碩士論文-基于CSCW的協(xié)同計算環(huán)境應用研究.pdf

山東師范大學 碩士學位論文 基于CSCW的協(xié)同計算環(huán)境應用研究 姓名 鄭雪梅 申請學位級別 碩士 專業(yè) 計算機軟件與理論 指導教師 段會川 20060420 山東師范大學碩士學位論文 摘要 隨著計算機網(wǎng)絡的不斷普及和協(xié)同科學理論的形成與完善 協(xié)同計算將是新世紀全新 和流行的計算方式 各行各業(yè)對使用計算機和網(wǎng)絡來支持協(xié)同工作的要求越來越迫切 由 于信息技術的進步 特別是計算機技術和通訊技術的突飛猛進的發(fā)展 并由兩者的融合而 產(chǎn)生的計算機網(wǎng)絡技術及其應用的發(fā)展 給協(xié)同科學的研究和應用提供了更加強有力的支 持 計算機支持的協(xié)同工作技術 C o m p u t e rS u p p o s e dC o o p e r a t i v eW o r k C S C W 這一新 興研究領域的出現(xiàn)可以說是協(xié)同科學在信息化和數(shù)字經(jīng)濟時代的新發(fā)展 同時它也為協(xié)同 科學和工程的研究提供強有力的支持手段 具有極其廣闊的應用領域 網(wǎng)絡工作站的興起 大型機的逐漸隱去 網(wǎng)絡上的資源呈分布式特征 為了充分利用 網(wǎng)絡上的分布式計算資源和數(shù)據(jù)資源 計算處理模式也要求從集中式向分布式轉化 但一些傳統(tǒng)的強大計算系統(tǒng) 如M A T L A B 是基于單機單用戶運行的 使這些計算系 統(tǒng)以網(wǎng)絡方式提供服務 并具有協(xié)同計算功能 無疑很有必要 C S C W 系統(tǒng)支持地理位置 上分散的多用戶的工作 其關鍵技術之一W e bS e r v i c e 具有強大功能和巨大的發(fā)展?jié)摿?基于W e bS e r v i c e 實現(xiàn)M A T L A B 類計算系統(tǒng)的網(wǎng)絡服務和協(xié)同計算是一個很值得研究且 具有可行性的思路 因此 基于上述原因 本文在調(diào)研了大量C S C W 技術和協(xié)同計算技術的基礎上 對協(xié) 同計算環(huán)境的工作模式 環(huán)境架構 主要技術進行了深入探討 提出了基于 C S C W 的協(xié) 同計算的兩種工作模型 并進行了形象化描述 并給出了該協(xié)同計算環(huán)境的一個具體應用 實例 基于W e bS e r v i c e 技術對傳統(tǒng)軟件M A T L A B 進行網(wǎng)絡擴展 目的是充分利用網(wǎng)絡的 軟硬件資源 調(diào)用網(wǎng)絡中的M A T L A B 資源服務 實現(xiàn)M A T L A B 從傳統(tǒng)單機計算到協(xié)同計 算的功能轉變 論文給出了數(shù)值計算和圖像處理協(xié)同計算功能示例 同時列舉了商業(yè)環(huán)境 應用M A T L A B 進行協(xié)同計算的具體實例 本文主要包括以下工作 第一章 首先介紹了協(xié)同計算和C S C w 的發(fā)展背景 分布式計算存在的主要問題和協(xié) 同計算的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 并分析了當前M A T L A B 網(wǎng)絡調(diào)用技術中存在的主要問題 第二章 調(diào)研了協(xié)同計算和C S C W 的背景知識 介紹了協(xié)同計算軟件的體系結構和運 行時結構 探討了C S C W 的模型結構和C S C W 的優(yōu)勢 為以下基于C S C W 建立協(xié)同計算 環(huán)境打下良好基礎 第三章 在對C S C W 的關鍵技術C O R B A 和W e bS e r v i c e 進行調(diào)研的基礎上 總結出 了兩者在十幾項技術指標上的不同 主要包括兩者的體系結構 關鍵技術 及其互操作性 詳細介紹了W e bS e r v i c e 的關鍵技術 可擴展的X M L 語言 e X t e n s i b l eM a r k u pL a n g u a g e 恤 一擴展標記語言X M L 傳遞消息的S O A P 協(xié)議 S i m p l eO b j e c tA c c e s sp r o t o c o l 簡 單對象訪問協(xié)議 描述W e b 服務的W S D L 語言 W 曲S e r v i c eD e s c r i p t i o nL a n g u a g e W e b S e r v i c e 描述語言 以及用于注冊和發(fā)布用的U D D I 協(xié)議 U n i v e r s a lD e s c r i p t i o nD i s c o v e r y a n dI n t e g r a t i o n 通用描述 發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議 等 在對兩種關鍵技術深入探討的基礎上 作者總結出了C O R B A 和W e bS e r v i c e 在十幾項技術指標上的不同 全面研究了W 曲S e r v i c e 第3 頁 苧三 型塑堡旦蘭竺塹堡壘旦竺莖 的優(yōu)點之后 把W e bS e r v i c e 引入到了C S C W 系統(tǒng) 第四章 提出了基于W e bS e r v i c e 的C S C W 協(xié)同計算的兩種工作模式 并進行了形象 化描述 探討了C S C W 的三種計算模式 基于這三種模式設計了一種基于C S C W 協(xié)同計 算系統(tǒng)的模型框架 闡述了框架中各主要模塊的功能 第五章 在第四章提出的協(xié)同計算環(huán)境框架基礎上 設計了基于C S C W 的M A T L A B 協(xié)同計算系統(tǒng)的模型框架 闡述了框架中各主要模塊的功能 并以U M L 時序圖的方式 說明了系統(tǒng)中各模塊間的交互模式 第六章 該協(xié)同計算系統(tǒng)的編程實現(xiàn)及其在一商場的具體應用實例 在V i s u a l S t u d i o N E T2 0 0 3 和S Q LS e r v e r2 0 0 0 環(huán)境下 利用C N E T 對系統(tǒng)進行編程實現(xiàn) 利用 V B N E T 對M A T L A B 進行接口擴展 對M A T L A B 的A c t i v e X 接口進行了深入研究 利用 V B 來對M A T L A B 的接口進行網(wǎng)絡擴展 針對W e bS e r v i c e 中數(shù)據(jù)的封裝對提交數(shù)據(jù)進行 了X M L 序列化 探討了對數(shù)據(jù)的壓縮 解壓縮和服務器管理模塊的工作原理和功能實現(xiàn) 對以上重要模塊給出了關鍵代碼實現(xiàn)過程 并給出了系統(tǒng)的數(shù)值計算和圖形處理的案例實 現(xiàn)過程 第七章 總結研究過程與成果的基礎上 對后續(xù)的研究工作進行了必要的探討和展望 關鍵詞 協(xié)同計算 C S C W W e bS e r v i c e X M L C O R B A M A T L A B 分類號 T P 3 9 1 第4 頁 山東師范大學碩士學位論文 A B S T R A C T W i t ht h ep o p u l a r i z a t i o no ft h ec o m p u t e rn e t w o r ka p p l i c a t i o na n dt h ef o u n d a t i o na n d d e v e l o p m e n to fs y n e r g e t i c c o o p e r a t i v ec o m p u t i n gw e l lb e an e wa n dp o p u l a rf o r mo f c o m p u t i n gi nt h en e wc e n t u r y I tb e c o m e sm o r ea n dm o r ee x i g e n tt h a tp e o p l ei na l lo ft h ew o r l d h o p et ou s ec o m p u t e ra n dn e t w o r kt os u p p o r tc o o p e r a t i v ew o r k A sar e s u l to ft h ei n f o r m a t i o n t e c h n o l o g yp r o g r e s s i n g e s p e c i a l l yt h eg r e a td e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y a n dc o m p u t e rn e t w o r k t e c h n o l o g ya n dt h ea p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t w h i c ht h et w of u s i o n sp r o d u c e h a sp r o v i d e dam o r ep o w e r f u ls u p p o r tt ot h ec o o p e r a t i v es c i e n c e r e s e a r c h T h eC o m p u t e rS u p p o r t e dC o o p e r a tiv eW o r k c s c w a p p e a r a n c eo ft h er e s e a r c h a r e ac a l lb et h er e c e n td e v e l o p m e n to fc o o p e r a t i v es c i e n c ei ni n f o r m a t i o na n d d i g i t a le c o n o m i c a l t i m e A tt h es a m et i m ei ta l s op r o v i d e sp o w e r f u ls u p p o r tf o rc o o p e r a t i v es c i e n c ea n dc o o p e r a t i v e p r o j e c tr e s e a r c h i th a st h ee x t r e m e l Yb r o a da p p l i c a t i o nd o m a i n T h er i s i n go ft h en e t w o r kw o r k s t a t i o na n dt h eg r a d u a l l yd i s a p p e a r a n c eo fm a i n f r a m e c o m p u t e r r e s o u r c ei nn e t w o r k a s s u m e sad i s t r i b u t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c I no r d e rt of u l l yu s et h e d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gr e s o u r c ea n dd a t ar e s o u r c ei nn e t w o r k t h ec o m p u t a t i o np r o c e s s i n gm o d e l a l s ob er e q u i r e dt r a n s f o r m i n gf r o mc e n t r a l l yt od i s t r i b u t i o n a l B u ts o m ef o r m i d a b l et r a d i t i o n a lc o m p u t i n gs y s t e m s 1 i k eM A T L A Bw h i c hb a s e d o ns i n g l e c o m p u t e ru s e r I t sv e r yn e c e s s i v e r yt oM a k et h e s ec o m p u t i n gs y s t e m st op r o v i d et h en e t w o r k s e r v i c e sa n dh a v et h ec o o p e r a t i v ec o m p u t a t i o nf u n c t i o n T h eC S C Ws y s t e ms u p p o r t sm u l t i u s e r i n d i s p e r s e dg e o g r a p h i c a lp o s i t i o n i t se s s e n t i a lt e c h n o l o g yW e bS e r v i c eh a sf o r m i d a b l e f u n c t i o na n dh u g ed e v e l o p m e n tp o t e n t i a l B a s e do nW e bS e r v i c et or e a l i z en e t w o r ks e r v i c ea n d c o o p e r a t i v ec o m p u t i n go fM A T L A Bc o m p u t i n gs y s t e m i ti sw o r t hs t u d y i n ga n di saf e a s i b l e w o r k T h e r e f o r e S t i m u l a t e db yt h ea b o v er e a s o n t h i sa r t i c l eb a s e do nt h ew i d e l yi n v e s t i g a t i o no f C S C Wt e c h n o l o g ya n dc o o p e r a t i v ec o m p u t i n gt e c h n o l o g y h a sc a r r i e do nt h o r o u g hd i s c u s s i o n o nt h ew o r k i n gp a t t e m t h ec o n d i t i o n sp a r a d i g ma n dt h em a i nt e c h n o l o g yo fc o o p e r a t i v e c o m p u t i n g a n dh a sp r o d u c e das p e c i f i ca p p l i c a t i o ne x a m p l e B a s e do nW e bS e r v i c et oe x p a n d t r a d i t i o n a ls o f t w a r eM A T L A B t h et a r g e ti sf u l l yu s i n gn e t w o r ks o f t w a r ea n dh a r d w a r er e s o u r c e r oc a l lM A T L A Br e s o u r c es e r v i c ei nn e t w o r k t r a n s f o r mM A T L A Bf r o mt h et r a d i t i o n a lw o r kt o t h ec o l l a t o r a t i v ec o m p u t i n g i n c l u d i n gd i g i t a lc o m p u t a t i o na n di m a g e r yp r o c e s s i n gf u n c t i o n T h e m a i n w o r ko f t h i sa r t i c l ei sf o l l o w i n g C h a p t e r1 i n t r o d u c e st h em a i nq u e s t i o n so fd i s t r i b u t e dc o m p u t i n g t h ed e v 6 1 0 p m e n t b a c k g r o u n do fc o o p e r a t i v ec o m p u t i n ga n dC S C W t h ed e v e l o p m e n to fc o o p e r a t i v ec o m p u t i n g a n dh a sa n a l y z e dt h em a i nq u e s t i o n sw h i c he x i s ti nM A T L A Bn e t w o r kt r a n s f e rt e c h n o l o g y C h a p t e r2 h a si n v e s t i g a t e d t h eb a c k g r o u n do fc o o p e r a t i v ec o m p u t i n ga n dC S C W I n t r o d u c e s 也es y s t e ms t r u c t u r ea n dr u n n i n gs t r u c t u r eo fc o o p e r a t i v ec o m p u t i n gs o f t w a r e H a s d i s c u s s e dt h eC S C Wm o d e ls t r u c t u r ea n dt h eC S C W s u p e r i o r i t y 第5 頁 基于C S C W 的協(xié)同計算環(huán)境應用研究 C h a p t e r3 c a r r i e so ni n v e s t i g a t i o na n ds t u d yo nt h ee s s e n t i a lt e c h n i c a lo fC S C W C O R B A a n dW 曲S e r v i c e M a i r i l yi n c l u d e st h es t r u c t u r e s e s s e n t i a lt e c h n o l o g y a n dm u t u a l l yo p e r a t i o n a l o ft h et w os y s t e m s i n t r o d u c e st h ee s s e n t i a lt e c h n o l o g yo fW 曲S e r v i c ei nd e t a i l B a s e do nt h e t h o r o u g hd i s c u s s i o n sf o rt h et w ot e c h n o l o g i e s t h ea u t h o rs u m m a r i z e ss e v e r a lt e c h n i c a l d i f f e r e n c e sb e t w e e nC O R B Aa n dW e bS e r v i c e b e c a u s eo fs om a n ym e r i t si nW 曲S e r v i c e i n t r o d u c e sW e bS e r v i c et ot h eC S C W s y s t e m C h a p t e r4 h a sp r o p o s e dt w ok i n d so fC S C Wc o o p e r a t i v ec o m p u t i n gw o r k i n gp a t t e r n sb a s e d o nW r e bS e r v i c ea n dh a sg i v e nt h ev i s u a l i z e dd e s c r i p t i o n R e s e a r c h i n gt h r e ec o m p u t a t i o nm o d e l s o fC S CW h a sd e s i g n e do n ec o o p e r a t i v ec o m p u t i n gs y s t e mm o d e lf r a m eb a s e do nt h e s et h r e e k i n d so fC S C W m o d e l s e l a b o r a t i n g 也ef u n c t i o no f e a c hm a i nm o d u l ei nt h ef r a m e C h a p t e r5 b a s e do i lt h ec o o p e r a t i v ec o m p u t i n gf r a m ew h i c ht h ef o u r t hc h a p t e rp r o p o s e s t h o r o u g h l yi n v e s t i g a t e sa n ds t u d i e st h ei n t e r f a c e so f W r L A Bw i t ho t h e rl a n g u a g e s a n dt h e e x p a n s i o nf u n c t i o ne s s e n t i a lt e c h n o l o g y h a sd e s i g n e dt h eM A r L A Bc o o p e r a t i v ec o m p u t i n g s y s t e mf r a m eb a s e do nC S C Wt e c h n o l o g y e l a b o r a t e st h ef u n c t i o no fe a c hm a i nm o d u l ei nt h e f r a m e a n ds h o w st h ei n t e r a c t i v em o d e ld u r i n gv a r i o u sm o d u l e si nt h es y s t e mb yt h eU M L s u c c e s s i o nc h a r tm o d e C h a p t e r6 s o f t w a r ep r o g r a m m i n g u s i n gC N E Tt op r o g r a mt h es y s t e m u s i n gV B N E T t oe x p a n s i o nt h eM A l I A Bi n t e r f a c e H a sc o n d u c t e d 廿1 et h o r o u g hr e s e a r c ht ot h eM A T L A B A c t i v e Xi n t e r f a c e U S e SV Bt oe x p a n dt h eM A T L A Bi n t e r f a c e U s e sX M L s e q u e n c et os e a lt h e d a t a H a sd i s c u s s e dt h ep r i n c i p l eo ft h es y s t e ma n dt h ef u n c t i o ni m p l e m e n t a t i o no ft h ed a t a c o m p r e s s i o n s o l u t i o nc o m p r e s s i o na n dt h es e r v e ra d m i n i s t r a t i o nm o d u l e H a sp r o d u c e dt l l e e s s e n t i a lc o d ei m p l e m e n t a t i o nt ot h ea b o v ei m p o r c a n tm o d u l e s P r o g r a m m i n gt h ec o r em o d u l e s a n dg i v e st h eC a s er e a l i z a t i o nf o rv a l u ec o m p u t a t i o na n dt h eg r a p h i c sp r o c e s s i n g C h a p t e r7 f u t u r ew o r k sa r ed i s c u s s e da n de s t i m a t e du n d e raw e l ls u m m a r i z a t i o no nt 1 1 e r e s e a r c hp r o c e s s e sa n da c h i e v e m e n t so ft h ew h o l et h e s i s K e vw o r d s C o o p e r a t i v ec o m p u t i n g C S C W W 曲S e r v i c e X M L C O R B A M A T L A B C i a s s i f i c a t i o n T P 3 9 1 第6 頁 獨創(chuàng)聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成 果 據(jù)我所知 除了文中特別加以標注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過的研究成果 也不包含為獲得 注 如沒有其他需要特別聲明的 本欄可空 或其他教育機構的學位或證書使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所 做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意 學位論文作者簽名 洳秀搖 導師簽字 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解 蘭撞有關保留 使用學位論文的規(guī)定 有權保留并向國家有 關部門或機構送交論文的復印件和磁盤 允許論文被查閱和借閱 本人授權 趁可以將學 位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復制手 段保存 匯編學位論文 保密的學位論文在解密后適用本授權書 學位論文作者簽名 知蕩橘 導師簽字 簽字日期 2 0 0 年r 月 彥日簽字日期 2 0 0 年r 月 8 日 山東師范大學碩士學位論文 1 1 論文背景 第一章緒論 隨著W e b 技術的巨大成功及網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展 W e b 已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)訪問各種 資源的存 取 平臺 目前人們已經(jīng)開發(fā)了一些基于W e b 的分布式計算系統(tǒng) 如利用連接到 I n t e r n e t 上的計算機的空閑C P U 時間進行計算的R S A l 2 9 素因子項目和收集聯(lián)網(wǎng)計算機的 空閑機時 以提高資源利用率和吞吐率為目的的p i r a n h a 和C o n d o r I l l 等等 分布式協(xié)同計算將分布式計算技術與協(xié)同技術結合起來 主要解決傳統(tǒng)分布式計算技 術中存在的自主行為實體之間的交互協(xié)作問題 分布式協(xié)同計算不但可以有效地解決傳統(tǒng) 計算中的協(xié)作問題 還可以解決一般分布式計算環(huán)境中存在的協(xié)同問題 傳統(tǒng)的分布計算 技術都是基于客戶 i N 務器模型 將分布式應用中的自主行為實體簡單地劃分為 客戶 和 服務器 兩類 并且客戶與服務器之間的交互關系也僅限于客戶主動請求 服務器被 動響應的非對等關系 缺乏自主性 靈活性 主動性 因此 基于這種分布計算技術的分 布式應用往往存在著以下幾方面的局限性 1 難以勝任產(chǎn)品設計過程的協(xié)同工作 因為經(jīng) 典的客戶 J T l i 務器計算技術不支持服務器對客戶的的直接控制 也不支持客戶應用之間的 直接群體感知 所以難以展開產(chǎn)品設計過程的協(xié)同工作 2 難以支持分布式交互 在分布 式交互系統(tǒng)中 系統(tǒng)中的實體不能簡單地只用 客戶 和 服務器 兩類角色來刻畫 經(jīng) 典的客戶l J J 務器計算技術難以支持這種應用 一 因此 我們將計算機支持的協(xié)同工作 C o m p e e rS u p p o r t e dC o o p e r a t i v eW o r k c s c w 技 術引入到分布式計算中來 以解決分布應用之間的協(xié)同工作與控制問題 計算機支持的協(xié) 同工作就是在計算機網(wǎng)絡環(huán)境下 為完成一個共同的任務 群體各成員協(xié)同工作 在這種 模式中 計算機之間不僅僅像在分布式計算中那樣互相傳遞數(shù)據(jù) 實現(xiàn)信息共享 而且要 進行更深層次的共享 也就是說用兩臺或更多的計算機來共同完成一個處理任務 但一些傳統(tǒng)的強大計算系統(tǒng) 如M A T L A B 是基于單機單用戶運行的 不能方便的調(diào) 用系統(tǒng)資源 作為解釋語言的M A T L A B 主要面向分析運算而不是綜合型的開發(fā) 很多時 候人們僅希望將程序的數(shù)值分析和計算部分交給M A T L A B 來完成 因此使這些計算系統(tǒng) 以網(wǎng)絡方式提供服務 并具有協(xié)同計算功能 無疑很有必要 C S C W 系統(tǒng)支持地理位置上 分散的多用戶的工作 其關鍵技術之一W e bS e r v i c e 具有強大功能和巨大的發(fā)展?jié)摿?基 于W e bS e r v i c e 技術實現(xiàn)M A T L A B 類計算系統(tǒng)的網(wǎng)絡服務和協(xié)同計算是一個很值得研究 且具有可行性的思路 1 2 協(xié)同計算系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀 計算機支持的協(xié)同工作 C S C W 是一個利用計算機技術 網(wǎng)絡與通信技術 多媒體 技術以及人機接口技術 u 將時間上分離 空間上分布而工作上又相互依賴的多個協(xié)作成員 第1 頁 莖 坐塑塑型鹽簦 堡鏖旦塑壅 及其活動有機地組織起來 以共同完成某一項任務的分布式計算機環(huán)境 9 2 C S C W 體現(xiàn) 并符合信息時代人們工作的群體性 交互性 分布性和協(xié)同性特征 2 4 又稱為群組計算 W o r k g r o u pC o m p u t i n g 計算機支持的協(xié)同工作的研究與開發(fā)涉及計算機通訊 分布式計算 人機交互和多媒 體等計算機技術 以及社會學 心理學 人類學 組織學和經(jīng)濟學的社會科學 它主要涉 及以下3 個方面 1 人與人之間的關系 即為完成同一任務而一起工作的人員使用什么方式交流信息 融洽感情并推動工作 2 計算機和通訊技術 即使用什么樣的計算機技術和通訊技術來表示 處理和傳遞 同一群體中不同人員的感情 語言 文化 習慣和計算內(nèi)容 以達到協(xié)同工作的目的 3 人和社會結構的關系 為完成同 任務而工作的不同人員可能屬于不同國家和不 同民族 國家和民族的不同導致人們工作方式的不同 因此 必須研究人們所屬社會結構 以及所屬社會關系問題 上述 1 和 3 是社會學 心理學與行為科學的研究范疇 主要研究 所處社會的文化和 習慣差異 人們所處社會的政治和經(jīng)濟結構 人們的感情表達和傳遞方式 道德規(guī)范等 上述 2 屬于計算機與通訊技術的研究范疇 主要研究以下6 個方面I l 3 交流模型的抽象 把不同民族 不同國籍的人們之間的相互交流的方式抽象成計算機 能識別和處理的結構和模型 這方面的研究包括 交互模型 協(xié)調(diào)方式 協(xié)作透明性 和可視化等 支持協(xié)同工作的工具 T o o l k i t s 干l l 群件 G r o u p w a r e 研究支持協(xié)同工作系統(tǒng)開發(fā)的各種 工具和具有群體感知特征及組織特征的協(xié)同工作支撐軟件系統(tǒng)一一群件 支持協(xié)同工 作的工具集的研究主要包括 協(xié)同軟件體系結構支撐工具 程序設計抽象支撐工具和 界面支撐工具等 群件的研究主要包括網(wǎng)絡會議系統(tǒng) 白板討論系統(tǒng)和虛擬社區(qū) v i t u r a l C o m m u n i t y 系統(tǒng) 分布式處理方式 研究支持群組工作的分布式處理模型和軟件結構 其結構有集中式 全復制式和混合式三種 各種結構各有優(yōu)缺點 應根據(jù)具體的工作情形 有選擇的使 用 此外 針對相應的結構研究用戶操作的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)的一致性維護技術 多媒體信息處理技術 多媒體信息是營造群組工作虛擬工作空間的切實可行的方式 就如何為群組內(nèi)成員提供必備的聲音 圖像 動畫和文字信息表現(xiàn)方式 以達到群體 協(xié)同工作之目的 高速實時的網(wǎng)絡技術 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設施及協(xié)議難以滿足同步實時協(xié)同系統(tǒng)的要求 故 應對網(wǎng)絡基礎設旄及協(xié)議進行研究 使網(wǎng)絡能提供多連接 多媒體控制 多邏輯信道 控制 可靠的多點傳輸通訊和高速實時通訊等功能 智能用戶界面技術 智能用戶界面能為群組成員協(xié)同工作提供易于操作的環(huán)境 智能 用戶界面技術研究主要包括多媒體顯示技術 多媒體輸入輸出操作方法 語音識別 人物表情識別和姿勢識別等 這些技術的研究將為自然真實和易用的協(xié)同計算系統(tǒng)的 開發(fā)打下良好的基礎 第2 頁 山樂帥范大掌傾士芊位論文 協(xié)同計算系統(tǒng)的目的是支持一組用戶協(xié)同地完成一個任務 協(xié)同通過交互而實現(xiàn) 因 而常根據(jù)交互形式和交互各方的地理位置對協(xié)同計算系統(tǒng)進行分類 通常可以將協(xié)同計算 系統(tǒng)分為面對面交互系統(tǒng) 如桌面會議系統(tǒng)C a p t u r e a b 5 3 C o l a b J 等 異步交互系統(tǒng) 如 電子筆記簿 留言條等 以及異步分布式交互系統(tǒng) 如信件系統(tǒng) 電子郵件等 協(xié)同計算系統(tǒng)已在設計制造 并行工程 C A S E 工作流管理 決策支持 遠程教育 和遠程醫(yī)療等方面得到應用 包括I B M 公司在內(nèi)的許多計算機廠商已將發(fā)展群件作為增 強其競爭力的戰(zhàn)略方針 1 3 本文的主要研究工作 本文在研究分析國內(nèi)外有關C S C W 和W e bS e r v i c e 研究現(xiàn)狀的基礎上 對基于W e b S e r v i c e 的協(xié)同計算環(huán)境進行了深入探討 提出了兩種基于C S C W 的協(xié)同計算的工作模式 提出了一個協(xié)同計算環(huán)境的框架 并應用于一個典型的傳統(tǒng)計算系統(tǒng) M A T L A B 提出基 于C S C W 的M A T L A B 協(xié)同計算環(huán)境的系統(tǒng)框架 并編程實現(xiàn)該環(huán)境數(shù)值計算和圖像處理 功能 該環(huán)境能夠充分發(fā)揮W e bS e r v i c e 的優(yōu)勢來解決M A T L A B 的網(wǎng)絡擴展存在的問題 使M A T L A B 突破局限 更好的提供網(wǎng)絡服務 實現(xiàn)用戶與M A T L A B 之間的協(xié)同計算 本文內(nèi)容分為七章 主要內(nèi)容組織如下 第一章 系統(tǒng)的介紹協(xié)同計算的背景 相關問題 探討了協(xié)同計算的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 第二章 調(diào)研了協(xié)同計算和C S C W 的背景知識 介紹了協(xié)同計算軟件的體系結構 探 討了C S C W 的模型結構和C S C w 的優(yōu)勢 為以下基于C S C W 建立協(xié)同計算系統(tǒng)打下良好 基礎 第三章 側重于對C S C W 的關鍵技術C O R B A 和w e bS e r v i c e 的體系結構 關鍵技術 及其互操作性進行調(diào)研 在對兩種關鍵技術深入探討的基礎上 作者總結出了C O R B A 和 W e bS e r v i c e 在十幾項技術指標上的不同 全面研究了W e bS e r v i c e 的優(yōu)點之后 把W e b S e r v i c e 引入到了C S C W 系統(tǒng) 第四章 提出了基于W e bS e r v i c e 的C S C W 協(xié)同計算的兩種工作模式 并進行了形象 化描述 設計了一種基于C S C W 協(xié)同計算系統(tǒng)的模型框架 闡述了框架中各主要模塊的 功能 第五章 設計了基于c S C w 的M A T L A B 協(xié)同計算系統(tǒng)的模型框架 闡述了框架中各 主要模塊的功能 并以U M L 時序圖的方式 說明了系統(tǒng)中各模塊間的交互模式 第六章 該協(xié)同計算系統(tǒng)的編程實現(xiàn)及其在一商場的具體應用實例 在對M A T L A B 的A c t i v e X 接口進行了深入研究后 利用V B 來對M A T L A B 的接口進行網(wǎng)絡擴展 針對 W e bS e r v i c e 中數(shù)據(jù)的封裝對提交數(shù)據(jù)進行了X M L 序列化 探討了對數(shù)據(jù)的壓縮 解壓縮 和服務器管理模塊的工作原理和功能實現(xiàn) 系統(tǒng)編程實現(xiàn) 并給出了系統(tǒng)的數(shù)值計算和圖 形處理的案例實現(xiàn)過程 第七章 在總結整篇文章的研究過程與成果的基礎上 對未來的研究工作進行了探討 和展望 第3 頁 基于C S C W 的協(xié)同計算環(huán)境應用研究 第二章協(xié)同計算相關知識研究 2 1 協(xié)同計算系統(tǒng)體系結構 2 i 1 協(xié)同計算系統(tǒng)軟件體系結構 軟件結構刻畫了該軟件的部件 每一部件所實現(xiàn)的功能和部件之間的交互行為 由于 它直接影響著用戶和程序員所期望的性能 易維護性和重用性等方面 所以它是軟件設計 中的一個重要問題 軟件設計只反映如何滿足軟件的功能需求 而軟件結構不僅指出怎樣 實現(xiàn)軟件的何種功能 還指出軟件系統(tǒng)的 非功能需求 設計原則 結構風范 包括管道線 數(shù)據(jù)抽象 如面向對象 隱式調(diào)用 如基于事件 存 儲解釋器 如數(shù)據(jù)庫和黑板系統(tǒng) 主程序和子程序 以及層次化等等 協(xié)同系統(tǒng)的部件與非協(xié)同系統(tǒng)的部件一樣 均是由模塊 層 線程 過程和備份組成 只是協(xié)同系統(tǒng)應用了特定的技術對其進行分解 圖2 I 協(xié)同系統(tǒng)結構 P r a s l l I nD e w a n 提出了一個分層的協(xié)同系統(tǒng)結構 1 3 如圖2 一l 所示 該結構假定用戶的輸入 輸出是分層地進行處理的 一個較低一級的層管理直接上層對 象的交 f f 器 i n t e r a e t o r 并把后者稱為前者的抽象 a b s t r a c t i o n 一個抽象的交互器創(chuàng)建那 個抽象的一個表示 該表示包含了那個抽象的一個信息轉換并附帶一些附加信息 如 一 第4 麗 生查塹蔓查堂堡主蘭堡堡苧 個標號域或窗口的s c r o l l b a r 這樣 抽象的可見的描述 r e n d e r i n g 是由將表示的操作符依 次作用于它們的交互器以及這些交互器的交互器等等 一個抽象可有一個可變數(shù)目的交互 器 它可隨用戶的創(chuàng)建和刪除抽象的描述而動態(tài)地改變 層間靠事件 e n e n t s 通訊而工作 事件按是否支持單用戶或協(xié)作語義分為交互事件 f i n t e r a c t i o ne n e n t 和協(xié)作事件 c o l l a b o r a t i o ne v e n t 一個交互事件依賴它送給下 層還是送 給上一層可以是輸出事件 o u t p u te n e n t 或輸入事件 i n p u te v e n t 而一個協(xié)作事件可以是一 個交互事件的拷貝或擴充或可以是一個全新的事件 它可能不僅送給下一層和上一層 而 且還可能送給另一分支的相應層次 在該結構中 有些層是共享的 而其它層是互為備份的 共享層處理多用戶的輸入 輸出 備份層處理每個用戶的私有行為和協(xié)作事件的行為 該結構是一個樹形結構 該樹 稱為協(xié)議樹 p r o t o c o lt r e e 最低的共享層稱為基 b a s e 最高的備份層稱為分支點 b r a n c h p o i n t 基及其上的層稱為干 s t e m 分支點及其下的層成為分支 b r a n c h 一定層次的所 有私有層稱為相互備份 r e p l i c a 或對等 p e e r 2 1 2 協(xié)同計算系統(tǒng)運行時結構 現(xiàn)存的協(xié)同系統(tǒng)軟件運行時結構大致分為三種結構 l 副 集中式 復制式和混合式 集中式結構 c e n t r a l i z e da r c h i t e c t u r e 這種結構有一個或若干個服務器結點負責整個會 話過程中的管理 協(xié)調(diào)和通信轉發(fā) 其優(yōu)點是易于實現(xiàn)和管理 但系統(tǒng)效率不高 穩(wěn)定和 安全性不好 一是各客戶結點的延遲 二是中央結點成為整個系統(tǒng)的瓶頸 復制式結構 r e p l i c a t e da r c h i t e c t u r e 針對集中式的缺點 復制式將應用程序復制在所 有的參與工作的用戶結點上 復制式的應用允許相應用戶的個性行為存在 在該結構的系 統(tǒng)中 用戶操作響應快 但必須區(qū)分本地操作與遠程操作 同時注意同步化各副本的執(zhí)行 以使它們不至于顛沛執(zhí)行 即 并發(fā)控制 人們必須對操作的及時性和結構的一致性間作 出權衡 另外 用戶欲建立對象的一個副本時 需采用廣播機制 網(wǎng)絡通信耗費大 混合式結構 h y b r i da r c h i t e c t u r e 混合式介于集中式和復制式之間 它作為前兩種的權 衡 采用集中式的狀態(tài)更新 分布式的用戶操作 避免了使用廣播機制 使之能夠在較大 規(guī)模的協(xié)作系統(tǒng)中使用 在混合式系統(tǒng)中 用戶交互動作只經(jīng)過對話模塊處理 提高了反 饋速度 但無法直接傳達給其他用戶 一定程度上降低了協(xié)同的效率 2 2 計算機支持的協(xié)同工作 計算機支持的協(xié)同工作 C o m p u t e rS u p p o r t e dC o o p e r a t i v eW o r k C S C W 根據(jù)它的應 用不同而有多個定義 B a n o n 和S c h m i d t 3 2 認為C S C W 主要與理解協(xié)同工作的本質和特征 有關 大部分C S C W 應用是企圖通過計算機為一群工作在一起 要完成某一共同任務的 人們營造一個環(huán)境 因此 C S C W 也可以看成是可以支持一群人進行決策相關的會議的軟 件 硬件和子程序的集合 由此我們可以認為 c s c w 是指利用計算機技術 麥媒體技術 第5 頁 基于C S C W 的協(xié)同計算環(huán)境應用研究 和網(wǎng)絡通訊技術 支持工作群體成員在共享環(huán)境下的協(xié)同工作 交互協(xié)商 分工合作 共 同完成設計任務 它支持多個時間上分離 空間上分布 而工作又互相依賴的協(xié)作成員的 協(xié)同工作 4 2 2 1C S C W 的提出與發(fā)展 1 9 8 4 年麻省理工學院 M I T 的I r e nG r e i f 和數(shù)字設備公司 D E C 公司的P u a lC a s h m a n 組織了一個討論會 4 J 與會者來自不同學科 但是都有一個共同的興趣 這就是探討計算 機是如何工作以及在技術上如何支持人們的工作 與會者創(chuàng)造了 計算機支持的協(xié)同工作 C o m p u t e rS u p p o r t e dC o o p e r a t i v eW o r k C S C W 這個詞匯來描述這種共同的興趣 十 幾年以后 成千上萬的研究和開發(fā)人員被吸引到這一領域 計算機支持的協(xié)同工作是正在興起的概念 它有可能或正在許多領域引起巨大的變化 和改進 造成C S C W 的快速成長和人們修改許多現(xiàn)有的應用程序以適應C S C W 的概念主 要是有以下因素 1 技術進步 主要的技術進步是開發(fā)出了便宜的個人計算機和它在公司 機構中的廣泛 應用 個人計算機越多 就越有可能將它們?nèi)谠谝黄?形成一個強大的整體 另一個 重要的因素是通過局域網(wǎng) 廣域網(wǎng)將計算機連接起來的網(wǎng)絡技術 它是C S C W 得以成 為現(xiàn)實的基礎 2 工作方式的變化 激烈的全球性競爭和提高工作效率迫切愿望需要對工作小組和公司 進行重組以增強其在全球經(jīng)濟環(huán)境下的競爭力 建立效率高的 多產(chǎn)的工作場所要求 使用新技術來集成和支持工作流程 而C S C W 被認為是一個很好的途