动协议MR BP的一个示例如图6所示.在图6中,客户机的MR BP可以分为两大部分,即启动客户机和下载操作系统内核镜像部分以及切换系统控制权,把客户机的控制权交给下载的操作系统内核的部分.服务器则只需回应来自于客户机的请求,并把客户机选定的操作系统镜像按客户机的地址回送给客户机.应用程序调度与管理除了没有操作系统之外,客户机上也没有任何应用程序和支持工具.用于需要的任何计算服务都由客户机通过网络从服务器上调用相关程序来执行得到.然而,由于用于的应用繁多、客户机中又没有大的存储器存储应用程序,因此我们仍需使用动态执行和请求调用的方法从服务器的存储器中动态调用那些在客户机执行时所需要的程序.这就需要把原来操作系统中的缺页调度或交换技术扩展到客户机Π服务器环境下,我们把这种从服务器中动态调用相关程序的技术称为虚拟网络交换与调度技术VNSS(Virtual Netw ork S witch and Sched2 ule).VNSS的基本概念模型如图7所示.用户请求管理由于服务器不再进行用户应用计算,而客户机上没有任何系统或应用信息,因此,服务器必须管理和处理所有来自于不同客户机的用户请求,并要在考虑用于请求的性质(例如多媒体实时响应或数据传输响应等)基础上,在用户可以接受的时间内响应,分类排队方法和根据优先级的调度方法可用于171第　12A　期张尧学:透明计算:概念、结构和示例服务器端用户请求的I ΠO 管理.图8给出了一种用户请求队列的分类方法.如图8所示,我们把客户机来的I ΠO 请求划分为两段队列进行排列.第一级队列按客户机的序号和地址进行排列,便于服务器对每个用户的I ΠO 请求进行记录管理.第一级队列中的每个事件按请求的时间先后顺序进行排队.第二级队列则按I ΠO 请求的事件类型排队.我们把事件类型分为程序类、普通数据类,声频数据类和视频数据类等四类.每类事件都按给定的优先级进行管理.而且,由于客户机的I ΠO 请求所要求的是程序和数据的镜像,因此,对于不同客户机来的对同一数据区或程序区的请求,我们还可以将这些请求进行合并后由服务器按广播方式进行处理,以减少处理时间和提高响应速度.用户管理由于透明计算采用服务器管理所有用户信息资源的方式,用户在客户机上没有自己的存储空间,用于除了要从服务器上请求包括操作系统、支持工具和应用程序等在内的各种计算资源之后,其执行结果也要通过网络存储到服务器的硬盘中去.因此,透明计算必须包括一个较完备的用户管理模块.用户管理模块应包括以下功能:用户注册、用户存储区的分配,用户内部地址分配、用户安全、用户使用过程记录与计费等.服务器资源管理服务器资源管理解决服务器中资源访问的效率和有效存储问题.由于连接服务器的客户机较多,而且访问类型比较复杂,在传统客户机Π服务器模式中一般采用加大服务器的硬件性能或用代理服务器等方法解决.在透明计算模式中,尽管服务器不为用户应用进行计算,但响应用户请求和管理用户资源仍需要耗去较多的时间.而且,服务器在为用户存取磁盘数据时也要花去较多的处理时间.再者,由于用户数据量可能较大,服务器为面临着一个如何增加存储容量的问题.我们也可用并行计算技术来解决这一问题.4基于透明计算的模式的多媒体网络计算机MMN C411　MMNC 的系统构成基于透明计算模式,研制了新的可管理多媒体网络计算机M M NC 系统[5,6].该系统由服务器和客户机以及连接它们两者的高速以太网络构成,其中我们用两台普通的P4PC 机作为M M NC 系统的服务器,分别预置Linux 操作系统和Win 2dows 2000Π98操作系统及其上的各种应用;客户机用466MH z 威盛CPU ,与湘计算机、联想等公司联合设计研制而成.基于透明计算模式的多媒体网络计算机M M NC 的拓扑结构如图9所示图9所示系统中的客户机采用南北桥结构的整板设计,采用VI A Cyrix Ⅲ466MH z (注:最新版已换成Celeron 1.8G H z ),该芯片支持X 86指令架构、支持多媒体指令和Windows 和Linux 等操作系统.同时,该系统的客户机还支持MPEG 1、MPEG 4等多媒体处理,2D Π3D 图形加速器,IEEE 1394数字家电网络,US B 接口,T V 2Out 电视接口,FAX ΠM odem 接口,以及RS232串口与并口等.对于那些目前还不支持的外部接口,则只需对客户机的主板设计稍加修改就可完成.由于采用了同板整合设计以及减少了硬盘、风扇等部件,M M NC 客户机系统的成本价仅在100美元左右.412　MMNC 系统的基本功能我们在M M NC 系统中成功应用了透明计算模式,并在服务器和端系统中设置了透明计算层,包括MR BP 协议,VNSS 虚拟网络交换与调度算法、用户请求管理算法与用户管理算法以及服务器资源管理算法等.这使得M M NC 系统在瘦客户机Π瘦服务器时仍然具有强大的功能.首先,该系统使用户可以根据需要挑选Windows 或Linux 操作系统和相应的应用软件,包括各种多媒体软件,例如DVD 播放,卡拉OK,Photoshop 数码照片,3D Π2D C AD 设计,以及其他各种应用软件.表1是中国软件评测中心按4.1节所述配置构成1台服务器连接28台客户机时对系统的启动时间,功能等的测试报告.该报告显示的数据说明,M M NC 系统的操作系统和应用软件的启动时间大都在几秒以内,和普通PC 的正常启动时间基本相同.而M M NC 系统的硬件成本要低于具有相同功能的PC 系统的1Π2[3].271 电子学报2004年表1　中国软件评测中心测试的部分数据结果软件Π操作系统测试案例及说明1台10台20台28台测试结果登录操作系统W indows2000Server 从登录界面到完全进入操作界面时间1分10秒501分20秒682分7秒232分21秒43正常运转办公软件W ordW ord 启动时间1秒262秒286秒3511秒50正常运转打开一个1M 的MS W ord 文档,所用时间2秒133秒577秒2711秒57启动之后关闭时出现长时间不能关闭打开一个5M 的MS W ord 文档,所用时间2秒504秒138秒2912秒33正常运转ExcelExcel 启动时间2秒654秒189秒6310秒63正常运转打开一个1M 的Excel 文档,所用时间3秒117秒5516秒0520秒23正常运转打开一个5M 的Excel 文档,所用时间4秒469秒1318秒3725秒11正常运转P owerP oint启动速度3秒046秒609秒9818秒18正常运转打开一个18.7M 演示文稿文档,所用时间20秒2047秒951分22秒701分53秒36并发启动28台时有三台没有启动文件移动文件拷贝拷贝20M 的W ord 文件,所用时间8秒9519秒7537秒5156秒13正常运转拷贝50M 的W ord文件,所用时间24秒3349秒481分49秒524分6秒99正常运转拷贝100M 的W ord 文件,所用时间47秒891分37秒23分9秒439分5秒51正常运转从一个目录向另一个目录复制2000个5K B 文件,记录所需时间8秒2317秒0737秒511分4秒81正常运转红旗DVD 播放流畅性、平均无故障时间、总体效果、音质流畅流畅流畅流畅流畅M edia Player 流畅性、平均无故障时间、总体效果、音质流畅流畅流畅流畅流畅平面图像处理软件PhotoShop V6.01保存速度、清晰度11秒0816秒4827秒511分0秒51正常运转Flash V6.0运行速度、清晰度7秒1631秒411分14秒301分16秒56正常运转3D M AX V4.0运行速度、清晰度25秒6834秒2454秒181分16秒56正常运转表2　MMNC 系统与其他类似系统的基本功能比较比较多操作系统单机版软件流媒体数字电视客户端计算服务器(普通PC 带30台终端)上网等其他应用抗病毒SunRay one××○×××○◇无盘站××○×○×○◇W BT××○×××○◇其他NC××○×××○◇M M NC○○○○○○○抗多种(冲击波等)注:×:不支持;○:支持;◇:不详其次,M M NC 系统还能使多个用户同时共享单机版软件.用户只需从服务器上像阅读Web 网页那样,动态地在客户机上执行服务器上的应用程序即可,从而打破传统的网络版软件在安装和共享人数上的限制.第三,M M NC 系统具有比传统PC 更好的安全性.在基于透明计算的M M NC 系统中,所有的系统资源和用户数据都存储于服务器系统中,这一是便于对用户操作过程进行管理,二是可以防止数据和信息的不正当流失;三是可以集中精力对服务器加强安全措施保护,从而更容易提高整个系统的安全性.另外,由于透明计算层的许多协议和算法是在BI OS 层下实现的,这也对许多病毒的传播起到了阻断作用.例如,深圳海关和常德工商银行等用户反映M M NC 系统未受到蠕虫病毒和冲击波病毒的干扰[4].M M NC 系统与其他类似系统的基本功能比较如表2.5　结语本文提出了一种新的计算模式,即透明计算模式是一种用户可以自由选择操作系统及其上的应用软件的计算模式.它解决了需要高性能计算设备才能运行大型操作系统和应用软件的问题,使得系统更加安全、成本更低、而用户不必安装和管理软件,以及可选择操作系统和软件.本文介绍了透明计算的概念、体系结构和透明计算的主要关键技术.同时,我们还介绍了基于透明计算模式研制而成的多媒体可管理网络计算机M M NC ,证明了透明计算模式的可行性和有效性.许多课题需要进一步研究解决.例如,关于移动设备的透明计算,数字家电的透明计算,并行透明计算,以及如何把更多的操作系统和应用程序纳入到透明计算中来.作者简介:张尧学　男,1956年出生于湖南常德,清华大学计算机系教授,博士生导师,主要研究领域为计算机网络互联,网络计算,透明计算等.Email :zyx @.371第　12A 期张尧学:透明计算:概念、结构和示例参考文献:[1]　M Satyanarayanan.Pervasive com puting :Vision and challenges [J ].IEEE Pers onal C ommunications ,2001,8(4):10-17.[2]　D Saha ,A Mukherjee.Pervasive com puting :A paradigm for the 21stcentury[J ].IEEE C om puter ,2003,36(3):25-31.[3]　刘闯.可管理多媒体网络计算机测试[D B ΠO L ].Available on http :ΠΠw w Πan ounce Πsh ow Πsh ow -casetest.as p ?id =5.[4]　清华大学计算机科学与技术系.数字化家电网络软件平台(S OPCA )项目鉴定材料2用户报告[R].北京,2003.[5]　张尧学,等.可管理多媒体网络计算机(M M NC )[J ].电子学报,2003,31(12A ):2054-2058.[6]　张尧学,等.透明计算:可管理多媒体网络计算机[J ].高技术通讯,2004,(12增刊).中国科学技术大学信息科学技术学院中国科学技术大学是中国科学院所属的一所以前沿科学和高新技术为主、兼有以科技为背景的管理和人文学科的综合性全国重点大学.信息科学技术学院是全校8个学院中最大的一个.学院由电子工程与信息科学系(6系)、自动化系(10系)、计算机科学技术系(11系)、电子科学与技术系(23系)4个系组成,同时还有一个学院直属的信息安全专业.现任院长为国家航天领域首席科学家、中国工程院院士龚惠兴教授.学院目前有教职工300余人,其中教授50余名(包括博士生导师40名)、副教授90余名,在校学生目前有本科生2200名,硕士研究生1100名,博士研究生350名.学院拥有包括中国科学院院士、中国工程院院士、长江学者、国家自然科学杰出青年基金、中国科学院百人计划、教育部跨世纪人才培养计划在内的一批优秀人才.学院的学科设置齐全,覆盖面广泛,基本涵盖了信息学科的各个主要领域,形成了从学士到博士完整的人才培养体系.目前拥有:5个一级学科博士学位授予权:电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、生物医学工程.4个博士后流动站:电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术.12个二级学科博士点:电磁场与微波技术、通信与信息系统、信号与信息处理、模式识别与智能系统、计算机软件与理论、生物医学工程、声学、无线电物理、计算机应用技术、计算机系统结构、电路与系统、控制理论与控制工程.14个硕士学位点:电磁场与微波技术、通信与信息系统、信号与信息处理、模式识别与智能系统、计算机软件与理论、生物医学工程、声学、无线电物理、计算机应用技术、计算机系统结构、电路与系统、控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、导航、制导与控制.4个工程硕士领域:通信与电子工程、控制工程、计算机工程、软件工程.6个本科生专业:电子信息工程、通讯工程、自动化、电子信息科学与技术、计算机科学与技术、信息安全.其中,通信与信息系统为国家重点学科.学院还拥有国家高性能计算中心、多媒体计算与通信教育部-微软重点实验室、空间科学技术研究中心、信息安全中心、信息科学技术实验中心、无线网络通信开放实验室、微波毫米波工程中心、工业自动化研究所等一批国家、省部和校级专门研究机构.学院长期以来一直承担国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金、国家攻关计划、中国科学院知识创新工程、国家军工领域的重大项目.在移动通信及网络通信、微波毫米波通信及军事装备、电磁场基本理论、语音信号处理及图像处理、工业过程控制与仿真、系统控制与理论、高性能计算、人工智能与模式识别、生物医学工程、集成电路设计等方面具有较强的教学科研实力,取得了一大批高水平的研究成果.某微波毫米波技术设备,获1998年度中国科学院科技进步一等奖;安徽省防灾减灾智能信息与决策支持系统,获2001年度国家科技进步二等奖;K D 系列汉语文语转换系统,获2002年度国家科技进步二等奖;中国第三代移动通信系统研究开发项目,获2003年度国家科技进步二等奖.学院根据中国科学院和中国科技大学“全院办校,所系结合”的指导方针,与中科院有关研究所在人才培养、科学研究等方面密切合作.中科院电子所所长阴和俊教授任电子工程与信息科学系系主任,自动化所所长谭铁牛教授担任自动化系系主任,计算所所长李国杰院士担任计算机系系主任,上海技术物理所所长王建宇教授担任电子科学与技术系系主任.学院与国内外知名大学和企业保持着密切的合作关系,建立了包括自然计算、多媒体计算与通信、集成电路设计、电子测量技术、智能技术等一批科研教学联合实验室,经常主办或联合举办国际学术会议.学院紧紧围绕电子、通信、网络技术、信息技术、信息安全、计算机软硬件、自动化与控制、系统安全与系统优化、生物医学工程等信息科技前沿领域,开展科学研究、技术发展和人才培养工作.面对信息科技的迅猛发展,学院一直保持着重视信息科技领域的基础理论,强调科学与技术结合的鲜明特色.在人才培养方面,拥有全国一流的本科生生源.十分强调加强学生的数理、信息领域的基本原理和基本实验能力教育,使学生在今后的工作中能适应信息技术日新月异的变化,更具有技术创新和竞争的能力.471 电子学报2004年。

透明计算

QQ skype Internet
iPad 计算卡拉OK
OVi 电视 DVD
服务
操作系统
不同服务
透明操作系统客户 MRBP 端 NSAP…
不同操作系统
透明操作系统服务端
网络有线或无线通信网络
终端系统(MID)
终端
不同硬件和网络平台
5.云管理/虚拟/轻载的端到端服务
OS & APP 集中管理
3
Thanks
简单的说，透明计算可概括为：（1）存储和运算分离，把冯· 诺依曼结构由单机扩展到网络。（2）开放主板和操作系统的接口，使各种不同的操作系统都能被调度到不同的主板上运行。
（二）透明计算系统的组成
透明计算系统由终端设备、服务器和连接终端设备与服务器的网络组成。
（三）开展透明计算研究的必要性
1 2
3 4 5
移动互联网的用户会大大增加。手机用户的使用经验比PC用户的经验相对较弱，大多不太懂如何在手机上安装防火墙和杀毒软件。
移动设备的功耗和性能相对比较弱，如果在本地进行杀毒，可能对电池耗用较大，性能也会大大下降，甚至影响到通话。移动互联网终端的丢失和更换，手机与PC相比，更容易丢失或损坏。要考虑到无线网络不像有线网络那样质量高，不稳而且带宽浮动较大。
3.通过采用透明计算模式，中南大学和上海交通大学等相关实验室的管理与教学系统已经实现了实验室管理的便捷性和灵活性。即使在长沙，也可以做上海某个大学实验室的相关实验。 4.在国内产业界，透明计算也成功应用到我国大型冶金企业的工控系统与工程设计部门。如广西有色华锡集团和中金岭南凡口铅锌矿，实现了工程设计和工业控制的安全性、高维护性和高可靠性。腾讯则成功将这项成果应用于手机定位和微信等方面，创造了可观的经济效益，阿里巴巴、华为、联想等企业也已开始关注并使用该成果。

透明计算技术在云计算中的应用研究

透明计算技术在云计算中的应用研究随着计算机技术的不断发展和云计算的兴起，透明计算技术在云计算中的应用也越来越广泛。

透明计算技术是一种在不泄露数据的情况下，让云计算服务提供商能够完成某些计算任务的新型技术。

本文将从透明计算技术的定义、特点以及在云计算中的应用等方面进行探讨，希望能够为读者对该领域有更深入的了解。

一、透明计算技术概述透明计算/计算透明（Transparent Computing）指的是一种不泄露数据，由云计算提供商完成计算任务的技术。

早在2014年，美国MIT提出了这一概念，并开始进行透明计算的研究。

透明计算技术的出现，解决了数据在云端进行计算时可能会遇到的安全、隐私泄露等问题。

同时也可以提高云计算服务的灵活性，提升计算效率，是云计算技术的重要发展方向之一。

二、透明计算技术的特点透明计算技术的主要特点有以下几点：（1）不泄露数据：透明计算技术采用了多种方法来保证不泄露用户数据，如加密技术、隐私保护技术等。

（2）计算效率高：透明计算技术利用云计算的高效性能，在大规模数据处理时大大提高了计算效率。

（3）可扩展性好：透明计算技术可以根据实际需求进行灵活扩展，并适应不断变化的业务需求和规模。

（4）安全性高：透明计算技术采用高强度加密技术和数据隐私保护技术，有效保障了数据和计算任务的安全性。

三、透明计算技术在云计算中的应用在云计算领域，透明计算技术的应用主要包括以下几个方面。

（1）数据安全存储：在云计算中，数据存储是不可避免的。

透明计算技术可以通过数据加密、数据隔离等手段，保证数据在存储过程中的安全性。

（2）隐私保护计算：在云计算中，隐私问题一直是一个至关重要的问题。

透明计算技术可以在不泄露数据的情况下，完成一些隐私计算，例如多方安全计算、保持数据概要信息等。

（3）数据共享：在云计算中，数据的共享远比传统的计算方式更为普遍。

透明计算技术可以实现在云端进行数据共享，让不同的用户共享同一份数据，而又不会出现数据泄露等问题。

一种基于透明计算的智能移动终端的用户隐私保护方法[发明专利]

专利名称：一种基于透明计算的智能移动终端的用户隐私保护方法
专利类型：发明专利
发明人：张尧学,易乐天,李建彬,彭许红
申请号：CN201610036346.6
申请日：20160120
公开号：CN105550610A
公开日：
20160504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于透明计算的智能移动终端的用户隐私保护方法，用户根据服务端的登录设备账号确定智能移动终端并通过服务端设备向智能移动终端发送删除指令，通过所述智能移动终端的固件擦除智能移动终端上的应用软件的数据并删除实例操作系统，并擦除存储空间。

本方法具有用户无需考虑删除权限问题，可以对智能移动终端上的任意应用软件以及实例操作系统执行删除操作，用户数据删除彻底，隐私保护强度高的优点。

申请人：中南大学
地址：410083 湖南省长沙市麓山南路932号
国籍：CN
代理机构：湖南兆弘专利事务所
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透明计算

一种云计算操作系统TransOS%3a基于透明计算的设计与实现

透明计算系统端计算机间的数据传送方法

透明计算

透明计算技术分析及试探子华

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