计算机硬件系统大全11篇

计算机硬件系统篇（1）

引言

计算机硬件是计算机系统中各种物理装置的总称，并且按照系统结构的要求可以将其形成一个统一的有机体，从而有利于实现对计算机内各种软件正常运行的有效维护。因此，对数据和程序进行输入和存储，按照程序加工数据是计算机硬件的主要功能。

1计算机硬件测试系统的设计规范

1.1通用设计方面的要求1）基于XML文件对测试时间和次数等通用参数的支持，配置时所输入的文件必须为该形式的文件，其中测试时间指的是测试所能够持续的时长；测试次数则是在指定测试时间内配置所完成的次数，每个测试所包括的不同可选测试项目的配置都是由XML文件指定的。2）每个测试工具只要是硬件相关，便都必须具备硬件显示信息的基本功能，如硬件测试的厂商、端口号、型号以及驱动的版本等，以UI模块的设计为准则实现对每个测试工具UI的设计。测试完成后，程序的返回值只有0与非0两种情况，其中0代表的测试正常，非0则表示测试过程中程序出现自定义的错误。3）测试模块需要设计成自动运行，即不要安装任何软件便可以自动运行，在同一目录内使用测试所需要的非Windows自库文件和相关执行程序。同时，编写者在测试模块要封装成相关测试构件的形式。1.2文档需求测试模块在进行交付和验收时需要提交完整的文档：1）交档的目录需要经过一定的交付流程；2）文档在设计过程中会涉及到多种软件的应用，如高层设计、组织结构、相关的文件关系图、数据流图以及流程图等；3）代码源程序，主要包括各种文件，如资源、程序代码以及其他文件等；4）代码所对应的各种程序设计文档，函数和全局变量的说明、函数输入输出以及关键数据的结构等；5）编译和使用过程中会用到相关的说明书，如各种执行文件的编译和生成、安装包的部署和发行、测试模块所使用的各种说明书以及要求Word和PDF所提供的各种格式以及众多版本等。1.3测试构件测试构件是由运行测试机上众多的个体模块构成的，而测试模块主要是每个单独测试项目所需要的各种文件的集合体以及按照各种要求完成对相关文件和数据的配置，如对处理器、内存以及硬盘的测试等。同时，在服务器或者PC等测试系统中，各种测试项目需要在同一个目录内进行集中统一的存放和管理。但是，测试构件可能是自行开发的也可能是集成第三方开发的，又或者是商业所集成的各种测试工具等。因此，测试构件构成的要求非常严格，不仅能够直接运行各种执行程序文件，支持和满足第三方程序的执行，将各种测试结果的数据收集起来经过整理确保其格式的统一性，并且对于各种商业测试还能实现自动安装以及完成相关的执行处理操作等。1.4目录结构定义测试流程是在测试构件中所引用的最小测试单位，但是如果测试程序是相同的，测试流程和参数不同，则生成的测试构件有很多个。但是这些测试构件所指的测试程序都是相同的，只是所包含的测试和数据配置有所不同。同时，测试构件在系统中是以目录文件的形式存在的，其名称的区分主要是目录名。

2各测试功能模块的实现

2.1处理器测试1）设计要求。处理器的测试往往分为功能和压力测试，对功能的测试是对处理器厂商、型号、类别、当前运行的频率、支持的指令集合以及标称频率的测试；压力测试则是对单核和多核并行压力的测试。2）总体设计功能的实现。一方面，可以显示CPU的各种信息，鼠标相关信息的安装，如驱动等，左右键的调换以及具体移动的数据；另一方面，还能测试CPU的速度。3）部分代码实现。CPU速度测试的原理原本就十分简单，即在规定时间内统计和记录CPU运行的次数以及变化情况，然后相应地计算出其具体的速度。本模块的模型是对话框形式，通过对各控件变量进行一定的类向导映射，以及定义相关时间类，通过单击相关事件按钮便能够测试速度的功能。另外，完成相应的测试之后，还会在相应的目录下面生成result.txt文件，以此来对本次测试的相关信息进行记录。2.2存储器测试1）设计要求。硬盘是电脑重要的外部存储器之一，不仅拥有超大的容量，并且运行速度非常快，并且其作为机械部件的一种，指标非常多，寻道时间、主轴转速都存在，单碟容量和内部所传输的速率是性能方面的主要体现。其中性能被限制主要与硬盘的子系统有关，虽然硬盘的外存很快，但是其速度相对于CPU内存而言非常慢。另外，存储器的测试主要包括对基本信息和读写的测试。2）总体设计。在Windows和Linux系统中都可以把设备当作相关的文件来操作，对于Windows系统而言，可以将串口1、2当作com1、2传递给CreateFile函数中，其中利用文件放路径的形式将所需要进行访问和操作的硬件设备全部指明是参数COM1和COM2的根本目的。这在一定程度上与所要访问的串行端口十分相似，并且还能实现对磁盘扇区的访问。值得注意的是硬盘操作的标识并不需要用disk1和disk2来标识。基于逻辑扇区在逻辑分区的上面，在对磁盘逻辑分区进行访问的过程中需要指定某种特定的格式。3）算法实现。Windows磁盘本身具有相对较大的缓冲区，在读取相关的磁盘数据时，系统实际读取数据的长度可能会比指定数据长，这样的好处便是当你下次再读取相关数据时，如果缓冲区保留了你所要读取的数据，便不需要读盘直接复制过去即可；在磁盘中写入数据时，系统会自动提醒你将数据复制到缓冲区，待写入成功之后，系统后台会逐渐在磁盘中写入数据。若编写程序时没有对上述因素进行考虑，则所测试的结果可能并不准确。

计算机硬件系统篇（2）

Abstract: The computer system failure is inevitable in daily use, in order to troubleshoot quickly and accurately, in addition to master the necessary basic theory needs to have a certain degree of access methods and troubleshooting skills. Starting from the fault classification, analyze the reasons for the failure of the computer hardware, and maintenance methods and techniques.Keywords: computer; hardware; fault; processing

中图分类号: G623.58文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

随着人类社会的不断发展，计算机的应用范围越来越广泛，应用程度越来越高，作为信息和传播的平台，计算机在人类日常生活和工作中占据着越来越重要的地位。但是计算机也像人一样，也会生病，也有寿命，也需要维持其机体的健康。毕竟计算机的操作者以及外部的环境条件千差万别，错误的操作和不利的外部环境会缩短计算机的使用寿命，造成计算机系统的某个部分不能正常工作或运算结果产生错误，严重的可使整套计算机系统完全不能运行。计算机的正常运行面临着一系列的硬件故障带来的威胁，如何甄别各式各样的计算机硬件故障，准确快速地对计算机发生的硬件故障做出诊断，运用有效地手段去除硬件故障对计算机正常运行的影响，意义十分重大。

计算机系统硬件故障分类

计算机硬件系统故障是指计算机中的电子元件损坏或外部设备的电子元件损坏而引起的故障。计算机系统是精密的设备，工作原理非常复杂，其机体电子元件模块成千上万，计算机系统发生的故障也多种多样，下面从几个方面介绍一下计算机硬件故障的分类。

按故障本质可分为元件故障、机械故障、介质故障

1.1.1元件故障主要是元器件、接插件和印刷电路板引起的故障。例如：二极管、三极管、电容短路造成电流过大，电阻变大使电路工作状态发生变化，器件参数漂移造成计算机系统工作不稳定，集成电路逻辑功能失效造成计算机功能错误，接插件因接触不良使设备无法工作。

1.1.2机械故障主要发生在外部设备中，如驱动器、打印机等设备，这类故障也比较容易被发现。

1.1.3介质故障主要指硬盘的磁道损坏而产生的读写故障。硬盘在使用过程中，因操作不当或主机振动，使硬盘磁道物理划伤；由于硬盘长时间不间断工作，某些地方反复读写，使硬盘片的某个地方损坏。

1.2 按故障成因可分为内部故障、外部故障和人为故障

1.2.1内部故障指设备内元器件性能不良，元件虚焊、腐蚀，接插件、开关、触点被氧化，印刷板漏电、铜断、锡连等诸多由于生产方面的原因造成的故障，元器件及机械部件的寿命终结也属这类故障。

1.2.2外部故障是用户使用的外部条件造成的，如由于电压不正常造成电源部分及电路元件的损坏；长期工作造成设备内大功率元件和一些机械部件的损害；温度、湿度、灰尘、电磁干扰等造成元件老化、性能下降等。

1.2.3人为故障是指由人为原因包括运输过程中的剧烈振动、过分颠簸；用户自己乱拆卸、盲目修改；带电插拔设备、设备之间错误的插接方式、不正确的BIOS参数设置等均可导致计算机系统故障。

2 计算机系统硬件故障检修原则

现在我们对计算机系统硬件故障和故障产生的原因有了一个大致的了解，那么应该如何检修这些故障呢?一般而言我们应该遵循以下原则:

2.1先软件后硬件

计算机发生故障后，要先排除软件方面的原因（例如系统崩溃、系统注册表损坏、BIOS参数设置不当、硬盘主引导扇区损坏等）后再考虑硬件原因，否则很容易走弯路。大部分电脑故障都是软件系统故障造成的，重新安装操作系统即可解决。

2.2先外设后主机

由于外设原因引发的故障往往比较容易发现和排除，可以先根据系统报错信息检查键盘、鼠标、显示器、打印机等外部设备的各种连线和计算机工作状况。在排除外设方面的原因后，再来考虑主机。

2.3先电源后部件

作为计算机主机的动力之源，电源的作用很关键。电源功率不足、输出电压电流不正常等都会导致各种故障的发生。因此，应该在首先排除电源的问题后再考虑其他部件。

2.4先简单后复杂

目前的计算机硬件产品并不像我们想象的那么脆弱、那么容易损坏。因此在遇到故障时，应该从最简单的原因开始检查。如各种线缆的连接情况是否正常、各种插卡是否存在接触不良的情况等。在进行上述检查后而故障依旧，这时方可考虑部件的电路部分或机械部分存在的故障。

3 计算机系统硬件故障排除方法

计算机系统硬件故障排除就是要利用各种知识和经验对故障进行查找和定位，并进行排除。

3.1 观察法

即通过看、听、闻等方式检查比较明显的故障。观察系统板卡的插头、插座元件是否变形脱落，检查各种插头是否松动、线缆是否破损、断线或碰线、主板及板卡电容是否爆浆。监听转动结构和噪声源工作声音是否正常，BIOS是否发出报警声。辨闻主机、板卡中是否有烧焦的气味,便于发现故障和确定短路所在地。

3.2 插拔法

计算机系统硬件产生故障的原因很多,主板自身故障、输入输出设备总线故障、各种插卡故障、插卡与接口接触问题均可导致系统工作不正常。采用插拔法是确定故障在主板或输入输出设备的简便方法。

3.3 交换法

将同型号插件板，总线方式一致、功能相同的插件板或同型号芯片互相交换，根据故障现象的变化情况判断产生故障的原因。

3.4 比较法

运行两台或多台相同或相类似的计算机,根据正常计算机与故障计算机在执行相同操作时的不同表现可以初步判断故障产生的部位。

3.5 清洁法

有些计算机故障，往往由于机内灰尘较多引起的，这就要求我们在维修过程中，注意观察故障机内、外部是否有较多的灰尘，如果是，应该先进行除尘，再进行后续的判断维修。

4 计算机系统常见硬件故障处理

计算机硬件系统篇（3）

中图分类号：TP207    文献标识码：A     文章编号：

    随着计算机的不断普及，其系统硬件故障成为令人烦恼的事情，并为我们的生活、工作及学习带来了很大的不便，对计算机系统的硬件进行维护保养，能够发挥计算机的核心服务功能，有效地降低硬件故障的发生率，延长了计算机的使用寿命，因此，对计算机系统硬件进行维护保养是很有必要的。

    1. 计算机系统硬件检测策略分析

    为了进一步了解计算机系统中硬件的配置状况，能够运用设备管理器进行有关的检测，我们能够先在计算机系统的桌面进行右键点击我的电脑，并选择属性选项，然后进入了系统属性窗口，且点击硬件选择设备管理器来检测计算机系统的硬件设备配置状况；进行显卡配置的检测时，当进入电脑后便运行了这个操作，通常显卡的有关信息会出现在屏幕的左上方，有显卡核心、版本及支持技术的信息状况，当我们想了解该计算机硬件中显卡的性能时，能够对显卡的版本进行核查，以明确厂商的版权、显存存量及制造方的信息等；当我们完成显卡的信息检测时，其硬件系统就会进入其他项目的检测，如硬件信息的显示，包含有CPU频率、内存容量、硬盘、光驱、主板芯片组及BIOS信息等内容，它们和IDE接口所连接的相关设备信息一块显示，我们能够对这些信息内容实施相应的检测，这是有助于对计算机的硬件系统故障进行简单地判断。运用DirectX工具的诊断来检测硬件，显现的诊断窗口能够显示硬件系统的选项内容，点击系统后就会出现计算机的名称、日期、操作系统、BIOS版本、制造商、内存容量及CPU频率等相关信息，当我们对显卡芯片及制造商等常规的信息进行查询时，能够在工具菜单的选项之中进行显示，容易被人们所忽略的硬件信息是音频信息，在这个软件的工具窗口里只要单击声音选项就能够获取有关的音频信息了，还能够单击sound的选项来简单检测声卡故障。

    2. 计算机硬件故障的排除及维护保养原则

    为了确保计算机电源的供应稳定性，应该注意计算机的工作场所要防潮及防尘，当空气中含有潮湿的水分时，会对计算机的元件产生腐蚀，并让它们过早地老化及废旧，而随着计算机部件的长时间使用，会积累大量地灰尘，这些灰尘能够把插槽及外设隔离，并让空气和外设也隔离，这样就会影响计算机的散热，让计算机的部件老化，并导致设备的接触不良及工作异常，可以说灰尘是计算机的无形杀手，在我们遇到计算机故障时，能够从以下原则进行着手排除，一是先对外部环境进行检查，像电源供应是否正常，设备的连接是否有松动，温度和湿度的检查；二是依据设备的指示灯来识别及判断设备的工作状态；三是进行灰尘的清理；四是软件及硬件故障的排除，对计算机系统的软件系统进行排查，尤其是操作系统病毒的排查，再查看设备驱动是否正常。当计算机系统出现故障后，还要本着从共性到个性、自低级向高级的排除维护原则进行处理，当确定为计算机系统的硬件问题时，除了从以上方面着手外，还应该从计算机系统容易发生故障的共性方面进行着手排除，再考虑可能存在的特殊状况，先检查计算机的外设连接及电源，再检查计算机的元件及芯片故障，查看计算机的部件是否老化及损坏，然后进行计算机外部设备的兼容性所引起故障，设备的跳线和BIOS的设置是否合理，其他各种软件故障是否存在等。

    3. 计算机硬件系统维护保养策略分析

    3.1 计算机的工作环境要保持洁净

    最好将计算机置于干燥通风的清洁环境中，当确实需要安装在环境不好的场所时，应该及时做好防尘及防潮工作，而且最好一月清理一次计算机的机箱内部灰尘，随时做好清洁工作，保证计算机能够正常有效运行。需要从以下方面进行防尘防潮工作，一是对风道及风扇经常进行清洁；二是注意计算机系统硬件中插头、插槽、插座及板卡金的手指部分进行清洁；三是对于使用的清洁工具应该是防静电的，当运用金属工具来清洁计算机时，应该切断电源并对金属工具实施泄放静电处理。当进行液晶显示器的处理时，不要使用化学溶剂及酒精来处理；四是在清理大规模的集成电路及元器件等时，应该用吸尘器及小毛刷等来清除灰尘，与此同时，还应该观察这些引脚处有无潮湿及虚焊现象，其元器件是否有变色、变形及漏液现象；五是当计算机比较潮湿时，应该先将计算机弄干燥后在进行使用。计算机在潮湿的环境中，其器件及线路板容易生锈及腐蚀，造成计算机接触不良、短路及数据不能使用等故障，但当空气太干燥时，又会引发静电的积累，对集成电路造成破坏，影响计算机程序的运行和数据储存等，计算机的工作环境湿度应该控制在30%-70%，并且要保持通风环境的良好；计算机工作环境对温度也是有要求的，通常15℃-30℃之间的温度是比较适宜的，当超出这个范围后，就会对计算机的的元器件产生影响了，当有条件的话可以在计算机房间内安放空调或者风扇也可以；对计算机进行良好接地系统的连接，能够降低电网的供电及计算机自身所产生的干扰及杂波，防止计算机系统的数据出错，还能够为故障电流给予回路提供，从而有效地保证了计算机的正常运行工作。

    3.2 计算机整体及系统外设的维护保养

    对计算机整体及系统外设的维护保养，除了环境的要求外，还应该注意以下事项，一是要保证计算机的定时开关机，以防止频繁地开关机及长时间地不开机等现象，从而预防计算机硬件系统的老化及腐化现象；二是电源的选择，为了让计算机能够正常运行应该选择有优质保证的电源，电源的插座要可靠牢固，且插孔充足，以防止漏电事故的发生；三是显示器的维护保养也是不能忽视的，它所受的主要是灰尘的侵害，为了防止灰尘可以加设防尘罩，并且应用专门的除尘工具进行擦拭，不可以运用酒精及化学溶剂进行清洁，而水的效果是不明显的。

    3.3 计算机系统硬件中内部元器件的维护保养

    对于计算机主板的维护保养主要注意下列三个方面，一是主板上的设备不能够进行随意地热插拔；二是保障设备之间具有良好的接触；三是要进行静电干扰的防止，不然会损坏主板内的细小设备。现在很多用户比较迷恋CPU频率比较高的计算机，其实现在市场上的CPU产 品大部分性能都能够满足办公娱乐的需要，对于处理器的工作环境是有要求的，其温度要控制在75℃以下，并且不能够工作时间太长，而CPU风扇就是CPU最好的保护设备，能够起到降温除尘作用，不过需要进行定期的保养。在内存的维护保养中，需要注意良好的接触、型号的兼容性及能够防止静电等就可以了。计算机的硬盘是进行数据存储标准设备，对于计算机用户来说是很重要的，也是很容易损坏的设备，在进行维护保养时，需要注意降低硬盘的使用负荷，并且避免损害性工作。光驱的故障主要是读盘较慢或者不能够进行读盘，这主要是激光头的数据读取出现了问题，若是灰尘过多就进行清理，若是使用寿命到了就及时进行更换就可以了。

    4. 结束语

    计算机的维护保养是件比较繁琐的事情，不仅涉及软件问题还会面临较多的硬件问题，而对计算机系统的硬件来说，其最大的敌人就是灰尘及潮湿腐蚀，应该做好基本的清洁工作，当出现故障时，要依据故障的排除及维护保养原则，进行计算机系统的检测，制定出有效的维护保养策略，从而保证计算机的正常运行。

参考文献：

计算机硬件系统篇（4）

中图分类号：TP307

1 计算机硬件的选购

计算机的硬件组成主要包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备。计算机各硬件的选购有不同的标准，选购参数也各不相同，具体如下：

第一，是CPU（中央处理器）的选购，CPU作为计算机的核心构件，对计算机的整体运行起着决定作用，它主要负责数据运算，控制程序的运行，计算机性能的主要判断依据是CPU的三个指标――核心数、缓存、主频。

第二，是内存的选购，所谓内存是计算机的主要存储器，作为主要存储器，其存储速度由于辅助存储器，在计算机硬件选购这一环节，内存容量是极为重要的，当前计算机内存容量主要流行的是2GB到8GB，更高容量的内存也已逐步兴起，并发展迅速广为所用，由此可见，内存的选购的主要参数是容量及主频。

第三，是硬盘的选购，所谓硬盘就是在内存作为主要存储器的前提下的辅助存储器，副主存储器的读取速度快、存储容量较大，硬盘接口分穿行和冰箱两种，当下开始流行无机械部件的固态硬盘，读取速度较原始硬盘有较大突破，SATA串行接口的硬盘是当前的主流硬盘。容量和转数是硬盘选购的主要参数。

第四，是显示器的选购，显示器是计算机的输出设备，当前液晶显示器以取代台式显示器成为主流，液晶显示器分为LCD和LED两种，这两种显示器的划分依据是显示技术的不同，LCD的显示屏有液态晶体组成，LED的显示屏是由发光二极管组成。显示器选购的重要参数主要包括以下几个：（1）对比度。液晶显示器要想展示丰富多彩的画面依靠的就是对比度，对比度良好的显示器可以还原出极具层次感的画面。（2）亮度。亮度可以提高液晶显示器对外界的抗干扰能力。（3）点距。点距是组成液晶显示屏各像素点之间的间距，该间距越小越好。（4）可视角度。苏伟可视角度是指液晶显示器不失真的范围，可视角度越大越好。（5）响应时间。液晶显示器对输入信息的反应速度就是响应时间，换句话说，响应时间就是显示器由亮转暗或由暗转亮的时间。响应时间越短越好。

第五，是主板的选购，主板是连接板，对上述各部件进行合理有序连接，它是计算机的重要部件，它主要由CPU插槽、内存插槽、南北桥芯片、各种扩展插槽、SATA接口、IDE接口、USB接口、外部接口、电源接口、电源供电模块、机箱面板控制开关接口等组成。主板支持硬件的能力及芯片是主板选购的重要参数。

第六，是显卡的选购，显卡的性质和主板类似，也是其连接部件的作用，主要连接主板和显示器，显卡分为两种：独立显卡和集成显卡，目前使用最多的是独立显卡。多数游戏玩家和各种设计师往往选择独立显卡，目前许多普通电脑使用者也大多选择独立显卡，独立显卡的显存在显卡上，显存的大小及速度是独立显卡选购的重要参数。

第七，是机箱的选购。机箱要与计算机各硬件的总能耗相适应，与主板板型相匹配。主板板型加大、功耗多的应该选择大机箱，反之选择小机箱。机箱在做工和材料方面应选择做工精细、板材厚实的，此外散热良好、可避免漏电、案件可靠的优先考虑。一般而言，普通商务办公选择中小型机箱；家庭使用选择大机箱。

最后是鼠标和键盘的选购，鼠标和键盘属于输入设备，即外部插件。质量好的鼠标指针定位准确、灵敏，按键弹性良好。质量好的键盘同样按键具有良好的弹性，松开后立即弹起，无水平方向晃动，且击键声音小。一般家用可选罗技、戴尔等中等价位的鼠标，办公选用较低价位的鼠标。

2 计算机系统的维护

2.1 计算机系统维护策略

第一，进行预防性维护。预防性维护根据业务发展趋势对一些可预见的可能出现的问题进行预防，对系统进行有针对性的改善，减少日后对系统维护的工作量。预防性维护可以改进系统的可靠性和容错性，是用户主动对系统进行的维护。第二，进行纠错性维护。日常简单地系统测试难以检测出系统中存在的所有问题，对于系统内隐藏的错误和程序运行的问题则由纠错性维护在计算机系统的使用过程中进行诊断和修复，从而保证系统的正常运行。系统的隐藏故障主要包括三种：编程性错误、操作性错误、需求性错误。编程性错误是由系统程序的逻辑性错误所致，主要表现形式是账目管理中的错误、程序运行时的自动停止等。操作性错误主要是人为造成的，由于程序使用人员的非法操作或违规操作导致的数据丢失或损坏等。需求性错误也是人为造成的，是业务人员由于经验不足，在程序运行的控制条件下出现的账目偏差等问题。计算机通过对系统进行纠错处理可以有效避免这些错误，保证系统健康良好的运行。第三，进行适应性维护。适应性维护是为了保证计算机系统能够适应不断更新的软件和硬件环境，提高系统运行效率，同时也是为适应设备更新和网络制度改革而进行的维护。另外，对于管理信息系统而言，应用对象的改变和信息的更新都需要系统不断进行适应性调整。适应性维护是对系统进行的重要维护措施，对系统的更新发展具有重要意义。

2.2 计算机系统维护的具体措施

首先，可以安装并设置杀毒软件和防火墙。众所周知，杀毒软件和防火墙对计算机系统的安全十分重要，对大部分非法访问起到了至关重要的限制作用。另外，防火墙可有效抑制计算机病毒的传播。当然，适当的设置才能发挥杀毒软件和防火墙的最大作用。用户在安装杀毒软件和防火墙的同时必须对其使用进行详细了解。其次，定期备份计算机系统信息。任何计算机在使用过程中都难以避免的会出现不可预见的系统故障，这些故障会损坏系统文件等，一些人为失误也会导致系统资料丢失等。Ghost软件是常用的数据备份软件，通过Ghost软件进行数据备份的方法主要有两种：（1）通过光盘进行Ghost数据备份。（2）通过Ghost软件在计算机硬盘上进行备份。另外，还可通过网络或隐藏分区进行数据的备份和恢复。再次，定期查补网络漏洞。网络漏洞查补可以减少非法程序对计算机进行网络攻击。采用agent方式与计算机的重要服务器主机进行连接，对检测系统的安全漏洞非常有帮助，并能及时锁定黑客破坏系统的方法，实时提醒用户进行各种漏洞的修补。另外，查补网络漏洞在保障系统安全的同时，还能有效保证数据库安全。由于各种不健全因素，计算机安装使用的各种软件都存在一定程度的安全隐患，对主机数据库进行筛选以便预测安全漏洞，并及时进行补救。例如通过口令密码等确定系统的安全系数，对存在的安全隐患采取相应措施。

3 结束语

计算机的使用和维护是一项复杂的工作，不仅需要掌握多种硬件选购的技巧和必要的杀毒软件等的协助，而且需要掌握多种日常维护的技巧。网络再带给人们便捷的同时也存在诸多安全隐患，如若使用不当将会给使用者带来麻烦甚至导致重要数据的丢失，本文针对硬件选购和系统维护分别给出了相关建议，但限于篇幅，笔者的建议不能覆盖计算机使用中遇到的所有问题，具体问题的解决方案需要用户在使用中不断积累，在此基础上优化计算机的安全隐患并发挥计算机对用户的积极作用。

参考文献：

[1]孙卓.加强计算机系统维护与管理的具体措施[J].中国科技纵横，2012（03）.

[2]沈大林.计算机硬件组装维护与操作系统[M].中国铁道出版社，2009，07.

计算机硬件系统篇（5）

1、计算机硬件系统仍然由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备5部分组成。

2、自第一台计算机ENIAC发明以来，计算机系统的技术已经得到了很大的发展，但计算机硬件系统的基本结构没有发生变化，仍然属于冯·诺依曼体系计算机。

（来源：文章屋网 ）

计算机硬件系统篇（6）

2、输出设备：将计算机的运算结果或者中间结果打印或显示出来。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪和传真机等。

3、存储器：存储器将输入设备接收到的信息以二进制的数据形式存到存计算机硬件系统储器中。存储器有两种，分别叫做内存储器和外存储器。

计算机硬件系统篇（7）

中图分类号:TP393文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)05-1242-02

Study of the Database in Computer Hardware Resource Management System

LI Ying

(Air Force Survey and Design Institute of Shenyang Military Region,Shenyang 110015,China)

Abstract: Computer hardware resource management system uses the Windows operating system, using SQL Server as a management database, Delphi as a development platform, according to the specific needs of the hardware resource management and integrated management of hardware resources, the actual usage, is proposed based on the management and operation of equipment, the static state of dynamic testing the method of combining the management.

Key words: Computer hardware resource; ICMP;Management system

一套完善的硬件资源管理系统,可以给硬件资源管理人员的设备管理带来极大的便利,但在实际使用过程中,硬件资源管理人员更关注设备运行的状态,例如:设备购买后是否上线运行,已经分配了什么IP地址,通过设备的流量,在线的设备是否出了故障等等。与之相应地国内外开始研究计算机硬件的管理方式和方法,希望能够通过开发出集中式的计算机硬件管理软件,解决运行中的各种管理要求。实际上,独立的适应某一个方面的计算机硬件运行状态管理软件已经开始出现,并对实际的计算机硬件运行管理产生积极的影响,但基于设备管理和设备运行状态管理相结合的综合管理系统的研究相对薄弱。

1 系统总体需求分析

硬件技术已经在各行各业中广泛应用,成为各种业务应用系统的支撑基础,硬件发展到目前这个规模,硬件管理已经成为计算机能否正常、有效运行的关键。硬件资源管理和运行管理作为计算机管理系统的重要内容之一,不仅可用来帮助管理者掌握硬件资源配置的各种信息,使硬件资源能及时地应用到最需要它的地方,充分发挥设备的作用,还可以帮助管理者了解当前运行中的硬件状态,是否存在故障,解决当前硬件存在的问题。准确、及时地了解硬件资源投入使用的情况,记录硬件运行的数据信息。并在此基础上辅助管理员及时准确地作出判断,完成管理与维护的一系列功能。在一些大的计算机系统中,配置一个专业的计算机硬件管理系统是非常必要的,一方面计算机硬件管理效率非常低,另一方面计算机硬件管理仅凭管理员经验是难以做到全面的,最终可能因一些未能及时发现和排除的问题给企业带来重大损失。要正确选择计算机硬件管理系统,一方面要从考虑用户的投资可能,另一方面还要对各种主流管理系统本身有一个较全面的了解。磁盘配额是一种基于用户和分区的文件存储管理。通过磁盘配额管理,管理员就可以对本地用户或登录到本地计算机中的远程用户所能使用的磁盘空间进行合理的分配,每一个用户只能使用管理员分配到的磁盘空间。磁盘配额对每一个用户是透明的,当用户查询可以使用的磁盘空间时,系统只将配额允许的空间报告给用户,超过配额限制时,系统会提示磁盘空间己满。磁盘配额根据用户拥有的所有文件所占用的磁盘空间来计算用户磁盘空间的使用情况,和文件所在的位置无关。文件的所有权通过文件的安全信息中的安全标识符进行标识,如果用户取得驱动器中某个文件的所有权,他已经使用的磁盘空间要加上该文件所占的空间。

2 功能模型设计

本硬件资源管理系统采用分层结构设计的方法,根据管理系统的不同需要,采用面向对象技术设计而成。系统功能模块化后将硬件资源管理系统划分为若干子系统模块,子系统划分为若干功能实现模块。这里的模块具有输入、输出、逻辑功能、和内部数据等属性的子程序。划分模块的目的主要是降低系统的开发难度,增加系统的可维护性。在对系统进行详细研究分析的基础上,将系统进行模块划分,系统划分为六个功能模块。

1)正常的管理从人员的管理开始,在任何系统中,人总是占主导地位的,人员管理模块负责设定管理人员个人信息的管理设置。

2)信息管理模块又分为二个子模块,设备信息模块和硬件资源模块信息。在这两个功能模块中,主要实现对管理中的静态信息进行采集和管理。

3)信息的综合查询模块负责静态信息的查询,可以按各种设定的条件筛选管理员需要的信息。

4)设备状态模块解决硬件资源的状态探测问题,这是动态管理的一个重要环节,收集到的状态信息是判断计算机硬件运行的依据,也是后面实现故障预警的信息来源。

5)故障报警模块负责故障设备信息自动报警发送。利用采集到的硬件资源的综合信息,并通过系统详细的分析,判断出正在运行中的计算机硬件系统是什么地方出现问题,并将故障问题发送至系统预先设定的地址。

6)动态计算机硬件状态的数据采集采用定时轮询机制,由计算机硬件管理员设置轮询时间。通过在程序中预先设定的时间触发器来进行控制,每隔一段时间就轮询一次,进行一次数据采集,并将采集到有关硬件资源的数据按预先设计的数据格式存入数据库,并形成日志记录,便于日后查询。故障处理部分负责对采集到的计算机硬件信息进行分析、处理。数据库的信息最终都以图形化的形式呈现给管理员,动态部分由于采用轮询的机制,所以可以实时显示最新的信息。以图形化界面显示计算机硬件的状态信息,便于计算机硬件管理员进行分析和处理,也便于形成电子报告,打印后存档。

故障检测的主要设计思路:通过应用数据库技术和ICMP协议技术相结合的方法,在设备信息管理的基础之上,检测出实际投入使用的硬件资源,由于所有投入实际使用的硬件资源都按照事先的规划,己经分配规划好的IP地址,对已经上线的设备IP地址定时发送ICMP报文来进行轮询扫描,发现计算机硬件中的路由、交换设备及需要进行动态管理的其它计算机设备的状态信息,以最快的速度发现出现故障的硬件资源,并将故障设备的相关信息存入相应的数据库表中。

报警功能模型的主要设计思路:通过应用数据库技术和计算机硬件技术相结合的方法,在故障检测己发现的设备信息的基础之上,通过查询故障设备状态表及发送方式的设置标志,结合实时通讯技术及网络邮件技术,将故障信息及时准确地发送至指定的管理人员手中。详细的思路如下:1)使用SQLSERVER建立设备管理数据库。通过建立设备管理表和设备状态表,实现相关数据的记录。2)通过对在线设备的轮询检测投入实际使用设备的实际状态,将检测的数据存入上述表中。检测的数据包含有所检测设备是否正常工作的信息。3)软件系统将根据数据库中的状态记录,并按照预先设定的方式,将报警信息发送给管理员,管理员将会及时获得设备的IP地址及相关信息,从而达到实时故障报警功能。计算机管理员根据报警信息进行故障处理,完成计算机正常维护的工作。4)所有的相关信息全部入库,以备查用。

3 数据库设计

1)数据库系统的选型

Windows 2003 server是目前微软推出的应用最广泛的服务器操作系统,堪称最具工作效率的基础架构平台。Windows Server 2003企业版支持高性能服务器,并且可以群集服务器,以便处理更大的负荷。通过这些功能实现了可靠性,有助于确保系统即使在出现问题时仍可用。在一个系统或分区中最多支持八个处理器,八节点群集,最高支持32GB的内存。可供用来在从工作组到数据中心的广阔领域内针对互联应用程序、计算机硬件系统和Web服务提供软件驱动。Windows Server 2003操作系统便于部署、管理和使用,是具备安全保障的IT基础架构,为实现互联解决方案和信息基础架构提供一个强有力的应用平台。所以,本系统开发的操作系统平台选择Win2003server,开发工具使用Delphi。由于使用的操作系统是Win2003server,因此数据库系统也必须是支持Windows操作系统的。结合本系统的实际应用需求,数据库选择Sql server。

2)数据表的设计

如表1~表5所示。

参考文献:

[1] 周媛,石跃祥.基于SNMP协议的局域网网络管理系统的设计[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2006(3).

计算机硬件系统篇（8）

中图分类号：TP307

当前，计算机已经成为人们办公和生活的一个不可替代的重要作用。和软件系统相比，计算机硬件系统在使用过程汇总更容易出现各种故障，因此必须做好计算机硬件系统的维护与保养，最大程度地延长计算机硬件系统的使用寿命，保障计算机安全、稳定的运行。

1 计算机硬件系统故障的影响因素

1.1 人为因素。人为原因是导致计算机硬件系统发生故障的主要原因，在长期的使用过程中，一些计算机用户忽视对计算机硬件系统的维护和管理，乱卸乱拆、乱改乱跳，导致计算机硬件系统的零器件丢失，或者在计算机操作过程中，用户用力过大，损坏计算机硬件设备。另外，计算机设备在运输和安装过程中，如果没有采取相应的保护措施，遭受剧烈的震荡，会严重影响计算机硬件系统的稳定性。

1.2 内部因素。内部因素主要是指计算机硬件系统自身质量存在问题，一些零器件性能较差，如硬件系统元件发生腐蚀、虚焊或者脱焊等，导致计算机硬件电路板铜断、触点被氧化、漏电等[1]。

1.3 外部因素。计算机硬件系统在使用过程中容易受到多种外部因素的影响，如计算机硬件系统设备老化严重、性能下降；电压不稳会导致计算机硬件系统电路出现短路甚至电源损坏；计算机长时间运行，内部散发大量的热量，如果散热不及时，会导致计算机硬件系统元器件被烧坏。

2 计算机硬件系统故障的维护措施

2.1 电源故障维护。计算机设备接通电源后，如果不能运行，指示灯不闪烁、电风扇也不转动，很可能是计算机电源发生了故障。计算机电源发生故障的原因主要有电源烧坏、计算机电源发生断路、启动按钮接触不良等。遇到这种情况，计算机用户要仔细检查电源的通电情况，判断计算机设备是否处于通路状态，同时检查计算机电源的插头和导线接头是否连接好。如果这些都没有问题，很可能是计算机电源已经被烧坏，用户要及时更换计算机电源。

2.2 计算机CPU故障维护。计算机CPU的散热情况对于硬件系统的运行状态有着直接的关系，一旦计算机硬件系统散热出现问题，大量的热量集聚在计算机设备内部，温度过高会影响计算机硬件系统设备的性能，导致计算机执行不畅、运行缓慢等，甚至会将计算机CPU烧坏。因此，用户在日常使用计算机设备的过程中，必须要注意计算机设备的散热处理，特别是在炎热的夏天，要及时清理计算机设备的排风扇，最好为计算机配置一个电风扇，加速计算机设备的散热速度。

2.3 计算机内存故障维护。计算机设备运行之后，显示器没有画面或者出现一些错误信息，始终不能进入操作系统，总是听到“嘟嘟嘟”的声音[2]，这说明计算机的内存卡发生了故障。这时，用户要将计算机电源关闭，将计算机机箱拆开，把内存条取出，然后进行开机检测。对计算机进行多次检测，检查是哪一根内存条出现了问题。仔细检查之后，如果内存卡不存在问题，要仔细将内存卡插在沟槽中，确保接触良好。

2.4 显卡和声卡故障维护。显卡是计算机系统散热的主要位置，对于计算机显示卡故障，检查沟槽中显卡，特别需要仔细检查计算机显示器信号线的接头和显卡插座之间的接触是否良好，在计算机的日常使用过程中，要注意计算机显卡风扇，检查风扇是否产生噪声、运转是否有摩擦。对于计算机声卡，用户在使用语音操作时，要尽量避免带电进行，在拔或者插耳机时，最后关闭计算机电源，防止计算机硬件系统设备出现损坏。

2.5 硬盘故障维护。计算机硬盘故障主要是指计算机系统无法识别硬盘。用户要注意检查计算机的数据线和电源线是否接好或者是否发生脱落，确保计算机硬盘的扁平信号或者电源线装好，同时要合理插接硬盘，避免发生冲突，如果计算机的IDE接口上插接了CM-ROM，重新插接一些数据线，如果仍然不能正常运行，很可能是计算机硬盘发生了损坏，用户可以更换一个新的硬盘。

3 计算机硬件系统的保养策略

3.1 正确使用计算机。计算机用户要掌握一些最基本的常识，例如在雷雨天气，要尽量避免使用计算机，防止计算机遭受雷击。计算机设备要摆放在房间靠窗户的位置，确保计算机良好通风。同时用户要正确使用计算机，养成良好的习惯，例如，在计算机开机时，先打开电源，等待一段时间之后，再打开计算机，由于我国家庭用户的电源多是220V标准电压，但是通常情况下计算机电源的电压多是110V的，如果打开电源之后立即运行计算机系统，会使计算机系统突然遭受较大的电压，导致计算机硬件系统设备老化或者损坏。另外，在关闭计算机时，要尽量使用计算机系统关机，不能直接关闭计算机主机上的开关，要尽量延长计算机硬件系统的使用寿命，关闭计算机设备后，尽量关闭电源，不仅有利于杜绝火灾隐患，而且可以节约大量的电能。

3.2 检测到位，保持环境清洁。计算机设备的运行环境最好保持在15-28摄氏度之间[3]，如果外界环境温度过高，会导致计算机硬件系统设备发生老化。因此，要避免将计算机设备放置在阳光直射的地方，阳光的直接照射会进一步提升计算机温度，影响计算机设备的运行状态。另外，要尽量控制计算机设备运行环境的湿度，如果空气湿度过小，计算机硬件设备很容易产生静电，损坏硬件系统元器件。如果空气湿度过大，计算机硬件系统电路板会出现发霉或者锈蚀等问题，造成电路板短路或者发生故障。

3.3 选择质量较高的硬件设备。在选择计算机电源时，用户不能贪图便宜选择劣质、功率不合适的电源设备，为了确保计算机硬件系统有持续、稳定和稳定可靠的供电环境，要尽量选择具有大品牌、优质的电源，配置插孔重组、具有自动断电功能的插座，严禁在同一个插座上安插很多计算机设备。另外，根据计算机硬件系统的设备型号，从防止静电、注意兼容性等方面，选择合适的硬件设备，为计算机CPU安装优质风扇，定期进行除尘，充分发挥风扇降温的重要作用。

3.4 加强计算机显示器维护保养。虽然计算机显示器只具有显示功能，长期暴露在灰尘较多的场所，不仅会影响显示器的运行状态，同时也会影响计算机用户的视力，因此用户要做好计算机显示器设备的防尘和除尘工作，在用户不使用计算机设备时，为计算机显示器盖上防尘罩，关闭计算机后要注意将显示器也关闭，定期使用专业的除尘液和除尘布轻轻擦拭显示器罩壳和表面，严禁直接使用水或者酒精擦拭显示器，高浓度的酒精很可能损坏计算机显示器。

4 结束语

计算机硬件系统维护与保养是一项长期的、复杂的系统工作，计算机用户在日常使用过程中，要注意掌握基本的使用常识和故障维护技巧，正确的诊断计算机硬件系统故障，从而有针对性的采取故障维护措施，尽量延长计算机硬件系统的使用寿命，确保计算机硬件系统安全、稳定的运行，提升计算机设备的运行效率，充分发挥其优势功能。

参考文献：

[1]李刚.论计算机硬件系统的维护与保养[J].科技风，2013（07）：55.

计算机硬件系统篇（9）

【中图分类号】TP309 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0211-01

一、计算机硬件资源管理系统的构成

资源管理是近代管理学的一个重要组成部分，是一个正在不断发展的学科，其在计算机系统方面的定义随着计算机技术和通信技术的不断发展而更新，现阶段计算机资源管理主要是指计算机设备、人以及其他通信手段组成的资源管理系统。由于通常计算机分为硬件部分和软件部分，因此计算机硬件管理系统其实是资源管理的一部分，或者是大系统下的一个子系统，主要负责计算机硬件各种资源的综合管理。计算机硬件资源管理系统的构成主要有两部分，一是系统管理的对象，二是管理对象的实现，也就是如何让实现管理。首先，计算机硬件资源管理系统的管理对象肯定是计算机的硬件，但是系统管理的资源并不是指实物，而是能够代表实物的数据，这种数据才对系统有价值。硬件是我们使用计算机的基础，硬件资源的一手资料也来源于硬件本身，例如门禁系统、打印机、硬盘等等，而这些硬件都对应着一些特征数据，例如门禁系统就能提供上机人数、金额、位置；打印机则提供要打印的内容、打印数量、打印规格等；硬盘则包含了对容量和存储内容的更改。这些数据才是资源管理系统所需要的数据，才是真正有用的资源。其次，计算机硬件资源管理系统是依靠硬件设备之间的一些联系和构成规则来实现管理。资源管理系统要明确两个因素才能实现对资源的管理，一是各要素和整体之间的关系，二是整体和运行环境的关系。以门禁、打印和硬盘为例，这三个部分是相互独立的，但是他们和整体的关系就是学生的基本信息，这些信息存放在数据库中，这样就建立了两者之间的关系，而各部分在操作之后还会把数据反馈给数据库。

二、计算机硬件资源管理系统的设计概述

（一）计算机硬件资源管理系统的设计原则

计算机硬件资源管理系统的设计需要遵循以下几个原则：整体性、先进性、经济性和可发展性。整体性主要是指系统的完整性，企业的管理是一个闭环系统，最终的目标是实现系统的完整，计算机系统虽然不会涉及到各个方面，但是必须在设计之初考虑到各个方面；先进性主要是针对计算机技术的飞速发展而设定的，也与系统安全紧密关联，往往更新的技术更有利于系统安全，不受外界侵袭，而先进性也有利于延长系统寿命；经济性，对于一个系统而言，多么庞大和高端并不是衡量成败的指标，很多系统盲目追求高端导致后期维护和管理异常困难，最终被废弃。所以资源管理系统要根据实际需要，既保证系统的安全，又要经济实惠；可发展性主要是指系统随着技术的更新而不断改进和扩展。

（二）计算机硬件资源管理系统的开发方式

目前计算机硬件资源管理系统的开发方式主要有四种形式，即购买现成软件包、自行开发、委托开发和联合开发。几种方式的选择需要综合考虑企业的实力和环境，最主要的是企业的经济情况。购买现成软件包是最直接的方式，一般是一些简单的管理系统，而且都是通用软件。优点是时间短、费用少，但是需要二次设计，这就比较麻烦。自行开发需要企业有较强的系统分析和程序设计人员，还需要一支专业的维护队伍，适合大型且安全性能要求高的企业和单位，例如研究所、计算机企业、重点大学等。优点是自己开发费用节省，而且一般会比较适合本单位使用，方便后期维护。但是也可能个受制于自己业务而忽略系统的优化性能。委托开发一般是企业没有设计的专业人才，只能依托其他专业队伍来完成，一般双方会签订商业合同，保证双方的利益。优点是省事省时，开发的系统技术水平较高，缺点是费用高，系统维护需要开发单位的长期支持。联合开发是介于自行开发和委托开发之间的一种方式。

（三）计算机硬件资源管理系统的设计策略

在设计策略上主要是注意开发的方法，根据对以往系统设计的分析，有几种方法是不可行的：组织结构法，这种方法比较机械的划分系统，没有考虑系统的完整性；数据库法，需要根据现有系统进行设计。目前比较好的设计方法有：自上而下的设计方法，这种方法从企业管理实际出发，从整体需求开始，逐渐将企业的需求从抽象到具体，逐步实现整个系统。而与之相反，自下而上的设计方法则是类似于搭积木的思想，逐层来实现系统。而现在这两种方法总是结合使用，首先完成整个系统的逻辑模型，然后寻找最优的物理模型，从逻辑模型到物理模型的实现就结合了自上而下和自下而上的设计思想。

计算机硬件系统篇（10）

中图分类号：TP316.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0049-03

随着软件在嵌入式计算机设计中的比重越来越大，为了减少开发成本，软件的可重用性设计就成为嵌入式计算机领域研究的重要问题。特别是应用于安全关键领域的软件，需要投入大量的时间和精力对新开发或移植后的软件进行验证和确认。在软件架构设计阶段进行可重用设计，可大大减少验证和确认工作量，从而降低开发成本，缩短开发周期。

根据摩尔定律，相同面积硅片上的晶体管封装数量每18个月左右就会增加一倍，而成本却成比例递减。在这一规律驱动下，新器件不断出现、旧器件不断停产，计算机硬件更新的速度很快，但使用嵌入式计算机的系统或设备的生命周期往往很长。在系统或设备漫长的服役期中，如果嵌入式计算机中的器件因故障等原因需要更换，常面临元器件的停产、断档，只能用其它相同或相似功能的器件来替换，替换后的验证和确认往往代价较大。如何保证让原来经过验证的软件可以不加修改地在新的硬件平台上顺利运行是我们面临的新问题。

随着嵌入式实时操作系统地广泛使用，通过设计硬件抽象层，建立硬件抽象层与操作系统的接口，可以分离硬件和软件，从而较好地解决上述问题。

1 软件结构模型

硬件抽象层封装了底层硬件的详细信息，为上层软件提供对低级资源的抽象访问。硬件抽象层不仅从逻辑上与操作系统进行分离，而且从空间上进行分离，硬件抽象层、操作系统能够独立编译，分别生成不同的映像。这种结构的好处是：在CPU的体系不发生改变，而仅仅芯片和硬件接口更改的情况下，操作系统和应用程序映像不需要重新生成。但这种分离结构使硬件抽象层、操作系统和应用映像间无法直接进行接口互访，需要通过一定的机制完成映像间的接口互访。软件结构模型如图1所示。

2 硬件抽象层的结构及功能

在上述软件结构模型下硬件抽象层的体系结构如图2所示，其功能如下：

（1）负责完成系统的引导和相关数据结构的初始化，并且启动用户配置的启动映像。

（2）映像管理。为了有效的对映像实施管理，硬件抽象层包含了一个映像管理模块用于完成映像的管理，管理映像的固化、擦除和加载。映像管理模块直接使用设备驱动完成对存储设备的访问。

（3）硬件抽象层的核心是所有体系结构芯片和设备相关的驱动程序，这些驱动将利用配置的方式提供给操作系统映像使用，当更换硬件平台时，只要更换合适的硬件抽象层就可以了。

（4）硬件抽象层包含一个目标机调试模块。这个调试模块可以完成基于硬件抽象层的软件的加载和调试。调试会使用设备驱动提供的功能完成与主机端的通信，并调用映像管理模块的函数进行映像相关操作。

3 硬件抽象层与操作系统接口的定义

硬件抽象层与操作系统接口向操作系统提供了一组标准服务来保证操作系统的硬件无关性，并作为操作系统访问硬件的桥梁。本文硬件抽象层与操作系统接口的定义主要参考了NATOSTANAG4626。根据功能的不同硬件抽象层与操作系统接口可以分为以下7组，如表1所示。

4 隔离机制的尝试

目前国内自主版权的操作系统中还没有完全满足图1所示的软件模型的操作系统，该模型是一个理想模型，本文选用嵌入式系统中广泛使用的VxWorks操作系统开展硬件抽象层与操作系统隔离机制的研究。

将硬件抽象层与操作系统接口函数加入VxWorks操作系统，改造后的软件结构如图3所示，操作系统内核Wind对硬件的操作只能通过放在操作系统层的函数库来选择合适的接口函数，然后通过调用该函数来访问硬件抽象层中经过改造的BSP函数（即与硬件操作相关的函数），从而实现了隔离机制。

5 验证与测试

硬件抽象层与操作系统接口的引入将原来VxWorks操作系统的功能分为两部分，一部分是接口之上与硬件无关的通用操作系统，另一部分是接口之下的硬件抽象层软件。将原来操作系统直接访问硬件资源变成为通过硬件抽象层与操作系统接口来访问，软件结构如此革命性的变化，其功能的有效性以及这种改变对系统实时性的影响将是验证与测试面临的主要问题。

由于篇幅所限，功能测试的方法及过程略去，重点介绍性能测试。评价嵌入式实时系统的性能指标多用特定操作的执行时间表示。执行时间的测量通常有两种方法：软件方法和硬件方法。其中软件方法是在被测试的软件两端添加时标，软件执行完成后读取记录的时标进行计算；硬件方法通常是使用示波器等测量工具测量指定的测试点，通过读取软件执行过程中产生的硬件信号波形来计算执行时间。软件方法比较简单，但时间精度不高；硬件方法与之相反，它有着测量工具所能达到的最高测量精度，但测量过程往往比较复杂。

根据本文对操作系统改造的影响范围，我们将主要测量系统初始化时间、中断响应时间和异常响应时间，通过这三个时间指标来分析添加硬件抽象层与操作系统接口后对系统性能产生的影响。其中系统初始化时间测量对精度要求不高，使用软件方法，其他两项指标的测量使用硬件方法。

5.1 系统初始化时间的测量

系统初始化时间是指从系统上电开始到启动函数usrRoot（）作为系统的根任务之间所用的时间。本文使用VxWorks中自带的时标读取函数vxTimeBaseGet（）来测量。函数vxTimeBaseGet（）可获取系统执行中的tick数，tick的频率为系统时钟频率的1/4。本文所选用的测试平台系统时钟为32MHz，因此tick的频率为8MHz。除去系统调用时压栈、出栈的过程，使用函数vxTimeBaseGet（）测量的时间精度可以达到微秒级，满足系统初始化时间测量的需求。

测量使用的主要代码如下：

UINT32 high，low；

UINT32 high1，low1；

UINT32 high2，low2；

vxTimeBaseSet（0，0）；/*计数清零*/

vxTimeBaseGet（&high1，&low1）；/*获取开始时间*/

…… /*系统初始化代码*/

vxTimeBaseGet（&high2，&low2）；/*获取结束时间*/

high=high2-high1；

low=low2-low1；

5.2 中断响应时间的测量

中断响应时间是指从中断产生到系统获知中断，并开始执行中断服务程序（ISR）的第一条指令所持续的时间。中断响应时间是系统实时性的重要指标，采用硬件方法对其进行测量，测量所选用的示波器精度可达纳秒级，确保测量精度满足需求。

在开始测量前，首先在中断处理程序的开始处添加一条语句，其作用是将硬件平台中的一位离散量从0置为1，作为进入中断处理程序的标志。然后示波器的通道A连接硬件平台的中断请求信号INQ，通道B连接离散量信号DIO，当中断产生时将触发示波器进行记录，截取示波器通道A和通道B的波形，进行测量和计算。图4为硬件方法测试示意图。

使用上述测试方法完成系统初始化时间、中断响应时间和异常响应时间的测量，测试结果如表2所示。

由上表可知添加硬件抽象层与操作系统接口后，系统的初始化时间、中断响应时间和异常响应时间与添加前的系统相比都有一定程度的增加，这是因为改造后的系统多了一层硬件抽象层与操作系统接口的函数调用，但这些时间指标仍保持与原来相同的量级。本文使用的测试环境处理器为PowerPC603E，如果选用性能更强的处理器，由于使用硬件抽象层与操作系统接口带来的性能损失将可以得到进一步缩小。测试结果表明本文研究的硬件抽象层与操作系统接口达到了设计的期望。

6 结语

目前国内针对硬件抽象层的研究刚刚起步，尚未形成相关标准。本文充分考虑嵌入式计算机的特点和要求，对硬件进行抽象，制定了相关接口，从而实现操作系统和硬件的隔离。通过对VxWorks操作系统的改造，验证了隔离机制，为嵌入式计算机硬件抽象层与操作系统接口的研究提供了一些可以借鉴的经验。

参考文献

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[2]A.S.Wake，Integrated Modular Avionics：Software Architecture Concept[R]， Technical Report BAE-BSE-SP-RES-000009，2003.

[3]黄永葵.SAEAS4893《通用开放式体系结构（GOA）框架》评析[J].航空电子技术，2007（1）：40-46.

[4]梅宏，申峻嵘.软件体系结构研究进展[J].软件学报，2006（6）：1257-1275.

[5]褚文奎，张凤鸣，张育等.基于COTS的军用软件保障问题研究[J].系统工程与电子技术，2007（12）：2166-2170.

[6]涂刚，张波，阳富民.《嵌入式操作系统移植技术研究》[J].计算机应用研究，2007（2）：83-85.

计算机硬件系统篇（11）

对于计算机控制系统而言，在技术应用的过程中可以分为两种系统形式，分别是开环控制系统、闭环控制系统。对于开环控制系统而言，主要是对于系统的输出量而言，在系统工作的过程中对于控制系统没有产生一定的影响，而在整个系统的工作过程中既不需要对系统的输出量进行数据的测量，也不用将反馈的信息输送到传入系统进行比较。而对于与闭环控制系统而言，主要是对控制系统有影响的影响的成为闭环控制系统，在整个技术的应用过程中，可以充分保证系统的稳定性。

一、计算机控制系统中的硬件

（一）硬件种类的技术应用

1、DDC控制系统。对于DDC控制系统而言，主要微机系统中的核心性内容，在使用的过程中会配备一定数量的设备，再通过与软件系统系统的组件，实现数据处理功能。DDC控制系统的优点：第一，通过DDC控制系统的应用，可以实现系统应用的灵活性，如果在系统应用的过程中，要改变或增加控制系统的基本功能，则不需要改变现场的控制组件的结构，就可以满足基本的需求。第二，DDC控制系统处理具有一定的控制功能之外，还具有丰富性的数据显示技术。但是，在整个控制技术的应用过程中，存在着较为严重缺点，对于控制系统而言主要存在于一台计算机上，如果系统发生故障，就会发生较为严重的后果。

2、PLC编程系统。对于PLC系统形式而言，在技术应用之初主要是为了取代继电器执行中的ON/OFF，所研制出来的。随着科学技术的逐渐发展，在PLC系统应用的过程中逐渐出现了模拟量以及控制系统，从而为整个数据的运算提供了充分性的保证。由于PLC系统在使用的过程中具有可靠性的特点，在使用的过程中将其与计算机综合成为一种系统形式，已经成为技术发展中的主要目标。

（二）硬件发展中的关键性技术

由于计算机技术、通讯技术以及网络技术的逐渐发展，通过PLC与DCS技术的充分融合，可以逐渐形成相互渗透、取长补短的技术应用形式。在PLC技术应用的过程中逐渐吸取了DCS回路控制技术、网络功能等多方面的技术应用形式，从而为整个硬件技术的发展提供了充分性的保证。与此同时，随着其他计算机控制系统的逐渐发展，控制系统在产品应用的过程中逐渐呈现多元化的技术发展形式，因此，在整个技术应用的过程中，向PLC技术转变、向现场总线控制系统转变逐渐成为计算机硬件系统中较为关键性的技术形式。

二、计算机控制系统中的软件

（一）软件种类的技术应用

1、PC总路线控制系统。

对于PC总路线的技术应用形式而言，是出现较早的控制系统形式，与之相关的软件种类也相对较多，可以分为通用的开发软件以及专用软件两种形式，通用开发软件包括VB以及DELPHI等，主要是应用与WINDOWS平台，开发人员可以直接利用WINDOWS平台实现人机界面的驱动程序，为整个技术的开发及应用提供了科学化的发展，这种技术形式特别适合应用在特殊控制算法及技术要求的过程中。但是，在技术应用的过程中也存在着一定的缺点，在管理的过程中，需要较大规模的数据时，对于数据的维护效率较低。

2、DCS控制系统的组态软件。

在计算机控制系统的应用过程中，通过DCS软件系统的应用，主要具有较为强大的组态功能，例如，SFC、FBD以及梯形图软件。在技术系统的应用过程中，可以根据不同的组态形式进行编程技术的使用，从而为整个技术的建立及发展提供充分性的保证，为整个编程技术的应用提供了便利性的服务。但是，对着计算机技术的逐渐发展，PLC技术形式得到了充分性的发展，其在使用的过程中性价比也具有一定的优势性。

（二）软件发展中关键技术形式。

在软件技术的发展过程中，技术应用的关键主要体现在以及几个方面：首先，先进化的控制是自动化领域中较为重要的组成部分，通过软件控制形成自动化的技术应用形式，同时也可以提供先进性的软件控制技术，例如，在控制系统建立的过程中，设置数据整定内容，批量的进行软件系统的管理，从而在根本意义上实现智能化、多变化的软件控制系统。而且，在整个技术应用的过程中，模型预估控制技术也得到了广泛性的应用。在人工智能控制的过程中将高级化的控制技术作为基本策略发展中的特点性，可以在一定程度上彰显出标准化的技术应用，例如，DLL、DDE以及 TEC1131等技术形式，在软件控制的过程中，逐渐形成自动化的技术应用形式，因此，网络技术的发展已经逐渐成为现代信息技术的主流形式。

结束语：总而言之，对于计算机控制系统而言，主要是在技术应用的过程中，将计算机技术与控制理论充分的结合，从而形成的一种技术应用形式。而在计算机控制系统的发展过程中，主要经历了简单控制到分布式控制的系统形式，是我国计算机系统的技术优化得到了充分性的保证。

参考文献：