硬件技術

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硬件技術范文第1篇

滾輪式鼠標

滾輪式是最常見的鼠標，其在外觀方面的最大特點是在底部的凹槽中有一個起定位作用從而使光標移動的滾輪。滾輪式鼠標按照工作原理又可分為第一代的純機械式和第二代的光電機械式（簡稱光機式）。

（1）純機械式

純機械式鼠標，現在已經不在使用。其工作原理是在它的底部有一個滾球，當推動鼠標時，滾球就會不斷觸動旁邊的小滾輪，產生不同強度的脈波，通過這種連鎖效應，計算機通過運算得出鼠標軌跡的位置。

（2）光機式

這就是平常所說的機械式鼠標，它是一種光電和機械相結合的鼠標。其原理是緊貼著滾動橡膠球有兩個互相垂直的傳動軸，軸上有一個光柵輪，光柵輪的兩邊對應著有發光二極管和光敏三極管。當鼠標移動時，橡膠球帶動兩個傳動軸旋轉，而這時光柵輪也在旋轉，光敏三極管在接收發光二極管發出的光時被光柵輪間斷地阻擋，從而產生脈沖信號，通過鼠標內部的芯片處理之后被CPU接收，信號的數量和頻率對應著屏幕上的距離和速度。

光電式鼠標

光電鼠標產品按照其年代和使用的技術可以分為兩代產品，其共同的特點是沒有機械鼠標必須使用的鼠標滾球。

第一代光電鼠標由光斷續器來判斷信號，最顯著特點就是需要使用一塊特殊的反光板作為鼠標移動時的墊子。這塊墊子的主要特點是其中那微細的一黑一白相間的點。原因是在光電鼠標的底部，有一個發光的二極管和兩個相互垂直的光敏管，當發光的二極管照射到白點與黑點時，會產生折射和不折射兩種狀態，而光敏管都這兩種狀態進行處理后便會產生相應的信號。從而使電腦作出反應，一旦離開那塊墊子，那光電鼠標就不能使用了。

目前市場上的光電鼠標產品都是第二代光電鼠標。第二代光電鼠標的原理其實很簡單：其使用的是光眼技術，這是一種數字光電技術，較之以往機械鼠標完全是一種全新的技術突破。光電感應裝置每秒發射和接收，實現精準、快速的定位和指令傳輸。另一優勢在于光眼技術摒棄了上一代光電鼠標需要專用鼠標板的束縛，可在任何不反光、不透明的物體表面使用，使用它最大的好處就是不象機械式鼠標那樣需要常常清潔鼠標球，而且其分辨率和刷新率都比機械式鼠標高得多，高檔光電鼠標定位非常精確。一般來說，光電鼠標的起步就是很高的，也就是說，大部分光電鼠標均是人體工程學設計。

人體工程學又叫人類工學或人類工程學，是第二次世界大戰后發展起來的一門新學科。它以人－機關系為研究的對象，以實測、統計、分析為基本的研究方法。具體到產品上來，也就是在產品的設計和制造方面完全按照人體的生理解剖功能量身定做,更加有益于人體的身心健康。而作為鼠標的人體工程學無非是外型的大小和曲線（弧度）以及重量這幾方面的設計。鼠標的人體工程學其目的就是最大限度地滿足人們使用鼠標時在手感以及舒適度和使用習慣方面的要求，盡量減輕長時間使用時身心的疲勞程度，盡量避免產生肌肉勞損的癥狀，從而最大限度地保護用戶的身心健康而且提高用戶的工作效率。例如，中國人的平均身高和手臂長度以及手掌大小都要遜于身高手大的歐美人士，所以適于歐美市場的大個頭鼠標產品一般都不適合于中國人使用。目前人體工程學已經是鼠標產品中與性能參數同樣重要的指標。

指紋鼠標

指紋鼠標是一種特殊功能鼠標，是具有指紋采集、識別功能的鼠標，適用于對安全性要求較高的個人、辦公、企事業等各類行業企業。因其價格較高，并不適合普通個人用戶。

隨著辦公自動化的普及，使我們的日常工作無法離開電腦，每個電腦使用者都會將自己重要的數據和文件設置密碼進行加密，以保護屬于自己的機密或隱私。但這種傳統的密碼有明顯的缺點，那就是，密碼容易被忘記、密碼輸入時容易被別有用心者窺視和獲取、密碼容易被破解等等。針對這一不足，計算機安全管理系統有了一個新的加密方式，就是指紋識別加密。

指紋鼠標上集成了一個指紋采集傳感器，每次開啟電腦時，使用者將特定的手指（一般是大姆指）放在傳感器窗口，計算機自動進行掃描，然后與使用者存儲在系統中的指印比較識別，就可方便、安全地連接到主機開始工作，這樣不用擔心無關人員非法進入。指紋鼠標可以在登陸、恢復屏幕保護的時候使用，也可以用在解壓加密文件的時候使用，其在安全性方面的主要指標是本人拒絕率和別人容許率以及指紋圖象傳輸率（該參數決定指紋的采集、識別速度）。目前的主流產品在這本人拒絕率和別人容許率上都達到了很低的出錯率，而指紋圖象傳輸率也可達每秒可達十幾幀。

定位技術是指鼠標定位的方式，和鼠標的工作方式密切相關，常見的定位方式有光柵定位、軌跡球定位、發光二極管定位、激光定位等。

光柵定位主要是機械鼠標所使用的方式，不過由于純粹的機械鼠標現在已經基本消失，機械鼠標實際是指光機式鼠標。鼠標移動時帶動膠球滾動，膠球的滾動又磨擦鼠標內的分管水平和垂直兩個方向的柵輪滾軸，驅動柵輪轉動。柵輪的輪沿為格柵狀，緊靠格柵兩側，一側是一紅外發光管，另一側是紅外接收組件。鼠標的移動轉換為水平和垂直柵輪不同方向和轉速的轉動。柵輪轉動時，柵輪的輪齒周期性遮擋紅外發光管發出的紅外線照射到水平和垂直兩個紅外接收組件，產生脈沖。鼠標內控制芯片通過兩個脈沖的相位差判知水平或垂直柵輪的轉動方向，通過脈沖的頻率判知柵輪的轉動速度，并不斷通過數據線向主機傳送鼠標移動信息，主機通過處理使屏幕上的光標同鼠標同步移動。

軌跡球定位

軌跡球定位的工作原理和其實與光柵類似，只是改變了滾輪的運動方式，其球座固定不動，直接用手撥動軌跡球來控制鼠標箭頭的移動。軌跡球被搓動時帶動其左右及上下兩側的滾軸，滾軸上帶有柵輪，通過發光管和接收組件產生脈沖信號進行定位。不過軌跡球的滾輪積大、行程長，這種定位方式能夠作出十分精確的操作。并且軌跡球另一大優點是穩定，通過一根手指來操控定位，不會因為手部動作移動影響定位。此外，現在也有使用光電方式的軌跡球，其工作原理和發光二級管定位類似。

發光二極管定位

發光二極管定位是大多數光電鼠標的定位方式，這是一種電眼的工作方式。在光電鼠標內部有一個發光二極管，通過該發光二極管發出的光線，照亮光電鼠標底部表面（這就是為什么鼠標底部總會發光的原因）。然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線，經過一組光學透鏡，傳輸到一個光感應器件（微成像器）內成像。這樣，當光電鼠標移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標內部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標的定位。

激光定位

激光定位也是光電鼠標的一種定位方式，其特點是使用了激光來代替發光二極管發出的普通光。激光是電子受激發出的光，與普通光相比具有極高的單色性和直線性，目前用于定位的激光主要是不可見光。普通光在不同顏色表面上的反射率并不一致，這就導致光電鼠標在某些顏色表面上由于光線反射率低，使DSP不能識別的“色盲”問題。此外普通光在透明等物質表面無法使用，或者產生跳動。由于激光近乎單一的波長能夠更好的識別表面情況，靈敏度大大提高，因此使用激光定位的鼠標可以有效解決這些問題。

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接口類型是指鼠標與電腦主機之間相連接的接口方式或類型。目前常見的鼠標接口有串口，PS/2和USB三種類型。

串口

串口就是串行接口，即COM接口。這是最古老的鼠標接口，是一種9針或25針的D型接口，將鼠標接到電腦主機串口上就能使用。其優點是適用范圍和機型最多，從早期的沒有PS/2接口和USB接口的電腦到現在最新的電腦都能使用，缺點是串口通信的數據傳輸率太低，中高檔鼠標不能發揮其高性能優勢，而且不支持熱插拔。在最新的BTX主板規范中已經取消了串口，隨著BTX規范的普及，串口鼠標也必將逐漸被淘汰。

PS/2接口

PS/2接口是目前最常見的鼠標接口，最初是IBM公司的專利，俗稱“小口”。這是一種鼠標和鍵盤的專用接口，是一種6針的圓型接口。但鼠標只使用其中的4針傳輸數據和供電，其余2個為空腳。PS/2接口的傳輸速率比COM接口稍快一些，而且是ATX主板的標準接口，是目前應用最為廣泛的鼠標接口之一，但仍然不能使高檔鼠標完全發揮其性能，而且不支持熱插拔。

需要注意的是，在連接PS/2接口鼠標時不能錯誤地插入鍵盤PS/2接口（當然，也不能把PS/2鍵盤插入鼠標PS/2接口）。一般情況下，符合PC99規范的主板，其鼠標的接口為綠色、鍵盤的接口為紫色，另外也可以從PS/2接口的相對位置來判斷：靠近主板PCB的是鍵盤接口，其上方的是鼠標接口。

USB接口

USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。目前常見的USB接口按照版本可分為USB1.1及USB2.0，其最大數據傳輸率分別是12Mbps和480Mbps，是一種高速的通用接口。這是一種新型的鼠標接口，目前許多新的鼠標產品都采用了USB接口，與前兩種接口相比，其優點是非常高的數據傳輸率，完全能夠滿足各種鼠標在刷新率和分辨率方面的要求，能夠使各種中高檔鼠標完全發揮其性能，而且支持熱插拔。

鼠標的分辨率，是選擇一款鼠標的主要依據之一。一款鼠標性能高低的決定性因素，就在于其鼠標內部的解碼裝置所能辨認的每英寸長度內的點數，也就是一般人們所說的分辨率，單位是DPI或CPI。其意思是指鼠標移動中，每移動一英寸能準確定位的最大信息數。分辨率是衡量鼠標移動精確度的標準，分為硬件分辨率和軟件分辨率，硬件分辨率反映鼠標的實際能力，而軟件分辨率是通過軟件來模擬出一定的效果。DPI是dots per inch的縮寫，意思是每英寸的像素數，這是目前最常見的分辨率單位。CPI是count per inch的縮寫，這是由鼠標核心芯片生產廠商安捷倫定義的標準，意思是每英寸的采樣率。DPI和CPI都可以用來表示鼠標的分辨率，但是DPI反應的是個靜態指標，用在打印機或掃描儀上顯得更為合適。由于鼠標移動是個動態的過程，用CPI來表示鼠標的分辨率更為恰當。

現在大多數鼠標采用了400DPI，少數羅技高端鼠標采用了800DPI。400DPI意味著什么呢？就是說當鼠標每移動一英寸就可反饋400個不同的坐標，換句話說也就是采用400DPI的鼠標可以觀察到你手部0.06毫米的微弱移動，就說明DPI越大，光電鼠標就越靈敏。而分辨率在使用過程中往往會在高精度的圖像處理中得到良好的體現，哪怕是用戶微弱的移動，高分辨率鼠標也可以將其反映在屏幕上。相反過低分辨率的光電鼠標往往會在高屏幕分辨率下出現移動不順滑的感覺，也會在圖像處理軟件中出現不能精確定位的問題。

不同分辨率的鼠標產品其性能是不同的。例如，當我們把鼠標向左移動一英寸時，400DPI的鼠標會向電腦發出400次“左移”信號，而800DPI的鼠標就發送800次。做個假設，我們把鼠標移動1/800英寸，那么800DPI的鼠標會向電腦傳送一次移動信號，而400DPI的鼠標卻沒有反應，我們必須再移動1/800英寸它才會傳送移動信號。從這里可以看出，這兩種分辨率的性能最大差別就在于800DPI的鼠標在移動的開始階段會比400DPI的鼠標反應快些。800DPI和400DPI的鼠標只是在顯示器分辨率高的情況下性能差異才會表現得明顯一點。800DPI的鼠標雖然定位比較精確，但是價格比較昂貴，除非是專業圖形用戶或游戲專業玩家，400DPI分辨率的光電鼠標已經足夠用了。

需要說明的是，鼠標的這個參數是個頗受爭議的參數，人們設定這個參數原本的意思是想反映鼠標的精確程度，但實際上DPI并不能很好的完成這個任務，因此有些廠商并不使用這個參數，或者即使使用也有不同的計算方法，這完全是由光電鼠標的工作方式造成的。光電鼠標的結構可以分為三個部分，分別是成像系統IAS（Image Acquisition System）、信號處理系統DPS（Digital Signal Processor）和接口系統SPI（Serial Peripheral Interface）。首先成像系統IAS相當于一個高速連續拍照的數碼相機，不斷對鼠標墊進行拍照，然后信號處理系統DPS對拍攝到的每張圖片進行分析，通過圖片的變化判斷鼠標的移動，最后接口系統SPI將鼠標移動的數據傳給計算機。其中最為重要的是IAS系統，它是鼠標的核心部分，由光源、透鏡和CMOS成像三部分組成。透鏡可以起到對圖像放大的作用，類似顯微鏡，顯然提高透鏡的放大倍數就可以提高鼠標的DPI。然而單純提高放大倍數反而使圖像模糊、變形，令DSP系統難以準確分析移動情況。因此DPI像一把雙刃劍，單純提高DPI并沒有意義，并且目前多數鼠標使用的USB和PS/2接口的數據傳輸力有限，過高的DPI可能會超出接口的傳輸能力。

一個鼠標如果精確度不夠，可能會出現移動不靈活、在高速移動中失控，甚至指針出現抖動的現象。要解決這個問題，除了要適當提高DPI之外，還要提高光源的亮度、增大CMOS感光面積，提高每秒鐘拍照的次數。這幾個方面必須相互配合，單獨提高其中一個意義不大，甚至適得其反。例如每秒拍照的次數，微軟早在第二代光學引擎就將拍攝次數提高到每秒6000次，羅技沒有公布這個數據，估計也不會比6000低，但這個數不能代表鼠標精確程度，因此羅技和安捷倫已經不使用這個參數。有廠商將這些方面綜合起來，提出了像素處理能力這個參數，表示鼠標每秒能處理的像素數量，目前主流的鼠標像素處理能力達到了300萬/秒。應該說像素處理能力是相當科學的參數，但是缺點是不夠直觀，因此有人又提出了鼠標能適應的最大加速度和速度，從試驗出發，讓鼠標能適應人手在工作時鼠標移動的最大加速度和速度。然而這些參數都不能完整的反映鼠標的精確程度，各個廠商標稱的方式也不盡相同，造成相互之間難以比較的現象。總的來說，光電感應度還是一個傳統并且相對廣為接受的參數，但是成熟的消費者應該了解這個參數，選購鼠標時不能只看數字，還要多了解鼠標實際使用效果。

無線鼠標其實由來已久。早在1984年，羅技廠商已經在研發第一款無線鼠標。不過那時候的無線鼠標還依靠紅外線作為信號的載體，但其由于性能方面的諸多問題而告失敗，但是羅技在無線鼠標開發的創新也給后來的研發帶來了很多思路的指引。

從原理上看，無線鼠標主要分為紅外線和無線電式。兩種鼠標都采用干電池供電。紅外方式具有不易受到個人電腦及外設噪音影響的優點，但也存在著如果鼠標的發射器與接收器對不準的話就無法正常工作的缺點，因此目前采用這種方式的產品已經不多，大多數都是采用了更為先進的無線電發射方式。

無線電式鼠標的學名叫DRF（Digital radio frequency，數字無線電頻率），這項技術能夠對短距離通訊提供充足的帶寬，非常適合鼠標和鍵盤這樣的設備使用。它的原理也非常簡單，鼠標部分工作與傳統鼠標相同，用無線發射器把鼠標在X或Y軸上的移動，按鍵按下或抬起的信息轉換成無線信號并發送出去，無線接收器收到信號后經過解碼傳遞給主機，驅動程序告訴操作系統鼠標的動作，該把鼠標指針移向哪個方向或是執行何種指令。

采用無線電技術的好處是，只要在限定距離以內，就可以在任何位置使用，幾乎不受障礙物的影響。一般傳輸的距離達10～20米，已經足夠用戶使用。無線電的最大特點是可以進行360度全方位無線射頻遙控，而且耗電量較低，具有觸發工作待機休眠。無線設備的接受端已經內置接收器，發射器裝在主機的設備口上，均不會影響產品外觀。無線電接收器本身所具有的接口是USB或PS2的，可以從計算機的PS/2接口取電，不需要另加電池。它具有雙或多波段，如果有多個無線設備，均可以通過這一個接收器進行管理，鍵盤工作頻率一般占用通道1（如：27.185M和27.035M），鼠標工作頻率占用通道2（如：27.085M和27.135M），工作時鼠標和鍵盤或多個鼠標之間干擾性較低，而且不會影響無線電話等其他數字無線設備。

目前生產無線鼠標的廠商并不太多，大部分集中在微軟、羅技、明基等知名廠商中。而其中微軟與羅技成為高端市場的霸主，也是消費者心目中頂級產品。

硬件技術范文第2篇

【關鍵詞】計算機硬件設計；EDA技術；實踐分析

前言

電子設計從手工設計逐步走向了自動化設計，它的發展以EDA技術的發展為主要標志。EDA技術以計算機為操作工具，融合了最新的應用電子技術、計算機技術和智能化技術的成果，并且將設計人員從繁重且重復的勞動中解脫出來，使得電子產品的設計效率提升了。

1EDA技術概述

1.1EDA技術的基本內容

在沒有EDA技術的時代，計算機硬件的設計需要通過人工手動完成集成電路的設計、布線等工作。而隨著集成線路復雜程度的增加，基于手工的設計方式已經無法滿足工作需求。因而人們開始尋求一種更為高效的硬件設計方式。EDA技術的誕生，成功改變了這一情況。它以計算機為操作工具，讓學生可以在軟件平臺上，通過軟件化的設計方式來描述計算機硬件。由計算機代替人工完成邏輯編譯、優化、布線、仿真等工作。整個過程是自動的，直到能夠完成對既定芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作[1]。

1.2一般設計流程

它創新性的顛覆了傳統電子產品的設計方式。將設計的順序從由下至上翻轉過來。這使得硬件設計者能夠從更為宏觀的角度去掌控產品的開發。包括設計的質量、成本、功能需求、研發周期等。在擁有比較全面的宏觀分析后，從系統設計出發，進行頂層功能模塊的解構和劃分。并能夠按照方框圖系統級的次序逐級完成仿真糾錯和驗證。從而能夠使設計問題更早的被凸顯出來。當所有的仿真和驗證確認無誤后，再用邏輯綜合優化工具的門級邏輯電路的網表來實現硬件的物理級呈現。通過該項技術的應用，將設計者的設計強度減輕，僅需要通過軟件平臺，就可以實現硬件的電路設計和功能仿真。整體的設計效率被大幅度提升。硬件設計流程如圖1所示：

2基于EDA技術的計算機硬件設計的實踐探究

本文以可編程器件開發工具MAX+PLUSⅡ為開發平臺設計，它的運行速度快，界面統一，功能集中。同時該開發平臺具備十分完整的可編程邏輯設計環境，能夠完成從指標設計、輸入、編輯綜合處理、校驗直至編程下載的EDA設計的全過程。設計者可以按工作流程選用工作模塊。適用于多平臺操作，是一種理想的開發平臺。本部分就計算機的基本硬件之一通用異步收發傳輸器基于EDA技術的設計實現進行了簡要的闡述。

2.1UART的基本介紹

通用異步收發器（UART），是計算機中不可缺少的組成部分，它是一種短距離串行傳輸接口。能夠作為微機與下位機的通訊串口，來實現有效通訊。根據當前的計算機運行機制，需要進行數據的交換和傳輸。但是并行數據并不能夠直接發送到調至解調器中，而必須要經過異步傳輸才能夠解決。UART就是此過程的必要部件。它將信息有序的發送到調制解調器中，實現計算機的正常運轉。

2.2硬件設計

在進行硬件設計時，考慮各項功能模塊的調試工作，設置了三個按鍵輸入來實現UART的復位、接收和發送數據功能的啟動。整體硬件結構如圖2所示。

2.3模塊設計

（1）基本設計思路UART在工作中主要涉及兩個過程，發生和接收。在設計時，考慮模塊化的方式來進行設計。發生的過程即并行數據的準備階段，UART按照既定的格式，將信號進行轉換。在此過程中涉及到關鍵的時鐘信號。需要通過波特率發生器來產生與本地系統同步的時鐘信號。而接收的過程，就是在信號轉換成RXD串行信號后，轉換成調制解調器需要的并行數據信號。在整個進程中，由于本地時鐘信號與UART的時鐘信號會產生一定的延遲和誤差。當這種誤差產生持續性的積累時，會產生接收偏差。使得UARD的功能不能夠被順利的實現。因此，在進行設計時，需要采用一個遠遠高于波特率的本地時鐘信號對輸入信號RXD不斷地采樣，來保持工作過程中UARTDE接收和發生不會出現步調不一致。（2）奇偶校驗位發生器模塊設計奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法，以保證串行數據的準確性。在基于EDA技術進行UART奇偶校驗位發生器設計需要考慮幾個關鍵點。一是該模塊能夠執行奇偶校驗規則，正確的選擇數據。從而實現系統既定二進制數據與輸入的串行數據校驗位的合理比較。驗證輸入的正確性。二是該模塊必須要滿足計算機功能的持續拓展性。在計算機工作中，會產生不確定的并行校驗位的增加。那么該模塊應該能在后續定義的規則基礎上進行校驗位的添加。對已經設計完成的奇偶校驗位發生器模塊采用EDA的工具mod-elsim12.0進行功能的仿真，對仿真結果進行詳細的分析，以確保所有期望的功能都已經實現，對于發生問題的地方及時進行修訂。（3）波特率發生器模塊設計此模塊的主要功能就是能夠根據時鐘的頻率和既定的波特率來計算出波特分頻因子。分頻因子就是分頻數。對于波特率發生器的系數一般在現場可編程門陣列實現時基本上是固定的，但是當實現出現變化時，波特發生器的系數就要發生改變。在UART中采用的是專用的芯片，使得波特率的改變變得比較困難，需要加上相應的接口來實現波特率的變動。在使用硬件描述語言的parameter語句（VerilogHDL）或者Generic語句（VDHL）就可以實現UART專用芯片的波特率的改變。那么就不需要通過后續的接口添加來改變系數，也就減少了設計和調試的難度。該發生器的分頻時鐘與波特時鐘的頻率比設置為16:1.那么信號采樣的準確性就會增高，使接收和發生保持在同一步調上[2]。（4）頂層模塊設計UART頂層模塊是硬件的綜合模塊。它涵蓋硬件中全部接口定義。主要是為了接收和發生與其他模塊的通訊和連接。若通用異步收發器的波特率為9600bit/s，分頻因子則為9600*16*2。運用EDA仿真軟件，在進行發送功能仿真時將能夠得到相應的仿真結果。對該模塊的仿真結果進行詳細分析的時候可以發現，等待發送的數據在接觸發生信號后，其串行信號發生了改變，由01010101001010101[3]。利用EDA技術進行UART的實際，能夠實現利異步串行通信功能，同時可以利用EDA仿真工具就功能模塊進行分別和整體的仿真校驗，解決了計算機硬件設計問題發現晚的劣勢，能夠在設計的過程中及時調整設計方案。

3結束語

EDA技術是計算機硬件設計向軟件化轉變的重要標志，它為計算機硬件設計提供了全新的思路。這種設計方式使得計算機的硬件設計具備可視性、直觀性，且可以在設計過程中進行實時的控制和調整，解決了復雜電路設計問題發現滯后的問題。

參考文獻

[1]曲行柱.淺析EDA技術在計算機硬件設計中的應用[J].祖國,2016(21):288-288.

[2]徐迪.EDA技術在計算機硬件中的應用[J].數字技術與應用,2015(8):216-216.

硬件技術范文第3篇

關鍵詞：EDA技術 計算機硬件 存在問題 優化措施

一、EDA技術的基本特征研究

現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統級仿真和綜合能力，具有開放式的實際環境以及豐富的元器件模型庫等；硬件描述語言輸入是EDA系統的主要輸入方式，由于現代社會電子系統規模日漸增大，硬件描述語言輸入逐步取代了之前傳統的原理圖輸入設計方法，其優勢在于能夠進行邏輯綜合優化，使設計者在比較抽象的層次上對設計的結構和內部特征進行描述。

二、傳統計算機硬件設計存在的問題

（一）硬件設備短缺，開發周期較長

早期的計算機由于工作環境、硬件材料等方面因素的影響，隨著時間的延長，計算機硬件設備的損耗量相對較大。為了保證計算機硬件設備正常運轉，管理人員不得不花費較多的人力、物力和財力進行修復和管理。同時，受當時技術水平的制約，計算機硬件設備的開發周期較長，而對于相關專業的任課教師來說，從理論知識的學習到最終熟練進行知識的講解，中間還需要經歷長時間的計算機硬件設計分析和試驗，因此，計算機硬件設備的周期非常漫長。而對于高校的計算機實驗室來說，如果堅持與時俱進的進行計算機硬件設備更新換代，雖然能夠保證各項計算機教學試驗正常開展，但是高頻率的計算機硬件設備更新必然會造成較大的經濟壓力，不利于高校的綜合性建設；而如果長時間不進行計算機硬件設備的更新，又起不到教學應有的效果。

（二）硬件與試驗脫節且不夠系統化

計算機專業的硬件類課程是一門實用性很強的學科，學生不僅要掌握計算機系統設計的基本方法和理論知識，而且要學會計算機系統的設計技術和計算機的控制運用。但是從現階段高校計算機硬件設計教學來看，許多高校專業教師仍然沒有從根本上轉變教學方法，課堂理論知識講解的比重過高，學生獨立思考和獨立設計的時間偏少，由此導致計算機硬件的理論教學與實踐相脫節。除此之外，即便是在教師的帶領下開展了計算機硬件實驗課程，由于缺乏規范化的組織和系統化的安排，學生的自主動手和實驗能力也得不到有效的發揮，多數情況下只能按照教師所講解的內容進行模仿設計，學生計算機應用能力和硬件設計能力沒有得到真正的提高。

（三）教學內容相對固定，缺乏創新性實驗

計算機硬件設備的設計要滿足與當前社會的發展需要，這就要求其設計理念必須緊跟市場發展形勢，不斷的進行自我更新和完善。但是作為高校的一門學科，計算機硬件設計要受到多種因素的制約，例如其硬件開發不僅受高校實驗室硬件設備的影響，還與實驗人員的整體素質有關。而有些高校為了降低計算機硬件設計的開發成本，對某個實驗室的設計功能進行了限定，這種方法雖然能夠降低硬件設計成本，但是不利于實驗室功能的延伸，并且專用實驗臺的故障率較高，后期投入維修的花費也大。因此，計算機硬件教學內容難以實現與時俱進的更新，缺乏創新意識，是制約其硬件設計的主要根源。

三、基本設計思想和EDA技術

開發利用EDA平臺進行計算機系統部件及主機系統設計，其實質是利用運行在計算機上軟件所提供的虛擬實驗環境，設計人員利用該系統所提供的各種元器件和芯片仿真模型，根據實驗需要設計邏輯電路，進行系統布線和調試運行。由于整個實驗過程都是在虛擬環境下進行，因此可以反復操作和多參數調控，而不必擔心系統設計的成本問題。同時，設計者還能隨時進行存檔，將當前設計的系統、線路進行保存，并在再次使用時隨時調用。在此基礎上，可以針對自己設計出的部件及系統進行編譯、模擬仿真測試，以驗證自己邏輯設計的正確性。課程設計結束后，可以將存儲的設計圖及結果提交給檢查者。使用EDA技術，解決微指令時序控制時邏輯與非門電路比較復雜的問題：時序設計分一個周期完成一條機器指令或是二個周期完成一條機器指令，對于后者，時序控制邏輯就比較復雜。

四、基于EDA技術開展計算機硬件的優勢

（一）提高學生自主學習能力，豐富課程內容

EDA技術的優勢之一在于其應用范圍的廣泛性，在電子信息工程專業和計算機技術專業專業領域內，學生都需要進行不同深度的EDA課程學習。同時，EDA技術還是一門輔助教學能力較強的課程，學生在掌握基礎的理論知識和熟練的EDA技術操作后，能夠為繼續進行相關方面的專業學習提供極大便利。例如，EDA技術要求學生動手進行線路設計和按照操作，對于提升學生的動手操作能力和團隊合作能力有積極幫助。而今后學生在學習系統編程時，也離不開這兩種能力。因此可以說，EDA技術對于豐富學生專業課程內容，提高學生自主學習能力有極大的幫助。

（二）彌補條件的不足，節約課程投入

以往的電子相關課程以理論講解為主，學生雖然有機會參與到實踐操作中，但是許多技術方面的問題得不到及r解決，容易影響下一步的知識學習。而EDA技術則能夠在很大程度上避免類似問題：首先，EDA技術以計算機和電子技術為支撐，學生在教師講解完相關的課堂知識后，能夠立即在計算機上完成實踐聯系，包括設計電路、調整參數、系統運行以及模型分析等。其次，利用計算機上的這些仿真軟件，能夠隨時進行設計修改和多參數調試運行，而不用擔心成本問題。而在以往的實驗室操作教學中，如果學生操作不當，很容易出現器材損壞、元器件丟失等問題，給實驗室造成一定的經濟損失。因此，EDA技術的使用，間接的節省了實驗開發成本。

參考文獻：

[1]易小琳，胡林青.計算機組成原理實踐教程―基于EDA平臺[M].航空航天大學出版社，2006.

硬件技術范文第4篇

關鍵詞:計算機；硬件；維護；

Abstract: Along with the computer application, the technical requirements of the higher content of computer hardware, computer hardware upgrading at the same time, the hardware maintenance requirements are also getting higher and higher. Aiming at the maintenance of computer hardware technology and troubleshooting discussed.

Keywords: computer; hardware; maintenance

中圖分類號：G633.67

現如今社會和經濟發展的速度是非常快的，計算機已經是一個普遍家庭普遍存在的電器設備，在各行業的應用也極為廣泛，如機械，電子，電信等行業，都是由計算機協助來完成。計算機的設備核心是內部硬件，在操作過程中，如果電腦的問題，它會導致電腦死機。本文根據計算機硬件維護的原則，對計算機硬件常出現的故障提出解決措施。

1 計算機硬件維護原則

1.1 檢測前進行必要的環境清潔

計算機的工作環境在很大程度上影響著硬件的工作，很多硬件的故障都是因為環境差引起的。濕度大或灰塵大的環境都會損傷計算機硬件，減短其使用壽命。因此，在計算機硬件的維護以及故障檢查中，首先要清潔計算機外和機內的工作環境，防止環境原因引起計算機硬件發生故障。

1.2 注意硬件維護的順序

計算機硬件設備維護時需掌握一定的程序。第一, 先進行電源檢查, 再檢查部件。電源容易被用戶忽視, 電源的功率應當保持在適當的水平。第二, 檢查要分接通電源前和接通電源后。檢查時不能盲目接通電源, 有些故障需要拔出電源才能解除,而另外一些則需要接通電源才能發現。第三, 維護時先易后難, 先普通后特殊。

2 計算機硬件問題分析

計算機硬件是計算機必不可少的一個組成部分，如何判斷計算機硬件出現的故障，找到故障來源，對于計算機硬件的維護十分重要。計算機硬件故障產生的原因要從計算機內部和外部兩個方面來分析，計算機硬件內部故障一般是由于設備沖突或者是軟件故障引起。 計算機硬件故障出現的外部原因相對于內部原因而言，就更好判斷一些，計算機使用的外部環境就是原因之一。如果計算機的使用地區電壓不穩或者經常停電，在該環境下使用的計算機就容易不能正常工作，還很有可能會損壞硬盤等配件。電磁干擾對于計算機硬件產生的影響也不容忽視，生活中常見的高壓線、變壓器、以及變頻空調等設備的使用，都有可能引起強大的電磁干擾。如果恰好計算機主機抗電磁干擾能力差，這些電磁干擾就會導致計算機意外重啟等現象的出現；強大的電磁干擾還有可能使得顯示器被磁化，進而導致顯示器的偏色故障等。

3 計算機硬件故障排除技術

3.1 肉眼觀察。首先仔細檢查計算機的周邊環境和設備，包括：室內環境、插頭插座接觸程度檢查、用戶操作方式合理性確認等。

3.2 最小系統法。計算機是多組合的工作模式，許多外設可以熱插拔，而外設故障是可能導致系統異常的。要確定具體的問題，需要不斷地縮小范圍。可以考慮先將計算機最簡化到可基本引導的程度，只留電源，主板和CPU這最小系統化的組合。

3.3 逐步添加法。即在最小系統工作正常的前提下，逐步添加原來拆除或打開屏蔽裝置，直到系統故障重現，可以確定故障所在。

3.4 替換法。這一方法的應用往往要結合其他方法。先基本確定故障硬件，然后再采用好的部件替換故障部件。替換過程中，最好采用同一種型號的設備，這樣避免引來設備兼容的新問題。

4 計算機硬件常見故障及對應解決方法

4.1 CPU的維護

CPU是計算機的重要處理部件。CPU在正常使用過程中出現故障的幾率很小，但作為計算機最核心的部件，對CPU的日常維護還是很重要的。

1）正常使用CPU要保證CPU工作在正常的頻率下，盡量不要通過超頻來提高計算機的性能。計算機正常工作時，要保持主機位置的穩定，不要輕易移動CPU。安裝時要注意安裝到位，以免引起不必要的故障。

2）保持良好散熱現在的CPU發熱量都比較大，如果CPU不能很好的散熱，就有可能引起系統運行不正常等故障，選擇一款好的CPU散熱器是必不可少的。CPU散熱器根據散熱原理可分為：風冷式、熱管散熱式、水冷式、半導體制冷和壓縮機、液態氮制冷等幾種。常用的散熱器仍然是風冷式。

3）定期進行清潔灰塵過多會造成散熱不良、引起CPU故障，要經常對散熱風扇進行除塵，保持CPU插座周圍清潔。

4.2 主板維護

1) 隨著計算機的使用期限延長，會發現電腦系統的時間會變慢，雖然對其校準過，但仍解決不了。是電腦主板電池引起的。在更換電池后還是如此情況，很大一部分原因是主板的時鐘電路的問題，這種情況需要及時聯系廠家或者維修服務部門。

2) 電源指示燈不亮。開機后電源指示燈不亮，許多用戶是將主板拆下然后重新安裝在主板上，導致出現指示燈問題。首先，可以檢查電源是否正常，如果電源沒有理由，那么原因很可能是一個電腦主板的問題。一個被懷疑主板燒壞，一種檢查主板，如果發現曲折的現象是由接觸不良線。可以拆下主板，重新安裝螺絲固定后重啟。

3) 外置移動存儲設備計算機無法識別現象。移動硬盤或其他移動存儲設備不被計算機識別，且會聽到異常的噪音，首先應該采取的辦法是檢查傳輸接口連接好，沒有任何問題，就說明驅動器的傳輸端口指示供電不足。大多數電腦主板傳輸端口可滿足大多數的存儲設備，但一些特殊的移動設備，由于設計會使主板的供電不足，在這種情況下，這種情況下可以采用移動設備的另一條電源線。

4.3 內部存儲

1)長期閑置的電腦無法啟動。出于各種原因，用戶可能將電腦閑置很長一段時間，在突然開機后系統會警報，屏幕變黑，系統無法啟動。出現這種情況主要的原因可能是內存的問題。方法是檢查內存的位置是松散的。內存條的接觸不良也會導致計算機系統無法啟動，可以嘗試重新將內存條拔出，清理內存槽后將內存條再插入插槽，最后再次開機啟動。

2)在系統運行時，經常會出現運行程序發出運行錯誤的提示，如“非法操作”的消息。經過分析，原因是由于計算機的硬件不兼容或硬件本身存在故障。

4.4 電腦的硬盤問題

(1)硬盤讀寫故障。常見兩種情況，一是硬盤不讀，就是不能被電腦識別，具體體現是對電腦硬盤的基本信息諸如主板、電源、等信息不能顯示，出現這種情況應該是硬盤本身的構造由于長期使用出現了數據接觸不良，里面出現了數據線斷裂的現象，應更換線路，排除問題。二是讀寫硬盤信息錯誤。表現在誤讀硬盤容量。出現這種情況可以重啟電腦，進入bois設置程序，檢查硬盤屬性，若能顯示正確的硬盤容量，則要通過軟盤啟動到dos環境，檢查電腦空間分區。很可能會發現分區異常，重新分區，格式化重新啟動電腦。

(2)硬盤工作噪音大。硬盤驅動器的速度要根據不同的設計有不同的要求，不同品牌的硬盤在工作時聲音大小不同，排除設計的因，主要原因是底盤設計和硬盤安裝的問題。解決辦法是更換主機機箱或者重新安裝硬盤。

硬件技術范文第5篇

關鍵詞:計算機；硬件組裝；維護伴

隨時代的發展,科技的進步,計算機已逐漸深入到人們的日常生活中,人們利用計算機工作、學習,一旦計算機出現故障,人們將無法正常的進行工作。因此,掌握計算機硬件組裝和維護技術對人們而言十分重要,此外,做好計算機硬件和維護工作,也能減少人們的經濟損失。

1計算機硬件組裝具體步驟

1.1組裝機箱機箱作為計算機硬件的主要部分,在組裝機箱時,應先固定主板,然后,再將螺絲擰緊,確保機箱處于穩定的狀態。1.2安裝電源通常情況下,機箱電源都會安置在機箱內部左上方,然后,使用4個螺絲將其固定,但需要注意的一點時,電源風扇的方向應朝著機箱外面,從而讓風險能起到散熱的作用[1]。1.3安裝CPUCPU是計算機主板的核心組成部分,它對計算機的影響較大,如果CPU出現問題,計算機硬件系統則無法正確運作,甚至導致計算機癱瘓。因此,在安裝CPU時,工作人員應小心謹慎,對號入座。此外,由于CPU發熱量較大,所以,應在CPU上面安裝一個小風扇,并使用螺絲固定小風扇。另外,要將風扇的電源與主板對于的接口相連接,這樣才能保證小風扇正常運行。1.4安裝內存在安裝內存條時,需要將內存條安置在主板的插槽中,并利用插槽兩邊的扣,固定內存條,對于內存條的缺口,應與插槽對于,然后垂直壓下內存條。1.5安裝硬盤在安裝硬盤時,需要使用4個螺絲,將硬盤固定在機箱前部,并把硬盤的數據線與電源分別和主板機箱相接,進而實現數據儲存和數據讀取的功能。1.6安裝顯卡在安裝顯卡時,只需將顯卡對準主板上的插槽,將顯卡按照其接口下壓,然后使用螺絲擰緊即可。1.7連接控制線在確定機箱上的指示燈、開關機、主板接口、重啟鍵的具有位置后,然后區分其正負極,遵循具體的要求和程度,連接控制線。1.8安裝計算機外部硬件在安裝計算機外部硬件時,只需找到相應的接口,連接其數據線即可,這樣就能使外部硬件正常的運行。1.9接通電源接通電源是安裝計算機硬件最后一部分,在接通電源后,如果顯示屏沒有出現異常狀況,則說明,計算機硬件組裝的正確的。反之,如果計算機顯示屏或者其他部分無法正常操作,工作人員應重新檢查計算機硬件安裝程序,分析出現錯誤的原因,從而解決問題。

2針對計算機硬件維護技術的研究

2.1顯示器顯示器作為計算機數據輸出的設備,它在計算機中起關鍵的作用。如果操作不當,顯示器將無法顯示內容,同時,也會減少計算機的壽命。因此,做好計算機顯示器的維護十分重要。在維護顯示器的過程中,工作人員應定期清理顯示器的灰塵,切勿使用酒精一類的液體擦拭顯示器,并保證顯示器處于干燥通風的位置,以避免顯示器受潮而無法正常使用。其次,在清理顯示器必須要保證計算機處于斷電的狀態,在完成清理后,30分鐘后再打開計算機[2]。2.2鍵盤盡管鍵盤對計算機的影響較小,但如何鍵盤出現故障,人們則無法在計算機中輸入文字和信息。另外,人們應定期清理鍵盤中的灰塵,以減少灰塵對鍵盤的損害。2.3鼠標鼠標作為最常使用的外部硬件,其一旦發生損壞,人們將無法操控計算機中的軟件和文件。所以,對于鼠標的維護也是至關重要的工作。在維護鼠標的過程中,要盡量避免用力敲擊鼠標的彈性開關,定期清理鼠標光標中的灰塵,并在鼠標下放置一個鼠標墊,從而防止鼠標在使用時受到磨損。2.4對于計算機內部硬件的維護在維護計算機內部硬件時,首先,我們所應做的就是維護CPU,CPU作為計算機主板的核心部分,其功能和作用影響著計算機的運行。2.5采用科學的維護技術維護計算機硬件幾種常見的方法主要有:直接觀察法、拔插替換法、最小系統、逐步增減、組件比較、專業診斷軟件檢測。因而,當計算機出現故障時,維修人員應根據計算機故障的實際原因,選擇適當的維修方法,通常情況下,直接觀察法比較常用,它不僅能幫助維修人員確定故障的具置,也能使維修人員提升維護效率,但其他幾種方法也是非常有效的,如:專業診斷軟件檢測,它通過先進的科學技術迅速的堅持故障的原因位置,并為維修人員提供檢測方案。

3結語

總而言之,在組裝和維護計算機硬件的過程中,計算機使用人員要提升維護意識,按照計算機具體的維護要求和操作方案,正確的使用計算機中,并定期對其進行維護。此外,維修人員也應掌握相先進的維修技術,從而有效的對計算機進行維修和組裝,只有這樣才能保證計算機能夠正常的運行,為人們的工作和生活提供良好的便利條件,進而提高人們的生活品質。

參考文獻

[1]夏德宏.關于計算機硬件組裝與維護的原理與方法[J].信息化建設,2016,(02):12-23.