硬件技术论文:计算机软硬件资源共享网络技术论文

1网络技术应用下计算机软件资源的共享

通过网络技术的应用，对于以往软件故障发生的问题进行了有效的规避，并且在出现工作站故障时可以有效地减少损失，降低对网络用户的影响。通过合理的软硬件共享，可以提高网络信息的安全性和传输效率。例如通过互联网、卫星电视等进行信息资源的共享，我们可以及时时间看到所需的信息，这对于社会的发展有着至关重要的意义。在现代网络技术中，计算机软件资料利用的一个重要方式，就是windows终端软件的安装。通过在服务器上安装相关软件，可以让用户对于服务器中的信息数据进行调用，通过相关软件完成数据的管理。这种服务器统一管理的方式，实现了服务器内软件资源的共享，并且更好地提高了整体信息服务能力。网络管理者只需要对于服务器进行统一的维护，并且采取定期的数据管理与备份手段，就可以有效地避免由于系统问题、外界环境问题所造成的信息数据安全问题。但是这种软件资源共享的方式还存在一定的不足，那就是一旦服务器产生故障和问题，就会影响用户的实际使用。针对于这种问题，可以结合网络技术的应用，采取服务器下挂接光盘镜像文件、移动硬盘、U盘以及Windows网络共享和UNIXNFS网络共享等方式，给予其他用户使用软件的权限。这种方式可以实现数据的远程调用，并且有效地缓减了硬件资源短缺的问题，并且可以突破工作站距离的局限，具有较强的实用性。但是，这种网络软件资源共享的方式，其对于网络稳定性要求较高，如果网络中存在较多的丢包现象，就会造成数据传输中丢失、信息调用速度慢等问题。

2网络技术应用下计算机硬件资源的共享

通过网络技术的应用，可以对计算机硬件资源进行有效的共享，降低了设备的闲置率，提高了整体计算机设备的工作效率。在以往计算机硬件设备中，大多数采用单机挂机的方式来进行运行，如果有其他人需要对于硬件设备进行应用，则需要从原设备上进行拆卸，再挂接到另外的电脑上。这种经常的拆卸，会对于设备的寿命和质量造成影响，并且相关计算机管理者的工作量较大。通过网络技术的应用，可以让计算机硬件资源得到有效的共享，并且随着网络技术的不断完善，设备的共享效率和效果也得到了有效的保障。网络化的磁盘管理的应用，可以有效地提高硬盘的利用效率，并且不同用户通过网络来对于系统资源进行访问，也突破了时间与空间的限制，让电脑设备的利用效率得到了大幅度的提升。现阶段用户网络存储的管理上，主要采用了虚拟磁盘系统，可以为用户提供实时调用的服务。在服务器中，网络管理员对于磁盘进行初始化配置，用户只需要连接到磁盘地址，并且经过相应的身份验证，就可以对服务器中粗盘所存储的数据进行使用。磁盘管理者可以对于不同用户分配不同的权限，在提高磁盘利用效率的基础上，实现了对用户的规范化管理，减少了磁盘购置需求，对于提高计算机硬件利用效率有着至关重要的作用。对于日常的工作来说，扫描仪、打印机等是常用的办公学习硬件之一。在用户产生使用需求时，通过网络技术的应用，可以实现网络环境下的打印与扫描功能。这种网络下的硬件共享，可以有效地减少工作成本，并且提高工作效率。对于一些工作中对数据拷贝需求较大的用户来说，采取网络化的输入硬件设备共享，可以实现统一化的数据管理，并且由专人进行数据控制，提高了数据的安全性，可以更好地对生产、科研等多方面的需求进行满足。

3网络通行证管理模式的运用

网络通行证管理模式的出现，是对于网络中软硬件资源共享管理的重要控制举措。随着计算机服务器功能的不断完善，合理地对共享行为进行控制，这对于提高信息资源共享效率，提高软硬件共享管理效率有着至关重要的作用。通过通行证管理模式的运用，可以在用户不具有软件与硬件共享需求时，对于共享资源进行关闭，提高设备的利用效率，减少资源浪费行为的出现。随着网络通行证管理模式的应用范围不断扩大，通过对于服务器与工作站上安装相关许可证，可以实现专项管理，并且在网络范围内实现实时调动与控制。我们都知道，由于用户需求可能发生在任何时刻，计算机服务器必须保持24小时开启，并且对于任何时间的访问行为进行处理和服务，将软硬件资源随时提供给用户进行调用。通行证管理机制中，对于用户的访问行为进行观察，进而制定不同的软件使用策略，并且通过释放未用通行证，可以为其他用户提供更多的访问资源。如果某一个特殊的软件和硬件控制需求，需要特定通行证，则这种通行证释放机制的重要性就得到更进一步的突显。用户在进行模块使用的过程中，可以不在服务器上进行操作，通过网络调度即可突破时间与空间的局限，达到随心所欲操作的目的。网络通行证管理模式的应用，对于网络资源的管理水平的提高有着较强的推动作用，并且让软件硬件的使用得到了合理的配置。在专业网络软件的应用上，管理员只需要在服务器上安装相关软件的服务端，在用户电脑上安装客户端。客户就可以通过客户端软件来进行操作，软件的处理和运算都在服务器上进行，有效地减少了客户端的计算机作业压力，减少等待服务的时间。这种网络化软件的运用，有效地缓解了当前用户配置紧张的情况。通过配合通行证管理技术，可以对于不同版本的软件中存在的差异性问题进行解决，并且提高整体资源的处理控制速度。对于一些数据占用空间较大的文件来说，通过网络共享，可以减少数据移动中出现的各种问题。在特殊软件使用中，其往往会产生较大的数据文件，并且数据文件的挂接过程，如果采用自行拷贝的方式，则容易出现一系列的数据差异问题，并且不利于文件的安全保管。通过网络共享的方式，配合校验码技术，可以实现异地的文件共享和处理。通过配合远程网络控制技术，也可以实现对用户的远程指导，提高用户对软硬件资源的利用能力。

4结束语

总而言之，现代科学技术不断发展的形势下，计算机软硬件资源的合理配置与共享，已经成为了当前计算机技术发展与研究的重要内容。计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的硬件、软件及资源共享和信息传递的系统。通过提高软硬件资源的共享水平，结合先进的网络技术，可以有效地提高计算机软硬件设备的利用效率。针对于网络化环境下软硬件资源共享的问题，我们的研究工作处于刚刚起步的时期，很多技术的应用都有待进一步的开发与研究。在时展的趋势下，我们要关注网络技术和共享技术，以先进的科学理念来应对相关技术的研究，进而为推进我国计算机技术水平的发展奠定良好的基础。

作者：任军 王子超 单位：河北省教育考试院 河北省人事考试局

硬件技术论文:计算机软硬件网络技术论文

1软硬件资源共享的实现

在特定条件下将网络化通行证模式运用到实践过程中，这样能够依据其在实际运行过程中出现的问题在这个基础之上寻求有效的解决方法，也就是说实践计算机软硬件的资源共享通过辅助其它技术手段之后是可以实现的。在现实生活中不难发现，部分软件只能够在老式的服务器上面运行，但当更换了服务器之后或是更新之后，倘若用户要进行大规模的数据处理，此时的CPU大部分被占用，在这个过程中倘若其它用户也要使用该台服务器时，那么就要求使用者进行等待，某种意义上来降低了其运行效率。在现代网络技术的支持下，我们利用各种技术手段对现有网络进行改善，使得异地工作站的网络配置能够与其它配置进行匹配，还能在这个基础之上对异地进行高版本的软件安装程序，达到了软件通行证远程操控的目的，促进了软件应用水平的提升。

2发挥现代网络优势，实现网络化的软件安装使用

在上述中也有所提及，应用软件在普遍情况下完成安装并在实施的过程当中，大量资源被占用，严重影响了工作效率，给予用户带来很大不便，倘若本地工作站受外界因素影响，软件运行不正常，会致使重要数据遗失，给使用者带来重大影响，新形势下，网络技术发展，针对当前出现的各种状况已经找到了有效的解决措施，对软件采取多种安装方式。

2.1安装软件服务器

在本机上，用户大多是通过系统管理员配置达到软件调节的目的，从某种意义上来说服务器使用效率得到大幅度提升，为软件相关工作更深层次开展奠定坚实基础。如何以系统管理员为途径对用户数据库或者是软件数据不定期进行更新或者备份，防止系统运行出现问题或者系统崩所造成的影响，但是充分考虑到服务器的存储能力、计算机能力等多个方面存在不足无法满足用户高层次需要，但是相对来说能够将损失最小化处理。

2.2安装软件到具备较丰富硬件资源的工作站

采用这种方式，不仅仅实现了本机用户的使用，还可以依据实际情况借助网络技术，直接采用MOUNT盘，使得其他用户能够利用技术手段使用软件，考虑到部分工作站在硬件资源方面存在欠缺，而在本地工作站又很难对大数据进行存储，为了确保数据不被丢失，就可以采取此种方式，在诸多实践中证明，用户可以在软件使用和工区数据调查时在两个基地上上面完成，显示必须在具有网络设施和网络宽带的情况下才能够进行共享，倘若两者之间相差距离比较远，所需等到时间也更长，倘若遇到网络状况出现异常，数据传输也会不完整。采用此种方式能够是机器效率较大限度发挥出来。值得一提的是，针对外挂磁盘实施网络化管理，考虑到外挂磁盘使用量比较大和容易损坏等诸多特点，可以采用网络挂接磁盘的方式实现计算机软硬件的资源共享。可以将其简单的概括为两个方面：其一；系统管理员直接挂磁盘的形式。其二；磁盘在特定条件下自动挂接，也就是说当使用者数据实施或者进行相应的调整时，在这个过程中出现用户硬件资源不足的情况，就可以充分利用这个方法，能够确保数据的完整性，只要输入简单的指令，便可以数据随意使用。换一种方式来说就是在用户经过授权或者获得授权指令之后能够对软件和相关数据调用，极大程度方便了没有大磁盘的用户。

3结语

当前我国使用网络技术实现计算机软硬件的资源共享正处在不断深化的阶段，同计算机和应用软件两者之间有着直接联系，采用多种技术手段对计算机软硬件资源的合理利用，能够使其效用较大限度发挥出来，在各方面得到保障的同时，效益较大化，为企业更好参与到社会竞争中奠定坚实基础。

作者：宋晓鸣

硬件技术论文:兼容性的处理技术计算机硬件论文

对于组装机而言，用户在选择时，往往都是追求好的性能，以满足自己的需求，却并不会考虑硬件冲突和兼容性问题，这也就导致许多组装机性能不稳定，存在很大的兼容性问题。因此，用户在对组装机进行选购时，要重视硬件资源的合理搭配，均衡选择，也可以向相关技术人员咨询，以切实避免硬件冲突和兼容性问题的发生。2计算机硬件冲突及兼容性的处理技术对于计算机而言，硬件冲突及兼容性问题的表现形式是多种多样的，因此处理技术也是各不相同的，这里主要针对几种常见的问题进行分析和讨论。

1主板的兼容性问题

主板作为计算机的核心，同时也是其他硬件设施功能发挥的主要途径，与大部分硬件设施都有着密切的联系，也是最容易出现兼容性问题的部分，应该受到相关技术人员的充分重视。（1）主板与内存。主板与内存的兼容性问题是计算机硬件冲突中一个较为常见的问题，表现为计算机开机后持续报警或者机器点不亮。部分维修人员或者用户通过将内存条重新安装的方法，可以解决这个问题，但是仍会不时发生，属于治标不治本。造成这种问题的原因，主要是内存条的质量问题，导致在与主板连接时出现接触不良的情况。在对其进行处理时，如果通过检查，确定是内存条质量问题，则需要对内存条金手指进行清洁，或者采取相应的措施对其进行固定，确保内存条与主板可以充分有效的接触。如果内存条不存在问题，在其他相同型号的主板上可以正常使用，则需要通过更换内存条的方式进行解决。（2）主板与声卡。微电子技术的发展，使得当前计算机主板在制作过程中，多数都集成有声卡。但是这样的声卡在音质方面与独立声卡相比存在一定的不足，因此，独立声卡在许多领域和行业仍然有着广阔的市场。如果声卡选择不当，或者声卡驱动的安装出现问题，就会导致主板与声卡出现不兼容的现象，又或者在具备集成声卡的主板上，加装独立声卡，会造成硬件之间的相互冲突，导致计算机出现各种各样的问题。对于这种情况，一方面要结合主板的型号、规格等，对声卡进行合理选择，并安装配套的声卡驱动，另一方面，可以在计算机的资源管理器中，修改声卡中出现冲突的地址，从而对主板与声卡的兼容性问题进行解决。（3）主板与显卡。造成主板与显卡兼容问题的主要原因，是由于显卡自身的质量问题，由于制作工艺、制作方法等问题，会导致显卡与主板的冲突，表现为显示器不亮、花屏等现象。在对其进行处理时，一方面要对显卡进行检查，查看是否存在质量问题，如果有，要对显卡进行更换，另一方面，对显卡与主板的接触点进行清洁，确保双方接触的有效性。

2系统驱动的兼容性问题

系统驱动问题造成的硬件冲突同样是一个常见的问题，在计算机系统的安装过程中，如果将相同的系统资源分配给多个设备，就会导致硬件冲突的产生，影响设备的正常工作。在对其进行分析时，首先，需要对设备的驱动程序进行检查，明确是否存在重复安装的情况，如果有，则需要对多余的部分进行删除，并重新安装驱动程序。然后，对设备在“设备管理器”中的状态和设置进行检查，如果在设备的资源设置中，没有发现“资源”选项，则表示设备并没有使用任何系统资源。如果发现资源的重复使用问题，要对其进行重新分配，并对计算机进行重启，查看故障是否解决。

3结语

总而言之，计算机硬件冲突及兼容性问题是影响计算机功能发挥的重要因素，在对计算机进行配置和管理的过程中，应该充分重视起来，对其进行预防和处理技术，从而确保计算机的正常运行。

作者：黄磊 单位：上海外高桥造船有限公司信息部

硬件技术论文:蓝牙技术硬件实现探讨论文

1蓝牙的结构体系

蓝牙协议栈的体系结构如图1所示。它是由底层硬件模块，中间层和高端应用层三大部分组成。

1.1蓝牙的底层模块

底层模块是蓝牙技术的核心模块，所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层LMP（LinkManagerProtocol）、基带层BB（BaseBand）和射频RF（RodioFraquency）组成。其功能是：无线连接层（RF）通过2.4GHz无需申请的ISM频段，实现数据流的过滤和传输；它主要定义了工作在此频段的蓝牙接收机应满足的需求；其带层（BB）提供了两种不同的物理链路（同步面向连接路SCOSynchronousConnectionOriented和异步无连接链路ACLAsynchronousConnectionLess），负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输，且对所有类型的数据包提供了不同层次的前向纠错码FEC（FrequencyErrorCorrection）或循环沉余度差错校验CTC（CyclicRedundancyCheck）；LMP层负责两个或多个设备链路的建立和拆除及链路的安全和控制，如鉴权和加密、控制和协商基带包的大小等，它为上层软件模块提供了不同的访问入口；蓝牙主机控制器接口HCI（HostCntrollerInterface）由基带控制器、连接管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口，提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令，上、下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行。HCI层以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过传输层进行交互。

1.2中间协议层

中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP（LogicalLinkControlandAdaptationProtocol）、服务发现协议SDP（ServiceDiscoveryProtocol）、串口仿真协议或称线缆替换协议（RFCOM）和二进制电话控制协议TCS（TelephonyControlprotocolSpectocol）组成。L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分，也是其它协议实现的基础。它位于基带之上，向上层提供面向连接和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装、服务质量控制、协议的复用、分组的分割和重组（SegmentationAndReassembly）及组提取等功能。L2CAP允许高达64KB的数据分组。SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上，为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性，而服务属性包括服务的类型及该服务所需的机制或协议信息。RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议，符合ETSI标准的TS07.10串口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号，为原先使用串行连接的上层业务提供传送能力。TCS是一个基于ITU-TQ.931建议的采用面向比特的协议，它定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令（CallControlSignalling），并负责处理蓝廾设备组的移动管理过程。

1.3高端应用层

高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分。一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层：核心协议层（BB、LMP、LCAP、SDP）、线缆替换协议层（RFCOMM）、电话控制协议层（TCS-BIN）、选用协议层（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而高端应用层是由选用协议层组成。选用协议层中的PPP（Point-to-PointProtocol）是点到点协议，由封装、链路控制协议、网络控制协议组成，定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据，它要用于LAN接入、拨号网络及传真等应用规范；TCP/IP（传输控制协议/网络层协议）、UDP（UserDatagramProtocol对象交换协议）是三种已有的协议，它定义了因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和设备之间的通信。蓝牙采用或共享这些已有的协议去实现与连接因特网的设备通信，这样，既可提高效率，又可在一定程度上保障蓝牙技术和其它通信技术的互操作性；OBEX（ObjectExchangeProtocol）是对象交换协议，它支持设备间的数据交换，采用客户/服务器模式提供与HTTP（超文本传输协议）相同的基本功能。该协议作为一个开放性标准还定义了可用于交换的电子商务卡、个人日程表、消息和便条等格式；WAP（WirelessApplicationProtocol）是无线应用协议，它的目的是要在数字蜂窝电话和其它小型无线设备上实现因特网业务。它支持移动电话浏览网页、收取电子邮件和其它基于因特网的协议。WAE(WirelessApplicationEnvironment)是无线应用环境，它提供用于WAP电话和个人数字助理PDA所需的各种应用软件。

2蓝牙硬件的实现

蓝牙的技术规范除了包括协议部分外还包括蓝牙的应用部分（即应用模型）。在实现蓝牙的时候，一般是将蓝牙分成两部分来考虑，其一是软件实现部分，它位于HCI的上面，包括蓝牙协议栈上层的L2CAP、RFCOMM、SDP和TCS以及蓝牙的一些应用；其二是硬件实现部分，它位于HCI的下面，亦即上面提到的底层硬件模块，它已在图1中标示出。下面讨论蓝牙硬件模块的结构与性能。

蓝牙硬件模块由蓝牙协议栈的无线收发器（RF）、其带控制器（BB）和链路管理层（LMP）组成。目前大多数生产厂家都是利用片上系统技术SOC（System-On-Chip）将这三层功能模块集嵌在同一块芯片上。图2为单芯片蓝牙硬件模块结构图。它由微处理器（CPU）、无线收发器（RF）、基带控制器（BB）、静态随机存储器（SRAM）、闪存（Flash程序存储器）、通用异步收发器（UAST）、通用串行接口（USB）、语音编/解码器（CODEC）及蓝牙测试模块组成。下面分别叙述各部分的组成及功能。

（1）蓝牙基带控制器

蓝牙基带控制器是蓝牙硬件模块的关键模块。它主要由链路控制序列发生器、可编程程序列发生器、内部语音处理器、共享RAM裁器及定时链管理、加密/解密处理等功能单元组成。其主要功能：在微处理器模块控制下，实现蓝牙基带部分的所实时处理功能，包括负责对接收bit流进行符号定时提取的恢复；分组头及净荷的循环沉余度校验（CRC）；分组头及净荷的前向纠错码（FEC）处理和发送处理；加密和解密处理等。且能提供从基带控制器到其它芯片的接口（诸如数据路径RAM客户接口、微处理器接口、脉码调制接口（PCM）等。

（2）无线收发器模块

无线收发器是蓝牙设备的核心，任何蓝牙设备都要有无线收发器。它与用于广播的普通无线收发器的不同之处在于体积小、功率小（目前生产的蓝牙无线收发器的较大输出功率只有100mW、2.5mW、1mW三种）。它由锁相环、发送模块和接收模块等组成。发送部分包括一个倍频器，且直接使用压控振荡器调制（VCO）；接收部分包括混频器、中频器放大器、鉴频器以及低噪音放大器等。无线收发器的主要功能是调制/解调、帧定时恢复和跳频功能同时完成发送和接收操作。发送操作包括载波的产生、载波调制、功率控制及自动增益控制AGC；接收操作包括频率调谐至正确的载波频率及信号强度控制等。

（3）微处理器（CPU）

CPU负责蓝牙比特流调制和解调所的所有比特级处理，且还负责控制收发器和专用的语言编码和解码器。

（4）Flash存储器和SRAM

Flash存储器用于存放基带和链路管理层中的所有软件部分。SRAM作为CPU的运行空间，在作时把Flash中的软件调用SRAM中。

（5）语音编/解码器CODEC（CoderDecoder）

语音编/解码器CODEC由ADC（数模转换器）、模数转换口（ADC）、数字接口、编码模块等组成。主要功能：提供语音编码和解码功能，提供CVSD（ContinuousVariableSlopeDeltaModulation）即连续可变斜率增量调制及对数PCM（PulseCodedModulation）即脉码调制两种编码方式。

（6）蓝牙测试模块

它是由DUT（DeviceUnderTest）即被测试模块与测试设备及计量设备组成。一般测试设备被测试设备构成一个微微网，测试设备是主节点，DUT是从节点。测试设备对整个测试过程进行控制，其主要功能提供无线层和基带层的认证和一致性规范，同时还管理产品的生产和售后测试。

（7）UART（UniversalAsynchronousKeceiverTransunitter）通用异步收发器和USB（UniversalSerialBus）通用串行接口。

功能：提供到HCI（HostConfrollerInterface）即主机控制器接口传输层的物理连接，是高层与物理模块进行通信的通道。

3TR0700单芯片介绍

RT0700单芯片是Transilica公司的蓝牙产品，其结构如图3所示。它把无线收发器与基带都集成到一块CMOS芯片上，替代传统的串行语音和通用串行接口电缆，为语音和数据业务提供无线连接。

3.1结构及工作原理

RT0700单芯片由收发器、基带、语音编/解码器（CODEC）、带有4个可配置的8bit接口的8051微处理器、两个串行口双高性能的通用异步收发器（UART）、4KB的静态随机存储器（SRAM）、64KB的Flash程序存储器等组成。

收发器由低噪放大器（LNA）、电平控制器（PA）、混频器、鉴频器、控制寄存器、发送滤波器、振荡器等组成。其工作原理是：来自接收天线上的信号经低噪放大器（LNA）放大后，送至多级滤波器，多级滤波器具有预选择功能，它把LAN的输出信号限制在2.4GHz的ISM频段内，去除负频率成分，输出适合进行下变频处理的信号。I、Q混频器把蓝牙频段的信号移频至低中频（IF）传输的调制信号。复合滤波器负责从下变频信号中滤除无用信号和噪声。鉴频器使用过采样技术从IF信号中取出蓝牙低调制指数信号；发送器由发送滤波器、频率合成器、功率放大器、振荡器、天线等组成。其工作原理是：发送滤波器是一个高斯数字滤波器，它对发送环Tx输入的数据进行数字过滤；振荡器的功能是驱动一个外部的晶体振荡器或者接受一个外部的时钟信号，向频率合成器提供一个低噪声的参考频率。功率放大器的主要功能是对频率合成器的输出功率放大到1mW左右，且对频率合成器起缓冲作用，减少负载变化对合成器的影响；发送天线：当使用差分输入的LNA时，它可以是一个低噪声的平衡双极天线；8051微处理器是一个8位的微处理器，它的主要功能是管理和实现蓝牙协议栈。它具有一增强的指令集、二级数据指针、扩展的SRAM和双UART。在TR0700中对一些重复性的操作诸如分组的组装和拆解、加密、地址编码/解码、纠错和同步等都由硬件来实现，这样能降低处理器的开销，有效地提高响应性能。TR0700除了8051微处理器本身所带有的一些特殊功能寄存器（SFR）外，还定义了一些新的特殊功能寄存器（SFR），它还引入了一些特殊的中断，如一个带有特殊保护的外部中断INT3等。RT0700的基带操作有三种模式可供选择：数据/地址、端口、测试。

3.2基本功能及应用

TR0700单芯片的基本功能是：具有10m的传输距离及1Mbps的数据速率；支持79跳系统及支持点到点、点到多点连接，既可以是主节点又可以是从节点；支持GAP、TCS、手机、intercom剖面和串行口等；支持Hold、Sniff和Park功率节省模式；对LC、LM、L2CAP、SDP、RECOMM等蓝牙协议栈能实现；对于SCO链路支持HV1、HV2、HV3数据分组；对于ACL分组支持DM1、DM3、DM5、HD1、HD3、HD5和AUX1数据分组；具有用于测试和Flash内存升级的JTAG接口。TR0700单芯片的主要应用有：用于电信方面的峰房和无绳电话、调制解调器、手持设备、互联设备、小型监视器；用于计算机方面有键盘、鼠标、控制杆、扫描仪、监视器、打印机、桌面、笔记本计算机等。用于消费类的PDA、耳机、监视系统、游戏控制器和数字相机等。

蓝牙技术作为一个开放的无线应用标准，能通过无线连接方式将一定范围内的固定或移动设备连接起来，使人们能够更方面更快速地进行语音和数据的交换，这无疑将会成为未来无线通信领域的一个重要的研究方向。本文所描述的蓝牙技术硬件实现模式分析，只是蓝牙核心技术中的一小部分，随着蓝牙技术的不断完善与产品的成功开发，可以肯定，蓝牙技术将会逐渐进入我们的工作和生活，成为不可缺少的一部分。

摘要：介绍了蓝牙技术的体系结构及特点，并结合Transilica公司生产的Onechip蓝牙产品TR0700单芯片，分析了硬件实现模式。

关键词：蓝牙技术硬件实现链路管理与控制跳频

硬件技术论文:EDA技术在计算机硬件设计的实践

【摘要】科学技术的发展离不开计算机硬件的发展，EDA技术的发展为计算机硬件的设计提供了全新的解决思路，以一种高效、快速、便于调试的方式，提升了计算机硬件的发展水平。本文简单介绍了EDA技术，并以UART的设计和实现为例，阐述了EDA技术在计算机硬件设计方面的应用。

【关键词】计算机硬件设计；EDA技术；实践分析

前言

电子设计从手工设计逐步走向了自动化设计，它的发展以EDA技术的发展为主要标志。EDA技术以计算机为操作工具，融合了近期的应用电子技术、计算机技术和智能化技术的成果，并且将设计人员从繁重且重复的劳动中解脱出来，使得电子产品的设计效率提升了。

1EDA技术概述

1.1EDA技术的基本内容

在没有EDA技术的时代，计算机硬件的设计需要通过人工手动完成集成电路的设计、布线等工作。而随着集成线路复杂程度的增加，基于手工的设计方式已经无法满足工作需求。因而人们开始寻求一种更为高效的硬件设计方式。EDA技术的诞生，成功改变了这一情况。它以计算机为操作工具，让学生可以在软件平台上，通过软件化的设计方式来描述计算机硬件。由计算机代替人工完成逻辑编译、优化、布线、仿真等工作。整个过程是自动的，直到能够完成对既定芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作[1]。

1.2一般设计流程

它创新性的颠覆了传统电子产品的设计方式。将设计的顺序从由下至上翻转过来。这使得硬件设计者能够从更为宏观的角度去掌控产品的开发。包括设计的质量、成本、功能需求、研发周期等。在拥有比较的宏观分析后，从系统设计出发，进行顶层功能模块的解构和划分。并能够按照方框图系统级的次序逐级完成仿真纠错和验证。从而能够使设计问题更早的被凸显出来。当所有的仿真和验证确认无误后，再用逻辑综合优化工具的门级逻辑电路的网表来实现硬件的物理级呈现。通过该项技术的应用，将设计者的设计强度减轻，仅需要通过软件平台，就可以实现硬件的电路设计和功能仿真。整体的设计效率被大幅度提升。硬件设计流程如图1所示：

2基于EDA技术的计算机硬件设计的实践探究

本文以可编程器件开发工具MAX+PLUSⅡ为开发平台设计，它的运行速度快，界面统一，功能集中。同时该开发平台具备十分完整的可编程逻辑设计环境，能够完成从指标设计、输入、编辑综合处理、校验直至编程下载的EDA设计的全过程。设计者可以按工作流程选用工作模块。适用于多平台操作，是一种理想的开发平台。本部分就计算机的基本硬件之一通用异步收发传输器基于EDA技术的设计实现进行了简要的阐述。

2.1UART的基本介绍

通用异步收发器（UART），是计算机中不可缺少的组成部分，它是一种短距离串行传输接口。能够作为微机与下位机的通讯串口，来实现有效通讯。根据当前的计算机运行机制，需要进行数据的交换和传输。但是并行数据并不能够直接发送到调至解调器中，而必须要经过异步传输才能够解决。UART就是此过程的必要部件。它将信息有序的发送到调制解调器中，实现计算机的正常运转。

2.2硬件设计

在进行硬件设计时，考虑各项功能模块的调试工作，设置了三个按键输入来实现UART的复位、接收和发送数据功能的启动。整体硬件结构如图2所示。

2.3模块设计

（1）基本设计思路UART在工作中主要涉及两个过程，发生和接收。在设计时，考虑模块化的方式来进行设计。发生的过程即并行数据的准备阶段，UART按照既定的格式，将信号进行转换。在此过程中涉及到关键的时钟信号。需要通过波特率发生器来产生与本地系统同步的时钟信号。而接收的过程，就是在信号转换成RXD串行信号后，转换成调制解调器需要的并行数据信号。在整个进程中，由于本地时钟信号与UART的时钟信号会产生一定的延迟和误差。当这种误差产生持续性的积累时，会产生接收偏差。使得UARD的功能不能够被顺利的实现。因此，在进行设计时，需要采用一个远远高于波特率的本地时钟信号对输入信号RXD不断地采样，来保持工作过程中UARTDE接收和发生不会出现步调不一致。（2）奇偶校验位发生器模块设计奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法，以保障串行数据的性。在基于EDA技术进行UART奇偶校验位发生器设计需要考虑几个关键点。一是该模块能够执行奇偶校验规则，正确的选择数据。从而实现系统既定二进制数据与输入的串行数据校验位的合理比较。验证输入的正确性。二是该模块必须要满足计算机功能的持续拓展性。在计算机工作中，会产生不确定的并行校验位的增加。那么该模块应该能在后续定义的规则基础上进行校验位的添加。对已经设计完成的奇偶校验位发生器模块采用EDA的工具mod-elsim12.0进行功能的仿真，对仿真结果进行详细的分析，以确保所有期望的功能都已经实现，对于发生问题的地方及时进行修订。（3）波特率发生器模块设计此模块的主要功能就是能够根据时钟的频率和既定的波特率来计算出波特分频因子。分频因子就是分频数。对于波特率发生器的系数一般在现场可编程门阵列实现时基本上是固定的，但是当实现出现变化时，波特发生器的系数就要发生改变。在UART中采用的是专用的芯片，使得波特率的改变变得比较困难，需要加上相应的接口来实现波特率的变动。在使用硬件描述语言的parameter语句（VerilogHDL）或者Generic语句（VDHL）就可以实现UART专用芯片的波特率的改变。那么就不需要通过后续的接口添加来改变系数，也就减少了设计和调试的难度。该发生器的分频时钟与波特时钟的频率比设置为16:1.那么信号采样的性就会增高，使接收和发生保持在同一步调上[2]。（4）顶层模块设计UART顶层模块是硬件的综合模块。它涵盖硬件中全部接口定义。主要是为了接收和发生与其他模块的通讯和连接。若通用异步收发器的波特率为9600bit/s，分频因子则为9600*16*2。运用EDA仿真软件，在进行发送功能仿真时将能够得到相应的仿真结果。对该模块的仿真结果进行详细分析的时候可以发现，等待发送的数据在接触发生信号后，其串行信号发生了改变，由01010101001010101[3]。利用EDA技术进行UART的实际，能够实现利异步串行通信功能，同时可以利用EDA仿真工具就功能模块进行分别和整体的仿真校验，解决了计算机硬件设计问题发现晚的劣势，能够在设计的过程中及时调整设计方案。

3结束语

EDA技术是计算机硬件设计向软件化转变的重要标志，它为计算机硬件设计提供了全新的思路。这种设计方式使得计算机的硬件设计具备可视性、直观性，且可以在设计过程中进行实时的控制和调整，解决了复杂电路设计问题发现滞后的问题。

作者：景帆 单位：中煤科工集团西安研究院有限公司

硬件技术论文:计算机硬件组装与维护技术分析

摘要：当前随着计算机网络技术的普及与发展，计算机作为日常工作和生活中使用到的重要工具在人们的生活中扮演着重要的角色，一旦计算机的硬件或是软件系统出现问题，将不可避免地给人们带来一定的损失。因此，掌握一定的计算机软件、硬件组装和维护技术，提升计算机保养技能对于普通用户来说是非常重要的。笔者基于现实的角度详细介绍了计算机硬件和软件的组装技术，并对一些常见的软、硬件维护和保养问题进行了相关探讨，希望能为计算机用户提供一定的帮助。

关键词：计算机硬件；维护；组装

1引言

计算机是人们日常生活中接收和处理信息中应用到的常用工具，且计算机在推动人类第三次工业革命的过程中扮演着不可或缺的重要角色，目前随着个人笔记本和微型计算机的普及，计算机几乎成了人类生产和生活中的必需品。计算机主要由硬件系统和软件系统两部分组成，在使用的过程中难免会出现一些硬件问题或是系统问题，因此，掌握基本的计算机组装和维护技术，不但可以较大限度保护数据安全、延长计算机的使用年限，还可以节省下一大笔维护资金。本文以此为基本出发点详细论述了计算机硬件组装技术，并针对计算机系统常见的几种故障问题提出了自己的看法。

2计算机硬件系统组装技术概述

计算机系统是网络信息技术支撑下的技术设备，其硬件系统是支持计算运行的核心。计算机硬件系统是一个由机箱、电源、CPU、硬盘、显卡、基本电路板、散热装置、输入装置和输出装置等组合在一起的复杂系统，主要根据电子及电子元件工作原理、计算机系统的工作步骤以及系统操作规程将这些硬件系统有机组合在一个空间内，保障各个物理硬件装置之间协同工作，从而达到获取、处理、输入及输出信息的功能。计算机硬件系统的组装是其他维护技术的前提和保障，只有了解了计算机硬件系统的基本组装技术才能在计算机硬件系统的维护过程中做到游刃有余，从而保障计算机系统的正常运行。

3计算机硬件系统组装的具体步骤

计算机硬件系统的组装对于初学者来说是一个颇为复杂的工程，其涉及诸多物理设备的安装和调试，并需要严格遵循一定的操作规程进行组装，在本章节中将计算机硬件系统的组装过程分为以下三个过程。首先是主机箱的安装。首先打开主机箱，利用改锥和螺丝将计算机主板固定在机箱上，根据螺丝孔的大小和深浅准备相应型号和数量的螺丝。同时安装过程中要确保螺丝的固定质量，防止出现松动的情况。固定好计算机主板后下一步是要安装电源系统，通常情况下机箱内的电源插口位于机箱左上方，固定好四颗螺丝，同时保障电源的排风扇是朝机箱外面的目的是保障散热质量。接下来就是安装CPU，CPU作为计算机系统中的核心部件往往做工非常精细，针脚部位非常脆弱，在外部应力作用下极易损坏。因此，在安装过程中一定要格外注意，小心翼翼地将CPU与主板上的插口对应，并注意在固定螺丝的过程中一定不能加大力度，保障CPU在主板上不会松动即可。同时CPU作为主要的工作中心发热量较大，必须在CPU上安装散热风扇，同时建议在CPU和排风扇之间涂抹散热硅胶，然后再固定风扇上的螺丝或是挂钩。环节是要连接风扇的电源接口与主板上相应的接口，在保障衔接质量的同时避免连接线路对其他设备的安装造成影响。其次是内存的安装。计算机系统中的内存分为运行内存和存储内存两个板块。其中运行内存为条状的集成电路板，需要将其插入计算机主板上相应的插槽内，目前市面上主要有2G、4G、8G和16G几种容量的内存条，用户可以根据自身的需要选择合适容量的运行内存进行组装。同时为了保障内存的安装质量在插槽设计期间在两边设计了挂钩，起到稳定内存条的目的。安装过程中将内存条与插槽的边缘对齐，调整好方位后用两个手指按住内存条的两侧将其同步安插在插槽内，两侧同时听见“咔哒”的声响同时挂钩卡住内存条的两侧边缘时即为安装成功。通常情况下主板上设置有四个内存条卡槽，有的机型则为两个，实际应用时可以根据个人需求或是实际情况安装多条内存条，计算机的总运行内存为单个内存条容量之和。在这里需要强调的是当出现四个内存条卡槽时不可以安装三条内存条，且当安装两条内存条时需要采取间隔一个卡槽位置安装的形式，这是由运行内存的设计原理所决定的。存储内存俗称硬盘，是驱动计算机运行的重要设备，安装时需要将其固定在机箱的前端，用螺丝将其固定好之后将引线安插在主板上指定的位置，电源线连接在主机电源上，确保计算机可以更好读取硬盘数据。是计算机显卡以及控制线的安装。显卡又被称为显示适配器，是电脑进行数模信号转换的主要设备，也是计算机硬件系统中的重要组成元素之一。通常在计算机主板上预留有显卡安装插槽，安装时将显卡对准插槽的接口往下小心按压，然后用螺丝将其固定在主板上。另外，一些机型的主板集成显卡、声卡和网卡，即在制作主板的过程中已将这些硬件设备安装在了主板上，因此不需要手动安装，实践过程中需要注意这些问题。然后是控制线的安装，由于大部分的机箱控制按钮如电源键、重启键以及显示灯等都分布在机箱上的显著位置，因此，首先要确定主板上的对应接口，并注意正负极，选用合适的控制线将这些按钮和显示灯与主板上对应的插口连接起来，同时尽可能注意线路的布局，避免内部线路混乱，从而为后期使用过程中维护和更换硬件降低难度。在机箱内部部件安装完成后，安装好机箱盖，连接好机箱外部的其他设备，如键盘、鼠标、显示器、音响、光驱等，接通电源并开机，观察主要的显示灯和屏幕显示情况，确定可以正常启动后再安装操作系统。

4计算机硬件系统的日常维护技术分析

4.1硬盘的维护

计算机硬盘是硬件系统中的重要组成部分，同时也是用户数据最主要的存储设备，硬盘一旦出现问题将给用户带来不可估量的损失。因此，首先要保障硬盘的工作环境必须干净、清洁，污染物附着在主轴电机内部以及电路板的表面上，会影响主板的散热效果，甚至造成电路板短路等重大问题。同时要保障外部温度维持在合理的范围内，以23摄氏度左右为宜。其次，要注意硬盘的防震工作，硬盘是精密的电路元件系统，在外力震荡作用下易造成磁头和盘面的碰撞，进而造成存储设备的损坏。，在硬盘的日常使用过程中要注意采取一些必要的维护手段，包括及时清理硬盘内的垃圾，定期对硬盘进行病毒及恶意软件检测，以及存放系统文件的分区内尽量少放其他文件，等等。

4.2CPU的维护

CPU是计算机系统内主要的信息交互和数据处理设备，运行时间过长和过短都会对CPU系统带来致命的破坏作用，若CPU出现故障，将很有可能导致正在运行中软件损坏和处理数据丢失，因此，在合理控制计算机工作时间的同时，要定期检查散热器的工作状态，并做好散热器的除尘清洁工作，保障散热器的正常运行。同时在工作中要尽量避免强制关机，在CPU出现故障时要首先检查散热器的工作状态，然后在断电的状态下更换CPU。另外，一定要避免CPU长时间高温作业，确保外部环境的干净和凉爽，减轻散热器的工作压力。

4.3内存的维护

内存条是计算机硬件系统中的重要设备，同时也是较易发生故障的设备，如果在使用过程中发现计算机显示屏无法正常显示，或是出现错误提示，且机箱内伴随异响，可以初步判断为内存故障。这时断电打开主机机箱，首先查看内存条与主板卡槽的接触是否良好，然后采用拔插检测法检测内存的故障（注意不可一次性全部插拔，只移动部分内存条即可），然后接通电源重新启动观察计算机是否可以正常运转。如果插拔法无效，则需要更换内存，如果更换新的内存条后计算机还是不能正常启动，则初步判断为卡槽故障或是计算机主板故障，需要交由专业的维修人员进行进一步的故障检测。

5结语

总之，计算机是人们生活与工作中非常重要的设备，逐渐成为人们的生活必需品，熟练掌握计算机硬件组装以及维护方法是保障计算机运行的重要措施，根据对计算机硬件的详细了解，更好维护计算机。

作者：张宏 单位：呼伦贝尔职业技术学院

硬件技术论文:计算机硬件技术的构成与作用

摘要：随着人类社会的快速发展，计算机网络时代是不可逆转的趋势，在应用计算机过程中，能够给人们提供诸多便利。计算机是以软件和硬件技术为依托的，通过对相关技术的了解，有助于促进我国计算机技术的发展。但是，在计算机技术更新换代速度极快的今天，对硬件技术的完善有更高的要求。本文主要从计算机硬件的构成、作用及其相关技术视角出发，做进一步的思考。

关键词：计算机；硬件技术；思考

前言

硬件是计算机的重要组成部分，而硬件技术的发展决定着计算机系统的技术水准与完善水平，对国内计算机网络行业发展产生重要影响。在计算机的硬件组成看，运算器、控制器、存储器、输入和输出设备是主要构件，在计算机运行过程中，发挥其独特的作用。通过对计算机硬件技术的发展与完善，其技术水平得到明显的提高。在学习计算机硬件技术知识内容后，我能够对该技术有着进一步的了解和认识，并进行深入的思考。

1计算机硬件的构成及作用

软件设施、硬件设施是构成计算机的重要部分，以硬件为例，其构成也相对较为复杂，对计算机的有效运行发挥着重要作用。首先，运算器，能够对计算机数据信息进行加工与处理，借助控制器，可以与存储器之间相互转换数据信息。这是CPU的重要部件，对数据计算发挥着重要影响，也是决定计算机运行效率的关键。其次，控制器，相当于计算机系统的控制指挥中心，与运算器共同组成中央处理器，可分析系列指令，并根据指令而发出控制命令信号，促进计算机各部件的协调工作。可见，控制器如同人体的大脑或中枢神经系统，对计算机的正常运行发挥重要作用。再次，存储器，相当于记忆装置，能够对用户的保存信息读取。通常，存储器是由主存、辅存两部分组成，计算机运行的程序和数据信息内容大多在主存储器中存储。，输入和输出设备，是实现计算机与人交互的重要部件［1］。

2计算机硬件技术分析

2．1开发技术：当前，开发技术主要表现在嵌入式硬件平台开发方面。该平台为嵌入式微芯片提供工作场所，借助处理器和系统设备，使其能够正常运作。对于嵌入式的计算机硬件，由嵌入式处理器、控制器、数字信号处理器等组成，可将计算机硬件的工作效率提升层次。其中嵌入式控制器发挥重要作用，其在单片机的内部芯片中具有诸多功能，如集成总线、脉宽调制输出等，不仅能够降低控制器的成本，而且其体积下，有利于计算机朝着为控制的方向发展。在计算机开发技术水平提高中，相关技术人员应加强对数字信号处理器的开发力度，缩小其体积，同时也加强其工作能力，达到提升计算机硬件整体性能的目的［2］。

2．2加速技术：近年来，计算机硬件加速技术得到广泛的应用，能够提高计算机的处理速度。加速技术主要有：Huffman算法、XML、像素光照计算、CUDA等硬件加速技术，利用硬件模块代替软件算法，能够发挥影响速度快的优势，对数据信息内容进行快速处理，达到提高计算机工作效率的目的。计算机硬件加速技术研究中，可借助芯片、处理器等硬件元件，用以解决CPU的诸多问题，减小CPU的压力，使其能够运行其他程序。就我国计算机的发展趋势看，硬件加速技术是计算机硬件技术未来发展的重要方向，技术人员能够在该方面有着突破性进展，有利的促进我国计算机技术的发展进程［3］。

2．3硬件存储技术：从存储技术看，是计算机得以在社会众多行业领域中有着广泛应用的重要技术支持，伴随计算机技术水平的提高，存储技术也逐渐实现突破。目前，常见的计算机硬件存储技术主要包括：首先，DAS技术，其存储设备在连接装置的作用下，可以直接连接计算机，具有操作简单、成本低廉、性能良好的优势和安全性低、扩展性差的劣势。其次，NAS技术，这是专门为网络数据的存储而开发和研究的新型服务器，具有独立的PC服务器，尽管其扩展性能良好，但数据传输速度并未达到理想标准，而且在使用过程中，单点故障相对较多，对计算机正常运行有影响。，SAN技术，可以形成存储网络，其扩展能力较强，而且数据信息的传输速度十分快，但应用该技术的成本相对较高，且对技术水平的要求更高。

2．4故障诊断技术：在计算机硬件运行中，可能发挥故障，相关人员应对故障加以合理的定位及检测。为能够及时开展故障诊断工作，可设置自动诊断的程序，只需要在数据生成系统、诊断控制系统的条件下，方可实现。在此过程中，相关人员构建故障模型，进行硬件数据测试，并输入精准的数据，在计算机硬件内部创造“词典”，在计算机硬件发生故障时，则启动自动诊断程序，针对相关数据而形成一份初步诊断报告，供技术人员参考。随着科学技术水平的飞跃发展，计算机体积越来越小，但其构件越趋复杂多样，增加故障诊断难度，通过发展故障诊断技术，可以提高计算机硬件故障诊断工作的效率，这对计算机技术的发展有利［4］。

2．5运行维护技术：运行维护技术是计算机硬件技术的重要组成部分，通过有效开展计算机的维护工作，能够使计算机处于正常运行的状态。就计算机硬件的元件看，主板、显卡、内存、硬盘比较容易出现故障，一旦故障产生，则影响计算机的运行，因而用户应定期检测故障，对硬件部件开展必要的检查、保养工作，可延长计算机硬件的使用寿命。例如，对于风扇部件，应定期对其进行清洁，避免灰尘积累过多而影响风扇的转速。另外，机主还应定期检查内存及做好杀毒工作，为计算机硬件设施提供有利的运行环境。

结论

现阶段，我国计算机硬件技术水平不断提高，有力的推动着计算机事业的发展进程。我学习计算机硬件技术知识的过程中，能够对计算机硬件技术有更多的理解，有助于为我以后学习计算机知识内容奠定基础。国内的计算机技术研究道路上，必将以硬件技术知识为依托，从而加大技术研发力度，为国内计算机硬件技术的可持续发展进程创造有利的条件。该技术未来发展中，开发技术、加速技术、存储技术、故障诊断技术、运行维护技术也将占据主导地位和发挥导向作用。

作者：方可 单位：湖北咸宁市鄂南高中二（8）班

硬件技术论文:网络通讯技术硬件故障分析

摘要：随着我国社会科技的不断进步，计算机网络通讯技术的不断发展，推动了我国经济的整体发展，为我国可持续发展提供了技术上的支持与保障。本文通过对计算机网络通讯过程中硬件方面常遇到的故障问题、日常的维护工作，进行详细的分析，并研究出合理有效的处理办法，以使得计算机网络通讯技术能够得到良好平稳安全的硬件保障环境。为计算机网络通讯技术的发展提供了基础条件。

关键词：计算机；网络通讯；硬件故障；处理办法

0引言

随着社会的不断发展，计算机网络通讯已与人们的生活息息相关，为人们带来了很大的便捷，对计算机的技术的应用越来越广泛，提升了用户的生活质量，推动了我国社会经济的快速发展，然而，在计算机网络通信的过程中也出现了很多的故障，造成了信息的泄露和丢失，为广大用户带来不可估量的损失。主要包括硬件故障、软件故障和其他故障三个方面，而本文就是针对其中的硬件故障的产生、检测、处理进行详细的分析，针对故障产生的具体原因给出相对应的处理办法，不断提高我国计算机网络通讯技术的水平，保障计算机网络通讯的正常运行，为人们提供更加完善的生活质量。

1计算机存在的网络故障

1.1硬件故障计算机网络运行中端口常常出现问题，计算机的端口在使用的时候没有仔细的经过检查，端口和插头有灰尘、污垢、不干净，就可能引起计算机网络通讯的故障。在人们的日常生活中，大众为了方便省事，通常拔插插头都是在通电的情况下，这样做会造成端口的损坏，减少端口的使用寿命。人们没有经过认真的核对，在购买插头时的尺寸不合适，质量不过关，都会降低端口的使用性能，而对于处在室外的端口，经常遭受风吹雨淋、阳光的暴晒，这些都会造成端口不能正常的工作，从而引发计算机网络通讯的故障发生。还有就是由于供电问题引起的故障，例如电线的老化、电压不稳定、还有偶然的自然灾害，这些情况都会造成计算机网络通讯故障。在日常使用中没有使用专门独立的电源、没有安装电压稳定器、没有安装避雷针等设备，造成计算机网络无法正常的运行。计算机中每个模块都有一个连接点，而这个连接点是放置交换机背板的地方。在电路处在潮湿的环境时，就会出现短路和漏电的状况，如果电路板处在高温或雷击的环境下，就会造成元器件的损坏，交换机的电线出现问题，致使计算机不能正常的工作。交换机背板经常出现的故障还有接头的松动、电缆排列顺序的错误、线路连接的错误、电线的错误使用等都会造成计算机网络通讯硬件故障[1]。

1.2软件故障软件故障又叫做逻辑故障，在计算机网络通讯的实际应用中，例如网页无法正常打开、网速缓慢或时常的断断续续、计算机中病毒等情况时有发生，这些都使得计算机网络通讯无法正常运行。由于目前的计算机种类繁多，相对复杂，交换器配置等不尽相同，操作人员由于不熟悉计算机的系统，交换器CPU等配置与计算机不匹配，从而导致网络不能正常通信。若计算机主机出现安全问题，网络的IP地址出现混乱，致使网络通信线路的中断，另外网线出现问题和网速缓慢也可能与网卡有关。

1.3其他故障对于计算机网络通讯来说，根据其覆盖范围划分，出现的网络故障有广域网连接故障、局域网连接故障、网段内故障及小范围故障。根据其不同网络技术TCP/TP协议的层次分为网络接入层故障、网络层故障、传输层故障和应用层故障。或是因为计算机网络的安全性遭到破坏，一些不法分子借机盗取机密文件资料，蓄意破坏网络系统，制造病毒等非法手段来破坏计算机网络通讯的正常使用[2]。

2计算机硬件故障的检测

2.1计算机供电的故障检测当计算机不能正常使用时，首先要对计算机的供电问题进行检测，包括电力是否正常供应、电源是否接触良好、电线是否存在短路、断路等问题，确定是否是由于电力问题所引起的故障，避免因为检测的方向错误，而造成的技术人员工作量增大，工作时间增加带来的损失。2.2计算机显卡与内存的故障检测如果不是由于电力问题引起的计算机故障，那么导致这一问题的主要原因可能就是显卡和内存发生故障。在显卡和内存质量没有问题的前提下，如果计算机长期的处于工作状态，就会引起显卡和内存出现松动或者附着污垢的情况，那么就不能保障计算机的正常使用，要将显卡和内存都取出，经过处理之后再使用，解决由于计算机显卡和内存引起的故障问题，以保障计算机网络通讯的正常运行[3]。2.3计算机外接设备的故障检测若计算机的电力供应和显卡内存都没有出现问题，那么导致计算机硬件故障的产生就可能是外接设备产生问题，检查计算机所连接的外接设备，是否能够正常使用，如若不能要进行及时的维修、更换，以保障计算机硬件故障不是因其而引起的。2.4计算机服务器的故障检测如果计算机的电源、显卡和内存、外接设备都没有出现问题，那么就要对计算机的服务器进行检测，但是计算机的服务器就没有像电源之类的硬件问题检测那么方便、简单，要对服务器实施专业化的系统检测，就检测过程中的相关数据进行整理和分析，除了要使用检测仪器之外，也可以使用元器件的方法进行检测。2.5计算机网络的故障检测在通常情况下，计算机无法正常的登录网页，网站的刷新速度缓慢，都是由网线出现的问题所引起的，先查看计算机网络网口的连接是否正确，如若没有问题，那么就说明是由于网络线路出现问题，要及时对网线线路进行检测、维修，不定期的更换网络线路[4]。

3计算机硬件故障的处理办法

3.1计算机机房的维护为了计算机硬件的正常运行，就要针对计算机机房进行定期的检查，确保计算机处在一个温度、湿度都相对稳定安全的环境下，排除因电磁场产生的静电磁电对计算机的运行造成干扰，致使计算机存储设备的失灵，磁盘驱动的无法使用，计算机内的信息就会泄露丢失。为了避免这一故障的发生，就必须对计算机的运行状态，进行实时的监控、掌握，有针对性的对这一故障的发生采取有效的处理办法，避免因计算机机房的问题引发计算机网络通讯的中断。

3.2计算机服务器的维护服务器对于计算机的正常运行起着不可忽视的作用，要对计算机服务器进行定期的维护、保养，以确保计算机服务器处于高效运转的状态，能够提升计算机服务器的运作质量，延长服务器的使用寿命。但对计算机服务器的维护的同时时，要注意技术操作一定要无误，这是为了避免因对计算机服务器维护而对计算机的正常运行造成负面影响，可以利用计算机网卡冗余技术，以保障计算机服务器的维护不会对计算机产生负面的影响。

3.3计算机网络的维护计算机网络的线路要进行合理科学的安排规整，安装网络线路的线槽，要确保线槽的质量过关，不仅坚固而且经久耐用，以确保网络信息的正常传输。要重视线路的布局，提高网络线路的抗干扰性，使用专门独立的供电系统，防止因电压不稳而导致的计算机网络通讯无法正常的运行。特别是垂直布线和水平布线要同时进行，保障网线的数量充足，以避免出现紧急情况，进而影响计算机网络通讯的正常使用。

3.4提升维护人员的工作质量计算机维护人员一定要按照使用手册的说明来定期的检查计算机的硬件设备，如电脑显示器、交换机、网络线路、显卡和内存、路由器等，做好其日常保养和维护的工作。例如，在进行显示器的维护时，要保持其温度、湿度在安全稳定的情况下，显示器的显示屏要保持干净，避免外力的撞击，在保养键盘时，要不定期的进行清洁，避免灰尘的累积，在使用时尽量放轻力度，善待键盘，延长其使用寿命。在进行计算机主板的保养时，要定期清扫，更换CPU散热器，控制主板运行温度。系统维护人员也要定期的检查网络通讯方面的安全问题，保障系统始终处于加密状态，严格按照国家规定要求开展网络通信的建设工作，关注计算机防水与防火方面的安全工作，改善计算机的硬件环境，确保计算机网络通讯系统正常的运行。

4结束语

计算机网络通讯技术以得到各行各业的普及，已成为人们日常生活中必不可少的重要组成部分，为人们的工作、学习、生活带来了便捷，但随之而来的还有计算机网络通讯在使用的过程中存在的问题，本文就针对计算机通讯出现的硬件故障、软件故障和其他故障中的硬件故障进行详细的分析，从而得出计算机的供电故障、计算机的显卡与内存故障、计算机的外接设备故障、计算机的服务器故障、计算机的网路故障等常见问题，通过对计算机管理人员工作质量的提升，建立健全计算机管理机制，来实现对计算机机房、计算机服务器、计算机网络等情况的日常维护，确保计算机网络通讯硬件设备的完好，及时的消除安全隐患，使得计算机网络通讯处于一个正常、稳定的工作环境，保障人们的日常生活不受影响，进而推动了我国计算机网络通讯领域的可持续发展。

作者：曾帅 单位：大庆油田采油工程研究院

硬件技术论文:VOIP语音网关的硬件实现关键技术分析

摘要：voip语音网关在传统的电话交换 网络 和ip网之间架起了一座桥梁，大大加快了voip的普及和 发展 脚步，有很好的商业价值。对于voip语音网关的功能进行了详细的介绍，然后对语音网关各个组成器件的型号，功能特性，使用方法，硬件结构，接口方式等进行分析。

关键词：voip；终端设备；语音网关

1　voip语音网关概述

1.1　voip语音网关的功能简介

通信网中有两种格局一种是复杂的网络配以简单的终端；一种是简单的网络配以复杂的终端。在传统的电话交换网中我们一直采取了前一种方式，即用功能完备的交换机提供了复杂的功能实现从而使终端一电话达到了简易。在ip网中，我们会发现，使用了后一种策略，即统一简单的ip网络配以各个功能复杂、处理能力强的终端。基于嵌入式系统的语音网关，集成了电话和 计算 机技术为一体，实现了语音的数模转换；语音的压缩／解压缩，以及ip语音包的打包和拆分，并提供了pstn的相关信令等功能。

1.2　voip语音网关的功能设计

这里开发的语音网关提供了4个模拟语音接口，可以连接电话机或传真。该语音网关还提供一个以太网(ether-net)接口以接人ip网络，以提供实时的高质量的基于ip网络传输的语音服务。使用本网关，用户可以利用现有的普通电话机以极低的费用拨打本地，国内和国际电话； 企业 级用户也可利用本网关实现在internet上的免费通话。该语音网关使用多种语音压缩技术，使得在保障语音传输质量的同时，只需占用用户较少的带宽。

1.3　voip语音网关的结构设计

在硬件功能模块的具体设计中，为了使设计合理，确保测量的精度，以获得的设计效果，应该注意以下几个设计原则；(1)用近期或是功能更完善的芯片，功能强的芯片使系统的精度和性得到了保障。(2)电路设计上应该留有余地，以考虑将来扩展和修改的需要，因为软件的升级比硬件要方便得多，而且往往只要修改或添加软件中数据。处理的模式或算法，就可以大幅度地提高系统的功能。(3)以软件代硬件。(4)选用hcmos工艺的芯片，目的是降低功耗。(5)仔细讲究布局布线。

2　voip语音网关的硬件实现技术分析

2.1　arm处理器$3c4510b

arm具有经验丰富的技术和优越的产品性能。由于arm技术方案架构具备低功耗、高效能、低成本以及小体积等特性，使得arm得到了众多用户。arm的16/32位嵌入式处理器技术是世界上应用最为普遍的微处理器结构。芯片s3c4510b各功能模块除了armttdmi核以外。s3c4510b比较重要的片内功能模块包括：2个带缓冲描述符的hdlc通道(2-channal hdlcs with dma)；2个dart通道；2个gdma通道；2个32位定时器(32bit timer)；18个可以编程的i/o口；一个iic接口。其中几个重要模块包括：(1)ethernet控制器，ethernet控制器集成在s3c4510b上，使该芯片方便了在以太网的应用。(2)hdlchigh-level data link control)高层数据链路协议。(3)dart。2个可工作于dma方式或中断方式的dart模块，支持5，6，7，8位的串行数据发送和接收。(4)pll电路。外部时钟可由片内pll倍频以提高系统时钟，输入频率范围；10mhz-40mhz，输出频率可以是输入时钟的5倍。晶振时钟就在此接入后倍频的。(5)cpu内核概述及特殊功能寄存器(special registers)。

2.2　系统时钟电路

s3c4510b的系统时钟由有源晶振10mhz提供，经s3ca510b内部分频得到50mhz的时钟作为本开发板cpu的内部时钟。片内的pll电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此。系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。

有源晶振的1脚接sv电源。2脚悬空，3脚接地，4脚为晶振的输出。可通过一个小电阻(此处为22欧姆)接s3c4510b的xclk引脚。

2.3　10mbps/100mbps以太网接口电路

该部分的接口电路是语音网关与ip网的接口通道，是语音网关呼叫信令的收发，语音的传送接收的“关口”。此外，在网关的开发调试阶段，也用于在交叉编译环境中将用户程序从网口传送到目标机(语音网关)上，方便程序的编译，减少工作量。以太网接口电路由s3c4510b的相关电路，物理层芯片，网口变压器，网口rj45组成。

作为一款的网络控制器，s3c4510b内嵌一个ethernet控制器，s3c4510b的以太网控制器工作于10/100mb/s全双工或半双工模式。半双工模式下支持ieee 802.3载波多点侦听／冲突检测协议(csma/cd)。全双工模式下，支持ieee 802.3 mac层控制协议。以太网控制器的mac层支持媒体无关接口(mii，media inde-pendent interface)及带有缓冲dma的接口(bdi)。mac层自带有收、发模块，流控制模块、用于存储网络地址的匹配地址存储器(content address memory，cam)以及一些命令寄存器、状态寄存器、错误计数器寄存器构成。

2.4　串行接口电路

串口，简单地说，就是串行收发数据的接口，串口通信是一种异步通信方式，负责异步串行收发数据的模块叫uart(universal asynchronous receiver/transmitter)，rs232-c标准采用的接口是九芯或25芯的d型插头实现基本的串行通信功能，实际上只需要rxd。txd，gnd但由于rs-232-c标准所定义的高低电平与s3ca510b系统的lvttl电路所定义的高低电平信号不同，lvttl的标准逻辑“1”对应2v--3v电平，标准逻辑“0”对应0-0.4v电平，而rs-232-c标准采用负逻辑方式，标准逻辑“1”对应-5－-15v电平，标准逻辑“0”对应+5v-+15v电平。显然，两者间要进行通信必须经过信号电平的转换，目前常使用的电平转换电路为max323。

2.5　电源电路

在该系统中，需要使用sv和3.3v的直流稳压电源，其中，s3ca510b几部分器件需要3.3 v电源，另外，部分器件需要sv电源，有很多dc—dc转换器可以完成sv到3.3v的转换，这里选用的是lm1117—3.3。

2.6　复位电路

在系统中，复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。复位电路可由简单的rc电路构成，也可使用其他的相对较复杂，但功能更完善的电路。

2.7　jtag接口电路

jtag(joint test action group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真，调试，jtag技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路测试访问口(test access port，tap)，通过专用的jtag测试工具对内部节点进行测试。目前大多数的比较复杂的器件都支持jtag协议。如arm，dsp，fpga器件等标准的jtag接口是4线itms,tck，td工，tdo，分别为测试模式选择，测试时钟，测试数据输入和测试数据输出。jtag测试允许多个器件通过jtag接口串联在一起，形成一个jtag链，能实现对个器件的分别测试。通过jtag接口，可以对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。

2.8　cpu的hpi接口及与之相连的语音编解码器ac483c子系统

该部分由cpu的hpi接口及与之相连的语音编解码器aca83-c以及一个qslac芯片和四个slic芯片构成。该部分提供了普通电话的接口及相关的信令并将用户的语音等模拟语音信号编解码。是语音网关实现其功能的最重要部分。

3　结语

voip技术 发展 到今天，已经比较成熟。本文系统介绍了语音网关的相关技术，各个硬件的组成，以及相关的设计。

硬件技术论文:回路硬件仿真技术在直升机控制系统中的应用

软、硬件的并行开发方法可以加快设计进程，但在系统整合时常常出现很多问题，而硬件回路仿真能有效解决这些问题，采用该技术可以在开发周期初完成嵌入式软件仿真。本文以hil技术在实验性动态直升机系统用嵌入式控制软件中的应用为例阐述该技术的应用特点和方法。align=right vspace=12 hspace=12 alt="图1:直升机前视图和侧视图。">

设计工程师一直在努力缩短新产品开发周期，而软硬件并行开发就是一种比较好的方法。通常这种方法需要多个独立的软硬件开发小组参与，这些小组的工作相互间独立、并行地进行。当原型硬件和嵌入式代码的主要部分实现后，就可以在系统整合阶段将硬件与软件合并起来并开始测试工作。

在系统整合时经常会发生严重的问题，有些问题甚至会导致软件或硬件的重新设计。在问题成堆发生、成本持续升高或计划拖延太久的情况下，有可能中断设计项目，有时甚至不得不取消项目。因此，人们需要找到更好的方法来解决这些问题。

回路硬件(hardware-in-the-loop，hil)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时，嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更。这样可以及早地发现问题，因此降低了解决问题的成本。

本文所要讨论的就是采用了hil仿真的一个嵌入式软件开发项目。该项目的目标是开发和测试实验性动态“直升机”系统用的嵌入式控制软件。有了hil仿真后，人们无需使用除嵌入式处理器及其i/o接口外的任何硬件就能完成该控制器软件的设计和测试。

随后的实际系统硬件与运行新软件的嵌入式控制器的连接首次便获得成功。在硬件、软件整合阶段要做的额外工作是对一些控制器参数的少量调整，这是由于实际系统硬件与其仿真模型之间毕竟存在差异。

直升机系统

本项目需要开发适合quanser 3自由度(3dof)直升机的控制器软件。这是一个桌面电磁系统，内含由两个独立电子马达控制的3个旋转轴，每个轴驱动一个推进器。图1是直升机系统及其运动轴的框图。align=right vspace=12 hspace=12 alt="图2:直升机控制系统。">

假设倾斜轴的倾角接近零度，在对两个马达施加相同的高电压后直升机会垂直向上攀升。对两个马达施加不同的电压会使直升机绕倾斜轴旋转。为了使直升机向前移动，首先需要将直升机倾斜到一个非零角度，然后对两个马达同时施加适当的电压来产生向前的推力。

如图2所示，系统采用的控制计算机具有3个位置编码器输入信号、两个马达电压输出信号，以及用于模式选择与操纵杆控制的用户输入信号。控制计算机通过专门设计的接口卡接收位置编码器输入信号，同时产生模拟输出电压，并通过数模转换器(dac)驱动那两个马达。为了提供足够大的马达工作电流，dac的输出需要连接到随后的功率放大器进行放大。

位置编码器会随时监测每个轴的运动，这些编码器通过光学原理感知旋转运动并产生数字化的角度位置数值。位置编码器将以每360°4096个步距，或0.08789°的量化步距分辨率对这些数值进行量化。每个编码器的输出信号由两个ttl电平组成，即phase a和phase b，当对应轴反转时输出信号就在这两个高低电平之间来回切换。根据这两个信号之间的相位差可以判断每个轴的运动方向，如图3所示。脉冲频率正比于每个轴的旋转速率。

直升机控制器的性能指标满足要在一定时间内将前进和上升轴移动到任意一个指定位置，时间一般应控制在10秒以内。此外，直升机控制器的软件必须支持其它一些操作模式。全套控制器操作模式包括：

关闭模式:align=right vspace=12 hspace=12 alt="图3:位置编码器输出信号。">

控制器软件以关闭模式启动，此时两个马达上的电压为零。一旦系统离开这个模式，就只能从空(null)模式再次进入该模式。当从空模式进入关闭模式时，需要控制上升轴缓慢地下降到桌面正上方，然后将马达电压设置为零。

空模式:

当从关闭模式转变到该模式时，要给马达上电，并控制所有轴到零位置。如果从其它模式转变到空模式，那么只需要将所有轴控制到零位置。零位置是指倾斜轴和前进轴在系统启动位置，而推进组件被抬举到上升方向的水平位置，如图1所示。

随机模式:

在10秒时间间隔内为前进和上升轴位移命令产生预定义范围内的一个新随机值，然后由控制器软件将直升机移动到相应的位置。

自动驾驶模式:

在这种模式下，由操纵杆产生控制器所需的上升和水平行进命令。通过操纵杆的前后动作控制上升位置，通过左右动作来控制水平位置。控制器通过移动直升机来跟随命令所指定位置。

手动模式:

在手动模式下，操纵杆直接产生马达驱动用的电压和与电压差。操纵杆前后动作控制两个马达电压的和，左右运动控制两个马达电压的差。在这种模式下系统特别难以控制，如果任何轴的运动超过了某个位置限制，控制器就会自动切换到空模式。通常，在进入该模式后的几秒钟内可能产生违反限制的问题。

在确定系统功能和性能要求后，可以进行控制器软件的开发和测试。而仿真技术的应用可以加快直升机控制器软件的开发和测试速度。

项目规范

为了对嵌入式软件进行hil仿真测试，需要使用嵌入式处理器及其附属i/o器件。对于许多嵌入式系统来说，这只是整个系统的一小部分，可以在早期开发阶段实现组合。可以创建一个直升机硬件及其与外部环境交互的仿真，并通过控制器的i/o接口把这个仿真与嵌入式控制器连接起来。嵌入式控制器和直升机仿真就如同实际系统一样工作。

在复杂的嵌入式产品开发早期，经常需要仿真一个完整系统在预期环境中的运行。这种利用动态系统仿真工具，如simulink开发的仿真系统通常不是实时的，但可以作为hil仿真的基础。某些时候需要对这些仿真系统中包含的模型进行简化和优化，使之适合实时仿真使用。不过在本项目中不需要修改这些模型。

复杂系统仿真需要用到许多高级的数学算法，但可以采用专门的软件工具来简化任务：simulink是matlab的一个附件，它可以用来提供以框图为主的图形环境下的动态系统仿真。用simulink进行仿真的方法是先把“调色板”上的模块拖到绘画区域，然后用代表信号流向的直线把这些模块连接起来。图4就是直升机项目中采用的位置编码模型的simulink框图，该模型把以弧度表示的角度位置作为其输入信号，并产生phase a和phase b信号作为其输出。另外，它还输出指示信号，用来指示相应轴到达零位置的时刻。直升机位置编码器不会产生指示信号输出，因此不使用该simulink模型的输出。

stateflow是sim

ulink的一个附件，用以实现有限状态机模型。在这个直升机项目中，stateflow模型用来实现直升机模式选择逻辑。

real-time workshop根据simulink框图产生c代码，其它工具需要使用这些代码来达成编译与执行目标。在本项目中，其它工具包括real-time windows target和xpc target。

real-time windows target允许仿真的编译与执行作为pc机windows系统中的一个实时进程，能与windows操作系统同时运行。在本项目中，real-time windows target执行的是hil系统仿真，所用主机正是开发和控制直升机软件的计算机。align=right vspace=12 hspace=12 alt="图5:直升机和控制器模型。">

xpc target允许在pc机上执行仿真，此时pc机的功能如同专门的实时控制器。xpc target还提供实时的多任务内核供只有有限硬件资源的嵌入式处理器使用。xpc target在本项目中用来在一台独立pc上产生和执行直升机控制器用的实时代码，此时该pc机就用作“嵌入式”控制器。

仿真开发

控制器软件开发的及时步是实现对整个直升机控制器系统的仿真，图5给出了仿真的顶层框图。其中两个较大的方框分别表示直升机系统本身和数字控制器，两个较小的带有“操纵杆”和“模式命令”标签的方框向控制器提供用户输入信号。图5中的“直升机”框图包含有直升机动态行为的simulink模型，如图6所示。从图6可以看到，该模型采用了转移函数、求和函数和积分器等多个simulink模块。带“有限运动”标签的模块包含有一个受限于向下靠近桌面方向的上升轴运动模型。当被仿真的直升机碰到桌面时，所有3个运动轴的速度都被置为零，因此非常接近实际直升机的行为。从靠近右边的3个量化器可以看出位置编码器的量化效果。

“有限运动”模块代表一个子系统。子系统模块允许在仿真开发期间通过分层图集(hierarchical sets of diagrams)来控制复杂性。子系统间可以进行任意多层的嵌套，类似于函数的嵌套调用。

图5“控制器”子系统的详细内容见图7。对3个轴角度测量值的量化结果成为控制器的3个基本输入信号，控制器输出的是两个马达的驱动电压。图7中的主要模块有：驱动直升机到指定位置的“自动驾驶”模块，在不同操作模式下产生前进和上升位移命令的“命令发生器”模块，实现用于选择不同直升机操作模式的有限状态机的“模式控制”模块。

“模式控制”模块内所含的状态流程框图如图8所示。该框图包含了系统启动时对操纵杆进行校正的逻辑、用户控制下的模式改变、当违反位置限值时自动切换到空模式，以及系统关闭的控制。

图5所示的“控制器”模块内部提供了嵌入式软件的完整实现方法。常见的方法是将嵌入式软件开发当作一个独立过程，该过程将仿真作为可执行的软件要求描述来使用。然而，更有效的方法是将仿真中的控制器实现作为“源代码”，供嵌入式软件使用。

在本项目中，可以把图5的“控制器”模块挎贝到新的simulink项目中，并向框图中添加相应的i/o器件模块。然后，再调用real-time workshop创建c代码，经过编译后下载到"嵌入式”pc控制器。到此就完成了嵌入式软件的开发工作。

回路硬件

有了直升机和控制器的非实时性simulink仿真基础后可以着手hil仿真开发了。首先需要创建一个新的simulink项目，再把图5中带“直升机”标签的模块挎贝进来。这种仿真建立了直升机动态模型，并包括了相应的i/o器件接口。real-time windows target支持多种i/o器件。hil仿真所需的i/o要求包括两个adc输入(用于接收控制器发出的马达命令电压)和6个ttl数字输出(为3个仿真位置编码器分别提供phase a和phase b信号)。

本项目中将运行windows的台式pc作为主机系统，因此需要使用满足上述条件并且具有pcmcia接口形式的i/o器件。national instruments公司的daqcard-1200能够满足这些要求，并提供一根带状电缆用于连接计算机内的接口卡和独立的连接器模块。

直升机仿真以固定的帧速率运行，其仿真phase a和phase b信号的ttl输出则一个仿真帧更新一次。由于位置编码器信号的脉冲速率正比于运动轴的角速度，因此仿真帧速率可以限制能再现的较大角速度。

如果采用这种方法对位置编码器信号进行建模，那么当phase a和phase b信号隔帧交替时就能产生较高的仿真角速度。这时根据等式1就能得出仿真更新间隔h(秒)条件下较大的角速度值wmax(度/秒)：

等式1

从直升机行为的数字仿真结果可以明显看出，倾斜轴具有较大的峰值角速度，但很少出现超过100°/秒的情况。理想情况下h应不小于一定值，这样hil仿真就不会占用计算机太大的计算资源。综合考虑这些要求，h的值应是500us，此时更新速度是每秒2000帧，较大的仿真角速度是175.8°/秒，该速度已经远远超过较大的角速度期望值。

每秒2000帧的直升机仿真更新速度已经大大超出对直升机进行动态建模的速度要求，因此没有必要再用高阶积分算法来获取更的结果。相对简单的二阶积分算法可以获得较好的精度，此次仿真选用的就是simulink“ode-2”梯形积分算法。与采用更加复杂的高阶积分算法相比，这种算法能使仿真具有更高的效率。

为了在目标pc上下载并运行嵌入式软件，需要用串行电缆连接主机与目标计算机，并从软盘启动目标系统内核。根据控制器的simulink框图，接下来就可以下载运行嵌入式控制器用的软件。在将目标系统的i/o器件与daqcard-1200的相应端子连接起来后，可以在主机的real-time windows target中运行直升机的simulink仿真。根据simulink框图将命令发送给嵌入式控制器，从而启动控制器工作，完成仿真直升机的“飞行”。

在hil仿真工作模式下可以详细检查嵌入式软件的各个方面，从而可以发现并解决设计与实现中的很多问题。所有这些检测工作期间无需变动任何实际的硬件。在这轮hil仿真测试结束后，我们就可以得到经过测试的嵌入式应用软件，接下来与实际硬件的快速整合成功的可能性就非常大。

系统整合

在嵌入式软件完成hil测试前我们有意避免嵌入式软件与实际直升机硬件一起运行，主要原因是为了体现hil仿真的意义，以及减少硬件损坏的风险。在完成hil测试后，可以把电缆从daqcard-1200上拔下来并连接到直升机硬件上，接着给系统上电并把直升机控制到“空模式”位置，然后使之进入随机模式，此时直升机会每隔10秒飞到随机产生的前进和上升位置。虽然在响应命令时的摆动和过冲要比hil仿真时大一些，不过就这及时次试验来说还是相当成功的。

为了能在所有操作模式下都能取得令人满意的系统性能

，有必要对控制器增益进行一些调整。hil仿真并不能匹配实际系统的行为，这是因为直升机仿真实际上在某些方面作了简化处理，在仿真中使用的系统集合属性并不符合实际系统属性。

进行仿真开发时通常都会作出一定程度的简化处理，事实上人们不可能对影响实际系统行为的所有因素实现的建模。最简单的方法是尽量减少仿真与实际系统间的差异，并适当调整嵌入式软件所需的参数。

hil仿真为本项目的开发过程提供了极大的便利，整个嵌入式应用在首次与系统硬件结合运行前就得到了真实环境下的测试，因此有效地避免了硬件损坏的风险，而且更容易识别和解决与嵌入式软件有关的问题。整合过程也显得相当简捷，只是对少许参数作了重新调整。如果将未经测试的大型嵌入式软件直接与硬件连接运行，那么相对来说这样的任务就要艰巨得多，通常还会出现一些与整合本身有关的问题。

本项目充分体现了hil仿真在开发复杂嵌入式系统软件中的价值。hil仿真技术能够在开发早期阶段对嵌入式软件作出测试，因此降低了将未经测试软件运行于昂贵的原型硬件上所具有的风险。与传统开发方法相比，正确利用hil仿真技术能够在更短的时间内开发出更高质量的产品。

硬件技术论文:虚拟机技术在计算机硬件与软件课程教学中的应用研究

摘要：本文讨论了计算机专业的教学、实验现状，阐述了虚拟机技术、虚拟机软件的概念和特点，介绍了虚拟机软件在计算机硬件与软件课程教学环节和实验环节中的应用优势，对于从事这一领域教学的教师具有较强的参考价值。

关键词：虚拟机技术 计算机硬件与软件 教学 应用

0 引言

自高等学校扩大招生规模以来，工科专业特别是计算机专业由于经费投入不足，各学校的教学实验设备、实验场地的扩充数量在相当一部分高校特别是中西部地区高校中明显不足；由于新技术层出不穷、发展迅速、设备淘汰、更新较快，实验设备过度使用和不能及时进行维护，严重制约了专业教育教学质量的提高；在专业教学方面，目前大部分教师都采用了多媒体课件教学，但由于条件限制无法进行现场操作演示，在诸如计算机硬件与软件、网络操作系统等实践性课程的教学和实验中，经常会遇到软件与系统不兼容，操作系统间不能切换，系统配置和软件的调试会影响系统的正常运行等诸多困难。为了实现“以能力形成为核心的人才培养”模式，如何有效利用现有的设备，教学实践中如何不断改进和完善教学方法、教学形式和教学内容，培养出满足社会需要的基本素质好、应用能力强和具有创新精神的专业人才，已经成为高校教师面临的重要课题。基于上述原因，在专业教学实验设备、实验场地投入明显不足，某些专业课程教学、实验内容具有多样性和特殊性的情况下，采用虚拟机（virtual machine，简称vm）技术构建教学实践环境来解决这些难题无疑是一种行之有效的解决方案。

1 虚拟机技术简介

虚拟机的实现技术主要有两种[1]：①纯软件方式的虚拟机；②硬件辅助方式的虚拟机。前者是当前主流的虚拟机技术，具有成熟的应用，后者是今后的发展方向，本文内容运用前者。虚拟机技术是指将一台物理的计算机软件环境分割为多个独立分区，每个分区均可以按照需求模拟出一台完整计算机的技术，模拟出来的计算机称为虚拟机。虚拟机技术的实质是通过中间层次实现计算机资源的管理和再分配，实现资源利用的较大化，虚拟化分区带来的较大好处是使同一物理平台能够同时运行多个同类或不同类型的操作系统，以分别作为不同业务和应用的支撑平台。

2 虚拟机软件

基于虚拟机技术的软件研发早在十多年以前就开始了，由于技术上有一个逐渐成熟的过程，同时计算机硬件（cpu速度、内存容量、硬盘等）条件的限制，虚拟机软件近几年才真正得到用户的认同和应用。目前市场上比较流行的虚拟机软件主要有：①microsoft的virtual pc、virtual server。运行环境为windows和macos，支持安装的操作系统有windows、mac和linux；②sun公司的xvm virtualbox。运行环境为linux和windows，支持安装的操作系统有dos、windows (2000、xp、server 2003、vista)、linux(2.4和2.6)、openbsd；③vmware公司的vmware workstation、vmware server。运行环境为linux、windows 2000以上版本，支持安装的操作系统有ms-dos、win9x/me、win2000、winxp、、linux、freebsd、netware6、solaris x86等。实际应用中具体采用哪一款虚拟机软件，取决于个人爱好、虚拟机能运行的平台和需要安装的操作系统，建议使用vmware的虚拟机软件。

虚拟机软件具有以下几个方面的特点:①每个虚拟机都有一个vm控制块,它包括有关vm当前状态方面的信息，如vm的执行状态，vm调度优先级以及复制的vm寄存器内容等；②拥有独立的虚拟硬件设备，如cpu、存储器、设备等，并且这些设备及i/o端口等都受到保护，每个虚拟机都可以拥有计算机系统的所有资源；③系统分配给每个虚拟机的虚拟内存都采用了独立的地址空间，互相之间没有任何联系；④同一台主机上可以运行多个虚拟机，每个虚拟机都可安装不同的操作系统，就如同一台独立的pc，各虚拟机与主机之间可以进行对话、共享文件和网络资源；⑤在虚拟机中，把操作系统安装在主机硬盘中虚拟出来的一个特定文件中，并不需要对物理硬盘进行分区操作，虚拟机系统与主机系统有良好的隔离性，在虚拟机上进行的操作对主机现有的硬盘分区和数据都不会造成任何破坏；⑥具有硬件无关性，在主机系统上虚拟出的硬件都是相同的，可以简单地在不同的主机之间复制后直接使用，不必考虑硬件差异，因此在实验中对虚拟机系统造成的任何损坏不会涉及到物理设备且可以得到快速修复；⑦能够设置和修改虚拟机系统的各种配置参数,如虚拟机名称、内存容量、硬盘大小、设备参数等。

3 虚拟机软件在计算机硬件和软件课程教学中的应用研究

3.1 计算机硬件和软件课程教学内容主要涉及到的实践性环节主要有：①计算机bios设置；②硬盘的分区、格式化；③操作系统的安装与配置；④应用软件的安装；⑤系统的备份与恢复。该课程实践性较强，而且学生一般是刚进入大学的新生，为突出“所见即所得”的教学效果，提高学生的实践动手能力，要求教师教学时能展示教学的内容（实际操作演示），实验环节中能让学生亲身体验（实际动手实践）。

3.2 由于多媒体教室的公用特性，一般只安装windows 2000操作系统和基本的应用软件，不能随意修改、配置系统参数，采用虚拟机软件可以解决本门课程上述五个方面的需求。通过近几年在计算机硬件与软件课程教学中的实际应用和研究后，总结出采用虚拟机软件辅助教学具有以下优势：①物理计算机上对bios的设置过程无法在投影仪上显示，另外计算机管理员一般情况下也不允许任课教师随意进入和修改bios，采用虚拟机可以很好解决这一问题；②物理计算机上不允许对硬盘分区、格式化等破坏性操作，这样教师就无法为学生演示fdisk、format等操作命令，采用虚拟机就可以为学生讲解、演示这些命令的操作过程；③物理计算机不允许任课教师自行安装其他操作系统（如windows xp、windows server 2003、linux等）和应用软件，采用虚拟机就不受此限制，还可以按照需要进行系统参数（如注册表、网络参数、内存大小、io参数等）的修改和配置、根据需要进行应用软件的安装演示；④教师在用克隆软件ghost做系统备份和恢复操作的演示时，投影仪是无法显示的，采用虚拟机也可以很好地解决这一问题；⑤搭建网络环境，一台主机和多个虚拟机构成的局域网实现了课堂教学中对网络环境的要求，就像将网络实验室搬移到了课堂教学中来一样；⑥vmware workstation不但是一款的虚拟机软件，还是一款非常好的截图或视频录制软件，教师可以在备课时采用截图或视频录制功能制作出多媒体课件，有利于提高教学效果和教学质量。

3.3 实验环节中采用虚拟机软件构建计算机硬件和软件课程实验平台基于如下原因：①节约成本。虚拟机软件能够为实验提供真实的计算环境，实现用较少的实验设备完成大量的实验；②便于管理，降低管理成本。传统的实验是根据课程需要（如windows 2000、windows xp、windows 2003 server、linux、unix、macos等）在一台计算机的不同分区上安装多个操作系统来满足实验环境的需求，由于实验的特殊性（如系统配置修改后需要重启），不能像公共机房那样为了方便管理而安装还原卡，这样带来的后果就是系统可能经常崩溃，实验室管理员需要花大量的时间和精力来维护和恢复系统。采用虚拟机软件后，上面的问题就可迎刃而解。方法是物理计算机只需要安装一个windows操作系统（称为host os）和虚拟机软件，实验时根据需要在虚拟机中安装操作系统（在磁盘上生成虚拟机文件，称为guest os）来满足实验需求，不必担心系统崩溃而疲于恢复系统；③独立性强，有利于考核学生的实践动手能力。使用虚拟机软件能够为使用同一台计算机的每个学生提供独立的实验环境，在计算机硬件与软件课程实验中，采用传统的实验方法时，一台物理机器上同一操作系统只能安装一个，而这台机器会有多个学生先后使用。这样，只要及时个学生正确配置通过后，后面的学生就可坐享其成了，显然不便于考核学生真实的实践动手能力。采用虚拟机软件后，可以在虚拟机软件中安装同一个操作系统的多个副本，每个学生使用各自的guest os，这样能够真实和地考核学生的实践动手能力。

4 结语

作者多年来的教学实践证明，采用虚拟机软件构建的教学、实验平台既能节省资金投入、挖掘了设备潜力，又缓解了实验设备严重不足、实验管理员工作量过大等问题，同时为教师教学提供了极大的便利，也给学生课内外的自主学习提供了可能，增强了学生学习的积极性和主动性。虚拟机技术为教学、实验提供了一个近似于真实的环境，除了硬件的物理连接外(如主机板、cpu、显示卡、网络接口卡、网线等连接)，在真实的机器上完成的实验基本上能在“虚拟机”上完成，，实验质量不会受到影响，能够满足诸如计算机硬件与软件等课程教学实践的要求。

硬件技术论文:计算机硬件技术基础课程实验改革

摘要:针对计算机硬件技术基础课程陈旧的实验教学现状,结合北京理工大学2010年度教学改革实践,以计算机硬件新发展为基础,提出一套能够激发学生兴趣的课程实验方案,同时探讨实验课时比例、实验方案选取和学生反馈等内容,实践分析为后续课程实验改革提供参考意见。

关键词:计算机硬件技术;教学改革;实验教学

计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要计算机技术基础课程,也适合非理工科的其他专业学生选修。早在2006年,教育部高教司就明确提出了该课程是针对大学非计算机专业理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。它是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。

1课程现状和问题分析

根据教育部关于计算机基础教育“三个层次”的教学思想,计算机硬件技术基础由微型计算机原理和微机接口技术等课程整合而来,因此自2006年以来,该课程的教学内容和实践环节一直延续着原有课程的体系。与此同时,计算机硬件在过去的50年里以摩尔定律(晶体管的集成度每18个月翻1番)高速发展,以CPU为代表的计算机硬件更新换代十分迅速,新的接口层出不穷,使该课程的教学内容和实践环节与学生成长和熟悉的环境严重脱节[1-2],具体表现在以下3个方面:

及时,课程内容过于专业,教学要求和学生基础有一定差距。微型计算机原理和微机接口技术等课程主要针对大三或大四学生开设,而以这两门课程内容为基础的计算机硬件技术基础课程主要面向大一和大二学生,目的是进行计算机基础教育。由于面向群体不同,原有课程内容和实践环节过于专业,不适合计算机硬件入门级教学。

我们随机选取了高等教育出版社、机械工业出版社和中国铁道出版社2005年之后出版(含再版)的5本教材。经过统计,3本教材以较多篇幅介绍Intel 8086系列处理器指令和接口结构,其中4本含有较多的汇编语言知识。然而,Intel 8086和汇编语言等知识对于低年级非计算机专业学生过于深奥和枯燥,非计算机专业低年级学生很难理解。

第二,课程内容过于陈旧,实验环节无法吸引学生们的兴趣。我们调研了国内多所高校相关课程的教学状况,课程实验方案主要包括两种,即结合计算机硬件实验箱和利用PC机进行拆装实验。

基于实验箱的课程实验往往以DOS、汇编语言、8255a、数码管显示和数模转换等实验为主,这些内容继承了微型计算机原理的实验内容,对于大一和大二学生来说,离他们熟悉的硬件环境较远,缺少趣味。以PC机为平台的计算机拆装类实验一般会受到学生的欢迎,具有一定吸引力,但计算机拆装较为浅显,与课程内容结合效果不足,不能使学生对计算机硬件的原理有深入理解。尽管如此,考虑到学生的兴趣,将PC机作为入门级实验平台应是课程实验改革的方向。

第三,计算机基础课程的性质使课程无法照顾到各专业的需求。传统教学和实验内容不区分学生的专业属性,对于理工科专业来说,课程实验难度较低,缺乏学习兴趣;对于非理工科专业来说,课程实验难度较高,无暇关注更深入内容。为此,课程实验改革应该考虑学生的专业特点,实验为基本实验和可选实验,因材(专业)施教[3-4]。

实践教学是高等教育课程的重要组成部分,实践教学应努力贯彻以学生为主体,教师为主导,坚持知识传授、能力培养、素质教育协调发展的实验教学理念。结合计算机硬件技术基础课程的实际情况,课程实验教学改革势在必行。

2教学改革内容

北京理工大学计算机公共基础课教学团队(部级教学团队)在充分调研该课程讲授现状的基础上,于2010年度开展了教学改革。核心思想是以克服学生对硬件的恐惧心理为目的,以计算机硬件经典技术和新发展为主要内容,辅助开放和自由的实验教学平台,重点在于改革课程实验内容。

基于上述思想,课程实验的改革从3个方面开展:教学组织、实验方案和实验场地。

首先,在教学组织上,我们增大了实验比例,占到整个学时的25%。同时,教学内容以“基本概念+基本部件”方式组织,如表1的第2-6章。例如,第3章内容为“存储系统与存储器”,其中存储系统是基本概念,学生理解起来有一些抽象,需要课堂讲授;而存储器则是基本部件,可以采取实践教学,学生在实验中认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备,更容易将存储系统和实际硬件有机关联起来,取得更好的教学效果。

其次,在课程实验方案上,考虑到大一、大二学生对硬件的陌生程度,我们采取了“基本实验+提高实验”的模式。基本实验的目的是让学生对计算机硬件有基本的熟悉,克服对硬件的畏惧心理。提高实验的目的则是结合某一章节内容,通过题目引导和激发学生的兴趣,调动他们的积极性,使其深入了解计算机硬件,部分候选方案如表2所示。

,为了达到实践教学目的,依托学校的支持,我们建立了能够同时为120人提供实验的场地,并在课程授课期间同步向学生自由开放。

3课程实验改革实践

以北京理工大学2010年度的教学为实验样本,学生来源于大一和大二两个年级,共计122名,其中包含34名大一学生和88名大二学生。学生分布在36个专业,共12个学院,以理工科专业为主,如图1所示。该课程以全校公选课形式提供,限制人数为120人(额外2人为留学生),共32学时,包含8个课程实验学时。

结合课程实验改革内容,我们向全体学生发放了无记名调查问卷,全部学生提交了有效问卷,我们获得了一批有价值的反馈信息。

对于课程学时和实验课程学时问题,大一与大二学生的反馈建议如图2所示。由图可以看出,如果计算机硬件技术基础安排在大一下学期,学生只学过计算机基础课程,对硬件知识学习的渴望比较强烈,32个学时相对较少。如果安排在大二下学期,学生会比较有针对性地听课,32个学时较为合理。

图3给出了学生针对实验学时的反馈意见,横坐标是实验学时数,纵坐标是人数。可见,75%的学生们希望实验学时在8～11之间,即实验课时占到总课时的25%～34%。

针对一些高校开展的“计算机拆装”实验,我们对学生的支持度进行了调查。有的大一学生和98%的大二学生认为“计算机拆装”实验很有必要,得到了学生的广泛支持,实验效果如图4所示。

从图4可以看出,计算机硬件技术基础课程实验应该以学生常见的PC机及扩展实验组成,这就指明了该课程实验改革的方向。

由于实验场地建设等问题,本次教改实践让学生选择完成1项基本实验和1项提高实验。对于全部课程实验方案安排,请学生就欢迎程度排序,结果如表3所示。

从表3可以看出,在基本实验方案中,“计算机拆装”和“计算机硬件故障诊断”实验最受学生欢迎。此外,“操作系统安装”和“网络连通性测试”等与学生密切相关的实验也很受欢迎。从基本实验方案的设计初衷上来看,上述内容达到了预期效果,有效地激发了学生的学生兴趣,并帮助其克服了对硬件的恐惧心理。

在提高实验方案中,“U盘高级操作”和“硬盘数据的恢复”与生活比较贴近,最受学生欢迎。此外,由于大部分学生是理工科类学生,从未来专业发展角度讲,“驱动程序设计”和“单片机开发”也得到了学生支持。这样的实验内容涵盖较多,在该课程中能够帮助学生建立基本的概念即可。

而一些传统实验,例如“串行通信建立和测试”、“8086指令集实验”等,没有激发学生的学习兴趣。应该说,这两个实验的专业性更强,但对于大一、大二学生来说,专业性强的实验不容易让学生掌握基本原理和规律,不利于学生克服畏难心理。

4结语

针对计算机硬件技术基础课程,结合北京理工大学2010年度教学改革实践,我们认为实验课时占总课时30%左右时的教学效果好。在课程实验中,以PC机为主的硬件实验受到了学生欢迎。除了一些高校开展的“计算机拆装”实验外,更多实验得到了实践。从反馈效果来看,本文提出的实验方案能够有效调动学生的积极性,具有良好的效果。

硬件技术论文:计算机硬件技术基础课程教材分析和建设

摘要：计算机硬件技术基础是普通高等教育理工科专业的一门重要计算机公共基础课。本文分析了2005年后出版的34本相关教材中教学内容和实验内容，以此为基础阐述了该课程在教材建设方面存在的教学定位不清晰、教学实验单一和教学内容陈旧等三个问题。结合北京理工大学在该课程上的教学实践经验，提出以实验建设为导向，“基本概念”和“基本硬件”相结合的教材组织理念，为该课程教材的进一步建设提供参考。

关键词：计算机硬件技术基础；教学改革；教材建设；教材分析

随着计算机硬件技术的发展和普及，大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式，并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品，具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段，让学生们掌握基本的计算机硬件原理，熟悉各类硬件接口技术，懂得计算机硬件产品的基本运行方式，是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。

计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程，也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。

1课程现状和问题分析

2006年，教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础，并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。

2009年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时，实验20学时；面向非电类专业授课48学时，实验10学时。[1]

课程名称及学时上的变化，一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视，同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上，计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题，导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程，部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授，不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。

1) 课程定位不清晰，学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程，应该主要放在大二，兼顾大三授课，面向没有数字电子基础的学生，作为选修课，以32学时为宜。然而，计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设，学时数量超过60，甚至在90，还需要数字电子方面的先导课，很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。

2) 现有实验条件落后，学生难有兴趣，硬件投入较大。传统授课中，计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2]，而实验箱的投入成本较高，新实验开发受限，使用效率较低，教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容，技术广度不足，仅适合小部分特色专业。

3) 教学内容落后，教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术，讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主，没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生，这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材，所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致，教材改革和建设需求迫切。

本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发，分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容，客观还原已出版教材现状，寻找教材建设的薄弱环节和问题，从而为进一步教材建设理清思路。同时，本文结合北京理工大学的教学改革情况，给出了进一步加强教材建设的思路和方法，希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。

2教材情况概述

为了还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况，我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总，合计34本，如表1所示。

从表1可以看出，34本教材来自于13个出版社，其中，正式本科教材26本，教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高职高专教材2本。后面，我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。

3教材分析与问题汇总

3.1教材组织和定位分析

课程教材定位指教材的受众面，我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类：电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低，适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。

表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本，根据上述划分，各教材定位如表2所示，其中，高职高专教材由于教学内容较为实用，被划分到各学科专业类别中。

根据教材的不同定位，图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。

从这两个图中可以看出，针对电学为主的理工科类专业(编号为A)的计算机硬件技术基础教材页数最多，章节最多，实验最少(数量为0)。可以看出，目前这类教材主要以理论讲授为主，定位中缺少实验内容，内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中，这类课程是从“微机原理”精简而来，内容变化不大。

针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少，平均实验数为1。可以看出，这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识，简单的开展少量实验。实际中，这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程，为此，针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。

对于非理工类和各学科专业的教材，章节数量相对较多，实验数量也比之前有所增加。可以看出，这类教材的建设思路是使学生掌握较为的硬件知识，并有一定的动手训练。实际中，非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程，为此，教材建设思路反映了性和实用性。

综合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生，教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材)，总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段，无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少，实践性差。

3.2教材实验分析

表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点，我们将所有实验分为四类：实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和PC机实验。各分类描述如下：

 实验箱实验：指依托于特定实验箱的实验，针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的，种类较多且良莠不齐，没有公认的标准；

 芯片实验：指基于单片机或者接口芯片的实验，包括：8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255A、中断芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。这类实验专业性强，应用性差，适合特定专业或者大三以上的学生；

 汇编语言实验：指汇编语言程序设计实验，编程训练不是该课程的主要目的，这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解，但程度有限；

 PC机实验：基于PC机的实验，包括：model安装、存储器测试等。目前，这部分实验内容受到学生喜爱，可以锻炼实际能力，易于推广，但如何让学生了解到CPU、存储器等核心部件内部的工作原理，需要创新性设计。

图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、IO和其他等6个方面的统计。从图中可以看出，大部分实验都集中在IO方面，反映出这部分实验内容很重要，也是教材的主要内容。相比较而言，实验箱类和PC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分，而芯片实验主要针对IO，缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖，汇编语言实验主要针对运算控制器。

图3教材中实验的分类

基于以上分析，针对计算机硬件技术基础课程，汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口，无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强，但前期投入大，灵活性不强。我们认为，随着PC机的广泛应用(学生们几乎人手一台PC机)，基于PC机的创新性实验是该课程的发展方向，同时，这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验，并激发学习兴趣。

3.3教材内容分析

对于教材内容，我们主要分析和汇总讲述的重点知识点，还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本，其中4本(、、、)没能找到原书，为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。

从表3可以看出，所有教材都有存储系统内容的讲授，大部分教材(19本)都包括汇编语言，18本包括80x86，半数以上教材都讲授了8259A和8255A等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数，可以看出，汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的讲授内容也在10页以上，成为某些教材的重点授课内容。

纵观2005年至今出版的全部相关教材，《计算机

硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主，仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要，但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说，这些内容相对陈旧，而且无法与计算机硬件的近期发展相结合。

教材具有教学的引导作用，在教材建设上，这种内容组织方式的落后需要引起重视。

4教材建设建议

4.1教材定位建设

我们认为，面向计算机公共基础课程，教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适，表明教材内容是计算机硬件的基础内容，以了解计算机硬件知识为主，掌握计算机硬件的基本概念和原理。

教材应结合计算机公共基础课程的实际情况，以32学时(含6～10实验学时)为宜，适度扩展到54学时，实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。

针对大二学生的教材，前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程，不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。

教材应该充分利用该课程特点，以增强学生的实践兴趣为根本，通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此，在教材设计中，应该以实验建设为导向，注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理，为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。

过去十几年来，在计算机硬件相关课程讲解过程中，教师们主要关心接口技术，并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加，我们认为，学生们应该综合了解计算机硬件组成，理解各部分的工作原理，而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。

4.2教材实验建设

《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设，使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此，我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域，并且能够有一定趣味性，以了解基本的硬件原理为主。

与此同时，教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来，设计创新实验，将数字消费类电子产品(MP3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、PC外设接口等融入计算机硬件实验的设计，引导学生兴趣，同时适应计算机硬件技术的发展，使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识，并解决一些基本实际问题。

在这里，我们建议将实验分为：基础实验和提高实验两类，以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈，表4中的实验得到了学生们的欢迎。

在教材建设过程中，考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况，进一步结合学生兴趣，我们基于PC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明，这种实验设计能够创新性的激发学生兴趣，使学生掌握更为实际的计算机硬件知识，并通过实践理解计算机硬件基本原理。

候选实验包括三类：测试类、开发类和操作类。例如：存储系统性能测试(测试类)、CPU和GPU性能测试(测试类)、BIOS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于PSOC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。

4.3教材内容建设

在教材内容建设上，我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该讲解各类计算机硬件原理，以理解计算机硬件部件功能为主，注重理解基本概念和基本运行规律，并结合实际硬件器件分析，以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。

为此，教学内容 以“基本概念+基本部件”方式组织，例如：存储系统与存储器，其中，存储系统是基本概念，理解起来有一些抽象，需要课堂讲授；而存储器(内存等)则是基本部件，学生们平时接触较多，通过适当的实践教学，学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备，还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式，易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来，达到较好的教学效果。

5结语

计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题，《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的较大问题。如何合理定位该教材，并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上，我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题，并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011～2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。