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计算机系统由软硬件系统共同组成,其中软件系统故障比例相对较高。即使个别故障看起来类似于硬件故障,但仍然有一定几率是由软件故障引起的,因此,我们一般对于计算机故障的原因摸排都遵循“先软后硬”的原则.
1.1驱动异常计算机硬件系统需要靠驱动程序的支持才能正常工作,因此,当某些硬件工作出现异常情况,可以首先考虑是否是驱动程序出现问题,常见的驱动问题包括声卡没有声音,显卡图像闪烁或者分辨率无法设为标准分辨率,网络连接问题和机箱USB接口无反应等,可以进入控制面板--设备管理器查看是否有硬件带有黄色的感叹号,带有感叹号的硬件为没有经过驱动的硬件,可以使用该硬件附带的驱动光盘安装驱动程序。另外,硬件驱动需要选择适合的驱动版本,并不是说驱动版本越高越好,一般考虑使用经过微软认证之后的稳定版本驱动程1.2网络异常如果出现计算机突然无法上网的情况,首先使用系统ping命令检测是否能够连接到网络路由器或model,如果发现无法连接到上述设备,考虑网线连接问题或是计算机IP地址、网关、DNS出现故障,可以使用360安全卫士,QQ管家等软件的断网急救箱一类的小工具进行故障处理;如果ping命令出现部分响应,则考虑网线故障。
1.3系统变慢计算机系统变慢的原因很多,比较常见的是垃圾过多、内存不足、cpu占用率高、磁盘碎片过多、病毒或木马感染、受到外部攻击等原因。可以考虑使用安全卫士等软件清理垃圾、关闭自启动软件和系统服务、避免同时运行多个大型软件、使用磁盘管理工具清理文件碎片,使用杀毒软件查杀病毒和木马,安装防火墙避免外部攻击,保持良好的使用习惯等。
1.4软件或文件无法打开由于使用不当、误删除程序文件或遭受病毒感染等问题,有可能出现软件或文件无法打开的情况,处理这种问题可以首先进行病毒查杀、重新安装无法打开的软件等方法。
1.5硬盘分区或文件系统故障硬盘分区或文件系统故障有可能引起开机无法进入系统或系统进入过程中蓝屏,可以考虑使用系统盘重做系统、修复系统或重新分区后安装系统。如果是硬盘引导文件(俗称0磁道)故障(可以识别硬盘、无法显示硬盘容量等信息),可以采用低级格式化或者使用修复0磁道软件工具,修复硬盘后重新分区安装系统。
二、计算机硬件系统的常见故障及解决方案
计算机硬件系统的故障可以分为损坏故障以及非损坏故障,顾名思义,损坏故障是指计算机当中某个或多个硬件出现损坏所引起的故障;非损坏故障一般为计算机硬件连接出现接触不良或电源功率不足、电压低导致异常等情况引起的故障。
2.1常见非损坏故障及解决方案对于非损坏故障,首先要查明故障硬件,对故障硬件重新插拔,对使用插卡式连接的硬件(如显卡、内存等),可以使用橡皮擦拭硬件连接接触片(俗称金手指),去除接触片氧化层,故障即可解决。如果因为电压不稳导致死机、重启等问题,可以考虑安装外置稳压设备。如果因为过热导致死机或重启,可以对CPU散热片进行除灰、加涂导热硅脂、对没有散热片的设备加装散热片,对有散热片仍过热的设备加装散热风扇。如果发现CMOS芯片自动复位、系统时间还原的故障,卡伊考虑更换CMOS电池。
2.2常见损坏故障及解决方案检测硬件损坏故障可以通过机箱喇叭报警音、硬件替换法及电阻法等。机箱喇叭报警一般有如下可能:2短:常规错误。解决方法:重设BIOS;1长1短:RAM或主板出错;1长2短:显示器或显示卡错误。;1长3短:键盘控制器错误;1长9短:主板FlashRAM或EPROM错误,BIOS损坏;不断地响(长声):内存条未插紧或损坏;不停地响:电源、显示器未和显卡连接好;重复短响:电源有问题。对于硬件损坏,确认故障硬件后需及时更换。
三、结论
通过网络技术的应用,对于以往软件故障发生的问题进行了有效的规避,并且在出现工作站故障时可以有效地减少损失,降低对网络用户的影响。通过合理的软硬件共享,可以提高网络信息的安全性和传输效率。例如通过互联网、卫星电视等进行信息资源的共享,我们可以第一时间看到所需的信息,这对于社会的发展有着至关重要的意义。在现代网络技术中,计算机软件资料利用的一个重要方式,就是windows终端软件的安装。通过在服务器上安装相关软件,可以让用户对于服务器中的信息数据进行调用,通过相关软件完成数据的管理。这种服务器统一管理的方式,实现了服务器内软件资源的共享,并且更好地提高了整体信息服务能力。网络管理者只需要对于服务器进行统一的维护,并且采取定期的数据管理与备份手段,就可以有效地避免由于系统问题、外界环境问题所造成的信息数据安全问题。但是这种软件资源共享的方式还存在一定的不足,那就是一旦服务器产生故障和问题,就会影响用户的实际使用。针对于这种问题,可以结合网络技术的应用,采取服务器下挂接光盘镜像文件、移动硬盘、U盘以及Windows网络共享和UNIXNFS网络共享等方式,给予其他用户使用软件的权限。这种方式可以实现数据的远程调用,并且有效地缓减了硬件资源短缺的问题,并且可以突破工作站距离的局限,具有较强的实用性。但是,这种网络软件资源共享的方式,其对于网络稳定性要求较高,如果网络中存在较多的丢包现象,就会造成数据传输中丢失、信息调用速度慢等问题。
2网络技术应用下计算机硬件资源的共享
通过网络技术的应用,可以对计算机硬件资源进行有效的共享,降低了设备的闲置率,提高了整体计算机设备的工作效率。在以往计算机硬件设备中,大多数采用单机挂机的方式来进行运行,如果有其他人需要对于硬件设备进行应用,则需要从原设备上进行拆卸,再挂接到另外的电脑上。这种经常的拆卸,会对于设备的寿命和质量造成影响,并且相关计算机管理者的工作量较大。通过网络技术的应用,可以让计算机硬件资源得到有效的共享,并且随着网络技术的不断完善,设备的共享效率和效果也得到了有效的保障。网络化的磁盘管理的应用,可以有效地提高硬盘的利用效率,并且不同用户通过网络来对于系统资源进行访问,也突破了时间与空间的限制,让电脑设备的利用效率得到了大幅度的提升。现阶段用户网络存储的管理上,主要采用了虚拟磁盘系统,可以为用户提供实时调用的服务。在服务器中,网络管理员对于磁盘进行初始化配置,用户只需要连接到磁盘地址,并且经过相应的身份验证,就可以对服务器中粗盘所存储的数据进行使用。磁盘管理者可以对于不同用户分配不同的权限,在提高磁盘利用效率的基础上,实现了对用户的规范化管理,减少了磁盘购置需求,对于提高计算机硬件利用效率有着至关重要的作用。对于日常的工作来说,扫描仪、打印机等是常用的办公学习硬件之一。在用户产生使用需求时,通过网络技术的应用,可以实现网络环境下的打印与扫描功能。这种网络下的硬件共享,可以有效地减少工作成本,并且提高工作效率。对于一些工作中对数据拷贝需求较大的用户来说,采取网络化的输入硬件设备共享,可以实现统一化的数据管理,并且由专人进行数据控制,提高了数据的安全性,可以更好地对生产、科研等多方面的需求进行满足。
3网络通行证管理模式的运用
网络通行证管理模式的出现,是对于网络中软硬件资源共享管理的重要控制举措。随着计算机服务器功能的不断完善,合理地对共享行为进行控制,这对于提高信息资源共享效率,提高软硬件共享管理效率有着至关重要的作用。通过通行证管理模式的运用,可以在用户不具有软件与硬件共享需求时,对于共享资源进行关闭,提高设备的利用效率,减少资源浪费行为的出现。随着网络通行证管理模式的应用范围不断扩大,通过对于服务器与工作站上安装相关许可证,可以实现专项管理,并且在网络范围内实现实时调动与控制。我们都知道,由于用户需求可能发生在任何时刻,计算机服务器必须保持24小时开启,并且对于任何时间的访问行为进行处理和服务,将软硬件资源随时提供给用户进行调用。通行证管理机制中,对于用户的访问行为进行观察,进而制定不同的软件使用策略,并且通过释放未用通行证,可以为其他用户提供更多的访问资源。如果某一个特殊的软件和硬件控制需求,需要特定通行证,则这种通行证释放机制的重要性就得到更进一步的突显。用户在进行模块使用的过程中,可以不在服务器上进行操作,通过网络调度即可突破时间与空间的局限,达到随心所欲操作的目的。网络通行证管理模式的应用,对于网络资源的管理水平的提高有着较强的推动作用,并且让软件硬件的使用得到了合理的配置。在专业网络软件的应用上,管理员只需要在服务器上安装相关软件的服务端,在用户电脑上安装客户端。客户就可以通过客户端软件来进行操作,软件的处理和运算都在服务器上进行,有效地减少了客户端的计算机作业压力,减少等待服务的时间。这种网络化软件的运用,有效地缓解了当前用户配置紧张的情况。通过配合通行证管理技术,可以对于不同版本的软件中存在的差异性问题进行解决,并且提高整体资源的处理控制速度。对于一些数据占用空间较大的文件来说,通过网络共享,可以减少数据移动中出现的各种问题。在特殊软件使用中,其往往会产生较大的数据文件,并且数据文件的挂接过程,如果采用自行拷贝的方式,则容易出现一系列的数据差异问题,并且不利于文件的安全保管。通过网络共享的方式,配合校验码技术,可以实现异地的文件共享和处理。通过配合远程网络控制技术,也可以实现对用户的远程指导,提高用户对软硬件资源的利用能力。
4结束语
随着科学技术的不断发展变革,信息时代的来临,使得计算机技术得以广泛应用于我们的工作、学习以及日常生活当中。如今,多媒体教学已经广泛运用到高校教学中,大大提高了高校教学的效率,然而在高校多媒体教学中计算机设备软硬件却经常发生损坏,大大增加了计算机设备的维修和管理费用,甚至是高校多媒体教学中的计算机设备经常需要更换和重置,这不仅给高校教学增加了费用负担,同时也造成了资源的极大浪费。当然这都是由于对计算机软硬件缺乏日常的管理和维护所造成的,比如说,在高校多媒体教学中计算机使用不规范、受病毒干扰以及环境影响等因素,都会导致计算机设备发生故障。因此针对高校多媒体教学中计算机软硬件在应用过程中经常发生故障甚至造成严重损坏的基本现状问题,我们有必要对高校校多媒体教学中的计算机软硬件的管理与维护进行探讨,寻找有效的措施,保护好高校多媒体教学中的计算机软硬件设备,保证多媒体教学顺利进行的同时,延长计算机设备的使用寿命,还能节约资源,保护环境。
2高校多媒体教学计算机软硬件的管理与维护
2.1高校多媒体教学中计算机软件的管理与维护
对于高校多媒体教学计算机软件操作系统的管理和维护,要求我们在进行多媒体教学使用操作系统时,要对各种类别的程序数据进行备份,以防止由于软件突然出现故障而导致丢失大量重要的数据信息。计算机一旦感染病毒,必然会导致丢失大量文件和数据信息,进而影响多媒体教学的课堂效率,因此在对计算机软件进行管理和维护时,特别要重视数据以及文件的备份,对于高校多媒体教学中重要课程以及数据信息,我们可以将它们储存到硬盘或者U盘中去,同时也可以利用高端的网络存储,比如说云存储等来节省存储空间,但是与此同时要做好数据的保密措施。当然,要想做好高校多媒体教学的计算机软件操作系统的数据以及文件的备份,最好是一式三份,避免不必要的数据丢失给多媒体教学带来的麻烦。在高校多媒体教学计算机软件的管理和维护过程中,需要安装防病毒软件,而且随着信息技术的发展进步,出现了很多免费的杀毒软件,比如说新毒霸等等,当然在安装杀毒软件时我们一定要使用正版的计算机杀毒软件,与此同时就可以通过计算机网络对相关的病毒库进行及时有效的升级,从而才能有效的保护好计算机软件系统。
2.2高校多媒体教学中计算机硬件的管理和维护
对于高校多媒体教学中计算机硬件的管理和维护,我们要特别重视灰尘的清洁体积显示器的维护。计算机的额迹象内如果积累了大量的灰尘,就会大大降低计算机整体的运行速度,因此我们可以用抹布对机箱内的灰尘进行细致的擦拭。而且,计算机的CPU风扇叶容易累积灰尘,如果风扇上积累的灰尘过多,就会降低计算机的散热功能,因此要注意及时清理CPU风扇中的散热片缝隙中的灰尘。而对计算进内存条以及适配卡进行清理时,要采用油漆刷而不是抹布,从而避免灰尘发生氧化而造成部分计算机硬件出现接触不良的现象。对于高校多媒体教学中计算机显示器的维护和管理,我们要避免过度频繁的对计算机显示器进行开关,进行计算机开关最好的实际间隔是尽量要超过一分钟,这样就可以防止瞬间出现高电压而烧毁显像管。同时在高校多媒体教学中,使用完计算机应该及时的关机,建立不要让计算机长期处于待机状态,因为待机状态的计算机很容易吸附灰尘,从而影响电子元件的发热功能,最终会破坏计算机显像管。
2.3要在高校多媒体教学中制定完善的计算机软硬件的管理制度
在制度的制约下,帮助高校多媒体教学中计算机的使用者树立良好的习惯,比如良好的开关机习惯,在开机时依次打开UPS电源、各种外部设备比如打印机等,最后在打开主机部分。而在关机时,尽量避免强制关机,要按着与计算机开机相反的顺序依次关闭各种设备。同时,要对高校多媒体教学中计算机的使用者进行必要的培训,使得他们了解日常的计算机软硬件管理和维护措施,同时要建立严格的监管制度,严格禁止随意篡改高校多媒体教学中计算机的应用程序,从而避免不必要的程序错乱;同时套严格禁止随意的增设或者建设计算机硬件设备,避免出现漏电的现象,威胁计算机乃至计算机使用者的安全。
3结语
随着计算机软件开发领域的不断拓展,分层管理软件的含义已经发生改变,变得更加丰富。从抽象角度来说,分层管理软件是指多个概念层,每个概念层采用不同的解决方案,进而形成垂直的软件系统。分层管理软件中的每个层在一定程度上都具有相同的核心方案,实现各个分层之间的联系。分层管理软件的开发技术是建立在发展框架设置的基础上,所以软件结构更加完善。上个世纪80年代,计算机技术比较落后,只能进行小型数据库的结构化编程,并开发出单层结构性软件。随着计算机技术的不断发展,双层结构性软件很快问世。双层结构性软件虽然可以满足客户的需求,但自身存在严重的缺点。很多软件开发者意识到双层结构性软件的问题,即不能满足未来计算机网络数据的需求。目前,三层结构性计算机软件已经具备了开发基础,成为未来计算机软件开发的主流结构。
2软件开发分层技术应用分析
2.1两层和三层结构技术两层结构的计算机软件是由数据库的服务器和客户端共同组成,其中客户端主要是面向客户的服务界面,其功能为逻辑处理、显示服务器的指令以及供客户对服务器进行查询。这种逻辑结构被称为胖客户,一旦客户数量增加,客户端不能进行相应的扩展。同时,这种逻辑结构不能进行良好的交互,维护成本比较高,存在一定的安全风险。随着计算机技术的发展,大型计算机系统需要更加复杂的软件结构,两层和三层结构的应用系统出现。两层和三层结构的软件,主要由客户端、应用服务器和数据服务器构成,提供人机交互、数据访问、数据存储和优化,服务器和应用程序服务器可以实现逻辑服务,大大降低了客户端的负担,被称为瘦客户端。通过三层的C/S结构可以实现程序的应用目的,并向数据层提出数据请求。相对于二层结构来说,三层结构技术可以有效降低客户端和服务器之间的网络负荷。同时,三层结构技术具有可重用性、强扩展性、安全性和易维护性。如果客户端用户数量不多,两层结构更具有优势,所以计算机软件开发人员,应该依据实际的需要,采用适合的软件结构。
2.2四层技术随着计算机和网络技术的进步,应用软件的计算环境也发生变化,所需要处理的数据和逻辑变得更加复杂。在软件实际编程过程中,数据处理更加迅速、计算更加准确、逻辑更加复杂。三层结构软件技术在拓展性、安全性方面具有优势,但不能实现三个技术的彼此独立,也不能满足Web技术的计算要求。在这样的背景下,就需要在三层结构的数据层和逻辑层之间增加封装层,形成四层结构技术。四层结构技术由存储层、业务层、数据层和Web层构成,其中Web层是依据客户的需要选择适当的处理方式。如果用户需要少的结构,Web层就向数据处理层直接发送信息,以满足数据处理层的表达需求。如果用户需要较多的结构,Web层通过大量的数据和信息分析,改进各方面的工作效率,以此满足大规模的数据需求,实现网络层业务的逻辑处理。在技术架构方面,虽然四层结构技术尚不成熟,但在未来将取代三层结构软件,成为计算机软件开发架构的主流形式。
3中间件技术伴
随不同的软件开发技术的发展,系统中的中间件数量不断增加。目前,中间件技术在交通、金融和邮电等领域得到广泛应用。MOM分层技术作为中间件技术的一种,被广泛地应用于各种中间件的开发中。该技术不仅具有一般中间件技术的优点,还具有异步传送的优点。当对应用消息列队中的中间件进行编程的时候,MOM分层技术可以将信息同步传输,更加安全、可靠。中间件技术可以实现不同区域之间的信息通讯,简化软件的开发形式。用户只需将消息交给对的管理器,无需关心数据的丢失和数据的传输问题。因此,中间件技术可以克服软件间结构不同带来的问题,兼容各种发展的开发技术,满足用户需求。
4总结
随着科教兴国的社会发展趋势影响,对于人才教育的发展形式也有所变化,学生不再是仅仅需要学习基础理论知识,要学好一门学科,也要掌握熟练的操作技能,这也是社会经济发展对于人才的要求。对于中职教育而言,在目前的社会经济中不仅面临着发展机遇,同时也要面对教育形式的挑战。中职教育所面对的教育群体是非常特殊的,在实际教学上,不仅需要针对于社会需要设立专业课程,同时也需要调动学生学习兴趣,使学生能够真正掌握到实践技能,符合社会用人需求,所以中职教育所担负的教学任务是艰巨的,只有真正的完成中职教学内容,才能够为社会培养所需要的技术人才,为学生寻找毕业工作的机会。近几年对着计算机技术的普及,以及信息技术的快速发展,无论在工作还是学习过程之中,计算机已经成为社会人才必须要掌握的一门技术,也是学生毕业后成为社会劳动力所必备的技术理论。无论对于任何一个专业而言,只有掌握熟练的计算机技能,才能够实现更好的工作能力。所以在中职中的计算机教育是非常重要的,能够培养学生关于计算机方面的知识理论以及操作技能,无论在生活、学习、工作之中,都能得到应用。而如何实现良好的中职计算机教育教学过程,已经成为中职教育中一个重点问题。
2、简介中职计算机教育中的软件应用教学
计算机教学与其他学科有所不同,不仅需要理论知识作为基础,同时需要实际操作能力,要求学生在掌握理论之后,能够拥有独立的操作技能。如何能够形成良好的计算机教育模式成为中职教师所面对的最直接的问题,在中职计算机教育形式之中,以往的教学方式是在课堂上,教师面对所有学生,进行理论传授,是一种单纯依靠讲课的方式进行理论上的讲述,而软件应用是与以往的教学方式有所不同的,是依靠计算机软件进行相关知识的教授,教师依照教学目的需要,应用软件作为教学中的教学工具,使学生能够更加直观地感受到计算机作为一种操作技能,是如何完成工作的。在中职计算机教育过程中,通过应用软件教学过程,学生能够根据教师所选择的教学软件,使枯燥的学习过程逐渐生动起来,应用灵活的学习方式,展示出计算机操作状态,更注重对于学生操作方面的技能培养,就目前计算机软件发展情况而言,能够提供给中职教育中的计算机教育良好的教学环境,在提高教学质量的同时,调动了学生学习兴趣,创造了良好的教学氛围。
3、中职计算机教学中,软件应用教学的优势
3.1为教学目的提供更直接的教学环境。目前的计算机信息技术以及软件制作能力都有了很大程度的提高,完全能够为计算机教学提供一个技术理论基础,教师完全能够依照课程的教学目标选择合适的软件。应用这种软件教学,能够为学生营造一个更直观的教学内容,呈现的是一个具体的操作方式。计算机作为一个机器,要想成功的实现人机对话,是需要应用到操作环节的,而这种操作环节,在以前的教学环境之中,是很难做到的,教师是通过理论知识传授使学生了解计算机操作内容的。但是,应用软件教学,就能够具体的提供教学内容展示,使学生能够了解到计算机究竟是如何工作的。在中职计算机教育中的软件应用教学能够依据教学目的提供更直接的教学环境。
3.2教学过程能够激发学生的学习兴趣,实现学生自主学习。由于中职学生的学习能力还不是特别强,对于计算机的操作还缺乏实践了解,在以前的教学过程之中,学生很难将学习到的理论知识与操作过程相联系,增加了教学难度,很容易形成枯燥的教学过程,而应用软件教学,就能够将中职学生与计算机操作直接联系到一起,将学习氛围与学习兴趣能够紧密结合,调动了学生学习兴趣,学生成为教学活动中的需要群体,以兴趣带动学习行为,在中职计算机教育过程中,应用软件应用教学能够在学习过程之中激发学生的学习兴趣,实现学生自主学习的优势过程。
3.3软件应用教学能够建立良好的教学关系。在以往的教学模式之中,教师通过课程准备,在课堂上进行教授知识理论,教师与学生之间没有互动过程,教师只负责灌输教学内容,学生负责听课,缺少师生之间的交流联系,究竟学生掌握知识的情况如何,教师也不能全面掌控,这种教学关系并不能够促进教学内容的进行。但是在软件应用教学过程中,学生成为学习的主体,通过对于知识的不断了解以及探索,在激发学习兴趣的同时与教师建立了良好的师生关系,这也能够促进学习效率的提升。在学生学习兴趣的指引下,学习过程处于一种被激发的状态,教师能够对于学生的学习状态有所了解,形成良好的沟通关系,这也促进良好的师生关系形成,这也为计算机的学习奠定了良好的学习基础。
4、结束语
对于计算机软件的定论至今也没有一个严格的说法,但是计算机软件应用的开发编程程序是固定不变的。计算机软件在电脑系统里分为两大部分,一部分是应用软件,另一部分是系统软件,在整个计算机软件运行的过程中属于高级程序。应用软件由共用软件与专用软件两部分构成,共用软件像我们使用WPS文字或表格或演示文稿等共用软件;而专用软件则需要专业人员来进行操作,像影视后期的AdobeAfterEffects软件和Premier软件、动画建模用的Maya和3DMax等特别专业的软件,这些软件也是很热门的应用软件。而系统软件则是电脑自身配置,电脑系统版本的性能等与电脑本身相关的软件。现在计算机软件应用的使用水平正在逐步提高,很多软件开发商不停留在使用旧有的软件,而是注重计算机应用软件的换代。在将来的发展过程中,计算机软件应用的开发将会成为主流。
2我国计算机软件行业现状及优势
我国计算机软件行业在软件开发和使用出现了不同情况的问题,也是我们必须面对的一种计算机软件应用行业的现状。众所周知,计算机软件是针对高级的操作系统来运行系统软件,其中包含着计算机软件应用部分的一些程序和部分文档以及大量的数据,都是用来探究怎么样才能够让系统运行在新的领域中更好地发展,开辟新的软件发展市场。计算机软件应用也还是能够进行运营操控的系统,这种尝试通过长时间和无数次的实验得知,计算机软件现在已经具有自己一套条例清晰的模型框架。然而在这些年中,我国计算机软件的开发一直处于一种半停滞状态,我国至今仍在用一些引进的应用软件。像Adobe公司研发的Photoshop、Premier、3DMax、Lightroom、AfterEffects、Illustrator、Indesign、Dreamweaver、Flash等应用软件,另外还有文字编辑等众多软件,而我国截至目前没有一个成熟的中国创造的应用软件出来,这也是我国计算机软件研发的一个瓶颈,究其原因得知是由于国外软件研发公司软件的核心部分是绝对保密的,这也导致了我国为什么一直对软件不能够很好地进行研发。我国在软件开发的投资力度不是很大,软件的开发也没有得到足够的重视,中国政府用的也是美国研发的win-dow7系统软件,办公软件用的也是美国研发的Word文档等应用软件,在我们使用的电脑中很少有我国研发的软件,但是像“百度”“腾讯”“360安全卫士”这些应用软件是我国研发的,也是值得让我们国人骄傲的应用软件。
我国计算机软件的使用已经有几十年的发展历程,软件的使用技术水平也已经达到成熟阶段,因此计算机软件应用处在一个开发升级更新与新型产品相结合的阶段,这将是我国计算机软件应用发展方向,也包含了计算机应用软件的使用率和软件开发水平以及编程技术的发展。计算机系统软件是由很多程序组合而成,它们的功能就是对计算机系统进行整理和操作,顾名思义就是我们在关机指令下达的时候,计算机关机存储程序来执行这项命令,这也是将程序语言向计算机语言进行过渡,从而帮助我们进行人机互动。然而应用软件也能够对计算机系统软件进行管理和操控,像“360安全卫士”能够对计算机系统软件进行定期清理和查杀系统软件中隐藏的病毒。应用软件像Maya软件,既能制作模型也能自动动画,在动画行业和广告行业当中深受青睐,它可以完成人所需要的制作产品,对制作的模型进行制作处理,虽然这个软件至今没有汉化版,但在中国影视动画中的地位是相当高,在众多动画制作的应用软件当中,Maya动画软件对将来制作高质量高水平的动画提供了一个很广阔的平台。我国计算机软件的优势也有很多方面。首先,计算机软件的支柱是IT产业,系统软件和应用软件是计算机安全地正常的运行保障,通过安装了计算机应用软件,才能够对电脑进行操作,推动着计算机应用软件的发展;其次,计算机软件应用的用途是特别宽泛的,像网购、智能电子产品等,这都是家庭日常生活不可或缺的成分,像腾讯公司的软件产品,极大的丰富了人们的生活。一些与学习相关的应用软件也成为了人们学习必备的用具;最后,我国的辅应用软件的研发弥补了很多缺失的应用软件。
3我国计算机软件发展趋势
1)随着信息社会的不断进步,计算机软件是计算机运行的核心成分,因此必须对其定期的升级来满足人们的需求。如今不管是学校还是在社会,计算机软件的应用已经成为单独的学科来发展,它的用途范围特别宽广。在最近几年,我国加大了对计算机软件开发的力度。
2)我国计算机软件的不断更新,出现了对版权维权的困难,因为社会上有太多的盗版软件层出不穷,造成了对新型软件版权的法律保护力度不够,我国必须在这一方面制定一套针对软件使用的法律条文条例,以保护正版软件的推广。
Keyword:software; engineering cost;engineering quantity;automatic calculation
进入信息时代,计算机及相关软件在建设工程项目管理领域的应用也越来越广泛。在项目成本管理领域,早已实现工程成本及造价计算过程中定额子目的自动套用、费用的自动计算及人、材、机的自动分析和汇总,但工程量的计算还未能完全实现自动化,各类具有自动算量能够功能的软件在实际应用中也存在各种问题。
1. 当前项目造价(成本)领域软件应用的水平及存在问题分析
1.1. 当前项目造价(成本)领域软件应用发展的水平
当前,在项目造价(成本)领域的应用软件,主要在于实现自动讨价及工料分析。由于工作关系,笔者对目前市面上常用的几款软件都曾试用,总体来讲,上述软件具有准确率高、换算方便、速度快等优点,实现了报表输出的兼容性。也有部分软件对实现自动算量功能做出了有益的尝试,并取得一定的成果。根据笔者的经验,这类软件均较好的解决了建模、自动算量、工程量的汇总及定额的套用等手工计算中费工费时的工作,有些更是具备了能直接调用电子图档的功能,省却了大量的建模时间,取得了较好的应用效果。
1.2.工程量自动计算的意义
传统的手工计算工程量,其基本过程无非是翻阅图纸、熟悉资料、列计算式、计算分项工程量、汇总工程量、套用单价。很显然,这极为费力费时,需要细心和极大的耐心,稍有不慎则容易出错,效率低下。
而工程量的自动计算基本过程如下:建模、校核、自动计算、自动套用定额子目或生成工程量清单项目。
工程量的软件计算最大的优越之处在于实现了工程量的自动化、智能化:
1)实现了构件交接处的自动扣减;
2)实现了工程量的自动分类汇总及报表输出;
3)建模时标准层可直接复制,非标准层可稍加修改,成倍的提高了工效。
相较于手工计算,用软件计算的功效是手工计算的至少4~5倍。笔者本人曾作过专门比较,同一栋框架结构宿舍楼,手工计算工程量到汇总得出分部分项工程量约需2~3天,而用软件计算从建模到输出工程量总共只用了不到10个小时,孰优孰劣,一目了然。
工程量的自动计算,不仅是项目建设初期及竣工阶段造价(成本)管理工作的需要,也是工程项目实施过程中管理工作的需要。项目管理中经常要做到对部分楼层、部分构件或部分材料的分项汇总,用手工计算容易出现统计错误,而软件则可以在几十秒钟之内实现上述功能。不仅如此,在招投标领域实现快速投标、在工程竣工决算审计中能起到减少重复计算、提高功效的作用。正由于此,笔者认为,应在项目造价(成本)领域大力推广工程量的自动计算。
1.3.当前算量类软件在项目造价(成本)领域应用中存在的问题
通过对上述部分具备算量功能的软件的使用,总体感觉目前的此类软件普遍存在如下缺点:
1)软件的智能化程度不高,需大量的人工干预,操作繁琐,容易出错;
2)对于建筑造型独特、不规则的建筑物建模有困难,如对墙面的一些非常规装饰不能方便的建模甚至无法建模;
3)计算公式的输出不规范,不符合人们的手工计算习惯,难以阅读,不便于核对和查错;
4)尽管部分软件声称具备能直接调用设计院的电子图档的功能,但实际应用中其效果并不理想;
5) 部分人士感觉其计算过程 “暗箱”化,对软件的计算结果不完全放心。
现实的情况就是,用传统的手工计算汇总工程量,然后手工录入套价软件。在其他的如工程技术设计领域早已解决的设计过程信息化,在项目造价(成本)领域还是未能实现。
转贴于
2. 当前项目造价(成本)领域信息化发展中存在问题的原因分析
笔者认为,当前在项目造价(成本)领域信息化水平低、造价(成本)管理中工程量的自动计算的自动化程度不高的原因是多方面的,概略分析,主要存在以下几个方面的原因:
2.1由于传统上对项目造价(成本)管理的忽视和方法的失误,导致相当长的一段时间内存在轻视“预决算”人员的倾向,造成长期以来工程造价类专业人士整体素质不高。尽管近年来国家推行“注册造价工程师”考试制度已在一定程度上扭转了这一现象,但现实中也的确存在部分民工或非“科班”出身的人士在从事工程造价管理工作——“预决算”,无疑他们的专业上的综合素养和接受新鲜事物的能力有限,部分甚至有排斥心理,导致造价类应用软件的推广受到极大的限制。
2.2由于算量类软件都需要建模——图形的输入,其操作较为繁琐。多数软件的建模依赖于设计绘图软件诸如PKPM、AutoCAD等图形平台软件的支持,而这一类软件对使用者的起点要求较高,限制了算量软件的广泛应用。
2.3有些声称能直接调用电子图档的软件,在实际应用中其效果不尽理想。由于绘图类软件种类繁多,标准不一,数据接口规范不尽统一,导致造价算量类软件在读入图纸时错误频出、修改量大,使得其宣称的功能大打折扣,影响了软件的推广。
2.4由于算量软件的使用受到诸多限制,加之一些业务部门平时工作任务繁重,认识有限,导致现实中对算量类软件的推广产生了极大的阻力,应用范围非常为有限。销售量的有限导致了其开发和推广成本的居高不下,使得此类软件的售价较高,又更限制了其使用范围的扩大,一定程度上形成了非良性循环。
3.对于推广算量类软件的几点思考
显然,当前我国项目造价(成本)领域计算机及软件应用水平还有待于进一步提高。为做好造价管理中算量软件的推广和应用水平,笔者认为应做好以下几个方面:
3.1 政府及有关管理部门的应加强引导和推广力度
我国建设工程项目管理界每一次大规模、深层次的变革均有政府和相关管理部门的大力推动。因此,在项目造价(成本)领域推广工程量的自动计算也有赖于政府和管理部门的大力引导和推动。各地的造价总站应在软件开发、软件推广、人员培训及资源和信息的共享、标准规范的制订和协调等方面为软件的开发者和使用者提供比以前更大的支持力度。
3.2 加强和其他相关领域的协作
众所周知,一个商业软件的生命力取决于其所能实现的功能和兼容性、易用性、稳定性。如能实现算量软件和设计绘图软件之间数据的无缝链接,真正做到算量软件能直接调用电子图档,简化建模,无疑是功能和兼容性上的一大进步。但兼容性则不是某一家软件公司所能解决的,这就需要国家或行业协会等出面,在设计制图规范、数据接口等方面召集建筑、结构、设备及软件开发等方面专业人士协调,实现数据库规范标准的统一,将能促进工程项目管理界信息的标准化和集成化,减少社会公共成本和重复成本,能极大的促进算量软件的推广和使用。
3.3促进部分软件开发商之间的横向合作
某些自动算量软件在开过程中和绘图软件开发商合作,实现了数据传递的无缝连接,但同一套软件在读入由其他绘图软件绘制的施工图时却需大量的人工干预,费时费力。在政府和管理部门暂时还不能实现对软件开发的协调的情况下,促进绘图类软件开发商和算量软件开发的横向联合,实现数据接口统一规范,不失为解决问题的有效途径。同时应鼓励有实力的绘图软件开发商在自身的图形平台上开发算量功能模块。
4. 结束语
综上所述,笔者认为:
4.1当前,我国的项目造价(成本)领域的软件应用已取得一定成绩,但远不能和其他领域相提并论;目前所存在的主要问题是还未能最终实现工程量的自动计算。
4.2解决上述存在问题,仅靠软件开发者或使用者自身是不够的,需要必要的政府或相关机构的组织协调;实现绘图软件和算量软件、管理软件之间的信息共享、数据接口规范,实现软件开发标准的统一。
“我的信息安全吗?”相信所有对信息技术有所了解的人都会存在这个担忧。就我们所使用的IT设备而言,软硬件的安全性将直接影响信息的安全。是否有什么手段来认定软硬件的安全性呢?答案是肯定的,那就是对其进行安全认证。
多年来,嘉兴市辰翔信息科技有限公司致力于IT软硬件安全检测认证,凭借着国际一流的技术,为IT软硬件“盖”上了信息安全的“合格章”。
权威认证覆盖全球
据国家工信部的《2013年电子信息产业统计公报》显示,我国2013年电子信息产业销售收入总规模达到12.4万亿元,同比增长12.7%。在信息安全日益受重视的今天,这意味着巨大的安全认证市场。就全球而言,反病毒软件的检测认证市场销售规模在2亿人民币左右,而安全硬件提供商全球多达几万家,销售额至少在几百亿人民币。检测认证行业作为IT软硬件方案服务提供商的服务商,市场前景巨大。如此大的“蛋糕”,此前一直被AV-TEST、ISCA LABs、Virus Bulletin等几家巨头垄断。
为了打破国外检测机构对计算机安全软硬件检测垄断的局面,辰翔科技通过多年来的理论研究和实践应用研发了一系列符合计算机安全技术潮流发展的检测技术和认证标准,并在一些关键的技术环节大量应用了新的检测标准和检测技术,是大中华区唯一专业从事计算机安全软硬件测试认证的公司,也是公安部计算机病毒应急响应中心的合作伙伴和唯一具有公安机关病毒分析备案的公司。除了自行研发外,辰翔科技还通过与国内高等院校的合作,研究如何将病毒流行度指标应用在计算机安全检测之上,相关论文也已经在国际会议上发表。另外,其关于计算机安全软硬件检测的专用认证标志已经在欧盟、美国和大陆成功注册。
辰翔科技作为全球主要的安全软件检测认证服务提供商,客户基本已经涵盖主要的杀毒软件提供商。值得一提的是,在手机Android操作系统安全测试领域,公司已经基本实现垄断。除了手机端的安全认证外,辰翔科技还与美国微软总部合作研发Windows安全认证体系。目前辰翔科技在全球安全软件测试认证行业主要竞争对手有6个,目标客户覆盖率基本达到国外同行水平。未来,辰翔科技将以电源产品作为切入点,进一步开展通用IT硬件(如CPU、内存、音响制品、显示器等)与安全硬件(如嵌入式反病毒硬件,硬件防火墙,邮件过滤器等)的检测认证工作。
打造全方位“防御体系”
通过从计算机软件到硬件,再加上手机与网站的安全测评,辰翔科技打造了一个全方位的安全防御圈。
安全软件测试
通过测试安全软件的多层防御能力来判断安全软件的综合防御能力。关键技术在于多层实时检测技术,传统的安全软件检测比较单一、一般都只检测安全的一个参数值,比如病毒的查杀率,误报水平等,而辰翔科技对测评体系进行了升级,摆脱单一功能检测无法反映软件综合性能的缺失,目前已经基本运用到日常检测认证中来。
云安全检测认证
辰翔科技采集最新最全的病毒样本,运用高性能的爬虫系统,通过大量的新出现的病毒和常用软件来判断云安全软件对未知病毒的响应能力、白名单库的收集能力和误报水平、云安全技术的稳定性判断,在国内率先提出了云安全检测技术的思路和测试基本框架。
手机安全软件检测认证
通过手机操作系统模拟器或真机来模拟或者重现手机安全软件在各系统上的运行情况,包括对病毒的检测查杀能力、常用功能的比较和不同病毒对手机用户的危害。目前,辰翔科技建立了一套完整的病毒分析流程,可以为杀毒软件公司提供分析支持和软件配套服务。
软件安全性评估
通过代码和行为分析判断软件是否具有恶意行为,对验证无恶意行为的软件颁发认证标志。
非安全软件类软硬件检测认证
通过辅助软件对同类通用软件和硬件进行性能评估和检测认证,对达标产品相对应的认证标志。通用软硬件的测评和认证将由辰翔科技和中国计量学院、浙江质监局共同进行研发,远期将提供市场准入认证和产品改良服务。
网络挂马钓鱼分析系统的建立和网站认证
论文摘要:计算机网络是高职信息相关专业必修的重点课程,是一门理论性,实践性和应用性都很强的课程,本文根据这门课的特点和教学现状,对计算机网络的教改措施进行了探讨。
高职计算机课程体系中,计算机网络是一门非常重要的实用学科,而且,随着网络的不断普及和网络技术的持续发展。社会对网络中高级技术人才的需求不断增加,这门课程也变得越来越重要,对于学生在今后的工作实践有极大的影响。文通过分析此课程的特点和现状,从而提出相应的教改措施,并着重分析了用实验教学培养学生网络多方面实践能力的内容,以达到提高此课程的教学质量的目的。
1课程的主要特点
众所周知,计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物。《计算机网络》涉及的内容也主要包括这两方面:数据通讯技术、网络软硬件技术。其中网络软硬件技术含网络基本结构、拓朴结构设计、设备安装配置、网络的安全管理等等。这些内容理论性很强,学起来比较枯燥。掌握好会有一定难度。因而《计算机网络》课程具有内容多,难度大的特点。
同时,日新月异的通信技术与计算机技术势必推动计算机网络技术的迅猛发展。我们的教学内容也必须及时更新才能跟上时代的步伐。所以本课程具有时效强,更新速度快的特点。
另外,《计算机网络》课程包含许多实践性的内容,如不同类型网络拓扑结构的设计、路由器和交换机的配置、网络设备的安装调试等,这些实践性强的内容,光靠课堂上讲是不可能使学生理解和掌握的。因此实践性强、应用性强也是本课程的一大特点。
2课程教学现状
作为一门高职计算机专业的必修课,目前课程的教学存在三个比较大的问题:首先,教学内容方面,网络相关学科发展迅速,内容更新快,课程内容难以跟上计算机网络科学的发展变化。其次,在教学方式上,网络课程有相当部分的内容属于基础理论知识,难度大,相对枯燥,在课堂教学方面需要适当调整,改变学生积极性调动不充分,课堂互动性不足等问题。然后,教学目标方面,高职网络课程的教学目标主要集中在如何完成课程的教学,传授其中的知识点,但对于学生的实践能力和创新能力没有适当的关注。与此相对的是,计算机专业的学生毕业以后,能否有效解决有关的实际问题,却是招聘单位用人的一项重要指标。这些能力培养的忽略。对于今后学生的工作和发展非常不利。
论文关键词:计算机网络 教改措施 实验教学 能力培养
论文摘要:计算机网络是高职信息相关专业必修的重点课程,是一门理论性,实践性和应用性都很强的课程,本文根据这门课的特点和教学现状,对计算机网络的教改措施进行了探讨。
高职计算机课程体系中,计算机网络是一门非常重要的实用学科,而且,随着网络的不断普及和网络技术的持续发展。社会对网络中高级技术人才的需求不断增加,这门课程也变得越来越重要,对于学生在今后的工作实践有极大的影响。文通过分析此课程的特点和现状,从而提出相应的教改措施,并着重分析了用实验教学培养学生网络多方面实践能力的内容,以达到提高此课程的教学质量的目的。
1课程的主要特点
众所周知,计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物。《计算机网络》涉及的内容也主要包括这两方面:数据通讯技术、网络软硬件技术。其中网络软硬件技术含网络基本结构、拓朴结构设计、设备安装配置、网络的安全管理等等。这些内容理论性很强,学起来比较枯燥。掌握好会有一定难度。因而《计算机网络》课程具有内容多,难度大的特点。
同时,日新月异的通信技术与计算机技术势必推动计算机网络技术的迅猛发展。我们的教学内容也必须及时更新才能跟上时代的步伐。所以本课程具有时效强,更新速度快的特点。
另外,《计算机网络》课程包含许多实践性的内容,如不同类型网络拓扑结构的设计、路由器和交换机的配置、网络设备的安装调试等,这些实践性强的内容,光靠课堂上讲是不可能使学生理解和掌握的。因此实践性强、应用性强也是本课程的一大特点。
【Key words】Cloud computing;Public computing resources;In colleges and universities
随着现代计算机科学的不断发展和日新月异的技术创新,我们已经可以深刻地体会到计算机在提升业务处理效率、信息交流和共享资讯等方面提供的极大便利,计算机应用能力也成为衡量新型人才的标准之一。随着用人单位对人才的计算机应用能力要求的逐步提高,各高校在设计培养计划时都开始注重计算机的使用教学,在各类专业课程中都贯穿着计算机的使用教学。所以,公共计算资源建设资金在现代高校的教学设施投入中逐渐占据越来越大的比例,越来越多的各类型计算机机房、实验室等开始投入使用。
但是,计算机技术发展十分迅速,为了跟上教学任务要求,公共机房内各类型软硬件设备的更新换代十分频繁。同时,各个高校扩招使得学生数量逐年提高,教学任务愈发繁重,导致公共机房的负荷超出预期。虽然各类机房管理软件等广泛应用于日常管理中,但是软硬件设施重复建设、管理工作复杂等问题依然频繁出现。
本文通过深入分析高校公共计算资源的现状和存在的问题,提出把云计算运用到高校公共计算资源的整合管理中,通过云计算的特性以实现把公共机房日常管理工作化繁为简,减少建设资金投入,提高教学服务工作质量。
1 现代高校公共计算资源的现状分析
当前,高校在公共计算机机房管理方面都存在着以下几个共同的问题。
1)公共机房规模越来越大,软硬件资源配置参差不齐。随着在各类专业课程中计算机教学的比例逐步提高,为了应对这一要求,各高校每年或定期都会购买一批新的软硬件资源,公共机房规模也在随着一次次更新而变得越来越大。但是,逐步的更新方式导致软硬件资源的配置参差不齐,甚至同一机房或实验室内会出现四五批不同时间段更新的软硬件资源,使得管理人员难以实现有效的统一管理。
2)公共机房建设资金紧张。高校每年投入到教学设施建设的经费是有限的,而公共机房的建设资金只能占其中的一部分,建设资金紧张则导致某些软硬件资源不能及时更新的情况。以一个配备100套计算机的公共机房为例,不计算购买交换机等网络基础设备的情况下,购买100套计算机就需要大概45万的资金投入。新建设的公共机房一般能在良好的使用状态工作三至四年,随着使用时间延长,硬件的故障率也逐步增加,硬件的维修和更换费用也逐步增加,而建设新的公共机房则投入更大。同时,根据教学任务的需要,还要购买一些软件的授权,因为设备基数大,这类型的资金投入也十分巨大。
3)公共机房管理人员日常维护困难、管理工作繁重。由于教学任务需要,公共机房的工作强度日益增强,对计算机硬件的使用寿命是很大的考验,公共机房管理人员需要经常维修以及更换硬件。同时,根据课程的设计,管理人员还需要经常安装和更新教学软件。这些软件不仅种类繁多,而且更新频繁,导致管理人员日常维护困难、管理工作繁重。
4)公共机房设备安全防护困难。高校公共机房设备数量众多而且用户基本上都是学生,学生用户的计算机安全防护意识参差不齐,导致公共机房成为安全风险隐患集中的地方,软硬件资源十分容易受到攻击破坏,甚至直接影响到整个学校现有的网络环境安全。
2 云计算的概念及特点
2.1 云计算的概念
简单地说云计算就是并行计算、分布式计算和网格计算这三种计算方式的融合发展。换句话说,云计算就是传统计算机技术和网络技术发展融合之后所得到的产物,它通过以提供服务的方式向用户提供所需要的相关功能,用户可以在对IT技术、网络相关知识等不了解以及完全不熟悉设备操作的情况下,能够通过网络获得所需要的各种IT服务来实现自己的需求。其中包含硬件、开发平台以及I/O服务等大量能够根据不同的负载动态地重新配置,从而达到更高的资源利用率的可用虚拟资源。
从另一个角度理解,云计算是虚拟化、效用计算、软件即服务等概念混合演进并跃升的结果。实质上,云计算技术就是软件即服务、网格计算、虚拟化三个概念的结合体。云计算的核心思想就是通过网络将一个巨大的、完整的计算机处理程序拆分成为很多个子程序,然后把子程序交由多部服务器所组合而成的云计算系统,经过云计算系统的计算分析后,最终将处理结果传输给用户,其中的处理过程完全对用户透明。
2.2 云计算的特点
2.2.1 规模大
云就是一个大规模的服务器群,包括了许多计算服务器、存储服务器、软件服务器等,服务器群中的计算机可以通过相应技术保证网络数据库信息的及时更新,使用户能够得到更快更准确的服务[1]。服务器群庞大的基数使得云能够为用户提供海量的存储能力和普通个人计算机无法实现的高校计算能力。
2.2.2 虚拟化
云计算利用虚拟化技术实现物理资源动态管理与部署,为多用户提供隔离的计算环境[2]。用户所使用的操作平台、存储功能和计算功能等都是由云服务器群利用虚拟化技术实现的,用户的操作和指令经过云计算系统的计算分析后,最终将处理结果传输给用户,其中的处理过程完全对用户透明,用户的使用体验和使用普通本地计算机一样。
2.2.3 扩展性好
云计算通过管理技术把整个服务器群的软硬件资源整合为一个庞大的资源池,根据用户的实际需求情况来按需分配资源。云计算系统可以实时将新的软硬件资源整合到资源池中,即使用户规模增长,也可以保证服务质量。
2.2.4 安全性高
云计算系统的计算和存储方式均采用分布式,当某节点的运行发生故障时,会自动跳转至其他节点,当某个存储单元无法正常运行时,可以自动跳转至其它单元进行备份,因此具有很好的可靠性[3]。同时,云计算系统具有严格的权限管理策略和数据管理、备份功能,能很好地保护用户的数据安全。
2.2.5 成本低
云计算系统通过一次性投入建设服务器群,使用一定数量的服务器来实现更加高效的软硬件资源利用,提高了资源利用效率,减少了重复建设和维护费用投入,实现了降低成本的目的。
3 云计算应用在管理高校公共计算资源的影响
3.1 节约资金投入,减轻维护管理工作难度
高校公共机房建立需要很大的资金投入,而且设备升级淘汰速度很快,经常需要进行二次投资,后期的维护工作也需要不少的费用。而建立云计算系统则基本上不需要再进行二次投资,维护工作的投入和传统公共机房相比也大大减少。管理人员不再需要同时管理四五百台计算机,而只需要管理少数的服务器即可,这样很大程度上减少了管理和维护投入,而且集中管理和以前相比更加方便有效。
3.2 保证数据信息安全
云计算把所有数据信息使用分布式存储方式保存在服务器群中,本地客户端不保存任何数据信息,即使本地客户端受到病毒感染或恶意攻击也不会造成数据的丢失或损坏。云服务器群配备有强大的病毒防控能力和备份恢复能力,保证存储在云中的数据安全稳定。
3.3 促进教学资源共享
老师们把各门专业课的课件、教学实验、教案、论文资料等上传到云计算系统中,通过云计算系统构建成一个内容丰富的教学资源库,其他老师和学生可以通过云随时随地地浏览、下载这些教学资源,实现了高校内教学资源的共享。也可以通过和其他高校合作的方式,把多个高校的云互相共享,以实现更大广度和深度的教学资源整合和共享,促进高校教育改革和进步。
[论文摘要]物理学与计算机科学关系密切、互相促进、共同发展,对我们今天的物理教学提出了更新更高的要求,物理学的教学内容可以结合计算机教学作一些思考和尝试,以适应新形势的要求。
一、物理学与计算机的密切关系
电子计算机是因解决物理问题的需要而产生的,二次大战期间为了快速计算弹道,被公认为世界第一台电子计算机ENIAC于1946年研制成功[1],万维网的出现是因欧洲核物理学家们进行学术交流的需要而设计出来的。由此可见,计算机与物理学的关系是非常密切的,物理学的发展促成了计算机的产生与发展,计算机的出现是二十世纪最伟大的科学技术成就之一,它延伸了人们的思维能力,成功地解决了很多物理、数学等方面的难题,没有计算机就不可能准确计算出火箭和卫星的轨道位置、就没有今天的航天成就,计算机应用跨越各个学科,在工业技术、企业管理、情报信息处理、国民教育等领域引起深刻的变革,在今天几乎没有哪一个学科能够离开计算机的应用。
作为孕育计算机诞生与发展的物理学,如果说早期物理学应用计算机主要解决人们的计算速度、强度的技术问题,那么到了今天,计算机已在更深刻的层次上促进物理学的发展,由于在物理学很多领域中能够找到精确解的理论问题已经不多了,剩下的是大量的复杂的非线性问题,对这些问题的分析、预测和求解离开计算机,人们几乎无能为力了。另外一个方面,在计算机出现之前,人们只能够通过真实的实验来验证物理理论的正确性、工程中也往往需要耗费巨额资金做实验来探测某些数据和验证方案的可行性。而今天很多实验可以通过计算机仿真实验来完成,达到与真实的实验完全相同的效果,成本低廉且安全环保,用计算机来进行科学实验是科学技术史上革命性的变化。
物理学与计算机科学互相促进、共同发展的情况对我们今天的物理教学提出了更新更高的要求,物理学的教学内容、教学手段和教学方法必须与时俱进,适应新形势的要求。
二、物理教学中结合计算机教学的一些思考
大学物理课内容很多,结合不同的专业,在保证教学大纲的基本要求的前提下,内容上作一些必要的取舍,针对计算机科学技术和应用等相关专业,教学内容上适应地向专业倾斜,使基础课更好地为专业课服务,明确基础课的服务目标,让学生明了物理课程对后续专业课程的重要性,提高学习的积极性和主动性,以取得良好的学习效果,具体做法以下几方面进行:
(一)精选典型物理问题用计算机编程求解
大学物理课程一般在大一的下学期和大二的上学期进行,而大多数专业的计算机程序设计课程也恰好在此阶段展开,这就为物理课与计算机程序设计课相结合创造了有利条件。根据物理教学的不同阶段,可以精选一些典型的物理问题用计算机编程进行数值求解。例如在力学部分讲抛物运动时,先按教材讲授忽略空气阻力时的运动方程,求出精确解,然后补上空气阻力二次项,方程就变成非线性的了,让学生体验含有空气阻力时实际问题求解的难度,再介绍计算机数值计算的方法与思路,给出编程示范,作为综合习题让学生完成程序设计与调试,并与计算机程序设计课教师协商,程序调试可利用计算机上机课时间完成,通过这种方式,理论联系实际,既培养锻炼了学生解决实际问题的能力,又提高了学生学习物理课和学习计算机程序设计课双方面的积极性。又例如在振动学章节用计算机演示单摆大角度强迫振动的混沌效应;在热力学章节用计算机模拟二维布朗粒子运动;在电磁学章节用计算机编程求解一般位置的电场和磁场分布情况,像载流圆形线圈,根据毕粤--萨伐尔定律和对称性,教材上只给出了求线圈轴线上点的磁感应强度,但对其它位置的磁场分布情况计算就很难了,因此可在课堂上简单介绍计算机积分法,要求学生在此基础上利用计算机完成求解圆形电流非轴线上点的磁场分布情况,巩固和加深对物理定律及其适用范围的理解与把握,学习和体会计算机编程的方法与技巧。 转贴于
通过精选少量典型物理习题利用计算机编程进行数值求解,以小论文或综合作业的形式布置练习,具体实施中充分征求计算机相关教师的意见并请求协助和参与实施,加强不同学科、不同课程之间的交流与协作,达到事半功倍的双赢的教学效果,充分体现大学物理课的基础地位与作用,体现计算机对物理学习和研究的重要性,知道这两门课程关系如此密切,学习的认真态度和积极性自然就得到了加强和提高。
(二)部分物理实验利用计算机仿真课件来进行
随着计算机仿真技术的迅速发展,大学物理的计算机仿真实验也得到普遍的关注与认同,成为大学物理实验的一个新的重要手段和工具,一些院校已开发出很多有特色的大学物理仿真课件,为我们在实验方面实施物理教学与计算机教学结合创造了另一个有利条件。可将全部物理实验内容分成三个部分:一部分按原计划实施,一部分实验由计算机仿真实验取代,还有一部分作为对比实验,既按真实实验进行,又做仿真实验进行对比。将仿真实验课件安装在机房和校园网上,方便学生操作。仿真实验虽然不可完全替代真实实验,但真实实验仪器因结构复杂精密、价格昂贵,不允许学生反复操作、随意拆装,以剖析仪器性能结构。仿真实验恰好在这方面能弥补真实实验仪器的不足,丰富了物理实验的手段与方法,拓广了学生的视角,也为以后计算机的应用开发掌握一些基本概念。
关键词:计算机虚拟仪器;LabVIEW;虚拟示波器;通道
一、问题的提出
随着计算机、通信、微计算机技术的不断发展,以及网络时代的到来和信息化要求的不断提高,网络技术应用到虚拟仪器领域中是虚拟仪器发展的大趋势【1】。在国内网络化虚拟仪器的概念目前还没有一个比较明确的提法,也没有一个被测量界广泛接受的定义。其一般特征是将虚拟仪器、被测试点以及数据库等资源纳入网络,共同完成测试任务。使用网络化虚拟仪器,可在任何地点、任意时刻获取数据信息的愿望成为现实。网络化虚拟仪器也适合异地或远程控制、数据采集、报警等。
论文的目的是基于虚拟仪器的概念,使用目前最为流行的虚拟仪器软件开发环境-LabVIEW,进行虚拟实验仪器的开发;搭建虚拟仪器软硬件平台。
二、虚拟仪器开发工具——LabVIEW
关键词:AVS;SoC;软硬件协同设计;嵌入式;解码
中图分类号:TP331文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7245-02
A SoC Architecture Design of Hardware Decoder of AVS
XU Xiao-ni, YAN Xiang-hong
(College of Information Science and Engineering, SDUST, Qingdao 266510, China)
Abstract: According to the algorithm of AVS audio and video decoding standard, this paper proposes a proposal of AVS decoding based on SoC method. This method can reduce the complexity of AVS decoder effectively. Using the hardware and software co-design ideas can reduce the difficulty of designing a decoder while improving the flexibility of decoding.
Key words: AVS; SoC; hardware and software co-design; decoding
AVS(Audio Video coding Standard)[1]是由中国信息产业部成立的“数字音视频编解码技术标准工作组”提出的我国自主制定的数字音视频编解码技术标准,是为了适应数字电视广播、数字存储媒体、网络流媒体、多媒体通信等应用中对运动图像压缩技术的需要而制定的。AVS标准中的解码后的视频质量介于MPEG2和H.264之间,但AVS标准的编码复杂度和效率要好于H.264标准,而且相对H.264较高的专利许可费用,AVS采用了非常低的专利许可费。2006年初,国家信息产业部正式批准AVS标准成为中国音视频领域的国家标准,从而为国内企业每年节省大量的专利许可费用。
目前在嵌入式设备上,音视频的硬件编解码器都采用ASIC的设计方案,即全部采用硬件实现音视频标准的所有部分。这种方案的设计优点是解码速度快,但同样缺点也是明显的,即它的研发时间长、成本高、灵活性低,而且编解码格式固定,无法进行升级。而SoC(System on chip)[2]的设计方案能够满足音视频领域要求的编解码速度,同时还能够加快研发速度、降低成本,而且灵活性高,可升级(设计部分只针对软件方面),因此相对ASIC的设计方案,采用SoC的设计方法有很大的优势。
1 SoC设计方法介绍
SoC(System on chip)[2]简称片上系统,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容,包括CPU、程序存储器、IP(intellectual property)功能复用模块、片外总线接口模块。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。SoC设计的关键技术主要包括总线架构、IP核可复用、软硬件协同设计等技术。
音视频硬件编解码的Soc设计方案主要采用软硬件协同设计的思想,将音视频标准中的各部分分而治之:标准当中逻辑复杂但计算量小的部分采用软件实现,以增加编解码器的灵活性,同时可以进行升级;标准当中逻辑简单但计算量大计算复杂的部分以IP核的形式采用硬件实现,以增加编解码器的速度,还可以实现IP核在其他设计上的复用。从目前个人计算机上利用GPU(显卡)中硬件解码功能进行加速解码的高清视频播放的方法中就可以看到SoC设计方法的影子。个人计算机上的视频播放程序通过GPU的驱动程序,调用GPU内置的硬件解码功能实现实时加速播放,从而大大降低CPU的工作量,降低对CPU计算能力的要求。
SoC方法的设计流程如图一,通过下图可以看出,SoC设计方法中一旦软硬件功能模块划分清楚后就可以同时开发设计,大大加快设计的速度。最后软硬件协同测试完成开发。
2 基于SoC方法的AVS硬件解码器设计方案
在嵌入式设备的音视频解码方案中,硬件解码器作为一个外设模块存在,它与摄像头之类的外设处于同一级别。根据上述SoC方案的设计思想,按照AVS音视频标准P2(先进音视频编码第2部分:视频)[1]部分,对AVS视频的解码过程中计算量大计算复杂的过程分为以下几个模块:
1) 熵解码模块:熵解码是针对AVS视频编码过程采用的熵编码的反过程。熵编码采用的预计统计科学的一种编码方法,它能够有效的降低编码码长。AVS视频流中所有的码流都是经过熵编码的数据,因此熵解码的过程计算量大,计算过程也比较复杂,因此需要硬件解码来实现。
2) 帧内预测模块:AVS视频标准中,帧内预测用于解码采用帧内编码方法的帧,帧内预测是采用帧内图像的空间相关性进行编码的一种方法。帧内预测分为求参考样本、求预测模式、计算三步。预测模式又分为5种预测模式,每种预测模式是针对帧图像中的像素来计算的,而且每种预测模式的计算方法计算复杂。考虑AVS标清视频720p的每帧图像720x576的分辨率,就可以清楚的知道计算量的大小。
3) 帧间预测模块:相对于帧内预测,帧间预测是采用前后相邻帧之间的时间相关性来进行编码的,它的计算量更大,复杂性更高,这是任何一个音视频硬件解码器中必须实现的一个模块。
4) IDCT变换模块:AVS中IDCT变换,即整数离弦变换,定义如下:
先对变换系数矩阵进行如下水变换
H'= CoeffMatrix ×T8T
T8是8×8反变换矩阵,T8T是T8的转置矩阵,H'表示水变换后的中间结果,T8定义参加AVS标准。矩阵H''的元素h''ij计算如下:
h''ij = (Clip3(-215, 215-1, (h'ij+4))) >> 3 i,j = 0~7
再对矩阵H'进行如下垂直反变换:
H = T8×H''
其中,H表示反变换后的8×8矩阵。最后,残差样值矩阵ResidueMatrix的元素rij计算:
rij = (Clip3(-215, 215-1, (hij + 26))) >> 7i,j = 0~7 hij是H矩阵的元素。
对于8×8的残差样本矩阵,IDCT变换需要2次矩阵乘法,矩阵相乘需要512次乘法448次加法,总共需要1024次乘法896次加法,对于这样的计算量,显然在嵌入式设备上用软件实现是无法满足实时解码的,因此需要硬件实现。
5) 滤波模块:由于AVS编码过程中是按照8x8的模块进行预测编码的,因此在模块之间的边缘会出现变化明显的边界,因此需要对解码后的模块进行滤波。AVS解码过程滤波主要分为求边界滤波强度和计算两步,这两步的运算也是针对像素级别的运算,因此也需要大量的计算,也需要硬件来实现。
6) AVS硬件解码器的总体架构:根据以上的分析,设计出如图2的硬件解码器的方案。
SoC是一个完整的系统,因此也包含了CPU,主要用于软件部分的运行。其中程序存储模块包括程序存储器(ROM实现)和程序运行内存(RAM),通过该部分可以对硬件解码器进行升级,因此增加了解码器的灵活性。片外接口用于嵌入式系统与硬件解码器的通信,由于嵌入式的多样性,因此该模块不能通用,需要针对特定的嵌入式系统进行开发。
图2中的各个模块通过片内总线连接在一起,形成了一个完整的系统。片内总线目前主要有ARM公司开发的AMBA总线,Altera公司开发的Avalon总线以及开源的Wishbone总线,前两个总线是专有的,因此使用这个总线是需要缴纳专利费用的,而后者是开源的免费总线。具体的总线的实现可以按照不同的场合自由选择。
3 总结
本论文开展了一种面向嵌入式设备的SoC架构的AVS硬件解码器设计方案的研究。该设计方案能够有效的加快AVS解码器的设计实现,而且灵活性高,可扩展性强,IP核能够重复应用在各种不同的AVS解码器架构上,有效的利用现有资源进行开发。
参考文献
[1] 国家数字音视频解码技术标准工作组.AVS视频AVS-P2视频标准[S].
[2] 沈兰荪,卓力.小波编码与网络视频传输[M].北京:科学出版社,2005.
关键词: 嵌入式系统;μC/OS-II;温度控制
中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)16-31108-03
Applications of Temperature Control Based on the Embedded Real-time Operating System
Songlin-Wang, Zhengqin-Wang
(Computer Department Anhui business college Vocational Technology, Wuhu 241000)
Abstract:The paper introduces the design of the temperature-controlled based on the embedded real-time operating system. Analyses mainly the construct of system and the design method of hardware and software. The embedded operating system μC/OS-II has been transplanted in the software design. It will reduce the difficulty in software design because of the new method of multitask program. The system has many advantages such as high temperature accuracy, good quality, etc.all of which have been laboratorial experimented and proved.
Key words:embedded system;μC/OS-II;temperature-controlled
1 引言
嵌入式系统是以应用为中心,满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统,它将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的监控系统。论文利用嵌入式系统的设计方法及测试技术,结合RTOS的选取原则,选用了源码公开的嵌入式实时操作系统μC/OS-II,设计、实现对多点温度进行控制的嵌入式系统。
2 系统开发环境与技术
考虑系统性能、成本、可靠性等因素,系统的主控芯片选用了台湾Syncmos公司生产的以80C52为内核的8位微控制器SM5964,嵌入式操作系统的软件开发平台选用了源代码公开的RTOS ---μC/OS-II,运用嵌入式系统较常用的设计与测试技术。下面对其详细介绍。
2.1系统的开发环境与工具
2.1.1系统的开发
PC选用的开发环境是:Windows 2000 Server;嵌入式系统开发集成环境:Keil C51 7.0、VC++ 6.0;选用的程序设计语言是:汇编、C语言。
2.1.2嵌入式微控制器
SM5964 微控制器是系统的核心器件,它是80C52 微控制器家族的派生产品,其硬件特征和强大的指令系统使它成为一种性能价格比高的控制器。除具有通用80C52优点之外,其特点如下:
(1)集成度高:它具有丰富的片内资源,包括3个16位定时器、1个看门狗定时器、全双工串口通道等,其PDIP 封装具有32个I/O口而PLCC/QFP封装则具有多达36个I/O口。
(2)存储量大:它内置了64 KB Flash ROM和1 KB RAM。
(3)ISP特性:它具有在系统可编程(ISP)功能,可以通过串口或者并口利用ISP功能实现系统的程序在线修改或升级。片内有多达4KB的存储空间供ISP编程之用。
(4)PWM特性:片上有5路PWM通道可供用户使用。
2.1.3嵌入式操作系统μC/OS-II
在进行嵌入式系统设计时,选择适合自己的实时操作系统是至关重要的,我结合具体的应用,考虑开发成本等因素,根据嵌入式操作系统的选取原则并基于μC/OS-II的许多特点,选用了源代码公开的实时操作系统μC/OS-II。μC/OS-II的主要特点有:
(1)公开源代码:源代码全部公开,这样使系统变得透明,很容易就能把操作系统移植的各个不同的硬件平台上,并可根据需要进行扩充。
(2)可移植性:μC/OS-II绝大部分源码是用ANSI C写的,可移植性(Portable)较强。它可以在绝大多数8位、16位、32位甚至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)上运行。
(3)占先式:μC/OS-II完全是占先式(Preemptive)的实时内核,总是运行在就绪条件下优先级最高的任务。大多数商业内核也是占先式的,μC/OS-II在性能上与它们类似。
(4)可确定性:全部μC/OS-II的函数调用与服务的执行时间具有其可确定性。μC/OS-II的系统服务的执行时间不依赖于应用程序任务的多少。
(5)稳定性与可靠性:μC/OS-II自1992年以来已经有很多成功的商业应用,其稳定性和可靠性都有很好的保证。
μC/OS-II的其硬件和软件体系结构如图1。
图1 u C/OS-II硬件与软件的体系
2.2 嵌入式系统协同设计技术
如何工程实际性能出发,依据相应的指导原则和分配算法对硬件/软件功能进行分析及合理的划分,从而使得系统的整体信能、运行时间、能量损耗、存储能量达到最佳状态,即为硬件/软件协同设计技术的重要研究内容。
典型的硬件/软件协同设计过程是:首先,选用独立于任何软硬件的功能性规格方法对系统进行描述;然后,在系统描述基础上对硬件/软件的功能模块进行划分;最后,需对硬件、软件的功能划分的结果进行评估。如果评估结果不满足要求,说明划分方案的选择是不合理的,需要重新划分硬件/软件模块,以上过程重复直到系统获得一个满意的硬件/软件实现为止。
软硬件协同设计过程可以归纳为:需求分析、软硬件协同设计、软硬件实现、软硬件协同测试和验证。
2.3 嵌入式系统的测试技术
嵌入式系统软件的测试必须考虑时间和硬件影响的问题。对于硬件,一般是采用专门的测试仪器进行测试;而对于实时嵌入式软件,则需要有关的测试技术和测试工具的支持,需要采取特定的测试策略。
测试技术指的是软件测试的专门途径,以及提供的能够更加有效的运用这些途径的特定技术。测试技术主要有回归测试(基于代码的测试或白盒测试)、第三方的验证和确认测试(功能测试或黑盒测试)及维护中的修改或升级测试(回归测试)等。目前,大量的实时嵌入式软件是面向对象编程和基于部件开发的,它们对时空和宿主机、目标机的交叉开发方式,论文选用该测试技术。
3 温度控制系统的设计与实现
嵌入式的多点温度监控系统需完成测量和控制两大功能。系统测量功能包括:多点温度数据采集、信号转换、信号传输等功能;系统的控制功能包括:温度数据的分析处理、输出控制信号、显示、通信等功能。下面将详细说明各个功能模块的设计与实现。
3.1系统的硬件设计
温度控制系统主要有键盘输入、数据采集、输出控制、LCD显示、通信及电源模块等组成。系统结构如图2。
图2 系统结构框图
3.1.1键盘输入电路
键盘是一组按键的组合,它是常用的输入设备,可以通过键盘输入数据或者命令,实现简单的人机对话。键盘可分为独立联接式和行列式(矩阵式)两类,每类按其译码方式又分为编码式及非编码式两类,设计中使用的是独立联接非编码式键盘。每个按键使用的是一个瞬时接触开关,这种联接方式可以容易被微处理器检测,但由于按键会产生机械抖动,在按键被按下或者抬起的瞬间,一般持续5~15ms,因此设计中要去除键抖动。可以通过硬件双稳态电路或者软件延时来实现,设计中采用延时20ms实现的。
3.1.2数据采集电路
本系统实现对两路温度信号的采集,为了节省硬件成本,在前向通道中采用了多路选择开关,使用了两个多路模拟开关器件CD4052,实现信号的差分输入,完成对两路温度信号的轮流采样,然后将信号送入一个公共的模数转换器LTC2430,完成模数转换。由微处理器的P1.2、P1.3两引脚实现信道的选择。电路如图3。
图3 数据采集电路图
3.1.3模数转换电路
系统模数转换采用LTC2430,设计中使其工作在外部时钟驱动模式下,工作状态分为转换(Conversion)、休眠(Sleep)和数据输出(DataOutput)三个状态。
3.1.4通信电路
系统所进行的通信是实现与PC机的通信,选择最为广泛的通信标准RS232通信标准。由于PC机使用的是RS232电平,而SM5964输出是TTL电平,因此选用MAX232解决电平匹配的问题。电路如图4。
图4 通信电路原理图
SM5964的串行发送端口TXD和接收端口RXD经MAX232芯片进行电平转换后,分别与PC机的数据接收端口RXD和数据发送端口TXD相连接。在设计中,使用了两个发光二极管D7和D8监视通信的工作状态。
3.1.5 LCD显示电路
对于LCD MGLS-12864,内置HD61202图形液晶显示模块,厂家为其设置了7条指令来完成对它的控制,有两条指令用于显示状态的设置,其余指令用于数据读/写操作,在此不对其进行详细的说明。
MGLS-12864与微处理器的连接方式有两种:一种是直接访问方式,一种为间接控制方式。直接访问方式就是将液晶显示模块的接口作为存储器或者I/O设备直接挂在计算机总线上,计算机以访问存储器或者I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作。而间接控制方式是计算机通过自身的或者系统中的并行口与液晶显示模块连接,通过对接口的操作达到对液晶显示模块的控制。设计中论文采用了间接控制方式,这种方式的特点是电路简单,控制时序有软件实现,可以实现高速计算机与液晶显示模块的接口。
3.1.6输出控制及报警指示电路
输出控制电路采用12V直流继电器对外电路进行控制,通过控制继电器的吸合时间来实现对温度的控制,继电器是与强电控制电路(大电流、高电压)联系在一起,会对应用系统产生严重干扰,使系统不能正常工作。为了消除干扰,在微机接口与继电器之间分别加了光耦,使系统主机部分的地与强电控制电路的地隔开。当温度超限或者系统出现致命错误时,系统会发出报警指示且实现在LCD上显示。
3.2系统的移植
系统移植是指使一个实时操作系统能够在某个微处理器平台上运行。每个实时嵌入式操作系统都支持很多种处理器,为了使其在具体的硬件平台上工作,必须根据具体的硬件平成移植工作。μC/OS-II需要用户独立完成此工作。由于在设计时已经充分考虑了可移植性,移植工作并不太复杂,要根据具体硬件平台,对文件OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM进行合理的修改。要使其正常运行,处理器首先需满足以下要求:
(1)处理器的C编译器能产生可重入代码;
(2)用C语言就可以打开和关闭中断;
(3)处理器支持中断,并且能够产生定时中断(通常在10Hz至100Hz之间);
(4)处理器支持能够容纳一定数量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈;
(5)处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
3.3系统的软件模块设计
系统软件设计平台RTOS作为一种专门为嵌入式微处理器设计的模块化、高性能的实时操作系统,提供了一种基于开放系统标准的完善的多任务环境。它作为嵌入式应用软件的基础和开发平台,是一段嵌入在目标代码中的软件,在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,用户的应用程序是运行于其上的各个任务,RTOS根据各个任务的要求进行资源管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。
系统软件的体系结构如图5所示。硬件抽象层(HAL)把实时内核与硬件隔离开,实现了操作系统内核与设备无关,提高了应用系统的可靠性。内核层是一个是实时多任务操作系统(RTOS)内核。内核层上面是高层驱动和库函数,提供通用的API、I/O管理器。应用程序层是用户的不同的任务。
图5 RTOS体系结构
3.3.1任务划分
根据要实现的功能,系统划分为如下6个任务:按键处理、LCD显示、串行通信、输出任务、控制运算、信号采集处理。从系统设计方面,可以划分为人机交互模块、串行通信模块、温度测量及控制模块和远程加载模块。
3.3.2基本界面设计
为了完整地实现系统的控制功能,需要在界面上显示全部的信息。显示的信息量较多,采用了六个显示界面分屏显示,界面的切换、菜单的选择、参数的选择及修改等是通过不同的按键来实现。
图6 系统基本界面
3.3.3串行通信模块设计
串行通信模块是系统设计中的一个重要部分。它要实现与PC机通信,接收PC机发来的命令帧,在确认正确后进行分析执行,并向PC机发送相关信息和数据。该模块设计工作主要为串口设备驱动程序设计与串行通信应用程序的设计,前者主要完成串口的工作方式、波特率等环节的设置,该部分工作具有系统设计共性,在此主要分析串行通信设计。
在系统中串行通行程序是专门用于接收PC机发送来的读写命令,根据命令的不同,完成不同的操作,既可以对系统当前的运行状态或参数进行改变,也可以把PC机需要的数据信息打包发送。在设计中,为简单起见,系统作为从机,只能被动接收PC机发来命令,对命令帧分析处理之后执行,可以改变系统当前的运行方式和参数。当需要向PC激发信息时,它要按要求把相关信息组帧发送,如当前继电器状态、第一路温度值、第二路温度值等。程序流程如图7所示。
图7 串行通信流程图
3.3.4温度测量及控制模块设计
数据信号的采集处理是把实际过程中的模拟量、开关量以及其它信息量通过相关的方式送入计算机,再由计算机进行存储和进一步的处理(如计算、显示、控制等)。模拟量的采集是将模拟量转换成数字量并送入计算机。然后调用处理算法将这些数字量存储并进行二次计算处理,一方面要输出显示便于观察,另一方面调用相关的控制模块,对被测对象进行控制。
系统要实现对两路温度进行采集控制,温度信号经两个模拟转换开关CD4052之后,以差分式输入模拟转换器LTC2430的输入端子,转换后的数字量送入微控制器SM5964,从而完成信号的采集。控制模块采用了时间最优控制和PID算法相结合的控制方法合理的控制算法对被控对象进行控制,设计中取得很好的效果。
3.3.5远程加载模块设计
此功能模块就是利用“在系统编程”(In-System Programming,简称ISP)技术,可以实现对系统进行在线升级。所谓“在系统编程”技术是指在用户设计的微控制器系统中为配置新的系统功能而对器件进行重新编程,并在线地将程序代码(固件)下载到程序存储器中的一种编程技术。它的出现是对传统编程方法的重大突破。在设计中,PC机利用串口向系统发送各种命令,如片擦除、页擦除、编程等命令,系统正确接收之后分析执行,从而完成加载升级功能。
4 结论
论文基于嵌入式系统设计框架,选用代码开发的μC/OS-II操作系统,在模块化、高性能的RTOS软件平台上采用多任务编程技术、分层体系思想完成系统各个软件模块的设计,利用系统的ISP功能,实现系统程序加载和动态更新,利用RS232串行通信技术实现通过PC的远程控制功能。嵌入式温度控制系统的实时性、可靠性等工程性能优良,并具有升级更新能力。
参考文献:
[1]巴内特,奥卡尔.嵌入式C语言编程与Microchip PIC/Embedded C Programming and the Microchip PIC [M].清华大学出版社,2005.
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[3]孙瑞志,史美林.基于S3C44BOX的嵌入式温度湿度实时监控系统[J].微计算机信息,2006,22(6-2):207-208.
我国在高等教育中计算机基础教学经历了三次改革。
1.1997-2004 年计算机普及阶段。1997 年,教育部教高司颁布了 155 号文件《加强非计算机专业基础教学工作的几点意见》,是我国计算机基础教学历史上具有里程碑意义的指导性文件,它确立了计算机基础作为大学基础课程的地位,提出了计算机基础教育的“计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础”的三层次课程体系。各高校在师资队伍的培养和实验室的建设上都进行了较大力度的投入,“计算机文化基础”进入各专业的本科培养计划,成为开设的第一门计算机基础课程。各高校基本是按照计算机基础三个层次开展教学,重点是技能的培养。
2.2004 年,计算机基础教学指导委员会提出了在新形势下进一步加强高校计算机基础教学的意见,教育部高教司 2006 年了《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》(简称“白皮书”),提出了加强计算机基础教学的 11 条建议,确定了“4个领域×3 个层次”的知识结构总体构架以及“1+X 的课程设置方案”,考虑到不同办学层次的学校(专业)的实际情况,将教学基本要求分为“一般要求”和“较高要求”两个层次,并且给出了 6 门典型核心课程(大学计算机基础、计算机程序设计基础、计算机硬件技术基础、数据库技术与应用、多媒体技术与应用以及网络技术与应用)。“大学计算机基础”课程逐步取代了“计算机文化基础”课程。2009 年,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会的《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》继承了“白皮书”中“4 个领域×3 个层次”的计算机基础教学的知识结构以及“1+X”的课程设置方案等。同时在三个方面做了重要发展:一是充实了上述知识结构的内容,形成了计算机基础教学的知识体系;二是提出和构建了计算机基础教学的实验体系;三是基于知识体系和实验体系,科学地描述各专业大类核心课程的教学基本要求。
3.2012 年教育部启动了第三轮大学计算机课程改革项目,批准了“以计算思维为导向的大学计算机基础课程研究”等 22 个项目。旨在提升大学生信息素养和应用能力,推动以计算思维能力培养为重点的大学计算机课程改革。
大学计算机基础课程开展计算思维教学,并不是颠覆原有的课程内容,而是在原有课程内容的基础上进行梳理、提升和优化,将原有课程中无意识的计算思维教学变为主动的、积极的、有意识的计算思维教学。
作为占全国高校 95%以上的地方高校,已经成为中国高等教育的主体部分,迫切需要根据地方高校的特点探索出合适的改革方案。
2 课程存在的问题分析
1、内容与学生特点、社会需求脱节目前《大学计算机基础》课程主要由计算机概论、Windows 基本操作、Office 办公软件三大部分组成。
计算机概论主要介绍计算机的发展史和软硬件组成,Windows基本操作主要介绍Windows XP 的基本操作,Office 主要介绍Word、Excel 和Powper Point 等办公软件的基本操作。然而,由于学生水平参差不齐,有些学生已经掌握这些内容,有些学生连打字都是问题,这就造成内容与学生特点不相符的问题。另外,目前社会对大学生的基本要求是熟练掌握计算机操作,然而所开课程教学内容缺乏比较实用性的操作,导致很多学生大学毕业后操作系统不会安装,电脑故障不会处理,常用的硬件和软件不能熟练操作,造成与社会需求的脱节。
2、学生学习热情度不高由于课程内容枯燥,脱离实际应用,同时很多学生或多或少都有部分计算机操作知识,因此很多学生对所开课程热情度不是很高,也不是很重视,上课和上机积极性低,对于布置的作业缺乏自主性和独立完成性。造成的结果是,教师不容易进行教学,学生对很多知识的不熟练,大部分知识都停留在一知半解的地步。
3、教学方式单一化目前大部分《大学计算机课程》教学方式采取“老师课堂讲授+学生上机操作”模式,该模式取得了较好的效果,但往往学生上机大部分时间都在完成教师上课的内容,没有阶段性的课程设计,没有真正做过较为完整的具体性项目。另外,由于实验设备有限,很多学生没有亲自动手组装维护过电脑,也没有亲自动手安装过系统,没有真正做过比较实用性的项目。
4、考核方式死板目前该课程的考核形式主要有两种,要么以全国计算机等级一级考试内容为主要的考核方式,要么是简单的让学生做一些小作业或纯粹的笔试考试。完全脱离了实际应用和等级考试,这些考核形式较为死板,不利于学生知识的掌握,不符合课程开设的初衷。
3 对课程改革的几点建议
针对该课程存在的以上问题,作者根据自己六年来的教学实际经验,对该课程提出了一些改革设想,同时将部分设想已应用到自己的教学实践中,并取得了较理想的成绩。改革建议如下:
1、使课程内容设置更加具有实用性使课程的内容设置结合市场和社会的需要,保证内容的新颖性和实用性。可增加一些计算机硬件维护和计算机软件维护,增加一些比较实用性的具体项目的制作。同时要重视办公软件Office 实际应用的练习,可以设计比较实用的课题,比如学生就业简历设计、申请书设计、毕业论文设计、书籍排版、企划书设计、课件设计和演讲稿设计等完整的实例。同时要加强考核力度,让学生真正动手进行认真操作。
2、调动学生学习自主性,因材施教取消原来所有学生一刀切的策略,根据不同水平学生进行分类教学,因材施教。入学前,对所有学生计算机操作能力进行综合测试,根据不同的水平进行分班教学,基础较差的同学要从最基本的操作开始扎实学习,保证不掉队;对计算机操作水平较高的学生可以免修,或者可以进行更高层次的拔高教学。
3、在计算机等级考试的基础上扩充学科内容《全国计算机等级考试》是国家认定一个计算机能力测试,原则上通过《大学计算机基础》的学习,学生可以达到一级水平,但是大部分师生在计算机基础课程教学与计算机等级考试之间的关系的认识和操作上存在一些误区。要么教学内容以计算机等级考试一级考试为大纲,要么与等级考试完全脱离。
应该这样说,《大学计算机基础》的内容和一级考试是紧密相连的,它是一级考试的基础,但内容比一级考试更广泛、更系统、更实用。因此,教师在教授《大学计算机基础》这门课程时,必须按该课程的大纲进行教授,保证内容的系统性和完整性,同时也可以适当穿插一些一级考试的内容。在课程的结束时,可以拿出部分课时,让学生再针对计算机等级考试一级的相关内容进行有针对性的练习和操作。