基于Web的科学计算服务平台设计

基于Web的科学计算服务平台设计
目录
前言 1
1 相关概念和发展现状 2
1.1  WEB科学计算服务的概念 2
1.2  B/S模式介绍 2
1.3  WEB简介 3
1.3.1  概念介绍 3
1.3.2　Web工作原理和功能 4
1.3.3  浏览器和服务器的联合工作 5
1.3.4  HTTP协议 6
1.4  科学计算服务背景 7
1.5  科学计算服务面临的问题和它的发展 7
1.5.1  科学计算面临的问题[5] 7
1.5.2  基于Web的智能数学知识库的发展 8
1.5.3  分布式计算 8
1.6 WEB科学计算研究的意义 9
2 系统工具和开发环境介绍 10
2.1  JAVA 作为JSP脚本语言的理由 10
2.2  科学计算服务平台开发的软件环境 11
2.2.1  开发平台介绍 11
2.2.2  安装和配置JDK 12
2.2.3  安装配置服务器——Tomcat 12
2.3  JSP技术概述 13
2.4  SERVLET 编程 14
2.4.1  Servlet简介 14
2.4.2  Servlet接口和子类 15
2.4.3  Servlet的生命周期 16
2.5  JAVABEAN 模块化设计 18
3  科学计算平台的分析和总体设计 19
3.1  可行性研究和需求分析 19
3.2  科学计算服务平台的技术架构 20
3.3  模块设计 21
3.3.1  系统登陆模块 22
3.3.2  简单计算模块 22
3.3.3  文件处理模块 22
3.3.4  图形模块 22
3.3.5  较复杂运算模块 22
4　科学计算服务平台的详细设计 23
4.1  主界面设计的实现 23
4.2  简单计算模块设计的实现 25
4.3  文件处理模块设计的实现 29
4.3.1  用组件实现文件上传操作 29 （科教论文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
4.3.2  用Servlet读写文件数据进行矩阵计算 33
4.4  图形模块的实现 34
4.4.1  直接从JSP页面发送函数图像 34
4.4.2  用applet实现 35
4.4.3  用servlet实现 37
4.4.4  函数画图的具体实现 37
4.5  较复杂运算模块的实现 37
4.5.1  微积分计算实现 37
4.5.2  牛顿迭代求解 38
5　结束语 40
参考文献: 41
致谢 42

摘要: Web科学计算服务是指架构于网络上，为网络用户提供科学计算的服务。这种服务只需在用户端浏览器提交请求，而在服务器端处理所有请求，并将结果返回经客户端。设计以B/S网络计算模型为基础，使用现今主流的网络技术，构建高效稳定的基于Internet的计算平台。考虑该计算平台的特点，分析现有主流技术，以JSP，Servlet，JavaBean为此平台的实现技术。本平台以Servlet技术部署服务器端实现客户请求的响应，事务处理和上传文件及下载结果文件，进行大型矩阵计算。用JavaBean实现1些复杂的微积分等科学计算，以实现可重用、可嵌入、模块化的软件组件，这种实现便于移植到其他系统以提高系统开发效率。而对于1些简单计算，如简单的数学运算，则使用JavaScript在客户端直接计算，以减轻服务器端的开销。对普通用户的计算请求和科研用户的某些较复杂的请求，平台都能稳定而高效地为他们提供服务。本科学计算服务平台简单易用易学，能方便实时地为用户提供所需的服务。
关键词：JSP；JavaBean；科学计算

The Service Platform Designation of scientific Calculating on Web

Abstract: The web service of science and calculation, which is based on network, provides the service of science and calculation for the network users. Users only advance all the requests on the browsers, and then this web service will dispose them on the servers and give back the calculation to the customers. This designation, based on the B/S model and employing the dominating web technology, conceives an efficient and stable platform. After an analysis of the characteristics of this calculating platform and the mainstream technology, the author takes JSP, Servlet, JavaBeans for example. It uses Servlet to deploy the servers and processes matrix calculating, to respond custermers’ requests, to tackle affairs, to upload and download files. This platform realizes some complex scientific calculating, such as calculus. It also turns it true that the software subassembly can be reused, embedded and modularized by using JavaBeans, which boosts the efficiency of other systems. While to some simple calculating, such as simple maths calculating, it uses JavaScript to calculate directly to reduce the cost of servers. To both calculating requests from general customers and complex requests from scientific researchers, it can provide service for them steadily and effectively. This platform can not only meet customers’ demands conveniently, but also can be used and mastered easily.

（科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑）

前言
人们在学习、工作与科研中， 都会遇到计算问题。1些简单的运算，人们通过纸笔就能完成；而1些复杂的运算，就必须要运用科学方法并借助有关工具。为方便人们的复杂运算，掌握运算技能，目前1些计算系统已被开发出来，如:Mathematica、Maple、Matlab、Mathcad 等，但这些都是商业软件，花费很高且需专门学习才会使用。且这些软件大都是单机版，只能在本单位的1台或数台局域网上使用，不能在Internet上使用。然而，Internet 技术渗透了人们学习和生活的各个领域，单机版科学计算系统已无法满足现代人的需求，基于此，开发的该基于Web的科学计算服务平台，用户不需安装任何软件，仅仅利用Web 浏览器IE 或Netscape 登录某个网站，简单输入运算请求即可使用本系统提供的各项功能。
基于Web的科学计算服务平台主要实现1些较复杂的科学计算，如1般性用户在学习工作中碰到的较复杂的计算，矩阵运算、函数处理，图形图像的显示，还有科研用户的运算需求如微积分运算等等。用户可在Internet上直接通过浏览器递交请求，由服务器端实现计算处理，再把结果返回给客户端。基于Web的科学计算平台设计的逐步完善为以后科学的发展起着很大的推动性作用。
科学计算服务平台是专门针对某些应用的专业计算平台，把这种专业计算平台架构在网格上，就形成了科学计算网格计算，将使科学计算平台的资源大大增加。
对于大型的科学计算，计算模式在1步1步地发生变化。分布式计算模式把复杂的计算分成许多小的部分，然后把这些问题分配给很多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终计算结果。网格计算是分布式计算的进化模型，它能在把1台计算机接入计算机网络的时候，就完全可以使用计算机网格所有的“计算力”。科学计算网格计算实现计算资源的共享。这是两种现今发展较好的计算模式，也是科学计算重要的发展方向。

1 相关概念和发展现状

1.1  Web科学计算服务的概念
数学本身是1门自然科学，但同时，数学又是进行其它科学研究重要的、甚至不可替代的工具，当代数学的发展已离不开科学计算和应用，同时，科学计算的发展也以数学的发展为前提。科学计算是从上世纪中叶开始伴随着计算机的出现而发展的，到80年代后被认为是科学研究的第3种手段。