第一篇：脊椎動物的進(jìn)化過程探析論文

摘 要：脊椎動物的進(jìn)化是一個漫長的過程。從最早的甲胄魚逐漸進(jìn)化到兩棲類，從此生 物開始由水生向陸生進(jìn)化；從兩棲類進(jìn)化發(fā)展到爬行類，又從爬行類中分化出鳥 類和哺乳類，最后直到人類從哺乳類中演化出來。顯然正是這樣一個由簡單到復(fù) 雜、從低級到高級進(jìn)化過程造就了動物界中最高等生物群體。

關(guān)鍵詞： 脊椎動物 進(jìn)化

動物的進(jìn)化從最初的單細(xì)胞生物（原生動物）逐漸進(jìn)化到多細(xì)胞生物進(jìn)而不 斷的進(jìn)化出具有體腔、神經(jīng)系統(tǒng)、完整的循環(huán)系統(tǒng)的越來越高等動物。其中在動物界分門中脊索動物為最高等的一門，而在脊索動物中脊椎動物又是最高等的一門，那么這類高等的動物究竟是怎樣進(jìn)化的呢脊椎動物簡介

脊椎動物是動物界最高等的類群，它們組成了動物界脊索動物中的一個亞門-脊椎動物亞門。脊椎動物體內(nèi)有一條由一串脊椎骨連結(jié)而成的脊柱，起到支撐身體的作用； 脊柱前方有發(fā)達(dá)的頭骨，它與脊椎一起來，連同從脊椎骨兩側(cè)伸出的肋骨構(gòu)成了 脊椎動物的中軸骨骼。大多數(shù)的脊椎動物還有一套附肢骨骼，起到導(dǎo)航、平衡或 推動身體前進(jìn)的作用。脊椎動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng) 脊髓，位于脊柱的上方、身體背側(cè)；心臟和消 化系統(tǒng)位于脊柱的下方和腹側(cè)。脊椎動物中魚類用腮呼吸（包括兩棲類幼體）, 四足類用肺呼吸。除最原始的類型（圓口綱）外，脊椎動物都有上下頜。感覺器 官包括眼、鼻、耳。

2、水生脊椎動物簡介

① 脊椎動物伊始 甲胄魚

最早的脊椎動物屬于無頜綱，統(tǒng)稱為甲胄魚類。它們沒有上下頜骨，作為取 食器官的口不能有效的張合，因此它們獲取廣泛食物資源的能力就很受限制；它 們沒有真正的偶鰭，也沒有骨質(zhì)的中軸骨骼。甲胄魚類到泥盆紀(jì)時發(fā)展成為適應(yīng) 于各種生態(tài)環(huán)境和具有各種生活習(xí)性的一大類群，取得了暫時的成功。然而隨著 有頜脊椎動物的逐漸興起，甲胄魚類最終在競爭中失敗，退出歷史舞臺。

② 脊椎動物進(jìn)化的革命 頜

脊椎動物登上歷史舞臺之后的第一次革命就是頜的出現(xiàn)。甲胄魚類有大量的 腮，而后前邊兩對腮弓逐漸消失，在第三對腮弓上長出了牙齒，并在“弓”行尖 端處以關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)鉸和在一起。這樣，能夠張合自如，有效地咬住事物的上下頜形 成，從而擴大了脊椎動物的取食范圍，使脊椎動物更適應(yīng)生態(tài)環(huán)境。

③ 高等魚類

高等魚類是以上下頜攝取食物的變溫水生動物。典型的高等魚類有一個大而 有力的尾鰭，尾鰭來回擺動在水中引起反作用力從而推動身體前進(jìn)。其背鰭臀鰭 均為平衡器。偶鰭包括位于前方的一對胸鰭和位置或前或后的腹鰭。偶鰭非常靈 活，起到水平翼或升降舵的作用，有助于魚在水中的游動。高等魚類分為軟骨魚 系和硬骨魚系。軟骨魚類骨骼為軟骨，無鰾，體內(nèi)受精，代表性動物為鯊魚。硬 骨魚類具有高度進(jìn)步的骨化了的骨骼。頭骨在外層由大量骨片銜接拼成一復(fù)雜圖 式，覆蓋著頭的頂部和側(cè)面，并向后覆蓋在腮部。大多數(shù)硬骨魚由舌頜骨將頜骨 與顱骨以舌接型的連接方式相關(guān)連。體外覆蓋鱗片完全骨化。原始硬骨魚類的鱗 厚重，隨著其不斷進(jìn)化鱗片厚度逐漸變薄，最后進(jìn)步的硬骨魚僅有一薄層骨質(zhì)鱗 片。大多數(shù)硬骨魚的肺轉(zhuǎn)化為有助于控制浮力的鰾。高等魚類已經(jīng)與今天我們所 講的魚類大致相同。水生向陸生的過渡--兩棲類簡介

紀(jì)末期，硬骨魚類中的肉鰭亞綱中某些魚類爬上了陸地，成為最早的兩棲動物。呼吸問題是早期的兩棲類必須克服的重大問題。大多數(shù)有肺的魚類，用 腮呼吸是主要的呼吸方式。而最早的兩棲類用肺呼吸或皮膚呼吸，只在青年或幼 體階段用腮呼吸。干燥問題是兩棲類所碰到的另一個問題。兩棲類表皮角質(zhì)化程 度不深，表皮細(xì)胞多為活細(xì)胞，這就極大的限制了兩棲類的活動。在繁殖方面，它們從來沒有解決離開水體去繁殖后代的問題。為了適應(yīng)陸地生活它們就必須解 決這些問題從而進(jìn)化出更高等的類型。真正陸生生活的開始

① 爬行類

爬行類是由兩棲類進(jìn)化而來的，爬行類在個體發(fā)育的過程里直接由羊膜卵發(fā) 育，而不像兩棲類那樣中間要經(jīng)過變態(tài)發(fā)育脊椎動物的進(jìn)化向前躍了一大步，這 就是羊膜卵的出現(xiàn)。這是脊椎動物史上一次重大的革新，其意義可與頜的出現(xiàn)以 及脊椎動物從水生向陸上生活的轉(zhuǎn)變相媲美，羊膜卵的出現(xiàn)為脊椎動物的發(fā)展開 創(chuàng)了新紀(jì)元。以羊膜卵進(jìn)行繁殖的動物，卵在母體內(nèi)受精，然后產(chǎn)在陸地上或其 他適宜的場所，或是在母體輸卵管內(nèi)停留到幼體孵化時為止。爬行類的骨骼發(fā)育更為完善，肢體和足骨都比兩棲類更為進(jìn)步，使其在陸上 的活動更為靈活。許多爬行類都有角質(zhì)的表皮，可以減少水分的蒸發(fā)，這就使的 其生活的范圍大為擴展，更加的適應(yīng)陸地生活。

② 陸地生活的擴展--鳥類

鳥類通常被稱為“美化了的爬行類”.鳥類具有高機能的組織、固定的體溫 和很高的新陳代謝率。最早的鳥類出現(xiàn)在侏羅紀(jì)。第一次發(fā)現(xiàn)為德國巴伐利亞省 發(fā)現(xiàn)的兩幅很好的骨骼和一些不完整的標(biāo)本，這就是始祖鳥。始祖鳥是爬行類和 鳥類的中間類型。骨質(zhì)的尾巴為典型的爬行類樣式，從骨骼方面說，它基本上屬 于爬行類。但它也有一些非常傾向于鳥類的特征，如后肢強壯，而且和鳥類相像； 更重要的是它具有典型的鳥類羽毛，主要因為這一點，始祖鳥才被確定為一種鳥 類 鳥綱中最早和最原始的成員。擴大的腦腔表示它已經(jīng)具有相當(dāng)復(fù)雜的中樞 神經(jīng)系統(tǒng)，這一點對于飛行動物異常重要。從現(xiàn)代世界上生活的大量鳥類來看，它們無疑是進(jìn)化十分成功的一類脊椎動物！

③ 哺乳動物

哺乳動物的特征多種多樣，而且更為先進(jìn)。哺乳動物是靈活的四足動物，體 溫比較恒定，基本的代謝作用高，由于這個原因，它們通常被稱為“溫血”動物。有一種特有的起保護(hù)和絕緣作用的毛發(fā)覆蓋。幼體通常為胎生。哺乳動物有一對 枕髁，使頭骨和第一頸椎形成關(guān)節(jié)；有次生性的骨質(zhì)硬腭，使鼻道和口腔隔離； 等一系列的骨骼結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。尤其重要的是：所有的哺乳動物，除了非常原始的 以外，都有比較大的頭顱，它反映了這些動物腦子的增大和智力提高。顯然發(fā)達(dá) 的智力以及更為發(fā)達(dá)的繁殖方式使得哺乳動物能夠在大自然的競爭中脫穎而出 成為大地上的強者。

④ 靈長類動物

之所以把靈長類放到最后來討論是因為靈長類特別是高級靈長類在智力發(fā) 育上勝過其他的動物，由此而產(chǎn)生的種種適應(yīng)性變化，使得靈長類成為進(jìn)化非常 成功的類群；人類的產(chǎn)生和發(fā)展更是把這一過程推到了迄今為止的最高峰。靈長類具有高度敏感的視覺、嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)；腦顱很大，在比較進(jìn)步的類型 中，腦顱組成了頭骨的大部分，這就使得其大腦發(fā)育更加發(fā)達(dá)智力也更高。靈長 類的四肢關(guān)節(jié)可以使骨頭有較大的旋轉(zhuǎn)能力。手腳通常有趾甲而不是爪，保留五趾.在大多數(shù)的靈長類動物中，大拇指和第一趾與其他趾分開，有助于執(zhí)握和操縱物體。腦、眼、手的發(fā)展使得其取食更加有效，從而更 有利于其存活。絕大多數(shù)的靈長類依靠同手同腳一起進(jìn)行移動，有些靈長類大部分 依靠臂和手移動，極靈活地在樹林中吊蕩；有些高等靈長類是部分用兩腳行走，而人類則完全如此。許多靈長類的尾巴很長，作平衡器官用，而猿和人的外部尾 巴則消失了。從甲胄魚到不斷進(jìn)化發(fā)展為靈長類再到人類，從水生到陸生，脊椎動物的進(jìn) 化經(jīng)過了漫長而又曲折的過程，然而就目前的現(xiàn)狀來看脊椎動物無疑是成功進(jìn)化的典范。

小結(jié)：這里只是簡單的研究了脊椎動物的進(jìn)化，要指出的是在脊椎動物從水生向陸生進(jìn)化的過程并不是一蹴而就的，而是出現(xiàn)了反復(fù)的現(xiàn)象的，這里就不在做詳細(xì)的敘述了。脊椎動物的進(jìn)化到此為止了嗎 不，發(fā)展沒有停止，變化依然繼 續(xù)，地球上的生命也還將繼續(xù)演化下去，脊椎動物進(jìn)化這部歷史還將繼續(xù)書寫下去……

參考文獻(xiàn)李維德 《有趣的脊椎動物進(jìn)化史》 北京燕山出版社 2006 年版

第二篇：進(jìn)化生物學(xué)論文：魚的進(jìn)化

魚的進(jìn)化

摘要：從整個動物演化的情況來看，脊椎動物是從無脊椎動物演化來的，有頜類是從無頜類進(jìn)化而來。在泥盆紀(jì)時代，魚類就出現(xiàn)了四大類：棘魚類（Acanthodii）、盾皮魚類（Placodermi）、軟骨魚類（Chondrichthyes）及硬骨魚類（Osteichthyes）。關(guān)鍵字：動物進(jìn)化

泥盆紀(jì)

魚

1棘魚類

在地質(zhì)年代上是出現(xiàn)最早的魚類，化石出現(xiàn)在志留紀(jì)，最初發(fā)掘出來的棘魚化石僅僅是一些棘和鱗片，到泥盆紀(jì)時，已達(dá)最高峰，化石也較完整。棘魚是原始有頜類的一種，上頜（腭方骨）與下頜相咬合，體長僅是幾厘米的小魚，如梯棘魚（Climatius）體呈紡錘形，歪尾，偶鰭除胸、腹絡(luò)之外，在胸、腹鰭之間，腹部兩側(cè)尚有五對較小的鰭，奇鰭和偶鰭基部較寬，各鰭前均有一小棘，棘魚的名稱由此而來。體表覆蓋一層細(xì)密的菱形鱗片，頭上排有規(guī)則的小骨板保護(hù)頭部，鰓孔不外露，頭側(cè)各有5個鰓小蓋，其上覆蓋著一塊大的骨質(zhì)鰓蓋物。

棘魚曾一度被劃為盾皮魚類的一種，是由于它的細(xì)密的鱗片和頭上的小骨板，現(xiàn)在對這點還有不同的看法。也曾經(jīng)把棘魚類劃為軟骨魚類，是因為它有歪尾?，F(xiàn)在更多的人認(rèn)為棘魚接近硬骨魚類的祖先——古鱈魚類，是因為它的鱗片、部分骨化的骨骼及鰓蓋等這些特征。2盾皮魚類

體外被有盾甲，盾皮魚類由此而得名。有頜（有典型的下頜和與頭骨愈合在一起的上頜），有成對鼻孔，偶鰭和歪型尾，骨骼為軟骨。它是在志留紀(jì)與泥盆紀(jì)時期，沿著和早期的鯊類與硬骨魚類不同的進(jìn)化路線發(fā)展起來的有頜脊椎動物。隨著泥盆紀(jì)的結(jié)束而退出歷史舞臺，只少數(shù)延續(xù)到石炭紀(jì)。

盾皮魚類是比較復(fù)雜的類群，它是由許多種類共同組成，下面簡述幾類： 2.1節(jié)頸魚類（Arthrodira）

通常稱為泥盆紀(jì)的裝甲魚或頸部有關(guān)節(jié)的魚類。頭與體軀前部有骨甲，兩只大眼在頭甲的兩側(cè)，一對鼻孔位于頭的前端，有一背鰭，歪尾，脊椎骨僅有椎弓和脈弓。代表種類為節(jié)頸魚（Coccosteus）。2.2扁平魚類（Petalichthyida）

代表種類為大瓣魚（Macropetalichthys）。有一個強壯骨質(zhì)頭盾，類似于節(jié)頸魚類的頭盾，腦也與節(jié)頸魚類相似，頭盾之后是胸盾和一對胸棘，體被大鱗片組成外部甲胃。大瓣魚與節(jié)頸魚類有親緣關(guān)系，在早期各自沿著不同的途徑向前發(fā)展。2.3褶齒魚類（Ptyctodontida）

是小型的眉皮魚類，頭甲退化，胸甲也退化，除胸棘外，尚有一個大的背棘，頭骨顯得短而高，上下頜短，有發(fā)達(dá)齒板，適于食軟體動物，腦顱的構(gòu)造和銀鮫有頗多相似之處，有人則認(rèn)為是銀鮫的祖先。2.4硬鮫類（Rhenanida）

是一類體型平扁，頭部寬闊，體表具有小結(jié)節(jié)，似現(xiàn)代鯊的楯鱗，口端位有尖利的牙齒，眼與鼻孔都位于頭部的背面，胸鰭大，和近代鰩和相似，但頜的構(gòu)造仍是原始的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比軟骨魚原始，只是兩種不同的動物沿著相似的路線發(fā)展進(jìn)化的結(jié)果。

促使棘魚類和盾皮魚類絕滅的因素是多方面的，但促使這些類群衰落的主要原因，則是早期的硬骨魚類與鯊類的興起和發(fā)展，它們有更好的適于游泳的結(jié)構(gòu)，超過了同時代的棘魚類和盾皮魚類，在同一水域環(huán)境生存的棘魚類和盾皮魚類，在生存競爭中被淘汰了。3軟骨魚類

軟骨魚類和硬骨魚類從有化石記錄開始以來，就已明顯的表明，它們是兩個系統(tǒng)，從兩股道上發(fā)展來的。盾皮魚類是軟骨魚類的近親，棘魚類則是硬骨魚類的近親。

由于軟骨不利于保存化石，除少數(shù)情況外，保留下來的大多是一些牙齒和鰭刺。軟骨魚早就分為兩個支系：一支為鯊鰩類；另一支則為全頭類。3.1裂口鯊（Cladoseiache）

代表最早階段的軟骨魚類，化石最早發(fā)現(xiàn)于上泥盆紀(jì)。體長約1m，呈紡錘形，體被楯鱗，2背鰭，第一背鰭有一棘，至尾，偶鰭基部寬，末端尖，胸鰭大，腹鰭小，沒有發(fā)現(xiàn)鰭腳構(gòu)造，頜弧的懸掛方式為雙接型（除上頜直接聯(lián)在腦顱外，尚通過舌頜骨與腦顱相接）。3.2弓鮫類（Hybodonti）

中的弓鮫（Hybodus）是作為鯊類進(jìn)化中的中間類型的代表?；谀嗯杓o(jì)末期出現(xiàn)，到古生代后期和中生代才興旺起來。頜弧和腦顱聯(lián)接方式為雙接型，偶鰭基部變窄（運動顯得更加靈活）和出現(xiàn)了鰭腳。在分類上已歸人鯊目。3.3現(xiàn)代鯊

類如：扁鯊、六鰓鯊科等的化石，在侏羅紀(jì)就開始出現(xiàn)，和現(xiàn)代鯊類變異不大。現(xiàn)代鯊類頜弧與腦顱聯(lián)接方式由原始的兩接型改變?yōu)樯嘟有停ㄉ?、下頜通過舌頜骨與腦顱相聯(lián)）。大多數(shù)為海產(chǎn)，極少數(shù)到淡水中生活。沿著兩個方向發(fā)展：一支為紡錘形體型、迅速游泳的種類，即鯊類；另一支為扁平體型、底棲、少活動的種類，即鰩類。

3.4全頭類（Holocephali）

則是從下石炭紀(jì)開始出現(xiàn)，可能是從原始的，祖先型的鯊類中發(fā)展出來的輻射分支，屬于食軟體動物類型，其親緣關(guān)系尚不能確定。4硬骨魚類

一般認(rèn)為從棘魚發(fā)展而來。從最早的化石記錄開始就分成兩支：一支為輻鰭類，發(fā)展為現(xiàn)代硬骨魚類的主體；另一支是肉鰭類，由其中的總鰭魚類演化出陸生脊椎動物。

4.1輻鰭類（Actinopterygii）

化石由泥盆紀(jì)開始，發(fā)展至今天，大致經(jīng)歷了3個階段：早期階段為軟骨硬鱗類（Chondroste）以古鱈魚類（Palaeonisci）為代表，泥盆紀(jì)開始出現(xiàn)，石炭紀(jì)是它的全盛時期，到三迭紀(jì)漸漸被全骨類代替，到白堊紀(jì)絕跡。體呈紡錘形，被菱形硬鱗，骨骼大部分為軟骨，脊索發(fā)達(dá)，上頜固定在頰部，歪尾，上葉覆有鱗片。

4.2全骨類（Holostei）

比軟骨硬鱗魚有明顯的進(jìn)步。椎骨骨化，上頜不再固定在頰部，歪尾，鱗片變薄?；谌B紀(jì)開始出現(xiàn)，全盛時期是中生代，到中生代后期漸被真骨魚類取代?，F(xiàn)代生存的只北美的雀鱔和弓鰭魚。4.3真骨類（Teleostei）

是輻鰭類發(fā)展的第三階段，它是沿著全骨魚類所取得的那些進(jìn)步性，繼續(xù)向前發(fā)展，所以它能繁榮昌盛，至今不衰的分布在全球各個水域，占領(lǐng)各種生態(tài)環(huán)境?；谫_紀(jì)開始出現(xiàn)，在白堊紀(jì)和第三紀(jì)時期，廣泛的輻射發(fā)展，成為各種生態(tài)類型，使它們更好地適應(yīng)各種不同的生態(tài)環(huán)境。

4.4肉鰭類（Sarcopterygii）

或稱內(nèi)鼻類。包括肺魚和總鰭魚。肉鰭類的化石從泥盆紀(jì)早期已出現(xiàn)，在以后的地質(zhì)年代從未得到大的發(fā)展，中生代末期已接近絕滅，至今殘存的肺魚有三屬，而鰭魚則僅有矛尾魚留存在到現(xiàn)在。古總鰭魚的一支演化出陸生脊椎動物的祖先。

4.5硬骨魚類

是最進(jìn)步的魚類，也是現(xiàn)今世界上水域中的“主人”。一般認(rèn)為，硬骨魚類是從棘魚進(jìn)化來的。棘魚是早期有頜魚類，早志留世（距今4億年前）便已出現(xiàn)，一直延續(xù)到二疊紀(jì)（距今2億5千萬年前）。這是一種小型魚類，曾被認(rèn)為與盾皮魚類有關(guān)，與軟骨魚類有關(guān)，近年來通過對新材料的研究，才確定它與硬骨魚類有關(guān)。

拉蒂邁魚是空棘魚類的唯一的現(xiàn)生代表，而扇鰭魚類則全為化石種類。后者曾被認(rèn)為是陸生四足動物的祖先，但近年被我國學(xué)者所否定。肺魚類從泥盆紀(jì)（3億6千萬年前）開始出現(xiàn)，直到現(xiàn)在還有澳洲肺魚、非洲肺魚和南美肺魚為代表。顧名思義，肺魚是可用肺呼吸的，這可是陸生脊椎動物的基本要求，再加上其它一些特征，肺魚曾被認(rèn)為可能是陸生四足動物的祖先。后來這“祖先”地位被“具有內(nèi)鼻孔”的扇鰭魚所取代。20世紀(jì)80年代，隨著扇鰭魚類內(nèi)鼻孔的被否定，扇鰭魚類祖先說動搖了。于是有關(guān)學(xué)者又回到肺魚中去尋找陸生四足動物的祖先了。魚類作為地球上最古老的脊椎動物的一個類群，其漫長的演化歷史一直是眾多的生物學(xué)家感興趣的問題。魚類的出現(xiàn)，標(biāo)志著從低等、原始的無脊推動物向脊椎動物進(jìn)化的一個質(zhì)的飛躍；魚類的發(fā)展、演化又提出了脊推動物進(jìn)化的明顯譜系。一切高等動物，兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類，甚至我們?nèi)祟愖陨矶际窃诖嘶A(chǔ)上發(fā)展而來的。

研究古生物通常以化石材料為根據(jù)?？茖W(xué)家通過放射性同位素來測定巖石的絕對年齡，并劃分成不同的地質(zhì)年代。這些地質(zhì)年代中保存下來的古生物，記錄了當(dāng)時的環(huán)境條件和生物信息，經(jīng)過千萬年的沉積，形成化石，成為研究地質(zhì)歷史和生物進(jìn)化史的根據(jù)。

魚類的化石并不十分豐富，但它們依然能夠展示出古今各種魚類發(fā)生、發(fā)展的過程。最早的魚類化石沉積在寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)的巖石里，距今已有大約4億年的歷史了。通過對巖石的研究，人們知道這種最早的魚類生活在咸水環(huán)境里，或者說是生活在海洋中，它們的身體外面披有鎧甲一樣堅硬的外骨骼。這些原始的魚類渾身布滿了硬甲，具有扁平的前背甲。由于它們沒有頜，所以被稱為無頜類。它們可以說是最古老的魚類，因為穿了甲胄，它們無疑地不能過游泳生活，只能生活在水底沉積物中。應(yīng)該說，它們是一群不會游泳的魚類。無頜類的內(nèi)骨骼沒有被保存下來，所以科學(xué)家們推測它們具有軟骨骼，像現(xiàn)在我們見到的軟骨魚類鯊魚和魟魚一樣。

大量完整的無頜類化石是在泥盆紀(jì)找到的、泥盆紀(jì)可算是魚類初生時代，中生代的誅羅紀(jì)和白堊紀(jì)（距今約1.3億-1.6億年），是魚類中興時代，新生代時，各種古今魚類共存于海洋和地球上的其他水域，魚類家庭達(dá)到全盛。

在無頜魚類的基礎(chǔ)上，最早的有頜魚類也發(fā)展了。最初的頜是由幾個硬骨鰓弓改造過來的。鰓弓最初埋在肌肉里，在進(jìn)化過程中，頜與頭部背甲融為一體，從而形成了一個更堅固、更有效率的進(jìn)食器官——咀嚼器。

原始有頜類也稱作盾皮魚，它們在泥盆紀(jì)盛極一時，但到泥盆紀(jì)末已大部滅絕了，一般認(rèn)為，軟骨魚類和硬骨魚類都是由盾皮魚演化來的，它們分別朝不同 的方向發(fā)展，但尚未找到十分清楚的證據(jù)證明這個推論。一些盾皮魚仍具有扁平的身體，像它們的祖先一樣；但是大多數(shù)都變成流線型，甲胄也減少了，這種變化使它們獲得了很強的游泳能力。軟骨魚類也脫去了沉重的甲胄（但仍有背板的痕跡），發(fā)展出更加強勁有力的適于游泳的肌肉組織。有些科學(xué)家認(rèn)為，軟骨魚類是“原始”魚類，但它們是否真正地比硬骨魚原始，還有待證實。

有關(guān)脊椎動物頜的發(fā)生與進(jìn)化的研究，是從上個世紀(jì)進(jìn)行的胚胎學(xué)研究開始的，它揭示了進(jìn)化中的一個重要過程。頜的出現(xiàn)，說明動物的某個新的重要的特征的出現(xiàn)可以使一個類群的生活領(lǐng)域擴大到以往不能生活的地區(qū)。這以后，魚類得到了迅速擴展，成為今日最普遍的游泳生物類群。

硬骨魚最初生活在淡水里，后來逐漸向海洋伸展，終于成為海洋魚類的優(yōu)勢類群。在進(jìn)化過程中，它們產(chǎn)生了內(nèi)部硬骨骼，把僵硬的甲胄變成了薄薄的鱗片，從而使動作敏捷靈活，提高了運動速度。

硬骨魚有兩個類群，其中輻鰭魚類在數(shù)量和種類上都大大超過另一種魚——內(nèi)鼻孔魚類。內(nèi)鼻孔魚類包括一些形態(tài)和構(gòu)造都很特殊的原始種類，它們具有內(nèi)鼻孔構(gòu)造，可以把嘴閉上而并不影響呼吸。內(nèi)鼻孔魚類今天能見到的只有肺魚和矛尾魚。矛尾魚隸屬空棘目腔棘綱。它被譽為活化石，在1938年以前一直被科學(xué)家們認(rèn)為是已經(jīng)滅絕了的種類。第一尾矛尾魚是1938年被一名漁民在非洲東南海岸捕到的，這一發(fā)現(xiàn)轟動世界。以后又陸續(xù)捕到，證實這一古老魚類仍生活在現(xiàn)代的海洋里。腔棘魚的重要特征是，鰭成葉狀，具有肌肉，并有相連的輻棘，從而使一些魚可以在陸地上爬行。它們與兩棲類有密切的親緣關(guān)系。人們認(rèn)為兩棲類就是由它們演化而來的。

典型的高等魚類都是流線型身體，這一點與許多善于游泳的原始魚形動物并無太大差別，所不同的是，它們發(fā)展出了一套后者從來沒有過的完善的運動器官——鰭。

典型的高等魚類有一個大而有力的尾鰭，尾鰭來回擺動在水中引起反作用力，從而推動身體前進(jìn)。背部有1～2個背鰭，腹面一般還有一個臀鰭，均為平衡器，當(dāng)魚游動時防止?jié)L動和側(cè)滑。偶鰭包括位于前方的一對胸鰭和一對位置或前或后的腹鰭。在進(jìn)步的魚類中，這些偶鰭非常靈活，起到水平翼或升降舵的作用，有助于魚在水中上下運動；也可以起方向舵的作用，使魚能夠急轉(zhuǎn)彎；還可以作為制動器使魚能夠急停。有了奇鰭和偶鰭的配合，魚類就能夠完善地適應(yīng)在水中的活躍的生活方式。

在標(biāo)志著高等魚類興起的諸多事物中，有一項解剖結(jié)構(gòu)上的革新是非常重要的。在魚類進(jìn)化的初期，頜骨后面的第一對鰓弓特化為舌弓，上面的骨頭特化為起支柱或連接作用的舌凳骨，將頜骨與顱骨連接起來。舌頜骨在魚類的進(jìn)化和由魚類發(fā)展為陸生動物的過程中都發(fā)揮了重要作用。由于舌頜骨一端與頭骨后部相連接而另一端與頜骨相連接，原來位于頭骨與舌弓之間的鰓裂就大為縮小；在較原始的魚類中，這種縮小了的鰓裂保留下來轉(zhuǎn)變成噴水孔，它是位于第一對完全鰓裂前方的一對小孔；在高度進(jìn)步的魚類中噴水孔也完全消失了。

高等魚類包括軟骨魚類和硬骨魚類。軟骨魚類即一般所說的鯊類，幾乎全部是海洋動物。它們在整個生活史中始終是軟骨質(zhì)的，骨骼中的堅硬部分通常僅僅包括牙齒和各種棘，大多數(shù)的化石軟骨魚類就是從這些東西得知的，偶爾也會有充分鈣化了的顱骨和脊椎等被保存為化石。

已知最早的鯊類是裂口鯊屬，化石發(fā)現(xiàn)于美國伊利湖南岸晚泥盆紀(jì)克利夫蘭頁巖中。身長約1米，體型似魚雷；有一條大歪尾，不能活動的成對的胸鰭和腹

鰭憑借寬闊的基部附著在身體上；另外在尾的基部還有一對小的水平鰭。

裂口鯊的上頜骨由兩個關(guān)節(jié)連接在顱骨上，一個是眶后關(guān)節(jié)，緊挨在眼睛后邊；另一個在頭骨后部，舌頜骨在這里形成顱骨與上頜背部的連接桿。這種上頜與顱骨的連接形式稱為雙接型，是相當(dāng)原始的連接方式。裂口鯊的上頜僅由一塊腰方骨組成，下頜也僅有一塊骨頭，稱為下頜骨。牙齒中間有一個高齒尖，其兩側(cè)各有一個低齒尖，許多古老軟骨魚類的牙齒都是這種原始結(jié)構(gòu)。頜之后有六對鰓弓（或稱鰓條）。

裂口鯊的結(jié)構(gòu)在許多方面都是鯊類中原始的模式，可以認(rèn)為它接近鯊類進(jìn)化系統(tǒng)中央主干的基點，后期的鯊類可能是從這里出發(fā)沿著各個方向進(jìn)化出來的，它們包括：

1．肋刺鯊類：雙接型的頜。背鰭長，尾鰭與身體成一直線向后直伸形成尖尾（稱為圓尾型）。頭后具長刺。牙齒由三個齒葉組成，兩側(cè)齒尖高。中央齒尖低；從石炭紀(jì)和二疊紀(jì)發(fā)展起來，生活在古生代晚期淡水的湖泊與河流中，是鯊類進(jìn)化的側(cè)枝。

2．弓鮫類：是現(xiàn)代鯊類（真鯊類）最早和最原始的類型。后面的牙齒不像前邊的牙齒那樣尖銳，呈低而寬闊的齒冠，具有壓碎軟體動物介殼的功能。最初出現(xiàn)于泥盆紀(jì)晚期，演化史經(jīng)過了中生代達(dá)到新生代的開始時期。

3．異齒鯊類：較原始的真鯊類，是弓鮫類稍有變異的后代。出現(xiàn)于中生代，種類較少。牙齒具有壓碎的功能。

4．六鰓鯊類：一個較小的肉食性類群，出現(xiàn)于中生代，也被認(rèn)為是弓鮫類與真鯊類之間的連續(xù)環(huán)節(jié)。

5．鼠鯊類：現(xiàn)代鯊類。頜的連接方式改變?yōu)樯嘟有停匆揽可囝M骨與頭骨的后部相連接，使頜的活動性得以增強。興起于中生代，尤其是侏羅紀(jì)。6．鰩類：扁平，適于底棲生活，為高度特化了的現(xiàn)代鯊類。

以上各目組成了軟骨魚綱中最為繁盛的一大類群一板鰓亞綱。另外一個種類不多、生活在深海中的軟骨魚類群，因其獨特的自接型頜骨連接方式而被分為一個單獨的亞綱一全頭亞綱。銀鮫類是這一亞綱的代表，其進(jìn)化歷史可以追溯到侏羅紀(jì)早期。

在古生代晚期的地層中還發(fā)現(xiàn)了數(shù)量極多的適于研磨的齒板，統(tǒng)稱為緩齒鯊類，其親緣關(guān)系尚不能確定。

軟骨魚類一直是很成功的脊椎動物，雖然它們的種屬從來不很多，但是所發(fā)展出來的類型，對其環(huán)境總是能夠異常完善地適應(yīng)。從泥盆紀(jì)到現(xiàn)代，它們一直生活在世界的各個海洋中（極少數(shù)在淡水水域），成功地控制著它們的對抗者，甚至壓制著與它們生活在同一生態(tài)環(huán)境中的更高級的動物類群。

硬骨魚侵入到了地球上所有的水域之中。它們種類繁多，形態(tài)、大小千差萬別，適應(yīng)性更是“八仙過海，各顯神通”。它們的進(jìn)化史波瀾壯闊，各個時代的各群“名星”紛法登場，將一部進(jìn)化史詩表演得像漲潮的大海，一浪高過一浪。在此我們只能粗線條地介紹一些最基本的背景和最簡略的框架。

硬骨魚類具有高度進(jìn)步的骨化了的骨骼。頭骨在外層由數(shù)量很多的骨片御接拼成一整幅復(fù)雜的圖式，覆蓋著頭的頂部和側(cè)面，并向后覆蓋在鰓上。鰓弓由一系列以關(guān)節(jié)相連的骨鏈組成；整個鰓部又被一單塊的骨片——鰓蓋骨所覆蓋，因此硬骨魚在鰓蓋骨的后部活動的邊緣形成鰓的單個的水流出口。硬骨魚的噴水孔大為縮小，有的甚至消失了。大多數(shù)硬骨魚由舌頜骨將頜骨與顱骨以舌接型的連接方式相關(guān)連。

脊椎骨有一個線軸形的中心骨體，稱為椎體；椎體互相關(guān)連成一條支持身體的能動的主干。椎體向上伸出棘刺，稱為髓棘，尾部的椎體還向下伸出棘刺，稱為脈棘；在胸部則由椎體的兩側(cè)與肋骨相關(guān)連，有一個復(fù)合的肩帶，通常與頭骨相連接，胸鰭也與肩帶相關(guān)節(jié)。所有的鰭內(nèi)部均有硬骨質(zhì)的鰭條支持。

體外覆蓋的鱗片完全骨化。原始硬骨魚類的鱗厚重，通常呈菱形，可分為2種類型：一種是以早期的肺魚和總鰭魚為代表的齒鱗；另一種是以早期的輻鰭魚類為代表的硬鱗。隨著硬骨魚類的進(jìn)化發(fā)展，鱗片的厚度逐漸減薄，最后，進(jìn)步的硬骨魚僅有一薄層骨質(zhì)鱗片。原始的硬骨魚類有具機能性的肺，但大多數(shù)硬骨魚的肺已經(jīng)轉(zhuǎn)化成有助于控制浮力的鰾。硬骨魚類的眼睛通常較大，在其生活中起著重要作用；嗅覺的作用退為次要。

硬骨魚類最早出現(xiàn)于泥盆紀(jì)中期的淡水沉積物中。之后，它們分化為走向不同進(jìn)化道路的兩大類；輻鰭魚類（亞綱）和肉鰭魚類（亞綱）。肉鰭亞綱包括肺魚類和總鰭魚類，它們在魚類適應(yīng)于水中生活的進(jìn)化史上是一個旁支，但是在整個脊椎動物的進(jìn)化史上卻起著承上啟下的關(guān)鍵性作用，這將在后面詳述。在此我們僅概述一下作為硬骨魚類構(gòu)成主體的輻鰭亞綱。

泥盆紀(jì)的古鱈魚目中的鱈鱗魚屬可以說是早期硬骨魚類最好的代表。從鰭鱗魚型的祖先類型發(fā)展出了各種類型的輻鰭魚類，其進(jìn)化歷程可分為三個階段，分別以三個次亞綱所代表，這三個次亞綱各自在總體上的形態(tài)特點，正反映了輻鰭魚類進(jìn)化的趨向。

輻鰭魚類是所有脊椎動物中最成功的水生類群，它們幾乎占領(lǐng)了地球上水域中的所有生態(tài)位。它們種類繁多，大小千差萬別，適應(yīng)性更是“八仙過海，各顯神通”；它們的進(jìn)化史波瀾壯闊，各個時代的各群“明星”紛紜登場，將一部魚類進(jìn)化史詩“表演”得像漲潮的大海，一浪高過一浪。

輻鰭魚類在地球上的進(jìn)化經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，相應(yīng)的可以由輻鰭魚類所包括的三大類群（次亞綱）所代表，它們是原始的軟骨硬鱗魚類（軟骨硬鱗魚次亞綱）、中間的全骨魚類（全骨魚次亞綱）和進(jìn)步的真骨魚類（真骨魚次亞綱）。

軟骨硬鱗魚類是最早發(fā)展出來的硬骨魚類，它們在泥盆紀(jì)出現(xiàn)，在古生代晚期的二疊紀(jì)占有優(yōu)勢。然后，在中生代的早期和中期，全骨魚類發(fā)展起來并取代了軟骨硬鱗魚類在水域里的地位。到現(xiàn)代，軟骨硬鱗魚類中只有鱘形目一個目還生存著，由分布很廣的鱘魚以及分布在北美洲和我國的白鱘為代表。

全骨魚類在三疊紀(jì)出現(xiàn)，在侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)早期達(dá)到了進(jìn)化的全盛時期，此后它們走向衰落，只有雀鱔和弓鰭魚兩個屬生存到了現(xiàn)代。

造成全骨魚類衰退的原因是真骨魚類的興起。最早的真骨魚類出現(xiàn)于侏羅紀(jì)，從白堊紀(jì)開始直到現(xiàn)在，它們的家族不斷地發(fā)展壯大，成為江河湖海里真正的“主人”。我們現(xiàn)在最經(jīng)常接觸到的青魚、草魚、鰱魚、鯉魚、鯽魚、鯰魚、鱸魚、帶魚、黃花魚、比目魚、海馬、沙丁魚等等幾乎所有的硬骨魚類都屬于真骨魚類。

在輻鰭魚類的進(jìn)化發(fā)展過程中，我們可以看到一些明顯的平行進(jìn)化的例子，隨著時間的發(fā)展有許多“情節(jié)”一再地重復(fù)出現(xiàn)了。例如，軟骨硬鱗魚類在二疊紀(jì)時發(fā)展出了一些體型又短又高的類型；然后在侏羅紀(jì)時，從全骨魚類中又發(fā)展出了一些與之非常相似的種類；最后在新生代，真骨魚類這種進(jìn)化的相同模式又被重復(fù)了。這樣的例子在其它方面也是不勝枚舉。5討論

會這樣呢？答案可能很復(fù)雜，但是生存競爭可能是最重要的因素，從過去到現(xiàn)在，魚類之間的競爭始終是非常激烈的。由于遺傳過程中產(chǎn)生的變異和自然選

擇的結(jié)果，新的類型不斷出現(xiàn)，新類型中總有一些在應(yīng)付環(huán)境，以及與其它魚類競爭方面更有優(yōu)勢，這樣就使得整個硬骨魚類家族呈現(xiàn)出不斷產(chǎn)生出“更高級”類型的趨向。但是適應(yīng)于水生生活的條件限制是非常嚴(yán)格的。例如，流線型的體形是快速游泳的魚類必不可少的，而高體形以及與之相關(guān)的一些身體結(jié)構(gòu)對于那些在珊瑚礁叢中生活的魚類又特別重要。同樣，巨大的嘴對于大多數(shù)肉食性魚類來說是有優(yōu)勢的。因此，當(dāng)更進(jìn)步的魚類替代他們那些效力較差的前輩的同時，它也面臨著與前輩相同的適應(yīng)問題，而這些問題又都是需要以相似的方式去解決。這正是硬骨魚類浪潮式進(jìn)化模式的最根本的原因所在。參考文獻(xiàn)：

2、《魚的休眠—夏眠》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-6-6 10:47:09；

3、《淡水魚類的護(hù)幼習(xí)性》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-6-6 10:45:39；

4、《海產(chǎn)魚類的求愛活動》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-6-2 14:20:18；

5、《魚類生殖期的搏斗習(xí)性》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-6-2 16:05:27；

6、《魚類絢麗多彩的顏色》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-5-23 10:59:16；

7、《魚類體表的色彩與生活習(xí)性》生態(tài)掠影網(wǎng)站 貼友：阿豬 發(fā)貼時間： 2006-5-23 11:08:56。

第三篇：基因的突變和進(jìn)化 論文

基因的突變和進(jìn)化 論文

基因突變是生物進(jìn)化的源泉

基因突變是生物進(jìn)化的源泉

現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基本觀點種群是生物進(jìn)化的基本單位，生物進(jìn)化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變。突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過以上的綜合作用，種群產(chǎn)生分化，最終導(dǎo)致新物種的形成。其中突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原始材料，自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向的改變并決定生物進(jìn)化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。

為生物進(jìn)化提供原材料的是基因突變，基因突變的實質(zhì)是基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對組成或擺列順序的改變。在一定條件下基因從原來的存在形式突然改變成為另一種新的存在形式。DNA變化的結(jié)果有三種情況：（1）產(chǎn)生的生命特征難以適應(yīng)周圍生存環(huán)境，導(dǎo)致死亡；（2）不改變生命或?qū)ι卣饔泻苄〉挠绊懀Y(jié)果是產(chǎn)生了基因的多態(tài)性，即單核苷酸多態(tài)性（SNP），如ABO血型，HLA配型，疾病易感性，藥物敏感性等；（3）產(chǎn)生的生命特征比原來優(yōu)越，使生物更能適應(yīng)環(huán)境。實際上，多數(shù)的變化都會導(dǎo)致第1種情況，成為生物進(jìn)化的成本；而第2種和第3種情況在“適者生存”這個生物篩選法則下，漸漸表現(xiàn)為進(jìn)化。因此，突變是生物進(jìn)化的源泉。

例子

一、“基因突變讓人類會說話?！?/p>

據(jù)《中國日報》報道，20萬年前發(fā)生在一個基因上的兩次關(guān)鍵性變異可能與語言的產(chǎn)生有關(guān)。據(jù)《自然》雜志報道，這項研究是由德國萊比錫馬普人類演化研究所的科學(xué)家斯萬特〃帕博和他的同事共同完成的，它為說明該基因在人類語言能力的發(fā)展中所扮演的重要角色提供了證據(jù)。研究結(jié)果表明，變異基因賦予人類祖先更高水平的控制嘴和喉嚨肌肉的能力，從而使他們能夠發(fā)出更豐富、更多變的聲音，為語言的產(chǎn)生打下了良好的基礎(chǔ)。使人腦能接受更復(fù)雜信息

這個名為FO XP2的基因存在于所有哺乳動物，由于該基因的變異，使得人類能夠區(qū)別于黑猩猩。FO XP2基因關(guān)鍵的片斷上共有715個分子。其中，黑猩猩只有2個分子和人類不一樣。正是這極其微小的差別，才產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

基因掌握著蛋白質(zhì)形成的“密碼”，而蛋白質(zhì)是生物體中一切運動的杠桿和傳動裝臵。FO XP2基因上的變異明顯改變了相關(guān)蛋白質(zhì)的形態(tài)，因此，某種程度上使得人腦中控制臉部、喉嚨運動的部分能夠接受更為復(fù)雜的信息。雖然科學(xué)家迄今還不清楚FO XP2基因究竟在人體內(nèi)扮演什么樣的角色，但這一點足以說明它和某些重要的功能有密切聯(lián)系，譬如說，胎兒腦部的發(fā)育。

在英國，科學(xué)家觀察了16個人的FO XP2基因情況。其中，有15人來自同一個大家庭，他們都有不同程度的語言能力缺陷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這15人都遺傳了有缺陷的FO XP2基因。這表明，一個正常的FO XP2基因?qū)θ藗兊目谡Z能力至關(guān)重要。基因變異發(fā)生在20萬年前

《自然》的文章中列舉了一系列的事實，來證明FO XP2基因的變異發(fā)生在人類進(jìn)化史的近期，并迅速蔓延開來。大約經(jīng)過500到1000代人，或者說在1萬到2萬年間，變異的基因完全替代了人類體內(nèi)原始的基因。

而德國科學(xué)家指出，這種變異正好發(fā)生在20萬年前解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人出現(xiàn)的時候，之后，現(xiàn)代人就取代了原始祖先，并排擠掉其他原始的競爭對手，主宰了地球。

基因的變異在自然界中非常普遍。它主要是由于細(xì)胞的復(fù)制機制出了問題而引起的。大多數(shù)的變異是有害無益的，但也有意外的情況。這種“偶爾的意外”因為它的先進(jìn)性而得以在人類進(jìn)化中迅速傳播。FOXP2就是例證之一。

二、“性別的起源就是托了基因突變的?！?/p>

地球早期生命都是由原核細(xì)胞構(gòu)成的低等生物，如細(xì)菌、藍(lán)藻等，它們的繁殖只能靠自身的分裂，這時的生物是沒有性別之分的。大約在18億年前，正是由于基因突變，原核細(xì)胞開始進(jìn)化出了比較復(fù)雜的真核細(xì)胞，真核細(xì)胞已經(jīng)具有明顯的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和各種細(xì)胞器，使生物的雌雄分化成為可能。最遲在6億多年前，性別分化就開始了，中國科學(xué)家在貴州中部發(fā)現(xiàn)的前寒武紀(jì)(即6億多年前)古植物化石，是全球已知的第一個具有有性生殖方式的生物化石。古生物學(xué)家普遍認(rèn)為，在長達(dá)30多億年的生命進(jìn)化史上，性別起源無疑是一個重大事件，性別之所以在產(chǎn)生后隨著生命的進(jìn)化而不斷發(fā)展，是因為它給生命世界帶來了巨大利益。有性繁殖需要兩個個體參與，比無性繁殖復(fù)雜得多。有性繁殖的出現(xiàn)，通過產(chǎn)生不同基因的組合，使遺傳變異量大大增加，舉例來說，如果無性繁殖的原核細(xì)胞在遺傳時有10個位點發(fā)生突變，那么它只能出現(xiàn)10加1共11種變異；而有性繁殖時，如果有10個位點出現(xiàn)突變，它就會有310種(59049種)變異的可能。如此大量的基因突變，使有性繁殖的生物后代獲得“新型基因”的能力大大加強，其中有些“新型基因”可能會對生物進(jìn)化具有重要作用。有性生殖給生物帶來的第二個重大利益是使生殖與營養(yǎng)的分工化、生物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和生物個體由微觀體積向宏觀體積轉(zhuǎn)變成為可能，生物的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等各種器官也逐漸發(fā)達(dá)。生命自從有了性別之分，其遺傳變異極大地增加，進(jìn)化的步伐加快，生活變得更復(fù)雜、更豐富了。

三、基因突變讓鯨魚走向海洋

大約5000萬年前，鯨類的祖先用四條腿從陸地走向海洋，為適應(yīng)海洋生存環(huán)境，其后肢不斷退化并幾乎消失，而前肢卻進(jìn)化成鰭狀肢。鯨類鰭狀肢為何會出現(xiàn)？是不是基因變異的結(jié)果？

據(jù)生物學(xué)家研究，絕大多數(shù)動物的身體器官都受一個名為Hox的基因家族控制。而動物的前肢發(fā)育特別受到Hoxd12和Hoxd13基因的控制。這兩個基因的突變會導(dǎo)致動物前肢的畸形。王等研究人員通過對鯨類和其它哺乳動物類群的Hoxd12和Hoxd13基因測序，發(fā)現(xiàn)了這兩個基因在鯨類鰭狀肢的起源與分化中起到了重要作用。即鯨和現(xiàn)存的河馬、牛、豬等偶蹄目動物具有同一祖先，前肢都有4個獨立的指頭，但是由于這兩個基因的突變，鯨類祖先的前肢多長出了1個指頭，并且指間長出了蹼。在其后鯨類的再次進(jìn)化過程中，部分須鯨的前肢卻又從5指進(jìn)化成4指，恢復(fù)了進(jìn)化前的指頭數(shù)量。

研究人員還發(fā)現(xiàn)這兩個Hox基因在鯨類的平均進(jìn)化速率，均顯著高于其它哺乳動物類群，并最終認(rèn)定，Hox基因的適應(yīng)性進(jìn)化時間與鯨類鰭狀肢的宏觀進(jìn)化時代完全相符，是自然選擇的結(jié)果，而非偶然形成的。

四、基因突變使蝙蝠會飛行。

科學(xué)家們介紹稱，現(xiàn)代蝙蝠的祖先是在距今大約5000萬年前掌握飛行技能的，并且這一學(xué)習(xí)過程并不太長?！缎驴茖W(xué)》雜志解釋說，由于這一基因變化發(fā)生的非常迅速，以至于在蝙蝠的各個進(jìn)化階段未能留下多少化石標(biāo)本。美國科羅拉多大學(xué)的卡倫〃希爾斯表示，由于基因的變化，蝙蝠的祖先們長出了適用于長時間飛行的兩翼。為了弄清楚為什么這種會飛行的哺乳動物會長出如此長的爪子，卡倫〃希爾斯還專門研究了它們在胚胎發(fā)育階段的發(fā)育過程，并將其與老鼠的胚胎發(fā)育進(jìn)行了比較?？▊悺ㄏ査拱l(fā)現(xiàn)，無論是嚙齒類動物，還是蝙蝠，它們的前爪都由胚胎中的軟骨細(xì)胞發(fā)育而來--這些細(xì)胞均在所謂的生長區(qū)中最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌?xì)胞。但蝙蝠的生長區(qū)要大得多--這主要是受到了BMP2基因的影響(該基因中攜帶了大量有關(guān)骨骼生長的信息)。希爾斯發(fā)現(xiàn)，BMP2基因在蝙蝠骨骼的發(fā)育過程中活動非常活躍，而在處于同一階段的老鼠胚胎中，其功能卻已完全弱化。接下來的試驗也證實，BMP2基因確實在蝙蝠前爪的形成過程中發(fā)揮著決定性的作用：如果將這種基因加入到胚胎期老鼠的細(xì)胞中，那么它們同樣也會發(fā)育出與蝙蝠一樣的細(xì)長前爪。希爾斯認(rèn)為，由于BMP2基因的活性增強才導(dǎo)致了蝙蝠的突然出現(xiàn)。同時，可能也正是由于該基因的突然變化造成蝙蝠的進(jìn)化過程非常短暫，以至于人們很難找到其生活在5000萬年前的原始祖先的化石。

五、基因突變促蝙蝠回聲定位能力進(jìn)化與多樣化。

為了尋找獵物及躲避障礙物，不同種類的蝙蝠都會發(fā)出高頻尖叫聲，無一例外，它們都攜帶有一種高度變異的FOXP2基因。這種基因在蝙蝠體內(nèi)的遺傳變化促進(jìn)了其在功能上的進(jìn)化。對13只蝙蝠（它們分屬6類蝙蝠）所攜帶的FOXP2基因進(jìn)行了測序，同時在其他23種哺乳動物及2種鳥類和1種爬行動物體內(nèi)尋找這種基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蝙蝠FOXP2基因序列所產(chǎn)生的突變是其他動物的2倍。某些蝙蝠具有與導(dǎo)致人類語言障礙的變異類似的遺傳突變。這些發(fā)現(xiàn)表明，F(xiàn)OXP2基因在蝙蝠的回聲定位能力進(jìn)化與多樣化過程中扮演了一個至關(guān)重要的角色。

六、廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的基因突變育種。

廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的基因突變育種，使得植物有基因發(fā)生突變，從而產(chǎn)生大量新性狀，雖然其中大部分為有害性狀，但是也存在有利的性狀，人們通過篩選和培育，使得農(nóng)作物的某些性狀得以改良，比如培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗?jié)?、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種都是通過基因突變等途徑實現(xiàn)的。這樣使得農(nóng)作物能夠有新的發(fā)展和改變，朝著利于人類的方向發(fā)展，在一定程度上得到了進(jìn)化。只有通過基因突變才能產(chǎn)生原來從未出現(xiàn)過的新性狀，其中有有利的性狀使得農(nóng)作物能夠得以改良發(fā)展進(jìn)化。因此說基因突變是生物進(jìn)化的源泉。

七、西紅柿比其祖先大很多源于基因突變。

研究人員鑒別出了一個遺傳突變，正是這種變異使得西紅柿的體積比它的野生祖先膨脹了1000倍。據(jù)美國《科學(xué)》雜志在線新聞報道，這一切是由一個較短的DNA序列造成的——該序列插入了一個能夠控制西紅柿中隔膜數(shù)量的基因。這種插入戲劇性地增加了隔膜的數(shù)量，加上之前鑒別出的一種能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂的基因突變，最終使西紅柿的體積變大。這兩種變化是最近才發(fā)生的，并且由于人們喜歡又大又多汁的西紅柿而保存了下來。

八、細(xì)菌、病毒等致病菌的基因突變

細(xì)菌、病毒等致病菌有許多都向某方向發(fā)生了突變，這種突變具有不定向性，例如其中某個細(xì)菌發(fā)生了突變，使它產(chǎn)生在青霉素環(huán)境下存活的能力，但是他和其他細(xì)菌一起繁殖，直到人類使用青霉素來殺菌，使用后細(xì)菌幾乎全死了，就剩下有利突變的細(xì)菌，他們開始在適宜的環(huán)境下瘋狂繁殖，當(dāng)人類在使用青霉素是就不管用了，也就是人們所說的產(chǎn)生了抗藥性。使得它們得以適應(yīng)環(huán)境，從而進(jìn)化。

基因突變雖然經(jīng)常是使生物體產(chǎn)生有害的變化，然而，有益的基因突變卻是生物多樣性的基本原因，是生物進(jìn)化的主要因素。如果基因復(fù)制一直非常完美、零缺點，那么地球上的生命老早就全部死光了，因為它們將無法適應(yīng)地球在過去那些年代當(dāng)中所發(fā)生的氣候劇變和海陸變遷。正是由于輕微但持續(xù)存在的基因突變，才使得生物的后代得以在千奇百怪的紊亂環(huán)境里成功存活，得以進(jìn)化，從而演變成今日生機盎然的生物世界。

第四篇：論文過程材料

畢業(yè)設(shè)計過程材料

專業(yè)班級計算機科學(xué)與技術(shù)班

姓名

指導(dǎo)教師

所在學(xué)院 信息科技學(xué)院

2017年 5月

總 目 錄一、二、三、四、五、任務(wù)書 文獻(xiàn)綜述 開題報告 外文翻譯 工作指導(dǎo)記錄

本科畢業(yè)設(shè)計

任 務(wù) 書

題 目移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué) 院 信息科技學(xué)院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師）

發(fā)放日期 2016年10月

一、主要任務(wù)與目標(biāo)

學(xué)生會事務(wù)管理的主體大多是在校大學(xué)生,服務(wù)的時間具有不確定性,移動應(yīng)用非常適合這種場景,這樣事務(wù)管理人員就可以不受時間和地點限制,在需要的時候完成工作。本課題將移動技術(shù)運用到高校學(xué)生會事務(wù)管理中，用移動設(shè)備代替人工，將人力從繁雜的勞動中解放出來，同時通過梳理管理流程，是該工作更加便捷、高效。

系統(tǒng)能夠自動地收集、存儲、加工處理、查詢檢索和統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，方便有效地提高學(xué)生工作辦公自動化管理的水平，解決了日常繁雜的數(shù)據(jù)整理、、歷史資料的統(tǒng)計處理的重復(fù)性勞動。使過去許多只能定性管理的項目變?yōu)槎抗芾?，使傳統(tǒng)的人工事務(wù)性管理模式轉(zhuǎn)化為借助現(xiàn)代化技術(shù)和手段實現(xiàn)的科學(xué)化管理模式，不僅節(jié)省人力和物力、提高辦公效率，而且使管理的方式從過程管理轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)管理，從數(shù)量管理轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量管理，有助于提高學(xué)生工作管理的水平和質(zhì)量。

二、主要內(nèi)容與基本要求

系統(tǒng)前端將采用移動互聯(lián)技術(shù),實現(xiàn)學(xué)生事務(wù)中的考勤管理、文件管理、活動管理、公告管理、通信管理等功能。后端使用J2EE技術(shù)，完成系統(tǒng)的后端管理工作。

要求系統(tǒng)設(shè)置嚴(yán)格的用戶權(quán)限，系統(tǒng)管理員、學(xué)生會干部用戶和教師用戶根據(jù)權(quán)限不同，注冊登陸系統(tǒng)后，各司其職。其中管理員用戶只有一個，負(fù)責(zé)設(shè)置其他所有用戶權(quán)限，對其他用戶進(jìn)行管理和審核。普通學(xué)生會干部注冊后，可登錄系統(tǒng)，由系統(tǒng)分配不同權(quán)限，從而對擁有權(quán)限的業(yè)務(wù)進(jìn)行操作，所有的用戶相互之間可以直接通過郵件通訊。

三、計劃進(jìn)度

第一階段:2016年11-12月,根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書》的要求查閱有關(guān)文獻(xiàn),撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報告,參加開題答辯?

第二階段:2016年12月-2017年1月,進(jìn)行需求調(diào)研,完成需求分析? 第三階段:2017年1-2月,對項目急性概要設(shè)計?詳細(xì)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計? 第四階段:2017年2-4月,程序編寫,實現(xiàn)各個模塊的功能,同時完成單元測試? 第五階段:2017年5月:整合各功能模塊,進(jìn)行系統(tǒng)測試,完成系統(tǒng)部署? 第六階段:2017年5月:撰寫?修改畢業(yè)論文,完成畢業(yè)論文終稿? 第七階段:2017年5月:畢業(yè)論文打印裝訂,完成畢業(yè)答辯?

四、主要參考文獻(xiàn)

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本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計

文 獻(xiàn) 綜 述

題 目 移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 專 業(yè)

班 級 姓 名

指導(dǎo)教師

所在學(xué)院 信息科技學(xué)院

2016年11月

前言

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，事務(wù)處理信息化已成為當(dāng)代主流。高校更應(yīng)該采取積極的對策措施,推動高校學(xué)生會事務(wù)管理信息化的進(jìn)程。當(dāng)今世界，信息技術(shù)日新月異，信息化已經(jīng)成為社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類文明進(jìn)步新的動力，并正引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)和社會及教育的巨大變革，信息和信息系統(tǒng)的概念已經(jīng)深入到社會的各個行業(yè)，包括教育領(lǐng)域。因為有了信息系統(tǒng)，社會正在經(jīng)歷著一個巨大的變革，從數(shù)據(jù)處理到過程自動化，管理控制決策，信息技術(shù)滲透到社會的每一個角落，為當(dāng)今時代的進(jìn)步和發(fā)展贏得了時間。因為有了信息系統(tǒng)，各行各業(yè)的效率得到了很大的提高，信息系統(tǒng)的作用日趨重要。

本次的畢業(yè)設(shè)計主要是針對學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)。眾所周知，高校學(xué)生會已經(jīng)成為學(xué)生組織中的重要組成部分，在各高校內(nèi)，學(xué)生會已經(jīng)起到了作為學(xué)生和學(xué)校之間的橋梁作用，然而學(xué)生會在學(xué)校的發(fā)展已經(jīng)遇到了瓶頸。傳統(tǒng)的管理方式，使得學(xué)生會工作效率降低，不得不增加各類人力，物力的投入，常常在一些諸如工作總結(jié)、工作計劃等文件的收集、處理上花費大量的時間。因此，必須采用新的模式來改革現(xiàn)行的工作模式，引入學(xué)生會事物信息管理系統(tǒng)可以大大減少工作人員在一些重復(fù)性的工作中所花的時間，并且可以更好的管理各工作中的人力、物力的分配，使學(xué)生會的工作人員將更多的時間用在活動創(chuàng)新、學(xué)校工作承上啟下等更具意義的工作中。

正文

（一）學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查，目前高校學(xué)生會已經(jīng)成為學(xué)生組織中的翹楚，在各高校內(nèi)，學(xué)生會發(fā)揮了作為學(xué)生和學(xué)校之間的橋梁作用，但是，學(xué)生的發(fā)展也遇到一系列問題。隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，繼企業(yè)之后，高校也在進(jìn)行著信息化的改革。比如學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)、圖書館系統(tǒng)、學(xué)生選課系統(tǒng)等。但是，相比于高校這些機構(gòu)的信息化建設(shè)，學(xué)生會的信息化發(fā)展在各高校內(nèi)卻進(jìn)展緩慢。學(xué)生會的信息化建設(shè)是信息時代發(fā)展的必然趨勢，也是高校提高競爭力的必備條件。我校學(xué)生會目前共有生活部、秘書處、文藝部、宣傳部等部門。各個學(xué)院也有自己獨立的學(xué)生會，共同受轄于校學(xué)生會，每年開學(xué)，新加入學(xué)生會的成員有將近百人。組織舉辦各類大小活動幾十于次，這些信息基本都是處于人工管理階段，很多材料、經(jīng)驗、信息并不能有效及時的存檔，導(dǎo)致在學(xué)生會換屆的階段，許多工作無法正常開展。并且，由于各個部門之間相對獨立，無法共享其他部門的工作情況和信息。

無論過去還是現(xiàn)在，教育界對高校學(xué)生會組織的重要性及對學(xué)生生活、學(xué)習(xí)的影響的討

論和研究屢見不鮮。在國外，多數(shù)高校對學(xué)生會工作的要求及賦予的責(zé)任基本相同，主要包括兩個方面：對學(xué)校負(fù)責(zé)的要求和責(zé)任、對學(xué)生負(fù)責(zé)的要求和責(zé)任。在國內(nèi)，高校學(xué)生會管理、運行存在著很多不足之處，體現(xiàn)在學(xué)生會干部及廣大普通同學(xué)不能準(zhǔn)確定位學(xué)生會；依賴性凸顯，缺乏獨立處理問題的能力；制度過于形式化，執(zhí)行力弱；學(xué)生會活動點單一，參與面狹窄。由此可見，國內(nèi)外對學(xué)生會的研究還是有很大差距的，國內(nèi)僅僅只局限于對學(xué)生的責(zé)任，還沒涉及到對學(xué)校的責(zé)任和要求。而國內(nèi)高校學(xué)生會管理的不如人意之處，有些是因為手段、工具的落后導(dǎo)致的，如果將學(xué)生會管理和運行進(jìn)行信息化的管理，許多問題會迎刃而解。

綜上，在互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)高度發(fā)展的時代大背景下，開發(fā)設(shè)計學(xué)生會的信息管理系統(tǒng)是十分必要的。

（二）學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)及其使用技術(shù)的主要成果

學(xué)生會是大學(xué)生的群眾組織，是學(xué)生自我教育、自我管理、自我服務(wù)的載體，學(xué)生會組織代表學(xué)生的利益，及時向?qū)W院反映學(xué)生成長發(fā)展過程的教育資源需求，維護(hù)同學(xué)們的正當(dāng)權(quán)益，參與學(xué)院的日常管理；及時向?qū)W校相關(guān)部門反映同學(xué)們的意見、建議和要求，并向廣大學(xué)生傳達(dá)貫徹學(xué)校的政策措施，所以學(xué)生會也是溝通老師與學(xué)生的橋梁紐帶。而如何做好、提高橋梁紐帶的作用，是如今學(xué)生會工作中值得重點關(guān)注的問題。在學(xué)生會事務(wù)管理的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了很多種管理方案，學(xué)生會工作項目化管理制度就是其中的一種。

項目化管理是將活動視為項目，以項目為單元、以項目負(fù)責(zé)人（項目經(jīng)理）為中心,以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的全面發(fā)展的學(xué)生干部為目的，并在團(tuán)委、學(xué)生會的宏觀政策指導(dǎo)下，項目負(fù)責(zé)人總負(fù)責(zé)、總管理、統(tǒng)籌配置人力/物力/信息/資金等多方面資源，監(jiān)控項目進(jìn)程，確保活動順利開展的一種學(xué)生會工作運行方式。規(guī)范學(xué)生會的活動及工作管理，讓活動有步驟，受監(jiān)控地妥善開展，并通過項目化管理為學(xué)生干部搭建成長的平臺，讓項目成員在工作過程中培養(yǎng)勤于思考、獨立思考、縝密思考的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、責(zé)任意識和實踐能力。

為學(xué)生會管理和運行提供信息化手段，也是一種提升學(xué)生會管理能力的一種管理方案。借助信息化技術(shù)對全校的學(xué)生會事務(wù)進(jìn)行管理，其內(nèi)容包括新學(xué)生會成員的管理、對各學(xué)生會成員擔(dān)任職務(wù)的管理、對各學(xué)院學(xué)生會分部的管理等等。學(xué)生會管理人員在進(jìn)入系統(tǒng)時，系統(tǒng)通過注冊登錄來提供用戶的訪問權(quán)限，系統(tǒng)會檢查用戶的合法性，如不合法，系統(tǒng)拒絕用戶進(jìn)入，如是合法用戶，則根據(jù)命令要求類型處理。系統(tǒng)主要有新學(xué)生會成員的管理、對

各學(xué)生會成員擔(dān)任職務(wù)的管理、對各學(xué)院學(xué)生會分部的管理、資格審定等具體功能,分別進(jìn)行不同的管理。

當(dāng)前，在這個互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時代里，信息化插上了移動互聯(lián)的翅膀，隨著網(wǎng)絡(luò)速度越來越快，移動終端的能力也越來越強大，從而吸引著越來越多的企業(yè)進(jìn)駐到互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，每日都有大量的移動應(yīng)用投入使用。摩根斯坦利的報告認(rèn)為，移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能是桌面互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模的十倍，同樣按照中國工程院副院長鄔賀銓提供的數(shù)字，4.2億網(wǎng)民里有11%使用手機和數(shù)字卡上網(wǎng)，這大大展現(xiàn)了移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的價值體現(xiàn)，現(xiàn)在使用智能終端上網(wǎng)的用戶已經(jīng)占到上網(wǎng)用戶數(shù)的十分之一到二分之一，正常推算下去，移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)將超過固定互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)，將獲得大量市場份額。在這樣的一個大環(huán)境背景下，抓住機遇，通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改革學(xué)生會事務(wù)管理，成為一個必然的選項。

據(jù)中國市場調(diào)查網(wǎng)市場分析凱度移動最近發(fā)布了2016年第一季度移動操作系統(tǒng)占有率報告，該報告顯示，安卓操作系統(tǒng)在美國、歐洲和中國市場一路高歌猛進(jìn)，而iOS卻步步退縮。在歐洲五大市場，本季安卓的市場占有率升至75.6%，同比增長7.1個百分點。在美國，安卓也拿下了65.5%的份額，同比增長7.3%。而在中國市場，安卓的市場占有率則達(dá)到了77%，同比增長6個百分點。在這樣的大背景下，Android的開發(fā)能最大限度的滿足大部分學(xué)生會干部的需求。

１、Ａｎｄｒｏｉｄ系統(tǒng)現(xiàn)狀

Android N平臺也就是 Android 7.x 版本。在2016年5月19日，谷歌在美國加州的山景城舉辦了 Google I/O 開發(fā)者大會中發(fā)布次版本。2016年6月，Android N正式命名為“牛軋?zhí)恰?。Android N主要在運行時和圖形處理上做了更新。運行時間上，Android N對編譯器進(jìn)行了優(yōu)化，軟件的運行時間提升了3-6倍。引入了一個全新的JIT編譯器，使得App安裝速度快了75%，編譯代碼的規(guī)模減少了50%。圖形處理方面，N加入了一個新的圖形工具Vulkan，可以幫助游戲的視覺體驗更加出色，并減少對CPU的要求。Android N支持Vulkan API，包括其全部特性，尤其是能夠降低CPU系統(tǒng)開銷，提升描繪指令，應(yīng)用編譯與安裝方面，Android N不會一股腦地全部進(jìn)行AOT預(yù)先編譯，而是結(jié)合JIT實時編譯、混合編譯，都針對每個應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，可大大提升應(yīng)用安裝速度、性能、存儲和能效，號稱安裝速度比現(xiàn)在快最多75%。Android N現(xiàn)在支持全新的文件加密模式，可以對單獨的文件進(jìn)行加密，而不是一個應(yīng)用或者是一個壓縮包。同時加密在Android啟動時就開始了，保證了“盲點”時間的安全。功能方面，Android N更多的是在用戶操作的便捷性上做了一些提升，加入了全新的原生分屏多任務(wù)功能，并且加入了多任務(wù)快速切換功能，幫助用戶解決在兩個任務(wù)之

間頻繁切換的問題。新的 Android N 系統(tǒng)將增加一個“清除所有”的按鍵來幫助用戶快速退出所有已經(jīng)打開的應(yīng)用程序。對于用戶較長時間未使用的應(yīng)用程序，Android N 將會自動關(guān)閉。

２、JAVA語言現(xiàn)狀

而在Android開發(fā)中用到的Java看起來設(shè)計得很像C++，但是為了使語言小和容易熟悉，設(shè)計者們把C++語言中許多可用的特征去掉了，這些特征是一般程序員很少使用的。Java還剔除了C++的操作符過載和多繼承特征，并且不使用主文件，免去了預(yù)處理程序。因為Java沒有結(jié)構(gòu)，數(shù)組和串都是對象，所以不需要指針。同時Java能夠自動處理對象的引用和間接引用，實現(xiàn)自動的無用單元收集，使用戶不必為存儲管理問題煩惱，能更多的時間和精力花在研發(fā)上。

Java是一個面向?qū)ο蟮恼Z言。對程序員來說，意味著要注意應(yīng)用中的數(shù)據(jù)和操縱數(shù)據(jù)的方法，而不是嚴(yán)格地用過程來思考。在一個面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，類是數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法的集合。數(shù)據(jù)和方法一起描述對象的狀態(tài)和行為。每一對象是其狀態(tài)和行為的封裝。類是按一定體系和層次安排的，使得子類可以從超類繼承行為。在這個類層次體系中有一個根類，它是具有一般行為的類。Java程序是用類來組織的。Java還包括一個類的擴展集合，分別組成各種程序，用戶可以在自己的程序中使用。Java既支持各種層次的網(wǎng)絡(luò)連接，又以Socket類支持可靠的流網(wǎng)絡(luò)連接，所以用戶可以部署分布式的客戶機和服務(wù)器。Java解釋程序也執(zhí)行許多運行時的檢查，諸如驗證所有數(shù)組和串訪問是否在界限之內(nèi)。異常處理是Java中使得程序更穩(wěn)健的另一個特征。異常是某種類似于錯誤的異常條件出現(xiàn)的信號。使用try/catch/finally語句，程序員可以找到出錯的處理代碼，這就簡化了出錯處理和恢復(fù)的任務(wù)。Java的存儲分配模型是它防御惡意代碼的主要方法之一。

Java環(huán)境本身對新的硬件平臺和操作系統(tǒng)是可移植的。Java編譯程序也用Java編寫，而Java運行系統(tǒng)用ANSIC語言編寫。Java是一種先編譯后解釋的語言，所以它不如全編譯性語言快。但是有些情況下性能是很要緊的，為了支持這些情況，Java設(shè)計者制作了“及時”編譯程序，它能在運行時把Java字節(jié)碼翻譯成特定CPU的機器代碼，也就是實現(xiàn)全編譯了。Java字節(jié)碼格式設(shè)計時考慮到這些“及時”編譯程序的需要，所以生成機器代碼的過程相當(dāng)簡單，它能產(chǎn)生相當(dāng)好的代碼。Java是多線索語言，它提供支持多線索的執(zhí)行，能處理不同任務(wù)，使具有線索的程序設(shè)計很容易。

３、ＳＱＬｉｔｅ數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

在Ａｎｄｒｏｉｄ開發(fā)中所使用的SQLite是一個輕量級、跨平臺的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。既

然號稱關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，支持SQL92標(biāo)準(zhǔn)中常用的視圖、事務(wù)、觸發(fā)器等就是理所當(dāng)然的了。它的第一個特色：輕量級。SQLite和C/S模式的數(shù)據(jù)庫軟件不同，它是進(jìn)程內(nèi)的數(shù)據(jù)庫引擎，因此不存在數(shù)據(jù)庫的客戶端和服務(wù)器。使用SQLite一般只需要帶上它的一個動態(tài)庫，就可以享受它的全部功能。而且那個動態(tài)庫的尺寸也挺小，以版本3.6.11為例，Windows下487KB、Linux下347KB。

SQLite的另外一個特點是綠色：它的核心引擎本身不依賴第三方的軟件，使用它也不需要“安裝”。所以在部署的時候能夠省去不少麻煩。所謂的“單一文件”，就是數(shù)據(jù)庫中所有的信息（比如表、視圖、觸發(fā)器、等）都包含在一個文件內(nèi)。這個文件可以copy到其它目錄或其它機器上，也照用不誤。如果光支持主流操作系統(tǒng)，那就沒啥好吹噓的了。除了主流操作系統(tǒng)，SQLite還支持了很多冷門的操作系統(tǒng)，并提供對很多嵌入式系統(tǒng)（比如Android、Windows Mobile、Symbin、Palm、VxWorks等）的支持。隨著內(nèi)存越來越便宜，普通PC配置的內(nèi)存都以GB為單位了，這使得SQLite的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫特性就越發(fā)顯得好用。SQLite的API不區(qū)分當(dāng)前操作的數(shù)據(jù)庫是在內(nèi)存還是在文件（對于存儲介質(zhì)是透明的）。

（三）移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和存在的問題

學(xué)生會的信息化建設(shè)是高校提高競爭力的必備條件，是信息時代發(fā)展的必然要求，而移動的、互聯(lián)的應(yīng)用趨勢，也同樣適合學(xué)生會事物管理這一領(lǐng)域。校學(xué)生會目前共有組織部、宣傳部、辦公室、生活部等十幾個部門，各個學(xué)院也有自己獨立的學(xué)生會，共同受轄于校學(xué)生會。每年開學(xué)，都有新生加入學(xué)生會，學(xué)生會也會組織各種活動，這些信息往往都是處于人工管理階段，整理效率低、易出錯，并且無法進(jìn)行有效、快速的傳承。

實現(xiàn)學(xué)生會事物的信息化管理，應(yīng)符合互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時代的信息化要求，滿足一下發(fā)展趨勢：

1）平臺化：網(wǎng)絡(luò)時代的事務(wù)管理系統(tǒng)是一種跨部門運作的信息系統(tǒng)，可以聯(lián)結(jié)各個崗位上的許多工作人員，可以聯(lián)結(jié)各類信息系統(tǒng)和信息資源。近年來不少企業(yè)都建立自己的事務(wù)管理系統(tǒng)，如財務(wù)管理、人力資源管理、銷售管理、市場管理、客戶關(guān)系管理等、、學(xué)生會管理系統(tǒng)也需要像企業(yè)化的管理系統(tǒng)那樣，建立自己的數(shù)據(jù)庫，存檔各個時段活動文檔。提供相應(yīng)平臺增加學(xué)生會干部之間的相互交流，聯(lián)系。在每年學(xué)生會干部換屆時可以更快速，更有效的進(jìn)行文檔，材料的傳接工作。

2）智能化：隨著網(wǎng)絡(luò)和信息化的發(fā)展，用戶在進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理時，面對海量數(shù)據(jù)，往往費時費力，如果軟件能幫助用戶做一些基本的商業(yè)智能（BI）分析工作，幫助用戶快速 的從這些數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)一些潛在的商業(yè)規(guī)律與機會，提高用戶的工作績效，將對用戶產(chǎn)生巨大的吸引力。學(xué)生會的工作中有極大一部分都是數(shù)據(jù)處理，像生活部，每周都有各個寢室檢查后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計；紀(jì)檢部每星期需要將每天的上課點名情況進(jìn)行統(tǒng)計，給出每周各班級的曠課情況。系統(tǒng)需要把每周相同類型的數(shù)據(jù)處理方式集成在管理系統(tǒng)中，讓學(xué)生會干部只需要在平臺輸入數(shù)據(jù)，就可以在系統(tǒng)中獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

3）網(wǎng)絡(luò)化：隨著網(wǎng)絡(luò)使用的全面普及，軟件網(wǎng)絡(luò)化必然是大勢所趨，企業(yè)日常事務(wù)管理系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)輕松的銜接是企業(yè)日常事務(wù)管理系統(tǒng)必走之路。而學(xué)生會的工作是將每周活動下發(fā)班級進(jìn)行宣傳，將每周的各項檢查下發(fā)班級，上報學(xué)院、學(xué)校存檔。因此需要更方便的信息傳遞方式。以往的學(xué)生會工作中都是通過ＱＱ，郵箱等方式進(jìn)行文件傳遞，這樣不僅工作效率低，而且容易出現(xiàn)遺漏，保存不及時造成的數(shù)據(jù)丟失等各種問題。在管理系統(tǒng)中就可以將信息整理成各種數(shù)據(jù)，如文件、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、語音、圖像等，以便提供更高效的數(shù)據(jù)共享、查詢和分析。

4）人性化：隨著學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)功能的不斷擴展，使用將會越來越復(fù)雜，同時各部門內(nèi)部情況各有差異，其需求也不盡相同，這就要求系統(tǒng)必須具有人性化設(shè)計，能夠根據(jù)不同學(xué)生干部的需要進(jìn)行功能組合，將合適的功能放在合適的位置給合適的學(xué)生干部訪問，實現(xiàn)真正的人本管理。未來學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)的門戶更加強調(diào)人性化，強調(diào)易用性、穩(wěn)定性、開放性，強調(diào)人與人溝通、協(xié)作的便捷性，強調(diào)對于眾多信息來源的整合，強調(diào)構(gòu)建可以拓展的管理支撐平臺框架，從而改變目前“人去找系統(tǒng)”的現(xiàn)狀，實現(xiàn)“系統(tǒng)找人”的全新理念，讓合適的角色在合適的場景、合適的時間里獲取合適的知識，充分發(fā)掘和釋放人的潛能，并真正讓企業(yè)的數(shù)據(jù)、信息轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N能夠指導(dǎo)人行為的意念、能力。

結(jié)論

總體來說,學(xué)生會在學(xué)校里發(fā)揮越來越重要的作用,尤其在大學(xué)校園內(nèi),老師與學(xué)生直接最重要的橋梁就是學(xué)生會里的學(xué)生干部?他們影響著校園文化?校園生活,而他們也決定著大學(xué)生校園生活的豐富度?

如何提升學(xué)生會干部的素質(zhì),做好學(xué)生會工作也成了高校工作的重中之重?筆者在擔(dān)任學(xué)生會干部期間發(fā)現(xiàn),每次開學(xué)初以及學(xué)期末,各個部門有大量的工作計劃?工作總結(jié)要撰寫,這些文件的書寫格式?樣式都需要反復(fù)告知各部門的學(xué)生干部,在收集這么材料的時候仍然有許多不合規(guī)范的地方,每次只能通過QQ?郵箱之類通訊手段逐一聯(lián)系,不但工作效率低,還容易出錯?現(xiàn)在,大部分的學(xué)校都分校學(xué)生會和院學(xué)生會兩級管理,在工作中,他們相互獨立,但是在很多情況下,他們需要相互聯(lián)系,相互溝通?但是他們都來自不同學(xué)院,不同班級,相互直接都不認(rèn)識,常常需要通過學(xué)生會主席或分團(tuán)委書記去幫忙聯(lián)系,這樣不僅麻煩,還影響問題處理的時效性?

如今,有些高校已經(jīng)推出了高校學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng),由此可見,結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)提高學(xué)生會干部工作效率,減少錯誤是非常必要的?但現(xiàn)在各高校推出的都是B/S或C/S架構(gòu)的系統(tǒng),需要學(xué)生會干部在pc機旁或隨身攜帶筆記本才能完成,如能夠提供一套移動的系統(tǒng),無疑會給工作帶來更大的便利?

本系統(tǒng)將設(shè)計開發(fā)一套基于移動技術(shù)的學(xué)生會事物管理系統(tǒng),以適應(yīng)當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時代,既能夠?qū)W(xué)生會干部從簡單?反復(fù)?瑣碎的文件整理?文件收集等工作上解放出來,又可以解決學(xué)生會干部工作環(huán)境不固定性帶來的問題?

參考文獻(xiàn)

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指導(dǎo)老師（簽字）

年月日

本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計

開 題 報 告

題 目 移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù)（服務(wù)外包方向）

班 級 131班 姓 名胡田力

指導(dǎo)教師

張華音(高級工程師)

所在學(xué)院 信息科技學(xué)院

開題時間 2016年12月

一、選題的背景與意義

現(xiàn)今社會，可以說是信息科技高速的發(fā)展時代，如何高效地處理信息已成為社會各行業(yè)普遍面臨的問題。什么是信息？信息是泛指人類社會傳播的一切內(nèi)容。人通過獲得、認(rèn)識自然界和社會的不同信息來區(qū)別不同事物，得以認(rèn)識和改造世界，是人們對客觀世界的具體描述。信息傳遞是人們進(jìn)行交流與聯(lián)系的重要途徑。人類社會活動隨時離不開對信息有效合理的加工。信息化促進(jìn)了整個社會的發(fā)展。隨著社會信息技術(shù)應(yīng)用水平的提高，計算機已被廣泛應(yīng)用于當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域，成為推動社會發(fā)展的首要技術(shù)動力。

在現(xiàn)如今的信息時代，生活方式隨著Internet的不斷發(fā)展發(fā)生了不同尋常的改變。基于Internet的遠(yuǎn)程辦公方式已經(jīng)越來越受到大家的歡迎，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛，提高辦公效率已經(jīng)成為所有企業(yè)、公司、事業(yè)單位等各部門最求的目標(biāo)。正因為有著成熟的技術(shù)以及解決實際問題的先例，本課題將web技術(shù)運用到高校學(xué)生會事務(wù)管理中，用計算機代替人工，將人力從繁雜的勞動中解放出來，同時利用技術(shù)手段使文檔更叫安全、高效。

該系統(tǒng)能夠自動地收集、存儲、加工處理、查詢檢索和統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，方便有效地提高學(xué)生工作辦公自動化管理的水平，解決了日常繁雜的數(shù)據(jù)整理、歷史資料的統(tǒng)計處理的重復(fù)性勞動。使過去許多只能定性管理的項目變?yōu)槎抗芾恚箓鹘y(tǒng)的人工事務(wù)性管理模式轉(zhuǎn)化為借助現(xiàn)代化技術(shù)和手段實現(xiàn)的科學(xué)化管理模式，不僅節(jié)省人力和物力、提高辦公效率，而且使管理的方式從過程管理轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)管理，從數(shù)量管理轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量管理，有助于提高學(xué)生工作管理的水平和質(zhì)量。

二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題

2.1 研究的基本內(nèi)容

“移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)”應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將大學(xué)學(xué)生會的日常事務(wù)管理信息化、移動化。本系統(tǒng)設(shè)置嚴(yán)格的用戶權(quán)限，分為三類用戶：系統(tǒng)管理員、學(xué)生會干部用戶和教師用戶。其中管理員用戶只有一個，負(fù)責(zé)設(shè)置其他所有用戶權(quán)限，對其他用戶進(jìn)行管理和審核。普通學(xué)生會干部注冊后，可登錄系統(tǒng)，由系統(tǒng)分配不同權(quán)限，從而對擁有權(quán)限的業(yè)務(wù)進(jìn)行操作，所有的用戶相互之間可以直接通過郵件通訊。

主要功能介紹，詳細(xì)功能見圖2功能模塊圖：

移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)后臺管理·前臺管理修改用戶權(quán)限增加用戶修改用戶刪除用戶修改文件柜查看文件柜創(chuàng)建活動修改活動發(fā)布活動刪除公告修改公告用戶間通訊修改用戶權(quán)限撥打用戶電話發(fā)送短信考勤、簽到

圖1 功能模塊圖

1、后臺管理：后臺管理為在登錄界面使用后臺管理賬戶登錄

修改用戶權(quán)限：對不同用戶設(shè)置不同權(quán)限。如：教師用戶擁有出修改教師用戶以外的所有權(quán)限。不同職位的學(xué)生會干部有不同的使用權(quán)限。

用戶管理：分團(tuán)委學(xué)生會換屆或?qū)W院領(lǐng)導(dǎo)更替，既發(fā)生成員變化時，進(jìn)行相應(yīng)用戶進(jìn)行添加和刪除，對職位變動的進(jìn)行賬戶權(quán)限的修改

2、前臺管理

文件柜使用：所有用戶有集體文件柜。文件柜的作用為用戶間的文件傳遞媒介。所有成員可以在集體文件柜上傳文件，刪除自己上傳文件。主席團(tuán)和教師用戶可以對所有文件進(jìn)行管理。

創(chuàng)建、發(fā)布、使用活動：當(dāng)每個部門負(fù)責(zé)的活動開始是，每個部門可以在系統(tǒng)中發(fā)布互動，寫明詳細(xì)的活動主題，活動時間，活動主要負(fù)責(zé)人、各分工詳細(xì)負(fù)責(zé)人。所有成員按活動計劃執(zhí)行。

公告管理：部門部長和主席團(tuán)成員可以發(fā)布公告，對公告進(jìn)行發(fā)布、刪除。進(jìn)行重要事件通知。

修改用戶權(quán)限：教師用戶可以對學(xué)生會干部用戶進(jìn)行權(quán)限修改。

用戶間通訊：當(dāng)被通訊用戶不在線是進(jìn)行郵件通訊。當(dāng)被通訊用戶在線是進(jìn)行實時通訊，并在用戶界面進(jìn)行消息提醒。

撥打電話：在系統(tǒng)內(nèi)有所有用戶聯(lián)系方式，可一鍵進(jìn)行撥打電話。發(fā)送短信：各用戶在系統(tǒng)進(jìn)行短信編輯，并以短信形式發(fā)送至對方手機。

考勤、簽到：對于每次重大活動、重要會議等，對每次成員出勤進(jìn)行記錄，并且每個用戶可以查看自己出勤率。

2.2擬解決的主要問題

1、進(jìn)行文件上傳和下載。

2、如何提高郵件通訊的時效性，縮減用戶間聯(lián)系時間。

3、對管理員用戶的管理。

三、研究的方法與技術(shù)路線

本系統(tǒng)主要使用JAVA語言進(jìn)行Android系統(tǒng)開發(fā)。最低支持Android 4.2版本，系統(tǒng)就構(gòu)圖如圖2所示，在應(yīng)用程序?qū)永肑ava語言設(shè)計和編寫屬于自己的應(yīng)用程序。使用SQLite數(shù)據(jù)庫，存放用戶信息，文件柜內(nèi)容及一定時間內(nèi)的通訊記錄。

圖2 Android系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1?Android系統(tǒng)

Android 4.2是谷歌新一代移動操作系統(tǒng),谷歌原定于2012年10月30日通過其官方博客發(fā)布了全新的Android 4.2系統(tǒng),同時還發(fā)布了基于這種操作系統(tǒng)的Nexus 4智能手機和

Nexus 10平板電腦?

Android 4.2沿用了4.1版“果凍豆”(Jelly Bean)這一名稱,最新操作系統(tǒng)與Android 4.1相似性很高,但仍在細(xì)節(jié)之后做了一些改進(jìn)與升級,比較重要的包括:Photo Sphere全景拍照;鍵盤手勢輸入;Miracast無線顯示共享;手勢放大縮小屏幕,以及為盲人用戶設(shè)計的語音輸出和手勢模式導(dǎo)航功能等;Android 4.2操作系統(tǒng)的亮點是支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的WiFi顯示共享工具M(jìn)iracast,這個工具允許Nexus 4向電視流傳輸音頻和視頻?

2?JAVA語言

首先是模塊化特性:現(xiàn)在的 Java7也是采用了模塊的劃分方式來提速,一些不是必須的模塊并沒有下載和安裝,因此在使用全新的Java7的虛擬機的時候會發(fā)現(xiàn)真的很快,當(dāng)虛擬機需要用到某些功能的時候,再下載和啟用相應(yīng)的模塊,這樣使得最初需要下載的虛擬機大小得到了有效的控制?同時對啟動速度也有了很大的改善?

其次是多語言支持:這里的多語言不是指中文英文之類的語言,而是說Java7的虛擬機對多種動態(tài)程序語言增加了支持,比如:Rubby? Python等等?對這些動態(tài)語言的支持極大地擴展了Java虛擬機的能力?對于那些熟悉這些動態(tài)語言的程序員而言,在使用Java虛擬機的過程中同樣可以使用它們熟悉的語言進(jìn)行功能的編寫,而這些語言是跑在功能強大的JVM之上的?

再有是開發(fā)者的開發(fā)效率得到了改善:Java7通過多種特性來增強開發(fā)效率?比如對語言本身做了一些細(xì)小的改變來簡化程序的編寫,在多線程并發(fā)與控制方面:輕量級的分離與合并框架,一個支持并發(fā)訪問的HashMap等等?通過注解增強程序的靜態(tài)檢查?提供了一些新的API用于文件系統(tǒng)的訪問?異步的輸入輸出操作?Socket通道的配置與綁定?多點數(shù)據(jù)包的傳送等等?

最后是執(zhí)行效率的提高,也是給人感覺最真切體驗的特性:壓縮了64位的對象指針,Java7通過對對象指針由64位壓縮到與32位指針相匹配的技術(shù)使得內(nèi)存和內(nèi)存帶塊的消耗得到了很大的降低因而提高了執(zhí)行效率?此外還提供了新的垃圾回收機制(G1)來降低垃圾回收的負(fù)載和增強垃圾回收的效果?G1垃圾回收機制擁有更低的暫停率和更好的可預(yù)測性?

3?SQLITE SQLite最大程度的實現(xiàn)了self-contained?它實現(xiàn)了對外部程序庫以及操作系統(tǒng)的最低要求,這使得它非常適合應(yīng)用于嵌入式設(shè)備,同時,可以應(yīng)用于一些穩(wěn)定的,很少修改配置的應(yīng)用程序中?

SQLite是使用ANSI-C開發(fā)的,可以被任何的標(biāo)準(zhǔn)C編譯器來進(jìn)行編譯?

SQLite與操作系統(tǒng)和存儲設(shè)備(磁盤)之間的通信是通過VFS(Virtual File System)來完成的，對于嵌入式設(shè)備來說，開發(fā)一個可用的VFS并不困難。

SQLite使用互斥來保證多線程環(huán)境下的操作安全性。

大多數(shù)SQL數(shù)據(jù)庫引擎都作為一個獨立的服務(wù)器進(jìn)程，應(yīng)用程序通過使用一些協(xié)議，比如TCP/IP來發(fā)送請求給服務(wù)器，并接受結(jié)果，以這種方式來與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行通信。SQLite與此不同，進(jìn)程可以通過訪問數(shù)據(jù)庫直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫文件的讀寫而不需要中間層的服務(wù)器進(jìn)程。這樣的實現(xiàn)的主要的好處是不需要進(jìn)行安裝，配置，初始化，管理以及維護(hù)單獨的服務(wù)進(jìn)程。但是，數(shù)據(jù)庫引擎可以通過使用服務(wù)器來預(yù)防客戶端應(yīng)用程序的bug，確保服務(wù)器不被客戶端的錯誤所損壞。大多數(shù)SQL數(shù)據(jù)庫都是基于C/S模式的，在serverless的數(shù)據(jù)庫中，SQLite是目前唯一允許多個應(yīng)用同時訪問的。

四、研究的總體安排與進(jìn)度

第一階段:2016年11-12月:根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書》的要求及老師的有關(guān)指導(dǎo),搜集相關(guān)資料,查閱有關(guān)文獻(xiàn),撰寫出開題報告,交指導(dǎo)老師進(jìn)行開題檢查?參與開題答辯?

第二階段:2016年12月-2017年1月:開題答辯后開始閱讀有關(guān)資料并進(jìn)行需求調(diào)研,在老師的指導(dǎo)下做好課題的需求分析?

第三階段:2017年1-2月:閱讀有關(guān)資料,在老師的指導(dǎo)下做好課題的概要設(shè)計?詳細(xì)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計?

第四階段:2017年2-4月:開始程序編寫,通過編寫具體代碼實現(xiàn)各個模塊的功能,同時完成單元測試?

第五階段:2017年5月:整合各功能模塊,進(jìn)行系統(tǒng)測試,完成系統(tǒng)部署? 第六階段:2017年5月:撰寫?修改畢業(yè)論文,完成畢業(yè)論文終稿? 第七階段:2017年5月:畢業(yè)論文打印裝訂,完成畢業(yè)答辯?

五、主要參考文獻(xiàn)

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optical networks[J].Optical Switching and Networking,2014(12)：6-22.[5] Zhu, Zhiwu Liu, Xu Li, Xiangyu.Ratcheting Behaviors of the Carbon FiberReinforced PEEK Composites: Experimenta l Study and Numerical Simulation[J].Polymers & Polymer Composite, 2014,(221)：45-230.[6]盧娜.基于 Android平臺的手機桌面資訊系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[M].西安電子科技大學(xué)，2011:290-300.[7]代艷．SQLite在Android開發(fā)中的應(yīng)用．恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報．2016,01 [8]張生財.基于Android教務(wù)信息管理系統(tǒng)開發(fā)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014,34:72.[9]盧娜.基于Android平臺的手機桌面資訊系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[M].西安電子科技大學(xué)，2011:290-300.[10]陳屴.Android云終端的系統(tǒng)備份與還原方案[J].福建電腦，2016,03:130-131+157.[11]王慶磊.Android移動數(shù)據(jù)安全探析[J].福建電腦，2016,03:101+109.指導(dǎo)教師審核意見：

指導(dǎo)老師（簽字）

年月日

本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計

外 文 資 料 翻 譯

題 目 移動學(xué)生會事務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

專 業(yè)

班 級 姓 名 指導(dǎo)教師

所在學(xué)院 信息科技學(xué)院

附件1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文

移動設(shè)備DVM）。使用Android，重點一直是基于移動設(shè)備上有限的資源優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施[2]。為了補充操作環(huán)境，設(shè)計并實現(xiàn)了Android特定的應(yīng)用程序框架。因此，Android可以最好地被描述為一個完整的解決方案堆棧，結(jié)合了操作系統(tǒng)，中間件組件和應(yīng)用程序。在Android中，修改后的Linux 2.6內(nèi)核充當(dāng)硬件抽象層（HAL）?？偠灾?，Android操作環(huán)境可以標(biāo)記為：

?開放移動開發(fā)平臺 ?移動設(shè)備的硬件參考設(shè)計

?由修改后的Linux 2.6內(nèi)核供電的系統(tǒng) ?運行時環(huán)境

?應(yīng)用程序和用戶界面（UI）框架

3.0 Android架構(gòu)

圖1概述了當(dāng)前（分層）Android體系結(jié)構(gòu)。修改的Linux內(nèi)核作為HAL運行，分別提供設(shè)備驅(qū)動程序，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理以及網(wǎng)絡(luò)功能。圖書館層通過Java（與偏離傳統(tǒng)Linux設(shè)計）相連接。在這個層面上，Android特定的libc（Bionic）所在的位置。表面處理器處理用戶界面（UI）窗口。Android運行時層擁有Dalvik虛擬機（DVM）和核心庫（如Java或IO）。Android中可用的大多數(shù)功能都是通過核心庫提供的。

圖1：Android架構(gòu)

應(yīng)用程序框架包含API接口。在這一層，活動管理器管理應(yīng)用程序生命周期。內(nèi)容提供商使應(yīng)用程序可以訪問其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)或共享自己的數(shù)據(jù)。資源管理器提供對非代碼資源（如圖形）的訪問，而通知管理器可使應(yīng)用程序顯示自定義警報。在應(yīng)用程序框架之上分別是內(nèi)置的和用戶應(yīng)用程序。必須指出，用戶應(yīng)用程序可以替換內(nèi)置的應(yīng)用程序

應(yīng)用程序，并且每個Android應(yīng)用程序都在自己的進(jìn)程空間中運行，在其自己的DVM實例中。這些主要Android組件中的大多數(shù)將在本報告的后幾節(jié)進(jìn)一步討論（更詳細(xì)）。3.1 Dalvik虛擬機

基于Android的系統(tǒng)利用自己的虛擬機（VM），它被稱為Dalvik虛擬機（DVM）[4]。

DVM使用特殊的字節(jié)碼，因此本機Java字節(jié)碼不能直接在Android系統(tǒng)上執(zhí)行。Android社區(qū)提供了一個工具（dx），允許將Java類文件轉(zhuǎn)換為Dalvik可執(zhí)行文件（dex）。DVM實現(xiàn)被高度優(yōu)化，以便在通常配備有相當(dāng)慢（單個）CPU，有限的存儲器資源，沒有OS交換空間和有限的電池容量的移動設(shè)備上盡可能高效地執(zhí)行。DVM已經(jīng)以允許設(shè)備以相當(dāng)有效的方式執(zhí)行多個VM的方式實現(xiàn)。還必須指出的是，DVM依賴于修改的Linux內(nèi)核，用于任何潛在的線程和低級內(nèi)存管理功能。

使用Android 2.2，實現(xiàn)了對JVM基礎(chǔ)架構(gòu)的一些重大更改。最高版本2.2，JVM是一個實際的解釋器，與使用Java 1.0部署的原始JVM解決方案類似。雖然Android解決方案總是反映了一個非常有效的解釋器，但它仍然是一個解釋器，因此沒有生成本機代碼。隨著Android 2.2的發(fā)布，一個即時（JIT）編譯器已被并入到解決方案堆棧中，它將Dalvik字節(jié)碼轉(zhuǎn)換成更高效的機器代碼（類似于C編譯器）。在道路上，額外的JIT和垃圾收集（GC）功能將部署在Android中，進(jìn)一步破壞（潛在的）集合系統(tǒng)性能。3.2目標(biāo)平臺不是從數(shù)據(jù)完整性的角度）是截然不同的。3.6電源管理

在移動設(shè)備領(lǐng)域，電源管理顯然是最重要的。這并不意味著電力管理在任何其他系統(tǒng)上都應(yīng)該被忽略。因此，隨著任何操作系統(tǒng)的任何IT系統(tǒng)的電源管理被認(rèn)為是必要的，因為當(dāng)今的計算機系統(tǒng)的電力需求不斷增加。為了說明，為了減少和管理功耗，基于Linux的系統(tǒng)提供節(jié)電功能，例如時鐘門控，電壓縮放，激活睡眠模式或禁用內(nèi)存緩存。這些功能中的每一個都降低了系統(tǒng)的功耗（通常以增加的延遲行為為代價）[9]。大多數(shù)基于Linux的系統(tǒng)通過高級配置和電源接口（ACPI）來管理功耗。

基于Android的系統(tǒng)提供了自己的電源管理基礎(chǔ)架構(gòu)（標(biāo)注為PowerManager），這些基礎(chǔ)是在沒有應(yīng)用程序或服務(wù)實際需要電源的情況下處理器不應(yīng)該消耗任何電源的前提下設(shè)計的。Android要求應(yīng)用程序和服務(wù)通過Android應(yīng)用程序框架和本機Linux庫通過喚醒鎖來請求CPU資源。如果沒有主動喚醒鎖，Android將關(guān)閉處理器。

4.0 Android應(yīng)用程序

Android應(yīng)用程序通過Android資產(chǎn)打包工具（AAPT）捆綁到Android包（.apk）中。為了簡化開發(fā)過程，Google提供Android開發(fā)工具（ADT）。ADT簡化了從類到dex文件的轉(zhuǎn)換，并在部署期間創(chuàng)建了.apk。以非常簡化的方式，Android應(yīng)用程序通常由以下組成：

?活動（為用戶應(yīng)用程序創(chuàng)建屏幕需要比較

圖2顯示了Android和Linux 2.6操作環(huán)境之間的主要區(qū)別。首先，Android內(nèi)核是從

Linux衍生出來的，但在主線Linux內(nèi)核分發(fā)之外已經(jīng)大大改變了。為了進(jìn)一步說明這一點，Android既不配備本機X-Windows設(shè)置，也不支持全套標(biāo)準(zhǔn)GNU庫。因此，將任何現(xiàn)有的GNU / Linux應(yīng)用程序或庫移植到Android都是艱巨的任務(wù)（Android中支持X-Windows是可能的）。

Linux和Android之間的最大區(qū)別在于嵌入到Android中的Java抽象層。如圖2所示，Android設(shè)計基于比Linux更深層的實現(xiàn)堆棧。換句話說，Android應(yīng)用程序從實際的內(nèi)核中比在Linux中更遠(yuǎn)（在OS層中有更長的代碼路徑）。Linux應(yīng)用程序的核心是以c和c ++開發(fā)，因此c和c ++代碼代表了主要的Linux應(yīng)用程序環(huán)境。在Linux中，用戶應(yīng)用程序（通過庫和系統(tǒng)調(diào)用子系統(tǒng)）具有直接的內(nèi)核訪問功能，而不是Android（見圖2）[7]。在Android中，內(nèi)核幾乎隱藏在Android操作環(huán)境的深層。在Linux下，可以通過特殊的編譯器標(biāo)志直接優(yōu)化（c，c ++）應(yīng)用程序的進(jìn)程，進(jìn)一步提高應(yīng)用程序性能[7]。此外，Linux操作設(shè)置本身還包含一個非常豐富的庫，調(diào)試器和開發(fā)工具的非常豐富的基礎(chǔ)架構(gòu)，這些工具無法通過Android訪問。

雖然Android設(shè)計基于更深層次的實現(xiàn)堆棧，因此與Linux相比，應(yīng)用程序從內(nèi)核中進(jìn)一步移除，但Android內(nèi)核性能仍然很重要，必須進(jìn)行量化和了解。與Linux一樣，聚合應(yīng)用程序性能仍然受到實現(xiàn)的內(nèi)核原語的效率的影響。與Linux相比，目前只有少數(shù)Android性能，壓力測試和基準(zhǔn)測試工具（如DHTDroid）可用?；贏ndroid系統(tǒng)的快速開發(fā)和部署周期，實際的Android應(yīng)用和內(nèi)核級性能工具的需求在不久的將來會顯著增加。

圖2：Android與Linux 2.6環(huán)境

參考文獻(xiàn)

1.Maker, F., Chan, Y., “A Survey on Android vs.Linux”, University of California, 2009 2.Liang, “System Integration for the Android Operating System”, National Taipei University, 2010 3.Brady, P., “Android Anatomy and Physiology“, Google I/O Developer Conference, 2008 4.Bornstein, D., “Dalvik VM Internals”, Google I/O Developer Conference, 2008 5.Toshiba, “NAND vs.NOR Flash Memory: Technology Overview”, Toshiba, 2006 6.Johnson, “Performance Tuning for Linux Servers”, IBM Press, 2005 7.Heger, D., “Quantifying IT Stability – 2nd Edition, Instant Publisher, 2010 8.Android Wikipedia, 2011 9.Linux Wikipedia, 2011

Mobile DevicesInstruction Set To simplify the discussion, the statement made here is that most of the Linux 2.6 based devices are x86 based systems, whereas most mobile phones are ARM based products.While ARM represents a 32-bit reduced instruction set computer(RISC)instruction set architecture, x86 systems are primarily based on the complicated instruction set computer(CISC)architecture.In general, the statement can be made that ARM(RISC)is executing simpler(but more)instructions compared to an x86(CISC)system.As already discussed, memory is at a premium in mobile devices due to size, cost, and power constraints.ARM addresses these issues by providing a 2nd 16-bit instruction set(labeled thumb)that can be interleaved with regular 32-bit ARM instructions.This additional instruction set can reduce the code size by up to 30%(at the expense of some performance limitations).Ergo, from an overall systems perspective, the incorporation of the thumb instruction set can be considered as an exercise in compromises.Compared to x86 processors, the ARM design reveals a strong focus on lower power consumption, which again makes it suitable for mobile devices [1].3.3 Kernel and Startup Process It is paramount to reiterate that while Android is based on Linux 2.6, Android does not utilize a standard Linux kernel [6],[7].Hence, an Android device should not be labeled a Linux solution per se.Some of the Android specific kernel enhancements include: ? alarm driver(provides timers to wakeup devices)? shared memory driver(ashmem)? binder(for inter-process communication), ? power management(which takes a more aggressive approach than the Linux PM solution)? low memory killer ? kernel debugger and logger During the Android boot process, the Android Linux kernel component first calls the init process(compared to standard Linux, nothing unusual there).The init process accesses the files init.rc and init.device.rc(init.device.rc is device specific).Out of the init.rc file, a process labeled zygote is started.The zygote process loads the core Java classes, and performs the initial processing steps.These Java classes can be reused by Android applications and hence, this step

expedites the overall startup process.After the initial load process, zygote idles on a socket and waits for further requests.Every Android application runs in its own process environment.A special driver labeled the binder allows for(efficient)inter-process communications(IPC).Actual objects are stored inshared memory.By utilizing shared memory, IPC is being optimized, as less data has to be transferred.Compared to most Linux or UNIX environments, Android does not provide any swap space.Hence, the amount of virtual memory is governed by the amount of physical memory available on the device [7].3.4 The Bionic Library Compared to Linux, Androids incorporates its own c library(Bionic)[3].The Bionic library is not compatible with the Linux glibc.Compared to glibc, the Bionic library has a smaller memory footprint.To illustrate, the Bionic library contains a special thread implementation that 1st, optimizes the memory consumption of each thread and 2nd, reduces the startup time of a new thread.Android provides run-time access to kernel primitives [2].Hence, user-space components can dynamically alter the kernel behavior.Only processes/threads though that do have the appropriate permissions are allowed to modify these settings.Security is maintained by assigning a unique user ID(UID)and group ID(GID)pair to each application.As mobile devices are normally intended to be used by a single user only(compared to most Linux systems), the UNIX/Linux /etc/passwd and /etc/group settings have been removed.In addition(to boost security), /etc/services was replaced by a list of services(maintained inside the executable itself).To summarize, the Android c library is especially suited to operate under the limited CPU and memory conditions common to the target Android platforms [2].Further, special security provisions were designed and implemented to ensure the integrity of the system.3.5 Storage Media & File System When it comes to configuring and setting-up mobile devices, traditional hard drives are in general too big(size), too fragile, and consume too much power to be useful.In contrast, flash memory devices normally provide a(relative)fast read access behavior as well as better(kinetic)shock resistance compared to hard drives.Fundamentally, two different types of flash memory devices are common, labeled as NAND and NOR based solutions [5].While in general, NOR based

solutions provide low density, they are characterized as(relative)slow write andfast read components.On the other hand, NAND based solutions offer low cost, high density, and are labeled as(relative)fast write and slow read IO solutions.Some embedded systems are utilizing NAND flash devices for data storage, and NOR based components for the code(the execution environment).From a file system perspective, as of Android version 2.3, the(well-known)Linux ext4 file system is being used [9].Prior to the ext4 file system, Android normally used YAFFS(yet another flash file system).The YAFFS solution is known as the first NAND optimized Linux flash file system.Some Android product providers(such as Archos with ext3 in Android 2.2)replaced the standard Archos file system with another file system solution of their choice.As of the writing of this report, the maximum size of any Android application equals to a low 2-digit MB number, which compared to actual Linux based systems has to be considered as being very small.This implies that the memory and file system requirements(from a size perspective – not from a data integrity perspective)are vastly different for Android based devices compared to most Linux systems.3.6 Power Management In the mobile device arena, power management is obviously paramount.That does not imply though that power management should be neglected on any other system.Hence, power management in any IT system, with any operating system, is considered a necessity due to the ever increasing power demand of today’s computer systems.To illustrate, to reduce and manage power consumption, Linux based systems provide power-saving features such as clockgating, voltage scaling, activating sleep modes, or disabling memory cache.Each of thesefeatures reduces the system's power consumption(normally at the expense of an increased latency behavior)[9].Most Linux based systems manage power consumption via the Advanced Configuration and Power Interface(ACPI).Android based systems provide their own power management infrastructure(labeled PowerManager)that was designed based on the premise that a processor should not consumeany power if no applications or services actually require power.Android demands that applications and services request CPU resources via wake locks through the Android application framework and native Linux libraries.If there are no active wake locks, Android will shutdown the processor.4.0 Android Applications Android applications are bundled into an Android package(.apk)via the Android Asset Packaging Tool(AAPT).To streamline the development process, Google provides the Android Development Tools(ADT).The ADT streamlines the conversion from class to dex files, and creates the.apk during deployment.In a very simplified manner, Android applications are in general composed of: ? Activities(needed to create a screen for a user application – classes with a UI)? Intents(used to transfer control from one activity to another)? Services(classes without a UI, so they can be executed in the background)? Content Providers(allows the application to share information with other applications)5.0 Android and Linux – Comparison Figure 2 discloses the major differences between the Android and the Linux 2.6 operating environment.First of all, the Android kernel was derived from Linux, but has been significantly altered outside the mainline Linux kernel distribution.To further illustrate that point, Android is neither equipped with a native X-Windows setup, nor does it support the full set of standard GNU libraries.Hence, it is a daunting task to port any existing GNU/Linux application or library to Android(support for X-Windows would be possible in Android though).The biggest difference between Linux and Android revolves around the Java abstraction layer embedded into Android.As depicted in Figure 2, the Android design is based on a deeper implementation stack than Linux.In other words, the Android applications are farther removedfrom the actual kernel than in Linux(have a longer code path down into the OS layer).The core of Linux applications are developed in c and c++, hence c and c++ code represents the predominant Linux application environment.In Linux, the user applications(via the libraries and the system call subsystem)have direct kernel access, not so with Android(see Figure 2)[7].In Android, the kernel is almost hidden deep inside the Android operating environment.Under Linux, the make process for(c, c++)applications can directly be optimized via special compiler flags, further boosting application performance [7].Further, the Linux operating setup natively incorporates a very rich infrastructure of libraries, debuggers, and development tools that are not

accessible by Android.While the Android design is based on a deeper implementation stack, and hence the applications are farther removed from the kernel compared to Linux, Android kernel performance is still important and has to be quantified and understood.As in Linux, aggregate application performance is still impacted by the efficiency of the implemented kernel primitives.Compared to Linux, only a few Android performance, stress-testing, and benchmarking tools(such as DHTDroid)are available today.Based on the rapid development and deployment cycle of Android based systems, the need for actual Android application and kernel-level performance tools will increase rather significantly over the near future.Figure 2: The Android vs.the Linux 2.6 Environment References 1.Maker, F., Chan, Y., “A Survey on Android vs.Linux”, University of California, 2009 2.Liang, “System Integration for the Android Operating System”, National Taipei University, 2010 3.Brady, P., “Android Anatomy and Physiology”, Google I/O Developer Conference, 2008 4.Bornstein, D., “Dalvik VM Internals”, Google I/O Developer Conference, 2008 5.Toshiba, “NAND vs.NOR Flash Memory: Technology Overview”, Toshiba, 2006 6.Johnson, “Performance Tuning for Linux Servers”, IBM Press, 2005 7.Heger, D., “Quantifying IT Stability – 2nd Edition, Instant Publisher, 2010 8.Android Wikipedia, 2011

9.Linux Wikipedia, 2011

用于Google App Engine上的通用回合制游戲服務(wù)的架構(gòu)

用于基于Android的游戲

概述：

本文介紹了開發(fā)和評估部署在Google App Engine上的服務(wù)架構(gòu)的工作，可用于促進(jìn)Android設(shè)備上運行的游戲的通用游戲初始化，轉(zhuǎn)換和完成。

Google App Engine及其相關(guān)組件（如持久性和負(fù)載平衡）將被評估為目的。我還想研究如何推動Android設(shè)備。

基于回合的Android游戲的相關(guān)質(zhì)量屬性將被討論并評估Google App Engine和架構(gòu)。

1.0 動機

我目前正在開發(fā)基于回合的Android [ANDROID]游戲，玩家可以在其他Android設(shè)備上與其他玩家玩耍。

為了完成游戲的開發(fā)，我需要研究如何在玩家之間初始化游戲，并且轉(zhuǎn)換可以在設(shè)備之間分配。

本文的動機是評估Google App Engine [GAE]中開發(fā)的解決方案是否可以解決這一挑戰(zhàn)，以及軟件架構(gòu)的外觀。

即使為一個特定游戲產(chǎn)生了動機，我想知道是否可以開發(fā)通用服務(wù)以支持其他游戲。游戲服務(wù)器將不會有任何關(guān)于玩游戲的知識，只負(fù)責(zé)將游戲數(shù)據(jù)分發(fā)為有效載荷。每個游戲應(yīng)用程序負(fù)責(zé)創(chuàng)建和解釋分布式負(fù)載。

另一個動機是我想獲得有關(guān)Google App Engine [GAE]的知識，以便能夠針對未來項目的其他基于云的平臺評估該平臺。

2.0假設(shè)/問題陳述

Google App Engine是用于部署基于回合的服務(wù)器的合適平臺

Android游戲應(yīng)用程序。意味著平臺API和內(nèi)部服務(wù)，從外部服務(wù)的暴露，到持久性足夠豐富，以支持服務(wù)的開發(fā)。

Google App Engine能夠動態(tài)擴展，以便能夠支持突擊播放的游戲。

可以設(shè)計可以由不同的獨立回合制游戲使用的通用服務(wù)。新開發(fā)的游戲可以使用該服務(wù)，而無需更改服務(wù)。游戲開發(fā)人員然后可以專注于游戲設(shè)計和重用相同的游戲服務(wù)。

3.0方法

為了能夠為所描述的問題開發(fā)架構(gòu)，我需要學(xué)習(xí)如何

Google App Engine工作。已經(jīng)審查了文件，我試圖找到關(guān)于如何解決這種挑戰(zhàn)的最佳實踐說明。

解決所述挑戰(zhàn)的解決方案的架構(gòu)已經(jīng)針對該問題進(jìn)行了開發(fā)和評估。

已經(jīng)開發(fā)了建筑原型，以證明我能夠開發(fā)服務(wù)的關(guān)鍵部分。原型的主題是持久性，向設(shè)備發(fā)送通知，以及服務(wù)如何暴露和負(fù)載平衡。

為了檢查Google App Engine是否能夠在玩家增加時進(jìn)行擴展和執(zhí)行，已經(jīng)進(jìn)行了性能測試通用有效載荷。

對于這種架構(gòu)，Google Cloud Messaging是從服務(wù)器向客戶端發(fā)送有效負(fù)載的機制，因此Google Cloud Messaging實際上是有效載荷格式和大小的決定性因素。

4.2 Google App Engine 本段描述了Google App的一些功能和特性 引擎，以及我如何使用它。云特征

Google App Engine可以被稱為平臺即服務(wù)（PaaS）云提供商。PaaS是一種服務(wù)，開發(fā)人員不用擔(dān)心他的解決方案將被執(zhí)行的硬件，操作系統(tǒng)甚至執(zhí)行平臺。

PaaS表征是在“云端突破：朝著云定義”一文中作出的（Vaquero et al。，2009）。只要部署的應(yīng)用程序遵守一些實施標(biāo)準(zhǔn)，PaaS提供商將服務(wù)于該服務(wù)。Google為開發(fā)人員提供了一套額外的服務(wù)，如持久性，身份管理，緩存等。有關(guān)持久性的更多信息可以在本文后面找到。

Google App Engine由于其PaaS特性，是對本文進(jìn)行檢查的明顯選擇。這將使游戲開發(fā)者有可能集中精力制作酷炫游戲，而不用擔(dān)心如果游戲在一夜之間變得流行，玩家將從數(shù)百人

增加到數(shù)萬人。在Google App Engine上托管的服務(wù)具有自動擴展的能力，并且具有性能和可用性等質(zhì)量屬性。語言

Google App Engine支持在Pyton，GO和Java中開發(fā)的應(yīng)用程序。

由于我是Java開發(fā)人員，我想使用提供Java庫的Google Cloud消息傳遞;我將專注于創(chuàng)建基于Java的架構(gòu)。

Google App Engine可以創(chuàng)建Java企業(yè)[JEE]應(yīng)用程序，其中包含JSP和servlet的戰(zhàn)略存檔可以部署和公開為服務(wù)。通訊

對于Android設(shè)備和Google App Engine之間的通信，我將使用RESTFul接口[REST]。選擇RESTful的界面是因為它非常輕便，如果游戲服務(wù)應(yīng)該擴展到支持其他平臺或設(shè)備而不是Android，可以很容易地被不同的平臺使用。此外，使用RESTful接口非常容易，因為大多數(shù)開發(fā)環(huán)境和編程語言都具有HTTP客戶端實現(xiàn)。持久性

Google App Engine提供樹不同的持久化數(shù)據(jù)機制。Google描述了這樣的機制： App Engine資料儲存庫

提供NoSQL無模式對象數(shù)據(jù)存儲，具有查詢引擎和原子事務(wù)。Google Cloud SQL 根據(jù)熟悉的MySQL數(shù)據(jù)庫，為您的App Engine應(yīng)用程序提供一個關(guān)系型SQL數(shù)據(jù)庫。Google云端存儲

為大小達(dá)TB的對象和文件提供存儲服務(wù)。

由于游戲服務(wù)旨在能夠擴展到極高的負(fù)載，許多游戲和許多玩家，我想檢查App Engine數(shù)據(jù)存儲區(qū)。部署

在Google App Engine上部署新版本的服務(wù)時，可以選擇要部署的版本。如果服務(wù)已經(jīng)在以前的版本中運行，則此版本在新版本已部署之前仍將處于活動狀態(tài)。

部署的新版本可以在被激活之前進(jìn)行私有測試，并可供最終用戶使用。這是Google App Engine非常重要和有價值的功能，因為它可以在不停機的情況下更新您的服務(wù)。當(dāng)新版本經(jīng)過測試和激活后，用戶只需直接進(jìn)入新的部署。

這種熱的部署原因意味著您必須了解您的游戲和用戶狀態(tài)以及您需要如何設(shè)計您的服務(wù)。這意味著您必須開發(fā)無狀態(tài)服務(wù)，無論客戶端最后調(diào)用的服務(wù)實例無關(guān)緊要。計費

由于Google App Engine的特點是PaaS云解決方案，所以付款策略是您只需支付實際使用的資源。這意味著如果你的應(yīng)用程序沒有被使用，或者如果它不被非常使用，它將花費你沒有什么甚至沒有什么來暴露你的服務(wù)。您的服務(wù)使用的越多，您將花費的越多。您將通過CPU，存儲和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)等資源的特定使用來計費。

每個應(yīng)用程序都有配額，在其中可以完全免費公開您的服務(wù)。配額每24小時重置一次。這意味著，只有當(dāng)您的應(yīng)用程序達(dá)到一定負(fù)載時，您才需要付費使用Google App Engine，因此，您也可能因此而獲得收入。圖1顯示了單獨監(jiān)控和計費的資源。

如果服務(wù)例如自動縮放到更多的實例，因為較高的負(fù)載，您將使用更多的實例小時，最終將為此計費。

另一方面，當(dāng)您的應(yīng)用程序未被使用時在夜間或周末期間，您將無費用。對于所示示例，只有一個活動實例。

圖2來自Google App Engine儀表板的原型配額概述

Google App Engine儀表板可讓您輕松監(jiān)控應(yīng)用程序在一定時間內(nèi)公開的費用。

這種支付策略的缺點是，當(dāng)您的服務(wù)負(fù)載增加時，您很難估計資源使用情況。這是很難解釋給你的公司，因為你的財務(wù)負(fù)責(zé)人喜歡他的費用的可預(yù)測性。

希望通過使用Google App Engine，比建立自己的基礎(chǔ)設(shè)施更具成本效益。

了解Google App Engine是否具有成本效益，這不是本文的一部分。應(yīng)該開展進(jìn)一步的工作，包括成本效益分析來解決這個問題。

4.3 Android的Google Cloud Messaging 當(dāng)一個游戲?qū)κ州喌綍r，我們需要能夠通知一個特定的玩家關(guān)于這個回合的結(jié)果，從而將主動權(quán)交給下一個玩家。

現(xiàn)代移動平臺具有將通知推送到移動設(shè)備的功能。

Apple的Apple通知機制稱為“Apple Push Notification Service”。

Google具有類似于Android設(shè)備的功能。這項服務(wù)稱為“Google Cloud Messaging”[GCM]。Google Cloud Messaging [GCM]是由Google提供的一項服務(wù)，可以將服務(wù)通知推送到基于Android的設(shè)備。

消息可以包含高達(dá)4kb的有效載荷數(shù)據(jù)。Android應(yīng)用可以訂閱給定服務(wù)的通知。

根據(jù)Google的說法，Google Cloud Messaging解決方案是完全免費的。

4.4進(jìn)一步工作

持久性

有必要進(jìn)一步檢查持久性是如何進(jìn)行的。本文只是劃傷了數(shù)據(jù)存儲的表面。開發(fā)服務(wù)

本文最明顯的任務(wù)就是做實際的解決方案。開發(fā)的架構(gòu)是開始開發(fā)的良好起點。為客戶開放SaaS解決方案

該架構(gòu)是以某種方式開發(fā)的，因此該服務(wù)可以支持許多不同的游戲。這樣做可以讓您完成多租戶解決方案，其他人可以租用您的服務(wù)。

在文中“一個突破云：一個云定義”[Vaquero等，2009]，這種公共服務(wù)被分類為SaaS（軟件即服務(wù)）解決方案，如果成功，你可以賺錢這個解決方案

為了能夠使其成為多租戶解決方案，您必須開發(fā)管理模塊，管理功能并進(jìn)行計費。成本效益分析

本文的重點是技術(shù)性。如果游戲服務(wù)器解決方案應(yīng)該在Google App Engine上取得成功，那么應(yīng)該給予某種利潤。進(jìn)一步的工作將包括在Google App Engine上開發(fā)和部署成本效益分析。

使解決方案iOS兼容

開發(fā)的架構(gòu)只適用于Android設(shè)備，但未來發(fā)展的明顯選擇將是使該解決方案也適用于iOS設(shè)備。

蘋果已經(jīng)銷售了超過500.000.000個iOS設(shè)備[iOS]，因此通過使解決方案支持iOS，潛在客戶的數(shù)量將會爆炸。

將Google App Engine與其他PaaS環(huán)境進(jìn)行比較

應(yīng)該將本文的結(jié)果與其他PaaS環(huán)境的分析進(jìn)行比較，然后才能確定進(jìn)一步開發(fā)的環(huán)境。

5.0 相關(guān)工作

5.1蘋果measuring it against quality attribute scenarios.4.0 Analyses and Results 4.1 Concept and requirements of the gamer server The primary functionality of the gamer server is to connect players and facilitate change of turns and communicate game progress between two players.The game server does not know anything about the game being played.Its finest task is to distribute data payload between the players android application.All the functionality about interpreting the meaning and state of the payload data is in the hands of the android application.This makes the server usable for most turn based online games like chess, backgammon, etc.where there are two contestants.The functionality of the game server can be divided into the following function areas:

Game initialization The task of the game server is to facilitate an online game between two players.Before a game can begin, it is of cause necessary to establish the link between two players.The game server has two very different ways of establishing the connection: Known opponent The most obvious way of playing a game, must be to play against an opponent you already know.The game server supports initialization of a game between one named player and another.In other words, a player can ask another player, already created on the same game server, to play a game.The player enquired to play can then either accept or reject the challenge.Random opponent Another way for a player to initialize a game is to ask the game server to find an opponent for him.The game sever can then match two random players, both looking for opponents, and initialize a game between them.This way of initializing games between random players are used both by the games Wordfeud [WF] and Quiz battle [QB].One of the advantages of supporting this kind of random-player game initialization is that a player might not stop playing the game just because he doesn’t know any other players.This makes it more likely that he keeps playing, and thereby increasing the revenue for the game provider.The last part of the game initialization is to randomly choose which player is to commence the game, and thereby doing the first turn.Turn management and communication of game progress After a game has been initialized between two players, the job of the game server is to facilitate when turn changes from one player to another.When a player is about to end his turn, he calls the game server, with data payload representing the changed state or the state of the entire game.The game server then notifies the waiting device and application of change of turn, and distributes the game state payload.It is then the up to the waiting application to interpret the payload and show the player the games state changes made by the opponent player.The game server does not know anything about the game.It just distributes payload from one player to

第五篇：過程控制系統(tǒng)論文

過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史

“過程控制”是現(xiàn)代工業(yè)自動化的一個重要領(lǐng)域.隨著各類生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)提高,生產(chǎn)過程的連續(xù)化、大型化不斷強化，隨著對過程內(nèi)在規(guī)律的進(jìn)一步了解，以及儀表、計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)過程控制技術(shù)獲得了更大的進(jìn)展?！哆^程控制系統(tǒng)》是過程控制自動化及相關(guān)專業(yè)的一門主要專業(yè)課程。過程控制系統(tǒng)可分為常規(guī)儀表過程控制系統(tǒng)與計算機過程控制系統(tǒng)兩大類。前者在生產(chǎn)過程自動化中應(yīng)用最早，已有六十余年的發(fā)展歷史，后者是自20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的以計算機為核心的控制系統(tǒng)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，過程控制已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。

1.基地式控制階段(初級階段)

20世紀(jì)50年代,生產(chǎn)過程自動化主要是憑生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器,采用比較笨重的基地式儀表(如自力式溫度控制器,就地式液位控制器等),實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備就地分散的局部自動控制。在設(shè)備與設(shè)備之間或同一設(shè)備中的不同控制 系統(tǒng)之間，沒有或很少有聯(lián)系，其功能往往局限于單回路控制。過程控制的目的主要是幾種熱工參數(shù)(如溫度，壓力，流量及液位)的定值控制，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定。時至今日,這類控制系統(tǒng)仍沒有被淘汰，而且還有了新的發(fā)展，但所占的比重大為減小。

2.單元組合儀表自動化階段

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合,就是把自動控制系統(tǒng)儀表按功能分成若干單元，依據(jù)實際控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，因此單元組合儀表使用方便，靈活。單元組合儀表之間用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的信號聯(lián)系，氣動儀表(QDZ系列)為20~100kPa氣壓信號，電動儀表為0~10mA直流電流信號(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流電流信號（DDZ—Ⅲ系列）。由于電流信號便于遠(yuǎn)距離傳送，因而實現(xiàn)了集中監(jiān)控與集中操縱控制系統(tǒng),對提高設(shè)備效率和強化生產(chǎn)過程有所促進(jìn)，使用那個了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備日益大型化與連續(xù)化發(fā)展的需要。隨著儀表工業(yè)的迅速發(fā)展,對過程控制對象特性的認(rèn)識，對儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)計計算方法等都有了較大的進(jìn)步。但從設(shè)計構(gòu)思來看，過程控制仍處于各控制系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián)或關(guān)聯(lián)甚少的定值控制范疇,只是控制的品質(zhì)有了較大的提高。單元組合儀表已延續(xù)了幾十年,目前國內(nèi)還廣泛應(yīng)用。由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),其控制策略主要是PID控制和常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)(如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。

3.計算機控制的初級階段

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了計算機控制系統(tǒng)，最初是直接數(shù)字控制(DDC)實現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及與推廣就被集散控制系統(tǒng)(DCS)所替代。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示，實時監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)的生產(chǎn)。就控制策略而言，DCS仍以簡單的PID控制為主,再加上一些復(fù)雜的控制算法,并沒有充分發(fā)揮計算機的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀(jì) 80年代以后出現(xiàn)了二級優(yōu)化控制 ,在DCS的基礎(chǔ)上實現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機和DCS(或電動單元組合儀表)相結(jié)合，構(gòu)成二級計算機優(yōu)化控制。隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS出現(xiàn)了開放式系統(tǒng),實現(xiàn)多層次計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的管控一體化系統(tǒng)(CIPS)。同時，以現(xiàn)場總線為標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)以微處理器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行全數(shù)字化,雙向和多站通信的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來革命性變革 ,開辟控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。

當(dāng)前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要特點是:生產(chǎn)裝置實施先進(jìn)控制成為發(fā)展主流;過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注;傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開放式系統(tǒng);綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)是發(fā)展方向。

綜合自動化系統(tǒng)，就是包括生產(chǎn)計劃和調(diào)度,操作優(yōu)化,先進(jìn)控制和基層控制等內(nèi)容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)(簡稱管控一體化系統(tǒng))。這類自動化系統(tǒng)是靠計算機和及其網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的,因此也稱為計算機集成過程系統(tǒng)(CIPS)。這里,“計算機集成”指出了它的組成特征，“過程系統(tǒng)”指明了它的工作對象,正好與計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)相對應(yīng),有人也稱之為過程工業(yè)的CIMS。

可以認(rèn)為，綜合自動化是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標(biāo),以計算機為主要技術(shù)工具，以生產(chǎn)過程的管理和控制的自動化為主要內(nèi)容,將各個自動化 “孤島”綜合集成為一個整體的系統(tǒng)。近二十幾年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅猛發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此,減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響也已納入了過程控制的目標(biāo)范圍,綜上所述,過程控制的主要目標(biāo)有保障生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn),達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量，盡可能減少原材料和能源消耗,把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降低到最小程度。由此可見，生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進(jìn)文明生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全和提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，是20世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。

以上為過程控制系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。

電專111班

孟陽

120114303113