5 普適計(jì)算的特性
間斷連接與輕量計(jì)算是普適計(jì)算最重要的兩個(gè)特征。普適計(jì)算的軟件技術(shù)就是要實(shí)現(xiàn)在這種環(huán)境下的事務(wù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
普適計(jì)算的第一個(gè)特征是間斷連接,是服務(wù)器能否不時(shí)地同用戶（特別是移動(dòng)用戶）保持聯(lián)系。用戶必須能夠存取服務(wù)器信息,在中斷聯(lián)系的情況下,可以處理這些信息。所以,企業(yè)計(jì)算中心的數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)器能否同用戶保持有效的聯(lián)系就成為一個(gè)十分關(guān)鍵的因素。由于有部分?jǐn)?shù)據(jù)要存儲(chǔ)在普適計(jì)算設(shè)備上,普適計(jì)算中的數(shù)據(jù)庫(kù)成為一個(gè)很關(guān)鍵的軟件基礎(chǔ)部件。例如,新型的汽車上安裝了許多小型的車用計(jì)算機(jī)部件,用來(lái)控制燃料的使用,根據(jù)溫度和氣壓調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這些部件彼此相連,并把測(cè)出數(shù)據(jù)作為汽車運(yùn)行保養(yǎng)的分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)汽車修理時(shí),修理人員插入一個(gè)計(jì)算機(jī)連接器件,獲取這些數(shù)據(jù)來(lái)分析。還可以增加復(fù)雜的數(shù)據(jù)連接功能,如連接到全球定位系統(tǒng),讓司機(jī)準(zhǔn)確獲知當(dāng)前的位置,與電子地圖相連,輸入目的地,顯示出到達(dá)目的地的最快路徑,以及連上互聯(lián)網(wǎng)其它信息,如天氣預(yù)報(bào)、飯店的地址和電話等。完善的數(shù)據(jù)連接功能可以為用戶提供更多的服務(wù)。
普適計(jì)算的第二個(gè)特征是輕量計(jì)算,即計(jì)算資源相對(duì)有限。普適計(jì)算主要用于商業(yè)用途的數(shù)據(jù)處理,通常針對(duì)移動(dòng)辦公的工作人員和需要經(jīng)常在旅途中存取公司系統(tǒng)數(shù)據(jù)的職員,他們需要不受地域和時(shí)間限制地獲取和處理核心系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)。
6 普適計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的要求
數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算的重要基礎(chǔ)。如果直接把傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用移植到移動(dòng)設(shè)備上,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的開銷要求較高。普適計(jì)算中數(shù)據(jù)庫(kù)要解決的兩個(gè)問(wèn)題是：第一是數(shù)據(jù)復(fù)制的實(shí)現(xiàn),也可稱為數(shù)據(jù)同步化,確保隨時(shí)隨地?cái)?shù)據(jù)一致,并促使設(shè)備與服務(wù)器的數(shù)據(jù)雙向流動(dòng)。第二是開發(fā)支持標(biāo)準(zhǔn)API和SQL子集的小型DB2,使用戶可以將已有的應(yīng)用程序,方便地移植到這些設(shè)備上,也可以用相同的工具和API來(lái)編寫新的應(yīng)用程序;同時(shí)保持較低的系統(tǒng)開銷和較高的數(shù)據(jù)處理性能。所用的數(shù)據(jù)則來(lái)自用數(shù)據(jù)復(fù)制功能從中心服務(wù)器獲得的數(shù)據(jù)。
普適計(jì)算的數(shù)據(jù)庫(kù)必須是一種具有持久存儲(chǔ)機(jī)制的可縮放數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境,可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù),并且能保證操作過(guò)程中即使斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。通常的辦法是把數(shù)據(jù)放在Flash內(nèi)存中,所以數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)與普通的數(shù)據(jù)庫(kù)不太一樣。多用戶環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)要考慮記錄鎖定的問(wèn)題,所以具有并發(fā)控制機(jī)制,但移動(dòng)式數(shù)據(jù)庫(kù)并不一定需要封鎖機(jī)制。此外,由于數(shù)據(jù)量較少,索引也相應(yīng)減少,一些傳統(tǒng)的查詢優(yōu)化技術(shù)也變得不太重要,所以移動(dòng)式數(shù)據(jù)庫(kù)與典型的數(shù)據(jù)庫(kù)差別還是較大的。因此,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)就有三個(gè)基本要求：
第一,在普適計(jì)算設(shè)備上安裝一個(gè)系統(tǒng)開銷低的小型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),用于在本地存取信息。由于設(shè)備通常很小,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須要比目前更小才能適合這些設(shè)備。
第二,在軟件的分布、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)、移動(dòng)存取等方面,要具備高效、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)復(fù)制能力。保證移動(dòng)設(shè)備上的數(shù)據(jù)與企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)同步,因此,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理等方面都有特殊要求。
第三,普適計(jì)算也與電子商務(wù)緊密聯(lián)系在一起,那些電子商務(wù)應(yīng)用程序要求能夠交流、存取信息。
IBM的DB2數(shù)據(jù)庫(kù)移動(dòng)版本是一套比較成熟的普適計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品,安裝在移動(dòng)設(shè)備上時(shí),提供了一系列的功能選項(xiàng)供用戶選擇,除了創(chuàng)建表、插入、刪除、修改、查詢、排序、主關(guān)鍵字、索引和連接操作等數(shù)據(jù)庫(kù)核心功能外,其它擴(kuò)展功能如子查詢、聚集、并發(fā)控制、備份和恢復(fù)等都可以根據(jù)實(shí)際情況有選擇地配置。
7 普適計(jì)算對(duì)于系統(tǒng)開銷的要求
按普適計(jì)算對(duì)于系統(tǒng)開銷的要求通常可以分為三種類型,分別使用三類操作系統(tǒng),適用于不同類型的用戶,針對(duì)不同的市場(chǎng),有三種不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。
第一種是Windows CE,它具有典型的前端辦公形式應(yīng)用程序,是用于商務(wù)處理的完整操作系統(tǒng),在小型輕便個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。用戶用微型鍵盤輸入數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)開銷大約為2 MB,所以數(shù)據(jù)庫(kù)的開銷很小 ,大約只有1 MB,物理存儲(chǔ)量約在500 MB~600 MB之間。
第二種是手持設(shè)備（又叫掌上機(jī),Palm）,運(yùn)行生產(chǎn)商特制的掌上機(jī)操作系統(tǒng)（Palm OS）。這種設(shè)備比Windows CE設(shè)備更小,通過(guò)手寫筆進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入,配有一個(gè)很小的瀏覽窗口。通常該設(shè)備上數(shù)據(jù)庫(kù)可用的內(nèi)存容量小于1MB,物理存儲(chǔ)量在500 MB以下。
第三種設(shè)備的代表是汽車的內(nèi)置計(jì)算機(jī)部件。這種設(shè)備只有100 KB的內(nèi)存,沒(méi)有硬盤存儲(chǔ),運(yùn)行用專用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)商開發(fā)的操作系統(tǒng)。
8 普適計(jì)算用途及前景
普適計(jì)算主要用于商業(yè),通常針對(duì)移動(dòng)辦公的工作人員和需要經(jīng)常存取公司系統(tǒng)信息的職員�，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)部件越來(lái)越小,因此,可以將這些功能集中于一種設(shè)備來(lái)取代各種專用設(shè)備,如取代電話、呼叫器、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接等設(shè)備。
正在興起的普適計(jì)算帶來(lái)許許多多新的機(jī)會(huì),數(shù)字家庭就是其中之一。它將改變?nèi)藗兾磥?lái)的生活方式。數(shù)字家庭能通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)將寬帶網(wǎng)絡(luò)接入家庭,家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)可以是無(wú)線或有線的。在家庭內(nèi)部,手持設(shè)備、PC或者家用電器通過(guò)有線或者無(wú)線的方式連接到網(wǎng)絡(luò),從而提供了一個(gè)無(wú)縫、交互和普適計(jì)算的環(huán)境。人們能在任何地點(diǎn)、任何時(shí)候訪問(wèn)社區(qū)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),比如在社區(qū)里預(yù)定一場(chǎng)比賽的門票,電子家庭解決方案通過(guò)高級(jí)的設(shè)備與電器診斷、自動(dòng)定時(shí)、集中和遠(yuǎn)程控制等功能,令生活更方便舒適;通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控器監(jiān)控家庭的情況,使生活更安全。IBM提出普適計(jì)算概念的目標(biāo)是發(fā)展更具實(shí)用意義的各類信息終端產(chǎn)品,從而真正實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)向信息終端產(chǎn)品的延伸。目前,IBM已將普適計(jì)算確定為電子商務(wù)之后的又一重大發(fā)展戰(zhàn)略,并開始了端到端解決方案的技術(shù)研發(fā)。2000年IBM公司發(fā)布了IBM WebSphere Everyplace Suite棗基于服務(wù)器端的Websphere Everyplace 軟件套件和基于客戶端的 Websphere Everyplace 軟件套件的嵌入式版本。
IBM公司負(fù)責(zé)普適計(jì)算的高級(jí)副總裁Michael Rhodin先生認(rèn)為,實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算的基本條件是計(jì)算設(shè)備越來(lái)越小,方便人們隨時(shí)隨地佩帶和使用。在計(jì)算設(shè)備無(wú)時(shí)不在、無(wú)所不在的條件下,普適計(jì)算才有可能實(shí)現(xiàn)。但計(jì)算設(shè)備功能的增強(qiáng)和體積的變小帶來(lái)了一個(gè)人們必須面對(duì)的問(wèn)題：如何有效地操作這些設(shè)備? 解決的辦法只有一個(gè)：讓計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理解人的表情、感受,最終讓人以最自然的方式使用計(jì)算機(jī)。例如,IBM研發(fā)的BlueBoard（藍(lán)板）技術(shù),是一片薄薄的屏幕板,使用者只用其胸前掛著的看上去與普通員工卡沒(méi)什么兩樣的小卡片,對(duì)準(zhǔn)藍(lán)板一下,就可以顯示出其個(gè)人主頁(yè)及定制好的其它內(nèi)容。其后的一切操作和任務(wù)都只靠使用者的手指在藍(lán)板上指指劃劃就全部搞定了,包括查閱資料、共享文件、與同事實(shí)時(shí)互傳信息、發(fā)送指令、布置任務(wù)、協(xié)同工作等。簡(jiǎn)直是太方便了！有了BlueBoard,將來(lái)人們旅行時(shí),不再需要攜帶計(jì)算機(jī),只需帶著這張小小的卡片,進(jìn)入系統(tǒng)就可以在任何地方工作或傳遞信息,這張小小的卡片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
結(jié)語(yǔ)
目前,計(jì)算和信息訪問(wèn)還是一種工作方式,使用計(jì)算機(jī)還是一種“技術(shù)”。如果有一天,計(jì)算和信息訪問(wèn)將不再是一種“工作”和“技術(shù)”,而成為我們生活的一部分,人們雖然不能明確地感受到它們的存在,但卻每時(shí)每刻都離不開它們, 那么可以說(shuō),我們就實(shí)現(xiàn)了“普適計(jì)算”的理想境界。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展使普適計(jì)算的深度和廣度不斷擴(kuò)大,為開發(fā)新型的應(yīng)用和服務(wù)提供了近乎無(wú)限的可能性,各行各業(yè)都可能使用普適計(jì)算�，F(xiàn)在,IBM的科學(xué)家們正在為著這一目標(biāo)努力。
“普適計(jì)算”這個(gè)概念的出現(xiàn)時(shí)間不長(zhǎng),希望本文對(duì)普適計(jì)算的研究有拋磚引玉之效。
參考文獻(xiàn)
1 Jochen Burkhardt, Horst Henn, Stefan Hepper. Pervasive Computing: Technology and Architecture of Mobile Internet Applications. USA：Addison Wesley Professional, 2001-11
2 Uwe Hansmann . Pervasive Computing Handbook. USA ：Springer Verlag,2001-01
3 Daniel Amor. Internet Future Strategies: How Pervasive Computing Services Will Change the World.USA： Prentice Hall PTR,2002-02
4 趙海. 嵌入式Internet-21世紀(jì)的一場(chǎng)信息技術(shù)革命. 北京：清華大學(xué)出版社, 2001
5 Tanenbaum Andrew S. Modern Operating System. New Jersey: Prentice Hall,1999
6 呂京建、肖海橋. 面向21世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)綜述. http://www.hol-system.com
熊江 講師,主要研究方向智能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、智能多媒體技術(shù)、CSCW。
