计算机硬件性能篇(1)

关键词：计算机；硬件性能；影响；分析

随着我国经济水平的不断发展下，计算机信息领域得到了飞速的发展。不管是小到日常生活还是大到高科技产业方面，计算机已经逐渐渗透到社会生产生活的各个领域中，对社会的经济发展有着重要的意义。为了确保计算机领域具有一定的稳定性，相关人员就需要对计算机进行掌握，并在第一时间对计算机硬件设备加以维护，避免对工作亦或是日常生活增添不必要的麻烦。对此，本文主要从以下几方面来对计算机硬件性能对计算机使用所带来的影响进行研究，提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。

1 计算机硬件的组成部分

1.1 主板

主板即一台PC的主体，它主要负责电脑系统的协调和管理工作，并支持中央处理器、总线接口和各种功能卡的运行。总结来说，主板就像PC的“总司令部”，主板上的CPU、DRAM、BIOS等决定它的级别。主板芯片包含数字和模拟两种，主板使用的芯片大多是数字芯片。

1.2 CPU

即中央处理器。它是一块超大规模的集成电路，并作为计算机的运算核心存在，同时也是计算机系统的最高执行单位。CPU的工作主要包括：执行系统指令、数学运算、存储有关数据和控制输入、输出。由于不同等级的CPU的执行功能和处理速度都有所不同，所以我们通过型号和数字来进行区别。

1.3 内存

即内存储器。内存不但是计算机的重要部件之一，而且也是与CPU沟通的桥梁。它主要用于暂时存放CPU中的运算数据和外部存储器交换的数据。在计算机运行过程中，CPU将需要运算的数据放入内存中运算，运算完成后再将结果传送出来。同时要注意的是，内存在主机上存储的数据有些是永久性的，有些是暂时性的，所以这也就决定着内存功能与作用的差异。内存分为常规内存和高位内存，其中，从0KB到640KB，地址000000H～109FFFFH，一共640KB的容量是低DOS内存区。从640KB到1024KB是属于高位内存，而1025KB到1088KB是高端内存区。最后是扩展内存区，这个与CPU的寻址能力有关，地址从100000H开始，1MB以上的空间。

1.4 芯片组

芯片组可以认为是一块集成电路片，也是构成主板电路的核心。从某种程度上讲，芯片组决定着主板的档次和级别。芯片组对于PC，如同身体中的神经，几乎决定着主板的功能，从而也就影响计算机系统的性能。北桥芯片的主要作用：提供对CPU类型和主频的支持、系统高速缓存的支持、内存管理和ECC纠错等支持。南桥芯片提供对I/O的支持、键盘控制器和PTC、USB等的支持。

1.5 光驱

光驱是计算机读取光碟的设备。它有几种类型，DVD光驱、驱动器、刻录机和蓝光刻录机等等。

挑选光驱的时候，我们了解衡量光驱性能的重要指标有数据传输速率、CPU使用效率、平均寻道时间等。数据传输速率是指在1秒单位时间内，驱动器可以读取的最大数据量。一般来说，单速驱动器的数据传输速率是150KBps，其他的以此类推。而平均寻道时间是指光驱激光头从某地方转到光盘指定数据扇区，读取这里面数据所需要的时间。

光驱为了保持一定的运转速度和传输速率，要占用CPU，这时候占用CPU所花费的时间，就是CPU占用时间。一般我们需要购买那些CPU占用低的光驱。使用的时候尽量不要用磨损严重的光盘，这样子，CPU占用率会更大，会影响计算机的运行。光驱放置要注意水平，以免光盘和激光头遭到破坏。

2 计算机硬件设备的常见故障

2.1 可能是电源问题

当计算机电源功率出现不足的情况下，就会产生重启的情况。当计算机在运作过程中亦或是添加了新型设备的时候，计算机因为有着较大的负荷，电源没有较强的功率就会造成计算机暂停工作的后果。

2.2 内存问题

计算机内存上的芯片如果在之前有一些细微的损坏但没有检测出，在运行中会由于产生的大量热而导致完全的损坏。

2.3 CPU的问题

当计算机在执行某种特别程序的时候，因为CPU上面某一些电路出现了破损的情况，进而促使功能电路不能达到相应的负荷力，致使出现重启的现象。其他往往产生的问题还有显示器上面出现色差等情况，大部分都是因为硬件设备没有较好的散热功能，计算机不能正常运作而引起的。

3 如何对计算机硬件设备进行维护

3.1 对硬件进行日常维护

由于计算机中的硬件属于PC的主要构成部分，更作为核心内容，对硬件设备进行维护工作，才能确保计算机可以顺利的运作。相关人员在对硬件进行维护的过程中应当遵循硬件和软件相结合的原则。因为计算机软件和硬件设备存在相辅相成的关系，软件的顺利运作对硬件设备起到了推动的作用。除此之外，相关人员需要对计算机创造出一个优质的环境，并对计算机里面的零件做好除尘工作。一个良好的工作环境能够将计算机使用时间增加，从而减少故障出现的几率。

3.2 对硬件维护的具体内容

就相关维护人员而言，对硬件所产生的问题做好准确的判断对于维护工作的开展起到了重要的作用。相关维护人员应当对计算机内部以及外部的情况做好详细的研究，将鼓掌位置进行确定，在第一时间处理问题。对故障产生的方法具体体现在以下几方面：第一，相关人员需要对电源情况进行检查。对计算机自身的电源、电源线等部位要做好详细的检查；第二，对系统运行情况进行检查。硬件设备通过计算机系统进行支配的，因此需要对计算机系统所存在的问题进行检查。

3.3 硬件维护的步骤

首先，相关人员需要对计算机的硬件做好详细的检查，对电磁干扰因素引起必要的重视；其次，对检查次序做好认真的安排，依据软件再到硬件的顺序进行检查。由于诸多硬件所产生的问题大部分是由软件引起的，因此要事先对软件进行检查，只有这样做才能够将工作水平加以提升；再次，要对电源的检查引起重视。电源的性能好坏对计算机是否可以顺利的运作带来直接的影响。倘若电源出现损害的情况，那么相关人员就需要对电源是否损害做好详细的研究，然后再对其他部件进行详细的检查。

结束语

通过以上内容的论述，可以得知：计算机已经逐渐成为人们日常生活不能缺少的组成部分，为了确保计算机能够稳定的运行，相关人员需要对计算机硬件存在的不足之处进行研究，将存在的不足之处找到及时的处理，并对计算机硬件的有关性能进行探索，只有这样才能够确保计算机可以正常的应用，为我国的经济建设做出贡献。

参考文献

[1]唐运韬.浅析计算机硬件性能对使用的影响[J].科学中国人，2016（30）.

[2]钟亮.关于计算机硬件性能对计算机使用的影响分析[J].中国新通信，2015（12）.

计算机硬件性能篇(2)

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.

计算机硬件性能篇(3)

1计算机硬件维护原则 

1.1注意计算机的工作环境 

计算机的工作性能取决于其硬件的运行状态，所以周围的环境对计算机硬件以及计算机性能及其使用寿命等产生的影响是我们必须考虑的一些因素。因此，在采取实际措施维护计算机硬盘前，我们必须加强清理计算机内外部工作环境，谨防外部环境问题导致其硬件出现故障。 

1.2注意计算机硬件的维护顺序 

（1）在进行计算机硬件的维护时，要注意维护顺序。首先应当维护计算机外设，快速分析并检查其外设，鉴于计算机可自动对外设自检报错，我们可以依据计算机报错信息完成对计算机的外设日常维护工作。 

（2）计算机电源部件是最为关键部件之一，因此我们须加大力度对其进行维护。电源出现故障，便会影响计算机的工作状态，但这一问题往往为计算机用户所忽略。 

（3）应在断电状态下测试计算机硬件，完成必要测量后，再在通电的状态下对其进行相关检查，以免加剧计算机故障问题。 

（4）检查计算机硬件故障时，须先检查其共性故障，在维修基本完成后才能进行下一步操作即检查和维护其他方面的故障。 

1.3坚持预防为主的原则 

维护计算机硬件最常见的便是预防，对计算机知识有了初步了解后，我们便会掌握一些计算机故障常见原因以及相关的预防措施等方面的知识，当此类故障出现时，我们便可以及时对其进行处理，从而切实达到保障计算机的正常运行的目的。 

2计算机硬件故障的分析 

经常使用计算机的用户会发现，使用期较长的电脑常出现黑屏、死机、显示屏无法显示等问题。这便是我们所说的计算机的硬件出现了故障，经常发生故障的硬件主要包括[1]：主机板以及显示卡等。当计算机开启时，如果听见计算机 “滴”的声音，那就是计算机的内存条松动出现了故障；同时，我们有时也会遇到计算机开启后却无法查找到硬盘的问题，这通常便是硬盘故障；此外，在某些情况下，计算机根本无法启动，而且出现黑屏现象，这就是我们常说的中央处理器CPU出现故障。经过上述对计算机可能出现故障的分析，我们维修计算机前首先应当判断其故障类型。（1）排查软件故障。检测前，首我们应当首先检测计算机各个软件，如果计算机并未出现系统中毒，注册失败，文件不正常丢失等问题，在这样的情况下，我们基本上可以排除软件故障的可能性。（2）观察计算机故障。我们要对比计算机运行时的不同运作状态并将其与正常计算机进行对比，主要对比项包括：显示灯的亮度，灰尘的厚度，元件线路的颜色、计算机所处环境的温度、湿度以及计算机所安装的硬件，软件等。（3）对外设的故障进行排除。检测计算机故障时，首先应当排除鼠标、键盘、显示器、打印机等计算机外部设备因素。长时间使用计算机或使其保持开机状态，都会在一定程度上损耗鼠标和键盘、散热系统等，还可能会使显示器出现故障、打印头损耗，以及粉末不够充分等一系列问题。 

3计算机硬件的日常维护 

3.1保证良好的工作环境 

计算机硬件使用寿命的长短及其使用情况受计算机所处环境的状况影响很大。电源上，稳定的电源和良好的接地系统是保障计算机硬件正常运作的基本条件，而且可以有效防止电路突然中断时对计算机造成损害的情况；在计算机的工作温度方面，应当尽量把计算机的工作温度控制在10～35℃的范围内，以防计算机因高温运作而出现故障；在计算机的工作湿度方面， 30%～80%的湿度范围是计算机运行的理想湿度，湿度过小会产生静电，过大则会影响计算机硬件正常发挥其性能，并且还有出现短路的可能[2]。此外，应当保证计算机硬件工作环境免受电磁干扰，否则，计算机硬件受到磁场干扰便无法正常运行。应当保持计算机工作环境的清洁性，尽量避免灰尘堆积等现象，以免发生短路。由于计算机的工作环境对计算机使用寿命和性能的正常发挥影响重大，因此，为保计算机硬件的安全，必须保持工作环境的清洁，周围的湿度和温度也应当被控制在合理范围内。 

3.2保持合理的使用方式 

一方面，开关机计算机方面，应当遵循正常的开关机顺序，切勿过于频繁地开机和关机，不应在计算机工作时对其强行关机，否则容易严重损伤计算机硬件。另一方面，当计算机在更换硬件时，应当使计算机处于断电状态，使计算机先释放自身静电，此后再进行相关操作，以防对电路造成损伤。另外，当计算机处于工作状态时，尽量少移动或者不移动计算机，以防硬件损伤。在日常工作生活中，注意以合理的方式使用计算机，是维护计算机硬件的重要方面。因此，为了防止长期使用对计算机硬件造成损伤，从而出现硬件故障，一个良好使用习惯的形成必不可少。 

3.3加强计算机硬件的日常维护 

维护计算机的显示器方面，须注意对显示器进行防尘以及防潮处理，应当把显示器放在一个便于散热的宽敞的空间里，此外，还应当尽量避免频繁开关显示器，以免损坏其晶体管，同时，须使显示器远离磁场干扰，以防其性能遭到破坏。在计算机保修期内时，不要人为拆卸其内存卡和适配卡等，保修期后，要及时清洁，防止出现短路和老化等现象。此外，计算机的日常维护应当包括对其键盘以及鼠标等硬件的维护，保持键盘清洁，远离液体，切勿过度使用计算机键盘和鼠标，避免撞击等情况发生。应当在断电情况下更换键盘和鼠标等硬件，从而确保计算机其他相关部件的安全，并延长键盘和鼠标的寿命。 

4 结语 

我们必须认识到计算机维护工作是十分重要的，日常维护不仅可以延长计算机的使用寿命还可以提高其运行性能，因此我们应当积极研究计算机硬件维护方法，力求更为彻底地对计算机进行维护，在延长计算机使用寿命的同时，使得用户更充分地享受计算机高性能的运作转态。 

参考文献 

计算机硬件性能篇(4)

关键词： 《计算机组成原理》 硬件实践教学 课程体系 教学方法 工程化实践教学

在我国大多数高校的计算机课程教学中，《计算机组成原理》作为一门重要的理论和硬件基础课程，其中的实践环节（硬件实践实验）占较大的比重。目前，不少高校的计算机专业在《计算机组成原理》的理论教学和实践实验中普遍存在“重软轻硬”现象[1]，使得学生对计算机组成的理论和硬件的结合理解流于表面，特别是在理论和硬件实践教学中，教学内容和硬件实验设备严重落后于当前工业界的最新技术发展，使得培养出的学生严重不符合社会企业的需求，即无论是在理论理解方面，还是在硬件实践方面，都不足以承担计算机硬件方面的设计与开发工作。因此，如何适应工业界对毕业生理论和实践能力不断增强的需求，改革《计算机组成原理》及相关课程体系，提高计算机理论和硬件教学水平，提高学生对理论的理解和实践动手能力已成为当前高校计算机专业教学面临的重要课题。

1.当前《计算机组成原理》课程教学存在的主要问题

当前，我校在计算机类、电子类、物联网类、软件工程类专业均开设了《计算机组成原理》课程，理论教学内容、目标基本一致，但硬件实践教学存在问题，主要表现在以下三个方面：

（1）偏重理论教学，忽视或轻视硬件实践教学，硬件实践课时被迫删减。

在《计算机组成原理》课程中，理论是基础，但是要深入理解计算机基本原理及体系结构等理论必须结合硬件实践[1]。但是硬件实践实验教学由于培养目标、培养方案、教学大纲及硬件实践教学设备等，很多高校普遍在计算机专业的教学中轻视硬件实践教学的建设，理论教学占很大比重，总学时确定后，硬件实践教学课时只能被迫删减，以至于无法保证硬件实践教学的质量，导致学生学习硬件知识和动手实践的积极性不高，最终的结果就是理论和实践相分离，理论知识没有深入的理解，实践能力没有得到很好的培养。

（2）理论和实践教学内容陈旧，课程计划没有与时俱进。

当前，大多数国内高校的计算机类专业，硬件系列课程均包含如下课程：《数字逻辑电路》、《计算机组成原理》（《计算机组成与结构》）、《微机原理及接口技术》、《计算机体系结构》等。这些课程开设选用的教材大多内容相近，部分理论仍停留在5年甚至10年以前，知识陈旧，与当前工业界的实际应用脱节，和现代快速发展的计算机硬件研究和开发技术形成明显的差距。比如有的硬件课程教学中以74181等淘汰的部件芯片为教学模型，即使学会也只能在课堂上用到，对将来的工作没有什么作用，直接导致对学生缺少吸引力，教学效果不甚理想。另外，这一系列硬件相关课程之间重复的知识点较多，在课程系列安排计划上缺乏统一性和合理性。

（3）硬件实践教学环节不够重视，缺少工程化设计和开发能力及创新能力的培养。

现代计算机硬件设计和研发均已采用软件和硬件设计相结合的方式，并大量使用优秀的工具软件进行开发和仿真，以及使用硬件开发板进行验证和优化。在实际教学中，由于硬件实践教学比理论和软件仿真实验教学要复杂得多，因此很多教师在教学过程中仍沿用过时的软件仿真和硬件实验方法，并且学生在学习过程中除了进实验室外，在日常学习中无法进行硬件实验或为硬件实验做足够的准备。另外，目前大多数高校计算机专业的硬件实验设备仍停留在“插线板”时代，只能让学生手动连接铜线进行简单的验证性和基础性实验，如要进行相关创新能力培养的实验，其复杂度过高，绝大多数学生无法完成。

2.《计算机组成原理》课程建设和改革的具体措施

（1）引进计算机硬件的现代设计和研发技术，培养学生的工程化研发能力。

《计算机组成原理》课程一大部分教学内容围绕CPU的各个部件展开，但现有的教学内容严重落后于现代工业芯片研发技术。为跟上时代的步伐，我们引进当下大多数企业采用芯片研发流程和设计语言和工具。具体而言，针对CPU的各个部件教学，我们引进Logisim[2]和Verilog[3]教学，以仿真的方式向学生展示如何设计选择器、加法器、寄存器、存储器、控制器等部件，以及这些部件间如何组合及连接。在此基础上，我们进一步加入单周期MIPS[4]CPU工程化设计方法的教学，介绍如何组合选择器、加法器、寄存器、存储器、控制器等部件以构成简单但功能完善即能完成基本加减、移位、分支、跳转等功能的单周期CPU。

为进一步提高学生的工程化硬件实践能力，还引进Xilinx公司的FPGA开发板，加入如何使用FPGA开发板的实验教学内容，并指导学生把已完成的MIPSCPU设计下载到FPGA上，以真实的硬件实验验证自己的设计，并对现有的设计做相应的优化。

（2）加强理论和硬件实践教学的结合，提高学生对理论的理解和对硬件实践的能力。

在《计算机组成原理》课程教学中，理论和硬件知识是相辅相成的，但目前计算机教学中普遍偏重理论讲解，硬件实践仅仅是验证性实验，其对理论的深入理解并无多大帮助。特别是理论知识对学生来说是一个个单独的知识点，彼此之间不能够贯通起来加深对计算机整体硬件系统的理解[5]。比如，学生学习了选择器、寄存器、加法器、存储器等理论知识，但不知道如何使用Verilog等硬件编程语言在FPGA等开发板上实现这些部件。另外，学生在学习CPU控制部件理论后，无法用现有的老旧芯片如74181等把CPU各个部件组合起来，只能依赖现成的已把CPU各个部件组合连接好的硬件开发板，不了解如何用Verilog等硬件编程语言直接把CPU的各个部件组合以构成完整可运行的CPU。因此，在《计算机组成原理》教学中应注意理论和硬件实践开发间的结合，使学生掌握更完整的理论知识和硬件实践能力，通过硬件实践提高其对理论的理解，通过理论学习指导硬件实践实验，提高其计算机系统理论和硬件协同能力。

（3）调整计算机硬件系列课程的教学内容，优化课程体系和课程间的衔接。

为适应新加入的Logisim、Verilog、XilinxFPGA开发板等教学内容，我们适当调整计算机硬件系列课程之间的教学内容。比如对《数字电子技术基础》课程，经过学院硬件教学团队的协商沟通，适当加入Logisim，Verilog等硬件编程语言的教学内容，并在部分实验中加入Logisim和Verilog语言实现部分电路。在《汇编语言程序设计》课程教学中，针对MIPSCPU设计，加入MIPS汇编语言的学习。在实验安排中，加入适当的MIPS汇编练习。总而言之，为了适应新的教学内容和方法，加强硬件系列课程体系结构建设，完善教学计划，对硬件系列课程如《数字电子技术基础》、《计算机组成原理》、《微机原理及应用》和《汇编语言程序设计》等课程进行融合、优化，既避免知识点的重复教学，又加强课程间教学内容的衔接，保证计算机硬件教学的连续性和完整性[6]。

（4）探索硬件系列课程教学方法，提高教师团队的整体教学水平。

为加强计算机硬件系列课程教师团队的协调沟通和建设，使相互关联课程的授课教师有更多的合作和协作，定期开展硬件系列课程的教研活动，从整体上协商计算机硬件系列课程的教学，逐步形成一支由具有较高教学科研水平的教授领衔，并搭配有一定数量的副教授和讲师的计算机硬件系列课程教学团队[5]，从而保证计算机硬件系列课程建设的连续性。

为了充分发挥青年教师的主观能动性，我们积极改革传统的教学方法，借助扬州大学的网络教学平台，积极探索研究性教学，利用“任务驱动”的教学方法，将实际教学内容分成一个个具体的任务，并引导学生在网络教学平台上参与讨论和解决任务，使得学生在讨论和交流中解决问题，并逐步引导学生深入理解和掌握教学内容。该教学方法可以大大提高大部分学生的主动性、积极性及团体合作能力。此外，在网络教学中注重和学生的在线交流和互动，通过论坛交流和答疑、在线任务测试等多种手段，促进学生的彼此交流和学习，提高课堂教学效率。

（5）丰富教学资源建设，引进企业培训和提高教师实践教学能力。

在引进新的教学内容的同时，依托扬州大学网络教学平台，对《计算机组成原理》课程的教学资源如Logsim、Verilog参考资料、教学课件、教学视频、硬件实践实验指导资料、习题等全部加入网络教学平台，构建丰富的网络教学资源[6-7]，使得学生的学习不受时间和空间的限制，在课堂教学以外的时间根据自己的实际情况合理安排课程学习。

另外，围绕课程建设和教学内容的改革，我们积极联系相关硬件研发企业，邀请其到学校直接对学生进行指导。例如Verilog硬件编程语言学习和使用经验分享、XilinxFPGA开发板的使用讲解和现场指导，并且根据企业实际研发需求，向学生进行针对性的授课和指导。

3.结语

《计算机组成原理》课程具有很强的理论性、实践性和实用性，其中CPU相关的知识涉及本科和研究生各个层次，如何让该课程不再仅仅停留在理论知识的学习是该课程建设和改革必须解决的问题。通过引进符合工业界当前流行技术的教学内容和方法，积极引导学生通过自学和合作，接触当前最新的硬件编程语言、硬件设计软件和FPGA开发技术，并尝试调动学生学习的主动性，培养实践动手能力，让学生更好地协作、沟通，从而提高学生对理论知识的理解和硬件实践的能力。另外，近几年我院通过对计算机专业硬件系列课程进行优化和改革，解决硬件系列课程之间缺乏沟通、相互独立、知识点重复或者缺乏衔接等一系列问题[4]，加强硬件系列课程间的联系，保证计算机硬件系列课程间的连续性和完整性。

参考文献：

[1]陈辉，李敬兆，等.计算机专业硬件课程教学改革探索[J].计算机教育，2014（5），39-42.

[2]Logisim.https：///wiki/Logisim.

[3]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程.北京航空航天大学出版社，2008.

[4]斯威特曼.MIPS体系结构透视.机械工业出版社，2007.

[5]刘昌华，管庶安，等.基于CC2005的计算学科硬件类课程教学改革探索[J].计算机教育.计算机教育，2009（10）.

[6]黄伟，冯径.《计算机硬件技术基础》课程教学改革探索[J].现代计算机，2011（5）：36-37.

[7]葛桂萍，李云，等.《微机原理及应用》精品课程建设的探索与研究[J].科技创新导报，2014（30）：151-152.

基金项目：

国家自然科学基金青年基金（编号：61502412），项目负责人，01/2016-12/2018。

江苏省自然科学基金青年基金（编号：BK20150459），项目负责人，07/2015-06/2018。

计算机硬件性能篇(5)

【关键词】维护；管理；计算机硬件；研究

随着医疗卫生体制改革的逐渐深入，电子计算机在各类医院的财务管理和信息化建设中有了更广泛的应用。医院收费系统的计算机网络化管理化后大大的提高了工作效率，克服了手工收费的各种弊端，保证了医疗收费的及时性、准确性和完整性，提升了医院财务管理水平。计算机的全面应用更促进了医院的现代化发展，但一旦计算机出现故障，就会影响到一些人的工作和生活。计算机出现故障有些时候是来自计算机硬件，因此，为了确保计算机运行安全，我们要对计算机硬件加大维护和管理力度，以便于减少故障的发生，保障计算机稳定正常运行。

1.硬件常见故障分析

计算机一旦发生硬件故障，就会影响到计算机的正常运行。因此，我们首先要了解以下计算机的常见硬件故障。在日常计算机使用过程中，常见的计算机故障现象主要表现为：频繁死机、电脑黑屏、计算机不能正常开机、关机等；造成这些现象的原因许多时候都是计算机硬件故障导致的，计算机主机部件以硬件故障部件相关联，进而导致硬盘故障、显卡故障以及主机板故障等；计算机一旦出现故障，我们就要根据故障现象找出故障原因。开机后频繁死机不能找到相应硬盘就可能是硬盘故障；电脑黑屏、显示器不能正常显示就可能是显卡故障；而主板故障的原因有许多，网卡故障、CPU故障、CMOS故障、内存条故障等等都属于主板故障范围。网卡故障主要表现在网卡不能驱动，计算机出现黑屏、计算机无法启动等都可能是CPU故障，也可能是整个计算机枢纽出现故障。如果出现电脑配置相关信息失真现象，就可能是CMOS故障。有些时候，计算机内存条松动、接触不牢，会产生内存故障，在开机的时候，计算机会出现滴的声音，我们通过滴的声音次数可以判断是否是内存故障。以上这些故障现象都属于计算机常见的硬件故障，我们要根据计算机出现故障的表现逐一判断。

2.硬件维护的相关讨论

2.1维护计算机硬件的原则

维护计算机硬件一定要坚持两个原则，一个是预防为主，防治结合，另一个是环境清洁，检测到位。在维护计算机硬件之前，我们首先要做好分析。预防为主，防治结合主要是指在计算机硬件故障出现之前就做好提前的预防检查工作，不要等到故障出现，才想起维护的维修，这样，可以有效减少计算机故障发生率。在日常计算机使用过程中，我们要按照安全使用步骤进行操作，养成良好的使用习惯，以便于延长计算机使用寿命。例如：在计算机使用之前，我们首先打开电源，过一段时间再打开系统。这样就可以延长计算机电源使用寿命。因为，一般情况下，国内家用电源都是220V，而我们使用的计算机电源则是110V，所以，我们打开电源之后过一会再打开计算机系统，就可以有效减少电源老化程度，避免电压突然增大给计算机电源带来的冲击，延长计算机电源寿命。在计算机使用完成后，首先要关闭计算机系统，然后再关闭电源。计算机使用完后，不仅要关闭电源，最好还要拔出电源插头，这样不仅能省电，还可以减少有效不必要的安全隐患。用户在使用计算机的时候，最好也要学习一些计算机安全使用小常识。同时，还要注意电脑的使用环境，保持环境清洁，电脑运行过程中，环境温度最好是在18～30℃之间，过高或者过低的环境温度都可能加剧电脑老化；影响电脑的使用寿命；环境湿度最好保持在40%～70%之间，过分干燥的环境，容易产生静电，诱发计算机出现错误信息，导致出现元器件损坏现象。环境湿度过大，容易引起电路板元器件等锈蚀发霉，进而发生计算机短路或断路现象，所以，计算机工作环境温湿度对于计算机的保养和使用都非常重要。我们要在空气流动比较好的地方放置计算机，但是，不能够在阳光直射的地方放置，这样容易损坏显示屏上的荧光物质。

2.2维护计算机硬件的方法

针对以上维护计算机硬件的原则，我们可以通过观察法来进行有效的观察测试。首先我们分析一下计算机正常情况下与出现故障现象不正常情况下的不同之处。在此基础上，我们再检查计算机内外的物理状况，查看计算机指示灯显示状况一级灰尘多少，查看计算机元器件以及线路板的颜色状况，然后在观察计算机周围环境，观察计算机的环境温度和湿度，观察计算机放置的位置，然后检查电脑的软件配置。仔细检查计算机使用软件，同时对计算机资源使用状况以及操作系统也要仔细查看，还要查看相关硬件设置驱动程序，这样，才可以有效排查软件故障，判断计算机硬件故障。发现计算机出现故障，首先排查计算机软件，以先软件后硬件为依据，软件故障排除后，我们就可以根据现象判定其硬件故障。判断硬件故障，我们首先要排除外设故障，如：显示器故障、打印机故障以及鼠标键盘故障等，外设故障排除以后，就可以检查计算机硬件故障。

3.计算机硬件的管理讨论

我们在管理计算机硬件的时候，对计算机硬件中的硬盘一定要重点管理，随着计算机技术的发展，计算机硬盘的容量越来越大，大容量计算机硬盘不仅能够合理划分硬盘分区的相关数据，还能够有效提高计算机性能，使计算机的硬盘每一个分区都有独立的功能，还可以形成清晰的系统结构，这样有利于有效的维护相应硬盘。我们在分区硬盘空间的时候，可以按照功能将硬盘分为主分区、逻辑分区、其他分区几部分。一般情况下，我们都把C盘作为主分区，主分区一般20.50GB之间；一般逻辑分区会用NTFB分区，原因是NTFB分区支持4G以上的单个文件；其他支持主要是针对娱乐资料存放以及相应数据资料存放和系统文件、程序文件等不同文件进行分析，这样我们可以更好的管理这些相应的文件。

4.结语

随着计算机计算机网络的普及以及技术的不断更新，计算机已经应用于许多的领域，不仅丰富了人们的业余文化生活，同时也更加方便了人们的工作和学习。随着计算机的普及，计算机硬件维护与管理也显得更加重要。计算机的运行安全以及运行稳定，硬件管理也是非常关键的一部分。我们在日常工作和学习过程中使用计算机，不仅要关注软件故障，还要对硬件故障进行有效的关注，计算机硬件如果发生故障，维修起来更加困难，如果处理不及时，还可能引起一系列硬件故障问题，因此，硬件的维护与管理非常重要，我们应该加强硬件的维护与管理，加强学习维修管理计算机硬件知识，保证计算机在安全的状态下稳定运行。

参考文献

计算机硬件性能篇(6)

【关键词】中专 计算机 硬件技术

随着科技的发展，计算机的应用越来越广泛，逐渐融入人们的生产和生活当中。计算机也在实践应用中在不断的更新完善，计算机的升级发展需要强大的计算机技术作为支撑，才能够使计算机功能更加全面，为人们带来更多的方便。计算机技术中，计算机硬件技术是其中较为重要的部分。计算机硬件技术有其独特的组成部分，在计算机技术发展的过程中，硬件技术也在不断的发展，下面就是对计算机硬件技术的探讨。

1 计算机硬件的组成部分

1.1 运算器

运算器在计算机的工作过程中主要起到数据的加工处理功能，运算器能够根据输入信号和指令的不同进行不同的数据处理，运算器的运算形式有逻辑运算、算术运算还有其他的数据运算形式。计算机之所以能够高效的运算，就是因为存在运算器的缘故，所以说运算器在计算机运行中起到了重要的作用。

1.2 控制器

控制器在计算机中的作用就好比人体的大脑，控制器在计算机硬件组成中接收其他部分传来的信息，然后进行相应的控制。控制器相当于一个指挥中心，会对计算机的内部指令进行分析，根据指令的要求让计算机的各个部件实现协调统一的运作。

1.3 存储器

存储器是计算机硬件组成中的记忆装置，存储器包含主存储器和辅助存储器两种。存储器在工作工程中主要是将数据进行二进制的转化，能够对信息进行处理同时还能够存储大量的信息。存储器能够接收大量不同的信息，在有需要的时候能够快速的对所需信息进行读取。存储器就是实现对信息大量存储功能的装置。

1.4 输入设备

常用的输入设备有鼠标、键盘和摄像头等，输入设备也是整个计算机硬件组成必不可少的部分。输入设备的作用就是方便外界对计算机系统进行信息的输入，鼠标能够通过人为操作对计算机屏幕进行坐标定位，处理操作过程中的图形及软件，键盘能够通过输入字母、符号、数字等信息对计算机指令。总之，输入设备就是实现外界和计算机之间的信息转换的媒介。

1.5 输出设备

输出设备与输入设备相反，是将计算机的处理结果输出，呈现在操作者的面前。计算机能够输出图像、声音、数据等多种形式，计算机处理过的数据以及一些程序都能够通过输出设备输出，常用的输出设备包括打印机、显示器和语音输出设备等，这些输出设备能够让计算机的工作状态展现在人的面前，实现了人与计算机之间的信息交流。

2 计算机硬件技术

2.1 诊断技术

所谓诊断技术就是对计算及运行过程中出现的故障进行诊断，诊断系统对出现的故障进行检测，在这一过程中，为实现故障的自动诊断，通常采用数据生成系统和诊断系统相结合的方式。数据生成系统能够将计算机内输入的相关数据生成系统的网络，对计算机的硬件部分进行检测。诊断系统则是利用数据生成系统提供的数字报告对计算机出现的问题进行解决和报告。通常的诊断过程中都需要一台单独的计算机作为诊断机，可实现远程诊断以及微诊断等多种形式的诊断。诊断技术能够对计算机出现的问题及时的进行检测和处理，是计算机正常运行的保障。

2.2 存储技术

随着计算机技术的不断发展，计算机硬件存储技术也得到了很好的发展和突破。存储有DAS模式、SAN模式、NAS模式等多种模式。各种模式有其不同的优缺点，比如DAS模式来说，操作起来比较简单，低成本高性价比，但是也有其不足的地方，在扩展性以及安全性方面比较欠缺。NAS 模式拥有良好的扩展性，占用服务器资源方面也比较少，但是数据传输速度比较低，影响网络的使用性能。SAN模式的优点就是扩展性强、传输速度快，但是这种技术比较复杂，在成本方面由于采用的是光纤与网络连接的方式也是比较高的。

2.3 加速技术

人们追求的就是计算机高速处理数据的特点，所以计算机在处理数据的速度方面要不断的更新，计算机硬件加速技术也成为研究的重点。近年来，在计算机硬件加速技术的发展下，更加注重以硬件自身的功能特点来代替软件算法的技术，硬件在处理信息的过程中充分发挥了数据分析处理和调用程序的功能，提升计算机的整体工作效率。要想实现硬件加速可以在计算机内部增加一些集成软件来实现，帮助CPU进行运算，这样就能够加快运行速度，提升计算机的运行能力和处理数据的速度。

2.4 开发技术

就目前计算机的发展来看，开发技术主要针对的是嵌入式硬件平台的开发。嵌入式硬件平台包括嵌入式处理器和嵌入式控制器和嵌入式芯片。嵌入式控制器能够在单片机内部芯片上集成总线，实现一系列的功能，降低了成本，同时也减小了体积，为计算机的微型发展奠定了基础。在数字信号处理器的开发方面也在不断的努力，比如DSP高速微处理器的开发，能够使计算机的速度得到很大程度的提升，推动计算机整体性能的提升。

2.5 维护技术

计算机维护技术是计算机硬件正常运行的保障，计算机在运行过程中有时候会发生一些故障，在硬件维护过程中要对容易出现故障的部分进行维护保养，要学会计算机的保养方法，养成维护保养的习惯。对出现的一些常见的小问题要及时处理，做好除锈、清洁等工作，让计算机在良好的状态下工作，提升工作效率。

3 总结

目前，我国计算机技术的发展水平正在不断的突破，计算机硬件部分在其中起着重要的作用，要想实现良好的性能，就要注重硬件部分的利用，明确硬件各组成部分的重要作用，从诊断、存储、加速和开发等方面的技术进行研究。在计算机硬件技术的研发方面应该加大力度，促进硬件技术的发展才能够使整个计算机的综合性能得提升。

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）：23-24.

[2]吴晓晖.计算机硬件技术研究[J].中国电子商务，2013（10）：31-32.

[3]武文芳，吴兵，王国斌，张韫.微机硬件知识多媒体系统的开发[J].实验技术与管理，2009（12）：34-35.

计算机硬件性能篇(7)

1计算机硬件安全概述

计算机硬件主要包括主板、CPU、内存、输入及输出设备等，若计算机硬件安全等级不够，极易导致计算机存在安全隐患，计算机硬件设备遭受病毒程序侵袭，导致计算机系统崩溃。计算机信息安全体系主要由保密、集成及实用组成。计算机信息系统安全性指的是计算机硬件、软件及通信的安全。当前主要从物理、个人及组织三个层面确定计算机信息安全标准。计算机硬件安全设计目的在于使计算机用户正确使用安全产品，保证计算机信息安全。计算机硬件安全是计算机系统正常运行的重要保障，因此需要对计算机硬件及其处理器进行安全设计，为计算机系统构建安全的信息平台。

2计算机硬件设计安全发展过程

计算机应用技术对计算机硬件发展具有重要影响。在20世纪70年代，由于硅片成本较高，因此人们更重视将硅片进行简化，实现计算机硬件的共享。直到20世纪80年代，人们开始重视提高芯片运行速度，直至90年代，人们开始追求计算机硬件电力减耗工作。当前对于计算机硬件的安全研究不仅包括对计算机数据、通信及存储的安全，还重视对计算机信任、数字版权及用户隐私的安全管理。计算机芯片是计算机硬件系统的重要组成部分，如果芯片受到网络攻击，如拒绝服务、非授权拷贝及篡改等，会导致计算机硬件出现极大的损伤。非授权拷贝攻击方式主要通过对芯片信息进行复制，从而获取芯片副本，篡改则指的是改变芯片等软件程序代码，出现计算机系统敏感数据被窃取及系统故障等问题。当前计算机数据中心、移动通信、嵌入式设备等计算机硬件仍受到物理或软件的攻击，因此需要采用新型数据加密技术，加强计算机硬件安全性。

3计算机硬件安全设计方案

3.1计算机硬件设计安全

当前对计算机硬件安全研究主要包括硬件木马检测、基于不可信工具的可信综合型技术、新型安全原语设置、通过安全原语构建芯片及单元的综合技术、版权集成电路构建及计算机硬件安全协议等内容。硬件木马对计算机硬件安全性具有极大影响，通过对计算机芯片进行恶意更改，使计算机芯片产生极大的损害。硬件木马发生作用主要通过第三方在计算机原有电路中加入多种门电路，使得计算机常规检测无法有效识别此类攻击。芯片内在变异会导致计算机系统对硬件木马的检测难度加大，若木马存在于电路支路中，使得计算机结构测试无法最大程度上发挥作用。物理不可复制技术（PUF）是针对芯片变异的重要技术9见图1），通过在芯片中形成完整的输入及输出映射，作为一种基于硬件变异的安全原语，无法通过数学或统计方法实现逆向工程，使得芯片映射存在一定的不确定性。当前各种PUF设计方案具有一定限制，其芯片结构线性特征、非线性特征不足，且对统计及逆向工程攻击具有较强的灵敏性，使得PUF技术安全等级无法满足人们对计算机硬件安全的要求。

3.2计算机硬件设计方案

3.2.1计算机硬件内置安全确认

在计算机芯片制造过程中，利用EPIC技术，采用电路加设密钥、激活及电路总线加置加锁、解锁的方式实现对计算机硬件IP的有效保护。本文结合EPIC技术，采用PUF技术，设计出计算机硬件内置安全设计方案。方案设计原理为：将HDL、C格式的IC原始设计通过EDA工具进行编译，获取IC物理版图，并采用PUF技术改变IC原始设计芯片，获取PUFID，并将其与IC所有者的版权信息进行结合，采用AES等加密算法获得IC产品的密钥。IC物理版图中的关键部位经过密钥形成需验证模块，实现对IC版图的保护。

3.2.2计算机外置辅安全检测

计算机外置辅安全检测通常采用RAS机制，通过可信任的密钥管理中心形成私人密钥与公共密钥。在公共密钥中设置加密型芯片，将芯片信息存储到集成电路中，形成信息回路。计算机外置辅安全检测设备主要包括安全验证芯片与密钥存储器，保证私人密钥的安全性。在计算机外置辅检测设备运行时，需要利用RFID获取芯片内部电路信息，由安全验证芯片对芯片进行检测，保证芯片硬件的安全性。

4结语

当前我国计算机硬件安全系统仍处于发展早期，对计算机硬件安全性的研究已取得一些成果，但由于计算机硬件安全性受到硬件木马等威胁，仍需要加强对影响计算机硬件安全性因素的研究。计算机硬件安全是计算机信息系统正常运行的重要保障，我们需要重视计算机安全检测设备的研究，从计算机内置安全管理及外置辅安全检测方面，制定合理有效的计算机硬件检测方案，不断提升计算机安全性能，推动我国计算机信息安全系统的发展。

参考文献：

[1]聂廷远,贾萧,周立俭等.计算机硬件设计安全问题研究[J].信息网络安全,2012,10:17-19.

[2]陈兴欣.计算机硬件设计安全问题分析[J].电子技术与软件工程,2015,06:232.