Microcomputer Applications V ol.26,No.5,2010
学习园地微型电脑应用2010年第26卷第5期
文章编号：1007-757X(2010)5-0054-03
一种基于动态二进制翻译的硬件支持Profile 技术
杨辉兵，管海兵，梁阿磊
摘要：传统的基于动态二进制翻译器的profiling 策略分为3种：基于基本块、基于跳转边、基于路径跟踪。使用纯软件的profiling 系统一般地说会带来平均30%的性能开销。如果在动态优化中得到硬件的支持，系统的整体性能将得到显著的提高。其中，软硬件协同设计中的难点，就是软硬件之间的通信开销和软硬件划分。该文针对动态二进制翻译中的优化阶段，使用一种硬件支持的运行是profile 收集新方法来取代纯软件的profiling 方法，把软硬件之间的通信开销降到最低，并以此来提高动态二进制翻译的整体性能。此方法可以在运行时准确地，并且以很小的开销收集Profile 信息，从而更好的优化系统。关键词：动态二进制翻译；profile 信息；软硬件协同设计中图分类号：TP311
文献标志码：A
0引言
传统上，软件开发者已经使用profile(程序轮廓)给编译
过程提供反馈。在profile 开销和由于profile 而自然增加的稳定状态下的性能获益之间，存在一个重要的性能权衡。Profile 开销由两部分组成,一是为了放置程序分析探针而需要开始分析程序结构的时间，二是实际收集profile 数据的时间。获益是由于更好的优化代码而减少的执行时间[1]。由于程序的动态行为对程序性能的影响是巨大的，同时动态行为又显著地受到了输入模式的影响，而静态分析是无法预知程序的动态输入模式的，因此有必要对静态编译生成的二进制代码在程序的运行时刻，根据程序的动态输入模式及相关的动态行为进行进一步的优化，从而提高程序的运行效率[2]
。
动态优化技术是在应用程序的运行时刻对程序的信息进行统计和分析，并对程序的关键段进行必要的优化，从而提高程序的性能。由于在动态时刻对程序进行统计、分析、优化等都要耗费时间，所以动态优化必须及时发现程序的关键段，并采用快速而高效的分析、优化方式，以得到理想的优化效果[3]。现在大多数虚拟机的动态优化技术是用纯软件的方式实现的，只有少数的系统级的虚拟机可能使用硬件来实现profiling(可译为”剖分”)技术，如BOA [3]。
1研究的背景
在软硬件协同设计的虚拟机方面，研究的还不多，起步
较晚，直到最近十几年，随着虚拟机的广泛应用和发展，企业界和学术界才开始对硬件支持的虚拟化技术做深入研究。正如IBM 公司Watson 实验室的Leendertvan Doorn 在2006年的ACM Virtual Execution Environment 大会上指出[6]，硬件支持的虚拟化技术已经成为一种趋势。2008年召开的国际计算机体系结构会议(ISCA)，专门为虚拟机的核心技术－动态二进制翻译设立了一个Workshop [7]，其三大主题分别为：翻译和代码发现的硬件支持;优化的硬件支持;运行时管理的硬
件支持。可见，硬件支持的虚拟化技术已经受到学术界越来越多的关注。最著名的软硬件协同设计虚拟机有IBM 公司的
DAISY [5]，Intel 公司的VT(Virtualization Technology)[8]和
Transmeta 公司的Crusoe 处理器系统[9][10]。
基于软硬件协同方法的虚拟机设计，结合软硬件协同设计和虚拟机技术，通过在原有的处理器芯片上增加虚拟机协处理器，软件和硬件的紧密耦合来实现进程虚拟机。软硬件协同设计改变了传统基于纯软件的虚拟机的结构和各单元分工，充分发挥软件和硬件各自的优点，用硬件加速来缓解虚拟机的性能瓶颈，从而达到整体系统的更好的性能。相比纯软件实现的虚拟机性能有显著的提高，并提高对用户透明性。
在动态二进制翻译系统中，动态优化对提升系统整体性能是至关重要的。如果在动态优化系统中得到硬件的支持，系统的整体性能将显著的提高。本文针对动态二进制翻译中的优化阶段，使用硬件支持的profiling 技术取代纯软件的profiling 技术来降低整个系统的开销，从而提高动态二进制翻译的整体性能。该课题的研究目标是基于自主开发的进程
虚拟机CrossBit [4]
，采用硬件支持的profiling 技术来降低CrossBit 系统的开销，从而提高系统的整体性能。
2总体设计
在通过调研国内外关于硬件支持Profiling 系统的基础上，本文结合动态二进制翻译技术进行了创新设计，使得我们的Profiling 系统导致的开销非常小，并且保证了收集到得Profile 信息的准确性。同时，我们的系统与传统的基于Instrumentation 的硬件支持的Profiling 系统相比更具有通用性。这样的基于Instrumentation 的方法可以方便的移植到其他的动态二进制翻译系统中去，同时也对以后的使用硬件来支持软件监视功能提供了一个基础平台的作用。2.1基于CrossBit 的硬件支持Profiling 系统的流程
基于CrossBit 的硬件支持Profiling 系统的流程如图1所示：
———————————
基金项目：本文得到了国家自然科学基金(项目编号：60773093，60873209)
作者简介：杨辉兵()，男，上海交通大学软件学院，硕士研究生，主要研究方向为软硬件协同设计，上海
管海兵，上海交通大计算机系，教授，博士生导师，上海梁阿磊，上海交通大学软件学院，副教授，硕士生导师，上海1981-200240
200240
200240
Microcomputer Applications V ol.26,No.5,2010学习园地微型电脑应用2010年第26卷第5期
图1基于CrossBit的硬件支持Profiling系统的流程
2.2总体流程
在图1中，位于系统总线的左边是一个Profiling系统的
软件部分，右边是Profiling系统的硬件部分，通过该总线进
行交互。接下来的是对图1的一个流程的具体步骤描述。
具体的步骤为：
1）加载MIPS体系结构的可执行程序到CrossBit的进
程空间里，获得此可执行程序的入口地址。然后，以基本块
为单位划分程序，一个基本块通常以一条跳转指令或系统调
用指令所指向地址的指令为开始，以下一条跳转指令为结
束。完成基本块的划分之后，在每个基本块中插入一条目标
体系结构的存储指令。其中，源寄存器域的值为装载每个基
本块首地址源体系结构程序计数器值的本地寄存器号，地址
寄存器域的值为装载有缓冲区模块首地址值的寄存器号，偏
移量的值为零。具体在基本块的什么位置插入储存指令是由
CrossBit在获得了装载有基本块的首地址源体系结构程序
计数器值的寄存器号后确定的，此储存指令插入到含有基本
块的首地址源体系结构程序计数器值的寄存器号的指令之
后的第一条指令位置处。此寄存器号通过CrossBit里的寄存
器分配来满足。
2）在CrossBit中，分配一块内存区域存放一个计数器
映射表，计数器映射表如图2所示，计数器映射表包含有源
体系结构程序计数器和传统计数器两项，源体系结构程序计
数器项是存放每个基本块首地址源体系结构程序计数器值
的项，传统计数器项存放的是计数器值。在翻译基本块之前，
在CrossBit中嵌入一小段汇编代码序列来传递计数器映射
表的首地址值，该段代码只执行一次，该小段汇编代码的最
后一条是目标体系结构的储存指令,其中源寄存器域的值为
计数器映射表的首地址。
图2计数器映射表
其中传统计数器_变量存放了计数器映射表
的首地址值，FIFO_变量存放了FIFO缓冲区的首
地址。这段嵌入汇编代码为：
__asm__(
“:lwz%%r9,%0\n\t”
“:stw%%r9,%1\n\t”
:
:”m”(mt_baseaddr),“m”(FIFO_baseaddr)
)
通过profiling模块获得此计数器映射表的首地址值，
profiling模块如图3所示，profiling模块第一次从缓冲区模
块取到的值就是计数器映射表的首地址，在profiling模块内
保存此值到一个寄存器里，从而可以保证接下来的源体系结
构程序计数器值的查找操作。
3）当程序执行到插入的储存指令时，此指令触发缓冲
区模块，把每个基本块的首地址源体系结构程序计数器值存
储在缓冲区模块中。profiling模块从缓冲区模块中取出此源
体系结构程序计数器值，存放在第一寄存器中，根据一个取
每个源体系结构程序计数器值的后16位的哈希函数值，加
上计数器映射表首地址的值来查找计数器映射表中对应的
源体系结构程序计数器值，是否与从缓冲区模块中取到的源
体系结构程序计数器值相等；如果相等，则更新第二寄存器
中值对应的寄存器映射表中的计数器值；如果不相等，再比
较第一寄存器和第二寄存器中的源体系结构程序计数器值
的后16位值，如果后16位值不相等，则没有冲突发生，把
此第一寄存器中的源体系结构程序计数器值写入计数器映
射表的相应表项中，并设置相应计数器的值为1，如果比较
的两源体系结构程序计数器值的后16位相等，则冲突发生，
写入到本地内存中的下一个计数器值的后16位值不相等的
内存中。
图3专用Profiling硬件模块
4）程序执行过程中，当一个基本块的profile
信息收集完毕后，将计数器映射表中的对应基本块的计
数器值和设定的阈值相比较，如果比阈值小,则跳到后面基
本块继续执行，如果变量超过阈值，则生成相应的超级块或
路径跟踪，从而集中进行程序的动态优化。
3实验方案和数据
评测依据是采用SPEC2000基准测试程序。评测范畴主
要针对两个方面：
Profiling的开销分析
收集到的Profile信息的准确性
试验硬件平台为XILINX ML300开发板（VIRTEX-II
Pro）：
CPU：PowerPC405硬核，300MHz（无浮点运算单元）
内存：256MB
磁盘：GB的F(F)卡
其中，GB的F卡分为3个区，分别是F T6格式的mt baseaddr
baseaddr
1C Compact lash
1C A1
100MB，500MB的LINUX根分区和400MB的SW AP分区。因为该开发板只有256MB的DDR内存，对动态二进制翻译器CrossBit来说，最少需要512MB的内存才能跑起来。所以，定制操作系统内核时，就需要把支持SW AP分区的工程编译进去。根文件系统制作的时候也需要把swapon、swapoff等命令编译进去。
软件环境：
本试验采用的测试程序为SPEC CPU2000，SPEC CPU2000是SPEC组织推出的一套CPU子系统评估软件。
操作系统内核采用的是Linux-xlnx-2.6.26（专门针对此开发板的内核）。
3.1Profiling开销分析
收集Profile信息后做的优化能够带来整体性能的提升，同时自身也有一定的开销，性能的提升减去开销就是热路径优化的最终效果。我们主要对Profiling系统的开销和收集到得Profile信息的准确性很关心。这一节主要对SPEC2000中整数测试,集中于gzip,mcf,parser,bzip,twolf,crafty进行测试，观察最终的效果。由于CrossBit的PowerPC后端实现的还不是很完善，有些SPEC程序还跑不通，所以我们有针对性的选择了其中的6个作为我们实验的测试程序。而且它们的输入集都是test input（因为CPU的频率只有300MHz，如果跑reference input，需要很长的时间，由于内存的限制，有的时候可能会出现内存不够的情况），结果见表1。
从表1可以看出，测试集合代表了6种不同类型的程序，涵盖了大部分程序运行的特性。由此可见，只有bzip2的开销大于3.0%,可能是因为需要很大的内存空间，而开发板只有256MB的内存，其它的空间需要通过SW AP从CF卡中交换过来。这样交换的时间久占据了很大部分，从而导致开销不断增大。如果采用512MB的内存，那么由于更少的交换分区操作的原因Profiling系统的开销可能还会更少。其它的SPEC程序都小于等于3.0%，平均也只有2.7%。这对于一般的Profiling系统是一个非常小的开销。在这样的开销下，做Profiling系统是非常有应用前景的。因为一般不做软件Profiling的原因就是因为开销太大。如果需要再进一步分析的话，需要跑通更多的SPEC程序来验证开销结果。
与用纯软件在CrossBit上的实现相比，使用软硬件协同设计的Profiling系统开销更小。但是，这样的比较是在不用硬件平台下进行的，一个是通用的PC机，而另一个是嵌入式开发板，比较的意义不大。但是，在我们的设计中可以在IP核内对Profile信息进行更多的处理。这样，对基于边的和基于路径跟踪的Profiling系统就可以节省更多的开销。这样，就更具有可执行性。
相比于吴佑峰和李永丰做的系统[11]的开销0.6%来说，本文开发的系统开销是平均2.7%，都是一个非常小的开销。但是，[11]中的系统需要修改IA32的体系结构，虽然加的指令不多，但是那样就失去了通用性。而本文设计开发的系统具有通用性，可以很容易的移植到其他虚拟机系统中，只需要修改一些具体的体系结构相关的设计。
表1有硬件支持Profili ng系统与原始无Profiling系统的开销比较
B ench-m
ark 无硬件、无
Profil ing(s)
有硬件、有
Profiling(s)
P rofiling开
销比率
Mcf34.8235.88 3.0% Gzi p394.34399.15 1.3% bzip2811.76857.93 5.7% Twolf301.20310.28 3.0% parser2271.292290.290.8% Crafty2539.032601.30 2.5%3.2Profiling的准确性分析
Profiling的开销来自翻译过的基本块中插入代码的执行。收集到的Profile信息放在了一个计数器映射表中，可以通过打印出其中的SPC值和计数值来对比使用纯软件获得的Profile信息。与纯软件Profiling系统收集到的Profile 信息进行比较可以有一个较直接的数据比较。在我们的硬件支持的Profiling系统中，通过在每个基本块中插入一条目标体系结构存储指令可以使收集到的Profile信息准确，因为只要程序正常执行就可以保证每个基本块都可以被记录。但是计数器映射表的大小有限，从而使收集到的Profile信息与理想收集到的信息有一些不一致。
通过对比，可以看到我们使用软硬件协同设计获得的Profile信息和使用纯软件获得的Profile信息绝大部分一致。我们只需要在IP核中加入一些必要的寄存器，就可以完全传递形成超级块或路径tracing的信息，而且全部可以在硬件IP核中实现。这样，就可以节省更多的开销。
4结论
通过实验，我们已经收集到了准确的profile信息，并且是以非常低的开销来收集profile信息。从而，以此技术实现的有超级快的profiling系统可以获得更好的性能。如果需要做更进一步的扩展，可以使用硬件实现怎么利用这些信息进行超级块或路径tracing的工作。
参考文献
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(收稿日期：5)
2010-02-2
pro cess,part o f the program code,experiment results are g iven in this pap er and MATLAB as a tool is used to design fo r the p rogram code.
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Key wor ds:User Access Patterns;Data Mining;Bo ok Website
Address：1954Huashan R d.,Shanghai,P.R.China
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第二章生长与代谢的生物化学 2.1 前言 一个微生物以生产另一个微生物为目的。在某些情况下，利用微生物的生物学家们希望这样的情况能够快速频繁的发生。在另外一些产物不是生物体自身的情况下，生物学家必须对它进行操纵使微生物的目标发生变化，这样以来，微生物就要努力的挣脱对它们繁殖能力的限制，生产出生物学家希望得到的产物。生物体的生长过程及其生产出的各种产物与微生物代谢的本质特点是密不可分的。 代谢过程是两种互相紧密联系又以相反方向进行的活动过程。合成代谢过程主要是细胞物质的生成，不仅包括构成细胞的主要组成物质（蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物等等），同时也包括它们的前提物质——氨基酸、嘌呤与嘧啶、脂肪酸、各种糖与糖苷。合成代谢不是自发进行的，必须由能量所推动，对大多数微生物来说，是通过一系列的产能分解代谢过程来供给能量。碳水化合物分解为CO2和水的过程是最为常见的分解代谢反应，然而微生物以这样的方式还能够利用更大范围的还原性含碳化合物。分解代谢与合成代谢所有微生物生物化学的基础，可以从两者的平衡关系或者分别对它们进行讨论。 实际中，我们要有效的区分那些需要空气中的氧进行需氧代谢的生物与那些进行厌氧代谢的生物。还原性含碳化合物与O2反应生成水和CO2，这是一个高效的放热反应过程。因此，一个进行需氧代谢的生物要使用一小部分底物进行分解代谢以维持某一水平的合成代谢，即成长过程。对于厌氧型生物，其底物的转化的过程基本上是一个不匀称的反应（氧化还原反应），产生很少的能量，因此，大部分底物都要被分解从而
维持一定水平的合成代谢。 在生物体中这种差别能够明显的体现出来，比如酵母，它属于兼性厌氧生物，即它可在有氧条件下生长也可在无氧环境下生存。需氧酵母使糖以同样的速度转化为CO 2和水，相对产生高产量的新酵母。而厌氧条件下，酵母菌生长缓慢，此时酵母被有效的转化为酒精和CO 2。 2.2 代谢与能量 分解代谢与合成代谢间的有效联系在于，各种分解代谢过程促进少量反应物的合成，而后又被用来促进全面的合成代谢反应。在这种重要的中间产物中，其中最为重要的是ATP ，其含有生物学家所说的“高能键”。在ATP 分子中，酐与焦磷酸残基相联。高能键在水解过程中所产生的热量就被用来克服在其形成过程中需要摄入的能量。像ATP 这类分子，为细胞提供了流通能量，当将ATP 用于生物合成反应时，其水解产物为ADP （腺苷二磷酸）或者某些时候为AMP （腺苷一磷酸）：（反应式） 仍含有一个高能键的ADP 通过腺苷酸激酶反应也可生成ATP ：（反应式）。 磷酸化作用是生物体中普遍的反应，通常由ATP 作用而发生。 经过磷酸化生成的物质通常比最初的化合物更具有反应活性，用无机磷酸进行磷酸化反应是无法进行的，因为，平衡反应式的相反方向生成大量的水（55M ）。 细胞的“能量状态”认为是由占有优势的组分：ATP 、ADP 、AMP 作用形成的。为了给出一个量值，Daniel Atksirson 提出了“能荷”这个概念，定义一个细胞的能荷为： 在“满荷”细胞中，仅含有ATP 一种腺嘌呤核苷酸，它的能荷值定义为 1.0。如果三种核苷酸的量相等，即ATP=ADP=AMP ，则细胞的能荷为ATP+0.5 ADP ATP+ ADP+AMP
第七章仪器化 7.1介绍 本章主要介绍发酵过程中检测和控制的仪表。显然这些仪表并不时专门用于生物发酵领域的，它们在生物工程或相关的领域中也有广泛的应用。在实际中，大多数应用与生物工程的分析仪表并不是由生物工程发展的产物，至今，生物学家常用的仪表是在化学工业中应用的而发掌出来的。但是，这些精确的仪表并不是为更加复杂的生物反应专门设计的，在计算机控制出现以后，这表现的更加明显。 计算机自动化的发展主要基于各种探测器的发展，它们可以将有意义的信号转化成控制动作。现在适合于提供发酵过程详细参数的适当仪器已经有了很大的改进，这可以提高产量和产率。遗憾的是，在商业化中实现这些自动控制还很困难，但是改变这种情况只是时间的问题。本章只讨论现有的仪表和设备，它们目前都有各自的局限性。 计算机控制是目前发酵工程中的惯用语，不久之后，发酵过程也许真的可以和计算机匹配。但是在这一进步过程中，我们开始考虑一句谚语，“工具抑制创造性思维”。计算机控制需要在线仪表，我们在章中会有涉及。 7.2 术语 如果我们所有对生物工程过程的理解需要仪表，我们真正熟悉我们所用的仪表就非常重要，否则我们就会对这些仪
表的适用性和特性产生错误的判断。下面对一些常用的性质加以介绍。 反应时间通常是描述90％输入信号转换成输出信号所需要的时间。作为经验法则，用于生物系统的仪表的反应时间要小于倍增时间的10％。因此，在典型的发酵工程中，如果倍增时间是3h，超过18min反应时间的仪表将无法完成在线控制。很多仪表有更小的反应时间，它们通常被用于一些其它样品的操作，它们的测定和控制动作的之后时间更长。 灵敏度是衡量仪表输出结果变化和输入信号变化之间的关系。通常，考虑到高灵敏度的仪表可以测量微小的输入变化，灵敏度越高的仪表越好。然而，仪表的其它参数，如线性，精确性，和测定范围也是选择仪表的考虑因素。 输入与输出的线性关系是二者最简单的关系，校正过程也最为容易。 分辨率是可以测定的输入信号的最小值，通常以仪表读数最大偏转角的百分数来表示。 残留误差是指输出结果与输入保持恒定时的真实结果的偏离值。 重现性永远不要被忽视，只要有可能，就要对仪表进行校正，尤其是那些测定氧气和二氧化碳测定的仪表。 7.3 过程控制 在过程控制中，有三种可能实现的目标：
1.1 生物技术的属性 生物技术是一个属于应用生物科学和技术的一个领域，它包含生物或亚细胞组分在制造行业、服务也和环境管理等方面的应用。生物技术利用细菌、酵母菌、真菌、藻类、植物细胞或培养的哺乳动物细胞作为工业过程的组成成分。只有将包括微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学、化工原理在内的多种学科和技术综合起来才能获得成功的应用。 生物技术过程通常会涉及到细胞的培养和生物量，并得到所需的产品，后者可进一步分为：生成所需产品（如酶、抗生素、有机酸和类固醇）； 原料的分解（如污水处理、工业废料处理和石油泄漏处理）。 生物技术的反应过程是分解过程，即把复杂化合物分解为简单化合物（如葡萄糖分解为乙醇），也是合成或同化过程，即把简单的分子合称为复杂的化合物（如抗生素的合成）。分解过程通常释放热量，而合成过程通常吸收能量。 生物技术包括发酵过程（如啤酒、果酒、面包、奶酪、抗生素和疫苗的生产）、供水与废物处理、食品技术以及越来越多的新应用，包括从生物医学到从地品位矿石中回收金属各个领域。由于生物技术的普遍性，它将在许多工业生产过程中产生重大的影响。理论上，几乎所有的有机物都能用生物技术来生产。到2000年，生物技术在未来全球市场的潜力预计接近650亿美元（表1.1）。然而，我们必须意识到，许多重要的生物产品仍将利用现有的分子模型通过化学方法合成。因此，应该从广义上来理解生物化学和化学以及他们与生物技术的关系。 生物技术所采用的众多技术通常比传统工业更经济、更低能耗、更安全，而且生产过程中的残留物都能够通过生物降解而且无毒。从长远来看，生物技术提供了一种可以解决众多世界性难题的方法，尤其是医药、食品生产、污染控制和新能源发展领域的问题。 表1.1 全球生物技术市场在2000年之前的增长潜力 摘自Sheets公司（1983n年）生物技术通报11月版。
华北电力大学科技学院 毕业设计（论文）附件 外文文献翻译 学号：121912020115姓名：彭钰钊 所在系别：动力工程系专业班级：测控技术与仪器12K1指导教师：李冰 原文标题：Infrared Remote Control System Abstract 2016 年 4 月 19 日
红外遥控系统 摘要 红外数据通信技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持。红外收发器产品具有成本低，小型化，传输速率快，点对点安全传输，不受电磁干扰等特点，可以实现信息在不同产品之间快速、方便、安全地交换与传送，在短距离无线传输方面拥有十分明显的优势。红外遥控收发系统的设计在具有很高的实用价值，目前红外收发器产品在可携式产品中的应用潜力很大。全世界约有1亿5千万台设备采用红外技术，在电子产品和工业设备、医疗设备等领域广泛使用。绝大多数笔记本电脑和手机都配置红外收发器接口。随着红外数据传输技术更加成熟、成本下降，红外收发器在短距离通讯领域必将得到更广泛的应用。 本系统的设计目的是用红外线作为传输媒质来传输用户的操作信息并由接收电路解调出原始信号，主要用到编码芯片和解码芯片对信号进行调制与解调，其中编码芯片用的是台湾生产的PT2262，解码芯片是PT2272。主要工作原理是：利用编码键盘可以为PT2262提供的输入信息，PT2262对输入的信息进行编码并加载到38KHZ的载波上并调制红外发射二极管并辐射到空间，然后再由接收系统接收到发射的信号并解调出原始信息，由PT2272对原信号进行解码以驱动相应的电路完成用户的操作要求。 关键字：红外线；编码；解码；LM386；红外收发器。 1 绪论
生物学的基本概念和方法 生物学是研究生命的科学，研究生物的结构、功能、繁殖、生物之间及其与周围非生命环境之间的相互影响。我们能够确定生物学的几个基本概念。 1．生命是高度有序的。在分子水平上，组成生命有机体的化学物质比构成大多数非生命系统的化学物质要复杂得多，而且更加高度有序。反映在生物体有序的结构和功能的。所有生物含有非常相似的化合物种类，而且构成生物机体的化合物与构成非生命环境的不同。 2．生物的基本单位是细胞。大多数细胞如此的小，我们必须借助于显微镜才能看到。诸如细菌、原生生物等许多小生物是由一个细胞组成的。而禾本科植物和动物等较大的生物有多达数亿个细胞。 每个细胞里都有一些分离的、高度有序的生命物质组成的生化工厂。细胞吸收养分和能量，并利用他们生存、生长、对环境的变化产生反应，最终繁殖，直至形成两个新的细胞。因此，细胞是生物的结构、功能及繁殖单位。 3．生物利用从环境中获取能量来维持和提高有序性。大多生物直接或间接地依赖于太阳的能量。绿色植物利用太阳能制造养分，来满足植物自身的需要；植物随后被食用植物的动物所利用，最终又被吃这些动物的动物所利用。所有的生物从他们的食物中获取能量，构建自身、生长、繁殖。 4．生物对环境作出积极反应。大多动物通过采用某种行为，如探险、逃跑、甚至卷成球，对环境的变化作出迅速地反应。植物的反应慢得多，但仍是主动（积极）的：茎和叶向光弯曲，根向下生长。生物对环境刺激的反应是普遍的。 5．生物的发育。万物都随着时间变化着，而生物的变化尤为复杂，称为发育。非生命的晶体因添加了相同或相近的单位而增大，但植物或动物发育成新的结构，如叶片或牙齿，与长出他们的部位有着化学和结构的差异。 6．生物可自我繁殖。新的生物——细菌、原生生物、动物、植物和真菌只能由其他相近生物繁殖而来的，新的细胞仅来源于其他细胞的分裂。 7．每个生物生存、发育和繁殖所需的信息在生物体内是分离的，并可传递给后代。此信息包含在生物的遗传物质——染色体和基因中，从而限定了生物发育、结构、功能和对环境反应可能的范围。生物体把遗传信息传给了后代，这就是为什么后代象他们的父母。然而，遗传信息多少有些不同，所以父母和后代通常相似而不完全相同。 8．生物进化并适应于他们的环境。今天的生物由远古的生命形式，通过遗传和变异进化而来。进化使得生物及其组分很好地适应了他们地生活方式。鱼类、蚯蚓和青蛙都是如此建造，以至于我们仅靠检查就能大概推测他们是如何生存的。生物对环境的适应性是进化的结果。 科学家如何有效地探索生命实质，并发现大量基本的事实呢？产生如此精确结果的思维方式又是怎样的呢？科学的方法是根据因果关系，形式化地回答自然界的问题。尽管科学家的实际工作方式有很多，但一般地说，科学方法有三个主要步骤。第一步是收集观察结果，观察可依靠感觉器官——视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉；也可借助可扩展感觉的特殊设备如显微镜间接地观察。经过实践，我们能够熟练地进行系统观察。这就意谓着可把一种或几种官能集中到环境中的某个特殊目标或事件，同时从中去除与我们注意的目标或事件无关的“背景燥音”。第二步，科学家构思假说，即对所观察到的现象的解释。第三步是实验，进行设计实验来验证一个或多个假说在不同程度上很可能是错的。 假说是对一个观察的暂时解释。没有一个科学家能够提出一个观点，并要求人们相信它是真理，而没有任何疑问。在科学上，没有绝对的正确，仅是就所观察的现象和现有的实验而言，某观点正确的可能性较大。是悬而未决的判断，而不是最终的判断。这就是说，如果一个假说与手上的观察结果一致，我们就说它暂时是正确的。你不会听到，也不该听到某位科学家说：“没有其他解释”；你更可能听到这样的话“基于现有的知识，此解释在目前是最好的”。 一旦有大量令人信服的证据，假说便成为学说或理论：即构成进一步研究的参照系的一系列相关观点。在科学上，词“理论”是不能被轻易使用的。它只能用于高度可信的假说。 通过实验验证假说是科学研究的核心。必须设计实验以使其结果尽人类智慧所能的明确。出于此原因，实验包括对照组和实验组。两者的差异仅在你所关注的因素。 收集和组织实验结果是生物研究的一必需过程。采用数据图表来组织和显示分析的信息；在说明模型的趋势时，图尤其有效。数据分析不象收集和组织信息那样机械，而更需理性。经常需要统计检验来确定实验组数据和对照组数据间的显著性，或者差异仅出于偶然。如果有异议说差异仅是偶然，那么就会有争议说那个单独的变量是无效的。 对实验结果的概括需要仔细和客观地分析收集的数据。通常，经验证的假说是在所得结论的基础上被接受或反驳。最后的陈述要写出获得了什么新的见解。在一段时间内出现相同的数据的话，便会注意到明显的趋势。往往还会进一步提出问题和假说试图引导对问题的进一步研究。 酶 一杯糖，如果不动它放置二十年都不会有什么变化，但如果把杯中糖的一部分放到你的嘴里，它将迅速地发生化学变化。你的细胞分泌出的酶决定了变化的速率。酶是具有巨大催化能力的蛋白质，这就是说酶大大地提高了特定反应达到平衡的速度。 酶不能使原本自身不能进行的反应发生，它只能使本身能进行的反应加速，通常至少加快一百万倍。并且酶不断重复着加速反应，其分子不会在反应中被消耗。 同样，酶对它将催化哪些反应以及它将与哪些称为底物的反应物起作用都有强的选择性。例如：凝血酶只能催化特定两个氨基酸之间肽键的断裂：精氨酸——甘氨酸。为什么酶对特定底物的偏爱如此重要呢？如果我们把代谢途径想象为通过一个细胞的化学通道，那么酶就象交叉路口的滑道和沿着某一路线的交通灯。酶仅容许特定的底物进入反应特定的序列中，并使底物通过此序列。 对不同途径酶的控制使得细胞指挥营养、结构物质、废物、激素等等按照有序的方式流动。当你吃了太多的糖，你肝脏细胞的酶就把多余的糖先转化成葡萄糖，再转化成糖原或脂肪。当你的肌体用掉葡萄糖需要补充时，酶便把糖原分解成葡萄糖亚单位，这个过程中，称为胰高血糖素的激素控制着酶的活性，它刺激糖原降解途径中的关键酶，同时抑制了催化糖原形成的酶。
第一章导论 1.1生物工程的特征 生物工程是属于应用生物科学和技术的一个领域，它包含生物或其亚细胞组分在制造业、服务业和环境管理等方面的应用。生物技术利用病毒、酵母、真菌、藻类、植物细胞或者哺乳动物培养细胞作为工业化处理的组成部分。只有将微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学、化学和化学工程等多种学科和技术结合起来，生物工程的应用才能获得成功。 生物工程过程一般包括细胞或菌体的生产和实现所期望的化学改造。后者进一步分为： （a）终产物的构建（例如，酶，抗生素、有机酸、甾类）； （b）初始原料的降解（例如，污水处理、工业垃圾的降解或者石油泄漏）。 生物工程过程中的反应可能是分解代谢反应，其中复合物被分解为简单物质（葡萄糖分解代谢为乙醇），又或者可能是合成代谢反应或生物合成过程，经过这样的方式，简单分子被组建为较复杂的物质（抗生素的合成）。分解代谢反应常常是放能反应过程，相反的，合成代谢反应为吸能过程。 生物工程包括发酵工程（范围从啤酒、葡萄酒到面包、
奶酪、抗生素和疫苗的生产），水与废品的处理、某些食品生产以及从生物治疗到从低级矿石种进行金属回收这些新增领域。正是由于生物工程技术的应用多样性，它对工业生产有着重要的影响，而且，从理论上而言，几乎所有的生物材料都可以通过生物技术的方法进行生产。据预测，到2000年，生物技术产品未来市场潜力近650亿美元。但也应理解，还会有很多重要的新的生物产品仍将以化学方法，按现有的生物分子模型进行合成，例如，以干扰为基础的新药。因此，生命科学与化学之间的联系以及其与生物工程之间的关系更应阐释。 生物工程所采用的大部分技术相对于传统工业生产更经济，耗能低且更加安全，而且，对于大部分处理过程，其生产废料是经过生物降解的，无毒害。从长远角度来看，生物工程为解决世界性难题提供了一种方法，尤其是那些有关于医学、食品生产、污染控制和新能源开发方面的问题。 1.2生物工程的发展历史 与一般所理解的生物工程是一门新学科不同的是，而是认为在现实中可以探寻其发展历史。事实上，在现代生物技术体系中，生物工程的发展经历了四个主要的发展阶段。 食品与饮料的生物技术生产众所周知，像烤面包、啤酒与
Lesson One(4 学时) Inside the Living Cell: Structure and Function of Internal Cell Parts : The Dynamic, Mobile Factory 细胞质：动力工厂Most of the properties we associate with life are properties of the cytoplasm. Much of the mass of a cell consists of this semifluid substance, which is bounded on the outside by the plasma membrane. Organelles are suspended within it, supported by the filamentous network of the cytoskeleton. Dissolved in the cytoplasmic fluid are nutrients, ions, soluble proteins, and other materials needed for cell functioning. 生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。细胞质大部分由半流体物质组成，并由细胞膜(原生质膜)包被。细胞器悬浮在其中，并由丝状的细胞骨架支撑。细胞质中溶解了大量的营养物质，离子，可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。 2．The Nucleus: Information Central (细胞核：信息中心) The eukaryotic cell nucleus is the largest organelle and houses the genetic material (DNA) on chromosomes. (In prokaryotes the hereditary material is found in the nucleoid.) The nucleus also contains one or two organelles-the nucleoli- that play a role in cell division. A pore-perforated sac called the nuclear envelope separates the nucleus and its contents from the cytoplasm. Small molecules can pass through the nuclear envelope, but larger molecules such as mRNA and ribosomes must enter and exit via the pores. 真核细胞的细胞核是最大的细胞器，细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。细胞核含有一或二个核仁，核仁促进细胞分裂。核膜贯穿许多小孔，小分子可以自由通过核膜，而象mRNA 和核糖体等大分子必须通过核孔运输。 : Specialized Work Units (细胞器：特殊的功能单位) All eukaryotic cells contain most of the various kinds of organelles, and each organelle performs a specialized function in the cell. Organelles described in this section include ribosomes, the endoplasmic reticulum, the Golgi complex, vacuoles, lysosomes, mitochondria, and the plastids of plant cells. 所有的真核细胞都含有多种细胞器，每个细胞器都有其特定功能。本节主要介绍核糖体，内质网，高尔基体系，液泡，溶酶体，线粒体和植物细胞中的质体。 The number of ribosomes within a cell may range from a few hundred to many thousands. This quantity reflects the fact that, ribosomes are the sites at which amino acids are assembled into proteins for export or for use in cell processes. A complete ribosome is composed of one larger and one smaller subunit. During protein synthesis the two subunits move along a strand of mRNA, "reading" the genetic sequence coded in it and translating that sequence into protein. Several ribosomes may become attached to a single mRNA strand; such a combination is called a polysome. Most cellular proteins are manufactured on ribosomes in the cytoplasm. Exportable proteins and membrane proteins are usually made in association with the endoplasmic reticulum. 核糖体的数量变化从几百到几千，核糖体是氨基酸组装成蛋白质的重要场所(其数量表明了核糖体是细胞过程中将氨基酸组装成蛋白质输出或供细胞所用的场所) 。一个完整的核糖体由一个大亚基和一个小亚基组成。核糖体沿着mRNA 移动并阅读遗传密码，翻译成蛋白质。一条mRNA 上可能有多个核糖体，称多聚核糖体。大多数细胞蛋白是由细胞质中核糖体生产。输出蛋白和膜蛋白通常与内质网有关。 The endoplasmic reticulum, a lacy array of membranous sacs, tubules, and vesicles, may be either rough (RER) or smooth (SER). Both types play roles in the synthesis and transport of proteins. The RER, which is studded with polysomes, also seems to be the source of the nuclear envelope after a cell divides. 内质网，带有花边的生物囊，有管状，泡状之分，以及光滑和粗糙面区别。两种都与蛋白质的合成和运输有关。粗糙内质网上分布许多核糖体，也可能提供细胞分裂后所需的核膜。 SER lacks polysomes; it is active in the synthesis of fats and steroids and in the oxidation of toxic substances in the cell. Both types of endoplasmic reticulum serve as compartments within the cell where specific products can be isolated and subsequently shunted to particular areas in or outside the cell. 光滑内质网上无核糖体，主要作用是脂肪和类固醇的合成以及细胞内有毒亚物质的氧化。这两种内质网在细胞中作为分隔，使特定产品分隔开，随后将他们转移到细胞内外特定的部分或细胞外。 Transport vesicles may carry exportable molecules from the endoplasmic reticulum to another membranous organelle, the Golgi complex. Within the Golgi complex molecules are modified and packaged for export out of the cell or for delivery else where in the cytoplasm. 运输小泡能够将可运输分子从内质网运输到高尔基复合体上。在高尔基复合体中修饰，包装后输出细胞或传递到细胞质中的其他场所。 Vacuoles in cells appear to be hollow sacs but are actually filled with fluid and soluble molecules. The most prominent vacuoles appear in plant cells and serve as water reservoirs and storage sites for sugars and other molecules. Vacuoles in animal cells carry out phagocytosis (the intake of particulate matter) and pinocytosis (vacuolar drinking). 细胞中的液泡好象是中空的，但实际上充满了液体和可溶分子。最典型的液泡存在于植物细胞中，储备水，糖以及其它分子。动物中的液泡起吞噬和胞饮作用。 A subset of vacuoles are the organelles known as lysosomes, which contain digestive enzymes (packaged in lysosomes in the Golgi complex) that can break down most biological macromolecules. They act to digest food particles and to degrade damaged cell parts. 溶酶体是液泡亚单位，含有消化酶，降解大部分生物大分子。消化食物微粒和降解损伤的细胞残片。 Mitochondria are the sites of energy-yielding chemical reactions in all cells. In addition, plant cells contain plastids that utilize light energy to manufacture carbohydrates in the process of photosynthesis. It is on the large surface area provided by the inner cristae of mitochondria that ATP-generating enzymes are located. Mitochondria are self-replicating, and probably they are the evolutionary descendants of what were once free-living prokaryotes.
生物工程生物技术专业英 语翻译二 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第二章生长与代谢的生物化学 前言 一个微生物以生产另一个微生物为目的。在某些情况下，利用微生物的生物学家们希望这样的情况能够快速频繁的发生。在另外一些产物不是生物体自身的情况下，生物学家必须对它进行操纵使微生物的目标发生变化，这样以来，微生物就要努力的挣脱对它们繁殖能力的限制，生产出生物学家希望得到的产物。生物体的生长过程及其生产出的各种产物与微生物代谢的本质特点是密不可分的。 代谢过程是两种互相紧密联系又以相反方向进行的活动过程。合成代谢过程主要是细胞物质的生成，不仅包括构成细胞的主要组成物质（蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物等等），同时也包括它们的前提物质——氨基酸、嘌呤与嘧啶、脂肪酸、各种糖与糖苷。合成代谢不是自发进行的，必须由能量所推动，对大多数微生物来说，是通过一系列的产能分解代谢过程来供给能量。碳水化合物分解为CO2和水的过程是最为常见的分解代谢反应，然而微生物以这样的方式还能够利用更大范围的还原性含碳化合物。分解代谢与合成代谢所有微生物生物化学的基础，可以从两者的平衡关系或者分别对它们进行讨论。 实际中，我们要有效的区分那些需要空气中的氧进行需氧代谢的生物与那些进行厌氧代谢的生物。还原性含碳化合
物与O2反应生成水和CO2，这是一个高效的放热反应过程。因此，一个进行需氧代谢的生物要使用一小部分底物进行分解代谢以维持某一水平的合成代谢，即成长过程。对于厌氧型生物，其底物的转化的过程基本上是一个不匀称的反应（氧化还原反应），产生很少的能量，因此，大部分底物都要被分解从而维持一定水平的合成代谢。 在生物体中这种差别能够明显的体现出来，比如酵母，它属于兼性厌氧生物，即它可在有氧条件下生长也可在无氧环境下生存。需氧酵母使糖以同样的速度转化为CO2和水，相对产生高产量的新酵母。而厌氧条件下，酵母菌生长缓慢，此时酵母被有效的转化为酒精和CO2。 代谢与能量 分解代谢与合成代谢间的有效联系在于，各种分解代谢过程促进少量反应物的合成，而后又被用来促进全面的合成代谢反应。在这种重要的中间产物中，其中最为重要的是ATP，其含有生物学家所说的“高能键”。在ATP分子中，酐与焦磷酸残基相联。高能键在水解过程中所产生的热量就被用来克服在其形成过程中需要摄入的能量。像ATP这类分子，为细胞提供了流通能量，当将ATP用于生物合成反应时，其水解产物为ADP（腺苷二磷酸）或者某些时候为AMP（腺苷一磷酸）：（反应式）
无线数据采集和传输系统外文翻译文献 (文档含中英文对照即英文原文和中文翻译) 译文： 一种无线数据采集和传输系统的设计【摘要】在现代无线通信领域主要有一些技术为无线传输网络提供解决方法，例如：GSM，CDMA，3G，Wi-Fi。这些方法使得网络能够高效率和高质量的工作，但是成本很高。因此要低成本和在没有基础设施或者基础设施被破坏的情况下推广它们是很困难的。根据这种情况，本论文中数据采集和无线传输网络里的信息终端和无线收发模块的关键部件，是依据nRF905收发模块和51系列单片机的原理设计而成作为核心硬件，此外，结合目前自组无线网络的技术，可以构建一个短距离无
线数据采集和传输网络，这个网络能够提供一个工作在ISM（工业科学医学）频段的低功率及高性能的数据通信系统。然后提出了一个对无线通信可行的解决方案，这个方案优势在于更强的实时响应，更高的可靠性要求和更小的数据量。通过软件和硬件的调试和实际测量，这个系统在我们的解决方案基础上运行良好，达到了预期的目标并且已经成功的应用到无线车辆系统。 【关键词】自组网络；数据采集；传输网络 1 简介 在现代无线通信里，GSM，CDMA，3G和Wi-Fi因为其高速和可靠的质量而逐渐成为无线数据传输网络的主流解决方案。它们也有高成本的缺点，因此如果广泛的应用，将会引起大量的资源浪费，也不能在小区域，低速率的数据通信中得到提升。多点短距离无线数据采集和传输网络将成为最佳解决方案。此系统支持点对点，点对多点和多点对多点通信系统的发展。 短距离无线通信可以适应各种不同的网络技术，例如蓝牙， IEEE802.11，家庭无线网和红外。与远距离无线通信网络相比，它们的不同之处在于基本结构，应用水平，服务范围和业务（数据，语音）。设计短距离无线通信网络的最初目的是为了提供短距离宽带无线接入到移动环境或者制定临时网络，这是在移动环境里互联网更深的发展。短距离无线通信网络最主要的优势是更低的成本和更灵活的应用。 本文介绍信息终端（单个器件）的硬件和软件以及多点短距离无线数据采集和传输网络的无线接收模块的设计建议，提供一个低功率高性
第六章生物工程中的下游加工（技术） 6.1前言 “下游加工（技术）”对于从任何工业化生产中回收有用产品所需要的所有步骤来说是一个有用的词语。对于生物工程特别重要，我们想要的最终形式的产物常常非常远的从最先在生物反应器中获得的状态除去。例如,—个典型的发酵过程是一个分散的固体（细胞、也许有营养培养基的某些组分等）与稀释水溶液的混合物；所想要的产物也许作为一种非常复杂的混合物的组分存在于细胞中，或者存在于稀释的培养基溶液中，或甚至两者中都有。任何情况下，这个产品的回收、浓缩和纯化都需要有用并有效的操作，这也受生— 产经济性的限制。任何特殊的要求，如需要除去污染物或限制生产微生物（process organism ）都只会增加困难。 许多实验室中的标准操作在生产中都是不实用或者不经济的。而且，生物产品常常是非常脆弱（labile ）敏感的化 合物，其活性结构只能在限定并有限的pH、温度、离子强度 「 等条件下才能保持。想着这些限制（ bearing in mind ）, 如果 要用到所有可用的科学方法以发挥最佳的效果就需要更多的创造性。也明显的是，没有一种独特的、理想的、普遍适用的操作或 者仅是操作顺序可以推荐；对一个特定的问题应当以最适宜的方
式把单个单元操作结合起来。 6.2粒子的分离 在发酵终点，多数情况下第一步是将固体(通常是细胞，但也可以是在一个特定支持物上的细胞或者酶，不包括反应培养基固体组分)从几乎一直是水溶液的连续均匀的液体系统中分离出来。与这个分离相关的一些细胞特性列于表6.1 ; 注意，细胞的比重不比fermentation broth 大很多。细胞 的大小也给细菌带来了困难，但是比较大的细胞更容易分离，有 时候甚至只需要简单的定位于倾析器。分离的容易性取决于fermentation broth 的性质,它的pH、温度等等， 在许多情况下，通过添加助滤剂、絮凝剂的等等进行改进(见后面)。表6.2给出了分离方法的大体分类。 6.2.1 过滤 这个是分离filamentous fungi 和fermentation broth 中的filamentous bacteria (例如，链霉菌)所使用的最广泛和最典型的 方法。它也可以用于酵母絮凝物的分离。根据机理，过滤可以采 用表面过滤或者深层过滤；或者离心过滤； 所有情况下的驱动力都是压力，由超压产生或者由真空产生。 过滤的速率，如在一定时间内收集的滤液的体积，是过滤面积、液体的黏度和通过过滤基质的压力降以及(deposited filter cake )沉积的滤饼的作用。过滤基质与滤饼filter cake 的抗，性
Lesson Two Photosynthesis 内容： Photosynthesis occurs only in the chlorophyllchlorophyll叶绿素-containing cells of green plants, algae藻, and certain protists 原生生物and bacteria. Overall, it is a process that converts light energy into chemical energy that is stored in the molecular bonds. From the point of view of chemistry and energetics, it is the opposite of cellular respiration. Whereas 然而 cellular细胞的 respiration 呼吸is highly exergonic吸收能量的and releases energy, photosynthesis光合作用requires energy and is highly endergonic. 光合作用只发生在含有叶绿素的绿色植物细胞，海藻，某些原生动物和细菌之中。总体来说，这是一个将光能转化成化学能，并将能量贮存在分子键中，从化学和动能学角度来看，它是细胞呼吸作用的对立面。细胞呼吸作用是高度放能的，光合作用是需要能量并高吸能的过程。Photosynthesis starts with CO2 and H2O as raw materials and proceeds through two sets of partial reactions. In the first set, called the light-dependent reactions, water molecules are split裂开 (oxidized), 02 is released, and ATP and NADPH are formed. These reactions must take place in the presence of 在面前 light energy. In the second set, called light-independent reactions, CO2 is reduced (via the addition of H atoms) to carbohydrate. These chemical events rely on the electron carrier NADPH and ATP generated by the first set of reactions. 光合作用以二氧化碳和水为原材料并经历两步化学反应。第一步，称光反应，水分子分解，氧分子释放，ATP和NADPH形成。此反应需要光能的存在。第二步，称暗反应，二氧化碳被还原成碳水化合物，这步反应依赖电子载体NADPH以及第一步反应产生的ATP。 Both sets of reactions take place in chloroplasts. Most of the enzymes and pigments 色素for the lightdependent reactions are embedded 深入的内含的in the thylakoid 类囊体 membrane膜隔膜 of chloroplasts 叶绿体. The dark reactions take place in the stroma.基质 两步反应都发生在叶绿体中。光反应需要的大部分酶和色素包埋在叶绿体的类囊体膜上。暗反应发生在基质中。 How Light Energy Reaches Photosynthetic Cells（光合细胞如何吸收光能的） The energy in light photons in the visible part of the spectrum can be captured by biological molecules to do constructive work. The pigment chlorophyll in plant cells absorbs photons within a particular absorption spectrums statement of the amount of light absorbed by chlorophyll at different wavelengths. When light is absorbed it alters the arrangement of electrons in the absorbing molecule. The added energy of the photon boosts the energy condition of the molecule from a stable state to a less-stable excited state. During the light-dependent reactions of photosynthesis, as the absorbing molecule returns to the ground state, the "excess" excitation energy is transmitted to other molecules and stored as chemical energy. 生物分子能捕获可见光谱中的光能。植物细胞中叶绿素在不同光波下吸收部分吸收光谱。在吸收分子中，光的作用使分子中的电子发生重排。光子的能量激活了分子的能量状态，使其
无线局域网技术外文翻译文献(文档含中英文对照即英文原文和中文翻译) 翻译： 无线局域网技术 最近几年，无线局域网开始在市场中独霸一方。越来越多的机构发现无线局域网是传统有线局域网不可缺少的好帮手，它可以满足人们对移动、布局变动和自组网络的需求，并能覆盖难以铺设有线网络的地域。无线局域网是利用无线传输媒体的局域网。就在前几年，人们还很少使用无线局域网。原因包括成本高、数据率低、职业安全方面的顾虑以及需要许可证。随着这些问题的逐步解决，无线局域网很快就开始流行起来了。 无线局域网的应用 局域网的扩展 在20世纪80年代后期出现的无线局域网早期产品都是作为传统有线局域网替
代品而问世的。无线局域网可以节省局域网缆线的安装费用，简化重新布局和其他对网络结构改动的任务。但是，无线局域网的这个动机被以下一系列的事件打消。首先，随着人们越来越清楚地认识到局域网的重要性，建筑师在设计新建筑时就包括了大量用于数据应用的预先埋设好的线路。其次，随着数据传输技术的发展，人们越来越依赖于双绞线连接的局域网。特别是3类和5类非屏蔽双绞线。大多数老建筑中已经铺设了足够的3类电缆，而许多新建筑里则预埋了5类电缆。因此，用无线局域网取代有线局域网的事情从来没有发生过。 但是，在有些环境中无线局域网确实起着有线局域网替代品的作用。例如，象生产车间、股票交易所的交易大厅以及仓库这样有大型开阔场地的建筑；没有足够双绞线对，但又禁止打洞铺设新线路的有历史价值的建筑；从经济角度考虑，安装和维护有线局域网划不来的小型办公室。在以上这些情况下，无线局域网向人们提供了一个有效且更具吸引力的选择。其中大多数情况下，拥有无线局域网的机构同时也拥有支持服务器和某些固定工作站的有线局域网。因此，无线局域网通常会链接到同样建筑群内的有线局域网上。所以我们将此类应用领域成为局域网的扩展。 建筑物的互连 无线局域网技术的另一种用途是邻楼局域网之间的连接，这些局域网可以是无线的也可以是有线的。在这种情况下，两个楼之间采用点对点的无线链接。被链接的设备通常是网桥或路由器。这种点对点的单链路从本质上看不是局域网，但通常我们也把这种应用算作无线局域网。 漫游接入 漫游接入提供局域网和带有天线的移动数据终端之间的无线链接，如膝上型电脑和笔记本电脑。这种应用的一个例子是从外地出差回来的职员将数据从个人移动电脑传送到办公室的服务器上。漫游接入在某种延伸的环境下也是十分有用的，如在建筑群之外操作的一台电脑或一次商务行为。在以上两种情况下，用户会带着自己的电脑随意走动，并希望可以从不同的位置访问有线局域网上的服务器。 自组网络 自组网络（ad hoc network）是为了满足某些即时需求而临时而建立的一种对等网络（没有中央服务器）例如，有一群职员，每人带着一台膝上电脑或掌上电脑，