监管合规与分布式交易系统设计

100、交易系统模式假设不涉及中央权威机构。然而，在股票交易等领域，交易系统必须遵守监管规则。请提出如何修改这种模式，以便监管机构能够检查这些规则是否得到遵守。这不应涉及所有交易都通过中央节点进行。

监管机构检查交易系统合规性的修改方式

为了使监管机构在不使所有交易通过中央节点的情况下检查交易系统是否遵守规则，可以采用以下修改方式：

1. 分布式日志记录

• 每个交易节点独立记录交易信息
• 记录内容包含交易的关键信息：
• 交易时间
• 交易双方
• 交易金额
• 交易的股票或基金等
• 监管机构可通过安全的接口访问这些分布式的日志记录来检查规则遵守情况

2. 智能合约技术

• 利用智能合约在交易节点上自动执行监管规则
• 智能合约可编程为在交易发生时自动检查是否符合规则，不符合的交易将被阻止
• 智能合约的执行记录可供监管机构访问和审计

3. 定期报告机制

• 要求各个交易节点定期向监管机构提交交易报告
• 报告内容包括：
• 一定时间段内的交易汇总信息
• 异常交易情况等
• 监管机构可根据这些报告进行规则遵守情况的检查

4. 随机抽样检查

• 监管机构可随机选择部分交易进行详细检查
• 交易系统提供接口，使得监管机构能够直接从各个节点获取被选中交易的详细信息

5. 区块链技术

• 利用区块链的特性，将交易信息以分布式账本的形式记录
• 区块链的不可篡改和可追溯性便于监管机构检查交易历史，确保规则得到遵守
• 区块链是分布式的，不需要中央节点来处理所有交易

6. 规则嵌入节点软件

• 将监管规则嵌入到交易节点的软件中
• 当交易发生时，软件自动检查是否符合规则，并生成相应的合规报告
• 监管机构可通过安全的渠道获取这些报告

101、结合示例，解释为什么实时系统通常需要使用并发进程来实现。

实时系统与并发进程的关系

实时系统通常需要使用并发进程来实现，原因在于其需要快速响应和处理多个任务，以满足实时性要求。相关依据和示例如下：

1. 数据处理效率需求

在“Process Pipeline”模式中，当数据需要从一种表示形式转换为另一种表示形式才能进行处理时，这种转换被实现为一系列处理步骤，并且这些步骤可以并发执行。

例如，每个转换步骤可以由单独的核心或处理器执行，这样可以实现非常快速的数据处理。如果不采用并发进程，数据处理的速度会受到限制，可能无法满足实时系统对快速响应的要求。

2. 多任务响应需求

在“Observe and React”模式中，系统需要定期监控一组传感器并显示信息，当传感器检测到某个事件发生（如手机来电）时，系统要立即启动一个进程来处理该事件。

同时，系统可能还需要继续监控其他传感器，这就需要并发处理多个任务。如果不使用并发进程，系统在处理一个事件时可能会忽略其他传感器的变化，导致无法及时响应其他事件，从而无法满足实时系统的实时性要求。

3. 环境控制需求

在“Environmental Control”模式中，系统包含传感器和执行器，传感器提供环境信息，执行器可以改变环境。系统需要根据传感器检测到的环境变化，及时向执行器发送控制信号。

而且，在使用该模式时，通常还会使用“Observe and React”模式来监控执行器。这意味着系统需要同时处理环境监测、控制信号发送和执行器监控等多个任务， 并发进程 可以确保这些任务能够同时进行，保证系统对环境变化的实时响应。

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总结

综上所述，实时系统由于其对快速响应和多任务处理的需求，通常需要使用并发进程来实现，以确保系统能够在规定的时间内完成各项任务，满足实时性要求。

102、解释为什么面向对象的软件开发方法可能不适用于实时系统。

There is a significant performance overhead in object-oriented systems because extra code is required to mediate access to attributes and handle calls to operations. The consequent loss of performance may make it impossible to meet real-time deadlines.

（在面向对象系统中存在显著的性能开销，因为需要额外的代码来协调对属性的访问和处理对操作的调用。由此导致的性能损失可能使得无法满足实时系统的截止时间要求。）

103、说明如何将环境控制模式用作设计温室温度控制系统的基础。温度应保持在10到30摄氏度之间。如果温度低于10摄氏度，应开启加热系统；如果温度高于30摄氏度，窗户应自动打开。

环境控制模式在温室温度控制系统设计中的应用

环境控制模式通常包含传感器和执行器过程，可按照以下步骤将其用作温室温度控制系统设计的基础：

1. 传感器部分

在温室中安装温度传感器，该传感器持续监测温室内部的温度。它可以实时采集温度数据，就像系统的“眼睛”，为后续的控制决策提供依据。

2. 控制器部分

设计一个控制器，它接收来自温度传感器的温度数据。控制器内部设定了温度范围为10到30摄氏度的规则。

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