[发明专利]基于形式领域融合的计算模型

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种计算机系统的构造方法及系统。

背景技术

计算模型自计算机诞生以来一直是人们重点关注的问题，它涉及的问题 很广泛，从底层的处理器体系结构到高层的软件开发方法(及软件体系结 构)，都是以计算模式为基础的。

目前公认的计算模式主要有图灵计算(底层)、数据流计算(底层与高层)、 神经网络计算(底层与高层)及纯高层的面向对象的计算、构件技术与面向服 务架构(Service Oriented Architecture，SOA)等。除此以外，很多自然界中的 物理化学过程都蕴涵着类似于信息处理机制的计算模式，因此，近年来也提出 了物理计算(超导计算，量子计算，光子计算)和生物计算(DNA计算)。随着 微电子技术的发展，可重构计算近年来异军突起。这些计算模式并不是互相独 立的，而是互相影响，互相促进，共同发展的。

在底层计算模式中，最早出现、现在仍然占据统治地位的的是我们熟知的 图灵计算及其具体实现Von Neumann体系。但目前也已经形成共识，就是图灵 计算的串行操作特征是目前计算性能发展的瓶颈，必须基于新的、充分具备并 行能力的计算模式，才能在计算机计算性能上取得质的突破。然而，尽管人们 一直都在研究新的计算模式，但始终没有走向商业化。

在高层模式研究中，当以软件体系结构的研究为主。由于软件体系结构主 要从高层(即计算机软件)考虑系统的结构与构成方式，所以一般没有列入计 算模式的研究。但是，由于其重点仍然是模式、模型(框架)及开发方法一类 的问题，所以，与一般意义下的计算模式密切相关，也可以相互借鉴。

有关软件体系结构的研究与成果，属于粗体系结构的主要有多层C/S结构、 面向对象技术、分布对象(如EJB、COM等)、SOA、MVC机及网格体系结构 五层沙漏结构、OGSA和WSRF等。属于细体系结构的主要有C2、管道/过滤器、 黑板系统及开源项目Ptolemy II(由美国加州大学伯克利分校在美国国家自然科 学基金及包括Microsoft在内的一些公司资助下进行)。

综合目前的计算模式的研究，主要存在以下问题：

■一些基于自然界中的物理化学过程的计算模型(超导计算，量子计算，光 子计算和生物计算)由于受到相关学科的发展的制约，很不成熟，距离实践尚 远。

■软件体系结构及硬件开发的研究中涉及的计算模型，目前以SOA为重点， 人们将很大精力放在对SOA中基本问题的研究，如服务发现、服务组合、服务 自组织自适应等，忽略SOA本身的缺陷。事实上，SOA的实质上的缺陷是没有 形式语义支持(见下段)。

■形式语义问题：这里，形式语义是指抽象化了的功能操作。我们认为，一 个系统可以通过具有形式语义的构件构成。形式语义与具体的系统功能无关， 它是系统的共性功能的抽象。相比之下，一般的构件，如面向对象技术中的对 象、SOA中的服务，都是无形式语义的，它们重点强调的是构件的语法与语用 问题，如SOA，它以服务与服务组合为主线，即软件的主要成分是服务，而软件 主要构造行为是服务组合。其中，服务是以平台无关的定义(描述)为标志的， 而SOA对服务本身及服务组合并没有专门的语义标准。缺乏形式语义支持时， 用户不得不从头起定义构件的功能，显然存在效率低下、质量难以保障的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明供了一种计算机系统的构造方 法，以给出对上述现有技术所存在问题的解决。对比现行的软件开发方法， 提供了一种新的软件开发方法；对比现行的计算机处理器/多处理机系统，提 供了一种新的计算机处理器体系结构。

该发明的目的在于，提供一种新的计算机软件构造方法，充分提高软件生 产率和软件可信性。

该发明的目的还在于，提供一种新的计算机处理器的体系结构，用于构造 这样一种处理器，它的工作原理与使用方式不同于目前的以“存储程序”式计 算机处理器，可充分提高处理器的并行处理能力及应用开发效率。

该发明的进一步目的还在于，提供一种新的多处理机体系，突破传统的基 于集群的多处理器体系，实现跨网络的高度并行处理。

该发明给出的计算机系统构造方法，要点如下：