硬件和软件论文

硬件和软件论文（精选12篇）

硬件和软件论文 第1篇

1.1 处理器的发展

从处理器的发展前景和市场需求来看, 双核和多核的开发和应用是一个不可逆转的趋势, 形成了一个有着十分良好的优势。制造商一般都是在多核处理器上进行连续生产和推广, 科技的发展也给双核和多核处理器的发展提供了很大的帮助。处理器制造工艺一般都是按照摩尔定律显示的速度来进行处理, 传统RISC的模式已经面临这许多挑战, 由推动芯片性能的动力慢慢制约这计算机的进一步发展。Inter和HP都已经开发了64位的芯片, 在开发过程中与RISC微处理器的发展方向是不同的, 这样有利于指令并行执行新的处理器架构———EPIC。EPIC不是RISC, 也不是CISC, 它实质上是一种新的处理器架构。EPIC体系结构的处理器产品一般采用Itanium为品牌, 其产品称为Itanium处理器系列 (IPF) , 产品的质量还在不断的提高。虽然这种架构的处理器属于高端的体系结构, 但不排除在未来还会有很大的突破。由此可见, 处理器体系结构的变化将会发生质的飞跃。

1.2 存储器的发展

对着社会的进步, 人们新建的数据和信息也就越来越多, 这就要求存储器的速度也要越来越快。因此, 数据存储方式的要求也越来越高, 对存储硬件的需求也呈现出一种急需的发展趋势, 人们关注的焦点也逐渐由原来的体积逐渐向内存的速度和可靠性传输进行转移。总之, 也就是说, 未来的存储器将会有更大的发展, 向着小型和快速的方向发展。根据其主要指标容量、速度、价格以及可扩展性, 这些变化是显而易见的。低能耗的特点与国际潮流接轨进行接轨, 从而促进与便携式产品的发展, 这样能够减少储存和运输的空间, 还能够传送更大的信息容量, 给人们的生活提供来了很大的便利。一些非易失性存储器的存储器, 读写速度会比较慢, 而且还存在一些局限的写作要求, 写操作失败问题还是存在。针对这一问题, 在非易失性存储器具备相应功能的同时, 而且还要消除了读写限制, 这就能够降低功耗, 是非易失性存储器新一代的发展趋势。

1.3 外围设备的发展趋势

外围设备主要包括输入设备、输出设备和一些辅助存储器, 随着不断发展的输入和输出设备, 人机界面就会变得更加和谐和美丽。此外, 外围设备沿着高能源和智能化的发展方向, 微处理器和软件也都越来越多地被嵌入在外围设备当中, 外围设备在原有的一些控制功能也有部分设计在CPU当中, 从而降低了制造的成本, 提高计算机的性能。嵌入式领域的发展使计算机的存储能力大大提高, 摩尔定律的使用也将不断增加一些晶体管资源, 对计算机硬件的发展提供了良好的物质基础。

2 计算机软件技的发展过程和前景

2.1 计算机软件的发展

从1946年开始, 软件技术一直在发展和变化;每一次的发展和进步, 促进软件都能够促进生产水平的提高。软件技术在电子计算机问世以来经历了几代的发展, 不断发展和创新。其不断发展的主要原因是人们不断追求更好的生产, 仍然没有一个高效率、高质量、低成本的生产软件能够满意人们对生产的要求。需要注意的是两个重要的里程碑的计算机的发展过程:第一, 20世纪70年代个人计算机的广泛应用, 个人计算机具有体积小, 重量轻, 价格低, 维修方便等诸多优点, 其功能也是越来越强大, 它不仅使计算机在各行各业得到了广泛的应用, 计算机也已经进入寻常百姓家, 使计算机得到了真正的普及, 能够满足人们的生活需求;第二20世纪80年代以来, 计算机技术和通信技术能够紧密地结合在一起, 形成一个资源共享计算机网络通信, 并逐渐发展成计算机网络覆盖全世界的趋势, 网络实现了全球化, 使得全球成为一个紧密联系的整体, 使人类社会真正进入一个全球化的信息网络时代。

2.2 计算机软件的发展前景

随着计算机软件技术的不断升级和发展, 计算机软件的发展逐渐呈现出智能和自动集成化的特点, 这不仅可以提高软件的功能, 还能够从根本上解决了软件生产不足的问题。因此软件开发商需要结合软件工程的实践, 对相关的理论进行了深入的研究, 深入了解软件开发的复杂性, 并且采取有效措施进行软件开发。我们可以从计算机软件的发展路径进行分析, P2P技术在互联网的升级和发展上有着深远的影响, 它改变了传统的网络观念, 还改变了人们的生活方式。正是因为P2P技术的发展, 使人们对计算机网络有了新的理解, 能够更方便和快速地进行信息传播, 尽管事实上, P2P技术到目前为止仍然存在版权或其他方面的监管不足的情况, 但这种技术的发展是不容质疑的, 已经成为互联网发展的一个主流的趋势。

3 硬件和软件相互相成的发展和前景

计算机是依靠硬件和软件一起完成特定的工作, 硬件能够为计算机系统提供物质基础, 而软件和硬件的不断扩展和完善, 使得软件和硬件结构作为一个整体, 使得计算机成为一个真正的整体, 能够执行和完成高科技含量的工作, 满足人们的生产和生活需求。科学家和工程师能够利用计算机计算各种问题, 利用软件技术的方法, 利用科学技术和生产工艺相结合, 计算机可以有效控制生产, 这样既能够节省了人力资源, 还能够提供高效的生产。基于计算机具有速度快、内存和逻辑判断能力强、大容量、高精度、高可靠性、资源共享的优点, 计算机已经在科技、经济、社会和其他领域得到广泛应用, 给现代人类社会带来了巨大的财富。随着社会的不断进步, 计算机技术也会不断的发展, 人们可以利用高新技术来促进社会经济的快速发展, 还能够大大推动了现代文明发展的历程。

4 结束语

随着计算机硬件的发展, 计算机技术已经带来一场激烈的信息革命, 它将对中国经济和社会发展产生重大的影响。在技术发展的同时, 我们也要做于计算机硬件的维护工作。只有技术和管理都能够做到位, 就能够促进计算机技术的快速发展, 给人们提供更多的便利。

摘要：计算机是作为一个新兴的, 充满了无限活力的领域, 计算机技术是驱动我国综合国力发展的一个重要的因素。计算机硬件和软件是计算机的重要组成部分, 也是人们开发研究的一个重要的领域, 对计算机硬件和软件进行详细的了解和维护, 从而更好的促进计算机技术的发展, 为人类的生产生活提供更多的方便。文章主要分析了计算机硬件和软件的发展历程和发展的趋势, 以及计算机给人类生活带来的影响。

关键词：计算机,硬件,软件,发展

参考文献

[1]张妙玲.计算机的保养及发展[J].中国科技投资, 2012 (30) .

[2]吴塍勤.关于计算机的日常维护及发展分析[J].信息与电脑, 2012 (11) .

[3]王吉.计算机系统硬件发展探析[J].计算机光盘软件与应用, 2013 (21) .

硬件和软件论文 第2篇

[摘要] 高效课堂教学应该着眼于学生的未来发展，使学生“爱学习”、“会学习”，促进学生的终身发展。初中信息技术是一门具有很强的实践性和时代性的课程，本文提出从软件和硬件两方面来打造初中信息技术高效课堂，提高课堂教学效率，真正做到让信息技术服务于我们的学习、工作和生活。[关键词] 高效课堂 信息技术教学

初中 “软”环境 “硬”环境

高效课堂作为课堂教学改革的一种潮流，是对传统课堂教学给予革新、提升和深化。为了进一步深入实施素质教育，推进中小学课程改革、优化教学策略，提高教育教学质量，德兴市教育局把2010年确定为“高效课堂建设年”，在全市中小学深入开展“高效课堂”创建活动，以提高课堂教学效果，全面提高教育教学质量。随着这股高效课堂改革之风袭卷开来，我作为一名信息技术教师，从事教学十一年，也积极投入到“高效课堂”创建活动中去。初中信息技术是一门具有很强的实践性和时代性的课程，随着信息技术学科的开设，大家都深知可以把信息技术作为每个人学习和认知的工具，利用信息技术可以解决其他学科学习中的问题，由此可见，打造信息技术教学的高效课堂是当务之急。如何在有限的40分钟内提高课堂效率，在和谐的环境与氛围中构建信息技术教学的高效课堂是广大信息技术教师共同探讨的课题。下面我将从“软”环境和“硬”环境两个方面来谈谈如何打造初中信息技术教学的高效课堂。

一、打造“软”环境，提高课堂效率

（一）、树立学生正确的学习观

由于信息技术课程不是主要考试科目，是副课，许多学生和家长不是很重视，在学生眼里，信息技术课就是他们玩游戏、上网冲浪的时刻，在他们的心中，或许想当然地就有这样的一个等式，那就是“信息技术课＝上网＋玩游戏”。这个等式显然是不成立的，上网和玩游戏只是激发学生学习信息技术课的一些形式而已。初中信息技术课的主要目的在于培养学生对信息技术的兴趣和意识，培养学生利用信息技术知识来创新学习、辅助学习的能力。要想实现这个教学目标，首先必须解决一个问题，就是让学生喜欢你的课，让他们能够在快乐中学习，从而帮助学生树立正确的学习观。要让学生明确，在信息化社会的今天，信息素养已成为科学素养的重要构成部分。迅速地筛选和获取信息、准确地鉴别信息、创造性地加工和处理信息，将是所有社会成员应具备的，如同“读、写、算”一样重要，终生有用的基本能力之一。

（二）、转变教师教育教学观念 《基础教育课程改革纲要》（试行）强调，新课改的培养目标应体现时代要求，要使学生具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识；具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法。为落实新课改的培育目标，信息技术教学必须转变观念，首先要解决的问题是教师教育观念的转变。教师应该认识到，信息技术课是必修课，管理上要正规起来，一旦教学管理层面不重视，学生就很容易把它当作休闲课、玩耍课，提高信息技术课的教学质量也变得很难了。信息技术教育是素质教学教育的一个重要方面，学生素质的培养是各门学科教育共同努力的结果，各科学科的教学内容可以不一样，但都是为了培养学生的综合素质，在这一点上不存在差别。在日常的信息技术教学中，教师可以多与学生积极互动、共同发展，引导学生进行质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。

（三）、创新授课模式，活用教学方法 美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好刺激，就是对学习材料的兴趣。” 在信息技术环境下，可以为学生提供大量的感兴趣的信息资源，再现真实的情景，使学生在轻松、活泼的良好氛围中自主、积极地学习，同时也拓宽了学生眼界，增强了学生探索知识的强烈欲望。比如：在教学《Excel2003的函数计算》一节时，以“看谁算得又对又快”求一组考试成绩数据的总分、平均分为开始来导入新课，师生之间开展计算竞赛，使学生亲身体验电脑计算的奇特，从而激发学生求知的欲望，使学生带着炽热的追求和老师竞赛时的演示去自主探索利用电子表格进行公式计算的方法，全身心地投入到学习活动中。

“教无定法，但教定要有法”。这是各科教学必须遵守的一个通用原则。教师在信息技术教学中，可以根据课程内容和学生能力，灵活采用不同的教学方法。比如《Excel2003的公式》一课，课程的要求是让学生懂得利用Excel2003的公式计算日常工作的各种报表，教育学生要公正、准确地做好各种报表；不要弄虚作假，养成良好的职业习惯。使学生逐渐体会到“学有所用”的快乐。根据该课程的特点，我主要采用演示和讲授相结合的方法，中间穿插任务驱动、赏识教育等方法，让学生体验到成功的喜悦、享受发现的乐趣。

（四）、运用评价激励，培养创新意识

课堂要面向全体学生，教师在教学过程中多用激励式评价，通过语言、情感和恰当的教学方式，不失时机地给不同层次的学生以充分的肯定、鼓励和赞扬，使学生在心理上获得自尊、自信和成功的体验，激发学生的学习兴趣，有利于学生学习积极性的提高和学习目标的实现，从而提高教育教学效果。因此，我在计算机学习过程中以激励为主，多鼓励，少批评，通过各种活动来增加学生战胜困难的信心与决心。由于孩子喜欢听表扬，那老师就不要吝惜你的语言，多给他们一些鼓励的话语，如：“今天你做的最好”，“某某最出色”，“好样的”等。还要注意多给学生创造成功的机会，因材施教，适当降低操作任务的难度，让每个学生都有一种成功感，可以激发他们学习的兴趣，增强自信心。总之，我们不仅要鼓励学生成绩的进步，更要鼓励学生良好学习习惯的形成，对学生能积极地发言、认真地练习，及时完成作业等都要及时地鼓励。我们适当的激励，正是为实现全体学生高效学习，让学生想学、乐学、爱学，真正提高课堂教学的效益，打造高效课堂。

二、改善“硬”环境，服务高效课堂 目前，虽然大家已经认识到信息技术教育的重要性，但要让其开展起来不是一件很容易的事，其中一个重要原因就是硬件设施的不足。比如我校组建的微机室，由于学生多计算机少，上课时经常是两、三个学生共用一台电脑，根本无法实现人手一机，部分学生只能“望机兴叹”。信息技术教学很难正常开展，更谈不上去打造高效课堂。要想打造信息技术课堂的高效性，首先要做到人手一机（每台电脑要有显卡、网卡、声卡、硬盘和光驱等配件），由于机房电脑不带声卡，学生经常会抱怨无法播放音频或视频资料；其次，要有投影仪和黑板，在以往的教学当中，没有投影仪，教师只能通过一张嘴，无法进行准确的演示操作，有的机房甚至连黑板都没有，在上理论课时，教师无法进行板书。

因此，我认为信息技术高效课堂如果要顺利开展，机房硬件环境的改善事在必行，也希望在以后的学校建设中，我们的决策者们加大对信息技术教育设施的投入，不断改善信息技术教育的“硬”环境，从而解决信息技术教育设施的“温饱”问题。

总而言之，要上好初中信息技术这门课，真正实现信息技术教学的高效性，首先我们要帮助学生树立正确的学习观，让他们不是单纯的“玩”，而是带有目的性的学习，从而使学生能够学到计算机的实用知识和技能，具有良好的信息素养，实现信息技术课程开办的目的；二是教师要积极转变教学观念，多与学生进行积极互动、共同发展；三是充分考虑初中学生的年龄特点、心理特点等因素，根据课程本身的特征，充分利用灵活先进的教学手段和方法，培养学生的信息能力，将学生吸引到有意义的学习上面来；四是在教学过程中多用激励式评价；五是改善信息技术教育设施，为信息技术教学提供良好的“硬”环境。以上几点是本人归纳的粗略的意见，有很多的不足之处，要打造成功的信息技术教学的高效课堂，还有待我们不断去努力，去提升。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！

硬件和软件，一起来敲门 第3篇

在一个起点上遥望大趋势

众所周知，谷歌公司提供全球最大的搜索引擎业务，开发了大量基于互联网的产品与服务，然而近几年，谷歌的创新皆来自于硬件设备，从机器人到智能眼镜，到无人驾驶汽车，谷歌的创新名目繁多，这些基于硬件的创新项目让人眼花缭乱。

谷歌在硬件上持续领跑创新和不断制造话题，除了苹果模式的成功珠玉在前的原因，还有包括芯片和自动化设备在内的硬件设计和制造的技术性革命，以及由此引发的硬件制造成本的回落。可以说谷歌从搜索起家，正在演变成为一个硬件帝国。

如今我们正站在一个新起点上，一场新的工业革命的起点。在这场革命中，互联网与传统产业将保持更快速的融合，人类的生活也将产生科幻般的变化。从各种可穿戴设备到智能辅助机器人，从智能交通、智能医疗、智能家居到无人飞行器，都是可以触摸的未来。在2013年之前，谁都没想到竟有如此多的智能化设备，与我们的工作、生活，也与我们的身体发生如此紧密的联系。

谷歌之外，亚马逊、Facebook、英特尔、三星、阿里巴巴、百度、腾讯等众多巨头纷纷踏上软硬结合的新发展模式。这些新设备、新技术、新的应用构成了IT技术发展和工业制造行业创新的前沿。硬件的回归、互联网与传统制造业的碰撞、硬件创新与软件创新的融合、生产和生活的智能化，可以说是新工业革命的一个特质。

很多学者都在讲新工业革命的到来，有人将它说成是信息技术将彻底改变人类生产能源、传输能源，乃至使用能源的方式。也有人将新工业革命描绘成基于大数据时代的数据分析，以获得深刻的商业洞察，从而帮助人类进行更加明智有效的决策。

不管怎样，关于新工业革命的想象确实带给我们很多的震撼，事实上这次工业革命已经开始，它根本上就是信息产业和传统工业产业的深度融合。随着芯片价格的下降、众筹平台的兴起、3D打印等新兴技术的涌现，以及消费数码产品将迎来功能细分的模块化时代，硬件产品设计和生产的方式发生了翻天覆地的变化，一场全新的硬件革命已经来临。

新工业革命将是中国企业转型升级一次不可错失的机遇，硬件和软件的协同创新将直接推动云计算、大数据、物联网、机器人等技术覆盖到所有传统行业。

首先，人类的工作与生活随时互联，随时需要获得多样化的云端服务；其次，消费级硬件创新开始延伸到传统制造业，“智慧工厂”模式将推动制造业酝酿更大的变革与转型升级机会；硬件创新也将带动新材料、电子、医疗、交通等行业的发展，以及制造模式、营销方式的变革。

当下的挑战和未来的方向

在这样的背景下，我们的市场机遇在哪里？我们旧有心智模式和既有行为习惯将面对怎样的挑战？我们该去哪里寻找正确的努力方向？

我们试图用下面这张图，让人们了解硬件和软件结合的发展趋势。

在这张图里，横坐标是未来硬件软件融合的市场规模和发展空间，纵坐标是技术上实现的难度。数字顺序是我们看到的企业正在进行的硬件软件突破的次序。

在市场空间大、难度低的领域将会集中第一拨企业争先恐后的进入。当前的市场环境下，普通的可穿戴产品和智慧城市等硬件软件结合式的产品正在这个区间。随着芯片技术的成熟，以及产品标准化的普及，这个广阔市场的技术门槛正在迅速降低。

国内创新型企业如东软熙康的智能手环和智能医疗终端，以及后台的数据分析，从一开始就进入了这个低门槛的红海。要走出这个困境，一定要能够在技术的深度研发和并购，以及独特的用户体验上做足功夫，否则，硬件和软件结合带来的市场热捧，只会是一厢情愿的期待。

第二拨企业的进入，将集中在市场空间小、难度低的领域，因为在市场上不乏具有核心竞争力的小企业愿意做一个小而美，又极具价值的产业链上的一个环节。

最近，著名众筹站点Kickstarter上架了一款名为Goccia的运动追踪器设备，它是目前市面上最小最简单的追踪器产品。未来，以Goccia为代表的有领先技术的企业，基于重力加速芯片的运动传感器技术，但是在产品的设计和功能上有独特设计的产品，会走出这个开始竞争激烈或者客户吸引力不足的领域，进入第二拨的差异化竞争。Goccia的产品将在7月4日在国内电商平台京东首发，独创的光传输功能和聚焦在运动和睡眠的设计，在这个细分市场预计会占有一席之地。

而空间大、技术难度高的领域，多半就会被一些巨头公司，像谷歌、亚马逊、英特尔，包括阿里巴巴、百度、腾讯等企业深耕细作。福特汽车公司和美国密歇根大学等机构，正在联合开发一款基于“车联网”概念的新产品“自动Fusion Hybrid”，安装了此产品的车辆可以根据路况保持方向、控制车速、自动泊车。此外新产品还配备了四个红外线感应探头和光量感应系统，该系统可以每秒对车辆周边路况展开250万次的扫描，并根据红外线的反射反馈，就能生成一张车辆周边环境的3D地图。

要真正解决哪些问题

对很多企业来说，在别人创造的商业模式下快速学习、快速模仿，然后优化，再进行下一步的创新曾经屡试不爽，而现在这条路越发难走。2013年国内企业的硬件创新、软硬件结合风生水起，但真正拿出手的成熟产品少之又少，硬件创新的瓶颈除了技术，还有哪些问题？

第一，软件企业或互联网公司的优势在于具有互联网思维，但是缺乏工业制造的细致功夫和供应链的基础，在这里，小米公司的雷军深得要义，所以初创型公司拉上几个真正懂硬件的人入伙是必须的。另外，除了向全球巨头各领域里的创新学习外，发现真正属于自己的价值缝隙是最为关键的企业创新战略的开始，而避开红海、找到细分市场来做差异化的产品也是企业存活下来的应有之义。

第二，在“万物皆可联”的时代，我们的企业需要的是一种新型的战略管理方式来与时俱进。这种管理方式思考的不是近期的利润、现金流或者收入的增长，而是长期回报的多少和成功的可能性。它关注的是企业进行风险性创新投入的关键里程碑，以及这些项目与市场协同中间产生的新的机遇和可能性。因为在市场互动中间往往会发生一些过去没有的机会。我们需要把这些新的机会纳入整个颠覆性战略管理体系。

今天的所谓互联网思维和互联网企业所采取的管理方式，一定是开放式的，团队参与式的，群策群力式的，因为这种方式可以最有效地激发员工的积极性、参与度和对企业转型的拥有感。因此，打造执行文化和创新文化，最好和最重要的方法就是让员工参与进来，建立群策群力的新型的企业文化。

第三，企业在与互联网高度同步的同时，真正的挑战还是来自于管理的基本层面。软件公司的产品开发必须受到硬件开发模式制约，比如要讲工程评测系统、排产计划和库存周转率。而硬件公司要学会快速迭代开发，并与软化开发高度协同。

全球化的趋势下，工业链的整合也更加深入和标准化，随着硬件和软件的高度融合，很多产品将以模组化配套出现，模组化产品设计的目的就是以少变应多变，以尽可能少的投入生产尽可能多的产品，以最为经济的方法满足各种要求。如果能迅速建立标准，并高效落实到市场行为中，企业将脱颖而出。

可以说，硬件创新比互联网创新要困难得多，其过程对企业管理提出挑战，之前大规模的生产和制造，是在原有套路下实现，软件的功能只是一种附加。而如果硬件和软件要完全整合在一起，将对生产的效率、精益化的程度提出非常高的要求，开发系统难度也大大增加，传统企业的技术、人才、管理范式都将面临前所未有的挑战。

如果不能真正解决，就无法实现第三次工业革命的第一步。因为这是一个结构性转变，我们面对的第三次工业化的浪潮将是一个更灵活、适应性更强、发展更迅速的工业化时代。

工业互联网的愿景与能力

2009年，IBM在全球提出了全新战略理念——“智慧的地球”，IBM宣称要给地球上每一个看似无序的“物件”全部嵌上智能的“大脑”和“心脏”，这并非好莱坞的科幻电影，而是IBM打算开启的另一个百年的重要使命。

“智慧的地球”这样一个新的愿景，非常具有前瞻性，遗憾的是，这一战略愿景，超出了IBM自身所具备的工业基础的能力，后来出现的挫折就是因为IBM在基础设施、医疗、能源等重要工业领域缺乏各种整合型的能力，无法深入到产业内部。

这里面最关键的问题是，仅仅靠软件和大数据支撑的发展是不够的，软件的发展遇到了一个瓶颈，软件必须回归到和硬件设备的协同创新上来。

硬件与软件设备的高度融合、并行将以整合的形态重新出发，而技术难度也提高了创新的难度，未来谁能赢，取决于供应链整合的能力和程度。因为软件人才的累积、开发系统的突破和创新能力的具备是传统产业能否进入到第三次工业革命的关键点，所以很多传统工业制造企业都开始了紧锣密鼓的布局。

汽车工业是比较容易进入工业互联网的领域，智能汽车集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体，己经成为汽车工业增长的新动力，多个发达国家都将其纳入各自重点发展项目，包括智能交通系统。

多元化巨头GE公司也认为，过去10年是消费互联网时代，未来10年工业互联网将成为主流。而工业互联网时代的基础，就是要实现人、机器或设备、网络的互联互通。

现在，已经有越来越多的人注意到硬件、设备、机器与互联网融合的大趋势，美国作家克里斯·安德森在《创客：新工业革命》一书中就写道：创客们正通过比特世界开启原子革命。

智能电子设备硬件和软件设计方案 第4篇

数字化保护 装置IED的CPU板有2个处理器:DSPTMS320F2812和ARMS3C2510。其中, DSPTMS320F2812完成与保护相关的功能, 包括对模拟量和开关量数据的采 集, 并根据保护算法进行 判断与开 出动作的 执行;ARMS3C2510内嵌VxWorks操作系统, 完成相关任务的管理调度及MMI等功能。DSP和ARM之间的所有通信依靠一个串行通信接口, ARM为上位机, DSP为下位机, 两者之间的通信遵照《现场总线CAN通讯协议》, 其硬件原理框图如图1所示。

CPU板中的DSP侧是实现保护功能的核心, 其主要完成:采集15路模拟量 (4路备用, 3路保护用电流, 1路保护用零序电流, 3路测量用电流, UA、UB、UC、UN) 、16路开关量 (前5路备用, 1路闭锁重合闸, 2路小车工作位置/隔离开关, 1路弹簧未储能, 1路开关跳位, 1路开关合位, 1路闭锁远方操作, 1路检修状态压板、信号复归) 数据, 然后DSP通过软件保护逻辑程序对输入模拟量和开关量进行逻辑判断、执行, 并将相关数据 通过DSP的串口上送ARM;而ARM主要负责液晶显示, 提供精准的对时信号及与过程层/变电站层的通信接口 (双以太网) 、告警/复归信号、前面板用户串口。通讯回路采用双以太网, 极大地提高了通讯能力和可靠性, 其中NET1用于与站控层 (监控系统) 通信, NET2用于GOOSE通信。

数字信号处理单元与AD转换单元、开 入隔离单 元、开出隔离单元及实时时钟单元都有连接, 接口为:

(1) 与AD转换及测频单元的接口为DSP的SPI接口和事件管理器的捕获口CAP2_QEP2、CAP3_QEPI1;

(2) 与开入隔 离单元的 接口为DSP的GPIOB0~GPI-OB15;

(3) 与开出隔离单元的接口为DSP的外设数据总线XD01~XD15;

(4) 与实时时钟 单元 (包括实时 时钟芯片DS1302、EEPROM存储器AT24C256) 的接口为GPIOD00、GPIOD01、GPIOA00和GPIOF08。

AD单元转换芯片采用TI公司的TLC3578。其有8个转换通道;最大数据吞吐量可达200kS/s;模拟量的幅值范 围可达±10V;兼容SPI串行接口, 串行接口时钟可达25 MHz;单5V模拟供电, 3~5V数字供电。此芯片的采样频率和通道切换命令频率相等, 最大可达25MHz;转换精度为14bit, 转换速度与串行时钟SCLK、转换模式有关。

ARM可作为一个功能单元来看待, 其与DSP有2个接口:串行通信接口、秒脉冲信号。ARM的外围电路包括以下部分: (1) IRIG-B码解码电 路; (2) 串行通信 接口电路 (前面板ARM—用户串口、ARM调试串口 以及MCU调试串口) ; (3) 双以太网电路; (4) 液晶显示 接口电路; (5) 设备运行 灯驱动 (及CPU板的运行灯) 信号; (6) 告警GJ、复归FG电路; (7) 连接插座接口定义。

2IED软件设计方案

2.1IED软件设计总体方案

EQUIP包括保护测控装置数据、人机接口辅助数据、内部通信辅助数据和打印通信辅助数据等4部分。数据映射 模块的功能就是保证保护公用数据结构EQUIP中数据和VMD数据结构中数据的双向同步, 即一方数据发生变化时, 另一方数据必须同步变化。具体说来就是在初始化中 (动态创建对象的过程中) 实现数据映射的变量地址互相备份;在保护端或MMS端有数据更新时, 数据赋值操作进行双份赋值操作, 对自身变量和备份对方地址所指向的变量同时赋值。赋值 操作的嵌 入点分别为串行 通信更新 保护数据、MMS收到写指 示操作。VMD如果能够 与EQUIP保持实时 数据相互 更新, 那么DSP就可以只实现保 护测控功 能, ARM负责与站 控层和间 隔层通信。

2.2IED软件流程

当IED运行时, 首先创建发布者和订阅者信号量并且初始化所有MMS对象, 接着读取配置文件, 自动生成了IEC61850对象数据库, 然后进行保护数据映射, 使保护用数据结构 的对象属性和IEC61850对象数据库一一对应起来, 当数据映射完成后, 根据订阅/发布配置文件生成GOOSE发布者和订阅者, 如选择订阅者则创建GOOSE订阅线程, 如选择发布者则调用GOOSE发布函数, 接着进入MMS服务循环操作, 当有事件需要处理时, 发布61850报告服务 和61850日志服务, 等待各线程结束后先销毁信号量, 之后销毁scl_info和所有MMS对象, 最后结束服务并记录保存, 至此就完成了一个完整的IED软件流程 (图2) 。

3结语

本文介绍了基于IEC61850的数字化保护装置的硬件和软件设计方案, 硬件方案中着重讲述了CPU板的硬件原理, 采用DSP+ARM作为CPU板, DSP主要负责 数据采集 和保护运算, ARM层负责IED之间的通信以及MMS服务和GOOSE服务的大部分工作, 软件方案 中设计了 智能电子 设备的软 件架构, 然后分析了IED软件流程。该方案已应用在继电保护装置中, 现场运行情况良好。

参考文献

[1]傅旭华, 黄晓明, 王松, 等.数字化变电站GOOSE技术工程化应用[J].电力自动化设备, 2011 (11) :112~116

硬件和软件论文 第5篇

最近遇到不少朋友问及移动电源三合一方案的问题，主要纠结与移动电源三合一方案究竟是否成熟？前期市场风传的三合一移动电源烧机事件，真相如何？

要解答这个问题，其根本是要把三合一移动电源解决方案不稳定的原因弄清楚。实际上移动电源三合一，分为硬件移动电源三合一和软件移动电源三合一两种技术路线。硬件三合一的芯片主要存在的问题是：1.发热严重，因为主芯片集成了开关管，而且采用的是非同步整流模式。温度高了以后，各种电压和电流参数发生漂移，恒压不准了，恒流也不准了，可能损坏电池，甚至是烧坏手机。2.受工艺偏差影响，电流和电压参数的离散性天生就大，批量生产时，即使不发热也会有很多不良。3.不可编程，功能固化，参数固化，只能做标准品，而且，如果pcb的寄生电阻过大，连标准品都做不好。由于以上这些问题的存在，硬件三合一从一出来就杯贴上了＂山寨＂的标签。

软件三合一，由于容易实现同步整流，效率高，发热低，而且功能变化灵活，已经成为发展趋势。但是早期的软件三合一问题更大，因为要依靠adc来检测和控制dc-dc过程，如果不做特别的优化，一个主循环下来10ms很正常。而这个时间段内，如果负载突然接触不良，例如，手机充电插口松动，很可能会导致输出电压瞬间上冲至10v，从而损坏手机。因此，软件三合一必须要解决这个天生的软肋才有出路。为此，各家厂商各显神通，从软件和硬件上进行各种优化，以彻底解决此问题。软件优化主要是把主循环的速度加快，目前，芯海科技提供的解决方案号称主循环小于200us。硬件上，则通过集成专用比较器来实现快速控制，例如，在5.0v进行dc-dc比较，在5.5v进行无条件关闭pwm控制等。

除了这个问题，软件三合一还存在主控制器本身的稳定性问题，例如，死机，复位，esd，eft等。当然这些mcu的顽疾，对于进行正向设计并长期积累的公司来说，已经得到了很好的解决，例如，芯海科技的otp系列单片机，抗esd已经大于8kv，抗eft大于4kv。当然，移动电源软件三合一业界闹的最大的烧机事件不得不提一下合泰，他的问题其实是自己胆子太大引起的，在合泰的标准方案上，居然去掉了整流用的肖特基二极管，完全只用pmos管整流。这就会造成在同步整流的死区时间内，电流不得不通过pmos管的寄生二极管输出。要知道，寄生二极管可不是肖特基的，有0.6v的压差啊，死区瞬间电流可达5A，0.6•5=3w，于是，烧机就不奇怪了。

硬件掉链子 软件来救急 第6篇

一、虚拟键盘键位坏了照样输

游戏迷小明正准备输入密码登录网络游戏时,发现自己键盘上的数字键全都不能用了,新买键盘要等周末才有时间,怎么办呢?其实可用系统自带的虚拟键盘来应急。

二、虚拟光驱 网上游戏也安装

期盼已久的游戏NBA 2010终于发布,便从网上免费下载,但下载的文件是MDS格式,无法直接运行安装,这时需要用虚拟光驱软件Alcohol 120%(该软件免费,下载地址http://www.skycn.com/soft/27436.html)。把下载的文件虚拟为光盘,就能像真正的光盘那样直接运行安装。网上很多的免费游戏,如BWT、CCD、CUE、ISO等格式,都需要用虚拟光驱。

三、虚拟摄像头 以假乱真

想玩QQ视频斗地主,需要电脑装有摄像头才能进入游戏。没装摄像头却想体验和美女面对面视频斗地主的感觉,这时可以借助免费的飞翔虚拟视频来虚拟一个摄像头。当然虚拟摄像头在QQ、MSN这些即时通讯软件中也可以以假乱真、恶搞好友。首先在http://www.skycn.com/soft/42496.html网页中下载该软件,下载后安装并运行该软件。

四、虚拟局域网 天堑变通途

硬件和软件论文 第7篇

随着电力系统的广泛应用,对其可靠性和安全性提出了新的要求。目前国内外基本实现了对电力系统继电保护报文的数据传送功能,及其微机故障录波器故障分析功能,但电厂运行管理技术手段还不能满足自动化的需要。为加强其自动化监视、控制和管理,克服综合分析和利用等方面存在不足。本文设计了具有以数据方式传输各种信息及电网故障信息能力判断的综合微机型继电保护、安全自动装置和故障录波器,为建设二次装置的信息处理系统现代网络通信技术的提供了前提条件[1,2]。

1 工程的硬件设计

设计拟采用法国的AREVA公司产品,下面介绍各装置的工作原理。

1.1 装置简介

通信服务器选为NSX600系列,其核心处理器为摩托罗拉的32位MUC,通讯通过双以太网与变电站内的保护和测控单元相连,保护和测控单元可以在网络之间实现无缝切换。

1.2 装置硬件

本装置设计时充分考虑了可靠性的需求。经试验,在本装置对5KV空间静电放电干扰或6KV接触静电放电干扰,CUP都未出现复位现象。由于本装置抗干扰能力强,所以进行组屏或开关柜上安装时,不需另外独立安装的交、直流抗干扰模件。

本系统的管理主模块主要有两个MUC组成,它们总线通讯通过PSI连接。一个32位单片机主模件和其它子模块一样是从装置背后插拔,另一个键盘显示是由8位单片机形成的系统,装于前面板内侧。

装置的子模件的特点是总线不出芯片,且可靠性高、抗干扰强。图1是系列模件示意图。图中NAC模件、NOUT模件主要用于同期合闸等特殊场合时,它们不含MCU系统。

1.3 智能交流模块的设计

智能交流模块包括4路电压(U1,U2,U3,U4)输入和4路电流(I1,I2,I3,I4)输入,CAN控制器MCU处理子系统等。其中电压、电流在功率计算上分别是两两关联的,即U1与I1、U2与I2、U3与I3、U4与I4在内部一一对应。

1.4 管理主模块的设计

CPU系统由高性能的32位MCU,大容量的存储空间,使得该CUP模件具有极强的数据处理及记录能力。保护程序使用C语言编制,程序具有可移植性、可靠性和可维护性。

CPU系统带有开入(8路)、采样(8路)开出信号(8路)功能,这些开关信号主要作用于同期合闸时或高/低压区间的切换。图2是A/D部分的原理图。

实现光波隔离开关量输入及输出。使用通用性极高的以太网络芯片接口,以太网作为本装置主要通信接口。

并且系统还配置了一个SCI接口,实现与CP机的连接,用于SPI接口与人机对话模件(MMI)通信,同时借助CP机专用调试软件包和强大功能对整个装置功能进行各种测试、调试。系统内还设置了高精度时钟硬件回路及其扩展子系统。

1.5 电源模块的设计

本模件利用直流逆变原理实现220V电源输出四组直流电压,即5V,12V,24V(1)和24V(2)。满足本装置的电源要求。且采用浮地方式。

各输出电压系统用途:

①各处理器的工作电源为VS;

②系统工作电源为12V;

③驱动信号和继电器电源为24V(1);

④外部开入电源24V(2)。

为增强电源模件的,本模件装设滤波器于直流输入及引出端子,提高电源抗干扰能力。

脉冲量输入可以采集:正向有功电度、反向有功电度、正向无功电度、反向无功电度。

2 微机继电保护系统软件设计

任务可分为实时任务和非实时任务,实时任务分为强实时和准实时任务。强实时任务必须马上执行,否则会误差带入;准实时任务,可以延缓一段时间后执行,但必须与下一次的执行相配合。

其总体软件框图如图3所示。

准实时任务包括:①保证遥信分辨率每0.833ms中断时调用一次主要小于2ms;②判断任务每5ms调用一次;③跳闸任务每10ms调用一次;④键盘的处理与采集任务每5ms调用一次;⑤接收数据每5ms调用一次。

非实时任务包括:①任务的显示;②事件记录及其保存和定值得写入与写出等。

中断任务包括:①定时采样的中断;②定时调度的中断;③频率捕获的中断;④键盘的中断;⑤通讯的中断等。

RTOS调用初始化函数实现所有的变量和数据结构赋值,同时创建一个空闲任务,及其一个统计,实现初始化和启动任务。优先级最低的是空闲任务,其次是统计任务。RTOS正常运行时,CPU的利用率由统计任务来计算。没有任务时,CPU进入空闲任务,等待中断或下一个时钟节拍的到来。

2.1 任务模块的设计

主要的任务模块的设计的宗旨,要求操作简单易行。出现问题后就能实现模块化检查。及时处理问题。

①动作判断模块。

通过采样计算实现各运行参数与整定计算,同时实现比较,如果符合逻辑判断要求,出口继电器就会动作,触点由常开转为闭合,信号指示灯亮,同时发出遥测信号。在本装置中,电流速断保护、反时限过流保护、零序电流保护都可以实现。

②通讯模块任务。

通讯模块要求能完整正确的接收到输入的通讯数据,要求很高优先级设置,通讯接受任务不用时是挂起的。只有出现异常信号和动作信号时才启动。

③人机接口模块任务。

人机接口模块任务含显示任务和键值的处理。按键指令执行相应就绪态。按键中断后产生液晶显示任务,键值的下一次处理任务由等待转为就绪,含有整定值的显示,包括各类电参量的实时显示、故障显示时间显示等。

2.2 建立用户任务

在操作系统进入初始化以后。需要创建多个任务应用程序,在中断向量表中操作系统将中断服务程序挂出,初始化输入/输出模块,数据处理模块,创建任务间通讯的消息列队和信号灯,最后打开中断与初始化程序的结尾。64个任务操作系统上可以同时运行,每一个任务都要唯一的优先级和单独的栈空间。其中,内核使用8个任务。操作系统使用4个任务。

RTOS的核心是多任务调度模块,在本系统中,时钟节拍设为10ms,由ARM进行计数,任务结束后产生中断,实现任务的调用。每隔一定时间,RTOS取出准备好的任务。按照优先级依次执行。如果10ms内,某一准备好的任务没有完全执行,必须等到相邻的下一个节拍的到来。另外,实时中断可能会让某个处于等待状态的任务转为就绪,按照优先级的次序依次执行。

①中断模块。

软件系统中采样中断、频率计算ISP、通讯中断ISR、键盘中断ISR,共用到了4个中断,其中断的功能如下:

1)采样中断。

采样中断设置优先级仅次于复位中断,其要求实时性的最高,时间偏移的微小变化会形成采样计算的误差,甚至造成装置的误动或拒动。设置采样周期值为0.833ms。

2)ISP频率计算。

装置的硬件的作用是频率值(电网)转换为电平值且具有一定宽度的,电平宽度的计算利用ARM的捕获单元来实现,进而计算出频率。每次中断时,表现为电平跳变,捕获值在中断工程中读取。

3)ISR通讯中断。

当通讯数据被装置接收到时,产生通讯中断在后续处理的任务模块中实现。

4)ISR键盘中断。

键盘中断使用按键按下时实现,键值读取在中断中,键盘任务完成后续处理。

②主要的任务模块。

1)电参量计算模块。

电参量的计算模块在所有任务中优先级最高。

2)模块的动作判断。

各运行参数通过采样计算,在动作判断模块中不停地将各项系数整定值与线路的标准值进行比较,若有若干项参数超出整定值符判据成立的条件,出口相关继电器就会动作,触点动作,信号指示灯亮,同时有遥信信号产生。在本装置中各种保护动作判断模块与电流速断原理相似。

3)通讯模块任务的设计。

对外部输入的通讯数据为了保证正确的接收,其任务优先级设置很高,仅次于判断任务。平时通讯接受任务一般是挂起的。

4)人机接口模块的任务设计。

人机接口准备接收,当接收上传数据指令后就转为就绪,实现数据准备发送。模块键值包括显示任务和处理任务,执行相应的按键指令为就绪态。液晶显示任务在按键中断产生后,处理的键值由等待变为就绪态,包括电参量荷整定值的实时显示,故障显示,时间显示等。

3 结论

本文主要对电厂继电保护及其自动化系统进行了研究。首先介绍了继电保护目前国内外的现状,及其继电保护和自动化在发电厂的重要性,对自动化的软硬件进行选择和设计,给出具体的编程设计。

存在的不足和展望:电力系统继电保护装置必然向模块化、小型化、电子化方向发展,操作、安装和维护必然简单化。继电保护自动装置的更新换代是势在必行,信息的正确采集和稳定、安全传输在微机化的时代是肯定得到加强的,中央处理系统优化处理。

摘要：本文在充分调研榆林电力系统现场作业环境的基础上,针对继电保护其在调度运行管理方面的信息化、智能化水平则相对较低;本文建立具有以数据方式传输各种信息及电网故障信息能力的微机型继电保护、安全自动装置和故障录波器的软硬件系统设计方法,为建设基于现代网络通信技术的二次装置的信息处理系统提供了前提条件。

关键词：电力系统,继电保护,智能化,设计

参考文献

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[3]王田苗.嵌入式系统设计与实力开发[M].北京:清华大学出版社,2002.

[4]葛耀中.微机式自适应电压速断保护的研究[J].继电器,2001.1.

[5]张忠,尹项根,陈德树.基于数字信号处理器的新型微机线路保护[J].电力自动设备,2000.03.

硬件和软件论文 第8篇

1 计算机网络软件的功能分类与应用

计算机网络是运用多功能的计算机网络软件实现资源共享的一种信息共享系统,所以在计算机网络中网络软件是最为重要的一个组成部分。计算机网络软件按其功能主要分为网络协议及协议软件,网络通信软件,网络操作的系统软件,网络的管理软件以及网络应用软件。

1.1 网络通信软件的应用

(1)计算机网络通信软件主要是基于网络环境下的一种通讯工具,它把计算机网络中的用户利用计算机系统进行连接,让人们进行实时的交流和沟通。(2)电子邮件是网络通信软件的典型应用,可以通过电子邮件进行文件传输,在几秒钟之内就可以将信息发给对方,它不仅可以发送文本还可以传输视频和图片。电子邮件以其快捷、廉价的特点成为人们最为广泛应用的一种通信工具。

1.2 网络协议及协议软件的应用

(1)网络协议是在网络通信的过程中,其涉及的所有流程都是参与者在同一规则下进行信息交换。实现这些规则的所有软件称为协议软件。(2)计算机的网络协议包括很多,所以相对的协议软件就会有很多种,其主要的应用就是进行计算机的远程登录以及文件传输。基于计算机网络协议下,用户可以在网络上登入计算机的主机获取信息,或者进行远程的文件传输,网络软件在最大程度上保证计算机网络之间的传输在规则下进行。(3)计算机协议软件的应用,可以实现基于网络的远程教育,利用网络进行学习使人们不再拘束于传统的课堂,突破时间与空间的限制,简便地获取网络上的学习资源。

1.3 网络操作系统软件的应用

(1)计算机系统软件是计算机网络必须具备的软件程序,它主要是对计算机系统进行管理,保证计算机的正常运行,以及进行应用程序的编程译制。计算机网络操作系统主要是对计算机网络的软件和硬件进行监管和控制,以发挥计算机网络的最大工作效率。(2)在现实生活中,人们运用计算机网络的操作系统,通过网络进行异地的打印机或服务器获取网络上的信息,使用户快捷便利地获取实时信息。

1.4 网络管理软件的应用

(1)计算机网络管理软件是通过特定的网络软件来支持和满足计算机的功能需要,计算机网络管理软件是为网络管理人员专门设计的,其主要作用就是帮助网管人员进行全自动的网络监控和管理,已达到减少故障的目的。(2)计算机网络管理软件在现实中的应用主要包括办公的自动化以及企业的信息化。通过网络管理软件,企业的管理人员可以利用计算机把信息进行综合地处理与统计,避免出现单调重复的信息处理,实现办公的自动化。企业可以利用网络管理软件建立一个综合的信息管理系统,实现企业的生产环节、销售环节以及管理和服务环节的全面信息化,从而提高企业的生产效率。

1.5 网络应用软件的应用

(1)应用软件是根据不同用户的不同需要而设计的专用软件,还可以是为了一个专用的目的而设计开发的软件,我国目前的应用软件使用范围最为广泛的就是商务软件。(2)在现实的商务环境中,软件用户在网络上随时随地都可以查询各种商品价格以及企业的具体财务状况等,从而避免数据资源的重复保存,实现信息资源的集中管理。

2 计算机网络硬件的故障分析及维护

计算机网络硬件是组成计算机网络的基础,对于硬件的维护与管理是保证计算机网络正常运行的基础。但是在现实生活中计算机网络中硬件由于管理和使用的不到位,导致网络硬件故障时有发生,严重影响了计算机网络工作的正常运行。

2.1 计算机网络硬件的常见故障

(1)计算机主机故障。计算机主机出现故障比较明显,在发生故障时会严重影响网络系统的正常运行,计算机主机故障主要表现为显示器不能显示(显卡故障),计算机运行之后找不到硬盘(硬盘故障),或者是在开机时出现持续不断的“滴”声(内存条故障),或者是计算机不能启动(CPU故障),以及无法找到网卡驱动(网卡故障)等。(2)网络设备的故障。网络设备故障比较常见,一般表现为服务器以及交换机等系统兼容性的问题,或者网络信号差等网线故障。(3)计算机网络外部设备的故障。计算机外部设备的故障不会对家算计网络系统造成实质的影响,但是也会影响在工作中的使用,主要包括显示器的故障以及鼠标和键盘故障,或者是打印机故障等。

2.2 计算机网络硬件的维护

(1)日常维护。计算机网络硬件出现的故障主要是和硬件的磨损有关,所以一定要做到对计算机网络硬件的维护。首先一定要注意计算机的放置环境,避免放在灰尘过多以及潮湿的环境中;计算机的系统设置一定要合理,对于计算机的使用以及更新都必须符合相应的标准和规范,保证系统的兼容性。其次,要注重对计算机使用人员的严格管理,计算机网络设备的使用者要具备相应的专业知识,在日常的使用中注重对硬件系统的保护,减少不必要的硬件磨损。再次,要注重对计算机网络硬件设备管理者的专业技能培养,在计算机硬件的维护中善于发现和解决问题,并进行定期检修和维护。最后,对于计算机使用的电源以及设备一定要符合规定,购买优质的电源,在平时的使用中,要足够重视计算机的网络配置以及网络性能,保证计算机网络硬件的正常安全使用,在最大程度上减少网络硬件带来的影响。(2)计算机网络硬件故障的检测与维护。计算机网络硬件出现故障是不可避免的,所以在出现故障时要及时进行处理。首先,如果计算机不能正常的开机启动,一定要先考虑计算机主机故障。在排除电源故障之后,进行主机故障的排除。其次,如果是外部设备出现故障,计算机会在启动中给出相应的提示,此时就应该检查该外设的接口或者修改相应的参数。最后,就是网络设备的故障,此时先检查计算机服务器和交换机的型号是否兼容,然后检查网线,更换新品,保证网络设备的正常运行。

3 结束语

计算机网络推动着信息社会的快速发展,同时也推动了我国信息化经济的发展,人们通过计算机网络联系在一起,打破了时间和空间的限制,给我们提供了更加方便的信息资源和生存条件。所以推进计算机网络的健康发展必须要强化对计算机软件的应用以及硬件的维护,促进计算机网络发展的不断规范。

摘要：随着信息技术的迅速发展,计算机网络时代已经到来。计算机网络已经渗透到社会生活的各个方面。在计算机网络的发展和广泛应用中,计算机网络软件是一项极为关键的技术,已经成为计算机网络综合性能发展的重要指标,而计算机硬件则是维持计算机网络正常运行的基础和关键。该文主要研究计算机网络软件的应用以及计算机硬件的维护,确保计算机网络在最大程度上正常与运行,真正给我们的生活和工作带来便利。

关键词：计算机网络,网络软件,应用,硬件维护

参考文献

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[4]张世勇.计算机网络地址翻译(NAT)的原理及具体应用[J].数字技术与应用,2011(1).

硬件和软件论文 第9篇

兰州大型的综合工程重离子加速器——冷却存储环(HIFRL-CSR)是国家科学重点工程之一,在其内部控制系统里存在着大量的测量温度的场合,这些场合依靠约束离子的行为发挥CSR主环中的磁场作用,在磁场中,这些带电粒子束有时处于聚焦状态,有时则处于传输状态,且磁场性能的好坏对束流品质有直接影响。

由于磁铁的温度与磁场性能及安全密切相关。磁铁的线圈中通过电流时,会产生很高的温度,因此,对其温度的测量是一项非常重要的工作。以MSP430F149为核心的温度检测仪基于此要求进行设计,并投入使用,是一款成本低并且性能良好的测温仪。

1 温度测量原理

1.1 温度测量的流程分析

在该设计中,测温范围应控制在20～70 ℃范围内,且测温精度约为±1 ℃;当温度高于70 ℃时,则发出自动报警提示。目前,大多数温度监测系统精度较低,程序响应的时间都比较慢,仅能监测到8路。而在此设计中拟用8个开关进行模拟,这样就可以实现监测到64路。这样,在该电路中,可以主要测量其电桥温度,利用A/D转换器实行转换,仅需采取VCO和单片机接口即可实现。

当温度信号发出时,选择Pt100传感器,其铂电阻的阻值会随着温度的变化而发生变化,并且会呈现一定的函数关系,Pt100传感器利用这一特点,实现测温功能。其中,温度与阻值之间的关系可表示为:

—200 ℃

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0 ℃≤t≤850 ℃时:

undefined

式中:A=3.908 02×10-3;B=-5.80×10-7;C=4.273 5×10-12。

1.2 温度测量的参数分析

一般情况下,将温度测量控制在-200～+800 ℃,允许偏差为:A级±(0.15+0.002|t|),B级±(0.30+0.005|t|);其中,热电阻最小的置入深度不得低于200 mm;响应时间控制在30 s范围内;允许通过的电流不大于5 mA。除此以外,温度传感器Pt100还具有稳定性能好、抗振动、测量准确性高、耐受高压的优点。

Pt100温度传感器测量系统的流程图如图1所示。

2 温度测量系统的硬件模块

在该设计中,主要采用由美国德州仪器公司生产的16位单片机——MSP430F149,它具有运行速度快、处理能力强、功耗低的优点,其工作时的电压为1.8～3.6 V。内部的CPU在运行过程中,会发出正交精简的指令集,通过寄存器可实现各种各样的运算,且具备一些中断源,可随意嵌套。如果系统处于省电状态,用于中断的请求和唤醒仅需要6 μs。

此外,MSP430F149还有很多片上外围模块,以12位A/D转换器为例,具备内部参考源,可保持采样进行并实现自动扫描等功能;在16位定时器TimerA中,共有四种工作模式,可以在实现多个捕获功能时发挥外部比较的功能;其中48个I/O口具备独立编程的能力,两个串行接口可实现USART0和USART1之间的通信;另外,在FLASH存储器中,最高存储容量约为60 KB,可完成近10万次擦写。

2.1 温度测量系统硬件模块的组成

此系统硬件模块由数据采集单元、通信接口单元和键盘显示单元三个部分组成。

2.2 温度测量系统硬件模块的工作原理

2.2.1 数据采集

在此设计中,桥式电路由Pt100传感器和电阻组成,能把Pt100由于温度变化而产生的阻值变化,转化为电压变化,并输入到运算放大器中,当信号被放大后,再进行A/D转换。由于现场应用的条件较恶劣,而测量过程中的精度要求较高,因此一部分已经放大的信号,可采取电压与频率之间的转换技术实现A/D转换,再将这种方法测量的数据输入到ROM表中,对MSP430F149中的A/D转换结果实行线性补偿。

在桥式电路中,导线电阻的连接可能产生测量误差,为了避免这种情况,可采取三线连接法。此外桥式测温电路中的电压波动现象,可能造成测量结果的误差,因此应采取+10 V基准电压实现电桥电路的供电工作,以此加强对电桥电路中的电压波动限制 。电桥电路如图2所示。

在压控振荡器LM331中,可实现电压与频率之间的转换。作为一种芯片,它具备如下特点:可自由转化模拟电压,将其置换为可实现远距离传输、可直接输入计算机、抗干扰能力极强的脉冲串。利用MSP430F149单片机中的Timer模块,可检测其输出频率大小,以完成A/D之间的转换功能。在压控振荡器LM331中,可使用其温度补偿功能,并具有极强的温度稳定性。另外,在该器件的脉冲输出过程中,可兼容多种逻辑形式,既可采取单电源供电,也可采取双电源供电,其中基电压控制在5～40 V范围内,最大非线性误差控制在0.01%内。

经相关实验证明,压控振荡器LM331的电压与频率关系式表示如下:

undefined

式中:K=Rs/( 2.09Rt·Ct·RL);Rs=Rs1+Rs2。

因为MSP430F149是16位的计数器,所以在此设计中就选用的具体参数为:Rs=33 kΩ,Rt=6.8 kΩ,Ct=2 200 pF,RL=100 kΩ。由于Rs,Rt,Ct,RL对f0的转换产生直接影响,其计算结果也会有所区别。因此,在该组电路中,主要采用精密电阻计算,电容则选用漏电流偏小的云母电容。

LM331的电路原理图如图3所示。

2.2.2 通信接口

在MSP430F149中配有通用的通信串行接口,可允许7位、8位串行位流。串行位流主要以预设速率进行,且由外部时钟确定的速度做出移入或移出动作。MSP430F149传送单片机和上位机之间的数据,应通过RS 485接发器进行接收或发送;再通过嵌入式网关ATmega128接入以太网,实现用户的远程访问功能。其中,数据通信方式为全双工、4线形式,波特率约57 600 b/s,通过MSP430F149单片机中的P口实现数据的接收与发送。

2.2.3 键盘显示

通过键盘接口,可完成行列扫描。在系统工作过程中,MCU会持续查询、检查按键是否按下,造成工作效率低下。因此,在设计中,应考虑采取I/O口形式,来完成键盘输入的中断。MSP430F149单片机中P1口和P2口都可以用来处理外部事件中断问题,与高效率、精确化工作要求正好相符。在MSP430F149单片机中,将键盘接入P2口,极大地提高了工作效率。

在该设计中,采取主控制驱动支撑显示单元,通过HD44780液晶显示完成整个工作。这种模块形式,具有结构紧凑、轻巧,便于装配等优势,同时拥有标准化接口,确保各种性能的充分发挥。除了可以显示192个标准字符之外,还可完成8个自定义特殊字符的显示。

3 软件设计

3.1 软件设计的语言

MSP430F149单片机可以采用C语言编程完成整个程序设计工作,其程序设计提高了开发调试效率。由于采用C语言编程,其所产生的文档资料容易理解,而且便于移动使用。C语言编程应用在MSP430系列中时,与标准C语言编程具有较高兼容性。且在软件设计过程中,可选择模块化方法,确保程序结构一目了然,对今后系统的进一步扩展提供了非常重要的参考作用。

3.2 软件设计的模块

在软件模块设计中,其主要程序为:主程序、通信模块、显示模块、键盘处理模块、Timer计数模块、A/D转换模块等。当系统在工作状态下,对程序实行初始化处理,当完成这一程序后,进入巡回模式。如果在此过程中发生了中断事件,则可自动判断中断源位置,并连接相关的中断服务。软件流程图如图4所示。

4 结 语

在该系统中,主要采用铂电阻Pt100,具备较强的可靠性,且线性度较好,已经得到广泛的应用,在测量环境的高精密度上发挥着重要的作用。

以MSP430F149为核心的温度检测仪对温度有着灵敏的反应,其中用来采集的控制器具有成本低、功耗低、抗干扰能力很强的特点,可以满足不同的需要,因此MSP430F149为核心的温度检测仪,可以在各种温度检测系统中应用。

在现场条件极其恶劣的情况下,MSP430F149系统中采用压频间的转换技术来实现A/D的转换,避免了直接用MSP430中的A/D转换引起测量误差较大的缺点。此设计的创新点就是在工作程序中采用了查表法,这样可以对测量值进行线性化的补偿,测量精度得到了提高。

摘要：温度检测仪主要是对温度进行检测,对温度的灵敏作出及时的反应。以MSP430F149为核心的温度检测仪成本较低,功耗低,有很高的可靠性,对周围环境抗干扰的能力也较强,对温度的变化反应灵敏,这就得益于其内部的硬件模块和软件设计,能够应用于不同的环境,据不同的需要应用在多类的温度检测系统中。这里从其硬件模块和软件设计对其特点进行分析、论证。

关键词：MSP430F149,检测系统,硬件,软件,低功耗

参考文献

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播控软件的硬件冗余策略 第10篇

第一, 在投资允许的情况下, 尽量选用高可靠性的设备和器材, 并对关键设备进行冗余配置。在系统施工过程中, 严格控制工艺质量, 打好系统安全的基础。

第二, 针对系统特点, 设计出系统的日常维护和故障紧急处理预案。平时对系统进行检查和维护, 及时发现故障隐患并排除, 实现系统的安全运行。万一发生故障时, 迅速按照预案执行相应的操作, 采用替代方案让系统降级运行, 甚至短时间内停止系统运行, 按照操作规程尽快修复系统。[1]

播出系统常常被作为电视台的“门面”, 无论采用何种新技术新设备制作出来的电视节目, 最终的目的是可靠地、安全地、高质量地呈现在广大观众面前。播出机房是电视信号传输的最末端, 是保证电视信号高可靠性和高质量播出最关键、最重要的节点。

改造前, 广西台播出系统设备应急切换主要由软件和硬件两部分组成:主备播控终端通过422倒换器控制服务器, 使用播控软件自动切换功能切换。软件应急冗余功能主要由播控软件自带的TAKE, SKIP等软件快捷按键界面组成, 传输通道硬件的应急冗余功能由播控台的手动切换及应急通道切换器等功能组成。如图1所示。

经过多年使用, 该系统存在以下不足之处:

z软件界面按键过小, 确认方式过于繁复, 使用鼠标, 键盘快捷键等方式处理应急情况时间过长, 不利于快速排除故障;

z播控台、应急通道切换器按键比较多, 排除故障时需要辨别信号源按键, 延长了排除故障的时间。

在实践中, 我们认识到实现安全播出的要素主要是:设备软硬件的冗余及缩短处理故障的时间, 而播出设备软硬件的冗余是保证播出安全的关键。

一 技术原理及实现

根据统计, 需要应急的主要情况有:

●素材或素材组故障, 需要垫片或切换下一条;

●播出通道故障, 需要垫片;

●直播现场故障, 需要应急垫片;

●直播时间超长, 需要保持播出现场信号, 停止软件切换下一条的操作;

●播出软件操作故障, 需要按播放键重新开始播出。

因此, 在应急情况中使用最多的按键主要有PLAY, 垫片, HOLD, 切换下一条, 切换下一素材组。

新增加的控制按键面板还必须能与控制电脑联动, 并能反映相应软件的状态, 因此必须通过测试控制电脑的控制信息才能确定。播出控制电脑通过两台RS-422接口的倒换器控制播出服务器, 其原理是播控电脑根据播出单发出指令, 受控服务器在执行指令的同时向播控电脑发回状态指令, 播控电脑接收后在软件上刷新相应的状态。RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”, 它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力, 故允许在相同传输线上连接多个接收节点, 最多可接10个节点。即一个主设备, 其余为从设备, 从设备之间不能通信, 所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k, 故发端最大负载能力是10×4k+100Ω (终接电阻) 。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道, 因此不必控制数据方向, 各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式或硬件方式实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺 (约1219米) , 最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比, 在100Kbps速率以下, 才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。RS-422接口将发送信号差分成TX+, TX-, 返回信号差分成RX+, RX-, 用4根线 (带地线5根) 传送信号。[2]

由以上控制工作原理可知, 要测试播控机向服务器发送的协议信号, 只需在422倒换器富余的接口上连接一台电脑, 即可接收播控机发出的以及服务器返回的状态信息, 再根据二进制分析软件分析这些信息即可知道设备接口原理。因此, 我们在设备开发的时候使用了一些串口监听软件对播控主机进行测试, 提取主机的信号, 以确定其接口针脚的作用和位置, 再利用通讯接口的原理对播控机进行设置, 并在服务器的返回信息中加入了这部分代码, 以保证播控机终端正确显示控制设备的状态。原理如图2所示。

二 手段以安全为目的

改造不过是技术手段, 安全播出才是目的。通过以上开发方式, 我们可以以一台复合键面板完成播控软件的PLAY, 垫片, HOLD, 切换下一条, 切换下一素材组以及面板锁定的按键功能。如图3所示。

该按键面板不仅实现了作为软件按键冗余的目的, 而且还带来以下好处:

●改造最大程度上保留了系统的完整性, 播出安全得到了很好的保障;

●按键面积增大, 提高切换速度;

●新切换面板功能与播控软件应急功能完全相同, 克服了国内同类产品因软件接口问题引起的接口协议的缺陷, 实现了播出控制的多功能化;

●按键不需要确认, 简化切换流程;

●由于使用的是播控机的富余端口, 增加了应急的方式, 完全达到软件硬件冗余的目的;

●增加的面板锁定键, 极大地克服了工作人员误操作的可能性, 提高了播出的安全性;

●按键工作状态按颜色区分为黄色为启用, 绿色为未启用。工作人员在监看岗位也能及时了解和监测远端设备状态, 为安全播出提供了很好的保障。

三 结束语

经过较长时间的测试, 改造后的面板运行稳定, 各切换功能正常, 设备主机无异常现象。该项目投入资金较少, 工期短, 对系统变更小, 基本达到原先“稳定, 经济”的设想, 有利于安全播出。

摘要：介绍了通过增加软件切换面板实现播控软件、硬件冗余备份的具体实践, 为安全播出提供了保障。

关键词：RS-422,通讯协议,接囗

参考文献

[1]大洋广西播出项目实施小组大洋系统维护手册2011.7第7页

甲骨文：软件硬件都要硬 第11篇

“甲骨文现在走的是软硬一体的集成化路线，在我们的整体解决方案中，包括服务器、存储、网络等硬件产品是不可分割的一部分，因为软件的最终价值还是要依托硬件来展现。”甲骨文公司副总裁及中国区系统部总经理梅正宇表示。

据梅正宇介绍，甲骨文的硬件已经全面融入到各种解决方案中。这其中最有代表性的集成产品非甲骨文的一体机莫属。目前，甲骨文已经拥有了包括Exadata、Exalogic和Exalytics，以及数据库机、大数据机等多个一体机产品。刚刚推出的新一代Exadata X3更是将一体机推到了一个新的高度。Exadata X3是一款基于内存计算的产品，它的主要创新包括采用智能的向外扩展存储、智能 PCI 闪存缓存和混合列压缩，实现了InfiniBand网络和智能扫描查询分流，极大地提升了存储效率，为所有Oracle数据库工作负载提供了极致性能和可用性，可谓集中地反映了甲骨文在硬件方面的技术积累。

据悉，目前来自原来Sun公司的产品，包括芯片、服务器、存储、网络产品及操作系统都在按照原来的产品路线图不断升级。在甲骨文技术大会上，甲骨文的高层就透露，继SPARC T4之后，明年将会推出T5，其性能将会提升两倍。

社区体育建设软件与硬件配置思考 第12篇

1 社区体育建设软件与硬件配置的必要性

本文所说的硬件是指场地、器材等物质性的配材设施, 其软件是指围绕着社区体育的人才配备、体育文化氛围营造、体育知识与宣传与社区体育项目等精神方面。社区的体育建设, 既是立足在群众的体育健康追求, 也是为了营造一个充满生命活力与激情社区和城市的需要。

1.1 满足社区体育一般性需求

社区体育一般性需求, 就是社区居民对健康的最低或最广泛的要求。无论他们以什么体育项目为载体, 都需要借助一定的场地或器材展开。从项目内容与形式而言, 是社区软件的配置表现之一。即在社区居民中的体育爱好者、体育专业知识与技能掌握者与特色体育项目特长者, 他们会以各种形式来发挥自己的才能, 在用行动开展体育教育的同时, 尤其是社区体育氛围的营造, 在他们的带动性中不断地得到强化与提升。从社区的室外公共健身器材装备与相关场地而言, 是社区的硬件配套之一。一个社区从规划与建设初始, 就已经确定了相关的公共场地, 作为社区居民的体育活动中心, 他们对社区居民的健康起到了基础性的支持作用。特别是那些只要居民愿意开展, 都能发挥作用的建设器材, 尽管器材的功能都是确定的, 却能在居民的创新运用中发挥出更多的作用, 为社区居民创设了体育活动的理想性空间。

1.2 服务社区体育特色性需求

由于社区居民的职业、身份、年龄与爱好等, 都有着多样性, 由此决定了他们体育需求的特色性。因而, 在社区体育一般性的基础上, 社区居民的体育方式与目的, 作为不同的体育特色被展现出来。根据当前社区的实际来看, 特色表现在两个方面:特色体育项目的存在与不断创新。社区体育项目, 尽管社区居民也会受到学校教育的现代体育项目的影响, 但由于出于各种特殊的需要, 他们的体育活动开展方式, 更加灵活与新颖。如各种特长、爱好与珍贵的民族传统体育项目, 会作为社区体育的主要项目, 发挥着主要的作用, 例如武术、悠悠球与自创的健身操等, 在给人们带来更多的欣赏性的同时, 丰富了社区的体育文化。特色体育目标的追求。即在强身健体的基础上, 追求娱乐性、创新性、新颖性与文化传承性, 尤其是一些群众的体育方式具有各种疾病的特殊治疗作用, 如针对一些职业病, 如颈椎与腰椎等。

2 社区体育建设软件与硬件配置路径

社区体育硬件指社区内的场地与器材, 其软件指围绕着社区体育的人才配备、体育文化氛围营造、体育知识与宣传与社区体育项目等。

2.1 政府主导

作为政府保障性、公共服务性与公益性的举措, 社区作为城镇与国家的基本细胞, 国家通过各种项目与途径, 开展社区基础设施建设, 以满足社区居民的体育需要。政府的主导作用, 通过两个方面得以体现:全民健身性的各种政策支持与引导。如全民健身计划、规划与各种相关部门的指导文件, 以及关于各学段体育发展的教育指导文件等, 实现了全民、全程与全面的体育, 且从体育人才的培养与运用, 体育活动的组织, 体育项目的推广, 体育器材的研发, 体育系列产品的产销等, 都起到了科学性的指导作用。尤其是, 在各级政府部门的组织或主导下, 开展的各种体育活动, 如居民特色的健身竞技活动, 从体育运动的开展上创设良好的体育氛围。社区各种公共体育建设的投入。包括社区场地规划与建设、健身器材投入与维护等, 这些作为社区体育的物质载体, 为社区居民体育热情发挥、体育活动开展、体育项目创新与健康追求, 奠定了坚实的物质基础。随着中国国力的增强与国家的投入加大, 相关社区体育的支持, 也呈现为不断增加的趋势。

2.2 公益参与

相对政府主导而言, 各种组织与个人的公益参与, 起到了恰到好处的补充与完善作用。其作用的发挥主要通过三个方面来表现:体育器材的补充投入与维护。由于社区居民的集中性, 社区体育公共设施难以满足居民的健身需求, 公益组织与个人提供了一些例如羽毛球、乒乓球、跳绳等小器材, 为社区居民健身创设了更多的空间与自由。再者, 由于社区健身设施少居民多使用量, 设施损毁、零件维护与更换等, 都需要有人专门从事, 在政府力量不足的情况下, 只有发挥公益力量。公益志愿者的体育指导与教育。尽管体育具有各种积极的功能, 但也具有一定的危险性, 因而, 体育活动需要运用科学的方法与技能。由于社会的功能性限制, 就需要相关的公益人才积极地贡献才华和力量, 如那些有体育特长和爱好的人, 能自己准备相关广场舞的音响设施, 开展体操运动的可以义务地开展教学与带领练习等, 让社区居民需要的各种体育形式都能积极地呈现出来, 满足居民的多样化体育需要。社区体育文化氛围营造。作为文化氛围, 既需要各种文字图片等精神性的物质实现, 如墙体宣传、专栏宣传与针对各种疾病的体育预防知识教育活动等, 让人们在接受各种教育与熏陶的同时, 去积极地从事、体验与强化体育的积极意义。

2.3 群众主动

无论是社区物质性的硬件, 还是其他的软件配置, 都需要社区居民的积极体验行动中, 才能发挥其真正的作用。因而, 群众主动是社区体育成为现实且得以不断提升的关键因素。实践中, 主动性体现在两点:体育运动主动性。即积极地参加各种项目的体育运动, 让自己在充满热情的运动中保持与提升身体素质, 使得个人与社区充满活力。社区体育软硬件的爱护与器材创新主动性。无论是社区体育的软件与硬件, 都是社区的必不可少的部分, 需要社区居民发扬主人翁精神, 加以爱护与珍惜, 才能确保各种软硬件作用的正常发挥, 以及相关设施的使用寿命的延长, 避免由于不当使用或恶意的损毁造成的其他的不利后果。在上述两种主动意识都能得到全面实现的情况下, 社区体育软硬件的配置与运用, 才得以按照设计与建设的理想, 为社区居民的身心健康服务。

结语

社区体育软件与硬件的配置, 既是政府相关公共服务建设的内容之一, 也是社区文化发展的内容之一, 需要在政府的主导与支持下, 社会组织与个人的努力下, 才能让相关的体育软硬件发挥其应有的功能, 为社区居民的健康服务。

摘要：社区体育作为社区的基本物质与精神元素的结合体, 在政府主导下, 各种公益力量和群众主动参与的情况下, 把社区硬件和软件积极地配置起来, 满足社区体育一般性需求的同时, 也为社区体育提供特色性体育服务。

关键词：社区体育,政府建设,社区硬件,公益组织

参考文献

[1]颜斌, 王亚男, 赵仙伟.我国城市社区体育可持续发展的主要影响因素分析[J].体育与科学, 2004 (4) :44-47.

[2]侯介华.社区体育的可持续发展[J].山西师大体育学院学报, 2002 (2) :31-32.

[3]林致诚, 王自清.我国城市社区体育的发展趋势及其对策研究[J].体育科学研究, 2002 (4) :23-26.