硬件技術論文

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硬件技術論文:計算機硬件技術探討

隨著科學技術的發展，計算機在人們生活中的作用也越來越重要，成為生產生活中不可或缺的一部分。人們對于計算機的技術要求也越來越高，計算機硬件技術作為重要的組成部分，成為重點發展的項目。本文對計算機硬件技術進行了深入的探究。

【關鍵詞】中專 計算機 硬件技術

隨著科技的發展，計算機的應用越來越廣泛，逐漸融入人們的生產和生活當中。計算機也在實踐應用中在不斷的更新完善，計算機的升級發展需要強大的計算機技術作為支撐，才能夠使計算機功能更加全面，為人們帶來更多的方便。計算機技術中，計算機硬件技術是其中較為重要的部分。計算機硬件技術有其獨特的組成部分，在計算機技術發展的過程中，硬件技術也在不斷的發展，下面就是對計算機硬件技術的探討。

1 計算機硬件的組成部分

1.1 運算器

運算器在計算機的工作過程中主要起到數據的加工處理功能，運算器能夠根據輸入信號和指令的不同進行不同的數據處理，運算器的運算形式有邏輯運算、算術運算還有其他的數據運算形式。計算機之所以能夠高效的運算，就是因為存在運算器的緣故，所以說運算器在計算機運行中起到了重要的作用。

1.2 控制器

控制器在計算機中的作用就好比人體的大腦，控制器在計算機硬件組成中接收其他部分傳來的信息，然后進行相應的控制。控制器相當于一個指揮中心，會對計算機的內部指令進行分析，根據指令的要求讓計算機的各個部件實現協調統一的運作。

1.3 存儲器

存儲器是計算機硬件組成中的記憶裝置，存儲器包含主存儲器和輔助存儲器兩種。存儲器在工作工程中主要是將數據進行二進制的轉化，能夠對信息進行處理同時還能夠存儲大量的信息。存儲器能夠接收大量不同的信息，在有需要的時候能夠快速的對所需信息進行讀取。存儲器就是實現對信息大量存儲功能的裝置。

1.4 輸入設備

常用的輸入設備有鼠標、鍵盤和攝像頭等，輸入設備也是整個計算機硬件組成必不可少的部分。輸入設備的作用就是方便外界對計算機系統進行信息的輸入，鼠標能夠通過人為操作對計算機屏幕進行坐標定位，處理操作過程中的圖形及軟件，鍵盤能夠通過輸入字母、符號、數字等信息對計算機指令?？傊斎朐O備就是實現外界和計算機之間的信息轉換的媒介。

1.5 輸出設備

輸出設備與輸入設備相反，是將計算機的處理結果輸出，呈現在操作者的面前。計算機能夠輸出圖像、聲音、數據等多種形式，計算機處理過的數據以及一些程序都能夠通過輸出設備輸出，常用的輸出設備包括打印機、顯示器和語音輸出設備等，這些輸出設備能夠讓計算機的工作狀態展現在人的面前，實現了人與計算機之間的信息交流。

2 計算機硬件技術

2.1 診斷技術

所謂診斷技術就是對計算及運行過程中出現的故障進行診斷，診斷系統對出現的故障進行檢測，在這一過程中，為實現故障的自動診斷，通常采用數據生成系統和診斷系統相結合的方式。數據生成系統能夠將計算機內輸入的相關數據生成系統的網絡，對計算機的硬件部分進行檢測。診斷系統則是利用數據生成系統提供的數字報告對計算機出現的問題進行解決和報告。通常的診斷過程中都需要一臺單獨的計算機作為診斷機，可實現遠程診斷以及微診斷等多種形式的診斷。診斷技術能夠對計算機出現的問題及時的進行檢測和處理，是計算機正常運行的保障。

2.2 存儲技術

隨著計算機技術的不斷發展，計算機硬件存儲技術也得到了很好的發展和突破。存儲有DAS模式、SAN模式、NAS模式等多種模式。各種模式有其不同的優缺點，比如DAS模式來說，操作起來比較簡單，低成本高性價比，但是也有其不足的地方，在擴展性以及安全性方面比較欠缺。NAS 模式擁有良好的擴展性，占用服務器資源方面也比較少，但是數據傳輸速度比較低，影響網絡的使用性能。SAN模式的優點就是擴展性強、傳輸速度快，但是這種技術比較復雜，在成本方面由于采用的是光纖與網絡連接的方式也是比較高的。

2.3 加速技術

人們追求的就是計算機高速處理數據的特點，所以計算機在處理數據的速度方面要不斷的更新，計算機硬件加速技術也成為研究的重點。近年來，在計算機硬件加速技術的發展下，更加注重以硬件自身的功能特點來代替軟件算法的技術，硬件在處理信息的過程中充分發揮了數據分析處理和調用程序的功能，提升計算機的整體工作效率。要想實現硬件加速可以在計算機內部增加一些集成軟件來實現，幫助CPU進行運算，這樣就能夠加快運行速度，提升計算機的運行能力和處理數據的速度。

2.4 開發技術

就目前計算機的發展來看，開發技術主要針對的是嵌入式硬件平臺的開發。嵌入式硬件平臺包括嵌入式處理器和嵌入式控制器和嵌入式芯片。嵌入式控制器能夠在單片機內部芯片上集成總線，實現一系列的功能，降低了成本，同時也減小了體積，為計算機的微型發展奠定了基礎。在數字信號處理器的開發方面也在不斷的努力，比如DSP高速微處理器的開發，能夠使計算機的速度得到很大程度的提升，推動計算機整體性能的提升。

2.5 維護技術

計算機維護技術是計算機硬件正常運行的保障，計算機在運行過程中有時候會發生一些故障，在硬件維護過程中要對容易出現故障的部分進行維護保養，要學會計算機的保養方法，養成維護保養的習慣。對出現的一些常見的小問題要及時處理，做好除銹、清潔等工作，讓計算機在良好的狀態下工作，提升工作效率。

3 總結

目前，我國計算機技術的發展水平正在不斷的突破，計算機硬件部分在其中起著重要的作用，要想實現良好的性能，就要注重硬件部分的利用，明確硬件各組成部分的重要作用，從診斷、存儲、加速和開發等方面的技術進行研究。在計算機硬件技術的研發方面應該加大力度，促進硬件技術的發展才能夠使整個計算機的綜合性能得提升。

作者單位

江蘇省沭陽中等專業學校 江蘇省沭陽縣 223600

硬件技術論文:淺析計算機硬件維護技術

[摘 要]當前計算機已經深入到廣大普通家庭，怎樣維護與保養各自的計算機，盡量增加計算機的運行時間，是每個計算機用戶十分關心的問題。計算機的維護與保養需要對硬件進行日常清潔以及科學有效的保養方法。

[關鍵詞]計算機硬件；維護；應用

1 電腦硬件的日常維護以及故障的判斷應當遵循的基本原則

（1）防塵和防潮在電腦主板的日常維護工作過程中比較重要，中央處理器、內存條以及顯示卡等關鍵部件全部插在主機板上，假如上面有太多灰塵，容易使得主板和其它部件之間接觸不好，出現一些未知故障，給用戶的工作以及娛樂造成一定的麻煩；假如環境過于潮濕，主板極易變形而出現接觸不良等問題，就會影響用戶的正常使用。日常需要注意的事項：①電腦周圍的環境狀況：比如電腦的位置、電源、濕度與溫度等。②電腦體現的故障問題、顯示器所顯示出來的內容和正常狀況下的相同與不同之處。③電腦內外的物理狀況：比如粉塵、線路板以及零件、部件的形狀以及指示燈的顯示情況等。④電腦的軟件、硬件配置情況：比如所安裝的軟、硬件；系統資源的配置，軟件方面使用何種操作系統，硬件配置的驅動程序的哪種類型的版本。

（2）通過所觀察到的現象判斷產生故障的原因，判斷依據主要有：①元件、芯片方面的故障；②連線以及接插件等硬件故障；③部件產生的故障；④硬件兼容產生的故障；⑤跳線以及設置產生的故障；⑥電源產生的故障；⑦軟故障。在對故障進行分析的時候，盡可能利用自己的知識與經驗加以判斷，不明之處，向有經驗的相關人員請教。

2 電腦硬件故障排除的主要方法

（1）觀察法。具體的做法包括：對電腦硬件的環境、插座、插頭、用戶操作電腦的習慣等進行仔細觀察。

（2）最小系統法。電腦硬件最小的系統包括電源、主板和中央處理器。該系統并無信號線的連接，僅僅存在電源到主板的連接電源。在故障判斷的時候是通過聽聲音或主板故障診斷卡來對該核心部分是不是能夠正常運行進行判斷；電腦的軟件最小系統包括電源、主板、中央處理器、內存條、顯示卡（或者顯示器）、硬盤以及鍵盤等。通過判斷確定系統是不是能夠正常的啟動以及運行。

（3）逐步添加法。該方法以最小系統為前提，每一次僅僅給系統添加一個設備或者軟件，來判斷故障現象是不是消失或者出現變化，從而判斷并且準確定位故障產生的部位。

（4）隔離法。該方法是先將容易妨礙故障判斷的軟、硬件進行屏蔽。同時也是一種將相互沖突的軟、硬件隔離開從而判斷故障是不是出現變化的方法。

（5）替換法。該方法是通過好的部件去替換可能出現故障的部件，從而判斷故障是不是消失的方法。好的部件并無型號方面嚴格的要求。

（6）比較法。這種方法和替換法較為接近，也就是通過好的部件和懷疑存在故障的部件的外觀、配置以及運行現象等各個方面進行對比，也可以在兩臺電腦之間加以對比，從而判斷故障電腦在環境的設置、硬件的配置這幾個方面的區別，以便查明故障的準確部位。

總而言之，排除電腦的故障最好是遵循：先排除外部設備然后排除主機，先電源然后部件，先簡后繁等原則。外設方面的故障比較容易查出并排除，首先應當依據系統的報錯信息對鼠標、鍵盤以及顯示器等外部設備的基本工作狀況。假如不存在問題，就應當考慮主機方面存在的問題。

3 電腦硬件的日常維護與保養工作

（1）整機。電腦最好放在通風狀況比較好、衛生清潔較好的房間，以免灰塵與高溫對電腦產生不利影響。電腦如果長時間不用的話應當將電源切斷，但是需要定期開機運行，以免由于潮氣損壞電腦的零部件。

（2）電源。①確保所購置的電源質量，并且定期對電源盒進行清潔。②電腦電源必須使用專用的插座。

（3）顯示器。對電腦的液晶顯示器定期進行清潔是十分重要的，但是不能用酒精進行擦拭，由于酒精對其涂層產生腐蝕作用，容易對電腦的液晶屏幕產生損傷。正確的做法是利用擦鏡頭的鏡頭紙，稍微沾上純凈水就可以進行擦拭了。

（4）主板。在電腦的機箱不開啟的情況下，通常不會接觸到主板，日常存在最多的問題是任意熱插拔電腦的零部件，容易對接口造成損壞，甚至會使得芯片或者電路板燒毀。

（5）中央處理器。①目前主流的中央處理器的運行頻率速度非?？?，超頻沒有必要。②中央處理器通常在75℃以下就能夠工作。③中央處理器的風扇對保護CPU非常重要。風扇的葉片上應當定期清除其灰塵并且給在其軸承上添加適量的潤滑油。

（6）內存。①如果只安裝一根內存條的時候，首選與CPU插座類似的內存插座。②在對內存進行升級的時候，宜選擇與原有內存一致的，否則容易出現無法兼容的問題。安裝內存條的時候動作必須規范。

（7）硬盤。電腦中的硬盤比較脆弱，使用不正確比較容易出現問題。尤其是電腦在運行的時候切忌搬動，因為震動對硬盤的傷害比較大。此外，硬盤是電腦中最關鍵的存儲介質，大部分人容易忽視了對硬盤進行維護與保養，常常使得硬盤超負荷運行：下載容量很大的各種影視劇、游戲等、頻繁使用Windows的系統還原操作。一次性開啟過多（超過3個）的上傳或者下載的窗口。這些做法容易對電腦硬盤產生傷害。此外，在BT運行的時候，宜設置任務管理器將優先權調整到低于標準值。

（8）鼠標。鼠標出現故障的頻率比較高。要求注重平常的維護。對于光電鼠標應當定期清洗光敏二極、三極管上面的灰塵、污垢。

（9）驅動器。光驅出現讀盤的時候如果出現速度變慢甚至是不讀盤的問題，主要是由于激光頭存在問題造成的。除了激光頭自身的壽命問題，灰塵也是對激光頭壽命產生影響的重要原因?；覊m不但會對激光頭的讀盤以及壽命產生影響，還會對光驅內部的一些機械部件的精度產生影響。因此，確保光驅的清潔非常關鍵。光驅的機械部件的擦拭通常選擇棉簽酒精進行擦拭，但是激光頭不可以使用酒精以及清潔劑，應該利用氣囊對準激光頭將灰塵吹掉。

硬件技術論文:計算機硬件系統的維護與保養技術分析

摘 要：近年來，人們的生活水平明顯提高，計算機逐漸進入千家萬戶，已經成為人們工作、學習和生活的重要工具。計算機設備在長期的使用過程中，硬件系統很容易出現各種故障，嚴重影響計算機的安全、穩定運行，給人們帶來很多的不便和麻煩，因此要積極采取有效的維護和保養措施，減少計算機硬件系統的故障率。本文分析了計算機硬件系統故障的影響因素，闡述了計算機硬件系統故障的維護措施和計算機硬件系統的保養策略。

關鍵詞：計算機；硬件系統；維護；保養技術

當前，計算機已經成為人們辦公和生活的一個不可替代的重要作用。和軟件系統相比，計算機硬件系統在使用過程匯總更容易出現各種故障，因此必須做好計算機硬件系統的維護與保養，最大程度地延長計算機硬件系統的使用壽命，保障計算機安全、穩定的運行。

1 計算機硬件系統故障的影響因素

1.1 人為因素。人為原因是導致計算機硬件系統發生故障的主要原因，在長期的使用過程中，一些計算機用戶忽視對計算機硬件系統的維護和管理，亂卸亂拆、亂改亂跳，導致計算機硬件系統的零器件丟失，或者在計算機操作過程中，用戶用力過大，損壞計算機硬件設備。另外，計算機設備在運輸和安裝過程中，如果沒有采取相應的保護措施，遭受劇烈的震蕩，會嚴重影響計算機硬件系統的穩定性。

1.2 內部因素。內部因素主要是指計算機硬件系統自身質量存在問題，一些零器件性能較差，如硬件系統元件發生腐蝕、虛焊或者脫焊等，導致計算機硬件電路板銅斷、觸點被氧化、漏電等[1]。

1.3 外部因素。計算機硬件系統在使用過程中容易受到多種外部因素的影響，如計算機硬件系統設備老化嚴重、性能下降；電壓不穩會導致計算機硬件系統電路出現短路甚至電源損壞；計算機長時間運行，內部散發大量的熱量，如果散熱不及時，會導致計算機硬件系統元器件被燒壞。

2 計算機硬件系統故障的維護措施

2.1 電源故障維護。計算機設備接通電源后，如果不能運行，指示燈不閃爍、電風扇也不轉動，很可能是計算機電源發生了故障。計算機電源發生故障的原因主要有電源燒壞、計算機電源發生斷路、啟動按鈕接觸不良等。遇到這種情況，計算機用戶要仔細檢查電源的通電情況，判斷計算機設備是否處于通路狀態，同時檢查計算機電源的插頭和導線接頭是否連接好。如果這些都沒有問題，很可能是計算機電源已經被燒壞，用戶要及時更換計算機電源。

2.2 計算機CPU故障維護。計算機CPU的散熱情況對于硬件系統的運行狀態有著直接的關系，一旦計算機硬件系統散熱出現問題，大量的熱量集聚在計算機設備內部，溫度過高會影響計算機硬件系統設備的性能，導致計算機執行不暢、運行緩慢等，甚至會將計算機CPU燒壞。因此，用戶在日常使用計算機設備的過程中，必須要注意計算機設備的散熱處理，特別是在炎熱的夏天，要及時清理計算機設備的排風扇，最好為計算機配置一個電風扇，加速計算機設備的散熱速度。

2.3 計算機內存故障維護。計算機設備運行之后，顯示器沒有畫面或者出現一些錯誤信息，始終不能進入操作系統，總是聽到“嘟嘟嘟”的聲音[2]，這說明計算機的內存卡發生了故障。這時，用戶要將計算機電源關閉，將計算機機箱拆開，把內存條取出，然后進行開機檢測。對計算機進行多次檢測，檢查是哪一根內存條出現了問題。仔細檢查之后，如果內存卡不存在問題，要仔細將內存卡插在溝槽中，確保接觸良好。

2.4 顯卡和聲卡故障維護。顯卡是計算機系統散熱的主要位置，對于計算機顯示卡故障，檢查溝槽中顯卡，特別需要仔細檢查計算機顯示器信號線的接頭和顯卡插座之間的接觸是否良好，在計算機的日常使用過程中，要注意計算機顯卡風扇，檢查風扇是否產生噪聲、運轉是否有摩擦。對于計算機聲卡，用戶在使用語音操作時，要盡量避免帶電進行，在拔或者插耳機時，最后關閉計算機電源，防止計算機硬件系統設備出現損壞。

2.5 硬盤故障維護。計算機硬盤故障主要是指計算機系統無法識別硬盤。用戶要注意檢查計算機的數據線和電源線是否接好或者是否發生脫落，確保計算機硬盤的扁平信號或者電源線裝好，同時要合理插接硬盤，避免發生沖突，如果計算機的IDE接口上插接了CM-ROM，重新插接一些數據線，如果仍然不能正常運行，很可能是計算機硬盤發生了損壞，用戶可以更換一個新的硬盤。

3 計算機硬件系統的保養策略

3.1 正確使用計算機。計算機用戶要掌握一些最基本的常識，例如在雷雨天氣，要盡量避免使用計算機，防止計算機遭受雷擊。計算機設備要擺放在房間靠窗戶的位置，確保計算機良好通風。同時用戶要正確使用計算機，養成良好的習慣，例如，在計算機開機時，先打開電源，等待一段時間之后，再打開計算機，由于我國家庭用戶的電源多是220V標準電壓，但是通常情況下計算機電源的電壓多是110V的，如果打開電源之后立即運行計算機系統，會使計算機系統突然遭受較大的電壓，導致計算機硬件系統設備老化或者損壞。另外，在關閉計算機時，要盡量使用計算機系統關機，不能直接關閉計算機主機上的開關，要盡量延長計算機硬件系統的使用壽命，關閉計算機設備后，盡量關閉電源，不僅有利于杜絕火災隱患，而且可以節約大量的電能。

3.2 檢測到位，保持環境清潔。計算機設備的運行環境最好保持在15-28攝氏度之間[3]，如果外界環境溫度過高，會導致計算機硬件系統設備發生老化。因此，要避免將計算機設備放置在陽光直射的地方，陽光的直接照射會進一步提升計算機溫度，影響計算機設備的運行狀態。另外，要盡量控制計算機設備運行環境的濕度，如果空氣濕度過小，計算機硬件設備很容易產生靜電，損壞硬件系統元器件。如果空氣濕度過大，計算機硬件系統電路板會出現發霉或者銹蝕等問題，造成電路板短路或者發生故障。

3.3 選擇質量較高的硬件設備。在選擇計算機電源時，用戶不能貪圖便宜選擇劣質、功率不合適的電源設備，為了確保計算機硬件系統有持續、穩定和穩定可靠的供電環境，要盡量選擇具有大品牌、優質的電源，配置插孔重組、具有自動斷電功能的插座，嚴禁在同一個插座上安插很多計算機設備。另外，根據計算機硬件系統的設備型號，從防止靜電、注意兼容性等方面，選擇合適的硬件設備，為計算機CPU安裝優質風扇，定期進行除塵，充分發揮風扇降溫的重要作用。

3.4 加強計算機顯示器維護保養。雖然計算機顯示器只具有顯示功能，長期暴露在灰塵較多的場所，不僅會影響顯示器的運行狀態，同時也會影響計算機用戶的視力，因此用戶要做好計算機顯示器設備的防塵和除塵工作，在用戶不使用計算機設備時，為計算機顯示器蓋上防塵罩，關閉計算機后要注意將顯示器也關閉，定期使用專業的除塵液和除塵布輕輕擦拭顯示器罩殼和表面，嚴禁直接使用水或者酒精擦拭顯示器，高濃度的酒精很可能損壞計算機顯示器。

4 結束語

計算機硬件系統維護與保養是一項長期的、復雜的系統工作，計算機用戶在日常使用過程中，要注意掌握基本的使用常識和故障維護技巧，正確的診斷計算機硬件系統故障，從而有針對性的采取故障維護措施，盡量延長計算機硬件系統的使用壽命，確保計算機硬件系統安全、穩定的運行，提升計算機設備的運行效率，充分發揮其優勢功能。

作者單位：遵義職業技術學院 計科系，貴州遵義 563000

硬件技術論文:硬件出奇制勝DIY領域產品的特色技術

Intel HT

超線程技術

Intel自從奔騰4后期就加入HT超線程技術試水，在旗下酷睿和至強等產品上得到廣泛應用。按照Intel的說明，HT超線程技術在不增加物理核心的情況帶來10～20%的性能提升。

對于普通家庭用戶，超線程是否真如Intel所說的那么神奇？最常見的兩個使用場景就是WinRAR這樣的壓縮解壓縮軟件和諸多視頻后期軟件，在開啟超線程后確實會有10～20%不等的性能提升，直觀體現在完成所需的時間上立竿見影。但在游戲領域又完全是另外一回事，絕大多數游戲對于多核心支持得并不好，在很多游戲還只是支持雙核的當下，對超線程技術的支持更是無從談起。玩家使用同一款CPU做過測試，有半數以上的游戲在關閉超線程技術時的平均幀數大于默認狀態。這也讓超線程技術在游戲領域十分尷尬。

不過隨著2014年底游戲大作紛紛更換引擎，對PC硬件的壓力達到史無前例的高度。不僅要6GB以上內存的游戲越來越多，切實支持處理器多核心（八核以上）的游戲也逐漸出現。對于超線程技術今后在游戲領域的表現是值得期待的。

可以裝APP的電源

DIY領域發展到現在，機箱內部任何一個配件幾乎都能通過對應的軟件進行檢測和調節，但負責整個系統電力和穩定的電源依舊孤零零地位于機箱角落，顯得格格不入。其實電源的運行狀態、穩定與否對整個PC系統至關重要，甚至超過傳統“三大件”。

以往也有過通過PC前光驅面板安裝控制臺來監控電源的案例，不過那大多都是發燒友們自行改造實現，普通用戶怕是難以企及。TT看準這一市場需求，推出80PLUS金牌的全模組電源Toughpower DPS TPG系列，不過規格高并非它的最大賣點，能夠安裝智能數位控制APP才是其獨一無二的“絕活”。

TT能夠智能監控電源的軟件名為DPSApp，可以在PC端實時監控電腦功耗、溫度和風扇轉速等基本信息，還可以根據電源監控的功耗來計算電費。所有這些信息都不是死板的文字表述，都通過簡單明了的圖形和圖表展現出來，軟件的使用程度和表現力甚至超過了很多傳統板卡控制程序。DPSApp還可以智能化管理資料，并通過微博等平臺分享，是不是有一種智能手機的感覺？在DPSApp面前，Toughpower DPS TPG系列80PLUS金牌和全模組設計反倒不那么顯眼了。

SLC 閃存的家用 SSD

固態硬盤在近年的發展突飛猛進，可供選擇的品牌從最初的兩三種發展到現在的數十種。為了能在龐大的SSD大軍中脫穎而出，要不就在產品本身下足功夫，要不就另辟蹊徑賜予產品更高的附加值。

SSD所用的閃存種類當中，SLC>MLC>TLC，這是由閃存顆粒的特性決定的。一般我們家用購買的都是中間這個檔次的MLC產品，售價位于中游，性能也比較中庸。一般用戶不會過分關心閃存種類問題，不過自從三星840 SSD系列開始使用TLC閃存，SSD閃存的老文件掉速問題也逐漸被用戶重視起來。

富士通的至尊版系列SSD是他們最新的產品線，至尊版最大的賣點就是使用了Intel的SLC閃存。這類Intel 25nm SLC閃存性能比MLC閃存直接強上一個檔次，而且壽命也遠非MLC閃存產品可比。售價雖然并不便宜，但是比起頂級MLC產品，這樣的SLC SSD更受愛好者歡迎。

三星

Magician

三星的SSD從830系列開始讓人眼前一亮，旗下每代產品的性能都在市售同類產品前茅。不僅性能出色，三星還為其打造了獨特的軟件，輔助用戶操作和管理自己的SSD，這就是Magician。

Magician的功能經過幾代進化更簡單易用，很適合初學者使用。用戶界面通過圖形化的顯示方式，可以輕松查看SSD的健康狀態、SATA及AHCI的兼容性和狀態。對于新手更有意義的是，軟件提供3個優化配置文件，包括最高性能、最大存儲量和最佳可靠性，我們通過選項卡就能從中切換。

這三個選項并非是噱頭，是有實際功效的。最高性能選項以稍微縮短SSD使用壽命為代價獲取最快的性能，它開啟了一些需在SSD中進行額外寫入操作的功能來實現提速。最大存儲量功能可以自動去掉系統的休眠模式、虛擬內存文件和一些自動備份功能，釋放SSD的大量空間，非常適合一些購買64GB或者128GB的用戶。最佳可靠性將禁止運行會產生額外寫入操作的功能，以有效延長SSD的使用壽命。如果用戶使用的是840系列TLC產品，這個功能可以十分有效地減少SSD寫入/擦除的次數。

三星通過Magician軟件輕松滿足三類常見用戶的需求：尋求最高性能的用戶、尋求最大存儲量的用戶和尋求最長使用壽命（可靠性）的用戶。以往復雜的操作系統的相關設置，現在可以通過軟件輕松實現。

閃迪 SSD Dashboard

最早閃迪的SSD相關軟件叫SSD Toolkit，不過當時由于界面不友好導致很難用。閃迪的SSD其實非常出色，但軟件不好用難免美中不足，SSD Toolkit通過回爐重做變身為SSD Dashboard，各方面都有明顯的改進。

SSD Dashboard的界面做得比較美觀，而且功能也非常完善，通過圖形化的界面，讓用戶監控了解SSD的運行狀況。界面包括SSD狀態、性能、工具、設置等功能，狀態中可以查看硬盤的容量、剩余使用時間等等基本狀況，溫度和接口信息也可以顯示在內。性能一項提供了SSD的性能測試，和主流測試軟件一樣也分為傳輸速度及隨機性能，但比起其他測試軟件密密麻麻都是文字的方式，SSD Dashboard以圖表的形式直觀呈現給用戶。關于TRIM在一些操作系統中很難打開的現狀，閃迪軟件可以通過一鍵開啟系統TRIM的功能十分適合新手。

工具中的Secure Erase、Sanitize、Cypto Erase不能亂點，是閃迪提供的三種SSD擦除功能。固件更新功能也非常方便，不用像以前那樣去官網手動下載固件然后冒險升級，在這里就像更新手機APP一樣操作就能完成SSD固件的更新。除此之外工具也提供了硬盤的S.M.A.R.T信息查看，有了這款軟件我們就可以拋棄HDtune了。

從SSD Toolkit到SSD Dashboard，能很明顯看出閃迪SSD軟件的進步。雖然SSD Dashboard只支持閃迪硬盤比較可惜，但作為一款品牌SSD的功能軟件已經相當出色了。

希捷混合硬盤 SSHD

希捷是傳統HDD硬盤雙雄之一，近幾年傳統硬盤被固態硬盤沖擊嚴重，老牌硬盤廠商希捷雖然也推出了旗下的SSD，但市場反響不溫不火。去年間接收購了兩大主控之一的SandForce，但融合之后的實際產品還需時日才能推出。眼下希捷如何應對SSD對硬盤市場的攻勢呢？答案就是SSHD。

SSHD主體依然是盤體與磁頭，不過在SSHD的PCB上集成了一個SSD模塊主控和小容量MLC閃存，SSHD的核心技術就是通過這個獨特的設計實現。首先通過一種名為Adaptive Memory的技術實現一種自學習算法，它逐漸讓系統最常用的應用程序和文件能夠實現類似SSD的響應。比如說操作系統或者程序啟動時會讀取大量零散文件，HDD由于尋道原理速度有限，而SSHD將這部分壓力轉至閃存，啟動和讀取速度能夠大大加快。

希捷的這種“SSD緩存記憶”技術其實并沒有改變HDD的持續讀寫速度，而加強了隨機性能。在最新一代SSHD當中希捷甚至將盤體轉速降為5400rpm，而單單加強了主控方面的學習和記憶能力。有人可能會質疑5400rpm盤體的性能，但其實希捷如此處理是十分合理的。我們日常使用硬盤感覺到慢，十有八九是其隨機讀寫性能滿足不了我們的要求，絕非持續讀寫速度跟不上。如果用戶的硬盤位只有一個，又想在硬盤容量和隨機性能上有所兼顧，希捷這類SSHD是非常合適的。

東芝無線

SD卡

我們用單反照相，然后想把相片從相機存儲卡里拷貝到手機或者平板電腦上觀看，一般大家都怎么做？最原始的方法就是把存儲卡取出，先將數據移至電腦，然后將手機/平板接入電腦拷入觀看，這個步驟太麻煩了。后來有部分單反/微單品牌設計了獨特的移動智能終端APP，旨在簡化取卡步驟，直接用手機/平板訪問相機存儲內容，不過需要在同一個Wi-Fi環境下，同時移動端是否支持還需APP決定，總之多種限制并不方便。

東芝推出的這種無線SD卡解決了這種問題，SD卡從硬件上解決了無線連接問題。只需將SD卡插入相機并開機，打開手機或者平板電腦的無線開關，搜索到無線SD卡提供的無線網絡連接（flashair_xxx），輸入初始密碼連接后打開瀏覽器就形成了連接。一般4MB左右的照片傳輸一張需要8秒左右，速度雖然不快但也不比很多相機無線傳輸APP慢。

問題也并非完全沒有，首先部分單反機身由于是金屬構造，無線SD卡形成的網絡信號肯定會受此影響，速度和穩定性有待進一步提高。其次SD卡和其無線功能所需的電力肯定是相機提供，有很多相機屏幕自動關閉時進入省電模式，此時無線SD卡的無線功能也會隨之一同關閉。最后比較關鍵的一點是由于手機或平板電腦在傳輸時連接的是無線SD卡形成的虛擬網絡，并沒有互聯網功能，如果想邊傳邊分享就是硬傷。手機可以利用3G信號，而多數平板電腦只能乖乖等傳輸完畢后才可以重新連接Wi-Fi進行分享。

金士頓

HyperX

閃存盤

大家印象里的閃存盤（U盤）的讀寫速度是多少？一般也就是30-40MB/s這個程度，滿足一般的文件拷貝似乎問題不大，但高端用戶肯定無法接受如此緩慢的傳輸速度。金士頓旗下的HyperX品牌是其高端的存儲品牌，而現在HyperX也推出了頂級品質的閃存盤DataTraveler HyperX Predator。

DataTraveler采用USB 3.0接口，它沒有像其他USB 3.0閃存盤一樣只是規格上支持，在讀寫速度上標稱可達240MB/s和160MB/s，完全突破了USB 3.0能夠達到的速率。外觀方面金士頓的解釋是大巧不工，金屬外殼方方正正的造型，十分符合其高端大氣的身份。容量方面金士頓提供了512GB和1TB兩種容量，4999元和9999元的售價也嚇跑了大多數用戶。

不過DataTraveler HyperX Predator的表現配得上這樣的價格，多種軟件實測其讀寫速度并非虛標，一部10GB左右的電影通過閃存盤不到1分鐘就可以傳輸完畢，這是很多移動硬盤都難以實現的。

Cherry MX

軸鍵盤

要說鍵盤，這兩年機械鍵盤火了。機械鍵盤本來是在薄膜鍵盤之前的產物，但隨著薄膜鍵盤的盛行，造價相對高昂的機械鍵盤被薄膜鍵盤所取代。但近年來由于用戶對外設品質的要求逐漸提高，機械鍵盤的關注度正慢慢回升。

目前市面上常見的機械鍵盤均使用德國確勵公司（Cherry）的MX機械軸，愛好者們俗稱櫻桃，擁有標志性的十字口設計，目前我們見到的大多數機械鍵盤其實都屬于這一派系。根據種類分為茶軸、青軸、黑軸以及紅軸四種，也有白軸等稀有品種。用文字描述機械鍵盤與普通鍵盤的區別稍有難度，由于每一個按鍵都由一個獨立的開關組成，按鍵的段落感根據軸體各異，但普遍都要大幅超越薄膜鍵盤。現通常為高端游戲外設，希望有條件的用戶親自體驗。

微軟藍影技術

可能很多用戶連光學引擎鼠標和激光引擎鼠標都分不清楚，現在微軟又來了個號稱集合二者優勢于一身的藍影鼠標，它們之間究竟有何區別？它們都該稱作是光學引擎，不過不同的捕捉原理決定了光學鼠標必須借助鼠標墊，而激光鼠標則能夠在更多的表面上自如使用。

微軟全新推出的Blue Track藍影技術更是要超過激光引擎，利用激光引擎的鏡面反射原理，通過更強的光學傳感器每秒鐘拍攝數千張，經過對比最終得出鼠標移動的軌跡。藍影技術的表面適應能力超強，定位能力比激光更為精確，在一些粗糙的表面依舊可以準確定位鼠標移動。

硬件技術論文:計算機硬件組裝及維護技術的探討

摘 要：隨著社會進步與科技的快速發展，計算機的應用已經成為我們生活工作中的一個重要組成部分。因此，我們需要掌握一些基本的計算機硬件組裝與維護技術。本文主要介紹了計算機硬件組裝的基本部件，分析了計算機操作系統以及硬件驅動的兩種安裝方法，并總結了硬件維護一些要領。希望能夠給廣大的計算機應用人員帶來一定的幫助。

關鍵詞：硬件組裝；維護技術；系統安裝

1 計算機硬件的組裝

1.1 計算機的組成。計算機是由硬件和軟件兩大部分組成，下圖1是計算機硬件中常見的部件。

圖1 計算機硬件組成

1.2 計算機硬件的組裝過程。第一步：要先打開主機箱的蓋。將主板固定在機箱里并擰緊螺絲；第二步：電源的安裝，機箱電源通常是安裝在機箱內左上方并固定好四顆螺絲，需要注意電源的風扇是朝機箱外面的，其好處就是起到散熱的作用，否則無法正常安裝；第三步：CPU安裝：CPU是主板上的核心部件，由于CPU的針腳較細，容易插壞，所以一定要細心，對位入座。CPU發熱量較大，為了增加散熱功能，建議在CPU背面與小風扇間涂上散熱的硅膠，然后再固定風扇上的四顆螺絲或者掛鉤。另外還需要將風扇電源線接入主板對應的接口上；第四步：內存安裝，將內存安裝在主板的插槽上，插槽兩邊各有一個扣，扣住內存條。需要注意內存缺口要與插槽對應，然后再垂直壓下內存即可；第五步：硬盤安裝，硬盤需要用四顆螺絲擰緊到機箱前面中間的位置。同時需要將硬盤數據線和電源線分別接主板和機箱電源，以此實現了數據的存儲及讀取功能；第六步：顯卡安裝，找到主板上顯卡插槽位置，將顯卡對準主板插槽上接口往下壓，并用螺絲擰緊在機箱上（說明：有些主板是集成顯卡、網卡和聲卡，不需我們手工安裝）；第七步：控制線的連接，首先要確定機箱面板上的指示燈以及開關機、重啟按鈕與主板之間的接口連接位置（有對應的英文文字），需要注意區分好正負極之間的連接。接線英文的說明：HDD LED是指硬盤燈、PWR SW是指機箱外開關機的電源線、Reset是指重啟電腦、Speaker是指主板喇叭線、Keylock是指鍵盤鎖的接口線以及PowerLED是指板電源燈的接線；第八步：上面的工作完成之后，需要完成機箱外部設備的安裝，外設包括：鼠標、鍵盤、音箱、光驅（如果需要通過光盤安裝操作系統的，一定需要裝上光盤驅動器）以及顯示器等接線；第九步：確保前面的工作準確無誤后再接通電源，觀察計算機屏幕顯示情況，然后再安裝操作系統。

2 計算機操作系統的安裝

計算機操作系統安裝前的基本設置。首先需要啟動計算機，按DEL鍵進入到主板BIOS進行參數的設置。其次是從BIOS主菜單中找到Advanced BIOS Features 選項，按回車進入子菜單項。再次是在子菜單項中選擇First Boot Device 選項，然后通過鍵盤上的上下方向鍵來設置為USB-CDROM或者USB-HDD（U盤啟動），這樣就把系統設置為光盤驅動（或者U盤）啟動了。最后，按F10鍵保存設置并退出BIOS界面。

2.1 標準安裝法。第一步，將市面上購買的Win8系統盤放入光驅，或者網上下載Win8系統存入U盤中并接U盤接口（細節略）；第二步，通過BIOS自動引導光盤（U盤）啟動；第三步，此時我們會見到屏幕上的提示：“press aany key to boot from CD or DVD...”看到這個提示時按任意鍵就可以進行win8的安裝了；第四步：在安裝界面的language to install項中選擇English，其它兩個選都選Chinese，點Next按鈕，然后點擊Install Now就可以正式安裝Win8系統了，最后等待安裝完成（細節略）。

2.2 快速ghost安裝法。由于標準安裝win8所花時間較長且麻煩。因此，我們可以通過Ghost來進行快速安裝操作系統。有了ghost軟件就變得十分方便，只需十多分鐘就能夠把Win8系統安裝完成，下面說一說ghost安裝Win8系統的詳細步驟：

到市面上購買ghost克隆軟件光盤（里面包含有ghost.exe文件及ISO系統鏡像文件等），或者到網上下載ghost..exe和系統鏡像文件到U盤。

第一步：開機后運行ghost程序，選擇恢復系統，進入ghost；第二步：菜單操作順序是：local->partition->from image；第三步：在Ghost新窗口的下拉列表中，選擇之前已準備好Win8的gho文件所在路徑；第四步：選擇好后Wind8的ghost文件后，雙擊open按鈕，并依次點擊OK即可；第五步：此時會出現將系統安裝到哪一個盤的選項，選C盤即可（通常系統是安裝在C盤）；第六步：按順序點擊確定就可以快速安裝Win8系統了。

3 安裝硬件驅動程序

系統安裝完畢后需要在安裝硬件驅動程序，主板，聲卡，顯卡，網卡等等。安裝硬件驅動程序也有兩種方法：第一種是最原始的方法一個一個驅動程序進行手工化安裝，首先需要從主板光盤中找到主板驅動、聲卡驅動、網卡驅動、顯卡驅動。如果主板光盤中無法找到相匹配的驅動時，則需要到網上下載，相對來說復雜一點；第二種方法：自動安裝法，即是借助于第三方驅動安裝軟件進行驅動程序的自動安裝。常用的驅動安裝軟件有：驅動精靈、360驅動大師等。使用這些驅動軟件可以自動識別主機驅動程序，然后直接到網上下載相匹配的驅動并自動安裝。

4 計算機硬件維護技術要領

下面筆者總結了一些常見計算機硬件維護技術以供大家參考。

4.1 電腦的日常工作環境。通常電腦是工作在20～25℃之間的環境下；需要做好防靜電的工作，另外電壓不穩定會容易造成對電腦電路以及部件造成不良的損害；盡量防止機箱的震動以及外部的噪音，因為震動與噪音有可能會對電腦中的某一些部件造成損壞。

4.2 維護計算機時不要急著拆開機箱，首先需要認真觀察計算機四圍設備情況，例如：計算機的外設、連接線、電源、溫度以及濕度等。其次是計算機機箱的內外面是否有過多的灰塵、電路板與元器件顏色是否有變化，如鼓起則需要拿去維修店維修。指示燈的顯示是否正常等。最后分析計算機的軟硬件配置是否正確，如不兼容的需要更換配件，系統資源的使用是否過多等；現安裝了哪個版本的操作系統，已安裝的軟件是否有沖突；硬件驅動程序版本是否為最新的等。

4.3 按照觀察到的實際情況來判斷故障產生的具體原因，首先我們需要想到是一些什么故障，怎么樣會產生如此的故障？我們該怎么樣去處理呢。其次是，現在網絡較發達，將發現的故障現象，到互聯網上查找，這樣可以快速解決故障，節省成本。另外一定需要堅持“先軟后硬”的故障排除原則，即查找在整機維護判斷過程中，我們需要先判斷是否是屬于軟件的故障，如果可以正常開機時，那么可以考慮重新安裝操作系統，假設故障無法從軟件中排除掉，那么只好從硬件方面進行認真檢查。

4.4 計算機環境維護即是電源接地是否屬于正常，工作電壓是否處于穩定狀態，我們需要對計算機工作室環境的溫度和濕度進行控制以及做好日常清潔工作等。灰塵是計算機的最大殺手，通常計算機的硬件故障大都是由于機器內部的灰塵過多而引起的。因此，我們需要在日常生活中多做好計算機內外部的清潔工作。

作者單位：廣東省高級技工學校，廣東惠州 516100

硬件技術論文:計算機硬件維護保養技術探討

摘 要

隨著社會經濟的發展，計算機廣泛的應用在各個領域，雖然計算機給人們生活帶來了方便，但是計算機的硬件維護保養是用戶的基本工作，若對計算機硬件故障不及時處理，容易給人們的生活造成極大的困擾，因此，本位探討計算機硬件維護保養的常見方法，以作為計算機使用者的參考依據。

【關鍵詞】計算機 硬件故障 維護 保養方法

計算機在各個領域中扮演著重要角色，不管是商業領域還是辦公室，都需要利用計算機開展經營活動，所以計算機在生活、商業、娛樂等活動中具有重要作用。但是，如何排除計算機硬件故障是值得人們思考的問題，因此，本文對計算機硬件維護技術和日常養護方法進行探討。

1 計算機硬件故障維護的基本原則

（1）計算機需要在良好的工作環境下運行，如果計算機工作場所有大量的灰塵，或工作場所比較潮濕，容易造成計算機使用壽命減端，在一定程度上影響了計算機電源的穩定性，若計算機工作場所的灰塵較多，容易導致計算機部件老化、設備接觸不良等故障，因此，保持環境清潔是計算機硬件維護的基本原則，為了避免工作場所積累的灰塵對計算機硬件的影響，用戶應將計算機放置在防塵、防潮的地方，若用戶長期不使用計算機，則應在一段時間內持續開機2個小時左右，并做好計算機周圍環境的灰塵清潔，使計算機正常運行。

（2）計算機故障分析應從各個環節和各個設備入手，計算機元器件、內部芯片故障；計算機設備接觸故障；計算機部件老化現象；計算機外部設備的故障；電源穩定性、連接故障；計算機軟件故障等。

2 計算機故障排除方法

計算機在使用過程中，容易出現硬件故障等現象，做好硬件故障的排除是計算機維護的前提，因此，探討計算機故障排除法是非常重要的。第一，插拔替換法是計算機故障排除的最有效的方法，由于插拔替換法可以直接反映計算機出現的故障部位，因此，當前大多數計算機工作人員都采用插拔替換法排除計算機故障。插拔替換法的工作原理是用出現故障的相同部件更換到正常運行的計算機上，從而檢查計算機硬件故障，例如計算機內存條故障檢驗，采用相同內存條更換到可以正常工作的計算機上，若計算機能正常工作，則說明計算機的內存條接觸良好；第二，系統最小化法，若工程師無法確定計算機的故障部位，采用系統最小化法可以確定故障部位，其工作原理是將計算機硬件設備全部摘除，如主板、CPU等，待設備摘除完后，運行計算機，若計算機不能正常工作，則采用插拔替換法對計算機進行故障排除，如果沒有出現計算機故障，則說明計算機主板、顯卡等硬件出現了故障；第三，采用專門的診斷軟件排除計算機故障，目前市場上使用較多的診斷軟件是諾頓工具箱，其可以迅速檢測出不容易發現的計算機故障，不僅可以檢測出計算機硬件設備等運行情況，同時也可以檢測計算機系統的穩定性和運行情況，諾頓工具箱對計算機故障檢測完成后，將自動生成分析報表，以便于用戶找出計算機故障部位，并采取有效的措施排除故障。

3 計算機硬件維護措施

計算機主要有顯示器、主板、鼠標、內存、硬盤、電源等硬件設備組成，做好計算機硬件的日常維護，以提高計算機的使用性能。第一，計算機顯示器的維護，雖然顯示器由屏幕、外殼保護，但是顯示器容易受灰塵的影響，若顯示器上積累了大量的灰塵，不僅影響了計算機的顯示效果，也造成使用者視力的損傷，因此，顯示器的維護應做好防塵除塵處理，可以在顯示器上帶一個防塵罩或用專業的清潔劑清洗電腦顯示器；第二，計算機內部CPU的日常維護，CPU是計算機運行的主要工具，CPU運行容易受到溫度的影響，若環境溫度過高，容易造成計算機運行緩慢，因此，控制CPU工作環境的溫度，以70度為最佳溫度，并且改用性能較好的風扇，如英特爾原裝風扇，風扇可以降溫除塵；第三，計算機硬盤的維護，計算機硬盤是使用者存儲數據的主要設備，硬盤在計算機中具有重要作用，但是，由于使用者操作頻繁，并且硬盤由于告訴運轉而產生振動現象，導致硬盤設備容易損壞，因此，計算機硬盤的維護加強使用者的維護意識，即要求使用者減少硬盤的使用負荷，減少文件下載、讀寫等操作；第四，計算機內存的維護，若計算機長期處于未使用的狀態下，電腦容易出現無法啟動、黑屏等問題，其主要原因可能是電腦內存存在問題，在檢查內存過程中，首先需要檢查內存條是否接觸良好，然后清理內存條、插槽后，重新插入內存條，最后重啟電腦，內存維護應確保內存條接觸良好性、防止靜電、兼容性等；第五，鼠標維護保養，鼠標是使用者操作電腦的基本設備，由于使用者使用鼠標頻率過高，鼠標容易出現控制失靈、和按鍵彈性消失等問題，針對鼠標出現的故障，首先需要拆開鼠標設備，其次對鼠標內部進行清潔檢查，以排除鼠標故障。

4 計算機硬件的日常保養技術

計算機硬件日常保養有助于提高電腦的使用性能，尤其是計算機內部的灰塵清潔，首先將主機箱內部的連接線拆除，并將機箱內的主板、CPU風扇、驅動器吧、硬盤、顯卡等設備安全拔出，采用毛刷清潔辦卡接口的灰塵，并用吹風機清除CPU風扇、光驅、硬盤表面的灰塵；其次，灰塵清除干凈后，需要將拆卸的各個部件按順序依次安裝，裝上吉祥外殼后，需要對計算機的顯示器屏幕進行灰塵清理；最后，啟動電腦，檢查計算機是否運行正常。使用者是計算機的主要實施者，在計算機使用過程中，使用者使用完后，應用防塵罩改善電腦，為了延長計算機電源的使用壽命，在運行過程中，應經常性設置電源的保護程序，避免手機、電子產品等設備靠近計算機，這些設備容易干擾計算機正常運行，使用者也應養成良好的使用習慣，如正確關機、開機等。

5 結束語

計算機的使用雖然給人們的生活帶來了方便，但是人們的不正確使用容易造成計算機硬件出現故障，因此，做好計算機硬件的日常維護和保養，尤其是使用者的保養措施，維護和保養措施到位，才能提高計算機的使用性能。

作者單位

遼寧本溪市機電工程學校信息技術教研室 遼寧省本溪市 117000

硬件技術論文:體育館中計算機的硬件維護技術及其應用探討

摘 要：體育館工作范圍面積較大，內容復雜多變，計算機技術的涉入是必然趨勢。但是在計算機的正常運行中，如果不對計算機硬件進行檢查維護，就有可能帶來計算機安全隱患，嚴重的話可能會造成系統癱瘓，體育館工作管理不能正常進行。本文簡要分析了計算機硬件的組成，指出在體育館內計算機硬件將如何維護以及維護的重要性，探討計算機在體育館內硬件維護的應用。

關鍵詞：計算機技術；體育館；硬件維護和應用

在科技迅速發展的今天，計算機應用成為我們日常生活工作的一部分，對于體育館內的計算機，由于體育館的工作量大，涉及內容較多，就要求計算機硬件一定要過硬，以此滿足高強度、多數據的體育館工作。除了計算機硬件質量過硬的要求之外，計算機的日常維護和管理也是必不可少的，需要維修部門和工作人員保持定期檢查和日常維護的習慣。

1 體育館中計算機硬件構成

體育館需要用到的設備都比較大型，硬件組成一般包括控制設備、存儲設備、運算設備、輸入設備和輸出設備，除此之外，體育館還配有專門的維修部門來定時對計算機設備進行日常檢查和維護，保證體育館內計算機設備的正常工作不受影響。

體育館內計算機的控制設備是放在日常維護中的第一位的，一般采用工作效率更快的控制器，控制器是計算機的核心部分，其他硬件都是通過控制設備發送信號指揮而進行正常工作的。計算機的儲存設備分為主動儲存和輔助儲存兩種，通過接受控制設備的信息進行轉換處理來保持正常工作的，對于體育館需要儲存大量數據而言，計算機的存儲設備容量必須足夠大才能滿足需要。運算設備是計算機的重要組成部分，具有將數據加工為更具體化的信息的作用。輸入設備運用鼠標和鍵盤將文字圖片信息輸入計算機內等待處理。輸出設備是將需要的信息通過圖片、文字和聲音的形式展現出來的計算機設備。這五個硬件設備相互聯系、相互作用，共同作用于體育館內計算機系統的需要。

2 體育館中計算機硬件的維護

計算機的硬件常見問題有計算機設備之間出現沖突、外部原因造成計算機硬件故障等。多種設備共同使用服務于一項工作時，可能會出現工作資源沖突問題，或是各個設備之間進行了混合安裝，一起使用時會出現明顯的沖突偏差。外部環境會對計算機硬件構成一定影響，比如說出現電壓不穩或是停電現象，計算機硬件容易遭到損壞；電磁干擾也會出現意外重啟或是顯示器偏差等問題。

對于計算機硬件隨時可能出現的各種問題，維修部門就需要一定的診查技術，通過對硬件的檢測和計算機的運行情況及時發現計算機可能產生故障的原因，養成對計算機硬件進行日常維護的習慣，掌握好正確的維修方法，保護體育館內計算機設備，保證其良好的運行狀態。對于體育館內的硬件設備，要掌握相應的加速技術，通過適當的加速，有效率地使用計算機硬件，讓計算機能更有效地輸出顯示。

掌握一定的維修技術就要將其應用到實踐中，對于體育館內的計算機硬件設備，首先要做的就是進行觀察，通過觀察發現計算機硬件是否正處于正常的工作狀態，進行判斷后再根據實際情況進行下一步檢查。檢查的原則為先外后內，先檢查外部設備再檢查內部設備，外部設備比較簡單，一般是各種顯示器外部鼠標鍵盤等的檢查。內部設備要先檢查電源再檢查其他，其余部分按照由易到難的原則入手。當無法確定計算機故障發生在何處時，就要通過替換法進行檢查，這樣比較容易快速地發現問題所在。

3 體育館中計算機硬件的維護應用

體育館的占地面積較大，計算機硬件的日常維護比較困難，由于輸出設備功率較大，主機一般有多臺，選擇合適的環境安放主機，防止過熱導致硬件停止運行現象的出現。計算機不用時最好切斷電源以防漏電現象而導致火災的出現，選擇合格的電源，對于舊電源的維護要頻繁，插座以防亂搭亂插和松動情況的出現。對于顯示器、顯示屏、投影儀等外部設備一般進行定期清潔，清潔時防止注意腐蝕表面，對于鏡頭等敏感部件，要在鏡頭紙上沾上清水再進行擦拭。

計算機一旦出現故障就要接觸主板，硬件插拔法是檢查計算機故障的最容易方法，但是使用比較頻繁，所以在計算機的維修前應充分運用診斷技術，避免不必要的損失。日常生活的處理器在75度以下進行工作，但是體育館一般采用大功率工作，溫度容易上升，在日常的維護中就要注意處理清潔處理器的散熱器和風扇，為其工作提供一個好的環境，因為環境對計算機硬件的影響是不容忽視的，理想的工作環境溫度應該在10℃-35℃之間，不論太高或者太低都會對計算機的硬件造成不良的影響。一般現在的體育館中都安裝了空調，因此要充分利用空調調節好體育館內的溫度。體育館內的濕度應該保持在30%-80%左右，如果濕度過高就會使計算機硬件的性能受到影響，甚至會引起相關設備的短路。如果天氣比較潮濕，最好保證每天都要使用電腦或者通電。不少人認為如果減少電腦的使用次數可以使相關硬件的使用壽命更長久，這種觀點是片面的，如果長時間不用，那么硬件中就會變得潮濕并積攢灰塵，這樣反而會損壞硬件。不過，如果天氣過于潮濕，像顯示器或者主機表面已經出現了水汽，在這種情況下絕對不可以給電腦通電。如果濕度太大，而維持時間較長，就會使硬件的電路板遭到侵蝕，所以，體育館中最好也要配備抽濕機和吸塵器。

計算機對電源也有較高的要求，正常的交流電范圍應該維持在220V±10%，頻率應該維持在50Hz±5%，并且要裝備好接地系統。如果條件允許，應該使用UPS電源來保護計算機，這樣即便市電中斷，計算機還能保持一段時間的運行，有助于及時存儲數據和正常關機。體育館內需要儲存大量數據，安裝的硬盤容量要大，存貯的內容較多，因此日常維護十分重要。

在日常使用的習慣也會對計算機各個硬件造成較大的影響。首先開關機的順序要正確，開機時要先開外設電源，再開主機電源，而關機的順序恰恰相反。這樣可以減少對主機的傷害。如果主機通電，那么在開關外設的一瞬間，主機會受到很大的沖擊。同時也不能頻繁地開關主機，在關機后至少等待30s再開機，否則，會對計算機的硬件造成極大地傷害。如果計算機正在讀寫數據，切忌突然關機，不然會對硬盤造成損害。此外，關機時最好先關閉所有桌面上打開的應用程序，再按正確的開關機順序關機，否則有可能損壞應用程序，導致下次不能正確運行。在電腦運行時不要隨便搬動主機，避免不必要的震動，防止硬盤造成損傷而導致數據丟失。

4 結束語

現如今，體育館的工作已經離不開計算機技術，除了在對計算機的利用之外，對計算機硬件的維護也是十分重要的。體育館的維修人員要加強專業知識和技能的培訓，采用綜合的方法對計算機進行高效的維護，使其保持正常的工作狀態。通過對體育館內計算機硬件的維護，提高體育館的工作效率，為體育館的發展作出貢獻。同時還可以通過網絡尋求幫助，碰到的問題越多，相應也會積累更多的經驗，在日常維護就會更加順手，這有利于保證體育館計算機硬件的維護和計算機的正常使用，從而使體育館的工作效率得到有效地提高。

作者單位：淮陰工學院體育部，江蘇淮

硬件技術論文:計算機硬件技術淺析

【摘 要】隨著計算機應用技術的不斷發展，對于作為底層系統的硬件，也提出了更高的要求。本文針對計算機硬件系統的相關技術，進行了由淺入深的分析。

【關鍵詞】計算機應用技術；硬件；系統

1 計算機硬件簡介

計算機硬件是指計算機系統中由電子、機械和光電元件等組成的各種物理裝置的總稱。這些物理設備按系統結構的要求構成一個有機整體為計算機軟件的運行提供物質基礎。簡言之，計算機硬件的功能是輸入并存儲程序和數據，以及執行程序，把數據加工成可以利用的形式。從外觀上看，微機由主機箱和外部設備組成。主機箱內部主要包括：CPU、內存、主板、硬盤驅動器、光驅、各種擴展卡、連接線、電源等；外部設備包括鼠標、鍵盤、顯示器、音箱等，這些設備通過接口和連接線與主機相連[1]。

2 計算機硬件技術

計算機硬件技術，是以計算機硬件系統結構和工作原理為核心，逐步掌握各個硬件模塊的原理與功能，從而能夠利用硬件技術進行系統開發。

3 計算機硬件技術的范疇

計算機硬件技術主要面向計算機軟方向專業開設，因此是一門綜合性的硬件技術課程，其范疇包括：計算機系統概述、電路元器件、計算機數制、常用邏輯部件、硬件結構及原理、指令與匯編語言、接口與外部系統、單片機系統[2]。

其中，對每個知識點都做了詳細的分析，以計算機組成為例，如下圖所示：

圖1 計算機硬件組成

圖中涵蓋了計算機五大硬件模塊：運算器、控制器、輸入設備、輸出設備和存儲器，箭頭表明了各種信息流向。圖中，我們首先要了解各個硬件模塊的功能，從而根據箭頭分析各種信息在硬件設備中如何傳遞。

4 硬件技術的核心

硬件技術的核心包括如下幾個方面：

（1）計算機硬件組成原理

計算機硬件組成原理為掌握硬件技術的基礎。

（2）微處理器

微處理器是計算機核心部件，主要包括運算器和控制器。微處理器技術，重點是對指令和指令系統的理解。

同一廠商會在一個處理器產品的基礎上不斷研發下一代新的兼容產品，而新一代處理器與前一代要實現指令兼容，即新一代指令系統包含前一代處理器的全部指令，同時可能增加新指令。而不同廠商之間也可能生產指令兼容的處理器產品。如何提高處理器性能，也是各個廠商爭先研究的對象，一般采取的技術包括：流水線、超標量、超線程、Cache、擴展指令集、多核心等。

（3）總線

總線就是嚴格定義的信號線集合，用于實現計算機各個部件之間信息傳輸的通道[3]?？偩€具備公共性、標準型和可擴展性等特征。通過總線可實現點對點連接或者多點連接。只能實現點對點連接的通道在概念上不是總線，習慣上也稱為總線。

在計算機中，總線一般分三種：數據總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。

DB：傳輸數據內容，與內存、I/O之間雙向傳輸；

AB：傳輸的存儲位置，如存儲器地址、端口地址等，與I/O接口或之間單向傳輸；

CB：傳輸各種控制信號，如存儲器讀/寫、端口讀/寫等，與I/O接口之間單向傳輸。

（4）接口

接口是用于完成計算機主機系統與外設之間的信息交換[4-5]。接口由接口硬件（接口電路、連接器、連接電纜等）和接口軟件（程序）組成。如下圖所示：

圖2 接口電路的構成

接口功能主要包括：數據傳送、數據緩沖、信號變換、中斷、差錯控制、高層通信協議、即插即用、電源管理、動態配置等。接口構成都是通過數據變換機制來完成。對接口的操作是程序對接口的訪問（讀/寫）的方式，不同接口電路支持不同的操作方式，常用方（下轉第324頁）（上接第128頁）式包括查詢、中斷和DMA控制方式。

5 計算機硬件技術總結

熟悉計算機硬件技術，目的是提高計算機應用能力。不僅僅要熟悉各個硬件模塊的功能，還需了解相關最新技術的發展趨勢及新標準，利用硬件性能測試方法，能解決在實際使用中出現的問題。

硬件技術論文:基于連續頁面合并以及緩存的硬件載入技術

摘 要： 提出了一種基于連續頁面合并以及PTE基址緩存的硬件載入技術。對硬件載入改進有兩種方法，分別是：合并Main TLB中物理頁號、虛擬頁號均連續的兩個表項，擴大了Main TLB容量，降低TLB缺失率，減少硬件載入次數；緩存硬件載入過程中第一次查詢頁表得到的PTE基址，有相同PTE基址的虛擬頁號將不需要進行第一次頁表查詢，節省了一半時間。

關鍵詞： 旁路緩沖器； 連續頁面歸并； 頁面回收； 硬件載入； PTE基址緩存

1 旁路轉換單元載入技術概述

曾有研究表明TLB控制時間占普通系統運行時間的5%～10%，然而最顯著的開銷是在處理TLB缺失上。顯示TLB缺失程序是最常見的執行原語，表明TLB確實處理可以占到總運行時間的40%。因此對處理TLB缺失的問題的研究具有重要意義。

當TLB出現缺失時，有兩種處理方式，分別是硬件載入TLB和軟件載入TLB。硬件載入TLB不需要清空流水線，它對流水線的干擾是相當小的。硬件載入TLB由硬件實現頁表的查詢、表項填入TLB操作，在進行這一系列過程時，處理器并不需要清空流水線，只需要凍結流水線，暫時不執行下一條指令即可。本文主要研究硬件載入TLB技術。

TLB prefetching技術通過硬件上的預測以及預載入翻譯的方式來隱藏TLB缺失造成的時間開銷。其主要思想是一個基于時效性的TLB缺失預測算法。時效性的概念是利用一個基于LRU替換算法計算出特定應用中每個被使用到的TLB表項的歷史使用頻繁度。

SpecTLB 針對TLB缺失的情況提供了投機的地址翻譯，而不通過跟蹤部分填充的大頁面保留頁表。當一次TLB缺失出現時，SpecTLB檢查該缺失的虛擬頁是否是大頁面保留頁表的一部分，如果是這樣，缺頁的物理地址可以使用大范圍內保留的小頁面的相對位置在該保留大頁面的開始和結束物理地址之間進行插值。

2 基于連續頁面合并以及緩存的硬件載入技術

針對硬件載入時間在整個TLB訪問過程總時間中占有巨大比例的問題，本文提出對硬件載入改進的兩種方法：

（1） 合并Main TLB中物理頁號、虛擬頁號均連續的兩個表項，擴大了Main TLB容量，降低TLB缺失率，減少硬件載入次數；

（2） 緩存硬件載入過程中第一次查詢頁表的到的PTE基址，有相同PTE基址的虛擬頁號將不需要進行第一次頁表查詢，節省了一半時間。

這兩種方法分別從減少硬件載入次數和縮短單次硬件載入時間上提升了旁路轉換單元的性能，同時降低了缺失率。

2.1 基于連續頁面合并的硬件載入技術

為減少硬件載入次數，本文提出一種用于連續頁面合并的LTLB（Large Page TLB），當TLB缺失時，進行TLB硬件載入，首先從頁表中獲得所需要的翻譯信息，在將該信息填回MTLB之前先檢查MTLB中是否有其連續頁面，若有則將兩個頁面合并之后填入LTLB，同時將合并前原本在MTLB中的表項無效掉，使其可以在未來存放新的翻譯信息。這樣做也就是將LTLB作為一個頁面是MTLB兩倍的大頁面TLB進行查詢，可以部分擴大頁面大小，增加第二級TLB容量，減少TLB 缺失次數。

在硬件載入到MTLB之前先檢查MTLB中該表項的前后頁面是否存在MTLB中，若在，則合并這兩個頁面存入LTLB，同時釋放掉被合并的那個表項。兩路組相聯的MTLB中若有連續的頁面，這兩個頁面一定出現在組地址連續的幾個表項中，因此只需要根據要填入的表項的虛擬頁號（VPN）最低位選擇跟組地址減1或是組地址加1的兩個表項進行比較。當Micro TLB命中，直接返回物理地址。當Micro TLB缺失，則同時查找MTLB和LTLB。若LTLB命中或者MTLB命中則可直接得到物理地址；若二者都缺失則需要進行硬件載入；在該機制下不會出現二者都命中的情況，一旦出現屬于硬件錯誤。若要進行硬件載入到MTLB，首先根據虛擬頁號找到要填的表項，查看該表項附近是否有連續頁面，若有，則將兩個頁面合并放入LTLB，并將原MTLB中的表項置為空，若沒有，則直接填入。

如果要進行合并檢查，則先根據VPN的最低位判定奇偶頁面，若是奇頁面，那么檢查是否跟前面一組中的兩個表項虛擬頁面、物理頁面都連續；若是偶頁面，那么檢查是否跟后面一組中的兩個表項虛擬頁面、物理頁面都連續。如果有連續頁面則進行合并后再填入LTLB，否則不合并直接填入MTLB。

2.2 PTE基址緩存的硬件載入技術

對于兩級頁表，需要進行兩次查找，硬件載入時查找頁表是非常耗時、影響性能的。首先將MPGD寄存器中的14～31位PBA與虛擬地址中的20～31位拼起來組成30位地址，再左移兩位得到32位地址。用這個地址查詢頁目錄表，將得到表項的10～31位與虛擬地址中的12～19位拼起來組成30位地址，再左移兩位得到32位地址才是頁表表項的地址。用這個地址查詢頁表，將得到表項的12～31位物理頁號與虛擬地址的0～11位頁內偏移拼起來組成32位地址，這個地址就是轉換好的物理地址。

針對兩級頁表查詢耗時的缺點，本文提出PTE基址緩存的硬件載入技術，就是在第一次查詢得到頁目錄表表項地址之前先查找一個PTE基址緩存表PTLB（PTE Base Address TLB），若命中則直接得到頁目錄表表象地址，而不需要再進行第二次查找。這可以大大減少頁表查詢的時間。

其中PTLB每個表項含兩部分，分別是12位的VPN1和22位的PTE基址。四個表項同時與所要查找的虛擬地址中的VPN1進行比較，若命中，則不許查找頁目錄表，直接得到PTE基址，與虛擬地址中的VPN2拼接作為頁表表項地址，得到所需要的頁表表項。

2.3 實驗與分析

本文選取EEMBC中的部分多媒體應用以及網絡應用測試基準程序，以32位高性能嵌入式處理CK510及其平臺為基礎，在原有兩級TLB 的基礎上設計實現連續頁面合并以及緩存及其控制邏輯進行實驗。

3 結 語

本文首先對旁路轉換單元載入技術做了介紹。然后對提出的基于連續頁面合并一級緩存的硬件載入技術進行了詳細說明。一是連續頁面合并，當TLB缺失時，進行TLB硬件載入，首先從頁表中獲得所需要的翻譯信息，在將該信息填回MTLB之前先檢查MTLB中是否有其連續頁面，若有則將兩個頁面合并并填入LTLB，同時將合并前原本在MTLB中的表項無效掉，使其可以在未來存放新的翻譯信息。二是將PTE機制進行緩存，在第一次查詢得到頁目錄表表項地址之前先查找一個PTE基址緩存表PTLB，若命中則直接得到頁目錄表表象地址，而不需要再進行第二次查找。最后通過實驗證明本文提出的基于連續頁面合并以及緩存的硬件載入技術能有效降低訪問時間。

硬件技術論文:基于工業環境下單片機應用系統硬件抗干擾技術的研究

[摘 要]由于現實工業環境的惡劣，意想不到的干擾源所產生的干擾，會對單片機應用系統的可靠性與安全性構成極大的威脅。輕則會使控制誤差增大，影響產品質量，嚴重時會使系統失靈、崩潰，造成重大損失。該文著重分析了工業環境下主要干擾源對單片機應用系統產生干擾的現象，同時就單片機應用系統采用硬件技術抵御干擾的對策和解決方法進行了探討。

[關鍵詞]單片機應用系統 工業環境下抗干擾技術 硬件抗干擾技術

1 引言

單片機在工業自動化、生產過程控制等工業領域的應用日趨廣泛，它的應用大大提高了產品的質量，有效的提高了生產效率。但是，由于現實工業環境的惡劣，意想不到的干擾源會產生出各種各樣的干擾，對系統的可靠性與安全性構成了極大的威脅。單片機系統必須長期穩定、可靠運行，如若沒有可靠的抗干擾措施，輕則會使控制誤差增大，影響產品質量，嚴重時會使系統失靈、崩潰，造成重大損失。本文著重分析工業環境下各種干擾對單片機應用系統的影響，并從硬件方面給出一些抗干擾對策和切實可行的解決方法。

2 干擾現象的分析

在工業環境下影響單片機應用系統可靠、安全運行的主要因素有多種。其干擾現象主要有：

1）在工業環境中當一些大型設備或用電量巨大的設備啟動和停機時都會使局部電網的電壓和電流產生較大的波動甚至造成電壓瞬時跌落，從而造成附近的單片機應用系統直流穩壓電源供電電壓的驟升驟降，造成干擾，影響系統的穩定性。

2）大型用電設備的啟停、工作與高壓狀態和高頻狀態的設備以及電磁開關工作時產生的電磁輻射干擾；雷電、電弧、廣播電臺等輻射的高頻信號產生的電磁輻射干擾都有可能從信號采集系統、輸入設備等輸入通道或強電、伺服系統等輸出通道進入單片機。另外形成寄生在電網上的各種高頻干擾信號，也有可能通過供電系統進入對單片機，造成干擾。

3）由于任何電源及輔電線都存在內阻、分布電容和電感等，正是這些因素引發了電源的噪聲干擾。此外在工業環境中由于電源系統的共用，多臺設備之間通過電源、地線也會產生相互干擾。

4）在工業電網電源中50HZ 的工頻干擾也會對單片機應用系統的輸入通道造成干擾，影響測量精度、破壞單片機的可靠運行和正?？刂?。

5）另外大功率晶閘管在導通時產生的高次諧波大電流，也可能向空間輻射或通過傳導耦合形成對單片機系統的干擾。

6）靜電和電磁感應干擾。這些因素對單片機系統造成的干擾主要表現為：侵入單片機系統輸入通道，使得數據采集誤差加大，甚至淹沒測量信號。破壞單片機片內RAM、外部擴展RAM、E2PROM中的數據，影響程序的正常運行。

3 硬件抗干擾對策和解決方法

硬件抗干擾技術是系統設計時首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道，保障單片機應用系統的安全。以下從四方面就單片機應用系統的硬件抗干擾技術展開討論：

3.1 電源系統的抗干擾措施

對于單片機應用系統來說，最嚴重的干擾來源于電源。一般解決的方法是：

1）為防止大型設備啟停時造成局部電網電壓波動，影響到單片機系統直流供電電壓的驟然升降，在單片機直流穩壓電源前添加一臺交流凈化穩壓電源以保證供電系統的穩定性，防止電源的過電壓和欠電壓；此外還應增大直流穩壓電源的功率儲備。

2）為防止電壓的瞬時跌落，添加后備電源供電保護系統。

3）為抵抗電網上的各種高頻干擾信號通過直流電源進入單片機，應采用隔離變壓器，并使其一次側、二次側之間均采用屏蔽層隔離，以減少其分布電容，提高抗共模干擾能力。即在電源變壓器初級繞組與次級繞組之間以及次級繞組之外包裹一層屏蔽層，同時將屏蔽層接入導通良好的地線；并將整個直流電源系統用金屬外殼屏蔽起來接地。實踐證明，接地技術是抑制噪音的重要手段。良好的接地可以在很大程度上提高系統的抗干擾能力。

4）利用低通濾波器濾除高次諧波，改善電源波形。

5）采用分散獨立功能塊供電，以減少公共阻抗的相互耦合以及公共電源的相互耦合。

3.2 輸入、輸出通道的抗干擾措施

輸入輸出通道是單片機與外設、被控對象進行信息交換的渠道。由輸入輸出通道引起的干擾主要是受到靜電干擾噪聲干擾和電磁波干擾，以及由公共地線引發的干擾。常用的方法有：

1）干擾和電磁感應干擾也有強的抑制作用。傳輸線采用屏蔽線。開關信號檢測線和模擬信號檢測線使用屏蔽雙膠線可以很好的抵御靜電和電磁感應干擾。

2）在實際工作中，用屏蔽雙絞線作長線傳輸線能有效地抑制共模噪聲及電磁場干擾，并應對傳輸線進行阻抗匹配，以免產生反射，使信號失真。對于模擬信號采樣系統抵御干擾，可以采用具有差動輸入的測量放大器，并采用屏蔽雙膠線傳輸測量信號。變送器傳遞的信號應盡量采用電流型傳輸方式，因電流型比電壓型抗干擾能力要高。

3）采用信號隔離措施將模擬電路通過隔離放大器隔離，數字電路通過光電耦合器隔離。模擬接地和數字接地嚴格分開，隔離器輸入回路和輸出回路的電源分別供電。同時考慮傳輸線的屏蔽技術，如采用屏蔽線、雙膠線等。

4）為消除電源系統的50HZ 工頻干擾，采用阻容濾波等技術，除在輸入通道的模數A/D 轉換電路中加入RC 濾波電路或50HZ陷波器外，也可在轉換器件上動腦子，例如采用采樣時間是50Hz 的工頻周期整數倍的雙積分式A/D轉換器。

5）選擇合適的接地點可以有效抑制地線噪聲，在一個存在有數字地和模擬地的單片機系統中，數字信號的地線和模擬信號的地線絕不能夠接錯。在線路設計中，必須將所有器件的數字地和模擬地分別相連，但數字地與模擬地僅在一點上相連。

6）應當很好的處理單片機應用系統強、弱電系統的隔離，是保證系統工作穩定?，F在常用的隔離方式是光電隔離，如在功率驅動電路中可以采用帶雙向可控硅驅動的光電隔離器件。需要注意的是：在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。

3.3 印制電路板及電路的抗干擾措施

印制電路板是系統中器件、信號線、電源線的高密度集合體，印制電路板設計的好壞對抗干擾能力影響很大。故印制電路板的設計決不單是器件、線路的簡單布局安排，因此在PCB電路布線中除應遵循PCB設計的基本原則外，還必須符合抗干擾的設計原則。通常有下述抗干擾措施：

1）將強、弱電電路嚴格分開，盡量不要把它們設計在一塊印制電路扳上。易產生噪聲的器件、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路。

2）電源線的走向應盡量與數據傳輸方向一致。電源的地線應盡量加粗。

3）為抑制噪聲干擾應盡可能在大規模集成電路的電源引腳和接地引腳之間焊接20PF左右的高頻濾波吸收電容，在各個供電接點上還應加足夠容量的退耦電容。

4）器件布置方面應把相互有關的器件盡量安置在一起，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。如時鐘發生器、晶振和CPU 的時鐘輸入端都易產生噪聲，要相互靠近些；CPU復位電路、硬件看門狗電路也應盡量靠近CPU 相應引腳。

本文根據實際應用經驗總結了單片機應用系統在工業環境下硬件抗干擾技術一些常見的對策和解決方法。此外如若在硬件抗干擾措施的基礎上，再采取軟件抗干擾技術加以補充，作為硬件措施的輔助手段，則會大大加強單片機應用系統在工業環境下的抗干擾能力。

硬件技術論文:基于POE技術的船用視頻監控系統硬件設計

摘 要：簡要介紹了POE技術的原理及應用，然后根據視頻信號傳輸的制式的不同，對目前視頻監控系統做了分類并分別對其特點進行了簡要介紹。提出了一種基于POE技術的船用網絡視頻監控系統的硬件設計方案。該方案按功能將整個網絡視頻監控系統劃分成三大部分，并對各部分的組成及設計原理進行了詳細闡述，最后對該視頻監控系統的主要特點及其在后期的推廣應用作了相應的評估。

關鍵詞：視頻監控；POE；網絡交換；視頻編解碼器

0 引 言

POE（Power Over Ethernet）也被稱為基于局域網的供電系統或有源以太網（ Active Ethernet），有時也被簡稱為以太網供電。這是利用現存標準以太網傳輸電纜的同時傳送數據和電功率的最新標準規范，并保持了與現存以太網系統和用戶的兼容性。POE技術在為一些基于IP的終端（如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等）傳輸數據信號的同時，還能為此類設備提供直流供電的技術。

在確保現有結構化布線安全的同時，保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。一個完整的POE系統包括供電端設備（Power Sourcing Equipment，PSE）和受電端設備（Powered Device，PD）兩部分。PSE設備是為以太網客戶端設備供電的設備，同時也是整個POE以太網供電過程的管理者；而PD設備是接受供電的PSE負載，即POE系統的客戶端設備。

1 視頻監控系統簡介

視頻監控系統按照視頻信號傳輸的制式不同，可分為模擬視頻監控系統和數字視頻監控系統兩大類。其中，模擬制式視頻監控系統組成框圖如圖1所示。

圖1所示的模擬制式視頻監控系統主要由前端設備（攝像機、鏡頭、云臺、解碼器等）、視頻矩陣及監控系統主機三部分組成。其中，視頻矩陣一般與主機在同一安裝位置，視頻矩陣至前端設備之間傳輸的是模擬復合視頻信號。模擬復合視頻信號為前端設備采集的現場信息，經視頻矩陣傳送至監控主機，監控主機的控制信號經串口傳送至解碼器，經解碼器解碼后實現對前端設備的控制。目前，模擬視頻監控系統主要存在以下幾個特點：一是電纜和部件數量多，不適宜遠距離傳輸，遇到故障時排除效率低；二是可擴容性差；三是兼容性差，不利于與其他設備進行資源融合。

近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展，視頻監控技術有了較快的發展，模擬視頻監控系統已逐漸被網絡化數字視頻監控系統所替代，其系統組成如圖2所示。

圖2中的網絡化數字視頻監控系統主要由用戶顯示控制終端、接入/交換設備、網絡編解碼器、前端設備（攝像機、鏡頭、云臺等）四部分組成。攝像機采集的現場視頻信息經網絡編解碼器數字化后輸出至接入/交換設備的網絡接口板，然后再經接入/交換設備進入干線網傳輸。用戶終端經授權后可進行查看，控制終端的控制信號經接入/交換設備、網絡編解碼器送至解碼前端設備解碼器，經解碼器解碼后實現對前端設備的控制。

因監視前端設備采用的是分布化接入、分布式處理，故大大降低了網絡化數字視頻監控系統主機的工作量。同時，因為系統的開放性，交換子網和資源子網相互獨立，交換子網為資源子網提供開放的接口，這也為后期監控系統的可擴展性提供了無限的可能性。

2 基于POE技術的船用網絡監控系統設計

針對目前傳統監控系統的以上特點，結合目前成熟的POE技術應用，下面提出了一種面向船用的新型的網絡視頻監控系統的硬件系統設計方案。

系統硬件設備主要包含前端設備（室內一體機、室外云臺、室外攝像機、防護罩等）、接入/交換設備、系統主機和多用戶終端四大部分；系統組成如圖3所示。

根據圖3所示，室外攝像云臺一體機以及室內攝像云臺一體機的供電由帶POE功能的接入/交換設備提供，云臺及攝像機的控制由用戶顯示控制終端或主機通過網絡接口送至接入/交換設備，進入干線，然后經交換設備內的路由選擇、傳輸后輸出至相應的接入/交換設備網絡接口板，再經對應前端設備識別后輸出至相應前端設備。由室內外攝像機采集的視頻信息經前端設備編解碼器數字化后經網絡接口輸出至接入/交換設備，然后再經接入/交換設備入干線，用戶顯示控制終端經授權后可進行查看。下面簡要描述系統各主要分機的設計原理。

2.1 前端設備設計原理

前端設備主要分為室內和室外兩種類型：室內型前端設備主要由攝像云臺一體機和前端設備編解碼器組成；室外型的前端設備主要由前端設備編解碼器、攝像機、鏡頭、云臺、護罩幾部分組成。其中，除去前端設備編解碼器需要自行設計外，其余部件可直接采購。前端設備編解碼器為帶PD功能的編解碼器，為了兼容，室內外前端設備采用同一型號的編解碼器?？紤]到室外設備的防風性，云臺的最大載重設計為5 kg，最大功率為30 W；攝像機和鏡頭功率約為15 W，因此供電端最大功率45 W即可滿足要求。本設計采用MAX5986作為以太網供電的控制器，其可提供單端最大70 W的功率輸出，可滿足室內外前端設備的供電需求。圖4所示是前端設備編解碼器的設計原理圖。

如圖4所示，前端設備編解碼器主要由視頻AD（TVP5158）、DSP視頻處理芯片TMS320DM6467、PD取電電路（MAX5986電路）以及DC-DC電路幾部分組成。

來自攝像機的復合視頻信號經視頻AD（TVP5158）采樣變換后經總線輸出至DSP（本設計采用的TMS320DM6467為DSP+ARM9架構的數字媒體片上系統，是TI公司的一款新型達芬奇技術數字媒體處理器），經其進行相應格式的壓縮編碼后輸出，然后經DSP片上系統集成的以太網外設發往接入/交換設備，經其進入干線傳輸。用戶顯示及控制終端的控制信息經接入/交換設備的帶POE功能的網絡接口板發送至前端設備的物理網絡接口，一路由MAX5986進行取電、DC-DC變換為編解碼器、攝像機、鏡頭、云臺等設備供電；一路進入DSP，由其片上集成的ARM9處理器進行控制實現數據解碼，實現對攝像機、云臺、鏡頭的控制。其中，調試鍵盤為前端設備單獨調試時使用。

2.2 監視系統主機原理

監視系統主機主要完成前端設備的錄像、其他設備視頻信號的接入、整個監視系統的監視及管理等工作。主要由一臺工控機、視頻采集及處理卡、大屏幕監視電視墻和硬盤陣列式長時錄像機等幾部分組成。均可通過采購部件解決，主機通過安裝視頻監控軟件實現對監控系統的控制及管理。

2.3 接入/交換設備POE供電網絡接口板設計原理

接入/交換設備POE供電網絡接口板原理圖如圖5所示。

如圖5所示，網絡接入/交換設備網絡接口板主要實現前端設備的網絡接入及用戶終端和前端設備間的網絡交換功能。網絡接口板主要由交換控制芯片VT6510、2M的SGRAM緩存、POE供電控制芯片MAX5982、微控制器STM32F103及相關外圍器件組成。其中，VT6510交換芯片整合了8個10/100 Mb/s 交換口及 2 個 Gigabit 交換口為單一控制芯片，符合最新的 IEEE 網標準，包括 802.3x 流量控制、VLAN 功能、高效能交換引擎及 IP 多點傳送功能，可完成8口的10M/100M自適應網絡無阻塞交換、存儲轉發。E2PROM主要用于保存交換設備的配置數據，在設備開機或者復位時，設備將從E2PROM讀出這些數據，用于系統初始化。微控制器采用ARM7架構的STM32F103，主要完成對寄存器的讀寫和與PC之間的通信，可以將網絡接口板配成各種工作模式，以滿足不同用戶的需求。MAX5982為POE供電控制芯片，其與整流穩壓電路配合完成PSE設備功能。

3 結 語

綜上所述，基于POE技術的網絡視頻監控系統具有數字化、智能化、自動化和網絡化等特點，其良好的擴充性、可管理性以及易于與其他系統的集成等諸多優點，使其大大地簡化和提高了信息傳遞的方式和速度。隨著網絡技術和計算機技術的不斷發展，基于POE技術和視頻交換技術的網絡視頻監控系統將會成為船監控系統的新標準。

硬件技術論文:基于SOC技術的三相電力能效監測終端硬件設計

摘 要 隨著智能電網的深入發展，為了滿足國網公司對能效監測的要求，設計了一種基于SOC技術的三相電力能效監測終端。它采用銳能微RN8316（SOC）為主控芯片，通過管腳資源配置，實現了電流電壓采樣計量、直流模擬量采樣、電壓質量監測、通信等功能。文中介紹了電力能效監測終端的硬件設計，提供了完整的設計方案，該方案不僅能提高終端的穩定性和可靠性，還能降低物料數量和生產成本。

關鍵詞 能效監測；SOC；RN8316

能源作為世界發展和經濟增長最基本的驅動力，是人類賴以生存的基礎。但隨著人口的日益增加和能源的不斷消耗，能源匱乏問題日益突出。電力作為重要的能源形式，在終端能源消費中所占比重不斷增大，因此，建設更加安全、可靠、環保、經濟的電力系統，不僅能在很大程度上化解資源、環境和投資壓力，而且還將帶來巨大的節電效益、經濟效益、環境效益和社會效益[1-2]。國內外研究和實踐證明，通過實施需求側管理、用能服務及能效監測，可以優化終端用戶用電方式、緩解電力供需的矛盾和提高系統可靠性、減緩電網設施的投資壓力、提高耗能企業的能源利用水平、減少能源的消耗、提高能源利用率、緩解能源的供需矛盾[3]。

隨著微電子技術和設計制造技術的發展，集成電路設計從晶體管的集成發展到邏輯門的集成，現在又發展到IP（Intellectual Property）的集成，即片上系統SOC（System-On-Chip）[4-6]。與單功能芯片相比，SOC芯片具有集成度高、體積小、印制電路板（PCB）空間占用少、功耗低、抗電磁干擾能力強、可靠性高、成本低等優勢。同時，可以有效地降低電子、信息系統產品的開發成本，縮短開發周期，提高產品的競爭力[7]。

1 RN8316（SOC）簡介

圖1 RN8316系統框圖

RN8316是深圳銳能微公司提供的一款低功耗、高性能、寬電壓、高集成度、高精度的三相MCU芯片，產品系統框圖如圖1所示。該產品內嵌32位ARM Cortex-M0核，最高運行頻率可達29.4812MHz，最大支持224Kbytes FLASH存儲器、16Kbytes SRAM和16Kbytes EEPROM，內置單cycle乘法器（32bit*32bit）、CM0內嵌系統定時器、2個DMA控制器，支持外部中斷等多種喚醒方式，提供完善的集成開發軟硬件環境。該芯片支持高速GPIO，可與不同電壓外設器件連接，最大支持10位ADC，8*32位的LCD，支持芯片電源電壓及外部電壓檢測。通信接口最大支持6路UART，2個7816口，1路I2C和1路SPI。同時，RN8316還集成了RTC、看門狗和加密處理器。

2 硬件電路設計

電力能效監測終端主要由電源模塊、計量單元、存儲單元、載波模塊、通信模塊、直流模擬量采集等部分組成。系統的結構框圖如圖2所示。

圖2 電力能效監測終端設計框圖

2.1 電源模塊設計

為保證終端能夠穩定工作，并具有良好的電磁兼容特性，電源模塊采用三路電源供電，分別為主電源8 V、兩路12 V輔助電源，之間相互隔離。主電源VDD8V通過LDO降為VDD5V和VDD3.3V電源，主電源5 V為SOC、紅外、電能質量監測模塊供電，主電源3.3V給計量芯片供電。一路ZB12V輔助電源用于載波電路供電；另一路AUX12V輔助電源為遙信電路供電，同時通過LDO降為AUX5V，為RS485、直流模擬量電路供電。電源電路設計如圖3所示。

2.2 采樣計量單元

采樣計量單元是電力能效監測終端的重要單元，設計中采用銳能微公司的RN8302計量芯片來實現對電壓、電流、功率、功率因數、諧波等數據的計量，并輸出有功、無功脈沖。RN8302占用SOC一路SPI，同時SOC配置中斷、復位口從而能夠實現對計量芯片的控制和通信。RN8302管腳資源配置如圖4所示。

圖4 RN8302管腳資源配置

采樣電路中，考慮到生產成本和計量精度，電壓采樣采用電阻分壓采樣的方式，UA/UAN，UB/UBN，UC/UCN為采樣信號，而電流采樣采用電流互感器采樣的方式，IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN為采樣信號，電路圖分別如圖5和圖6所示，電壓采樣電路中的1K電阻和電流采樣電路中的5R電阻采用精度1%的精密電阻，電容用于去耦和濾波，以保障采樣精度。同時電壓采樣信號可用于電能質量的監測，擴展電力能效監測終端的功能配置。

圖5 電壓采樣電路

圖6 電流采樣電路

2.3 遙信電路

電力能效監測終端配置兩路遙信端口，使用光耦LVT-816同SOC進行隔離。遙信電路原理圖如圖7所示。

圖7 遙信電路

2.4 RS485電路

在實際工程運用中，由于受到工程人員操作能力，經驗等因素的影響，RS485的A、B端子常常接反，導致不能夠正常抄表。因此，在電力能效監測終端RS485電路的設計中，采用了無極性485芯片ECH485NE，A、B端子正反接都能夠正常通信。終端配置兩路RS485電路，分別用于抄表和維護，占用SOC兩路UART端口，485芯片用光耦同SOC進行隔離。RS485電路如圖8所示。

2.5 直流模擬量電路

直流模擬量電路主要針對非電氣量的采集，該能效終端采用瑞薩電子的RL78/G13系列單片機進行控制，SOC通過一路UART端口進行通信，并配置復位腳進行控制。直流模擬量電路通過光耦同主電路進行隔離，終端配置了兩路信號的采集，拓展了數據的采集范圍，實現了采集和能效監測的多樣化。直流模擬量采集電路圖如圖9所示。

2.6 載波電路

電力能效監測終端的載波用于同能效采集服務器進行通信，載波電路占用SOC一路UART端口用于收發數據，占用一路7816口實現載波的設置、復位、事件輸出等功能，并通過光耦同SOC進行隔離，接口標準符合最新國網三相電表規范，可方便插拔和替換多個廠家的載波模塊，提升了產品的兼容性。載波電路如圖10所示。

3 結束語

本文在智能用電及能效管理的基礎上，根據電力能效監測終端技術標準，采用SOC芯片RN8316，進行了硬件的設計。相對于傳統的基于獨立功能芯片的用電終端，基于SOC的電力能效監測終端在功耗，穩定性，可靠性等方面表現更加優異，并且體積小，所用元器件少，生產成本較低，具有良好的市場前景。

作者簡介

黃月昊（1986-），男，江蘇鹽城人，助理工程師，碩士，任職于國電南瑞科技股份有限公司，從事智能用電技術方向。

岳鵬（1984-），男，山東濟寧人，工程師，碩士，任職于國電南瑞科技股份有限公司，從事智能用電技術方向。

硬件技術論文:物聯網技術下的綜合信息采集單元ICU硬件設計分析

摘 要：隨著我國信息技術的不斷發展，互聯網技術取得了巨大的進步?；ヂ摼W技術主要是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統等信息傳感設備，按約定的協議，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。在這種技術的推動下，環境監控系統中綜合信息采集單元的硬件設計面臨著全新的機遇和挑戰。本文主要通過分析物聯網技術下的綜合信息采集單元ICU硬件特點，從而提出具體的設計方案。

【關鍵詞】物聯網技術 ICU硬件 設計分析

隨著我國信息技術的不斷發展，在物聯網技術下的綜合信息采集單元ICU硬件設計面臨著更大的挑戰。ICU作為環境集中監控系統中的采集傳輸設備，在物聯網中起著重要的作用。面對當前信息技術競爭越來越激烈的現狀，綜合信息采集單元ICU要想擺脫傳統環境集中監控系統的弊端，必須要利用物聯網無線射頻技術、傳感技術，從而減少施工時間，提高工作效率。

1 綜合信息采集單元ICU

綜合信息采集單元ICU，即環境集中監控系統中的采集傳輸設備，主要有具備四個特征：一是傳感器，二是短距離無線通信，三是自組織網絡，四是低功耗路，在物聯網技術中處于感知位置的傳感設備，具備物聯網傳感設備所有的特征。綜合信息采集單元ICU系統主要有四個組成部分：一是無線溫濕度傳感器、二是無線水浸傳感器，三是無線智能協議轉換器，四是無線中繼/協調器。在環境集中監控系統的傳感設備中，綜合信息采集單元ICU主要通過運用物聯網的無線射頻技術以及嵌入式技術進行動力驅動，從而降低傳感設備功耗，不斷適應信息技術發展的需要。

2 物聯網技術下的綜合信息采集單元ICU硬件設計分析

2.1 無線溫度濕度傳感器

在現階段，我國國內的無線溫濕度傳感器大多采用了ZGBEE無線射頻通信技術與ARM Cortex-M3單片機技術，主要是通過監測環境的溫度與濕度，結合ZIGBEE無線射頻通信技術，將采集到的溫度與濕度數據上傳到監控單元的監控主機中。這種技術主要有三個方面的優點：一是降低功耗，二是具備自動休眠功能，三是具備自動喚醒功能。在電池的選擇上，主要使用3節AA型電池，低電壓預警功能突出，從而實現了現場工程的零布線。無線溫度濕度傳感器主要有四部分組成，即ZIGBEE無線通信模塊、溫濕度傳感芯片、電源管理芯片以及微控制單元MCU模塊。在技術的運用中，通過采用低功耗設計，從而增加電池的使用壽命。同時，在自供電模式的運用下，自動休眠和自動喚醒技術能最大限度地降低功耗，從而達到提高工作效率的目的。

2.2 無線水浸傳感器

在技術的運用上，無線水浸傳感器ARM Cortex-M3單片機技術以及結合了ZGBEE無線通信技術。ARM Cortex-M3單片機技術不同與傳統的單片機技術，是一個32位的核，通過采用新型的單線調試（Single Wire）技術，從而降低設計難度和應用障礙。無線水浸傳感器主要運用這兩種技術，從而達到監測設備的目的。在自供電模式下，采用低功耗設計，從而達到自動休眠與自動喚醒的功能。在電池的設計上，主要采用3節AA型電池供電，降低了功耗；在兩芯不定位漏水檢測中，機械性能強，耐腐蝕、耐磨損，并且環保，能及時對水浸作出信號告警。無線水浸傳感器主要有三部分組成，即MCU模塊、ZGBEE無線通信模塊、電源管理芯片。MCU，即微控制器，具有有限數字信號處理的功能模塊和模擬電路，其應用也越來越廣泛。ZGBEE無線通信模塊主要采用國外的無線射頻模塊，通過運用的LM367l芯片，從而實現技術的革新。

2.3 無線智能協議轉換器

在傳感設備中，無線智能協議轉換器主要是用于監控，通過遙測、遙信、遙調、遙控，將采集到智能設備的數據，結合ZGBEE技術上傳至接受設備中。在環境集中監控系統中的采集傳輸設備中，無線智能協議轉換器主要通過采用低壓直流長供電設計，在滿足動力監控實時性要求下，進行掛墻安裝。無線智能協議轉換器主要三個組成部分：一是MCU模塊，二是通信模塊，三是ZGBEE無線通信模塊。

2.4 無線中繼/協調

在環境集中監控系統中的采集傳輸設備中，無線中繼/協調器主要通過協調和中繼整個ZGBEE網絡通信系統，從而保障ZGBEE網絡的穩定性和安全性。在具體的運用中，對于無線中繼/協調器的要求主要有一個方面，即滿足動力監控實時性要求。在環境集中監控系統中的采集傳輸設備中，無線傳感器網絡在傳感器節點功耗上，主要由四個方面來決定的：一是通信距離，二是可靠性。三是自動網絡組織需求，四是在單一網絡中所需支持的最大節點數。因此，無線中繼/協調器主要是由MCU模塊和ZGBEE無線通信模塊組成，有利于降低功耗。

3 結束語

隨著我國信息技術的不斷發展，在物聯網技術的不斷推動下，綜合信息采集單元ICU主要通過運用物聯網無線射頻技術以及傳感技術，從而在環境集中監控系統的管理中，能更好地實現安裝和維護的零布線，從而縮短施工時間，提高運行效率。基于物聯網技術下的綜合信息采集單元ICU硬件，在設計上主要通過運用無線溫濕度傳感器、無線水浸傳感器、無線智能協議轉換器以及無線中繼/協調器，降低維護難度的應用障礙，從而達到降低功耗的目的，是我國信息技術上的一大突破。

作者簡介

薛波（1984年1月-），男，漢族，河北省石家莊市行唐縣人，本科，助理通信工程師。

作者單位

河北郵電通信工程建設監理有限公司 河北省石家莊市 050000