序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇航空航天體系標(biāo)準(zhǔn)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

1 引言

在開發(fā)衛(wèi)星在軌仿真的軟件項(xiàng)目時(shí)，開發(fā)團(tuán)隊(duì)不僅要對(duì)衛(wèi)星本身作詳盡仿真，而且需要完整地掌握航天領(lǐng)域的其它高級(jí)專業(yè)知識(shí)和天體運(yùn)動(dòng)的理論知識(shí)，同時(shí)在軟件可視化仿真方面也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。STK的全稱是Satellite Tool Kit（衛(wèi)星仿真工具包），是由美國(guó)AGI公司開發(fā)，是航空航天領(lǐng)域一個(gè)功能強(qiáng)大的大型仿真平臺(tái)，并且隨著其版本變化其功能得到不斷地增強(qiáng)和擴(kuò)展。目前為止，STK航天工業(yè)領(lǐng)域中仍然是處于領(lǐng)先地位衛(wèi)星系統(tǒng)分析軟件，利用它可以快速方便地分析航天任務(wù)中各種錯(cuò)綜復(fù)雜的情況，并能以形象直觀的三維場(chǎng)景真實(shí)地再現(xiàn)空間目標(biāo)整個(gè)壽命周期的運(yùn)行情況。但STK軟件自成體系，和其它軟件交互數(shù)據(jù)、軟件界面的靈活性往往不能適合項(xiàng)目需求。

從國(guó)內(nèi)近年發(fā)表的航空航天領(lǐng)域關(guān)于STK二次開發(fā)仿真軟件設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)看，多注重于STK功能實(shí)現(xiàn)本身，關(guān)于二次開發(fā)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容較少，并且局限于VC6.0和Matlab開發(fā)環(huán)境，雖然可以查閱STK的英文幫助文檔，但難以在短時(shí)間對(duì)STK的二次開發(fā)有較為全面的理解和快速高效開發(fā)。

在自主開發(fā)的軟件中嵌入STK，把STK作為衛(wèi)星在軌仿真的計(jì)算引擎和三維可視化引擎，是一個(gè)可行的技術(shù)途徑。本文以介紹VS2008為開發(fā)平臺(tái)，介紹利用STK二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在軌可視化仿真軟件的實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，給出了在軌衛(wèi)星的可見性分析和姿態(tài)仿真的軟件設(shè)計(jì)方法和仿真軟件的運(yùn)行結(jié)果。

2 STK二次開發(fā)仿真技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 通過STK二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)仿真任務(wù)的技術(shù)選用

通過STK可以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)可以分為五類，分別為自動(dòng)化重復(fù)性任務(wù)、和其它程序集成、擴(kuò)展AGI插件和用戶接口定制、開發(fā)定制應(yīng)用程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。

2.1.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化重復(fù)性任務(wù)

可以利用HTML、Connect和STK Object建立鏈接STK功能組件的工具，或者用遠(yuǎn)程工具驅(qū)動(dòng)STK，如按鈕工具、COM接口、命令行或批處理文件向STK發(fā)送Connect命令也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化重復(fù)性任務(wù)。

2.1.2 和其它應(yīng)用程序集成

STK和其它程序的接口有多種形式可供選擇，具體接口形式的選擇取決于任務(wù)的類型。任務(wù)涉及僅僅是分析，還是既涉及分析又涉及可視化，抑或是可視化回放，可選用的客戶端程序不同。客戶端應(yīng)用程序幾種具體形式為：MATLAB， 自定義程序， MS Office，瀏覽器等，STK系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)置有用戶采用的開發(fā)環(huán)境所必備的程序接口，如STK MATLAB接口、COM接口、視景控件（the Viewer Control）和視景應(yīng)用對(duì)象模型（Viewer Application object models），以及數(shù)量眾多的不同的Connect庫(kù)等。

2.1.3 擴(kuò)展AGI插件擴(kuò)展和用戶接口定制

AGI在產(chǎn)品擴(kuò)展上為用戶提供了多種途徑。可擴(kuò)展機(jī)制可以分劃分為兩個(gè)方面：用戶接口可擴(kuò)展和計(jì)算引擎可擴(kuò)展。用戶接口可擴(kuò)展指的是允許用戶為STK定制圖形用戶界面（GUI）和控件，提供用戶自定義的工作流程，從而使程序綁定STK程序的功能；計(jì)算引擎可擴(kuò)展性選項(xiàng)是指STK引擎插件允許用戶僅定制模型中非通用部分，而對(duì)通用部分則借力于現(xiàn)成商務(wù)軟件（COTS software），即STK本身。

插件的優(yōu)點(diǎn)至少包含兩方面內(nèi)容。首先，寫一個(gè)高可信度的軟件組件對(duì)大多數(shù)用戶有難度。當(dāng)然，最佳的情形是軟件具備高可信度模型可以使用。AGI不斷提高產(chǎn)品的可信度和可靠性持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品，但其產(chǎn)品的開發(fā)基礎(chǔ)往往在于聚焦通用功能，從而覆蓋大多數(shù)用戶需求。就問題產(chǎn)生的性質(zhì)來說，更高可信度模型的非通用應(yīng)用功能需求，僅可能在少數(shù)高級(jí)用戶中存在。其次，總體說來，一個(gè)模型的非通用部分的范圍很窄，因而大部分可以利用現(xiàn)有的通用模型。當(dāng)然，如果定制軟件部分的價(jià)格同時(shí)也包含了所有通用部分的費(fèi)用，用戶可以自己開發(fā)整個(gè)軟件，但必須經(jīng)過不斷地測(cè)試、維護(hù)、改進(jìn)和升級(jí)才能滿足變化的需求。

2.1.4 開發(fā)定制程序

STK引擎可以為用戶開發(fā)定制程序使用，STK用戶界面不需要出現(xiàn)，允許用戶使用自己的接口將STK功能嵌入到程序中。

2.1.5 RT3數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理

STK桌面應(yīng)用和STK引擎定制程序的一個(gè)共性任務(wù)是對(duì)實(shí)時(shí)處理輸入的數(shù)據(jù)。AGI公司的RT3擴(kuò)展軟件為向STK輸入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的輸入提供了框架。為簡(jiǎn)化實(shí)時(shí)輸入數(shù)據(jù)的處理，可用直接使用STK對(duì)象模型（STK Object Model）。

RT3開發(fā)SDK包括應(yīng)用編程接口API、文檔，以及一套例子代碼文件。RT3 SDK可通過自定義數(shù)據(jù)輸入接口增強(qiáng)RT3拓展軟件的功能，使數(shù)據(jù)處理專業(yè)化，并可預(yù)先設(shè)置顯示參數(shù)。RT3 SDK還能用來分析和處理STK引擎程序以及來自AGI公司的軟件部件產(chǎn)品線的類庫(kù)的輸入數(shù)據(jù)。在用戶開發(fā)的程序中使用RT3需要購(gòu)買用戶許可證書。如果已經(jīng)安裝了RT3，RT3 SDK可從這里看到：Start > Programs > AGI > RT3。

2.2 利用STK引擎開發(fā)應(yīng)用軟件

STK為開發(fā)各種應(yīng)用軟件提供了兩類核心庫(kù)，分別是STK Object Model和Connect。通過這兩個(gè)核心庫(kù)，可以在用戶自己開發(fā)的軟件中改變STK場(chǎng)景和參數(shù)配置。由于兩者在基于STK二次開發(fā)軟件中涉及的最多，下面分別對(duì)兩者作簡(jiǎn)要介紹。

2.2.1 使用STK Object Model核心庫(kù)

STK對(duì)象模型（STK Object Model）是一個(gè)COM庫(kù)集，包括STK Objects、STK X、STK Util，、STK ESRI Display、STK Vector Geometry Tool、和STK Astrogator等COM庫(kù)，涵蓋數(shù)據(jù)類型、接口、事件和表示各種STK應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)的類。通過這些類庫(kù)，使得開發(fā)基于STK和STK引擎定制程序變得簡(jiǎn)而易行。各種組件提供的開發(fā)工具對(duì)STK對(duì)象實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并在整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)STK對(duì)象的管理，通過數(shù)據(jù)提供工具（data provider），執(zhí)行可見性和覆蓋計(jì)算，并對(duì)STK發(fā)出的事件做出響應(yīng)。由于STK Object Model是建立在微軟組建對(duì)象（COM）技術(shù)之上的，因此STK Object Model可用于支持COM標(biāo)準(zhǔn)的任何自動(dòng)化程序開發(fā)環(huán)境。常見的開發(fā)環(huán)境包括inc .Net （Visual Basic， Visual C#， etc.）， Java， Visual C++， PowerPoint， Excel， Access，以及支持COM后綁定的腳本語言。在STK桌面應(yīng)用程序和對(duì)STK X作為引擎的兩種情況下，均可使用STK對(duì)象模型。

2.2.2 使用Connect核心庫(kù)

Connect 模塊為CS模式連接STK提供一個(gè)簡(jiǎn)單的途徑。用第三方程序調(diào)用Connect核心庫(kù)的函數(shù)、常量和各種消息，可建立和STK的通信連接。Connect允許重寫標(biāo)準(zhǔn)消息和通知，用自己的消息格式實(shí)現(xiàn)和第三方軟件的兼容，所以利用Connect對(duì)STK實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)的程序有很好的消息環(huán)境。

在實(shí)時(shí)性上，通過Connect實(shí)現(xiàn)STK和3D圖形通信，可實(shí)現(xiàn)事件的可視化實(shí)時(shí)仿真實(shí)現(xiàn)。舉例來說，用Connect在發(fā)射和早期軌道階段可注入實(shí)時(shí)的遙測(cè)數(shù)據(jù)，在2D和3D場(chǎng)景中可以對(duì)該任務(wù)實(shí)現(xiàn)可視化實(shí)時(shí)化仿真，協(xié)助任務(wù)執(zhí)行人員理解和解決在發(fā)射階段可能發(fā)生的問題。

2.3 STK Connect模塊的使用

由于Connect提供了外部控件和STK交互的機(jī)制，在航天仿真應(yīng)用程序的開發(fā)中應(yīng)用很廣。在外部調(diào)用STK的應(yīng)用程序中，其工作機(jī)制的要點(diǎn)在于：在外部程序中向STK發(fā)送Connect命令實(shí)現(xiàn)和STK的交互。通過外部程序或者HTML網(wǎng)頁發(fā)送Connect命令和STK交互，可采用兩種方式：其一，通過TP/ICP鏈接經(jīng)指定端口發(fā)送Connect命令，STK默認(rèn)的端口為5001，當(dāng)然通過Edit->Preferences菜單可修改Connect的默認(rèn)參數(shù)；其二，通過COM接口向STK發(fā)送命令，這種情況下不必通過通信網(wǎng)絡(luò)端口實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，COM無法支持異步Connect命令。

在STK9.X中，在相應(yīng)的安裝目錄下，有支持多種語言開發(fā)環(huán)境的例程可供參考，這些例程已經(jīng)完成了外部程序?qū)TK二次開發(fā)的軟件環(huán)境的搭建。開發(fā)者在基本例程框架的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)基于STK二次開發(fā)的對(duì)仿真軟件實(shí)現(xiàn)。支持STK9.X二次開發(fā)的環(huán)境有C++/C++CLI/CSharp/HTML/Java/Matlab/ PowerPoint/，在STK系統(tǒng)安裝文件夾下，分別由這幾種語言下的二次開發(fā)例程。其中，CSharp/java/Matlab的例程較多，對(duì)CSharp而言，VS2008下有24個(gè)例程，涉及到航空航天仿真的許多方面，從簡(jiǎn)單易行角度這幾種語言不失為首選。但C++語言的實(shí)時(shí)性最好，結(jié)合文件夾下部署的例程和豐富的Connect Api，可以開發(fā)出功能強(qiáng)大的航空航天仿真應(yīng)用軟件。

3 基于VS2008/MFC平臺(tái)的STK二次開發(fā)

3.1 仿真軟件實(shí)現(xiàn)

在VS2008/MFC平臺(tái)下進(jìn)行STK二次開發(fā)的開發(fā)步驟為：開發(fā)環(huán)境搭建、用戶界面設(shè)計(jì)、通過MFC用戶界面發(fā)送Connect接口指令驅(qū)動(dòng)STK引擎、將STK計(jì)算結(jié)果和仿真可視化結(jié)果在用戶界面展示和結(jié)果文件存盤等，本文結(jié)合STK的給定的例程說明。

3.1.1 開發(fā)環(huán)境搭建

STK9.X的C++例程是基于MFC的對(duì)話框程序，在該MFC例程框架下，已經(jīng)完成了STK系統(tǒng)的2D和VO控件的添加以及和STK引擎交互的支撐文件的配置。在例程的工程文件中，包含了通過MFC和STK交互的基本文件和函數(shù)。具體可仔細(xì)研究閱讀程序代碼。

3.1.2 用戶界面設(shè)計(jì)

在例程的MFC對(duì)話框界面中，已經(jīng)具備了少量功能簡(jiǎn)單的控件和STK的二維地圖和三維地球控件，利用MFC完備的功能通過各種控件的綜合設(shè)計(jì)，可達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。圖1為本文在軌衛(wèi)星可見分析和姿態(tài)仿真的界面設(shè)計(jì)，圖2為衛(wèi)星和仿真場(chǎng)景參數(shù)輸入界面，圖3為地面觀測(cè)目標(biāo)參數(shù)的錄入界面。

3.1.3 Connect接口指令發(fā)送驅(qū)動(dòng)軟件運(yùn)行

在MFC平臺(tái)下向STK發(fā)送命令的函數(shù)為：m_VOControl.GetApplication（）.ExecuteCommand（"Connect_Command"），其中m_VOControl為三維地球可視控件變量，所有Connect命令均通過該方法發(fā)送至STK引擎，“Connect_Command”指Connect命令，可通過SDK獲得，并以符合系統(tǒng)要求的格式作為發(fā)送的命令字符串。STK在接到Connect命令后，執(zhí)行相應(yīng)的計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果返回或者生成結(jié)果報(bào)告存盤；同時(shí)在2D和VO空間中進(jìn)行二維和三維可視化仿真顯示。

3.2 軟件運(yùn)行結(jié)果

圖4給出了在VS2008下利用MFC開發(fā)的在軌衛(wèi)星的可見性分析和姿態(tài)仿真仿真軟件的運(yùn)行結(jié)果；圖5為條帶目標(biāo)下，在軌衛(wèi)星的可見弧段的可視化顯示結(jié)果；圖6為在軌衛(wèi)星仿真的姿態(tài)計(jì)算結(jié)果。同時(shí)，該軟件還可仿真結(jié)果輸出為文本文件存入磁盤，以備后續(xù)的仿真讀取。

4 結(jié)論和展望

通過對(duì)在軌衛(wèi)星的可見性和姿態(tài)仿真軟件的開發(fā)可以看出，在熟悉MFC程序框架、STK Connect接口指令系統(tǒng)和STK的專業(yè)仿真功能的基礎(chǔ)上，在微軟

公司的VS2008平臺(tái)下對(duì)STK進(jìn)行二次開發(fā)可完成較為復(fù)雜的航空航天仿真任務(wù)。后續(xù)的衛(wèi)星在軌軟件研制中，將對(duì)RT3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)仿真方法進(jìn)行研究，以適應(yīng)遙測(cè)數(shù)據(jù)作為衛(wèi)星在軌仿真輸入下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理情形。

參考文獻(xiàn)

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篇2

1970年4月24日，我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功，拉開了中國(guó)人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。經(jīng)過幾代航天人的接續(xù)奮斗，我國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)造了以“兩彈一星”、載人航天、月球探y(tǒng)為代表的輝煌成就，走出了一條自力更生、自主創(chuàng)新的發(fā)展道路，積淀了深厚博大的航天精神。

2016年10月12日，國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局黨組在《人民日?qǐng)?bào)》刊文稱，中國(guó)將力爭(zhēng)在2020年左右實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，加速邁向航天強(qiáng)國(guó)；2030年左右實(shí)現(xiàn)整體躍升，躋身航天強(qiáng)國(guó)之列；2050年之前實(shí)現(xiàn)超越引領(lǐng)，全面建成航天強(qiáng)國(guó)。

工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)、國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局局長(zhǎng)、國(guó)家航天局局長(zhǎng)許達(dá)哲說：“‘十三五’是中國(guó)航天發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)，是我們不懈追求的航天夢(mèng)。”從航天大國(guó)到航天強(qiáng)國(guó)，我們還有多少路要走？

我國(guó)距離航天強(qiáng)國(guó)還有多遠(yuǎn)？

航天強(qiáng)國(guó)有哪些具體指標(biāo)？中國(guó)航天科技集團(tuán)董事長(zhǎng)雷凡培曾在接受采訪時(shí)表示，航天強(qiáng)國(guó)的指標(biāo)包括100項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)和27項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

現(xiàn)在，我國(guó)能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的指標(biāo)有三分之一。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)中，載人航天工程、月球探測(cè)等一些主要指標(biāo)上，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，有一半的經(jīng)濟(jì)規(guī)模指標(biāo)已達(dá)到，但人均指標(biāo)仍有差距。從目前來看，“十三五”乃至未來的一段時(shí)間，我國(guó)將從重大項(xiàng)目、工程落地和應(yīng)用層面進(jìn)行布局。

在重大項(xiàng)目上，圍繞國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，我國(guó)將選擇重點(diǎn)領(lǐng)域，啟動(dòng)實(shí)施天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、深空探測(cè)及空間飛行器在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)、重型運(yùn)載火箭等一批新的重大科技項(xiàng)目和重大工程。

例如，載人航天工程建成長(zhǎng)期有人照料的空間站，開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用；探月工程實(shí)現(xiàn)“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)，嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域軟著陸及采樣返回，嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次月球背面軟著陸；高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)全面建成，為形成高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率的綜合對(duì)地觀測(cè)體系提供支撐；第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球，形成高質(zhì)量定位、導(dǎo)航和授時(shí)的全球服務(wù)能力。

另一方面，加強(qiáng)空間科學(xué)研究，提高人類科學(xué)認(rèn)知水平。充分發(fā)揮空間科學(xué)在創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和技術(shù)牽引方面的重要作用，持續(xù)推進(jìn)載人航天、月球探測(cè)以及空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)等工程的科學(xué)探索，開展空間天文、空間物理、微重力、空間環(huán)境、空間生命等空間科學(xué)研究，建立可持續(xù)發(fā)展的空間科學(xué)計(jì)劃，加強(qiáng)空間科學(xué)探索研究，在空間科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大發(fā)現(xiàn)和突破。

而在應(yīng)用層面，商業(yè)航天發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是重要方向。我國(guó)將圍繞國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展重大需求，完善衛(wèi)星應(yīng)用體系，拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，強(qiáng)化衛(wèi)星在資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急反應(yīng)、社會(huì)管理與公共服務(wù)、大眾信息消費(fèi)與服務(wù)等方面的綜合應(yīng)用。

此外，我國(guó)還將進(jìn)行航天體系的體制改革。例如，推進(jìn)航天科研院所分類改革和混合所有制企業(yè)改革，科學(xué)劃分航天科研院所類別，堅(jiān)持生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類院所企業(yè)化轉(zhuǎn)制，推動(dòng)建立現(xiàn)代企業(yè)制度。

構(gòu)建航天新業(yè)態(tài)

雷凡培曾表示，從歐美航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來看，航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比約為1：2，而相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射則高達(dá)1：7至1：14。我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比較歐美略低，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射可以達(dá)到1：7至1：10的區(qū)間范圍。在航天的商業(yè)應(yīng)用上仍有提升空間。

這樣的輻射力正在吸引著地方布局商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)。

2016年9月，我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地落戶武漢。該基地將以發(fā)展商業(yè)航天為主導(dǎo)，以新一代航天發(fā)射及應(yīng)用為核心，通過科技創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，打造航天運(yùn)載火箭及發(fā)射服務(wù)、衛(wèi)星平臺(tái)及載荷、空間信息應(yīng)用服務(wù)、航天地面設(shè)備及制造等四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授孫剛認(rèn)為，地方這樣的探索嘗試，是希望能夠在航天商業(yè)發(fā)展上做出一些產(chǎn)品。但要想達(dá)到盈利目的，時(shí)間還比較長(zhǎng)。

在他看來，國(guó)外之所以能出現(xiàn)像SpaceX公司的“獵鷹-9”完成世界首次海上回收火箭這樣的實(shí)踐項(xiàng)目，是因?yàn)榧夹g(shù)基礎(chǔ)較牢靠。“我們能做出一些產(chǎn)品，但后續(xù)的產(chǎn)品延保需要大量的技術(shù)保障。”

北京航空航天大學(xué)通用航空產(chǎn)業(yè)研究中心主任高遠(yuǎn)洋表示，從我國(guó)國(guó)情來看，吸引社會(huì)資本和減低民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入航天領(lǐng)域門檻，也是難點(diǎn)和重點(diǎn)。因?yàn)楹教旌娇疹I(lǐng)域往往自成體系，傳統(tǒng)做法是進(jìn)行體制內(nèi)配套。未來，可以考慮在準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)上，進(jìn)行一些體制機(jī)制突破。

這也是今后的一個(gè)探索方向。例如，我國(guó)將探索推廣政府與社會(huì)資本合作（PPP）等模式，鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)力量參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施、衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)等建設(shè)運(yùn)營(yíng)，以及空間信息產(chǎn)品服務(wù)，培育“互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星應(yīng)用”新業(yè)態(tài)，建立完善政府購(gòu)買服務(wù)的模式，促進(jìn)商業(yè)航天健康發(fā)展。空間站、探測(cè)器登月返回等國(guó)家重大航天工程將持續(xù)實(shí)施，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的北斗導(dǎo)航、高分、海洋等眾多衛(wèi)星項(xiàng)目產(chǎn)生良好而廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益……當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，作為產(chǎn)業(yè)鏈較全的航天大國(guó)，中國(guó)航天正迎來一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。如果能夠抓住這個(gè)機(jī)遇并利用好，將加速實(shí)現(xiàn)我國(guó)從航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)的歷史性跨越，包括具備全面的宇宙空間探索能力，建成完善的國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施和航天裝備體系，具備引領(lǐng)航天技術(shù)發(fā)展的自主創(chuàng)新能力，具備實(shí)力雄厚的航天國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和話語權(quán)等。

在機(jī)遇面前，一方面需要航天大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)不斷創(chuàng)新，繼續(xù)引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展：另一方面，也可以看到，一些新的研發(fā)機(jī)構(gòu)和民營(yíng)企業(yè)也對(duì)民用航天領(lǐng)域充滿熱情，并具備了跨入門檻的實(shí)力。如2015年發(fā)射的第一顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，由中科院和上海市合作共建的上海微小衛(wèi)星工程中心研制，采用了不同以往的衛(wèi)星新平臺(tái)和新技術(shù)，在性價(jià)比上比較有優(yōu)勢(shì)。如果能夠讓這些新生力量獲得更多參與、成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，整合到航天產(chǎn)業(yè)的生態(tài)鏈中，與大型航天企業(yè)一起合力構(gòu)建起更為開放的民用航天創(chuàng)新生態(tài)，將為中國(guó)航天帶來更廣闊的創(chuàng)新空間。

此外，國(guó)家層面將加快推進(jìn)航天法立法工作，研究制定民用航天管理?xiàng)l例、空間數(shù)據(jù)與應(yīng)用管理?xiàng)l例、宇航產(chǎn)品與技術(shù)出口管理?xiàng)l例等行政法規(guī)，健全民用航天發(fā)射許可、空間物體登記等制度。研究制定國(guó)家航天政策，建立完善商業(yè)航天、國(guó)際合作、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等配套政策，形成社會(huì)各類主體公平有序參與航天發(fā)展的軍民融合開放局面，保障航天事業(yè)規(guī)范有序發(fā)展。

篇3

計(jì)算演化與時(shí)俱進(jìn)

在原始社會(huì)，人類進(jìn)行計(jì)算的方法十分簡(jiǎn)單，只需把石塊放進(jìn)皮袋或把貝殼串成串，就可以“一一對(duì)應(yīng)”計(jì)算出需要計(jì)數(shù)的物品。后來，人們又發(fā)明了在長(zhǎng)繩上打結(jié)記事或計(jì)數(shù)。采用這樣的“結(jié)繩計(jì)數(shù)”方法，比用石塊、貝殼要輕便許多。與此同時(shí)，手指計(jì)數(shù)也是當(dāng)時(shí)常用的方法。至今，有些地區(qū)的少數(shù)民族還用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”。有人研究推測(cè)，“十進(jìn)制”被廣泛運(yùn)用，應(yīng)該與手指計(jì)數(shù)大有關(guān)聯(lián)。

考古工作者考證出湖南省長(zhǎng)沙楚墓出土的幾十根長(zhǎng)約12厘米的小竹棍，就是古人用來計(jì)算的算籌，這是我國(guó)所能見到的年代雖久遠(yuǎn)的實(shí)物：而楚人也是我國(guó)古代最早使用算籌進(jìn)行計(jì)算的先民。經(jīng)專家研究，算籌有兩種排列方式：一種是縱式，1至5為并列豎排，6至9為橫豎相交，一豎一橫表示6，四豎一橫表示9；另一種模式則是1至5并列橫排，6至9豎橫相交，與縱式恰好相反。進(jìn)行計(jì)算時(shí)，算籌縱橫交叉使用，以十進(jìn)位，零為空位。《老子》一書中講到：“善計(jì)者不用籌策”，表明那時(shí)算籌已經(jīng)相當(dāng)普遍了。自春秋戰(zhàn)國(guó)以來，使用算籌進(jìn)行計(jì)算一直沿用了近兩千年。除竹制之外，還有木、鐵、玉石、象牙制的算籌。把算籌裝在袋子里或筆筒中隨身攜帶，這就是古人說的“算袋”或“算子筒”。唐代曾經(jīng)規(guī)定，文武官員都必須備有算袋，以提高決策的科學(xué)性。我國(guó)古代數(shù)學(xué)家劉徽，用算籌把圓周率計(jì)算到3.1410。而祖沖之則更為精確地計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后第七位。

算籌在計(jì)算時(shí)需要一定的場(chǎng)地，特別是多位數(shù)計(jì)算占地較大，而且運(yùn)算過程轉(zhuǎn)瞬即逝。為了克服算籌的弊端，到了宋元時(shí)期，人們根據(jù)算籌的計(jì)算原理，發(fā)明了算盤。1366年，陶宗義著《南村輟耕錄》中，最初提到“算盤”一詞，并說“撥之則動(dòng)”。15世紀(jì)《魯班木經(jīng)》中，很為詳細(xì)地記載了算盤的制作方法。算盤以圓珠代替“算籌”，并將其連成整體，簡(jiǎn)化了操作過程，運(yùn)用時(shí)更加得心應(yīng)手。到了元末明初以后，珠算則逐漸取代籌算，成為通用的計(jì)算工具。在算盤中，上面的子一個(gè)代表5，下面的子一個(gè)代表1，是從算籌延續(xù)下來。算籌運(yùn)算的規(guī)則和口訣，算盤也都繼續(xù)沿用。從某種意義上講，算籌可以說是算盤的祖先。利用算盤不但可以做加減乘除四則運(yùn)算，還可以乘方開方。即使是多元高次方程這樣高深的數(shù)學(xué)難題，利用算盤同樣可以解出來。

珠算是中國(guó)的一大發(fā)明，雖然歷史古老，但現(xiàn)在仍然具有旺盛的生命力，不但在中國(guó)如此，就是號(hào)稱“電腦王國(guó)”的美國(guó)和日本，也十分重視珠算的使用和普及。美國(guó)加州的大部分小學(xué)都開設(shè)珠算課；日本人則把珠算與讀書、寫字并列為國(guó)民應(yīng)當(dāng)具有的基本技能。現(xiàn)在，一種新型的電子算盤已經(jīng)問世，它把算盤與電子計(jì)算器的長(zhǎng)處集為一體，是一種中外結(jié)合的新型計(jì)算工具。

齒輪計(jì)算風(fēng)光顯赫

1520年，英國(guó)人甘特發(fā)明了計(jì)算尺，運(yùn)用到一些特殊的運(yùn)算中，既快速又省時(shí)。到了1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家巴斯嘉制造出世界上最早的手搖計(jì)算機(jī)。它用一個(gè)個(gè)齒輪表示數(shù)字，以齒輪間的咬合裝置實(shí)現(xiàn)進(jìn)位，低位齒輪轉(zhuǎn)十圈，高位齒輪轉(zhuǎn)一圈。經(jīng)過逐步改進(jìn)，它既能做加、減法，又能做乘、除法，運(yùn)算操作也更加簡(jiǎn)捷、快速。1878年，瑞典發(fā)明家奧涅爾制造出一種利用齒數(shù)可變功能進(jìn)行演算的手搖計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是，利用齒數(shù)可變的齒輪代替階梯形軸。其中，字輪與基數(shù)齒輪之間沒有中間齒輪，數(shù)字直接刻在可變齒輪上，并在外殼窗口中加以顯示。

到了19世紀(jì)80年代，各種機(jī)械計(jì)算機(jī)陸續(xù)采用鍵盤置數(shù)的辦法。這種計(jì)算機(jī)在進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，要注意聽信號(hào)鈴聲，當(dāng)減去除數(shù)的次數(shù)過頭時(shí)，就會(huì)響鈴，提醒操作者將多減的次數(shù)補(bǔ)回來。1905年，一位名叫加門的德國(guó)人，在鍵盤置數(shù)的計(jì)算機(jī)中采用了“比例杠桿原理”，使計(jì)算機(jī)在操作時(shí)產(chǎn)生的噪聲很小，做除法運(yùn)算時(shí)也不用專心注意鈴響，逐漸成為一種廣為流傳的機(jī)械計(jì)算機(jī)。1936年荷蘭飛利浦公司制造出一種二進(jìn)制手搖機(jī)械式計(jì)算機(jī)。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在20世紀(jì)二三十年間一度成為非常重要的計(jì)算工具。

用手搖作為動(dòng)力的機(jī)械計(jì)算機(jī)，應(yīng)用范圍十分廣泛。它能夠進(jìn)行四則運(yùn)算、平方數(shù)、立方數(shù)、開平方、開立方，還可以輸入三角函數(shù)和對(duì)數(shù)。我國(guó)第一顆原子彈的研制，就曾使用這種計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。不過，手搖計(jì)算機(jī)也有不足，比如計(jì)算的數(shù)據(jù)中有括號(hào)就比較麻煩，需要正搖幾圈，反搖幾圈，重復(fù)多次；另外還要用紙筆記錄，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。20世紀(jì)70年代，使用晶體管和數(shù)碼管的計(jì)算器出現(xiàn)以后，手搖計(jì)算機(jī)就退出了歷史舞臺(tái)。

超級(jí)電腦前景廣闊

1946年初，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)厄克特博士和物理學(xué)家毛希利博士研制成功世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。這是一種根據(jù)一系列指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的機(jī)器，俗稱“電腦”。

電子計(jì)算機(jī)的種類繁多，但總體上都是處理信息數(shù)據(jù)的工具。隨著科技的飛速進(jìn)步，新一代計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之后，在性能上總是要明顯超過前一代。早期計(jì)算機(jī)的體積足有一間房屋大小，而今天某些嵌入式計(jì)算機(jī)可能比一副撲克牌還小。小型的、為個(gè)人應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)被稱為微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱微機(jī)。我們?nèi)粘Ｊ褂谩坝?jì)算機(jī)”一詞時(shí)，通常大都是指這種計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，在特別的科學(xué)計(jì)算或面向大型組織的事務(wù)處理中，依然有大量體積龐大的計(jì)算機(jī)在工作著。

我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，其峰值運(yùn)算速度為每秒4700萬億次。“天河一號(hào)”運(yùn)算1小時(shí)，相當(dāng)于全國(guó)13億人同時(shí)計(jì)算340年以上；“天河一號(hào)”運(yùn)算一天，相當(dāng)于一臺(tái)主流微機(jī)運(yùn)算620年的總和。

超級(jí)計(jì)算機(jī)又稱高性能計(jì)算機(jī)、巨型計(jì)算機(jī)，是世界公認(rèn)的高新技術(shù)制高點(diǎn)和21世紀(jì)最重要的科學(xué)領(lǐng)域之一。1994年，美國(guó)航空航天總署的戈達(dá)德太空飛行中心的科技人員，建造了世界上第一組個(gè)人臺(tái)式電腦機(jī)群超級(jí)計(jì)算機(jī)。現(xiàn)如今，超級(jí)計(jì)算機(jī)已成為研究全球氣候變化、高能粒子、天體變化、核反應(yīng)等的關(guān)鍵工具。日本開發(fā)的“地球模擬器”超級(jí)計(jì)算機(jī)可提供全球性天氣預(yù)報(bào)。在運(yùn)行過程中，該計(jì)算機(jī)需要將地球表面分割為許多大約10平方千米的區(qū)域，這樣就需要處理5000多萬套大氣及海流的變化數(shù)據(jù)。為了對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理以做出天氣預(yù)報(bào)，以往需要數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)處理器來進(jìn)行共同運(yùn)算，而該臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)完全可以獨(dú)自擔(dān)當(dāng)重任。

科學(xué)家通過超級(jí)計(jì)算機(jī)揭示了黑洞質(zhì)量之謎。在大約1億年的時(shí)間里，黑洞質(zhì)量不斷增長(zhǎng)，將更多氣體燃料吸引到自己身邊，氣體在向黑洞靠近時(shí)變得更熱、更明亮。這樣，融合后的星系核就成了一個(gè)類星體。按照超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬結(jié)果，大黑洞在經(jīng)歷稱為“類星體”的成長(zhǎng)階段時(shí)，周圍熾熱的氣體物質(zhì)會(huì)爆發(fā)，產(chǎn)生一股強(qiáng)大的宇宙風(fēng)，將絕大部分氣體塵云從黑洞附近乃至整個(gè)星系里刮走，拋入深空。放完這個(gè)巨大的“宇宙焰火”之后，黑洞沒有了“食物”，質(zhì)量不再增長(zhǎng)。

篇4

關(guān)鍵詞：并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)；虛擬設(shè)備；抽象設(shè)備；操作系統(tǒng)；多核心結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 （2011） 24-0000-03

The OS Model Study Based on Parallel Computer Architecture

Zhao Xiangwen

（Fujian Institute of Information Technology,Fuzhou350003,China）

Abstract:The parallel computer is a new computer architecture,data exchange network for the entire structure of the center,this article is to provide a parallel computer model of the new operating system,the system has multi-core structure and support QoS features.In the article,the overall structure and some important issues,such as the definition of the virtual device,the host operating system interacts with abstract devices,and operating system design issues such as the QoS during a detailed discussion of exploration,so that the OS model able to give full play to the performance of parallel computers.

Keywords:Parallel computer;Virtual device;Abstract devices;Operating system;Multi-core structure

一、引言

從20世紀(jì)40年代開始的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程可以分為兩個(gè)明顯的發(fā)展時(shí)代：串行計(jì)算時(shí)代、并行計(jì)算時(shí)代。每一個(gè)計(jì)算時(shí)代都從體系結(jié)構(gòu)發(fā)展開始，接著是系統(tǒng)軟件（特別是編譯器與操作系統(tǒng)）、應(yīng)用軟件，最后隨著問題求解環(huán)境的發(fā)展而達(dá)到頂峰。并行計(jì)算（Parallel Computing）是一種為了解決同時(shí)使用多種計(jì)算機(jī)資源解決計(jì)算問題的過程。為執(zhí)行并行計(jì)算，計(jì)算資源應(yīng)包括一臺(tái)配有多處理機(jī)（并行處理）的計(jì)算機(jī)、一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)專有編號(hào)，或者兩者結(jié)合使用。并行計(jì)算的主要目的是快速解決大型且復(fù)雜的計(jì)算問題。此外還包括：利用非本地資源，節(jié)約成本使用多個(gè)“廉價(jià)”計(jì)算資源取代大型計(jì)算機(jī)，同時(shí)克服單個(gè)計(jì)算機(jī)上存在的存儲(chǔ)器限制。因此，針對(duì)未來個(gè)人機(jī)、工作站的實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用，人們?cè)O(shè)計(jì)了信息的計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)――并行計(jì)算機(jī).并行計(jì)算機(jī)在以下幾個(gè)方面優(yōu)越于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)：（1）并行計(jì)算機(jī)以高速交換網(wǎng)絡(luò)為中心，消除了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)，以主存為中心所造成的通信瓶頸。（2）傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)因?yàn)椴捎眉惺娇刂茙淼目刂破款i問題，在并行計(jì)算機(jī)中分散控制策略的運(yùn)用得到了解決。（3）并行計(jì)算機(jī)可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不可以。

目前在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，諸如銀行、超市和電力等，設(shè)計(jì)不同的體系結(jié)構(gòu)則需要不同的操作系統(tǒng)與之相匹配，以便操作起來更加的方便可靠，達(dá)到最佳的性能。因此為并行計(jì)算機(jī)這個(gè)新型體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一種新型的操作系統(tǒng)是必需的。針對(duì)并行計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文提出了一種操作系統(tǒng)模型，該模型的特點(diǎn)是：能夠提供QoS服務(wù)，多核心。并且本文還對(duì)設(shè)計(jì)模型過程中所遇到的問題進(jìn)行了討論。

二、并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)模式

隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)大規(guī)模的發(fā)展，并行計(jì)算成為人們?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)操作模型的熱點(diǎn)技術(shù)。并行計(jì)算機(jī)用高速交換網(wǎng)絡(luò)代替主存成為系統(tǒng)架構(gòu)的中心，計(jì)算機(jī)中各部件之間通過各種協(xié)議在這個(gè)中心完成數(shù)據(jù)交換和設(shè)備控制。在并行計(jì)算機(jī)中，各部件運(yùn)用客戶/服務(wù)器交互模式進(jìn)行通訊。在這種通訊方式下，設(shè)備管理任務(wù)大部分由該設(shè)備對(duì)象來處理，不需要經(jīng)過CPU，從而使CPU主要對(duì)核心的操作系統(tǒng)程序及應(yīng)用程序進(jìn)行運(yùn)作，減輕了CPU的負(fù)擔(dān)。而且，并行計(jì)算機(jī)為每個(gè)設(shè)備所屬的硬件對(duì)象分配了不同的處理單元和抽象設(shè)備，明確劃分了各設(shè)備對(duì)象的功能，促使系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的通訊量減少。再加上交換網(wǎng)絡(luò)的高帶寬支持了多路并發(fā)通信，不管是設(shè)備與設(shè)備之間還是設(shè)備與CPU之間都可以同時(shí)傳遞信息，使得各部件高速的并行運(yùn)作，因此傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通信瓶頸在這里是不存在的。另外，并行計(jì)算機(jī)的這種通信模式不僅提高了系統(tǒng)的總體性能，而且為現(xiàn)代微內(nèi)核等操作系統(tǒng)模型提供了硬件上的支持。

三、并行計(jì)算機(jī)OS模型

與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)架構(gòu)相比，并行計(jì)算機(jī)所具有的特點(diǎn)，使傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)模型已經(jīng)不能滿足并行計(jì)算機(jī)，因此為了能夠充分發(fā)揮并行計(jì)算機(jī)的硬件性能，提出了并行計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)模型。

（一）并行計(jì)算機(jī)OS的體系架構(gòu)

從以上的描述發(fā)現(xiàn)，并行計(jì)算機(jī)與分布式的架構(gòu)模式有相似之處，因此并行計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)在某些方面可以借鑒分布式操作系統(tǒng)。但是分布式系統(tǒng)的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅有處理和存儲(chǔ)的能力，也具有一定的計(jì)算能力，但是需要對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分配和操作。并為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的操作界面，其多核心系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)被掩蓋。反觀并行計(jì)算機(jī)，交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。從功能上看，各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)主要完成一定的設(shè)備管理功能，如設(shè)備控制，存儲(chǔ)器管理，進(jìn)程調(diào)度，協(xié)議處理等功能。但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算功能仍由主機(jī)來實(shí)現(xiàn)，各設(shè)備要為主機(jī)應(yīng)用程序提供服務(wù)。因此各設(shè)備節(jié)點(diǎn)的管理程序可以看作一個(gè)面向?qū)Ｓ每刂频暮?jiǎn)化了的操作系統(tǒng)，這里我們稱之為設(shè)備操作系統(tǒng)。由此，根據(jù)并行計(jì)算機(jī)與分布式架構(gòu)模型的相似與區(qū)別，在目前已有的分布式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出適合并行計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。

根據(jù)并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)的特點(diǎn)，我們提出了一種基于并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)的多內(nèi)核OS模型，該操作系統(tǒng)將交換網(wǎng)絡(luò)上的接點(diǎn)分為兩類：主機(jī)對(duì)象和抽象設(shè)備對(duì)象。主機(jī)對(duì)象的最底層是操作系統(tǒng)中的主內(nèi)核，它完成進(jìn)程調(diào)度，存儲(chǔ)器管理，通訊接口及協(xié)議處理的功能以及主機(jī)資源管理功能。主內(nèi)核上面是I/O設(shè)備對(duì)象接口，主機(jī)通過該接口調(diào)用相應(yīng)設(shè)備對(duì)象的服務(wù)，也可以向該設(shè)備對(duì)象傳遞信息。再往上是系統(tǒng)服務(wù)層，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務(wù)由該層實(shí)現(xiàn)。最頂層是應(yīng)用程序。在并行計(jì)算機(jī)中，為用戶提供操作系統(tǒng)界面由主機(jī)對(duì)象產(chǎn)生。

這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用接口上使并行計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)的單機(jī)操作系統(tǒng)保持良好的兼容性能，使得傳統(tǒng)的應(yīng)用程序?qū)τ脩暨壿嫪?dú)立，讓用戶感覺到是透明的一般，無需考慮多個(gè)計(jì)算機(jī)并行工作。

設(shè)備對(duì)象具有獨(dú)立的設(shè)備操作系統(tǒng)，很高的自治性，該操作系統(tǒng)運(yùn)用在設(shè)備上的存期起和處理器，設(shè)備操作系統(tǒng)在功能上與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序類似，但它支持多用戶并發(fā)訪問，QoS等多種新特征。

并行計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)模型按設(shè)備類別對(duì)設(shè)備對(duì)象的功能及接口加以規(guī)范，從而引入抽象設(shè)備的概念。抽象設(shè)備由下一節(jié)詳細(xì)闡述。

（二）模型相關(guān)抽象設(shè)備

抽象設(shè)備可以看作是面向?qū)ο蠓椒ㄖ械囊粋€(gè)類，該類抽象、標(biāo)準(zhǔn)化并行計(jì)算機(jī)中設(shè)備對(duì)象的功能及接口，抽象設(shè)備對(duì)象是抽象設(shè)備的一個(gè)實(shí)例。在并行計(jì)算機(jī)中，設(shè)備對(duì)象被稱為抽象設(shè)備對(duì)象。抽象設(shè)備也有面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)特性：（1）封裝性。并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)備控制軟件被抽象設(shè)備設(shè)備控制軟件被抽象設(shè)備運(yùn)用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ庋b起來，使其功能獨(dú)立，并對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化操作接口。（2）繼承性。由于抽象設(shè)備可以繼承和派生，從而使軟件具有很好的向下兼容性，拓展性以及易于設(shè)備升級(jí)。（3）多態(tài)性。抽象設(shè)備為每個(gè)用戶請(qǐng)求生成一個(gè)服務(wù)實(shí)例，并行計(jì)算機(jī)根據(jù)各個(gè)設(shè)備具有不同的功能，將計(jì)算機(jī)的設(shè)備分為不同的類，不同的類別具有不同的調(diào)用接口。操作系統(tǒng)通過對(duì)不同接口的調(diào)用來控制設(shè)備對(duì)象，不關(guān)心對(duì)象內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)方式和類別。這樣，不僅簡(jiǎn)化了操作系統(tǒng)的操作，而且在設(shè)計(jì)方面只需要對(duì)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件，簡(jiǎn)化了對(duì)設(shè)備對(duì)象的設(shè)計(jì)。不同的服務(wù)實(shí)例所進(jìn)行的操作不同，得到的結(jié)果也不同。而且抽象設(shè)備支持多個(gè)服務(wù)并發(fā)執(zhí)行，在同一個(gè)設(shè)備上不同的服務(wù)實(shí)例可以并發(fā)執(zhí)行相應(yīng)的操作，縮短了設(shè)備響應(yīng)時(shí)間。另外，系統(tǒng)為每個(gè)抽象設(shè)備對(duì)象分配了一個(gè)非主內(nèi)核，在靈活性，功能性和執(zhí)行效率方面都比傳統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件好。

但是抽象設(shè)備與智能I/O設(shè)備還是有所差別的。智能I/O設(shè)備也是通過交互接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能功能，但是其調(diào)用級(jí)別是設(shè)備控制級(jí)的，并且其采用的通訊方式是存儲(chǔ)器映射方式，它的功能在靈活性和復(fù)雜性方面要差于抽象設(shè)備。

在設(shè)計(jì)并行計(jì)算機(jī)的過程中，該操作系統(tǒng)模型主要將以下幾類設(shè)備設(shè)計(jì)為抽象設(shè)備：（1）磁盤：該設(shè)備主要包括磁盤、軟盤等隨機(jī)的塊存儲(chǔ)設(shè)備。（2）終端輸入設(shè)備：該設(shè)備主要包括諸如鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備。（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：該設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)適配器，在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，我們將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備器設(shè)計(jì)為抽象設(shè)備，這樣不僅可以完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能，而且可以使網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧直至網(wǎng)絡(luò)層的部分放在該對(duì)象上實(shí)現(xiàn)，大大的減輕主CPU的負(fù)擔(dān)。（4）音頻處理設(shè)備：音頻處理設(shè)備設(shè)計(jì)成抽象設(shè)備可以使其完成音頻數(shù)據(jù)的處理。（5）視頻處理設(shè)備：完成顯示設(shè)備的輸出控制，并且還可以將其功能擴(kuò)展，如復(fù)雜圖像圖形的處理功能等等。

（三）主機(jī)OS與抽象設(shè)備的交互方式

并行計(jì)算機(jī)是由一組處理單元和抽象設(shè)備組成的，這組處理單元和抽象設(shè)備通過相互之間的通信與協(xié)作，以更快的速度共同完成一項(xiàng)大規(guī)模的計(jì)算任務(wù)。因此，并行計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最主要的組成部分是處理單元和抽象設(shè)備的通信與協(xié)作機(jī)制。并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展也主要體現(xiàn)在計(jì)算節(jié)點(diǎn)性能的提高以及節(jié)點(diǎn)間通信技術(shù)的改進(jìn)兩方面。主機(jī)操作系統(tǒng)通過消息傳遞的方式可以與各個(gè)抽象的設(shè)備對(duì)象進(jìn)行通信。在操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)層存放著一張表格，該表可以記錄著各個(gè)設(shè)備對(duì)象的接口號(hào)，并且記錄對(duì)這些接口進(jìn)行操作的各種控制命令。通信過程可以分為發(fā)送信息和接收信息兩步，（1）發(fā)送信息。應(yīng)用程序向操作系統(tǒng)提出I/O請(qǐng)求，經(jīng)過系統(tǒng)服務(wù)層的處理，將相應(yīng)的操作命令及用戶所需要的數(shù)據(jù)提交到操作系統(tǒng)內(nèi)核，內(nèi)核對(duì)其進(jìn)行封裝，再依照通信協(xié)議，對(duì)封裝后的信息簡(jiǎn)單處理后發(fā)送到系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)上。（2）接收信息。數(shù)據(jù)包被相應(yīng)的設(shè)備對(duì)象接收后，先執(zhí)行通信協(xié)議，再進(jìn)行解封裝將獲得的操作命令和數(shù)據(jù)傳送向抽象設(shè)備服務(wù)器，由服務(wù)器來調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，由設(shè)備來完成相應(yīng)的操作。

主機(jī)操作系統(tǒng)與設(shè)備對(duì)象進(jìn)行交互，可以采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，該方式的交互方式主要基于以下兩種控制方法：遠(yuǎn)端腳本執(zhí)行方式和基于抽象設(shè)備命令接口的遠(yuǎn)端過程調(diào)用方式，下面就這兩種方法加以詳細(xì)的解釋：

遠(yuǎn)端腳本執(zhí)行方式：在并行計(jì)算機(jī)中，除了可以用命令原語執(zhí)行抽象設(shè)備控制外，還可以采用生成遠(yuǎn)端執(zhí)行腳本的方式對(duì)設(shè)備對(duì)象進(jìn)行控制操作。遠(yuǎn)端腳本執(zhí)行方式設(shè)計(jì)的目的主要是為了使面向I/O的計(jì)算機(jī)能夠在智能I/O設(shè)備上進(jìn)行交互操作，從而可以大大的減少不必要的主機(jī)處理，很大程度上降低了系統(tǒng)內(nèi)的通信量。在并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)系統(tǒng)和抽象設(shè)備是工作在不同的環(huán)境中，難以完成針對(duì)設(shè)備對(duì)象的可執(zhí)行程序進(jìn)行編譯工作，因此在本文的并行計(jì)算機(jī)模型中我們提出了遠(yuǎn)程腳本執(zhí)行方式進(jìn)行交換控制。并行計(jì)算機(jī)抽象設(shè)備的腳本語言可以針對(duì)每一類的抽象設(shè)備獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)，語言規(guī)范程度高，僅采用了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持最基本的程序結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο笤O(shè)備的操作控制命令，非常簡(jiǎn)便實(shí)用。

基于抽象設(shè)備命令接口的遠(yuǎn)端過程調(diào)用：運(yùn)程過程調(diào)用是由施樂公司Birrel等人共同提出，后來又經(jīng)過Sun微系統(tǒng)公司精煉凝集，目前已經(jīng)成為一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)程過程調(diào)用廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和方不是系統(tǒng)中，許多典型的分布式操作系統(tǒng)，比如Amoeba、Mach、Chorus和DCE等，都采用了遠(yuǎn)程過程調(diào)用作為分布式應(yīng)用程序的通信機(jī)制。在本文的基于并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，由于各個(gè)抽象設(shè)備的關(guān)聯(lián)對(duì)象已經(jīng)向主機(jī)對(duì)象共不了其控制接口，這些接口包括諸如可供調(diào)用的方法聲明等，因此可以采用遠(yuǎn)端并行計(jì)算機(jī)中的遠(yuǎn)端過程調(diào)用方法，實(shí)現(xiàn)控制抽象設(shè)備的目標(biāo)。

四、并行計(jì)算機(jī)OS的QoS模型

（一）QOS模型

QoS是指計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的服務(wù)質(zhì)量，其是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一種安全機(jī)制，它可以用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)正常情況之下，如果網(wǎng)絡(luò)只用于特定的無時(shí)間限制的操作系統(tǒng)或者是應(yīng)用系統(tǒng)，并不需要QoS。但是對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用和多媒體應(yīng)用就十分必要，比如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時(shí)，QoS能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。

通常QoS提供以下三種服務(wù)模型：

1.Best-Effort服務(wù)模型是一個(gè)相對(duì)比較單一的服務(wù)模型，也是QoS相關(guān)模型中最簡(jiǎn)單的一個(gè)服務(wù)模型。對(duì)Best-Effort服務(wù)模型來講，網(wǎng)絡(luò)盡最大的可能性來發(fā)送報(bào)文。但對(duì)時(shí)延、可靠性等性能不提供任何保證。Best-Effort服務(wù)模型是網(wǎng)絡(luò)的缺省服務(wù)模型，通過FIFO隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)。它適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如FTP、E-Mail等。

2.Int-Serv服務(wù)模型是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的綜合服務(wù)模型，它可以滿足大部分應(yīng)用程序的QoS需求。該模型再設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中使用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP），RSVP運(yùn)行在從源端到目的端的每一個(gè)相關(guān)設(shè)備上，其可以監(jiān)視每個(gè)流，這樣就可以防止某個(gè)應(yīng)用程序消耗過多的資源。這種體系能夠明確區(qū)分并保證每一個(gè)業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)提供最細(xì)粒度化的服務(wù)質(zhì)量區(qū)分。但是，Inter-Serv模型對(duì)設(shè)備的要求很高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流數(shù)量很大時(shí)，設(shè)備的存儲(chǔ)和處理能力會(huì)遇到很大的壓力。Inter-Serv模型可擴(kuò)展性很差，難以在Internet核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)施。

3.Diff-Serv服務(wù)模型是一個(gè)多服務(wù)模型，它可以滿足不同的QoS需求。其不同與Int-Serv服務(wù)模型，它不需要通知網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)業(yè)務(wù)預(yù)留資源。其區(qū)分服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)單，并且具有良好的擴(kuò)展性。

在我們進(jìn)行研究的系統(tǒng)架構(gòu)中，由于其基于并行計(jì)算機(jī)模型，各個(gè)設(shè)備具有獨(dú)立的功能，減少系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞，縮短了應(yīng)用程序的執(zhí)行時(shí)間，并且CPU對(duì)應(yīng)用程序高響應(yīng)比的特點(diǎn)，使該架構(gòu)在實(shí)時(shí)多媒體方面具有良好的應(yīng)用前景。因此，我們需要使設(shè)計(jì)出得操作系統(tǒng)能夠支持實(shí)施多媒體技術(shù)，特別是要提供對(duì)應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量QoS保證。

（二）并行計(jì)算機(jī)的QoS模型

為了確保在運(yùn)行各種實(shí)時(shí)、多媒體應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序能夠及時(shí)的獲得其所需要的資源，在設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)時(shí)需支持服務(wù)質(zhì)量保證――QoS，為用戶提出的各種服務(wù)提供相應(yīng)的質(zhì)量保證。當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)服務(wù)被用戶申請(qǐng)時(shí)，用戶需給出相應(yīng)的QoS要求，操作系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有空閑資源情況與用戶進(jìn)行協(xié)商，最終達(dá)成QoS協(xié)議，系統(tǒng)為用戶保留已協(xié)定的相關(guān)資源。

傳統(tǒng)的QoS模型是建立在兩個(gè)基本假定上的，一是主機(jī)上的QoS管理器具有所有資源使用狀況的記錄；二主機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一管理I/O設(shè)備。該模型描述如下：應(yīng)用程序?qū)oS描述發(fā)送到QoS管理器，QoS管理器將描述翻譯為相應(yīng)的QoS參數(shù)，并查看記錄，確定空閑資源是否能滿足該QoS的要求，若能夠滿足，則QoS管理器與應(yīng)用程序簽訂契約，并把QoS參數(shù)遞交給動(dòng)態(tài)資源管理器，由管理器把具體的資源預(yù)留或分配給應(yīng)用程序。若不能滿足，則需向應(yīng)用程序發(fā)送否定消息。但是，在并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備都是獨(dú)立的，主機(jī)不能直接對(duì)設(shè)備記性管理，這樣上面提到的假定就不成立，那么傳統(tǒng)的QoS模型就不能實(shí)現(xiàn)。因此，本文提出了一種新型的操作系統(tǒng)QoS模型。

在本文所提出的模型中，各個(gè)設(shè)備對(duì)象都擁有一個(gè)QoS服務(wù)器，該服務(wù)器完成QoS管理和資源分配工作。QoS管理器不再對(duì)QoS描述進(jìn)行處理，而是把該描述分解后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的設(shè)備對(duì)象的QoS服務(wù)器，由服務(wù)器處理相應(yīng)的QoS請(qǐng)求，然后將結(jié)果返回到QoS管理器進(jìn)行匯總，管理器將匯總后的結(jié)果返回給應(yīng)用程序。

五、結(jié)束語

并行計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)是具有巨大的數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，能夠被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和科技發(fā)展中具有深遠(yuǎn)影響的重大課題，如地震預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)、石油勘探、氣候模擬和大范圍天氣預(yù)報(bào)、核武器系統(tǒng)的研究模擬、新型武器設(shè)計(jì)、天體和地球科學(xué)、衛(wèi)星圖像處理、航空航天飛行器、實(shí)時(shí)電影動(dòng)畫系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等等。隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)也在快速的更新?lián)Q代。本文所設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)是為了滿足并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)的需求。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）多核心；（2）設(shè)備管理系統(tǒng)被封裝，使抽象設(shè)備具有獨(dú)立的功能；（3）設(shè)計(jì)新型的QoS服務(wù)，以符合并行計(jì)算機(jī)架構(gòu)的需求。該操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使并行計(jì)算機(jī)的硬件性能充分發(fā)揮出來，智能化、實(shí)時(shí)多媒體的需求得到了滿足。

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篇5

追溯“治未病”一詞的學(xué)術(shù)淵源可到春秋乃至周代的多種文獻(xiàn)。如《周易》云：“水在火上，既濟(jì)。君子以思患而預(yù)防之”，反映了防患于未然的思想；《國(guó)語?楚語》曰：“夫誰無疾患？能者早除之……為之關(guān)藩籬而遠(yuǎn)備閑之，猶恐其至也，是之為日惕。若召而近之，死無日矣”，強(qiáng)調(diào)了早期治療，防止轉(zhuǎn)變的重要性。“治未病”一詞在醫(yī)書中則首見于《黃帝內(nèi)經(jīng)》。《黃帝內(nèi)經(jīng)》在總結(jié)前人養(yǎng)生防病經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，注意吸收古代哲學(xué)中未雨綢繆、防微杜漸的先進(jìn)思想，初步奠定了“治未病”學(xué)說的理論基礎(chǔ)。《黃帝內(nèi)經(jīng)》中“治未病”的含義主要有三：一是攝生防病，如《素問?四氣調(diào)神大論》曰：“從陰陽則生，逆之則死，從之則治，逆之則亂，反順為逆，是為內(nèi)

格……是故圣人不治已病治未病”。二是欲病早治，如《素問?刺熱篇》云：“肝熱病者左頰先赤……病雖未發(fā)，見赤色者刺之，名曰治未病”。三是早期治療，如《素問?八正神明論》曰：“上工救其萌芽”等。《難經(jīng)》提出了“治未病”的又一重要涵義，即治未病的臟腑。《七十七難》曰：“所謂治未病者，見肝之病，知肝傳脾，當(dāng)先實(shí)脾”。張仲景則將前人“治未病”思想融合，并在臨床實(shí)踐中予以發(fā)揮，使“治未病”思想貫穿于《傷寒雜病論》的始終。“治未病”理論發(fā)展至今天，又賦予其許多新的含義。如體質(zhì)學(xué)說的研究認(rèn)為：每個(gè)人先天體質(zhì)有異，是引起不同證型的基礎(chǔ)，今人匡調(diào)元提出兩綱八要辨體質(zhì)[1]。筆者曾提出在“治未病”理論的指導(dǎo)下對(duì)中醫(yī)的無病有證進(jìn)行積極的治療，已達(dá)到治病于初始、消病于萌芽之目的[2]，并且進(jìn)一步提出建立“亞疾病”概念，以推動(dòng)“治未病”理論的深入發(fā)展[3]。

2 “治未病”理論的內(nèi)涵

“治未病”雖然語言簡(jiǎn)要，但實(shí)際上這一詞從提出到發(fā)展進(jìn)而形成理論體系，其中包含了科學(xué)的辨證觀，并給予人們揭示疾病本質(zhì)的提示。自然辯證法認(rèn)為，任何事物都是循序漸進(jìn)、由微至著發(fā)展變化的，這是事物發(fā)展的必然規(guī)律。以疾病而言，任何疾病的發(fā)生發(fā)展都不可能是突然而起的，它必然要經(jīng)過或短或長(zhǎng)的隱伏階段。也就是說，病理變化的信息量必須經(jīng)過一個(gè)“蓄積”過程。當(dāng)病變信息量較少時(shí)，人體一般從外觀上難以看出明顯的變化，感覺不到異常癥狀。隨著信息量逐漸增多，可以表現(xiàn)出輕微的癥狀，這時(shí)雖有不適，但對(duì)人影響不大，常被忽略。目前的檢測(cè)手段也常反映不出其異常變化，直至病變嚴(yán)重，才引起明顯的全身或局部的典型癥狀，并且有客觀數(shù)據(jù)可以檢測(cè)，這時(shí)才是人們所說的“發(fā)病”，成為臨床可以診斷治療的疾病[4]。而“發(fā)病”前的全部狀態(tài)均歸屬于“未病”階段。顯然這個(gè)未病階段實(shí)際上不僅包括無病的健康階段，還包括疾病的早期階段、隱伏階段。目前已基本得到公認(rèn)的“未病”形態(tài)有四種，它們是健康未病態(tài)、潛病未病態(tài)、前病未病態(tài)、傳變未病態(tài)。這四種未病形態(tài)充分體現(xiàn)了唯物主義的辯證思想[5]。“治未病”理論的精髓包含著三個(gè)方面的意義：一是防病于未然，即是未病之前先要預(yù)防，主要針對(duì)的是健康未病態(tài)。二是治病于初始，即是已病早發(fā)現(xiàn)、早治療，主要針對(duì)的是潛病未病態(tài)、前病未病態(tài)。三是既病防傳變，即是已發(fā)病后要重視未病臟腑的治療，主要針對(duì)的是傳變未病態(tài)[3]。我們稱“治未病”為理論，更有學(xué)者進(jìn)行研究而形成未病學(xué)，將其推至更高的地位，不僅是因?yàn)樗茖W(xué)的辨證觀，更因?yàn)樗o臨床實(shí)踐賦予了真實(shí)的內(nèi)容，并對(duì)臨床實(shí)踐起著重要的指導(dǎo)作用[6]。

3 “治未病”理論對(duì)飛行人員健康療養(yǎng)的指導(dǎo)意義

3.1 飛行人員健康療養(yǎng)的目的。飛行勞動(dòng)是腦力勞動(dòng)與體力勞動(dòng)相結(jié)合的一種復(fù)雜而特殊的勞動(dòng)，飛行人員的身心健康水平是安全飛行的前提和保證。飛行人員每年進(jìn)行一次健康療養(yǎng)，其目的在于早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)治療疾病，以維護(hù)飛行人員的健康水平，增強(qiáng)體質(zhì)并延長(zhǎng)飛行年限，同時(shí)采取一切有利于調(diào)整生理、心理的不平衡狀態(tài)的手段，達(dá)到預(yù)防疾病發(fā)生或抑制病理過程發(fā)展的目的；采取一切有利于消除飛行疲勞的手段，達(dá)到提高飛行耐力，提高工作效率的目的。飛行人員健康療養(yǎng)期間，不僅實(shí)施體格檢查與健康鑒定，對(duì)疾病及時(shí)進(jìn)行矯治，而且還要實(shí)施航空生理訓(xùn)練、體育鍛煉、文化娛樂活動(dòng)等，并進(jìn)行心理保健、合理的膳食營(yíng)養(yǎng)及生活管理等。由此可見，飛行人員的健康療養(yǎng)不僅注重疾病的早期發(fā)現(xiàn)、早期矯治，更注重未發(fā)現(xiàn)疾病時(shí)的預(yù)防和保健。

3.2 用“治未病”理論指導(dǎo)飛行人員健康療養(yǎng)。

3.2.1 始終貫徹預(yù)防為主的思想。

即使是健康未病態(tài)也要積極的預(yù)防和調(diào)理，在充分利用各種療養(yǎng)因子和落實(shí)各項(xiàng)療養(yǎng)措施外，結(jié)合中醫(yī)體質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)，辨證分類，給予不同的預(yù)防調(diào)理方案。

3.2.2 落實(shí)治病于初始的方針。一是積極治療潛病未病態(tài)、前病未病態(tài)。健康療養(yǎng)的飛行人員是一個(gè)身體相對(duì)健康的群體，除少數(shù)飛行人員有較輕的慢性疾病外，多數(shù)飛行人員的身體無疾病診斷。但是，由行勞動(dòng)的復(fù)雜性及特殊性，許多飛行人員不同程度地存在身體上的自覺不適癥狀，或并無不適癥狀，但舌象、脈象卻已出現(xiàn)異常改變，處于潛病未病態(tài)、前病未病態(tài)。這些多數(shù)屬于中醫(yī)的“無病有證”。 “無病”是指未達(dá)到目前有據(jù)可依的疾病診斷條件，“有證”是指中醫(yī)“四診”資料中可以找到異常證據(jù)，并據(jù)此可以辨證。筆者曾經(jīng)觀察過健康療養(yǎng)的飛行人員的中醫(yī)證型，結(jié)果表明，完全符合中醫(yī)健康標(biāo)準(zhǔn)的飛行人員僅占健康療養(yǎng)的飛行人員的19.3%，另外80.7%的飛行人員均患有慢性輕病或處于無病有證的狀態(tài)。證型中主要有氣虛、陰虛、血虛、肝郁氣滯等型。氣虛型以脾氣虛為主，分中氣不足、肝郁脾虛、脾虛濕盛等[7]。中醫(yī)辨證靠的是望、聞、問、切。中醫(yī)治療以辨證為依據(jù)，在有可依的現(xiàn)代指征的情況下可參照指征，無可依的現(xiàn)代指征時(shí)仍能據(jù)證給于治療，驅(qū)邪扶正，平秘陰陽，使身體趨向于健康未病態(tài)。因此對(duì)于健康療養(yǎng)的飛行人員，除心理調(diào)適、體能訓(xùn)練、合理膳食等之外，還應(yīng)運(yùn)用中醫(yī)的方法積極治療潛病未病態(tài)、前病未病態(tài)。

二是時(shí)刻注重強(qiáng)腎健脾。腎為先天之本，腎氣充盛能夠提高人的應(yīng)急應(yīng)變能力和抗御外邪能力，脾為后天之本，脾氣實(shí)則四肢肌肉有力并能充養(yǎng)先天腎。處于未病四種形態(tài)的飛行人員都應(yīng)該時(shí)刻注重強(qiáng)腎健脾，以便進(jìn)一步提高飛行人員健康療養(yǎng)的質(zhì)量，更好地達(dá)到增強(qiáng)體質(zhì)，消除飛行疲勞，提高飛行耐力的目的。

3.2.3 用“既病防傳變”思想指導(dǎo)飛行人員疾病矯治。要克服臟病治臟，腑病治腑的錯(cuò)誤，積極治療傳變未病態(tài)。在飛行人員疾病矯治中，不僅要重視已病臟腑的治療，更要在中醫(yī)理論指導(dǎo)下重視相表里臟腑、將傳變臟腑以及有生克制約關(guān)系臟腑的調(diào)治，以提高飛行人員疾病矯治的效果。

總之，用“治未病”理論指導(dǎo)飛行人員健康療養(yǎng)，使“未病”的預(yù)防保健和治療都具有了真實(shí)的內(nèi)容，特別在尚未能確立客觀診斷依據(jù)的初期，充分發(fā)揮中醫(yī)辨證論治的優(yōu)勢(shì)，使中醫(yī)能在疾病的更早階段介入治療，達(dá)到“治未病”之目的。把“治未病”理論引入飛行人員的健康療養(yǎng)中，將減少飛行人員疾病的發(fā)生，提高飛行人員的健康水平，有利于消除飛行疲勞，達(dá)到提高飛行耐力，提高飛行工作效率的目的。

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