基于客户机/服务器架构的新的网络计算模式——透明计算能够有效降低用户使用和维护计算机系统的成本,并且其客户主机的各种性能甚至与同配置的有存储硬件的PC机相当,从而在学校、网吧、政府等地方具有广泛的应用前景。不过随着透明计算模式中客户主机数量的增多,客户主机的I/O性能下降明显,严重制约了透明计算系统的应用,如何针对特定的透明计算应用环境提高I/O性能以适应大规模的透明计算系统成为研究热点和难点。首先,详细研究了各种透明计算模式的技术特点,实现了一种基于透明计算模式的远程启动协议,利用Intel的pxe远程启动技术实现操作系统的远程引导和程序的动态加载；同时提出了一种基于客户机/服务器架构的高效通用透明计算系统I/O管理框架,通过SCSI端口/微端口驱动程序在客户端实现基于块的本地虚拟磁盘,提供给客户端与本地物理硬盘类似的存储视图,设计了一个简化的类ISCSI通信协议,将客户端访问磁盘的I/O请求通过网络透明的重定向到服务器端,完成相应的I/O处理。其次,为提高透明计算系统对I/O请求的响应性能,研究分析了透明计算中访问服务器的I/O请求访问模式,提出了一种两级缓存结构分别在透明计算系统的客户端和服务端进行读写缓存来提升I/O性能；同时,在缓存的管理策略上,针对透明计算应用环境,以提高缓存命中率为主要目标,实现了一种基于访问频率计数阈值的改进LRU置换算法LRU-AFS。最后,在以上研究的基础上,设计并实现了一个基于分级Cache的透明计算系统——HCTS,并且对HCTS的系统性能进行了测试,测试结果表明：HCTS不仅能够较好的实现透明计算功能,相较其他通用透明计算系统,HCTS能够在显著减少网络流量的同时大幅缩短客户机启动时间,提高随机读写吞吐量,使得客户主机的I/O性能得到了明显的改善和提高。