计算机硬件功能精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇计算机硬件功能，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：计算机硬件技术；网络虚拟实验；网站互动功能；网络课件

作者简介：程启明（1965-），男，江苏盐城人，上海电力学院自动化工程学院，教授；黄云峰（1971-），男，浙江绍兴人，上海电力学院自动化工程学院，讲师。（上海 200090）

基金项目：本文系上海市教委重点课程建设项目、上海高等教育“085”工程建设项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0097-02

“计算机硬件技术基础”是大学理工科的专业基础课程。本课程任务是使学生了解微型计算机的基本原理及组成，掌握汇编语言程序设计方法，掌握存储器扩展技术、中断系统原理和I/O接口的应用，为计算机接口的实际应用打下良好基础。[1]

由于本课程具有概念抽象、知识点多、涉及的知识面广、技术更新快、实践性强，理论与实践、硬件与软件相结合等特点，加上课堂教学方式简单、枯燥，实验教学与理论教学严重脱节等弊病，使学生难以掌握该课程内容，甚至会产生厌烦情绪。因此，本课程的教与学都有一定的难度。[2-3]

为了促进学生对课程内容的学习，培养学生掌握知识和运用理论指导实践的能力，提高学生创新能力和综合素质，我们开发建立了本课程的教学网站。该网站包括新闻中心、课程资源、教师队伍、学习园地、实验平台、课程建设、在线交流、学生作品等栏目，其功能包括课前预习、课上教学、课后复习、课内实践等整个教学过程的各环节。课程网站教学不受时间与空间的限制，增大了课堂教学信息量，增加了学生自主学习功能，实现了师生在线讨论和交流，提高了学生的学习兴趣，提高了教学效率和质量。通过对本课程网络功能的进一步开发与应用，探索了新的实验教学模式[4-5]和新的师生交互方式，[6]取得了良好的教学效果。

一、网络虚拟实验室的开发与应用

“计算机硬件技术基础”是一门实践性较强的课程，学生通过实验过程，可加深对所学理论知识的理解，提高实际动手操作能力和分析、解决问题的能力，并且可以开拓学生思维，培养应用及创新能力。

1.传统的实验方法

目前该课程的普遍现状是：课时安排上重理论、轻实践，教学内容上重软件、轻硬件。其根本原因还是实验设备有限、维护困难。目前本课程的实验主要是通过硬件实验箱来完成，此方式的缺点有：灵活性差，实验箱的线路、芯片多已固定，学生只能按照固定步骤进行实验，不能灵活自由地设计实验；创新性差，实验步骤和内容难以扩展，实验个数有限，实验内容固定，难以跟随技术的发展进行更新的创新；开放性差，由于实验箱少和维护难，实验课一般需分组进行，实验保障困难，实验室的开放性受到限制；经济性差，实验箱的价格较贵，且易受损坏，维护较困难，需专人管理。此外，实验还需专门的场地，并且师生同时、同地进行实验，实验效率和设备利用率低，设备的维护和管理成本高。

2.网上虚拟实验的概念

随着Internet及网络技术的发展与应用，实验系统逐渐由传统的集中模式转变为开放性、交互性、共享性、分散性、扩展性、重复性、安全性的（网络）虚拟实验系统，虚拟实验系统能较圆满地解决传统实验的问题。虚拟实验是指可在Internet/Intranet互联网上通过软件模拟技术对真实实验的虚拟实验，它利用图像/声音、软件仿真、虚拟现实和远程控制等技术，在计算机上构建出可辅助、部分或全部替代传统实验各操作环节的相关硬、软件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样从异地计算机设备上完成各种实验项目，所得到的结果与本地得到的数据结果完全等价，如同现场操作实验设备一样。虚拟实验采用软件开发工具开发一系列虚拟实验课件来全真模拟实验过程，以交互式教学方法实现实验过程的教学，学生可利用网络环境完成实验系统的设计、获取实验结果、撰写实验报告等各实验环节，并同时查询相关资料，接受老师的网上答疑辅导，参与讨论实验相关专题等，明显地提高了实验效率，并减少了不必要的实验损失。

3.网上虚拟实验的特点

虚拟实验的优点有：避免真实实验或操作所带来的各种危险；降低实验成本、维护及管理成本；组建系统的效率高；具有丰富的媒体表现及交互形式；无时间和空间的限制，可在任何网络终端上进行；容易协同和共享；易激发学员学习兴趣；利于加强对学生自学能力的培养；具有灵活性，可因材施教，便于实行个性化教学，对学生实施多目标、分层次管理。但虚拟实验也有一些缺点：实验的真实感不够；不能体会在真实实验中可能出现的多种误差；难以体会在实际工程中可能出现的多种故障现象；降低了学生分析和解决实际问题的能力。实际上，虚拟实验应该侧重于基本概念、工作原理以及解决问题的方法与能力，而对于行为技能的训练则差一些，真正的技能与动手能力还必须在实际的实验情形下才能获得。因此，如果过分地依赖虚拟实验，将对培养学生解决实际问题的能力产生一定的影响。

4.网上虚拟实验的实施

虚拟实验教学只是实验教学的辅助手段，它不应该也不可能代替真正实验教学全过程。在实验教学中，可采用实际实验与虚拟实验相结合的分级教学模式。这种模式将两种实验方式有机结合在一起，并互为补充，创造了适合于实验教学的气氛和训练机会，提高了实验的效果，从而充分培养学生的实践能力。

5.本课程虚拟实验所需的软件环境

虚拟实验常采用两种方式。一种为硬软结合的虚拟实验。它通过客户端的操作，借助网络控制真实实验设备，并通过网络反馈给用户结果信息，但由于网络的延迟性，该方法多用于局域网。另一种是基于Web的虚拟实验。它通过直接利用Java虚拟机及对I/O端口读写的捕获技术或编写仿真汇编解释器，再借助Web来实现全软虚拟实验。

Proteus软件是英国Labcenter公司开发的一款仿真平台，可以进行实物仿真和印制电路板设计。Proteus软件可以对8086CPU或MCS-51单片机及相关接口芯片提供支持，还提供了示波器、信号发生器等虚拟仪表，支持汇编语言，是一个全开放性的仿真实验平台，相当于一个设备齐全的综合性实验室。因此，可借助于Proteus仿真软件构建虚拟实验室。Proteus有单机版和网络版两种选择，采用网络版配置，将只有一个USB加密狗安装在服务器上，并锁定相应的用户数，在校园网范围内的PC机都可以得到授权并进行仿真和实验，但同时在线的客户端总数不能超过已购买的总授权用户数。采用网络版的Proteus，可真正实现实验室的虚拟化、网络化以及实验室的开放。

本文采用网络版的Proteus构建了“计算机硬件技术基础”远程虚拟实验仿真系统。该系统包含下面模块功能：实验选择系统，学生可根据需要选择实验项目；虚拟实验平台，给学生提供实验操作的环境；报告生成系统，用来生成并存储学生的实验报告；教师批阅系统，教师可批阅学生实验报告，并生成学生实验成绩；帮助系统。

二、网站师生互动功能的开发与应用

师生之间的交流是教学过程中一个非常重要的环节，也是改善教学效果的有效手段。只有通过师生之间的交流，教师才能结合学生的反应来进行有针对性的教学。同样，学生也要通过与教师和其他学生的交流帮助自己更好地学习课程内容。

1.传统的交流方式

传统的交流方式一般常采用课堂上提问和课下交流手段。由于课堂教学时间有限，不可能在课堂上进行充分交流，同时，由于我国长期以来实行灌输式教育，学生又不愿意在课堂上主动提问与交流；他们一般更愿意在课下发表自己的看法，教师可在轻松的氛围下解答学生的疑惑，了解他们的意见。然而，随着学生招生人数的大量增加及学分制选课制度的普遍实施，此答疑方式受学生人数、时间和地点的制约严重，已经无法适应当前的教学需求。

2.网上互动交流方式的特点与技术

利用现代计算机网络技术的便捷、实时、共享等特点，可构建出本课程的网上答疑系统。此答疑方式的优点有：提出问题和解答问题不受时间和空间的限制，具有很强的实时性和灵活性，并且对相同的问题不必做重复解答，从而降低劳动强度，提高教学效率。

目前课程网站一般都采用E-mail、QQ、BBS、专门开发的交互软件等实现网上答疑系统，这些实现技术还不能很好地解决师生互动问题。其中：采用电子邮件E-mail的缺点是实时性差；采用QQ等即时通讯软件ICQ的缺点是信息有限且私密性差；采用电子公告板BBS的缺点是传递文字信息有限且实时差；采用IT公司专门开发的交互软件的缺点是开发成本高且维护成本也高。博客和微博是近年来新出现的交流方式，它们为师生互动提供了非常好的交流平台，便于在课程教学实践中进行交互讨论，且不受时空限制。因此，近年来，博客和微博被引入到课程的网络教学交互平台上来。其中：博客（blog）是一种通常由个人管理、不定期张贴新的文章的网站，典型的博客结合了文字、图像、其他博客或网站的链接，能够让读者以互动的方式留下意见；微博（Micro Blog，即微博客）可理解为“微型博客”或者“一句话博客”，它是一个基于用户关系的信息分享、传播以及获取平台，用户可以通过WEB、WAP以及各种客户端组建个人社区，以140字左右的文字更新信息，并实现即时分享。两者的差异在于：博客一般主要在电脑上公开发表网络的、供人阅读的日记，它可写得很长，字数没有限制，主要适合阐述一些东西；微博一般主要是在手机极为简短的网络日记，它主要是抒发一些心情，还有写一些格言警句，写一些自己的动态，一条微博最多只能写140字。

3.本课程的网上互动交流功能开发

可把博客和微博引入到本课程的网络互动教学中，借助博客和微博的互动就可把教师网上答疑指导、师生交流、生生交流、人机交流有效地整合起来，增进师生之间的感情，达到更好地辅助课堂教学的效果。本课程的网上互动交流功能有：

（1）交流讨论区。教师通过微博或博客制作一个课程专题讨论区，引导学生进行深度思考，并可在讨论中引入适当的竞争机制，鼓励学生参与和投入。答疑讨论区可采用一对一、一对多、集体讨论等多种讨论方式，针对学生提出的问题，教师应提供具体、及时、具有启发性的反馈意见，并对讨论的问题进行归纳总结和分类管理，以便学生查阅。讨论区可分为普通讨论区和专题讨论区。其中：普通讨论区主要用于生生之间、师生之间，并就相关知识点或者相关领域的话题进行讨论，一些讨论内容还可由教师或管理员整理，将较为典型、关注度高和投票数高的发言列入精华版，并在网站的首页显示；专题讨论区主要是把学生的反馈意见、作业和考试中出现的代表性问题或者本学科中前瞻性的问题等提出来，来让大家一起来讨论。

（2）作业提交与在线学习。作业提交模块可以上传学生的文档作业，教师可以批量下载作业，并在评分后再将成绩上传供学生查看。在线学习模块可记录学生学过的知识、作业完成状况、考试状况、互动讨论中的发言状况及其认可度等学习状态，学生可随时随地查获自己学习效果，这非常有利于学生调整自己的学习状态，随时向其他学生或教师寻求帮助。

（3）资源共享。资源共享模块包含主站资源模块和论坛资源模块两部分。其中：主站资源模块仅管理员有权限在此资源，它主要一些PPT和Word文件；所有注册用户均可通过论坛资源模块上传附件，通过附件上传功能可共享学习资源，上传可采用flash 机制，并支持批量上传。学生可在资源库中获取其感兴趣的资料，并可把资源上传，实现资源共享。

（4）教学评价。教学评价应是双向的，它包括教师对学生学习的评价和学生对教师教学的评价。通过对教学形式、教学效果、教学设计等教学多环节的网上问卷调查，积极鼓励学生多提意见和建设，参与到本课程建设中来，教师根据学生的网络反馈意见，对课程进行相应的调整和优化，并持续地对教改效果进行跟踪，从而不断丰富教改的成果。

三、结束语

本文开发建立了“计算机硬件技术基础”课程教学网站，探索了新的实验教学模式和师生交互方式，取得了良好的教学效果。课程改革是一个循序渐进、永无止境的过程，应不断更新和完善教学内容，改进教学方法，将教学改革推向一个新的台阶。

参考文献：

[1]程启明，黄云峰.计算机硬件技术[M].北京：中国电力出版社，

2012.

[2]王昊.“微机原理与接口技术”教学改革探索与实践[J].中国电力教育，2012，（31）：84-85.

[3]张兰红，陆广平，周云龙.“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报，2008，30（5）：93-95.

[4]陈越，顾晖，梁惺彦.Proteus 虚拟仿真在微机原理教学中的应用[J].电子技术应用，2012，38（1）：106-108.

篇2

[关键词]计算机；网络软件；功能；应用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.103

[中图分类号]TP393.09 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）06-0-01

1 计算机网络软件

1.1 网络软件

网络软件是指在计算机网络环境中，用于支持数据通信和各种网络活动的软件，通常为网络操作系y、网络通信协议和应用级的提供网络服务功能的专用软件。连入计算机网络系统后，通常根据系统本身的特点、能力和服务对象，配置不同的网络应用系统。通常人们把网络软件分为通信软件、协议软件与应用软件。其目的是为了本机用户共享网中其他系统的资源，合理地调度、分配、控制网络资源。为此，每个计算机网络都制订一套全网共同遵守的网络协议，并要求网中每个主机系统配置相应的协议软件，以确保网中不同系统之间能够可靠、有效地相互通信和合作。

1.2 计算机网络软件的功能

通常把网络软件分为通信、协议与应用软件，它们功能的体现关乎计算机的运用，因此笔者将对这几类主要的软件功能进行着重探讨。

1.2.1 通信软件

通信软件是监督和控制通信工作的软件。通信软件通常由线路缓冲区管理程序、线路控制程序及报文管理程序组成。它除了作为计算机网络软件的基础组成部分外，还可用作计算机与自带终端或附属计算机之间实现通信的软件。它是一个终端服务，可以通过网络满足多人之间进行各种形式信息的传递，且从网络体系结构模型不难看出，通信软件和各层网络协议软件是这些网络软件的基础和主体。

1.2.2 协议软件

协议软件的实质是共同守则，是网络软件的重要组成部分，也是保证软件制作方权益的重要措施。其按网络所采用的协议层次模型组织而成，除物理层外，其余各层协议大都由软件实现。每层协议软件通常由一个或多个进程组成，其主要任务是实现相应层协议所规定的功能，以及为上、下层提供可靠、安全的接口功能。

1.2.3 应用系统

企业应根据网络的组建目的和业务的发展情况，研制、开发或购置应用系统。应用系统的任务是实现网络总体规划所规定的各项业务，提供网络服务和资源共享。网络应用系统有通用和专用之分。通用网络应用系统适用于较广泛的领域和行业，如数据收集系统、数据转发系统和数据库查询系统等。专用网络应用系统只适用于特定的行业和领域，如银行核算、铁路控制、军事指挥等。

1.3 计算机网络软件的应用

1.3.1 在高新产业、科研中的应用

第一台计算机的诞生就已经奠定了信息时代必定到来的局面。现如今一个国家计算机技术的发达与否是民族综合实力评判的重要标准。在科研领域，选择需要、图像识别、结果数据的计算评定等大都是人为所不能的，而人工智能的精确与细致刚好能代替人工来满足数据计算的需要，越来越智能的设备的面世给科研带来了极大的方便。

1.3.2 在人们日常生活中的应用

计算机网络软件除了在家庭、办公场所应用外，目前，基于计算机网络软件的支付宝、银联等联机消费也逐渐占领潮流。图书馆、名胜古迹景区也应用计算机网络软件管理消费者等的票据收支。此外，智能电器也在人们生活中普及开来。

1.3.3 在生活衍生产业中的应用

应用计算机网络软件最为普遍的便是电影电视媒体产业与电子游戏产业了，它们都是为大众所熟悉的生活衍生产业。从3D到现在的6D的极致观影体验，最贴近电影本身的心理身体双层感受都受益于计算机网络软件的应用。这一点从好莱坞大制作电影中就可一览无余。而电影电视为了追求更加恢弘的场面，细致入微的背景处理，精彩绝伦的场面，光人力或者现有条件是不行的，必须得经过计算机网络技术而实现；而对于游戏玩家来说，三维图像、游戏器具的智能，仿佛真的使游戏玩家进入了“真实”的游戏世界，得到身临其境的游戏体验，这些都依赖于计算机网络软件的发展。

2 计算机网络软件发展的必要性与重要性

随着计算机网络时代的到来，中国要想在经济全球化的大背景下，在越来越激烈的世贸竞争下站稳脚跟，不仅要保持现如今飞速平稳的发展趋势，更要积极促进计算机网络软件的发展。这就要求计算机工作者们花费更多的精力心血去消除软件本身的弊端，提高软件质量；由于软件在研发过程中所投入的人力、物力是十分巨大的，因此相关部门要严厉打击非法复制的问题，软件复制不仅会给企业带来极大的损失，还对于软件的发展造成极其恶劣的影响。此外，计算机网络技术已渗透到国家、企业、人民生活的方方面面，所以大力发展计算机网络软件是极为重要的。

3 结 语

计算机技术在当今社会中应用越来越广泛，发挥着巨大的作用。笔者希望我国的计算机软件开发者们能够致力于软件的开发与完善，开拓更多软件的功能，并能在实践中获得良好的效果。

主要参考文献

[1]乔素艳.浅析软件安全中的反跟踪技术[J].无线互联科技，2012（2）.

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1.1针对性，服务性，人性化网络软件根据各个阶层，各个工作性质才从不同层次满足人们的需求，通过制定程序化语言，使得系统有条不紊执行指令。网络应用软件具有针对性特点，如针对学生课本中数学方程制定执行口令，解决数学问题，促进学生学习；网络软件服务性强，整个系统严密有条理，能够考虑到各个方面问题，更好为人民群众服务；网络软件系统的制定的目的在于解决人们工作生活遇到的问题，人性化色彩浓厚。

1.2系统软件功能系统软件是计算机必不可少的软件程序，用来实施计算机系统的管理，确保系统正常运行。系统软件通过编译口令，制定程序步骤来完成对整个网络环境的整理功能，操作程序是系统软件之一，编制程序的目的在于实现操作便利。

2计算机软件应用功能

计算机软件的应用功能，以其强大的优势占领市场，各行各业都对计算机软件功能产生依赖性，应用领域波及广，影响力大，服务性强，以一定优势占据重要地位。

2.1经济功能随着计算机技术的不断发展，网络已经走进千家万户。更多的商家看到了网络带来的商机，网上购物开始席卷购物商场，淘宝，天猫，京东，等众多购物平台的出现给商家带来巨大的经济额，针对网上消费的需要，计算机软件制定相应的程序，给整个购物带来便利，确保购物环境的安全。除了网上购物，计算机软件在商场购物有着广泛应用。网络软件通过录入产品信息，数量，特点，确保了运营环境正常进行。服务员通过信息查询得知产品所剩数量，根据销售额，寻找消费者喜好，更好的为人民服务。软件系统能够保证消费者的合法权益，扫码，购物小票，给了消费者消费凭证，从一定程度维护了消费者合法权益。此外购物小票是商家依法进行纳税的标志，保障了国家的经济利益。

2.2管理功能管理者能够确保一个公司体制的正常运行，计算机网络软件中有专门为网络管理者设计的管理软件，起着统筹的作用。管理者通过自身掌握的程序对网络环境进行维护，以减少在系统应用中给使用者带来的不便，清理障碍，确保整个网络程序的正常进行。管理软件以自身的优势深入到社会的各个阶层，银行，煤矿，电信，为各个阶层带来了便利。

3计算机网络软件功能的不足之处

部分网络软件不够完善，程序设计存在漏洞，使得不法分子有机可乘，他们利用软件设计中忽视的细节，使用一些不法工具盗取使用者的用户信息，导致个人信息外漏，财产安全受到侵害。加强软件的严密性，是研发网络软件工作者需要特别注意的问题。安全问题得不到切实的保证，会最终导致软件的研发失去本身的意义。程序设计中的非复制，是确保软件安全的有效途径之一。注重对信息的非复制性研制，能够有效确保用户信息安全。

4结语

篇4

关键词: 隧道; 遗传算法; BP网络; 施工监控; 监测

中图分类号: TU7文献标识码: A文章编号: 1009-8631(2010)03-0079-02

智能计算理论也称为软计算(Soft Computing),是新发展起来的一门十分活跃和具有挑战性的领域,其主要研究对象可以归纳为:神经网络、遗传算法、模糊逻辑、概率理论、混沌理论等。软计算与传统的“硬计算”有本质的不同,其目的在于适应现实世界普遍的不精确性,其指导原则是开拓对不精确性、不确定性和部分真实性的容忍,以达到可处理性、鲁棒性、低成本性求解,土木工程面对的是工程岩土体,具有很大的随机性、模糊性、信息不完整,因而土木工程特别是特长隧道的许多问题通常具有复杂性、动态性和不可重复的高度非线性特点,问题涉及的变量多,且有噪声,传统分析方法常常面临着困难,而智能计算在处理这些问题方面具有优势。

一、BP神经网络模型及遗传算法[1, 2]

BP神经网络作为智能计算的一个重要组成部分,神经网络具有很强的非线性映射和自适应训练功能,特别是BP 网络近年来广泛应用于预测评估、模式识别等领域并取得良好效果。

BP网络模型处理信息的基本原理是:输入Xi通过隐层节点作用于输出节点,经过非线形映射,产生输出Yk,网络训练样本包括输入向量X和期望输出量t,网络输出值Y与期望输出值t之间的偏差,通过调整输入节点与隐层节点的联接强度取值Wij和隐层节点与输出节点之间的联接强度Tjk以及阈值,使误差沿梯度方向下降,经过反复训练,确定与最小误差相对应的网络参数(权值和阈值),训练即停止。经过训练的神经网络即能对类似样本的输入信息,自行处理输出误差最小的经过非线形映射的信息。当隐层神经元足够多时,这种结构可以保证网络以任意精度逼近任意的非线性函数。

遗传算法(genetic algorithm)是一种模拟自然进化过程搜索最优解的方法,具有群体寻优的增强式学习能力及全局性、并行性、快速性和自适应性。遗传算法的出现使神经网络的训练有了一个崭新的面貌,目标函数既不要求连续,也不要求可导,仅要求该问题可计算,而且它的搜索遍及整个解空间,容易得到全局最优解。可利用遗传算法优化神经网络的拓扑结构。

(一)BP神经网络模型的确定

1. 输入和输出神经元的确定。可利用多种方法对神经网络的输入参数进行分析,确定无相关性或相关性较弱的输入参数(节点),使之尽可能得少,以降低网络复杂度,减少网络训练时间。

2. 隐层单元的数量对网络影响较大,选择隐含层的单元数是神经网络设计最困难的部分之一。若隐层单元数过少,则网络的泛化能力较差;若隐层单元数过多,又使得训练时间增加,训练误差也不一定最佳。隐层单元数的选取目前尚无公认的理论来指导,一般采用试算法和经验性的公式来确定。最佳层隐节点数L可参考下面经验公式计算[1],本文用遗传算法来优化BP神经网络结构。

其中m为输入节点数;n为输出节点数;c介于1～10的常数。Berk和Hajela建议[3]:隐含层单元数应在(k+i)/2与k+i之间随机选取。其中k为输入单元个数;i为输出单元个数。

3. 选择训练样本,训练神经网络。

对系统的输入输出数据进行归一化处理,作为训练样本,训练网络系统。训练样本应尽可能地反映各种状态。神经网络的训练过程,即根据训练样本,对网络的联接权值和误差进行反复修正的过程。

4. 确定传递函数,一般选择非线形S型函数等。

二、应用实例

工程概况:横山特长隧道位于陕北黄土高原梁峁区,沟壑纵横、地形起伏、冲沟发育。隧道起迄里程为DK333+265～DK344+713,全线长11448m,设计为双线隧道。隧道最大埋深为283.68m,主洞开挖面积最大177.4m2,最小120.53m2,隧道通过的围岩主要为新黄土、老黄土、泥岩、砂岩以及砂泥岩互层。

工程地质特点,目前主要以泥岩、砂岩以及砂泥岩互层为主,层理较发育,基岩裂隙水,部分段落渗水呈泉眼股状流出、拱部滴水呈线。洞内砂岩呈黄褐色薄～厚层状与泥岩不等厚互层,细粒砂状结构,泥质胶结;泥岩呈灰黑色,泥质结构,含煤线或薄煤层,自稳能力差,强度较低,遇水易软化,薄层泥岩或薄层砂岩出现在洞室起拱线以上时容易产生掉顶、滑层、剥落、塌方等现象。

从以上可以看出,横山隧道地质情况复杂。在开挖之前的原始土体处于平衡稳定的弹性阶段。由于开挖成洞后围岩原有各质点间的应力平衡状态,受到扰动破坏,应力轨迹发生变化,产生相对位移与调整。岩性软弱、地质构造发育、岩性风化及地下水作用,使隧道开挖后,原有的应力场平衡状态遭到破坏,引发应力重分布;若再迭加其它不利因素,例如不利结构面组合、膨胀、崩解等物理化学作用,将出现塌方。所以必须强化施工过程中的监测。围岩变形时间序列数据中蕴含着系统演化的信息。在施工条件、施工方法不变的情况下,利用神经网络较强的非线性映射能力,对隧道实测位移变形值直接建模,以获得高度复杂和非线性的内在变形规律。本文采用上述遗传算法来优化神经网络,称为遗传神经网络,利用MATLAB7自带的神经网络工具箱和英国Sheffield大学的遗传算法工具箱,结合横山特长隧道施工的实例进行研究。

(一)顶拱下沉的遗传神经网络预测步骤

1. 样本的处理

样本的处理,一般隧道施工顶拱下沉变形有这样的特点:前期部分位移值变化较大,后期位移值变化较小。据此,笔者将数据转换到(0.1,0.9)区间。

1. 训练及测试样本

本文所采用数据为2007年10月11日至10月30日时间段,DK333+610断面,开挖的顶拱下沉位移监测数据,开挖时即埋设监测点进行监测。监测期内施工稳步进行,循环周期稳定,位移预测受意外因素干扰少,有利于直接以实测位移建模的可靠性。本文用前15天的相对位移值作为训练样本,见表一,用后四天的监测值作为测试样本,见表二。

(二)预测结果及误差分析

从测试样本的结果来看,其误差比较小,是相当成功的,最大的误差仅为1.15%,这在工厂上已经是相当不错,但这只是一个断面的拱顶沉降的预测。

三、结语

本文利用遗传算法的全局搜索特性,对变形预测的神经网络结构进行最优搜索,从而获得具有最优预测效果的遗传神经网络。采用遗传神经网络对隧洞施工顶拱变形的动态过程进行预测,解决了在常规采用的回归曲线预测法效果误差较大的问题,解决了在神经网络构建中根据经验公式和试算法确定神经网络结构和学习参数的困难,从而减少结构选择的盲目性。从以上数据表明遗传神经网络具有更佳的预测效果,对于围岩变形监测中异常情况可提前预报,提高预测的准确性,从而为变更设计、调整支护参数、调整施工工艺赢得宝贵的时间。

不足之处及后续要进行的工作,隧道是个三维空间结构,目前的施工监测的断面还属于二维空间的范畴,尚有许多工作要做;另外隧道地质情况复杂,各个断面上的地质条件有许多的差异,智能计算或神经网络的解决方案还有许多不足之处,尚需不然改进完善。

参考文献:

[1] 飞思科技产品研发中心.神经网络理论与MATLAB7实现[M].北京:电子工业出版社,2005.

篇5

关键词：模幂运算；蒙哥马利算法；FPGA；DSP

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)33-1322-04

Research and Application of a Kind of High Performance Public Key Cryptography Computing Component

YANG Xuan1, HUANG Bin2

(1.International College, Central South University of Forestry and Technology; Changsha 410004,China;2.College of Information Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China)

Abstract: On the basis of analysis on various accelerated algorithm of public key cryptography arithmetic, Cryptography component is designed in this paper by the way of pipeline and non-pipeline on Xilinx Virtex V600FG680-6 FPGA separately as well as on TI corporation’s high performance DSP of TMS320C5402 and TMS320C6201 series. Meanwhile, an analysis of specific application background of different projects in the application area of Campus Card through the comparison to those four projects was proposed in this paper. And a desired outcome is achieved.

Key words: modular exponentiation; montgomery arithmetic; FPGA; DSP

1 引言

PKI的是实现在现代电子政（商）务应用系统中对使用者的身份认证和信息的完整性、不可否认性认证的的关键技术，而公钥密码是PKI体系中公钥加密和数字签名最常采用的加密算法。以公钥密码公钥算法[1]为基础，来设计具有独立功能的硬件芯片的公钥密码计算构件，以其高速的性能和硬件本身特有的安全优势得到了广泛的关注与巨大的投入，国内外对此都做了大量的研究[2-3] 。同时，国内外众多学者对公钥密码及其相关算法的实现研究也取得了不错的进展。

目前，仅具安全存储功能的射频IC卡在学校已经形成了庞大的用户群体，为了实现校园卡与主机的互操作与数据加密、身份认证等安全计算的功能，可以在校园卡互操作性框架[4]的读写设备中配置公钥密码密码计算构件。基于这种需求，针对不同的应用背景，我们设计了相应的公钥密码密码计算构件实现方案。

2 公钥加/解密算法介绍

由Rivest，Shamir和Adleman在1978年设计并公布的公钥算法是最具有代表性的公开密钥密码体制，它是一个能同时用于加解密和数字签名的算法。也是研究得最深入的公钥算法。它从提出到现在的二十多年中，经历了各种攻击的考验，逐渐被人们所接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

公钥密码加/解密算法公式表述如下：

加密过程：c=md mod n

解密过程：m=ce mod n

其中，m是明文，d是加密密钥（或公钥），e是解密密钥（或私钥），n是模数，c是密文，mod是取模函数。

公钥密码算法主要难点在于大数的模幂乘运算效率较低。所以，提高大数模幂乘的效率一直都是提高公钥密码算法速度的一个非常重要的课题。

3 模幂加速算法的研究

3.1 长整数模幂乘运算

模幂乘运算me mod n不能先计算me然后再求模，这样me的结果会占用巨大的存储空间而无法实现必须对me的中间结果进行求模运算，使结果二进制位数始终保持在一定范围内。计算me mod n最简单的方法是重复进行c=c*m mod n模乘运算，直到求出me mod n为止，这种方法需要e-1次乘法运算。例如计算m15 mod n需要计算mm2m3m4…m15，其需要14次乘法；而采用mm2m3m6m7m14m15 其需则仅需六次乘法运算。这种平方―乘幂方法也称之为二进制法。在硬件实现上较为常用的方法是二进制位扫描法，分为从左到右和从右到左两种。在从左向右扫描法中，主要是面积可以得到优化，而在从右向左扫描法中，主要是速度得到了优化。

在从左到右扫描法中，指数e的位被从最高有效位扫描到最低位，对于每一位要作一次平方求模，如果e的位值是1，还需要做一次模乘；从右到左扫描法则是最低有效位扫描到最高位，需要用中间变量保存中间值。

3.2 用Montgomery算法加速公钥密码算法

Montgomery算法是将部分积对任意的n取模转化为对基数r取模，简化了计算过程，提高了加解密的速度。这一有效的模约化方法是P. Montgomery1985年在文献[5]中发表的，并在此后找到了广泛的实际应用。

原始的Montgomery算法如下：

选择与（模数）n互素的基数r，为计算方便，它通常是机器字长的整数的倍数；并且选择r-1及n’，满足0< 日r-1< n，0< n’< r，使得，r r-1- n n’=1。

Montgomery乘积的计算按以下算法产生。

在R(r,n)中Montgomery乘积mont(a,b)的计算

S1. 置t = a*b;

S2. 置m = t*n' mod r;

S3. 置u = (t+m*n)/r （商取整数）;

S4. 若u≥n，输出u-n，否则输出u.

3.3 用中国剩余定理（Chinese Remainder Theorem, CRT）加速公钥密码算法

根据公钥密码算法的性质，模数n可以分解为两个大素数，这样，我们可以用中国剩余定理来加速运算，模数n = p*q，p、q为大素数。

由于公钥密码中私钥d远远大于公钥e，所以算法的运行过程主要依赖于解密（签名）过程。用CRT分解解密（签名）过程：

M1 ＝ Cd mod p和M2 ＝ Cd mod q；

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关键词：计算机通信技术；高层建筑智能化工程；应用

中图分类号：TU17文章标识码:A

引言

计算机的高速运算、大存储、高智能化的特点，为现代建筑工程的高效运行具有极大的帮助，满足了建筑工程对大量资料收集整理及工程项目预算等要求。可以说，计算机技术的出现，促进了我国建筑业的发展，带动了建筑工程技术的提高。接下来，笔者将着重探讨建筑工程中，各个领域对计算机技术的应用情况。

一、公共广播传呼系统

智能建筑广播系统分2类，一是面向公共区（如展厅，中厅服务区域等）的公共系统，平时播放背景音乐广播，火灾或紧急情况时立即切换为紧急广播。二是面向办公区域及车库区域的广播系统在一些特殊区域等则要单独设置专业广播设备）。公共广播传呼系统应具有2个主要功能，即平时的背景音乐或普通广播以及紧急广播。紧急广播总控制器有最高逻辑优先权。紧急广播总控制器当有消防控制触发信号抵达时.通过启动各分区的逻辑控制模块将相应的负载回路切换成对应的紧急广播回路。

二、 共用无线电视系统CATV和卫星接收系统

智能建筑的共用无线电视系统是适应人们使用功能要求的一部分，系统不仅用于接收广播电视，还能传送自行播送的节目及调频广播。卫星接收系统的选址地安装及调试是一个重要部分，经接收、解调、调制后的卫星信号混合人共用无线电视系统前端部分，经传输分配系统送至各用户终端。智能建筑采用了套板状卫星电视接收天线，分别用于接收不同电视卫星的电视信号共8套。

三、智能建筑弱电系统的防雷、接地设计

1）电源系统的雷电防护

由于机房电力供给是由大楼的建筑物变配电室引入的，电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。按照国标GB50057--1994，为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平，在供电线路上需安装SPD。弱电机房的电源浪涌保护通常作三级保护：电源引入的总配电柜处安装浪涌保护器，作为一级保护；通常弱电机房均由总配电柜单独配出一个回路为机房供电，因此需要在机房配电箱处安装浪涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应相对地加装浪涌保护器，作为三级保护。有了这三级的保护，就.口T将雷电过电压（脉冲）钳制在lkV以下，达到保护设备的目的。当然，浪涌保护的级数可根据工程的实际情况进行增减，以求经济合理的方案，达到抑制浪涌的目的，保护弱电设备。

2）等电位联结

通过设置等电位联结，可有效消除不同接地点可能存在的电位差，发生雷击时可有效避免因感应产生的不同接地点电压不同而导致的放电现象。在建筑物实际设计与施工中，通常按照设备、机房的不同位置，分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板和局部等电位联结端子板，将引入建筑物的给排水管、电缆金属护套、金属保护导管、煤气管道、金属构件等与等电位联结端子可靠连接。设备安装时将各设备间和管道间的各种金属管道、金属构件、电源PE线等与各局部等电位联结端子板可靠连接，构成等电位联结。

高层建筑物内各种金属导体和管道（如金属门窗、设备的金属外壳等）作等电位联结；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位联结；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气装置以及防雷等电位联结导体形成总等电位联结，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”。

四、结构化布线系统作为智能建筑的基础

结构化布线是一种具有全新概念的布线系统，用以服务建筑物中所有通信和计算机设备，满足现在和将来的布线要求。设计应以智能建筑的现时和计划需求为依据。设计未将电话通讯归人结构化布线，这是因为作为智能建筑，语音与数据两种终端的分界很明显，且位置不易变更。另外，从技术经济上考虑，3类线带宽16MHZ，可传输10MBPS及其以下低速数据，作为语言传输是廉价而效果很好的媒介。智能建筑的结构化布线是计算机管理系统的结构化布线，智能建筑的计算机管理系统分为办公系统和收银系统（POS）。智能建筑展厅与办公室共有终端信息点865多个，行政局域网的信息终端分布在地下层和行政办公管理区域，收银系统的信息终端分布在展厅一层的前台服务区域。

五、弱电竖井和弱电管理间

弱电竖井的安排是弱电应用环境系统的一项重要内容。传统的弱电井仅仅是弱电系统的过线通道，即使安装设备，也是少量的墙装设备。由于计算机系统在智能建筑中的广泛应用，弱电井道已不再是传统意义上的线路过道。更重要的是，

为高效利用建筑平面及弱电系统安装考虑，弱电井往往用作计算机的二级网络管理机房。因此，间作网络管理间的弱电竖井，在建筑设计时应考虑其在建筑体内的合适位置、面积及内部应用环境三个方面的问题。

计算机网络对各种数据通信线路都有一定的要求，包括长度限制。在智能建筑中，计算机系统的水平线路往往采用铜质双绞线（u1P）。UIP和网络传输的带宽有密切关系。综合布线的标准和规范，要求PC工作站到网络交换机的U耶线路长度不能超过100米（布线设计时应考虑在90米以内，其余为网络跳线长度）。考虑到管路的竖直、弯度因素，建筑物的最边缘至弱电间的距离不应超过60米，因此，间作网络管理间的弱电竖井位置在建筑平面设计时的位置相当重要。占地面积很大的建筑物，弱电井的数量就不应只有一个。网络管理间还有另外一些重要的因素应在建筑平面规划时给以考虑。网络管理间内将安装网络机柜，周围需有安装和维护空间，再加上墙装的弱电设备等，网络管理间的面积一般在6～10平方米之间，最少不应小于4平方米。

六、弱电系统的供电

弱电系统的供电往往在电气设计时被忽略，把此部分供电设计和施工交给弱电工程商，这不符合电气工程规范要求。弱电系统供电往往采用子系统单独供电，了解整个弱电系统的供电要求在电气设计和施工上很有必要。

弱电系统的设备正常运行需要强电系统的支持，弱电系统的供电线路不能和照明、动力等线路共用，且多数弱电系统有单独供电的要求，其目的是保证设备供电的安全性。如安全防范系统采用单独回路集中供电，尤其是与消防联动的系统应保证紧急情况下能正常供电。通常情况下，计算机网络系统会采用不问断电源（UPS）集中供电，在强电设计时应给以考虑。不间断电源机房的供电进线有容量的要求，出线有集中供电的要求。即使不采用UPS供电的工作站，也要求有单独回路供电，以防止和其他电路混用对系统带来的危害。对建筑项目而言，各弱电系统的规划和设计固然重要，但必须在整体规划的前提下进行。也就是说智能建筑弱电系统的规划和设计更应引起高度重视。原因很简单，大多数弱电系统工程问题并不是系统建设本身，而往往出在工程的界面协调上，而这些矛盾都是因为没有重视弱电系统的规划和设计引起的。

结语

总之，随着信息技术的飞速发展，智能建筑的智能化设备越来越多，对智能建筑弱电系统的设计也提出了许多新的内容和要求。若设计不当，可能造成严重的经济损失。所以，我们要从系统性的角度进行全方位综合考虑，才能搞好智能建筑弱电系统的设计

参考文献：

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关键词 软件外包 软件工程 计算机专业英语 项目情景 融合

中图分类号：G642 文献标识码：A

0 引言

当前，随着中国国内经济稳步增长、内需市场持续扩大、国际性厂商与国内软件外包企业战略合作的加深等因素的影响，中国软件外包行业得到快速发展。据IDC的预测数据，从2008年底到2013年底，中国IT支出的年增长速度将为10.8%，其中软件和IT服务支出的增速都将超过15%，成为拉动IT支出增长的主要力量。

而国际著名投资机构麦肯锡指出：缺乏富有经验的人才是中国服务行业所遇到的最大挑战。现有培养模式与企业对软件外包人才能力需求存在一定差距，应届毕业生外语交流能力不足，缺乏职业意识，不了解国际规范，这需要高校不断创新人才培养模式，为社会培养出优秀的既具有专业能力，又具有良好外语能力的通晓国际行业标准的优秀软件外包人才。

1 软件外包产业对人才的能力要求

企业希望从事软件外包的人才能够实现从学校到工作岗位的“零对接”，本着“面向企业需求”的宗旨，课程改革首要解决的问题是确定当前软件外包产业对人才的基本能力要求，经过企业走访、电话咨询、问卷调查等调研手段分析后，确定外包产业的人才应具备以下素质和能力。

（1）实际的项目实践能力。能够熟练使用至少两种主流的操作系统、数据库管理系统和程序设计语言，综合运用信息技术、软件工程方法和现代开发工具，从事各行业的软件开发、软件测试。能够胜任项目实施各环节工作，包括需求分析、总体架构设计与开发、系统集成与测试。具有大型软件项目团队协作精神和职业态度。

（2）良好的沟通技巧和外语能力。由于软件外包尤其是离岸式外包的工作性质，从业人员需要经常与发包方的工作人员进行书面、口头交流，所以除了具备良好的沟通技巧、项目协调能力之外，还需要具有较高外语水平，能够就专业问题进行熟练的英语交流，阅读英文技术资料，撰写英文项目文档等。

（3）熟悉项目实施过程，具备初步项目管理能力。软件开发是团队合作的活动，所有开发活动呈现“关键链”式分布，任何一个环节的失误都会导致开发的失败。这就要求无论何种角色，软件开发人员对整个项目的实施过程都要非常熟悉，了解自己从事工作的作用和地位，并具备初步的项目管理能力，能够参与阶段性产品的审核活动，这对学生的职业成长之路也是有益处的。

（4）对跨行业知识结构的快速学习能力。当前，计算机技术的应用大多需要与其他领域进行交叉融合，这需要从业人员具有较强的自主学习能力，能够在短时间内获取其他行业的知识结构。尤其处在软件外包产业中，必须熟悉和遵守国际外包行业标准和流程规范，熟悉软件工程项目的技术标准和法律法规，掌握符合ITO 和BPO 两种外包类型的软件开发、设计、测试和项目管理的专业技能。

2 课程融合的构建和应用

计算机专业英语的课程目标是培养学生在信息技术专业领域运用外语能力，进行技术交流，阅读相关专业的文章，获知最新技术和研究发展动态。该目标恰好能够满足面向软件外包人才对外语能力的要求。因此，我们将计算机专业英语与软件工程两门课程进行融合，并结合学生的实际情况和培养目标，制定课程的教学内容、教学方法、考核体系等。

2.1 “项目—情景”教学法的内涵

在软件工程的授课过程中，引入“项目—情景”教学法，该方法是通过项目来设置“模拟情景”开展技能教学，实现教学目标。软件工程将多个实训任务整合优化，形成大型综合项目，并以完成该项目作为课程目标，以达到综合技能训练的目的。课程上模拟“软件研发部”的工作场景，以“研发部”的日常工作主要载体，调动学生“听、观、问、做、思”等主动性技能学习的积极性，采取小组讨论、协作学习的方式，学生学习的过程就是一个探究的过程。

2.2 “项目—情景”教学法的应用

针对目前软件外包行业对人才“专业+语言”的需求，结合山东女子学院自身特点，我们提出了突出软件外包外语能力+项目开发能力的人才培养方案。在此基础上将软件工程与计算机专业英语相融合，进行了课程体系改革与实践，包括课程内容、教学方法、教学考核等方面。

2.2.1 两课融合的教学内容

通过两课融合，学生不仅通过项目开发熟悉了软件开发方法以及软件工程的各个阶段，还在听说读写等多方面锻炼了专业英语能力，由此，计算机专业英语与软件工程两门课程有机地融合在一起。具体教学内容可以分为两个平台同时进行，教学内容的流程如图1所示。

2.2.2 教学方法

（1）软件项目开发环节。软件工程的教学方法是：项目实践+案例分析+理论知识。学生以“研发部”为单位，根据自己的兴趣选定具有一定实际价值的软件项目。项目组成员各自按照自身角色和任务，完成实践任务。

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关键词：聚羧酸系 高性能 减水剂 南水北调

引言

南水北调中线干线工程是举世瞩目的重点工程，对混凝土的要求更是精益求精，为了达到要求标准，施工单位在选择混凝土配合比时，对外加剂的选择非常苛刻，很多标段同一混凝土标号都做了两套外加剂的配合比作为备用。自2003年南水北调中线干线工程开工以来，聚羧酸系高性能减水剂被很多施工标段选用，混凝土质量经过了考验。但是，在使用过程中也出现了一些问题，下面对应用情况进行综合分析。

1聚羧酸系高性能减水剂特点

聚羧酸系高性能减水剂为非离子型减水剂，它与普通减水剂相比，具有减水率高、掺量低、坍落度损失少和无环境污染等优点，是配置水泥用量少、和易性好、物理力学性能好、耐久性好的高性能混凝土的优选材料。

1.1聚羧酸系高性能减水剂的优点

(1)保坍性好，90min内坍落度基本不损失或损失较小。

(2)在相同流动性情况下，对水泥凝结时间影响较小，可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题。

(3) 聚羧酸系高性能减水剂可以通过调节分子结构，制备具有特殊性能和用途的减水剂，如：低温高早强型、零坍落度损失型、抗收缩型等。

(4)使用聚羧酸系高性能减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而使成本降低。

(5)合成高分子主链的原料来源较广，单体通常有：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯等。

(6)分子结构上自由度大，外加剂制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大。

(7)聚合途径多样化，如共聚、接枝、嵌段等。合成工艺比较简单，由于不使用甲醛、萘等有害物质，不会对环境造成污染。

1.2聚羧酸系高性能减水剂的缺点

(1)产品性能的稳定性存在局限。在一定程度上，这一缺陷是由于我国的水泥品种太多、掺合料复杂、聚羧酸制备工艺不成熟造成的。

(2)在复配过程中，对引气剂、消泡剂的选择性较强。通过试配试验及使用经验可以发现，不同厂家、不同品牌的聚羧酸盐减水剂必须通过大量的试验来选择合适的引气剂和消泡剂。这一现象主要是由于聚羧酸盐减水剂的合成中，对聚合活性单体的选择性很大，不同的生产厂家可能聚合时使用的单体类型及合成工艺不尽相同，从而使得最终合成的聚羧酸减水剂在分子量、分子量分布以及链结构等方面都会存在着较大的差异，所以其本身的引气性就会有很大的不同。

(3)在配置高强高性能混凝土、自密实混凝土过程中，存在着混凝土粘性太大、泵压太高的问题。这是由于目前国内市场上95%以上的聚羧酸盐产品，都属于第一代甲基丙烯酸系的聚羧酸减水剂，其结构上的缺陷是其在配制高强混凝土时出现粘性太大的基本原因。

2聚羧酸系高性能减水剂在南水北调中线工程中的应用

2.1首先开工的南水北调中线应急供水工程京石段工程中，C40标号以下的混凝土如：渠道、倒虹吸管身、闸室等，普遍应用的是萘系高效减水剂，在桥梁、渡槽、PCCP管芯混凝土等重要部位C50标号以上的混凝土采用的是聚羧酸系高性能减水剂。经过奥运会期间，经河北调水到北京，流经京石段南水北调渠道，质量经过了事实的考验。

2.2在南水北调中线天津干线工程，有几个标段把萘系高效减水剂更换为聚羧酸系高性能减水剂。究其原因，主要有三：一是天津地区地质的特殊条件及砂石料条件，混凝土配合比采用的胶凝材料为水泥、粉煤灰及矿渣粉掺合料；二是施工条件的限制，采用的是泵送混凝土，坍落度为14-18cm；三是由于天津地下水氯离子含量较高，碱含量较高，在设计方案中对混凝土胶凝材料要求很严格，要求外加剂碱含量

2.3南水北调中线漳河南至黄河北段工程中，萘系高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂同样受到施工单位重视，碱含量要求严格的标段，施工单位选择了聚羧酸系高性能减水剂。

2.4在南水北调中线漳河北至古运河南段工程中，聚羧酸系高性能减水剂的优势逐渐得到施工单位的认同，很多标段不但在高标号混凝土配合比中选用，而且在C30混凝土配合比中也选用了聚羧酸系高性能减水剂。

3聚羧酸系高性能减水剂在使用过程中出现的问题及原因

聚羧酸系高性能减水剂成功用于南水北调PCCP工程，是高强混凝土实现高性能化的必然选择。南水北调工程较高强度设计等级为C60 PCCP管芯、水北沟C60混凝土渡槽，其次为漕河渡槽C50三向预应力混凝土和穿黄工程C50预制管片及一些生产桥预制梁。这些工程重点部位采用该品种外加剂，除考虑骨料碱活性反应而控制混凝土总碱量外，一个重要的原因是对水工高强混凝土抗裂性的重视。通过工程应用，在解决设计和施工需求的同时，也应该看到应用中存在的问题，以利于更好地选择和应用聚羧酸系高性能减水剂。

3.1与胶凝材料的相容性问题

一般都认为聚羧酸系高性能减水剂与水泥和胶凝材料的相容性要好于萘系减水剂，这容易造成误解。实际上，任何一种减水剂在使用过程中必须考虑与胶凝材料的相容性问题，聚羧酸减水剂也不例外。如漕河渡槽泵送混凝土，相同的配合比在两个施工单位却出现截然不同的情况，一个工作性良好，泵送容易，而另一家施工单位却出现无法泵送的情况，区别只是采用了不同厂家的水泥。在PCCP混凝土拌和中掺用的粉煤灰，一个厂家生产的管材外观均匀，质量良好，而另一个企业的产品则出现离析、颜色不均匀的情况，区别是采用的减水剂品种不同。

3.2坍落度控制问题

坍落度控制包括两个方面。一方面是坍落度损失的控制，这一点在高流动度的泵送混凝土和自密实混凝土中已得到很好的解决，但在水工低坍落度混凝土（5cm～7cm），如溢流面抗冲磨混凝土却没有很好解决，混凝土出机口工作性良好，随时间的延长很快出现板结和强的触变性。另一方面是聚羧酸系高性能减水剂对混凝土的用水量影响显著，特别在低坍落度情况下，用水量的微小变化对坍落度的影响大，直接影响混凝土的浇筑与施工质量控制困难。

3.3含气量的问题

试验和施工中都发现，部分厂家的聚羧酸系高性能减水剂的含气量较大，且每个批次都有所变化，虽然满足规范要求，但不满足工程需要。如PCCP管材，脱模后要求混凝土表面光洁，颜色均匀，若出现大于5mm的气孔必须进行修补，因此要求外加剂不能引气。而对于大型渡槽和溢流面抗冲磨混凝土，因有较高的抗冻设计等级，要求减水剂的引气量要小，不能含有对引气剂不利的消泡成分，并与引气剂有很好的相容性。

4结论

(1)混凝土施工技术要求及现场施工条件，是选择减水剂品种的首要依据。

(2)选择聚羧酸系高性能减水剂时，要实地考察生产厂家，对厂家的生产设备及生产工艺进行比较，选择工艺成熟、质量稳定的减水剂品牌。

(3)在对碱骨料反应有特殊要求的重要工程中，利用聚羧酸系高性能减水剂碱含量低的特性，可以有效地解决北方地区由于水泥含碱量较高造成的混凝土中总碱含量超过规定值问题。

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关键词：计算机硬件；虚拟现实技术；虚拟仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0210-02

随着计算机技术的快速发展，计算机虚拟仿真技术在各领域得到了广泛的应用。计算机虚拟现实技术主要是指通过计算机技术，对现实中的一些实验或者操作进行仿真处理，使现实中的一些难度大或成本高的操作或者实验通过虚拟计算机实验平台来完成。如对计算机硬件的测试、开发以及相关知识学习等等，通过虚拟技术，能有效地将计算机硬件的相关功能、特性以及实验测试直观地展现在人们面前，从而有效提升计算机硬件的实验和操作效率。

1 虚拟计算机硬件实验平台概述

虚拟计算机技术又称为计算机虚拟现实技术和计算机虚拟仿真技术，主要通过计算机技术，将一些难度大或者成本高的操作和实验利用现代科技置于计算机中进行完成。从而制造出一些直观的集视觉、听觉以及触觉的虚拟环境，让用户身临其境地进行感受与操作。虚拟计算机硬件实验平台，主要是对对计算机硬件的测试、开发以及相关知识学习等等，通过虚拟技术，能有效地将计算机硬件的相关功能、特性以及实验测试直观地展现在人们面前，从而有效提升计算机硬件的实验和操作效率。通过虚拟计算机硬件实验平台，将计算机中一些复杂的在现实环境中不能直观操作或者操作繁复的过程置于虚拟环境进行操作，并实现现实仿真的效果。

2 虚拟计算机硬件实验平台的构建

虚拟计算机硬件实验平台的构建首先必须构建一个完整的虚拟现实系统。虚拟显示系统主要包括以下一个方面，具体如下图1所示：

2.1 虚拟现实开发平台

虚拟计算机硬件实验平台的构建，离不开虚拟现实开发平台，计算机硬件开发平台具有一套高性能的图象生成和处理系统。硬件虚拟开发平台是整个虚拟实验平台的核心。其主要负责整个VR场景的开发、运算、生成，是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其他各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。

2.2 虚拟仿真交互系统

多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。在虚拟现实交互应用中通常会借助于一些面向特定应用的特殊虚拟外设，它们主要是6自由度虚拟交互系统，比如：力或触觉反馈系统、数据手套、位置跟踪器或6自由度空间鼠标、操纵杆等等。

2.3 虚拟三维显示系统

在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。

3 虚拟计算机硬件实验平台的应用

3.1 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件教学中的应用

在计算机硬件相关的教学中，可以通过计算机硬件实验平台，将硬件的一些特性、功能、组装过程等等各种内容设计成各种图形、动画、声音等信息，从而将这些信息在多媒体等工具中进行展现，让学生们在直观的画面下对计算机硬件进行认识和学习。计算机硬件虚拟实验平台对于计算机硬件教学有着很大的作用，主要体现在共享性、交互性、表现性等方面。共享性主要是指在制作好的计算机硬件教学课件可以进行多元的传递和共享，交互性主要是指在课堂上能促使学生进行现场互动，让学生们在计算机硬件知识学习的过程中，身临其境地对硬件相关功能、特性以及组装过程进行全面的了解和操作。表现性主要是指在硬件教学过程中，通过虚拟计算机平台，将计算机硬件及其构件以及组装过程直观地展现在学生面前，让学生产生即时的想象性和沉浸感，能有效提升学生学习计算机硬件的积极性。在计算机硬件教学中，虚拟计算机实验平台主要应用在三维课件的制作、硬件组装的实践操作、虚拟实验室等方面。

3.2 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件设计和组装中的应用

计算机硬件虚拟实验平台在计算机硬件的设计和组装中应用是比较常见的，计算机的各硬件在开发设计中不可能重复地进行现实实验操作，这样的话将浪费大量的成本，而通过虚拟计算机硬件实验平台，将计算机硬件在计算机中进行展示、设计和测试，从而大大降低计算机硬件开发设计的成本。比如计算机硬件的组装，其操作性以及直^性非常强，组装过程中所涉及的计算机硬件非常多，并且计算机一些部件的更新速度比较快，而且相应的设备跟进有点滞后性，所以对计算机进行操作实验往往存在着一定的难度。因此，通过计算机硬件虚拟仿真技术，将计算机各硬件在相关系统或者软件中进行仿真模拟，以构建一个虚拟计算机硬件实验平台，如利用VRML技术，使用户通过人机界面，对计算机各硬件在虚拟环境中展开组装操作。

其实，虚拟计算机硬件实验平台对于计算机硬件的设计和组装主要体现在以下几个方面，首先体现在对计算机硬件及其各部件的直观浏览上，通过虚拟仿真平台，让用户直观的观看和了解计算机各硬件及部件。其次，体现在计算机各硬件及其部件的组装过程的演示上，通过计算机组装的演示，让应用者能清楚地了解整个组装过程，对整个组装过程有一个整体的把握。最后，对各硬件的功能和特性及其效果进行监测。通过虚拟计算机硬件实验平台，对计算机各硬件的功能和特性在虚拟现实环境中进行实验，这对于新开发和设计出来的硬件性能检测有着巨大的帮助作用。

3.3 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件维护中的应用

计算机技术并不是一层不变的，而是不断发展的。新技术的出现势必会产生计算机硬件设备性能的改变，这一定程度上也促使了计算机硬件维护方法的改变。因此，用户在计算机使用过程中，随着计算机技术的不断更新，其也需要不断增进计算机硬件的维护常识和技能。比如在计算机各硬件设备出现一些故障时，用户应该形成一种维护常识。同时，用户应该对计算机的各硬件及应用状况等知识进行一定的了解，用户应该根据硬件设备的技术更新，而实时地改进其维护方法和知识。而针对这些知识的获得，通过虚拟计算机硬件实验平台是最有效的方法。

综上所述，虚拟计算机硬件实验平台开发将计算机中一些复杂的在现实环境中不能直观操作或者操作繁复的过程置于虚拟环境进行操作，并实现现实仿真的效果。其在计算机硬件教学、计算机硬件设计和组装、计算机硬件维护中得到更为广泛的应用。

参考文献：

[1] 蒋青泉.电信交换设备[M].北京： 北京邮电大学出版社，2007.

[2] ITU-TY. 1311（2002）. Network Based VPNs -Generic Architecture and Service Requirements[S].

[3] 何宝宏，田辉.IP虚拟专用网技术[M].2版.北京： 人民邮电出版社，2008.

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[关键词]：计算机 硬件故障 维修问题

前言：计算机已经在我国各个领域广泛运用，改变了人们的生活方式，提高工作效率，丰富了业余的生活，有重要的意义。但是计算机设备毕竟是机器，受到磨损或者操作不规范的时候，又或者是本身存在的问题，经常出现故障，以硬件的故障最多。硬件是计算机重要的部分，一旦出现问题，则影响整体运行，有时候会对经济生产和人们生活造成巨大的损失

一、计算机硬件的基本内涵

计算机硬件区别于软件，它是实际构成计算机设备的组成部分，指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的物理装置，通过计算机硬件可以实现存储信息、执行操作等，它也是连接电源、键盘等的重要载体，主要的构成部分就是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，是计算机实现功能的重要保证。

二、计算机硬件常见的故障类型概括

第一，计算机的中央处理器是重要的构件，出现问题直接使计算机整体的运行出现问题，问题的类型主要就是计算机死机、卡机和设备温度过热导致损耗零件等。计算机的中央处理器有一定的运行条件，那就是不能在高温下运行，但是计算机各构成部分共同运行，长时间运行中必定会导致设备温度升高，再加上计算机设备比较落后或者质量不佳，那么它的中央处理器就承受不住高温，直接导致卡机，经常卡机后就会出现死机现象。第二，计算机硬件原因经常导致设备启动失去控制，主要的表现形式就是经常性重启，除了断电普通用户不能解决，这主要分分以下几个方面：计算机储存条受松动、老化、磨损、信息过多等影响，计算机设备通过重启警戒用户；中央处理器有的时候也会导致这个问题；计算机设备的功率与接电电压不适合出现的重启；计算机设备硬件整体都老化，这就导致整体进入休眠状态之前会频繁重启。第三，受上面两个因素的影响，计算机储存器在频繁重启和经常性死机的过程中，容易出现磨损，那么用户就不能再继续录入数据，也不能安装软件，甚至原有储存的信息会全部消失，这个问题严重影响生产和生活，尤其是一些重要的机密文件，储存器基本的故障可以修复，但是要及时解决，否则将无法还原数据，那么一些机密性文件丢失会造成很大的损失，而且还有一些问题不是储存器出现了问题，而是它与计算机的连接不严造成的；第四，主机显示出现问题，主机显示出现问题主要就是画面出现问题，或是雪花点、或是屏幕不亮，出现这些问题大多数都是显示器受损坏严重，尤其是不正常关机、长时间使用或者温度过高，那么计算机卡机、死机的过程中就会损伤显示器。

三、关于计算机硬件的维护工作措施的几点思考

明确计算机硬件的重要意义和出现故障的表现，那么就要研究解决办法，由于计算机硬件是可以拆卸的，那么做好日常的维护工作就至关重要，注意的措施有以下两个方面：

一方面，积极创新计算机设备，创新技术，提高硬件抗高温的能力，尤其是中央处理器和显示器，并且也要加强计算机硬件的抗磨损程度，结合国内外先进理论和经验，提高计算机整体设备的各项功能，植入自动修复系统，并且实现高温、故障自动警报和关机的功能，现有的功能只是关闭计算机，要实现计算机机的联网，出现故障的时候客服操作人员可以远程操控解决，这里需要保护用户的机密信息，编程人员要加强访问限制的功能[3]。此外，提高计算机外部链接设备的功能，尤其是键盘、鼠标等，实现低能耗，这样可以减少频繁操作造成的温度升高。

另一方面，普通用户也应该做好维护工作，使用计算机之前认真阅读使用说明书，合理监控计算机使用时候的温度，让计算机设备远离高温和水，而且要规划使用的时间，避免长时间使用导致硬件受损。

四、结论

总之，计算机硬件故障在原则上可以避免，但是设备老化问题是不可避免的，所以一些严重的问题就要更换硬件。除了文中提到的内容外，使用计算机的人员要养成定期保养计算机的意识，保证计算机设备稳定运行。

参考文献：

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关键词：计算机 硬件维护 关键技术

中图分类号：TP307 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

如今计算机已经成为我们生活所常见的技术设备，并在我们的日常生活中有着重要的地位和作用。但是随着使用时间的不断加长，计算机难免会在运作速度和效率上产生一些问题，由于计算机故障而给我们的工作和生活带来一些不必要的麻烦。根据调查情况来看，硬件是计算机故障中比较常见的问题源头，例如计算机突然黑屏、卡机等问题。而硬件又是计算机的重要组成部分，因而有关计算机硬件的维护与保养十分重要。本文将针对计算机的维护技术进行探讨和研究。

1 计算机硬件系统的组成

1.1 控制设备

在硬件的组成部分中，控制设备占据着较为核心的位置，其主要功能在于根据所接收的命令进行一定的判断，再将需要传送的信息输入到对应的部件，确保计算机运行系统的稳定。控制设备的性能直接影响到整个计算机硬件的性能高低和计算机的运行效率，因此，控制设备的维护可以说是整个计算机硬件维护工作的重中之重。

1.2 存储设备

存储设备包括内部存储和外部存储，内部存储连接到中央处理器，主要通过运行系统所传达的命令进行有关数据的读取和存储。外部存储器的主要优势在于其存储空间很大，通常用来保存用户的数据和信息，保存时间较长。需要对外部存储器的信息进行读取时，就要将外部存储器与计算机接口进行相联，然后完成读取工作。

1.3 运算设备

计算机强大的运算功能主要是通过专门的运算设备来完成的，通过用户输入的不同命令来实现各种简单或复杂的运算，满足人们对数据的处理与统计的要求。有了计算机强大的运算功能，人们的工作与生活都变得更加便捷，数据的统计与分析更加迅速精确，从而大大提高了工作的效率和质量。

1.4 输入和输出设备

计算机硬件系统中负责连接人机的部分就是专门的输入设备与输出设备。其中输入设备接收用户的命令，然后将所接收的命令传送给相应的部件进行判断和处理，最后由输出设备再传送给用户，从而实现人机的交流与沟通。

2 计算机硬件维护原则

2.1 环境清洁

计算机硬件的运行环境包括外部环境。空气的干燥程度以及空气中灰尘的含量都会直接影响到计算机硬件的工作状况。如果空气湿度较大或灰尘较多，就会影响到计算机硬件的工作效率。因此，当需要对计算机故障进行检查和维修之前，需要先确保计算机硬件的外部运行环境的良好，然后对计算机进行清理，为计算机的维护与保养准备良好的外部条件。

2.2 维护顺序

在正式开始计算机硬件的维护工作之前，应当先对计算机的外接设备进行检查，然后再检查计算机主机。因为外接设备的检查程序相对比较简单，容易进行。因此在了解了计算机故障现象之后，需要先对鼠标、键盘等外接设备进行检查，检测是否存在问题。外接设备的检查工作完成之后再开始主机的检查。其次，电源的检查优先于部件的检查。因为人们通常容易忽视电源存在的问题，例如电源虚接等就容易导致计算机故障。因此如果在检查完计算机各个部分之后，发现一切正常，则需要对电源进行检查。最后，计算机硬件的维护程序应当坚持先易后难的原则。在计算机出现故障的情况下，通常我们需要先对计算机的接线口和插孔进行检查，查看是否存在问题。如果没有问题，再对计算机的硬件进行仔细检查和维护。

3 计算机维护的关键技术

3.1 先清洁后检测

在我们的生活和工作当中，空气中所含有的灰尘量以及空气的干燥程度都会对计算机硬件的工作状态造成或多或少的影响。如果空气中灰尘的含量过大或者空气过于湿润，都不利于计算机硬件的正常运行，甚至会影响到计算机硬件的使用寿命长短。在平常的生活当中，很多计算机硬件出现问题最开始都是因为外部环境的影响而导致的。所以，在开始计算机硬件的维护工作之前需要先进行外部环境的优化和机身的清洁，然后再进行相应的维护程序，避免对计算机的工作造成不良影响。

3.2 先外部设备后主机

通常在对计算机硬件进行维护工作的过程当中，外部设备的故障较为容易检测，进行维护的程度也相对容易。所以，在了解了计算机故障的大致情况下，应当先对鼠标、显示屏等外接设备进行检查，查看是否存在故障，如果没有问题再对计算机其他部件进行检查。由此一来，不仅可以提高计算机硬件维护工作的效率，同时也可以在更大程度上减小人为因素对计算机硬件的破坏。

3.3 先电源后部件

根据统计结果显示，在计算机硬件故障的大多数情况下，人们最容易忽视掉的问题便是电源问题。例如由于电源虚接或电源功率不够等问题所引起的计算机硬件故障。在对计算机硬件进行维护时，人们可能常常忽略掉这些简单而又经常存在的问题。如果没有注意到这些问题，可能就会明显加大计算机维护工作的工作量。所以，在计算机硬件的实际维护工作当中，一定不能忘记对电源进行检查，并保障电源的安全使用。

3.4 先静态后动态

所谓静态是指计算机在没有接通电源的情况下所保持的状态，动态便是计算机接通电源后的运行状态，静态与动态是刚好相反的两种运行状态。在计算机的硬件的有关维护工作过程中，应当谨记先要关掉电源，保持计算机静态的状况，在静态的情况下进行检查和维护，如果没有发现什么异常情况，再接通电源进行动态状况的维修，以免由于不正确的通电程序而导致故障事态的扩大，带来更大的损失和危害。

3.5 先简单后复杂

计算机的维护工作应当坚持先易后难的工作理念。例如在计算机硬件的维护工作中，应当先对接口进行检查，如果没有发现问题再进行其他部件的检查和维护。

参考文献

[1]林振宇.计算机硬件维护关键技术探讨[J].科技创新导报，2011，（22）：24-24.

[2]徐克楠.计算机硬件维护的综合策略[J].硅谷，2011，（4）：4.

[3]苗蕾.浅谈计算机硬件维护原则与方法[J].硅谷，2011，（1）：128-128.

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1．系统设计

1．1系统结构本文所设计的计算机硬件组装虚拟实验系统采用C/S架构，系统结构如图1所示。在服务器端利用Quest3D封装的交互模型建立虚拟实验系统，并对用户的操作数据进行存储；共享网络可以是建立在机房的局域网络也可以应用互联网络；用户在客户端通过QuestViewer执行硬件组装虚拟应用程序完成计算机硬件组装的三维模拟浏览、虚拟演示、模拟操作等，系统还具有更新功能，通过下载数据库的最新数据，完成虚拟硬件的型号、参数更新。

1．2设计流程根据计算机硬件学习资料内容进行需求分析、虚拟硬件模型设计与动画制作、人机交互设计和性能测试、系统流程设计，在需求分析中结合学生学习特点和教学大纲，确定系统功能模块，对系统的角色、权限、数据库、界面等进行规划；通过对计算机硬件的外形、接口、参数等进行硬件模型设计，应用部分现有3DWarehouse等模型库中的硬件模型提高系统的开发效率，对一些需要进行精细设计的模型可采用Sketchup工具对现有模型进行修改或者是应用3DMAX软件进行制作，再通过Deepexploration软件对模型优化使其达到与现实硬件产品精度、参数的统一；人机交互建立硬件组装场景，利用Quest3D软件进行虚拟实现，完成人与系统的交互功能；最后对系统进行测试，如发现问题进行逐步改进。

1．3模块设计根据系统架构和功能分析，系统模块主要分为计算机硬件理论知识学习模块、硬件组装技能练习模块和系统管理模块。计算机硬件理论知识学习模块是呈现计算机硬件图片和文字说明的理论型模块，该模块主要以理论知识学习和计算机模型浏览为主，学生可以通过客户端从任意角度浏览硬件模型，当鼠标置于模型既定位置时提示硬件信息参数及文字说明。硬件组装技能练习模块是由部分图片、视频等组合而成的人机互动模块，该模块可由学生虚拟实验计算机硬件的组装与匹配，并且能够给出匹配结果和最优选择。系统管理模块是对系统的功能、用户及安全进行管理，系统管理员可增加和删除系统的登录用户，能够对硬件模型进行更新，并且能够对系统应用的各项数据进行监控和数据备份，保护系统的安全。

2．系统实现

2．1交互界面实现计算机组装虚拟实验系统交互界面采用导航栏形式方便用户快速熟悉系统菜单中的各项功能，快捷菜单设计在系统界面的顶部，以隐性树形结构显示，将一级分类显示在主界面顶部，当鼠标点击一级分类下拉出二级分类，当鼠标置于二级分类时标有符号的分类显示三级分类，便于用户依照顺序定位系统功能，在主画面区可显示硬件3D图像，并可用鼠标、键盘、触摸屏等对虚拟硬件进行移动、旋转、放大、缩小，便于用户详细观察硬件的各个细节，同时主显示界面可以播放RMVB、AVI、3GP等格式的视频文件，学生可以选择计算机组装的细节教学视频进行学习。

2．2主要功能实现用户与系统进行交互首先登录系统进入用户登录模块，该模块利用Quest3D中的DBDriverMysql、DBinfo、DBQue-ry、DBValue等连接信道与数据库进行连接，确认用户身份进入系统；其次系统视频演示实验与动画实验功能实现操作界面与人的交互，视频演示是教学模型，教师可以将硬件组装实际操作视频播放给学生观看，动画实验功能是学生通过系统可以在虚拟环境下以动画形式操作计算机各硬件的组装，通过调用Quest3D中的MediaTexture、MediaTextureCom-mand、Trigger、UserInput等信道完成该功能；用户在进行硬件组装虚拟练习时，通过鼠标、键盘、触摸屏等对虚拟环境下的CPU、显卡、内存、电源、主板等进行组装，系统可正确判断各虚拟硬件放置位置是否正确，通过Quset3D中userinput、expressionvalue、setvalue等节点进行实现；在遇到新型硬件时，系统可扩展添加新型硬件的图片、参数，建立虚拟模型，并保存在MySQL模型数据库中。

2．3故障排除交互实现学生在进行计算机硬件组装虚拟实验系统操作时，操作错误系统会弹出错误提示，譬如：在完成计算机硬件组装虚拟实验进行模拟开机时，提示开机错误，并显示显卡错误、声卡错误或者是内存条错误等信息的提示，该功能的实现可采用模拟树的方式进行设计，在模拟树下增加判断型节点，节点内容包括：主板、CPU、显卡、硬盘、内存、光驱、电源、鼠标、键盘、显示器，当任一节点未正确安装，则无法完成计算机虚拟开机，弹出提示框辅助学生找到故障所在，并对故障原因加以解释说明。

3．结束语

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关键词:计算机;硬件组装;虚拟现实技术;设计;应用

受高校计算机教学中，硬件设备的不完善及更新速度慢等因素的影响，计算机硬件组装与维护教学与计算机硬件的实际发展速度不匹配，对学生的实际操作需求难以满足，因此，有必要在高校计算机教学中，借助计算机硬件组装虚拟实验系统，对教学过程中相关的硬件组装问题利用多种技术方法进行辅助演示，学生通过对演示方法直观的进行观看和学习，其操作能力会进一步得到提高。本文主要借助3D技术、网络技术，对高校计算机硬件教学通过构建虚拟平台，为学生提供更好的学习途径，虚拟系统的操作简单，适应性较强，在实际教学中发挥了重要的作用。

一、系统设计构思

(一)功能介绍

基于教材内容，本文所涉及的虚拟实验系统按照课程内容由浅入深、循序渐进对学习环境进行虚拟，在学习过程中，学生可以从不同的角度对计算机相关硬件模型利用3D技术进行观看和浏览，在具体操作中，对硬件参数及性能的优化配置，让学生可虚拟操作计算机各个部件的拆卸安装等操作。学生在操作过程中如果与到计算机硬件组装中的常见问题或故障时，系统会自动给出解决问题的方法，学生可根据系统提示对错误位置快速做出判断，并按照系统提示继续进行操作。

(二)设计原则

实用性是计算机硬件组装虚拟实验系统设计中的首要原则，要能够确保学生在学习过程中有效的利用，对系统的安全、逼真、易用、共享、交互及扩展等性能要充分进行考虑。安全性指的是对用户操作系统的权限进行控制，并对数据增加备份的功能，避免学生操作过程中误操作导致数据丢失;逼真性指的是系统在操作过程中与实际操作非常相似，对计算机硬件可以借助3D技术构建对应的模型，学生在学习中可以融入到虚拟的实验场景中进行操作;易用性是为方便学生对系统容易了解，且便于学生操作，能够让学生依据教材逐渐对系统熟练操作;共享性指的是师生之间、学生之间在学习的过程中，可以通过网络平台实现学习信息的传输与交流，彼此可对信息进行共享，可通过远程方式使学生之间进行交流，方便教师进行指导;交互性是指用户与系统之间通过各种传输装置，如键盘、鼠标等进行交互，提高了人机交流的效果，同时可借助触摸屏、手柄等与设备进行和谐的交互;扩展性是指，该系统中的硬件模型随着计算机硬件技术的发展，能够方便的加入更多新的硬件元素，借助系统扩展性能，学生能够对更多新的技术有所了解，在计算机硬件技术的发展中学习更多的前沿技术。

(三)运行环境搭建

采用Quest3D技术作为本文设计的计算机硬件组装虚拟实验系统的开发工具，建模采用Sketchup软件与3DMAX软件，采用MySql数据库进行数据存储。

二、计算机硬件组装虚拟实验系统设计

(一)系统结构设计

对该系统设计的时候，系统结构应用C/S架构，包含系统服务器、数据库、用户和共享网络，共享网络将这几部分连接在一起。首先，构建虚拟实验系统，在服务器端借助Quest3D软件完成，实现对用户操作数据进行存储的目的;通过QuestViewer，用户在客户端对硬件组装虚拟应用程序进行执行，从而对计算机硬件组装的三维模拟浏览、演示及操作执行完成;对于共享网络而言，有两种选择，一种是可应用互联网，另一种是可构建机房局域网。此外，系统可以对数据库的最新数据进行下载，具有更新功能，对参数、型号等虚拟硬件进行更新。

(二)系统设计流程

在对该系统进行流程设计的时候，主要依据的是计算机硬件组装教材的具体内容，对学生的实际需求进行分析，进行人机交互设计及性能测试、虚拟硬件模型设计及动画制作，完成系统流程设计。需要注意的是，在对需求进行分析的过程中，要将教学大纲及学生学习的特点结合在内，先对系统的功能模块详细确定，对系统各种功能与权限合理的进行划分;在设计相关硬件的接口、模型及参数的时候，对3DWarehouse等模型库内已经存储的现成硬件模型直接进行调用，减少了不必要的系统开发时间，有效的提高了系统开发的效率;在对一些现有模型进行修改的设计或需要细致处理的模型设计中，可以使用Sketchup工具来完成，具有较好的操作便捷性，此外，对模型也可以采用3DMAX软件重新制作，再使用Deepexploration软件对制作好的初始模型进行后续优化处理，使模型的参数、精度与现实硬件产品更加的统一;利用Quest3D软件进行虚拟现实，建立人机交互硬件组装场景，对人与系统的交互功能进行设计与完成。所有流程设计完成以后，对系统功能进行综合测试，测试中对发现的问题进行改进与完善。

(三)系统模块设计

按照计算机硬件组装虚拟实验系统的功能与架构进行分析，可以将系统模块划分为多个子模块，包含理论知识、技能训练与系统管理几个部分。首先，在线管硬件理论知识的学习中，该模块借助图片、文字等说明形式为学生提供了大量的硬件知识，通过对该模块的操作，学生从客户端对任意硬件模型从多个角度进行浏览，在模型既定位置，鼠标移动到该位置后，会将该部分硬件的信息参数显示出来，并匹配相应的文字说明。该模块的主要功能在提高学生的理论知识学习水平，对计算机模型加强浏览。其次，技能训练模块，在该模块中，更重要的是将人机互动的模式体现了出来，系统中包含有图片、视频等元素，学生可在该模块中实现虚拟实验计算机硬件的组装与匹配等，并且系统可根据学生的实际操作情况将最优的选择和匹配结果给出来，让学生进行查看。最后，系统管理模块，管理模块主要的作用就是对系统各构成部分进行有效的管理，针对的是系统的安全运行、用户操作及系统功能进行管理，管理人员对登陆系统的用户可进行增加或删除等措施，及时对硬件模型进行更新，对系统中的各种数据可以进行备份，并且具有监控的功能，确保的系统的安全运行。

三、计算机硬件组装虚拟实验系统的实现

(一)交互界面的实现

在系统交互界面中，系统以导航栏的方式能够让用户对系统菜单内的各种功能快速熟悉，在系统界面的顶部设计快捷菜单，显示模式采用隐形树形结构，主界面顶部显示一级分类，二级分类隐藏在一级分类中，三级分类隐藏在二级分类中，将一级分类用鼠标点击一下，即可将二级分类菜单拉出，如果二级分类中标有“”符号，则表明该项中包含三级分类，对该符号用鼠标点击一次，即可将三级分类中的项目拉出。用户用鼠标点击各项功能时，主画面区显示硬件3S图像，通过鼠标、键盘对主画面区显示的3D硬件图可进行放大或缩小、翻转、移动等操作，学生可对硬件的细节部分清楚的查看，并可通过视频的形式进行观看硬件组装中遇到的一些问题，提高学习的效果。

(二)主功能实现

系统中，用户登录模块的功能非常重要，该模块主要采用Quest3D中的DBValue、DBQuery等连接信道，与数据库内用户信息进行匹配和确认后才能进入到系统中;然后，在操作界面中，动画试验功能则是在虚拟环境下系统可以采用动画的形式将学生对硬件的操作与组装情况进行观察，该功能的实现需要调用Quest3D中的信道来实现;对硬件组装用户在进行虚拟练习的功能中主要通过Quest3D中的setvalue、expressionvalue及userinput节点实现;如果遇到新硬件，系统可将该硬件的参数、图片添加到系统中，然后将该硬件的数据存储的模型数据库内。

(三)故障排除与交互实现

在实际教学应用中，学生在计算机硬件组装虚拟实验系统中具体操作的过程中，如果存在误操作，系统会弹出错误提示，如:学生对计算机硬件组装完成以后，进行模拟开机的时候，弹出开机错误，显示声卡错误、显卡错误或内存条错误等信息。该功能也采用树形结构实现，并且将相应的节点加入其中，可帮助学生快速识别故障位置，任一节点如果安装不正确，计算机虚拟开机则无法完成，并弹出提示框让学生对故障进行查找。

四、结语

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关键词：计算机硬件；滞碍；解决方案

中图分类号：TP307

计算机和网络的运用给人类的生活带来了各种的便利和影响，深深的转变了我们生活和工作的方式方法。随着计算机对人类生活的影响越发严重的今天，改进计算机的相关项目课题也逐渐成为了人们关注的重点，特别是相关计算机硬件的研究更是吸引了众人的目光。计算机硬件作为计算机的重中之重，是计算机系统可以如常工作运行的基本，它相对于计算机而言具有无法替代的地位。然而，在日常使用中，因为多人的不注意维护计算机或者时常进行错误的指令操作，从而引发了计算机的各种各样的滞碍问题，让计算机无法正常工作运行。而计算机硬件的各种滞碍问题越来越明显，所以对于计算机硬件的障碍问题的分析和根据分析成果进行改造和出台解决方案则显得十分重要。

1 计算机硬件的概念

计算机硬件是计算机的核心，在计算机的如常工作运用中有着不可取代的地位。计算机硬件是指计算机系统内的机械和光电元件等许多器件组成的物理装置的总称。这些物理装置在计算机运作的过程中按照计算机内设的系统结构要求各自运行从而确保计算机软件运行无阻。所以硬件的作用大多数为输入和储存各类的数据和程序，再利用各种程序对数据进行分类运用，为计算机软件的运用提供物理基础。

计算机硬件有主机和外设组成。主机则由中央处理器和内存储器组成。其中的中央处理器则有控制器。运算器和寄存器组成，是整个计算机系统中的控制中心，按照人们对计算机发出的指令，进行逻辑运算和处理存储数据等动作。而内存储器则由只读存储器、随机读写存储器和高速缓冲存储器组成。顾名思义，存储器的作用则是用于存储和调用各种各样的数据和程序。主机是计算机日常工作所必需的，是计算机运行的重中之重。外设则由外存储器（软硬盘、光盘、U盘等）、输入设备（键盘、鼠标等）、输出设备（打印机、显示器等）和其他（网卡、声卡、显卡等）组成。其功能各有不同，也并不是计算机所必需的器件，是根据人们自身的需要而安装和设置的。所以计算机硬件的运用和维护对于计算机而言是十分重要而无法忽视的。

2 计算机硬件普遍滞碍分析

计算机的硬件是整个计算机如常运用的核心部分，对整个计算机的系统运作有着非同小可的重要意义。因此，针对计算机硬件进行滞碍的分析和进而排除障碍对保持计算机的健康有着重要的作用，必须要基本了解维护整修计算机的各种技巧。

2.1 计算机系统死机重启。计算机系统的死机重启的状况是计算机用户里经常会出现的一种滞碍，很多计算机使用者认为这种情况的出现大多数原因是因为软件的不兼用。然而，出现这种滞碍的主要因由是计算机硬件出现障碍，例如计算机硬件中内存和外存储存器不兼容，导致计算机运行较慢；硬件散热功能不能满足硬件的散热需求，导致计算机温度过高；主板和CPU的不兼容等情况的出现都能导致计算机系统瘫痪死机重启，都是由于计算机硬件出现滞碍而引发的结果。

2.2 计算机蓝屏。计算机蓝屏也是计算机硬件出现滞碍的症状之一。例如：计算机硬件局部存在坏道；主板翻松；计算机存储器中的内存条接触不好等滞碍的出现也会直接导致计算机系统瘫痪蓝屏。虽然软件的不兼容也会导致蓝屏的产生，但是计算机出现蓝屏的因由也是计算机硬件出现问题居多。

2.3 计算机硬件与软件的配合问题。计算机的工作内容是由软件和硬件的相互结合才能如常运作。因此计算机的软件对计算机硬件的作用力也是十分巨大的。软件的非正常使用或者软件和计算机硬件不兼容都会导致计算机的滞碍出现。例如软件病毒的出现和计算机硬件是否支持某些软件的正常运行等。

2.4 计算机硬件电源滞碍。随着计算机的长时间的使用，计算机硬件如果使用三年以上，将为出现电源滞碍。该滞碍没有什么特别明显突出的症状，而计算机内部硬件则会发热快而散热慢。而这种情况如果持续一段时间，则会导致计算机各方面障碍的产生，加大计算机的死机率。所以必须要定期对计算机硬件电源进行维护保养，必要时进行替换。

2.5 器件老化引起的计算机硬件滞碍。随着计算机的长时期的使用，计算机内部的各个器件，包括电容、电阻、集成电路等将会面临老化的滞碍。所以一定要对计算机各器件进行定期的维护，进行替换，保证计算机的正常运作。

3 计算机硬件出现滞碍时的解决方案

3.1 内存滞碍解决方案。计算机的内存出现滞碍时，计算机通常会发生死机和蓝屏等状况，甚至在开机时会出现声响。在出现这些状况时，必须要对计算机硬件进行检查。首先把电源切开，检查内存条的安装是否存在问题，再检查机箱内的各种电路板和芯片是否有破损。如果内存条存在问题，必须要及时进行调整和更换。

3.2 CPU滞碍解决方案。在计算机运行的过程中，如果CPU的温度过高，将会烧损计算机硬件或者直接导致计算机的死机瘫痪状态。因此，在维护计算机硬件的正常使用的基础上，必须要降低和保持CPU的温度很重要。为避免计算机CPU温度过高，必须定期对计算机进行检查和维护；擦拭散热片，避免灰尘阻碍散热片工作；保证散热小风扇的正常使用；在CPU涂一层硅脂，加快其散热速度，但要注意剂量，剂量过多将会影响CPU的正常运作，也要注意其灰尘等污染，灰尘可能会影响散热功能，甚至影响计算机系统的稳定性；也可以从计算机外面进行散热，例如外增散热小风扇，增添计算机底座等。

3.3 主板滞碍解决方案。主板的滞碍也是计算机硬件普遍的问题，其症状为计算机的系统无法开启或者显示器没有显示等。

（1）当主板出现滞碍时，例如驱动器出现滞碍等。计算机将会十分不稳定，该系统将会出现反复死机重启和蓝屏等。当出现这种状况时，必须要重新安装驱动器、显卡和内存等硬件。（2）若是显示器没有反应，没有图像等状况出现，则是表明主板的CMOS电池出现滞碍。这个时候，必须要使CMOS电池完全放电和调整其跳线。如果滞碍尚未解决，那就是CMOS电池的电压不足，这时就必须要运用替代法。替代法的用途十分广泛，运用的范畴也十分广，例如升级配件，预防和杀除病毒入侵和兼容软硬件等。（3）主板滞碍范围十分广泛，其中还包括硬软件的不兼容和病毒入侵BIOS系统等滞碍。而这些滞碍都会导致计算机出现蓝屏或者会使计算机显示屏没有图像。而解决这些滞碍的方法则是对BIOS进行刷新行为，并且注意在刷新过程不能因外界物理的强制终止，不然主板会直接受到伤害，甚至会报废。

4 结束语

现今，计算机已经成为了人们生活和工作中必不可少的工具之一，计算机已经在潜移默化中慢慢改变了人们的生活，计算机对人们和世界的影响已经是不可磨灭的了。因而，为了计算机能够更好的为人类所利用，能够发挥其该有的影响，定期维护修理计算机就成了必不可少的步骤。定期对计算机进行维护修理才能增加计算机的寿命，而对计算机硬件进行定期的维护修理则是护理计算机健康的重点之一。计算机硬件的维护和管理均为计算机日常运用的基础，对计算机系统的正常运作和工作的质量的提升都具有重要的影响力。所以，长期加强维护计算机硬件的各种技巧则是每计算机使用者都必须要清楚了解的计算机常识。

参考文献：

[1]方黎，陶建儿.浅谈计算机硬件维修以及故障检测[J].计算机光盘软件与应用，2011（24）.

[2]张健.计算机硬件维修与故障检测分析[J].福建电脑，2011（08）.

[3]林征宇.计算机硬件维护关键技术探讨[J].科技创新导刊，2011（22）.