【摘 要】随着我国经济与科技的飞速发展，以及社会主义现代化建设的不断完善，计算机已经普及到了千家万户，成为了人们日常生活和工作中不可缺少的重要组成部分。它给人们的工作學习带来了巨大的便利，满足了信息时代的技术要求。现如今，集群计算机系统的出现重新定义了超级计算机的概念，并成为了计算机革命的重要事件。它能够快速解决复杂的计算问题，在很大程度上提高了计算机的应用能力，并利用高速的通信网络使计算机高档工作站、服务器与PC机得到了有效连接，在提高计算机运行效率的基础上，满足了不断发展的社会进步新要求。本文就根据实际情况，简单阐述一下实时集群计算机系统的研究现状，并进行精准的分析，明确其应用范围，展望未来的发展态势。从而促进我国计算机事业的进一步发展，满足科技进步的新要求。
　　【关键词】实时集群 计算机系统 研究现状 应用 发展
　　现如今，社会科学技术迅猛发展，计算机已经普及到了千家万户，成为了人们生产生活中必不可少的工具。人们对计算机技术的应用研究也在不断拓展，尤其是实时集群计算机系统的出现在很大程度上改变了人们传统的看法，打破了处理器是提高计算机性能主要办法的观点。集群计算机系统的出现能够实现两台或者多台计算机的有机结合，将计算机的硬件与软件进行融合使用，并运用这种强大的处理功能共同解决问题，降低原有的超级计算机的价格成本，使其具有更高的性价比。因此，各国不断对其进行探索，将这种新型的集群计算机系统应用于军事、仿真等领域，并取得了显著的成效，这也在一定程度上说明了它的巨大优势。鉴于以上内容，集群计算机系统必将在未来的行业发展中占有一席之地，它也将为多元信息处理和控制系统开创一个崭新的局面。
　　一、集群计算机系统的含义、分类以及功能
　　想要明确了解集群计算机系统的研究现状，并展望其未来的发展态势，首先就要明确什么是集群计算机系统以及它的分类和主要功能。顾名思义，集群计算机系统就是将多台计算机进行串联使用，从而达到计算效率提升的目的。它是利用高速通信网络，按照一定的组织结构将一组高档工作站、服务器和PC计算机进行紧密结合，从而实现系统高效并行的对策。与以往的单个计算机有所不同，它没有外部的设备实施，不存在显示器、键盘等硬件，但是它却需要具有足够的内存、高性能的主板以及高速的中央处理器等。只有这样，才能实现计算机设备的高性能传递，使通信协议更加高效便捷。
　　集群计算机具有可拓展功能，不需要使用者过多的花费资金就能够提高系统的性能。另外，它还具有非常良好的恢复和备份功能，这也就使其具有不同的分类情况。 按照应用的目的，可分为高性能集群、高可用性集群两类；按照节点划分，又包括专用和非专用集群。此外，它还能够根据节点硬件的组成情况以及操作系统进行分类。简单来说，实时集群计算机系统最主要的作用就在于其传递功能的发挥，它能够将通信服务器中转化而成的广播信息进行接收，并将原始信息通过统计的方式发送到控制中心，实现资源的有效传达。它的工作就好比大型的计算机，能够完成数据输入与输出的全过程，实现信息的高效传送。
　　二、实时集群计算机系统的研究现状与发展趋势
　　实时集群计算机系统概念一经提出就受到了全世界的广泛关注，对其的应用研究也不断涌现。但是其研究现状仍旧存在不平衡现象，国内国外对其的发展探究有很大的区别。
　　第一，国外研究现状与发展趋势。由于传统计算机所用的处理器和操作系统大多为专用设备，使用成本较高，程序复杂，应用时间要多于硬件系统的使用寿命，浪费资金现象严重。因此，以美国为首的国家不断研发新型的高性能硬件设备，于是就诞生出现了集群计算机系统。美国宇航局在1994年建立了第一个基于PC并行计算机的系统，并于1999年研制成功了256个中央处理器并行使用集群系统。
　　第二，国内研究现状与发展趋势。与国外的研究热潮相比，我国在这方面的研究和应用机构相对还比较少，只有清华大学和西安交通大学对其进行了研发。1999年，清华大学研制出了8CPU和16CPU计算机，西安交通大学则在同一年研究出了8个PII350集群计算机BSPC-8。但是与国外优秀的研究技术相比，我国系统研发的周期相对较慢，掌握该技术的专业人才也不够。
　　总的来说，现如今的集群计算机系统已经朝着软件研发方面进行探索，简化了网络协议，并提出了在集群系统硬件上安装新设备的思想。与此同时，为了解决网络通信问题，还引进了先进设备，在设计过程中结合了硬件设施的特点，实现了TCP与IP通信的有效结合。
　　三、实时集群计算机系统的关键技术应用与未来展望
　　（一）可拓展性
　　计算机技术是不断发展变化的，为了更好的适应设备的新功能，集群计算机系统也要具有可拓展性。其能力的延展主要包括三个方面：
　　第一，资源的可拓展性。其主要是指通过处理器数量、磁盘数量、存储部件数量的增加来提高计算机集群系统的性能；第二，应用的可拓展性。它主要是指计算机应用程序会伴随系统功能的改变予以革新；第三，技术的可拓展性。技术拓展是集群计算机系统的主要拓展功能，它主要由异构可拓展性、代可拓展性和空间可拓展性三方面组成，它能够在关键技术改变的时候，提高计算机的适应程度。
　　（二）可用性应用技术
　　可用性技术是集群计算机系统的另一个重要技术，它主要是指计算机的正常运行时间，它包括可靠性以及可维护性两方面内容。当系统的平均无故障时间得到了提升，那么其维修时间当然会随之减少。所以，计算机集群系统研究者在今后的发展中要从以下方面予以入手。
　　首先，增加备用设备数量，并保证它们之间的运行是相互独立的，避免一个设备发生问题而导致的计算机系统全面停工的现象；其次，故障接管对策。也就是说，一旦发现某个设备出现故障而停止运行，那么就要立即对其进行有效地衔接，保证集群计算机系统的顺利应用；最后，恢复功能。如果只对设备进行接管，不去维修，那么就会造成资金的大量浪费，研究人员要能够明确坏损设施出现问题的原因，并及时给予修理，从而提高设施的利用效率。 　　（三）保证通信方式的高效运行
　　通信子系统是集群计算机系统中最重要的组成部分之一，它能够实现节点之间信息的相互传递。而提高系统的传送速度，保证通信效率的加快也是未来集群计算机的主要发展趋势。对此，研究人员要改变以往的以LAN为基础，采用TCP/IP进行传播的方式。取而代之利用起ATM高速网络进行传播，从而解决以往传播速度慢的情况。
　　（四）资源管理与均衡负载
　　资源管理与均衡负载是计算机集群系统中很重要的应用对策之一，在具体的操作管理过程中需要将集群操作系统融入到结点操作系统中去，从而有效解决资源的调度问题。例如，在因特网服务器中加入集群计算机系统应用对策能够实现多个服务器的有机结合，进而组建成一个巨大的服务系统，提高其资源管理的能力和负载均衡力。
　　（五）并行程序的环境设计
　　硬件平台、操作系统、编程语言等是并行程序环境设计中的重要组成部分。区分其节点的重要不同因素就在于它们是否具有统一的存储器，倘若不存在这样的设备，那么就需要设计一个并行的程序环境，它也就成为了参考和运行的标准，是集群计算机系统得以运行的关键环节。
　　（六）未来展望
　　目前，世界各国计算机技术飞速发展，人们在工作生活中对其的要求也越来越高，想要实现资源的有效汇聚，就一定要按照统一有效的方式对其进行利用。开发集群计算机系统也就成为了大势所趋，它能够有效的节约成本，保证资金的合理利用，也是解决未来计算机关键问题的重要环节。
　　四、结束语
　　总而言之，集群计算机系统的应用研究已经成为了当今社会中的一个热点话题。它具有扩展能力强、可用性高、效率快速等优势。为了尽可能的提高计算机的运行效率，保证其时效性，就一定要坚持集群计算机系统的研发。
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　　作者简介：
　　陈震，（1976-），男，汉，辽宁辽阳人，辽宁建筑职业学院信息工程系，讲师，硕士。研究方向：计算机应用技术。