计算机设计论文范文

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第1篇

1.1时钟电路PowerPC模块需要提供时钟信号供MPC107，VME总线接口电路，以太网接口电路，串口使用，为减少时钟种类，提高系统工作可靠性，将32MHz作为基本时钟，该时钟提供给MPC107使用，在MPC107内部经锁相环倍频后产生64MHz时钟分别供CPU和FPGA使用，MPC107提供3路32MHz的PCI时钟分别供FPGA，以太网和VME总线接口芯片使用，在FPGA内部将32MHz时钟分频为16MHz时钟供FPGA内部串口逻辑使用。25MHz时钟供以太网接口电路使用。高频时钟信号在源端串接22Ω电阻。

1.2电压转换电路PowerPC模块上的电源要求为MPC755内核电压为2.0V，允许偏差为5%;PowerPC接口电压为3.3V;MPC107，FPGA内核电压为2.5V，允许偏差5%，接口电压为3.3V;其他芯片均为5V或3.3V。2.0V、2.5V和3.3V的电源变换电路用DC－DC变换器JW1083实现。

1.3处理器电路PowerPC模块采用MPC755，芯片的最高工作主频为350MHz，核心频率设定为256MHz。PowerPC通过桥接器MPC107访问板内资源。主要集成以下功能块:超标量处理器、32kB指令Cache和32kB数据Cache、1MB的L2Cache接口、128位宽内部数据通道，64位系统数据总线和L2Cache总线、32位地址线、64位数据线、整型数据类型有8，16和32位、浮点数据类型有32和64位。MPC755的主要特性有:每指令周期可以从指令Cache中取4条指令;每时钟周期可以开始两条指令执行;每时钟周期可同时6条指令执行;大多数指令周期为单周期指令。MPC755有在系统测试和调试特性，JTAG接口可通过相应的硬件工具来测试数据处理。

1.4MPC107桥控制器MPC107PCI桥接器/集成存储器控制器提供MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX处理器到PCI总线的接口。MPC107提供功能有:一个高性能的存储器控制器，双处理器的支持，双通道DMA控制器，一个中断控制器，一路I2O消息控制器，一路I2C接口和一个时钟锁相环电路。MPC107内部有配置寄存器，配置寄存器基地址为0xFEC00000。MPC107主要特性:存储器接口是32位或64位数据宽度，频率66MHz，支持SDRAM、8位，32位，64位BOOTROM、支持数据校验，读、更改、写，ECC;处理器接口是处理器总线66MHz，支持第二个处理器、支持MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX处理器、支持存储器一致性、32位或64位数据宽度，32位地址;PCI接口兼容PCI2.1规范，32位PCI接口，操作频率可达33MHz，提供5个PCI设备的仲裁电路，有校验支持;还有2通道DMA控制器、消息管理单元、I2C控制器、可编程中断控制器、集成PCI，SDRAM时钟产生、可编程存储器和PCI总线驱动。

1.5存储器电路CPU模块上设计有8位BOOTFlash存储器、64位SDRAM存储器、64位Flash。CPU模块上MPC107内部实现PowerPC存储器控制器，提供地址译码、数据处理周期访问时序、SDRAM时钟等来访问存储器。通过控制MPC107内部的一些寄存器来完成这些功能。PowerPC模块提供64位宽度的64MB的SDRAM。SDRAM采用4片WED146S8030A实现，供电电压3.3V，时钟频率100MHz。MPC107内置SDRAM存储器控制器，提供SDRAM的时序控制逻辑，并可提供SDRAM的访问时钟，时钟频率设计为66MHz。PowerPC和PCI主设备均可访问SDRAM。地址空间位于存储器的低端0x0000000—0x03FFFFFF。访问方式及时序控制可控制MPC107内部的寄存器来实现。启动Flash采用容量为4MB，按8位工作方式访问，芯片采用SM29LV256实现，工作电压为3.3V。支持整片擦写，扇区写保护等。每个扇区支持100000次的擦写周期。Flash操作按Byte方式来访问和操作。启动Flash地址分配在存储空间的高端，地址空间为FFC00000H～FFFFFFFFH。用于PowerPC模块的启动，启动Flash上驻留启动程序，BIT测试程序，Flash在板编程程序和操作系统。Flash由8片16位存储器组成，芯片采用国威公司生产的SM29LV256实现，工作电压3.3V，设计容量256MB。支持整片擦写，扇区写保护等。每个扇区支持100000次的擦写周期，Flash操作按64位操作。Flash存储器用于用户程序的储存。NVSRAM容量32kB，数据宽度8位，芯片采用STK14C88－5C45M实现。

1.6定时器电路和中断电路MPC107提供4路32位计数器，在定时器计数减至零时产生中断，可用于系统定时或产生周期总断。计数器工作时钟为MPC107供SDRAM的输入时钟的1/8，精度±50×10－6;计数器0保留作为系统时钟，其余3路计数器用作用户时钟，定时范围为121ns～515s。PowerPC模块上的中断控制器由MPC107内部集成的可编程中断控制单元(EPIC)实现，该中断控制器采用OpenPIC体系结构实现，支持16级串行中断。中断控制器可根据中断源的特点设置中断的优先级和电平有效方式，中断的优先级可以通过软件进行设置。

1.7接口电路接口电路包括以太网通信接口电路、RS232接口电路、LBE总线接口和VME总线接口电路。PowerPC模块提供1路10/100MB以太网接口，采用Intel82551芯片实现。接口采用RJ45头双绞线。10MB以太网双绞线接口最大传输距离为185m。100MB以太网双绞线接口最大传输距离为100m。以太网地址存于Flash中，通过软件可以进行以太网地址的设定。两路RS232接口电路采用FPGA逻辑实现，8位数据宽度，按8位方式访问。提供两路RS232串行通讯接口，串行接口的工作时钟采用3.6864MHz，两路串行接口采用三线制传输，用于与开发平台的通讯，最大速率115kbit•s－1。LBE总线接口采用PCI总线实现，16位读写访问，在FPGA中设计实现PCI－LBE桥逻辑，实现PowerPC模块对LBE总线其他从设备的访问。当LBE总线访问超时(超时周期3.840μs)，报总线超时中断。模块采用UniverseII接口芯片实现VME总线接口，UniverseII主要特性包括:实现32位，33MHzPCI总线接口、内部集成大容量FIFO、提供可编程的DMA控制器、60～70MBit•s－1的VME总线传输速率、完全的VME总线地址和数据传输模式、功能强大的寄存器集、可编程PCI总线和VME总线访问、完全VME总线系统控制器功能、地址监视器功能和Auto－ID。UniverseII提供VME总线超时定时器，当VME总线超时，报VXBERR有效，结束当前VME总线访问。在FPGA内部设计实现VME总线接口访问超时中断，当访问周期超过16μs，则总线超时中断有效，点亮故障灯。

1.8控制逻辑电路控制逻辑由FPGA实现，采用Xilinx公司的XQV300芯片。主要实现以下逻辑控制功能:串行中断控制逻辑、复位逻辑、看门狗控制逻辑、访问Flash存储器逻辑、访问串口控制逻辑、离散量端口控制逻辑、RS232异步通信逻辑、LBE总线接口逻辑。

2软件设计

系统软件是系统硬件与应用软件之间的桥梁，其为应用程序的开发提供支持。PowerPC模块系统软件包括系统引导程序，VxWorks实时操作系统，在板编程程序，PUBIT以及硬件驱动程序等。硬件系统通电后首先执行引导程序，引导程序根据离散量GSE#状态，判断显示维护菜单，或者启动应用程序，根据离散量DISin0状态，判断加载0#区应用程序或加载1#区应用程序。系统加电后在启动操作系统之前，首先运行加电BIT(PUBIT)，对硬件资源进行检测。PUBIT只包含产品的检测，检测结果存放于NVSRAM中，应用程序可通过函数读到PUBIT的结果。用户产品的硬件检测在应用程序中完成，通过读取系统软件提供的PUBIT结果，应用程序可以获得整个硬件资源的检测信息。在板编程完成将程序或数据固化到Flash存储器的功能，在板编程可通过串口实现。在板编程模块由两部分程序组成，分别驻留在为目标机和宿主机上，目标机上的程序完成固化数据的接收，Flash存储器的数据的写入，固化后数据的校验，Flash测试代码和的计算;该部分程序事先固化到系统中，当系统处于编程状态时，启动它运行。宿主机上的程序完成固化文件参数的读取和固化数据的发送工作。

操作系统配置的功能包括:提供标准C/C++支持;提供文件系统以及标准输入输出支持;提供硬件初始化、信号量、消息队列、例外处理等系统内核功能支持;提供系统缓冲区、双向链表以及环型缓冲区等管理支持;提供网络接口的WDB调试支持;提供核心硬件管理功能，包括系统存储器、Cache、时钟、浮点运算、网络接口等的支持;提供多任务调度管理功能。设备驱动程序分为两类:一类是操作系统工作必须的硬件资源的设备驱动软件(BSP)，这些驱动程序必须与操作系统捆绑在一起，由操作系统统一管理;另一类是系统中其他硬件资源的驱动软件，这些程序独立于操作系统，以硬件支持库的形式提供用户调用。属于第一类的驱动包括时钟驱动、中断控制器驱动、串行调试通讯接口驱动、网络接口驱动等;属于第二类的驱动包括Flash存储器读写驱动，VME总线驱动程序，IO模块驱动程序等。为保证程序的可移植性和兼容性，需保持底层驱动函数接口保持不变。

3结束语

第2篇

（1）更深入地掌握计算机技术基础知识；（2）领导各专业新产品/作品或系统的开发与运行；（3）理解计算机技术发展对专业、职业乃至产业的重要性与战略影响。大赛旨在促进培养具有更好的计算机技术基础知识、能领导专业作品创新开发与运行、能胜任职场组织管理并且具有社会责任感的设计师。大赛的创新性贡献是使学生通过对参赛作品的开发与运行，用项目生命周期管理步骤（见表1），把职业工作所需具备的知识、能力和素质分解整理，使之成为整个参赛过程必须展示和经历的环节。这些环节要细化到可以直接观察到学生的表现行为、创新能力、学习能力、组织能力的程度，可以作为学生学习效果及其职业衔接程度的测量依据。在“如何做”方面，文科计算机教指委首先采用了建构主义教育理论，提出大学计算机技术相关教育教学的内容结构、课程结构、知识点结构，并通过“两个文件”指导参赛作品开发的实施方法。这些文件从基本理念、培养目标、所涉及课程体系、知识能力构建、实践训练环境、教师能力和考核评估等各个方面指导文、史、哲、法、教、经、管、艺各学科的计算机技术教育的实践。其他参与主办的教指委也从各自学科类属、办学层次上规范了计算机知识教育和应用能力的培养目标，规定了大赛的作品背景、专业关联、课程关联、职业关联和能力素质，这对各级各类高校计算机技术教学的指导示范作用不言而喻。

2大赛的特色打造

实事求是地说，目前国内面向大学生的学科专业知识技能竞赛有160余种类，国外计算机知识技能竞赛也有很多，其中以“ACM/ICPC程序设计竞赛”最为著名，为了阐述我们的创意和特色，有必要对典型赛事进行分析。

2.1ACM/ICPC程序设计竞赛剖析

ACM/ICPC竞赛要求学生以团队的形式代表学校参赛，每队由3名队员组成，每位队员必须是入校5年内的在校学生，最多可以参加2次全球总决赛和5次区域选拔赛。比赛期间，每队仅有1台电脑，需要在5个小时内使用C、C++、Pascal或Java中的一种语言编写程序解决8或10个问题（通常区域选拔赛设8题，全球总决赛设10题）。程序完成之后提交裁判运行，运行的结果会被判定为“正确”或“错误”并及时通知参赛队。有趣的是，每队在正确完成一题后，组织者将在其位置上升起一只代表该题颜色的气球。最后的获胜者为正确解答题目最多且总用时最少的队伍。每道试题计时将从竞赛开始到试题解答被判定为正确为止，其间每一次提交运行结果被判“错误”将被加罚20分钟时间，未正确解答的试题不计时。例如：A、B两队都正确完成两道题目，其中A队提交这两题的时间分别是比赛开始后1小时和2小时45分钟，B队为1小时20分钟和2小时10分钟，但B队有一题提交了2次。这样A队的总用时为3小时45分钟而B队为3小时50分钟，所以A队因总用时少而获胜。与其他计算机程序竞赛（如国际信息学奥林匹克，IOI）相比，ACM/ICPC竞赛的特点在于其题量大，每队需要5小时内完成8道题目甚至更多。另外，一支队伍3名队员却只有1台电脑，使可用时间显得更为紧张。因此除了扎实的专业水平、娴熟的程序语言能力、高效正确的算法推演外，良好的团队协作和稳定的心理素质同样是获胜的关键。一个问题曾经困扰笔者多年：在ACM/ICPC竞赛中，为什么公认的世界计算机技术教学科研名校，如MIT、StanfordUniversity、UCBerkeley、CMU等，表现不如中国和俄罗斯的高校？根据多年的跟踪和对其赛事的分析，笔者认为：在美国乃至整个北美，总的大学教育理念是培育学生的创造性思维和从事开创性工作的能力，其整体教育体系是不赞成学生做大量重复性工作的。美国更注重培养学生研究性学习和集成性创新的能力，ACM/ICPC竞赛虽然提倡创造，但归根结底强调的是解决问题的能力，而原始创新创意、持续学习和创新的能力却无从体现。可以说ACM/ICPC竞赛虽然要求很高，但它仍然属于单项知识技能的竞赛，它对学生的要求和训练仍然不够全面。这大概就是为什么美国学生在参加此类竞赛中成绩乏善可陈却又持续产生了大量顶级计算机科学家和工程师的原因吧！

2.2大赛的特点

ACM/ICPC竞赛虽面向高端，但也有不够全面的一面。而国内众多面向大学生的学科专业知识技能竞赛虽然很多，但体现综合性、创新性、实践性、持续性和兼容科技知识与人文精神的依然极少，而这也正是中国大学生计算机设计大赛的独到之处。具体表现如下：（1）综合性。首先是过程的综合性。作品生命周期表明从作品创意到完成，基本预演了职业工作中从产品创意到完成的过程，训练了学生CDIO（构思conceive、设计design、实施implement和运行operate）的能力。其次是内容的综合性。大赛鼓励参赛学生跨学科组队，大赛的竞赛规则也有利于技术和艺术俱佳的作品脱颖而出，从而促进学生智育和美育的协调发展。（2）创新性。大赛仅设参赛作品类别，不规定作品功能、效用和场景，由学生根据学习生活、研究实践的感悟和发现，针对技术、管理、经济、社会、文化等问题提出创意，既实现了海纳百川、才思泉涌，又做到了推陈出新、针砭时弊。即使是命题创作，所谓的命题也仅仅指定当前自然或社会的某个焦点，如奥运、水、绿色与环保、运动与生命等。（3）实践性。与单纯的创新创意不同，大赛强调的是谋事的灵感，而参赛作品要求是可以运行、表达、运用的成品。这就要求学生不仅要谋事，而且要做事，从而不得不掌握谋事与做事的本领，实现学习与工作、专业与职业的衔接。（4）持续性。主要体现在不以大赛成绩定成败。大赛所设置的各环节促进了组织者与参赛者，作品评价者与作品作者，作品展示者与观赏者之间思想的交流和观点的交锋；促进了参赛学校、学生、指导教师相互之间的学习、借鉴和欣赏。这不论是对作品的改进、创作机制的完善，还是学生学习目标、职业目标的明确，乃至对教师教学方式方法的创新、培养指导过程的管理，都发挥着持续的促进作用。从这一点来说，任何参赛师生，都有持续发展的空间，都会从大赛中持续受益。（5）科学技术与人文精神的兼容性。从学生成人成才的目标出发，必须兼顾科技知识与人文精神的培养。历届大赛命题或结合自然社会与经济文化热点提出参赛作品艺术表现的目标和数字化渲染的目标，或把民族民俗等元素指定为数字媒体创作的主题，或引导学生针对经济实体的实际运营构造计算机辅助平台，或要求学生就文教组织管理等问题提出并实践解决方案，这些都很好地贯彻了培养目标。此外，大赛还打造并维护了以下重要特点：（1）客观性。上述多方面的特性同时也决定了作品评优的艰巨性。为了维护客观性，大赛始终坚持现场总决赛，通过作者现场运行作品和答辩，评委确认其原创性；特色作品通过现场展示接受公开检验并实现相互学习和交流；评委通过现场公开点评传达评审观点和作品的内涵。（2）可操作性。为了充分发挥参赛学生的能力，从本质上体现竞赛的公平公开公正，必须持续、准确、翔实地公告竞赛的规程、范围和流程节点。因此，历年大赛都会通过清华大学出版社、中国铁道出版社等知名出版社正式发行《中国大学生计算机设计大赛参赛指南》。该书全面介绍大赛要求、主题及办赛细节，其中登载的以往优秀作品为持续创新提供了接力棒。2014年大赛与百度合作建立了覆盖面更广的作品鉴赏平台、评审平台、素材存档平台，这不仅提高了办赛效率，也提高了参赛学校组织创作的可操作性。（3）教学相关性。大赛发展为多个教指委联办的重要目的，就是推进“高等学校创新能力提升计划”在计算机技术相关专业和课程教育教学中的落实，发挥各教指委对教育教学问题的指导咨询作用。大赛设置基本知识测试，力图贯彻《高等学校文科类专业大学计算机教学要求》和其他教指委就各自学科类属、办学层次制定的培养目标规范；评委审核作品的设计文档时，力图体现职业工作中对设计师通行要求(CDIO)的CD部分；大赛坚持现场调试演示作品，力图体现职业工作中对设计师通行要求(CDIO)的IO部分。至此可见，大赛事实上已建立与几乎所有学科的计算机教育教学的直接关联。（4）服务相关性。借助大赛平台，组织方在赛场外因地制宜、因人而异、因时而异地组织了学术报告、企业参观、企业招聘等活动，直接服务于参赛师生。

2.3大赛的意义

大赛设置的考试、陈述、调试、演示、审查、答辩等环节，尤其注重对以下3个方面的能力培养：（1）对学生项目能力的培养与检验。把项目实践作为专业和职业衔接的要点具有两个方面的意义：其一，专业教育的目标是培养学生成为合格的职业实践者，而参赛作品开发项目要求在特定的资源约束下实现特定的构思，使学生具有身临其境的职场体验；其二，专业教育的过程是使学生把学到的内容应用于职业实践，因此，专业教育不仅要求学生对技术基础知识有更深刻的理解，更需要创造必要的环境和方法帮助学生理解职业实践并且学习其中的思维、能力和行为，而参赛作品开发项目从多个方面为这样的衔接提供了保障。（2）大赛对学生综合应用能力的培养与检验。我们认为，中国大学的计算机教育所面临的挑战不仅仅是简单的加强基础、拓宽口径或增强单项实践能力的问题，它是教育的发展与科学、技术、工业工程实践和文化素质发展不协调所带来的问题，同时它还面临社会信息化与经济国际化的问题。因此，计算机知识教育的改革需要整体考虑，探索一体化的能力提升和扩充方案，而以项目竞赛促进教学改革必然是一个可行的途径。（3）大赛对学生学习能力的培养与检验。建构主义认知观认为：应该使外在客观的知识结构通过学生积极主动地运用与重组而内化为认知结构。因此学习者的学习过程同时包含两方面：对新信息的意义建构和对原有经验的改造与重组。大赛参赛指南要求学生以命题或创意为引导，以作品研发、运行、维护和废弃的全生命周期为背景环境，建立相互支撑和有机联系的知识体系，让学生主动地学习和实践知识，这无疑提高了学生的学习能力。此外，大赛还有利于创新创造能力、团队协作能力等众多能力的培养与检验。

3结语

第3篇

1.1传播功能的定位

数字媒体首先仍是媒体，不同于传统媒体的只是将媒介进行了电子化，当然在电子化的过程中也创造了一些新的媒体形态，如计算机游戏、虚拟现实等，但从传播的形式与效果上判断，其最终仍是从属于媒体的范畴。“传播学之父”威尔伯·施拉姆将媒体的功能分为政治功能、经济功能与一般社会功能，其中每一项都在强调媒体存在的意义。在大赛作品中，强调最多的是媒体的一般社会功能，诸如公共认知的传达、社会规范的宣传以及带有定制属性的信息组织等，还有一部分是建立在社会功能之上的大众娱乐。以2013年第六届大赛为例，该轮大赛的主题设定为“水”。在参赛作品中，半数以上的作品以直接的手法宣传水的重要性及如何以环保的方式节约用水。这一定位本身没错，但在其功能层次上，只是挖掘了第一层社会功能，而经济功能和政治功能的挖掘仍存在很大空间。所以虽然大赛中最终也有以定位环保的作品获得了一致好评，但在此，笔者以北京体育大学的DV影片《上善若水》这一作品的功能定位为例来提醒大家，切不可忽略功能空间的挖掘与拓展。该作品讲述了挪威交流生Vik（文思芮）来到中国，亲身感受中国文化魅力的故事。片中挑选了书法、太极拳以及茶道这些中国文化中的典型，将水的概念融入其中，展现笔锋的刚柔并济、招式的有形无形、茶道的包容无事。作品换一个视角，以水为切入点，深入浅出地讲述了博大精深的中国文化。《上善若水》作品画面如图1所示。

1.2受众人群的定位

媒体用于传递信息，所传播的内容及其表现形式自然在传播之初就已设定，而不同的年龄层、教育背景甚至性别，在接受消化信息上都存在着很大差别。因此，内容与形式的设定需要以受众人群为基础，换言之，好的作品必然要有精准的受众人群定位。但这一问题在学生现场答辩时却总是得到相对含糊的答案。很大一部分学生都将自己作品的受众人群界定为一个非常广泛的人群，甚至根本没有界定。这显然是在创作之初，学生未能做到更为细致的工作。同样是在第六届的大赛中，受到好评的作品在定位方面明显做得非常突出。如中南民族大学的计算机动画《疯狂的水滴》，其人物造型、场景绘制包括叙事方式，都明显是针对青少年这一人群。该动画以诙谐的手法夸张地讲述了城市自来水管道的破坏力，进而让青少年在娱乐的同时受到了安全教育。相对而言，一些交互媒体类的作品在受众群定位上的问题比较突出，特别是其中的电子杂志类作品。多数作品使用工具所提供的模板进行创作，在用色与布局上考虑不多，仍停留在内容堆砌上，很难在特征表现与特色人群上有更好的发挥。

2作品的实验属性定位

计算机的创作具有较强的虚拟属性。与受限于实体材料的加工过程完全不同的是，学生在计算机创作过程中具有更自由的主观性，亦可以融入更多的创作意图，这便是作品的实验属性。相较于直接明了的功能属性，实验属性对作品的要求更高。如果说具有了功能属性的作品主要面向大众的话，那么具有实验属性的作品则是明确地将受众瞄准了专业人群。正如独立电影与独立游戏分别引领着商业电影与游戏领域的创新探索一样，实验属性的作品更具有前瞻意义。大赛面向全体大学生，单纯强调实验作品确实要求太高。因此，可在保留功能属性的基础上，适当加入一些实验属性，使作品在深度上多一些表现的空间。在第七届大赛中，来自北京语言大学创作的DV影片《公路》（如图3所示）在实验属性中可堪称代表之作。该片采用具有象征意义的超现实主义手法，围绕生命、责任与选择展开探讨。将公路类比为高速发展的经济，而在发展中人性本来的善良与正义却似乎被蒙上了一层阴影，变得越来越模糊，越来越遥远。该片通过童年回忆与“梦境”一般的超现实空间交织，展现了一个男人在生命的责任面前从逃避到勇敢面对的转变。其自我救赎的过程，最终给予了观众正视自己内心和对生命负责的勇气。特别值得分析的是，作者在片中大量使用了贴近地面的移动镜头，这一不同于常人视角的公路表现手法，既突出了车或是开车的人在公路上的快速行进，又给人以很强烈的视觉压抑感，这正是作者想表达的观点与营造的气氛。这一富有实验的表现技法，充分体现了作者专业上扎实的功底与灵活的创作技巧。在表现手法上多加入一些实验元素可以使作品更具灵性。这也是作品的创新和价值体现。学生应以此为出发点，探索更多的表现技法与技巧，通过实践形成具有指导意义的经验，最终传递到商业作品中，使作品的价值被更好地放大。

3结语