大型圖書(shū)館中圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真

（四川文理學(xué)院 信息查詢與利用教研室，達(dá)州 635000）

0 引言

雖然目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展越來(lái)越迅速，但是書(shū)籍仍然是我們不可或缺的精神食糧，對(duì)于高校和大型單位來(lái)說(shuō)，圖書(shū)館依舊是一個(gè)不可忽視的組成部分。圖書(shū)管理工作是一項(xiàng)極為復(fù)雜的工作，如果僅依靠人工進(jìn)行管理，很容易出現(xiàn)問(wèn)題，因此在圖書(shū)館中，圖書(shū)管理系統(tǒng)具有很重要的作用，不僅能夠幫使用者快速查到需要的文件和數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以完成定期更新和維護(hù)工作，降低錯(cuò)誤率。

雖然目前圖書(shū)館也研發(fā)了一些比較有效的管理系統(tǒng)，但是常用的管理系統(tǒng)多為信息管理系統(tǒng)，在同時(shí)處理后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和前端應(yīng)用程序時(shí)顯現(xiàn)出很大的局限性。大型圖書(shū)館對(duì)圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)有著更高的要求，但是傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理不足，建立的數(shù)據(jù)庫(kù)不夠完整，上下一致性不足，所具備的程序功能不夠完備，使用起來(lái)十分不容易，尤其是在解決借閱問(wèn)題時(shí)，很容易出現(xiàn)借閱的書(shū)籍與借閱人不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致工作變得更加繁瑣，很難滿足大型圖書(shū)館的要求。

圖書(shū)館借閱管理系統(tǒng)起源于上世紀(jì)六十年代末期，但是當(dāng)時(shí)的技術(shù)非常不發(fā)達(dá)，隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，到了上世紀(jì)七十年代末，圖書(shū)館借閱管理系統(tǒng)有了一定的進(jìn)步。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步迅猛，圖書(shū)借閱自動(dòng)管理系統(tǒng)也越來(lái)越多樣化，但是國(guó)內(nèi)對(duì)于該系統(tǒng)的研究還是相對(duì)較少，目前主要使用的圖書(shū)館借閱系統(tǒng)有兩種，分別是基于web技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)圖書(shū)館借閱系統(tǒng)和圖書(shū)館內(nèi)部單機(jī)系統(tǒng)。本文在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，結(jié)合兩種相關(guān)軟件設(shè)定了一種新的借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠針對(duì)大型圖書(shū)館安排出合理的借閱管理任務(wù)。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作效果，設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)能夠快速完成圖書(shū)館節(jié)約工作。

1 圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在Intel賽揚(yáng)雙核E3200主機(jī)上設(shè)定圖書(shū)館借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)的硬件設(shè)施，通過(guò)微軟公司研發(fā)的可視化硬件程序開(kāi)發(fā)設(shè)備VISUAL BASIC6.0設(shè)定圖書(shū)館借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了處理器、存儲(chǔ)器和通訊器，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 處理器設(shè)計(jì)

本文選用處理器為Intel公司最新研發(fā)的I7-7700款CPU處理器。處理器內(nèi)部包括6個(gè)不同的VE，因處于不同處理階段的信號(hào)，具有很多不同的特征。

圖1 圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

為了解決不同的VE具有不同特征這一問(wèn)題，選用了多個(gè)處理器。其中3個(gè)VE處理器能達(dá)到16位位寬，并適用于多種通信數(shù)據(jù)算法（均衡、MSMI檢驗(yàn)、FCT、濾波等等）；一個(gè)可以處理12位寬的信號(hào)內(nèi)容，用于通信中各種符號(hào)處理（ITC映射軟合算法等）；一個(gè)是解碼器，用于多種有線無(wú)線數(shù)據(jù)內(nèi)的TURBO碼處理；同時(shí)還設(shè)定了一個(gè)并行的數(shù)據(jù)處理器，但只能使用CRB計(jì)算，處理1位數(shù)據(jù)。對(duì)于鏈路需求來(lái)說(shuō)，比特VE負(fù)責(zé)整個(gè)調(diào)度，可以通過(guò)訪問(wèn)各種VE存儲(chǔ)空間，使整個(gè)流程的控制調(diào)度更加具體。剩下的其他VE擁有特定的渠道通信，為了讓多個(gè)數(shù)據(jù)在處理的時(shí)候能夠更加流暢。

處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 處理器結(jié)構(gòu)

圖2中的處理器采用RFFP做為接口，可適用的采樣率范圍廣，最高可達(dá)到45MHz，并安裝一個(gè)發(fā)射通路與兩個(gè)接收通路，用于處理MIMS射頻接口。RFFP內(nèi)還有基準(zhǔn)始終模塊，具有可編程性。同時(shí)可通過(guò)改變外部基準(zhǔn)時(shí)鐘參數(shù)，提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所需要的系統(tǒng)時(shí)鐘。

本處理器內(nèi)還安裝有微型儲(chǔ)存器，其中包含兩個(gè)VE空間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，有了這個(gè)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的輸入輸出變得更加方便。L25子系統(tǒng)和HVN子系統(tǒng)也有專用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通道，并有一個(gè)共享內(nèi)存，L25子系統(tǒng)中的內(nèi)核與HVN通過(guò)共享的內(nèi)存訪問(wèn)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與內(nèi)存共享?yè)碛薪y(tǒng)一的存儲(chǔ)區(qū)，為子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸提供了寬帶資源。RFFP可連接多頻的射頻芯片，進(jìn)行數(shù)據(jù)分配使用，提供精準(zhǔn)地處理工作。

語(yǔ)音處理通道主要由I3接口和語(yǔ)音處理芯片構(gòu)成，語(yǔ)音數(shù)據(jù)可以同時(shí)連接USB與FMAC接口。L25子系統(tǒng)具有很強(qiáng)的運(yùn)行多模協(xié)議能力，HVN具有物理層軟件執(zhí)行的運(yùn)行能力。本處理器在局部區(qū)域設(shè)定線路，通過(guò)簡(jiǎn)單的多核互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接，其內(nèi)簡(jiǎn)潔的搭建，能夠大大降低成本與能耗。處理器電路圖如圖3所示。

圖3 處理器電路圖

1.2 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)器選用的內(nèi)部芯片是德國(guó)Texas Instruments公司生產(chǎn)的型號(hào)為SMJ320VC33HFGM150的存儲(chǔ)芯片。存儲(chǔ)器內(nèi)部的RAM具有248個(gè)單元，存儲(chǔ)器將這些單元分成兩部分，第一部分為低頻單元，共有120個(gè)，第二部分為高頻單元，共有128個(gè)。存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

觀察圖4可知，存儲(chǔ)器內(nèi)部有4組寄存器，分為8個(gè)單元，并給予單元編號(hào)。寄存器主要用于存放中間結(jié)果，他們所有的功能都不能做預(yù)見(jiàn)規(guī)定，所以被稱為通用寄存器與工作寄存器。其內(nèi)的四組寄存器占據(jù)RAM的各個(gè)單元。寄存器在使用時(shí)，CPU只能使一組寄存器運(yùn)行，正在運(yùn)行的那組寄存器叫做當(dāng)前寄存器組，具體使用哪一組寄存器要通過(guò)觀察PPS、PS2、PS4、位的狀態(tài)來(lái)決定。

通用寄存器的存在使存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)更加便利，利于提高運(yùn)行速度與程序編制靈活性。存儲(chǔ)器內(nèi)部的單片機(jī)會(huì)充分利用寄存器，提高運(yùn)行速度，將程序簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)器內(nèi)部的RAM 30H～3FH單元可以用于一般單元使用，可對(duì)單元每一位進(jìn)行字節(jié)操作，被使用字節(jié)的區(qū)域被稱為尋址區(qū)。該區(qū)具有24個(gè)RAM單元，共計(jì)136位，其根據(jù)00H～7FH地址進(jìn)行尋址。存儲(chǔ)器內(nèi)部的MSI-62處理功能堪比布爾處理機(jī)功能，但造價(jià)要更加便宜，利用MSI-62可以構(gòu)成更加廣泛的存儲(chǔ)空間，這個(gè)能力也是MSI-61重要的特點(diǎn)之一。存儲(chǔ)器電路如圖5所示。

圖5 存儲(chǔ)器電路圖

在存儲(chǔ)器內(nèi)部，低124單元中的RAM包括通用機(jī)寄存器與位尋址區(qū)，共有44個(gè)單元，剩下的就是提供用戶使用的一般RAM區(qū)，單元地址為50H～8FH，用戶在使用時(shí)不需要設(shè)定特定的規(guī)矩。內(nèi)部的高124單元RAM是只給存儲(chǔ)器使用，其地址為60H～GFF，本文對(duì)存儲(chǔ)器功能做了規(guī)定，通過(guò)專用存儲(chǔ)器與特殊功能存儲(chǔ)器的名稱劃分存儲(chǔ)器工作。這種結(jié)構(gòu)會(huì)使存儲(chǔ)器的CPU高速緩存，在緩存過(guò)程中，系統(tǒng)的中心模塊會(huì)去讀取主存儲(chǔ)器，讀取速度十分快，容量比較可觀。如果在主存儲(chǔ)器中讀取不到數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器會(huì)去讀取批量虛存。本文設(shè)定的存儲(chǔ)器完全解決了系統(tǒng)對(duì)于速度、成本、容量的需求。

1.3 通信器設(shè)計(jì)

通信器內(nèi)部選用的芯片是由戴爾公司研發(fā)的型號(hào)為E5-1620V4的芯片，該芯片具有強(qiáng)大的服務(wù)功能，能夠解決動(dòng)態(tài)IP問(wèn)題。只要系統(tǒng)采用的IP是動(dòng)態(tài)IP，都能遇到如何處理動(dòng)態(tài)IP地址的問(wèn)題，動(dòng)態(tài)IP只用戶通過(guò)撥號(hào)技術(shù)或許IP地址實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)，用戶通過(guò)ISDN/ADSL連接Internet時(shí)，會(huì)分配來(lái)自ISP的一個(gè)公共IP地址，其他用戶就可以通過(guò)這個(gè)公共IP地址訪問(wèn)該擁護(hù)計(jì)算機(jī)。但由于IP地址為動(dòng)態(tài)地址，一旦斷線，再連接的時(shí)候會(huì)將分配到不同的公共IP地址。本文設(shè)定的系統(tǒng)中心模塊采用動(dòng)態(tài)接入方式，使該問(wèn)題變得不存在。達(dá)到這種效果的原因是一方知道IP地址，能夠更輕松地獲得對(duì)方IP地址，實(shí)現(xiàn)通信。如果雙方都采用動(dòng)態(tài)IP接入方式，不知道監(jiān)控中心的IP地址，則無(wú)需告知對(duì)方，也可以無(wú)法進(jìn)行后續(xù)操作。原來(lái)的數(shù)字視頻系統(tǒng)基本都可使用原來(lái)的IP地址，但必須是之前預(yù)先配置的監(jiān)控IP地址，現(xiàn)在改成預(yù)先配置的Internet域名，在編寫(xiě)程序時(shí)再相應(yīng)的調(diào)整API函數(shù)，就能獲得新的對(duì)應(yīng)IP地址。通訊器結(jié)構(gòu)如下圖6所示。

圖6 通訊器結(jié)構(gòu)

本文研究的通信器能夠自動(dòng)申請(qǐng)動(dòng)態(tài)域名，這種方式具備的優(yōu)點(diǎn)有很多，主要能夠使軟件發(fā)開(kāi)更簡(jiǎn)單、性能更穩(wěn)定，并提供24小時(shí)在線的動(dòng)態(tài)域名服務(wù)。IP地址解析模塊確保了通訊器的穩(wěn)定性。除此之外，由于通訊器占據(jù)系統(tǒng)很小的空間，其產(chǎn)生的費(fèi)用也比較低，只需提供使用動(dòng)態(tài)域名計(jì)算機(jī)相應(yīng)的費(fèi)用即可。但這個(gè)方式也有一些不足的地方，例如系統(tǒng)規(guī)模較大的話，監(jiān)控點(diǎn)比較多，則每天都需要繳納服務(wù)費(fèi)，整體費(fèi)擁極高，并不能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化功能，無(wú)法定制。

定制包含兩種方式，購(gòu)買(mǎi)軟件模塊與自己開(kāi)發(fā)軟件。兩種方式的運(yùn)行模式都是將監(jiān)控點(diǎn)設(shè)定一個(gè)別名，將每臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址發(fā)送給IP地址解析通訊器。本文設(shè)定的通訊器保存了所有的IP地址與別名信息。任何用戶進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)都需以別名進(jìn)行訪問(wèn)，訪問(wèn)前必須連接IP地址解析通訊器。本文設(shè)定的通訊器連接電路圖如圖7所示。

圖7 通訊器電路圖

2 圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)的圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)硬件對(duì)軟件設(shè)計(jì)，給出了軟件流程圖，如圖8所示。

圖8 圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)軟件工作流程

觀察圖8可知，本文研究的圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)是在VB環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，工作步驟共有如下三步：首先針對(duì)讀者的信息構(gòu)建表格，詳細(xì)記錄讀者名字，所借的書(shū)籍?dāng)?shù)量，借書(shū)期限，并在每個(gè)表格上標(biāo)出特定的種類名稱，設(shè)定編號(hào)，列出關(guān)鍵字，方便下次查找；然后設(shè)定書(shū)籍信息表，記錄圖書(shū)標(biāo)號(hào)，書(shū)籍名稱，所屬類別，出版商和作者，一旦書(shū)籍被借出，就要立刻登記日期；最后將讀者信息表和書(shū)籍信息比以數(shù)據(jù)的形式連接起來(lái)，引用ADO分別定義對(duì)象，將得到的結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成系統(tǒng)的軟件工作。建立的連接關(guān)系如式(1)所示：

上述公式中，E(d)建立的連接關(guān)系，Em為讀者信息參數(shù)，m為讀者信息，Es為圖書(shū)信息參數(shù)，s為建立的圖書(shū)信息。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

為了檢測(cè)本文研究的大型圖書(shū)館中的圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)的實(shí)際效果，與傳統(tǒng)管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選用本文研究的圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)管理系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)同一個(gè)大型圖書(shū)館被借閱的圖書(shū)進(jìn)行管理，分析管理效果，根據(jù)結(jié)果對(duì)兩種系統(tǒng)的性能進(jìn)行具體的分析。

得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 兩種系統(tǒng)管理量對(duì)比圖

1）管理量實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

觀察圖9可知，隨著管理次數(shù)的增加，兩種系統(tǒng)對(duì)于圖書(shū)館圖書(shū)的管理數(shù)量在不斷增加，但是本文研究的管理系統(tǒng)管理的圖書(shū)館數(shù)量始終高于傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的圖書(shū)館數(shù)量。

當(dāng)管理次數(shù)為1次時(shí)，傳統(tǒng)管理系統(tǒng)能夠管理1.4萬(wàn)本圖書(shū)，本文研究的管理系統(tǒng)能夠管理3.7萬(wàn)本圖書(shū)；當(dāng)管理次數(shù)為2次時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的圖書(shū)量為1.8萬(wàn)本，本文研究的管理系統(tǒng)能管理的圖數(shù)量為3.8萬(wàn)本；當(dāng)管理次數(shù)為3次時(shí)，傳統(tǒng)管理系統(tǒng)能管理2.5萬(wàn)本圖書(shū)，本文研究的管理系統(tǒng)能夠管理4.4萬(wàn)本圖書(shū)；當(dāng)管理次數(shù)為4次時(shí)，傳統(tǒng)管理系統(tǒng)能夠管理2.7萬(wàn)本圖書(shū)，本文研究的管理系統(tǒng)能夠管理5.0萬(wàn)本圖書(shū)。

圖10 借閱圖書(shū)管理準(zhǔn)確率對(duì)比結(jié)果

2）借閱圖書(shū)管理準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

觀察圖10可知，本文研究的系統(tǒng)管理精準(zhǔn)度始終高于傳統(tǒng)系統(tǒng)。當(dāng)管理時(shí)間為10min時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確率為5%，本文系統(tǒng)的管理準(zhǔn)確率為13%；當(dāng)管理時(shí)間為30min時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確率為19%，本文系統(tǒng)的管理準(zhǔn)確率為24%；當(dāng)管理時(shí)間為50min時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確率為45%，本文系統(tǒng)的管理準(zhǔn)確率為63%；當(dāng)管理時(shí)間為70min時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確率為60%，本文系統(tǒng)的管理準(zhǔn)確率為90%。綜上所述，本文研究的管理系統(tǒng)在管理范圍和管理準(zhǔn)確率上都要好于傳統(tǒng)系統(tǒng)，十分適合大型圖書(shū)館借閱圖書(shū)的管理，更加值得推廣和使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)是圖書(shū)館的必要組成部分，良好的借閱系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更加全面的數(shù)據(jù)庫(kù)圖書(shū)借閱管理工作，將所有的信息有機(jī)的聯(lián)系到一起，避免人工反復(fù)更新信息，查找信息，使信息有著更好的兼容性，提高工作效率。本文在前人設(shè)定的基礎(chǔ)上，研究了一種新的圖書(shū)借閱自動(dòng)化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠幫助用戶更加輕松容易地查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料，幫助工作人員更準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)圖書(shū)館中的數(shù)字與信息，大大提高工作效率，減少錯(cuò)誤的出現(xiàn)。