计算机CAI应用实例,TRIZ在计算机领域中的应用

二、TRIZ中发明创造原则在计算机领域中的应用

计算机结构如图4所示，我们知道计算机有如下6个特点：

图4 计算机结构

(1)计算机由存储器、控制器、运算器、输人设备和输出设备五个部件组成。

(2)存储器是由一组一维排列、线性编址的存储单元组成，按照地址来访问存储单元。

(3)指令由操作码和地址码两部分组成，操作码规定了指令的操作类型，地址码指示操作数在存储单元中的地址。

(4)程序(指令)与数据是同等地、不加区分地存储在同一个存储器中。

(5)指令在存储器中按顺序存放。计算机逐条、顺序地执行指令。

(6)指令和数据以二进制数来表示。

从上述6个特点可以看出计算机最光辉的思想是“存储程序”，最突出的特点是把计算机分成存储器、控制器、运算器、愉人设备和输出设备五个部件。

从思想看，“存储程序”的核心就是将计算机的功能分成两部分：基础功能和用户特需功能。基础功能是独立于具体应用的，或者说是与用户无关的，由机器(硬件)来提供；用户特需功能是与用户有关的，不同的用户可能需要不同的功能，由程序(软件)来完成。

从结构看，早期的计算机，实现不同功能的器件是混在一起的。到后来计算机的基础功能被进一步分成运算功能、存储功能、输人功能和输出功能。实现这些功能的器件被分成存储器、控制器、运算器、输人设备和输出设备五个部分。

由此可见，这正好应验了TRIZ理论中40个发明创造原则中的第1个原则“分割原则”；(1)将物体分成独立的部分；(2)使物体成为可拆卸的；(3)增加物体的分割程度。

另外计算机的存储体系可以看出，可利用第3个原则“局部性质原则”；(1)从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构;(2)物体的不同部分应当具有不同的功能；(3)物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件来分析计算机的存储系统。

计算机存储系统的设计目标是存储系统应该能够以很高的速度向微处理器提供数据，而且存储系统的总体价格适中。为此，人们提出了高速缓存—主存储器的层次结构：在靠近微处理器的地方设置速度快的存储器(即高速缓存)，尽管它的容量较小。在高速缓存的外围设置容量大的存储器(即主存储器)，尽管它的访问速度慢。高速缓存的价格比主存储器要便宜得多。

进一步利用这个原则，在微处理器内部还可以设置速度更快的存储单元—寄存器组，尽管它的容量要比高速缓存小两个数量级，而且价格是最贵的，但是它的速度比高速缓存快一个数据级。在主存储器之外，还设置了容量更大的辅助存储器。辅助存储器的速度是最慢的，但是价格也是最低的。

这样，把存储系统设计成:寄存器—高速缓存—主存储器—辅助存储器结构，就实现了存储系统的设计目标。

再比如，计算机上不同设备的插头要插人不同的插座。为了避免发生错误，同一对插头和插座用同样的颜色，不同的插头、插座对应不同的颜色。这就很好地体现了第32个原则“变色原则”，也称之为色彩法:(1)改变物体或外部介质的颜色；(2)改变物体或外部介质的透明度；(3)为了观察难以看到的物体或过程，利用染色添加剂；(4)如果已采用了这种添加剂，则采用荧光粉。

三维激光虚拟键盘，利用的是第28个原则“机械系统的替代原则”：用光学、声学、味学等设计原理代替力学设计原理。它在外观上同一个打火机大小差不多，集激光和红外线于一身，在工作时会发射出两束光线，分别用来感应用户位置和投影虚拟键盘，并且在任何平坦的地方投影出一个普通键盘大小的虚拟键盘；第30个原则“利用软壳或薄膜原则”(柔化法)：利用软壳和薄膜代替一般的结构。

随着TRIZ理论的日趋成熟，不仅在工程技术领域，还在计算机领域得到越来越广泛的应用。尽管TRIZ理论的研究已有50多年的历史，但是其本身还有许多有待解决的问题，如TRIZ没有提出任何随着人类在构思、创新产品过程中的规律而建立一种有效的产品设计机制。为了解决这些问题，很多的理论工作者正为之努力。随着计算机技术的迅猛发展，计算机辅助创新应运而生，它将TRIZ理论中的创新问题解决方法进行了程序化，将TRIZ和计算机软件技术有机结合，必将给创新效率带来更大的提高。