第一篇：计算机硬件维护原则与方法
[摘要]在数字信息化时代，计算机的应用范围越来越广，人们的工作和生活都离不开计算机。每台计算机的使用寿命都是有限的，使用时注重对计算机的保养和维护有助于延长计算机的使用寿命。然而，大多数用户缺乏计算机维护的相关知识，往往在计算机的使用过程中由于不适宜的环境和不良的使用习惯造成计算机硬件的过早损坏，导致电脑提前报废。通过对计算机硬件的维护原则与方法问题进行探讨，有助于普及相关知识，并延长计算机的使用寿命。
[关键词]计算机；硬件维护；方法
随着科学技术的提高和互联网行业的发展，计算机凭借其简单、便捷、高效的特点成为人们工作和生活的必要设备。由于人们对计算机的维护知识了解过少，在使用计算机时不注重保养，常常会使计算机提前老化，最终报废。为了最大限度地延长计算机的使用寿命，维护其硬件设备是至关重要的。重视对计算机硬件设备的维护，学习相关常识，最大限度地利用计算机是我们每个人应掌握的技能。
一、维护计算机硬件的三大基本原则
1.预防硬件损坏计算机的硬件组成包括：中央处理控制系统、输入系统、存储系统、输出系统、电源系统等。这些硬件均是由各种精密的电子器件、机电器件和系统软件等组成，所以一旦硬件出现问题，必然会减少计算机的使用年限。计算机的硬件故障主要有两方面原因：一是硬件的质量各有不同，二是用户的使用方式不当。我们应当防患于未然，掌握正确的计算机使用方法，养成良好的使用习惯，避免计算机出现故障，减少维修次数，这样才能延长计算机的使用寿命。养成良好的使用习惯要从小事做起，如在关闭计算机时要按照正确的步骤操作。在停止使用计算机后，要将电源插头拔出，不要长时间通电，防止损害电池或漏电。应用软件时，要下载正版软件，保护系统的安全。在环境条件允许下，使用计算机时尽量保持通风状态，雷电天气下尽量不要使用计算机。用户可以使用小型电风扇或散热板辅助计算机散热，将计算机的工作温度保持在18到30摄氏度之间，避免烧伤硬件设备。不要将计算机放在阳光直射的地方，以免损坏计算机的屏幕。安放位置要干燥，避免计算机受潮损坏硬件。用户应当学习一些计算机硬件维护的知识，在计算机出现故障时可以准确判断是否由硬件损坏造成，以免错过硬件维修的黄金时期。2.注重硬件清洁在正确使用计算机的前提下，还要注重对计算机内部进行清洁除尘来保证内部运行的通畅。例如，在计算机运行时，机身需要自行散热，过多的灰尘会减缓风扇的转速，产生噪音，影响计算机内部元件散热速度，易使计算机温度过高而损坏硬件。计算机的不同部位清洁频率有所不同，作为硬件所在的主要部位，主机的清洁一般为每六个月一次。因为主机需要为硬件散热，所以存在许多通风口和散热口，导致了主机的电源、CPU散热风扇、主板和显卡上堆积了很多灰尘。清理主机时要使用计算机清洁专用的小号毛刷，轻轻地扫去灰尘，也可以使用小功率的吹风机吹去浮灰。在灰尘囤积过多的地方，可以用棉签蘸适量的无水乙醇轻轻擦拭。清洁时应注意把握力度，切不可用力过猛损坏主机硬件。3.维护硬件的顺序在大致掌握预防硬件损坏的措施和清洁硬件的方法后，还需要对硬件的维护顺序有所了解。在计算机发生故障时，通常的检查程序是先外设后主机。相对主机来说，鼠标、键盘、显示器等外部设备较为简单，故障易被发现和排除。主机则情况复杂，应先电源后部件，电源容易被忽视，有时电源的功率不足，使输出的电流不稳定，从而导致硬件故障；先断电后通电，在检查故障时要先使计算机处于断电状态，检测是否有在断电时才会消除的故障，排查完毕后才可通电，检查在通电状态下显露出的故障；先易后难，检查时可以先尝试易发生的简易故障，如灰尘过多、数据线或插卡接触不好等，排除过后再检查硬件是否损坏等；先普遍后特别，检测时要先从常见的计算机硬件故障入手，逐一排除后再判断特殊故障，这样可以既省时又省力。
二、检测计算机的故障
当计算机出现故障时，一般使用排除法来确定故障所在位置，要确保该故障不是由灰尘引起的再进行检测。第一，最简单也最直观的检测方法是插拔替换法。插拔替换法需要有另一台可以正常工作的计算机配合，根据故障计算机所呈现的问题，将所怀疑的故障部分如显示器、硬盘、显卡等拔下来，替换安装到好的计算机上再运行检查，不能使计算机正常工作的部件就是有故障的，如果该部件没有问题可以继续更换下一个部件，直至找出故障。插拔替换法的弊端是检查的时间过长。第二，是表面观察法。主要通过看、听、闻、摸四种方法来判断检测故障。看，即为通过眼睛观察各部分是否有损坏，如观查各部位的插头、插座是否歪斜等。听，即为监听电风扇的风速是否正常，显示器、主机等设备的工作声音是否异常。闻，即为寻找是否是主机或板卡中有烧焦的气味，判断故障所在位置。摸，即为通过触摸感知元件是否有松动或过热的迹象，或者判断靠近CPU、显示器等外壳部分温度是否正常。这种检测方法只适用于硬件有损伤的情况。第三，是用专门的硬件诊断软件诊断。诊断软件根据其固有的系统程序设计专门检测硬件故障，且可以快速诊断出故障的原因。例如，诊断软件“诺顿工具箱”，不但可以快速诊断出计算机内各个部件的运行情况，还能对系统的稳定能力进行评分，对于发现的问题也会做出仔细的分析评价，大大节约寻找故障的时间，节省人力和物力资源。第四，是最小软硬件法，即将计算机整体分为最基本的软件和硬件部分。最小的硬件组成包括为电源、主板和CPU，这个部分没有任何线路的连接，只有主板和电源相连，将其他部分隔离开，接通电源，根据该部分的机内扬声器发声来判断中央核心系统正常与否。最小的硬件系统为电源、主板、CPU、内存、显示卡和显示器、键盘、鼠标及装有系统的硬盘，将该部分与其他部件隔离开，连通电源，根据该部分是否可以正常启动和运行来判断故障所在。
三、维护计算机的主要硬件
1.维护计算机的主机在计算机的构成中，主机占据着主导地位。主机包括许多重要的硬件，例如CPU（中央处理器）、主板、显示卡、声卡等，这些硬件分别负责计算机的核心管理、传输信息、读取信息、接受信息。维护主机的工作是维护计算机的重中之重：其一，按照正确的计算机关机步骤进行操作；其二，不要随意打开计算机的机箱，尤其不能在计算机运行时触摸电路板；其三，主机应处在通风顺畅、干燥的环境，在运行时温度应为18到30摄氏度；其四，保持主机机身内的清洁度，注意灰尘的打扫；其五，不要在主机运行时随意移动主机，将主机远离有水源的地方；其六，不要将装有液体的器皿放置在计算机附近，防止液体进入主机内部使计算机短路损坏。2.维护计算机的显示器显示器主要负责将信息内容显现出来，是计算机的重要组成部分。在对显示器进行维护时要注意以下几方面：其一，显示器的亮度和对比度可以调节到适宜的状态，亮度调节符合对人眼的基本要求即可，对比度搭配亮度调节；其二，不要随意更改显示器的分辨率，其对显示器的使用周期有着不同影响，可以通过设置屏保来保护显示器的屏面；其三，注意显示器上的灰尘清扫，灰尘过多会使显示器难以散热，可以采用显示屏罩或防尘罩来保护显示器。3.维护计算机的键盘键盘有其特定的维护方法：其一，在敲击键盘时不可用力过猛，也不能长时间按压；其二，注意键盘缝隙的清洁，可以使用键盘膜保护键盘，阻隔外界灰尘；其三，避免将异物掉进键盘缝隙中，如瓜子皮等，这会造成键盘的磨损，更不要将饮料、牛奶等洒到键盘上；其四，每隔一段时间将键盘从计算机的主机上拆下来，拔掉键帽，摇动键盘，清除灰尘，保护键盘。随着科技的进步和社会的发展，计算机已经渗透到人们生产和生活的各个领域，无论是工作还是生活娱乐，都已离不开计算机。因此，学习掌握计算机的基本维护知识是我们必修的课程，我们要努力学习计算机维护的有关知识，注重对计算机的保护，以期延长计算机的使用寿命。
参考文献：
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[3]薛玉芳,李洁琼,李亚军.数据库安全与防护性的技术研究[J].中国新技术新产品,2011(03).
作者：王洪涛 单位：黑龙江省黑河市职业技术教育中心学校
第二篇：计算机硬件维护在网络安全的重要性
摘要：随着时代的不断进步，计算机技术得到了快速发展，人们对网络安全意识也在不断提高。传统的计算机硬件设备已经无法确保现阶段的网络信息安全，网络信息安全正在面临着前所未有的挑战。如何有效提高网络安全问题已经成为目前炙手可热的话题，根据科学统计，计算机硬件的稳定性对网络安全有着至关重要的作用，本篇论文将对计算机硬件维护在网络安全中的重要性展开详细论述。
关键词：计算机硬件；硬件维护；网络安全；重要性
1.在网络安全中计算机硬件的重要性
计算机硬件设备在网络安全中有着至关重要的作用，举例而言，倘若计算机在运作过程中处于恶劣的网络环境下，那么势必会造成计算机硬件的损坏，甚至是破坏目前稳定的网络安全性能，所以为了使计算机硬件性能得到充分的发挥，且始终处于安全范畴内，就必须根据计算机特有的性质来安装有针对性的网络安全设施，从而最大程度降低外界环境对硬件设备的冲击。当然，计算机硬件在运行过程中受到的外部环境影响，主要指的是天气等因素。比如说：硬件暴露在温度较低的环境下，会降低自身的使用性能，甚至出现设备坏损、网络安全不稳定等情况。所以不难发现，正确、有效的维护计算机硬件是确保网络安全的重要途径。
2.计算机硬件体系对网络安全的重要作用
计算机硬件体系对网络安全的重要作用主要包含以下几个方面：首先，计算机硬件体系处于不正常的工作环境，会降低正常运行性能，自身使用寿命也会受到很大影响。倘若计算机硬件系统无法正常工作的话，自然而然在使用网络环节时安全性能也会大打折扣。其次，计算机硬件体系中包含与网络的硬件设备，比如说：网卡、网络电缆等等，网卡在安装过程中出现问题，会导致用户在上网阶段频繁出现数据传输中断的情况，久而久之，数据信息会受到网络波动的冲击，给用户上网带来不小的障碍。针对以上问题，用户在安装计算机硬件设施时，一定要遵守用户说明上的提示，假如在日常工作中出现问题，一定要注重计算机维护工作。
3.计算机硬件维护的注意事项
3.1做好预防工作，从而最大程度降低硬件损耗
计算机硬件在工作过程中一般会出现以下两方面问题：第一，由于用户的操作不当，造成硬件受损。第二，硬件自身参数没有达到国家标准。计算机处于正常工作的状态时，用户一定要具备良好的操作习惯，在平日需要对计算机硬件进行定期清理与维护工作，不要随意敲击键盘等。加强对细节处理的维护工作，能够有效缓解计算机硬件寿命快速衰老的情况，并保证网络的安全性。用户还要时刻关注计算机的硬件状况，外部设备易于观察，内部结构则需要定期检测。
3.2营造良好的计算机硬件工作环境
一般计算机的最佳工作温度应该在17度到30度之间，温度过低或者过高都会对计算机硬件造成损伤，降低其在网络空间使用的安全性能。在保障计算机硬件处于适宜的工作环境时应该注意以下事项：首先，控制硬件设备外部环境的温度，增加周边空气的流动性，避免太阳直接照射在计算机表面，而且计算机显示屏对荧光体也较为敏感，应该减少该类物品出现在显示屏的次数。其次，控制硬件设备外部环境的湿度，如果外界环境较为潮湿，会导致电路板出现发霉的情况，进而破坏稳定的网络安全性能，如果外界环境较为干燥，还易造成计算机产生静电等问题，由此不难发现，营造良好的计算机硬件工作环境是确保网络安全的必要条件。
4.通过计算机硬件维护工作来提高网络安全性能
4.1应用路由器来提高网路安全性能
路由器的使用对提高网络安全性能有着不可替代的作用，举例而言，在安装路由器的过程时，需要输入动态口令以及网络安全密码，从一定程度上而言，可以有效阻碍不法分子的入侵，保障了网络用户的安全性。而且路由器在使用过程中还需要进行有关HTTP的设置，该设置的目的是阻止不法分子通过远程控制的途径对网络数据进行获取，进一步提高了用户在使用网络时的安全性能。路由器的使用给计算机网络提供了双重保险，所以要加强对路由器的重视程度，定期进行检测和维护，以便于充分发挥其重要作用。
4.2加强计算机硬件维护工作
加强计算机硬件维护工作，以便更好的保障网络安全，目前所采取的措施可以分为以下两种，一种是通过建立相关的网络防火墙来实现网络保护工作，网络防护墙的作用就是最大程度的限制非法入侵计算机网络系统，从而避免用户受到黑客等不法分子的攻击。网络防火墙的设立有效提高了用户所在计算机的安全性能，既保证了网络数据、信息不受到侵犯，还能促进网络资源的安全共享。另一种是用户处于网络环境下可以使用入侵监测技术，即在上网过程中，用户及时对网络安全性能进行检查，尤其是对网络数据信息的安全性进行侦测，一旦发现计算机被入侵，说明此时网络体系存有不安全的因素，应该在第一时间寻求计算机维修人员的帮助。
5.针对计算机硬件常见问题应采取的具体措施
计算机硬件主要包含：中央处理器、内存、输入设备等。中央处理器是计算机硬件中重要的组成部分，其工作效率最为频繁，一般会出现由于温度过高，导致硬件损坏的问题，所以用户应该定期检测计算机中央处理器风扇手口是否正常工作，并经常进行灰尘清扫工作。计算机内存一般会出现收到指令无响应的问题，针对该现象，用户应该定期检查内存是发生移位情况，并经常清理内存卡槽的灰尘。
6.结论
二十一世纪是信息化时代，计算机的快速发展使其能够在人类任何领域得到广泛的应用，世界一体化的提出，也使得网络技术凸显重要，所以网络安全问题成为人们关注的热点。要确保计算机网络安全，就必须加强硬件维护工作，不断强化管理、完善维护措施，只有这样才能从根本上实现网络安全的保护任务。本篇论文主要从在网络安全中计算机硬件的重要性、通过计算机硬件维护工作来提高网络安全性能等方面展开论述。
参考文献：
[1]李克峰.计算机硬件全面维护的原则与方法探析[J].电脑编程技巧与维护，2016.
[2]曹娟红.硬件维护在计算机网络安全中的重要作用分析[J].信息与电脑，2015.
[3]丁允领.计算机硬件综合维护策略研究[J].计算机光盘软件与应用，2016.
作者：朱智刚 单位：南京市玄武中等专业学校
第三篇：计算机硬件远程实验室实现研究
摘要：由于传统的计算机的硬件设备在实验过程当中存在着一定的问题，在该文当中笔者提出了一种以云计算和真实实验板为基础的远程实验室，可以通过浏览器实现FPGA的远程配置，从而进行相关的实验，同时实验数据也可以通过服务器进行全过程的记录，从而实现了对硬件的合理调度。同时利用JTGA机制也可以实现实验快照的保存与恢复。此外，在该系统当中，实验预约功能也得到了很好的完善。在该文的研究当中以以上内容为基础研发了一种远程实验室，实验的结果表明该实验室可以进行广泛的运用。
关键词：云计算平台；计算机；硬件；远程实验室
1背景
当前阶段实验云技术是一种新型的技术，所谓的实验云就是将云计算技术融合到远程实验技术当中去。而将虚拟实验引入到实验教学当中去就产生了远程实验技术。传统教育模式由于虚拟实验技术的运用而得到了革命性的改变，当前阶段，在市场当中存在着许多针对实验教学的虚拟实验软件，同时由于现阶段大部分的高校都具有较为丰富的计算机网络资源，从而使得虚拟实验的物质基础已经具备。在虚拟实验室当中对一些实验进行模拟不仅对提高教学质量具有非常重要的意义，同时在某些情况下由于实验条件不具备，可以充分利用这种技术使得学生更高更加深刻的观察到实验的具体现象，此外通过虚拟实验室，学生还可以实现异地实验。从世界范围内来看，虚拟实验室的数量正在不断增多，在许多高校当中都具有较为广泛的运用[1]。
2云实验平台的总体设计
2.1总体结构
当前阶段云实验平台的框架主要由三个部分组成，即硬件系统、软件系统与参考文献。硬件系统是云实验平台的物质基础，硬件系统是指云实验平台的计算机硬件以及综合实验板节点、服务器以及交换机等硬件设施，硬件系统当中的所有设备都需要通过网络连接到一起[2]。在实验的过程当中所需要用到的软件以及数据库与运行于数据库当中的WEB服务被称为软件系统，软件系统是用户进行操作的主要区域，是机器语言转化到自然语言的重要工具，在云实验平台的软件系统当中，实验板是由WEB服务器负责管理的，此外WEB服务器还会对客户端的请求进行回应，从而使得实验功能能够顺利地完成，此外还会将相关的实验数据传输到服务器当中去[3]。通过软件系统，用户只需要通过手机或者平板电脑就可以进行相关的实验。在云实验平台当中，参考文献的格式已经不再局限于传统的文本文献，其不仅可以是文本格式，还可以是视频或者音频格式。
2.2服务端的软件设计
在云实验平台当中，服务端的软件具有重要的意义，是对整个系统进行调度的枢纽。用户通过服务端软件可以实现对实验的控制。在整个云实验平台当中，服务端软件是实验功能软件的基础，通过服务端软件，上层的实验功能软件可以获取对应的硬件接口。服务端软件按照功能可以被划分为三个模块，即网络通信模块、实验资源管理模块与远程硬件控制模块。网络通信模块是整个模块与实验板之间进行通信的通道，其原理是基于SCOKET通信机制,其可以完成数据的接收与发送功能，同时也可以和实验板之间进行有效连接。实验资源管理模块可以对实验板当中的所有资源进行管理，在虚拟实验的过程当中，实验资源管理系统可以实现对实验板连接请求的全过程监控，在完成连接之后，则会对实验板进行初始化[4]。然后加入热备的资源池中，同时借助心跳机制，能够及时发现实验板发生的死机现象并通知管理员处理。远程硬件控制模块可以将用户的控制命令按照相关的协议进行包装，同时通过网络向硬件实验板进行发送。
3云实验平台任务节点的设计
在云实验平台当中，任务节点端软件需要根据实验板的芯片ARM芯片的STM32进行设计，任务节点端软件实现对实验板的控制需要依赖硬件本身自定义的相关接口才能实现，这些接口主要包括：存储芯片、FPGA、网卡控制芯片、CPLD。任务阶段软件向上可以通过网络与服务段的软件进行连接，同时接受其所发出的控制命令，从而实现对电路板的操控，同时还会将相关的实验结果进行反馈[5]。任务节点端软件所具有的软件功能主要包括以下内容：将从服务器所接受的文件进行FPGA配置，同时将用户代码输入到电路板的程序的存储器，同时根据服务端软件的命令对实验板进行控制；完成心跳机制与硬件自检；分配实验板IP地址；在云实验平台当中，任务节点软件之间的关系如下图中所示：
4云实验平台关键技术分析
4.1实验板资源高效管理机制
在云实验平台当中，用户一旦通过软件申请了实验板，那么就会对FPGA进行相关的配置，从而使得相关的实验功能得以实现，在这个过程当中原有的文件会被最新下载的文件所覆盖。在这个过程当中，必然会涉及的一个问题就是替换问题，由于大部分的FPGA文件都是比较大的，这就使得配置的过程往往需要耗费较多的时间，而如果实验板一直在运行当中，那么上次实验所配置的FPGA依然还会被保留，而如果用户所需要进行的实验与上一次是一致的，那么FPGA就没有必要进行重新配置[6]。为了有效解决这种问题，我们将Cache调度的替换算法类比到分配过程当中去，在系统当中采用LRU算法。具体的实施方法如下所示：首先记录实验板当中的FPGA配置信息当中的实验，同时对不同实验板在最近的实验次数进行统计，当用户申请实验板时，如果其所需要进行的实验与最近在某实验板上所进行的实验的内容一致或者是相类似的话，且该实验板并不处于使用状态，那么这些实验板当中最最不经常使用的一块就会被分配给用户。而如果用户所需要进行的实验在最近都没有人进行过，那么系统将会把所有实验板当中最不经常使用的一块实验板分配给用户。通过这种方式进行实验板的分配对提升分配效率具有非常重要的意义。此外，为了防止出现挂机的现象，系统还会进行实验板的回收，即如果用户申请了实验板，但是该实验板在被分配之后很长一段时间之内都没有进行实验或者没有数据流通，那么系统将会判定该实验板是出于空闲状态的，服务端软件就会自动断开实验板与用户之间的连接，同时将实验板进行回收并分配给其他用户[7]。这种方式能够有效减少挂机现象的产生，从而使得资源浪费的现象大幅度减少。
4.2实验快照保存与恢复机制
用户在使用云实验平台的过程当中，往往会因为多种因素的影响，必须要在中途终止实验，而如果系统不具有备份功能，则用户在下次重新实验时就必须要从头开始，而无法恢复到上次的备份点，因此，为了用户实验的方便以及提高资源的利用效率，在该系统当中设计了相应的实验快照保存和恢复机制。该机制的实现需要依赖JTAG边界扫面技术，核心思想就是通过对FPGA芯片的扫描从而获取其运行状态的相关数据，同时将这些数据存储到数据库当中去，在进行实验的恢复时，在将所有的数据从数据库当中调出，并通过时钟将其置入FPGA芯片当中去。实验快照保存与恢复机制的主要三个部分的内容组成，即网络通信模块、边界扫描控制器与远程被测试目标。远程服务器在被启动之后，连接的请求被传送到服务器，服务器会对其作出回应，而本地客户端则会对远程服务器发送JTAG命令，远程服务器会读取该命令并同时向边界扫描器发送，同时边界扫描器会FPGA进行扫描并获取相关的信息，并将相关的信息存储到数据库当中去，党用户需要对这些信息进行恢复时，可以从数据库将这些数据调出，并置于FPGA芯片当中去[8]。其主要流程如下图中所示。
5系统功能测试
在进行系统测试时，首先需要进行文件传输的测试，其主要内容包括用户代码与配置文件的下载，同时将原始文件与系统所接受到的文件进行对比分析，对比的结果发现，文件在系统当中的传输是一种无损传输，代码文件的测试结果也同样表明文件文件在系统当中的传输是一种无损传输[9]。其次还需要对用户程序的执行进行测试，对其执行的结果与由Mars（MIPSassemblerandruntimesimulator)编译软件模拟执行同样的程序所得到的结果进行对比与分析，判断二者之间的结果是否完全一致，对比的结果说明用户程序的寄存器与存储器都是一致的[10]。
6结束语
在本文当中笔者所提出的云实验平台，不仅能够通过网络环境使得实验资源得以共享，同时还可以为学生进行毕业设计于课程设计等提供必要的实验基础，此外，对于解决现阶段高校实验室的建设也有着重要的意义，可以解决高校在实验室建设过程当中的重复建设以及资源利用率偏低等问题。在本文当中，笔者通过查阅大量的文献，并结合实际调查，设计出了该云实验平台，希望能对我国现阶段高校的实验教学有所帮助.
作者：王银媛 单位：武进开放大学教务处
第四篇：计算机硬件设计安全问题研究
摘要：计算机由软件和硬件组成，两者的地位相等。但与软件技术相比，硬件技术的发展明显滞后，其中以硬件的安全问题尤为突出，这无疑会降低计算机的使用性能。鉴于此，文章作者结合相关知识，浅析计算机硬件设计的安全问题。
关键词：计算机；硬件设计；安全
1概述
计算机硬件指的是组成计算机系统的物理成分，其中包括输入/出设备、芯片等。在计算机系统中，信息安全包括硬件、软件和通信方面的内容，因此可从硬件、软件和用户方面来实现对计算机信息安全的建设管理，但在这一过程中，硬件无疑成了影响计算机安全的重要因素。通过调查发现，计算机硬件主要在输入/出设备和存储介质上存在安全问题，具体表现如下：（1）在输入设备上，安全问题包括非法输入和输入不安全数据信息，其中前者是指非法输入可能损坏计算机内部的数据信息，而后者是指输入的信息带有病毒等。（2）在计算机系统中，一些输出设备具备记忆功能，因此仅需重复操作，便可再现有关信息，这无疑会造成计算机数据信息泄露。（3）计算机存储介质一般未设信息数据安全屏障，因此无法抵御暴力破坏、恶意攻击和非法拷贝等行为，从而造成数据信息泄露。可见，计算机硬件在安全方面仍存在问题，且若不加以完善，极易造成保密信息泄露，从而严重损坏了用户的利益，甚至造成社会恐慌。
2计算机硬件设计安全分析
计算机硬件的安全性能一般取决于设计阶段，且目前，在计算机硬件安全设计上，已取得了十分可观的成绩，其中较为常用的设计方案包括如下几种：（1）基于变异的硬件安全设计方案，其中“变异”主要从芯片老化、IC时序、噪声、温度和功耗等方面体现出来，且这些因素一般会受到CMOS制造技术、射频互联技术、等离子技术、纳米技术和光纤技术等的影响，因此这一设计方案在基于新兴技术的硬件中发展前景较好。但需强调的是，芯片内在的变异将不利于对恶意攻击的检测。（2）硬件木马检测，其中硬件木马指的是恶意修改、嵌入和变更原始芯片设计的行为，其是现今社会最重要的研究课题。一般来讲，常规的功能与结构测试无法检测出这一类攻击。在实际应用中，若不考虑工程变异，仅需先测出一段输入序列的泄漏功耗，再与仿真模型比较即可，但工程变异却增加了硬件木马检测的难度。可见，需进一步深化对硬件木马的检测。（3）PUF（不可复制技术）是计算机硬件安全设计的重要研究课题，其提供的是一组从输入至输出的映射关系，且这一关系依存在芯片制造工艺下，因此无法采用数学方法来进行逆向操作，从而保证了计算机数据信息的安全。但在目前的众多PUF方案中，一些因素的存在却使得PUF的安全性大幅度降低，如芯片结构的非线性特征较弱等。（4）非对称加密技术是一种基于PPUF的非对称加密系统，其中加密与解密所用的秘钥有所区别。一般来讲，通过用公共密钥和进行仿真，便可测出挑战信号的发出的响应，因为PPUF的结构会以公开的形式发表。但即便如此，也无法赶超原始设备的速度，因此可采用非对称加密技术来创建一种公共秘钥加密协议，用以地域物理和旁道攻击，甚至可将其看作可信设计的模块。总之，计算机硬件设计的安全性将对计算机的使用性能产生直接影响，且基于硬件的安全协议可解决基于第三方的可信计算、遥控/感芯片的开启等问题。
3计算机硬件设计的安全策略
综合上述分析，作者针对计算机硬件设计提出如下安全策略：
3.1内置安全确认
在计算机硬件中内置安全确认无疑对保证计算机数据信息的安全具有重要作用，其原理如下：在制造计算机芯片时，通过将PUE技术与EPIC技术结合来对计算机硬件的IP进行保护。其中，EPIC技术是一种针对IC设计理念的技术，即先利用EDA工具来得到所需的物理版图，再采用PUE技术来绘出以芯片变异为基础的PUFIC，最后再通过与加密的IC管理员版权促和来生成检测秘钥。实践表明，采用上述设计理念绘出的加密型验证模块可通过保护IC版图来保护原始模块，从而实现对计算机硬件的安全进行保护。
3.2外置辅助安全检测装置
外置辅助安全检测的方案采用了RAS技术，即先由秘钥管理中心制作一对秘钥（私用、公开秘钥），并用公开秘钥来保护计算机数据信息的安全，最后再通过安全芯片与秘钥存储器验证来共同组成外置辅助安全验证装置，其中秘钥存储器保护的对象是私用秘钥存储的数据信息，即在检测时，可利用RFID来对芯片内的电路数据信息进行读取及对芯片的安全进行验证，进而保护数据信息的安全。总之，在计算机硬件中外置辅助安全检测装置可通过秘钥管理来保护计算机硬件的安全。
3.3计算机硬件开发中的安全设计
关于计算机硬件设计的安全问题，内置安全确认和外置辅助安全检测装置都属于技术层面的策略，但很显然，这一问题并非仅为技术性问题，因此还应从硬件本身来考虑问题，即分别从下列三个方面来将安全设计贯穿在计算机硬件开发的全过程：（1）目前，计算机硬件的开发者普遍看重的是硬件的性能和质量，却忽视了安全保护的问题，这极易使计算机硬件设计出现安全问题。对此，应通过培训教育来提高计算机硬件设计者的安全保护意识。（2）为了保护用户的数据信息安全，在计算机硬件开发中，应对硬件的安全性能有所侧重，具体应着手于内设与外设层面，逐一完成对硬件的安全设计。（3）一般来讲，在计算机硬件设备设计完成后，既要测试其性能和质量，还应评估其安全性能。其中，在评估计算机硬件的安全性能时，应着手于输入/出设备、存储设备，从而提高计算机硬件的整体安全性。
3.4改进计算机硬件安全设计技术
与信息窃取技术相比，计算机硬件安全技术的发展存在滞后性，这将对计算机数据信息安全造成严重威胁。对此，应从如下方面进一步改进计算机硬件安全设计技术：（1）从计算机硬件安全设计技术的现状出发，找出其中存在的不足，并在分析的基础上逐步完善，从而提高计算机硬件设计的安全性能。（2）健全计算机硬件安全技术体系，即进一步密切计算机硬件之间的联系及在技术上的交互，从而实现对硬件安全的保护。（3）改进计算机硬件安全技术，其中较为前沿的技术包括量子、光学和生物计算机硬件，且这些技术的应用在保证硬件数据信息安全上提供了更为周全的思路。
4结束语
经过多年的研究，计算机硬件的安全性能有所提高，但在硬件设计上的安全问题仍是影响计算机数据信息安全的重要因素。鉴于此，作者通过查阅资料和结合工作经验，提出了如下几点建议：一是在计算机硬件中内置安全确认来保护计算机硬件的IP；二是在计算机硬件中外置辅助安全检测装置来保护硬件的数据信息安全；三是将安全设计理念贯穿在计算机硬件设计的全过程，并对硬件的质量、性能和安全进行统筹考虑；四是改进计算机硬件安全设计技术，并进一步完善硬件设计安全技术体系。总之，计算机硬件设计的安全研究是维护用户切身利益的要求，也是促进整个计算机行业健康发展的选择，因此应加以重视。
参考文献
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作者：马伟勃 单位：中航工业西安航空计算技术研究所
第五篇：计算机硬件性能对使用的影响
摘要：随着社会的不断进步，人们生活水平得到了长久的提升，尤其是在计算机领域，已经发生了翻天覆地的变化。计算机作为人类最伟大的发明之一，正在潜移默化的改变人们的生活，无论是在日常交往、还是在上办公学习方面都能看见计算机的影子。而为了让计算机的作用得到更充分的发挥，就必须了解计算机系统，在这其中最主要的部分就是计算机的硬件设施。如何通过提高计算机硬件性能成为目前炙手可热的话题。本篇论文将以计算机硬件性能对使用的影响为核心展开论述。
关键词：计算机；硬件性能；使用影响
1.对计算机硬件系统的剖析
1.1主板硬件
计算机系统的最主要成分就是主板硬件，主板在计算机的作用就如同人类的大脑，掌控着每一个环节的运行状况，并根据实际情况命令执行元件采取具有针对性的措施。若想保障计算机在日常工作的稳定性，必须确保主板硬件的安全性能。不同的计算机拥有不完全一致的主板硬件，但是鼠标、键盘以及显示器等设施都是最基础的计算机系统组成部分。主板芯片又分为两种，一种是模拟芯片，另一种是数字芯片，数字芯片在目前的计算机硬件系统中应用最为广泛。
1.2中央处理器（CPU）
中央处理器与主板硬件在计算机系统中拥有同样举足轻重的地位，中央处理器是计算机在运行过程中最高级的执行部件，它的主要作用是将系统传达的命令付诸于行动，主要进行数字的分析、计算以及逻辑运算等指令，当然在一定情况下，还可以起到对数据信息储存以及传递的作用。总而言之，一个性能强大的中央处理器可以提升计算机处理数据信息的速度，也可以提高执行命令的准确性。
1.3芯片集成
芯片集成在计算机系统展现为一块将多电路汇总的集成电板，该电板上有众多芯片元件，比如说含有较多脚本的元件以及功能较为复杂的元件等等。在早期的计算机系统中芯片集成主要以LSI和TTL为主，由于硬件主板拥有众多芯片，所以在生产和安全的过程中操作十分繁琐。而如今，芯片集成的空间得到很大程度的缩减，操作的可行性也有所提升。
1.4内存
内存，顾名思义是计算机内部用于存储数据、信息的元件，对于计算机系统而言，内存有两种类型，一种是永久性内存，一种是暂时性内存。永久性内存指的是只要不进行人为删除行为，该数据会一直存储在其中。而临时性内存只会在计算机进行数字计算或是逻辑分析时，对相应数据进行存档，执行环节一旦结束，数据将会自动被删除。由此可以看出，计算机内存的大小直接影响着计算机存储信息的功能。
2.组成计算机硬件的基本成分
2.1常规内存
计算机中央处理器处理数据的快慢情况主要受到计算机硬件系统的影响，而常规内存（即普通内存）在计算机硬件系统中的位置较为靠前，一般的地址范围在0KB到640KB之间，常规内存所在位置归类为DOS监管的范畴之内，所以常规内存在运行的过程中主要应用到外围电路的驱动程序与DOS操作体系。
2.2高位内存与高端位内存
高位内存、高端位内存与常规内存相比，在计算机硬件系统的位置较高，但是二者在存储方面以及运行方面仍存在着一定的差异。高位内存通常将信息存储在普通内存的最上方，其位置一般定位在640KB到1224KB之间，而高端位内存所处位置比高位内存还要高出一截，其地址一般定位在100000H以上，如果需要通过中央处理器对其进行查找，往往需要使用地址偏移法，已达到最短时间内完成运行的目的。
2.3扩展内存
扩展内存有效的解决了计算机硬件内存不够的问题，扩展内存的规格一般都在1MB以上，其地址定位与高端位内存相似，都在100000H以上的区间。扩展内存能力仍然受到中央处理器功能的影响，随着CPU功能的不断提高，其位置也将不断提升。
3.计算机硬件与使用性能的联系
3.1数据信息传递速度
计算机硬件性能不仅仅取决于自身运行数据的能力，还受到多方面因素的影响，举例而言，在选取计算机光驱时，不单单考虑其运行速率的快慢，还要衡量其内部电机的处理能力等等。数据信息传递速度是衡量计算机硬件性能的重要指标之一，任何一个计算机硬件都具有处理信息的功能，处理信息能力越高，其传递信息的速度也越大。何为数据信息传递速度，即在一秒的时间内，计算机硬件所读取信息量的大小。所以由此可以看出，数据信息传递速度越快，其计算机的使用性能越好。
3.2平均搜索时间
何为平均搜索时间，即计算机硬件在对某一数据进行搜寻过程中所使用的时间，举例而言，光驱在进行数据信息处理的过程中，其激光扫描会不停歇的在该监管区域内进行搜寻，直到找到指定目标为止。而从开始搜索数据到成功追捕指定目标所用时间通常被理解为平均搜索时间。平均搜索时间越短的计算机硬件，其自身性能也就越高。
3.3中央处理器的使用频率
中央处理器的使用频率可以理解为相应计算机硬件在处理数据信息的过程中占用中央处理器的次数。在稳定的数据、信息传递速度下，中央处理器运作的时间越多，其使用频率就越高，计算机硬件的性能也是最佳的。考虑以上三方面因素，可以全方位的判断计算机硬件的使用性能情况，只有在多个评价标准的共同衡量下，才能最准确的挖掘出计算机硬件与使用性能的联系。
4.计算机硬件性能对使用的影响
计算机硬件在进行数据处理的过程中，信息传递速度会发生变化。传递速度又分为内部传递速度与外部传递速度，这主要与显示卡的性能有着直接的关系。影响显示卡的因素主要包含以下几个方面：第一，三角形生成量，对显示卡考量的最重要因素就是其在每秒运行过程中生成三角形量的大小。第二，AGP纹理，即指在计算机内存无法有效的保障显卡处理能力的同时，所有硬盘AGP纹理将起到补充内存功能的特性。根据对以上因素的分析就可以准确的找到计算机硬件性能对使用的影响情况。
5.结论
随着计算机技术的不断发展，人们越来越重视计算机领域的使用安全问题，只要确保计算机硬件性能达到生产要求，其使用能力将得到一定的保障。计算机硬件的参数对其使用情况有着直接的影响，所以生产、使用环节中必须因地适宜，结合计算机实际情况，来配备最为匹配的硬件设施。
参考文献：
[1]杨佐勇.计算机硬件性能对计算机使用的影响[J].计算机光盘软件与应用，2016.
[2]罗克露.计算机组成原理[M].北京电子工业出版社，2015.
[3]汪东.计算机硬件性能对计算机使用的影响[J].黑龙江科技信息，2015.
作者：唐运韬 单位：南京市玄武中等专业学校
第六篇：导航计算机硬件设计研究
摘要：在我国科学技术快速发展的今天，DSP已经成为我国通信技术、各种控制器产品中的决定性器件，其在我国军事、通信、控制等多种领域的应用也较好地推动了我国社会与经济的整体发展。基于这种大环境，就DSP+单片机的双CPU体系结构方案对基于DSP的导航计算机硬件设计进行了具体研究，希望这一研究能够通过提出的一种单片机、DSP以及大规模可编制逻辑器件构建导航计算机系统硬件的全新方法，推动我国导航计算机设计的整体发展。
关键词：DSP技术；导航计算机；硬件设计
在我国传统的捷联式惯性导航系统的导航计算机中，采用Intel系列等通用型处理器为硬件核心来处理导航系统产生的大量实时数据是最为常见的导航计算机硬件设计形式，但随着我国科学技术的不断发展，DSP这一新型数字信号处理器开始在我国导航系统中得以广泛应用。DSP数字信号处理器本身具备着运算能力强大、专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计、具有特殊结构的微处理器等多种结构特点，这些特点也使得DSP数字信号处理器能够在小体积且低成本的前提下完成高精准、快速度的运算处理，这对于导航系统功能的更好发挥有着近乎决定性的推动作用。
1DSP的导航计算机的设计优势
为了能够对基于DSP的导航计算机硬件设计进行较好的研究，首先需要了解基于DSP的导航计算机设计所具备的优越性。具体来说，由于DSP芯片本身属于数字信号处理芯片范畴，可以将DSP视为一种信号处理运算的微处理器，即数字信号处理器。而在基于DSP的导航计算机硬件设计中，由于DSP这一数字信号处理器具备着数据总线和程序总线相结合的特点，这也就使得DSP数字信号处理器具备着更高指令的运行速度，而这种运行速度也使得其能够较好地满足导航系统导航计算机硬件设计的相关需求。由于DSP数字信号处理器本身采用两个流水线技术，这就使得其本身在进行数据处理时，往往会对滤波、矩阵起到较好的预算效果，而能够对计算后结果进行及时修正也是这一计算的特点。此外，由于DSP数字信号处理器还具备着体积小的特点，这就使得其在实现较快运算速度的同时，还能够较好地降低整个导航系统的开发成本[1]。
2系统总体设计
2.1导航计算机
以捷联式惯性导航系统为导航计算机硬件设计为目标，而为了保证该导航系统计算机硬件设计的顺利实现，就需要了解导航系统中导航计算机所需要完成的任务，经过调查数据的采集、数据的处理与运算以及导航数据的输出是捷联式惯性导航系统导航计算机需要负责的主要任务内容。具体来说，调查数据的采集要求导航计算机对惯性测量元件的输出信号、接受外部的系统和信息进行采集；而数据的处理与运算工作则要求导航计算机对惯性测量元件的初始对准、误差补偿、在线校正滤波和导航参数解算等数据进行具体的处理以及具体的导航计算，这一阶段的工作同样也是整个捷联式惯性导航系统最重要也最基本的功能环节；而导航数据的输出则要求导航计算机能够将自身处理与计算得出的数据进行输出[2]。
2.2传统捷联式惯性导航系统导航计算机
在传统的捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计中，Intel系列等通用型处理器为硬件核心来处理导航系统产生的大量实时数据是其导航计算机硬件设计形式，这种设计形式由于采用的硬件核心并非完全针对导航系统设计，这就使得传统的捷联式惯性导航系统的导航计算机往往存在着集成度低、运算速度较慢等问题，这些问题使得导航计算机硬件设计不能够满足捷联式惯性导航系统所要求的实时性、高精度导航需求，同时以往导航计算机硬件具备的功耗较大、电路结构复杂、体积较大等问题也加大了捷联式惯性导航系统的实用性，这些问题都在很大程度上制约了我国导航系统的相关发展[3]。
2.3DSP导航计算机硬件
文中所进行的基于DSP的导航计算机硬件设计研究中，选择DSP+单片机的双CPU体系结构方案完成这一导航计算机的硬件设计，其中DSP数字信号处理器负责导航数据的处理，而单片机则主要负责系统的I/O接口和外部接口设备控制。由于我国当下市场中存在着多种型号的DSP芯片，结合本设计的相关要求，最终选择TMS320VC33-12型DSP芯片，之所以选择这一型号的芯片，主要是由于其具备着运算速度快、可以在周期内对浮点数据或者定点数据进行实现并行的ALU和乘法运算操作两方面的特点所致。在完成DSP数字信号处理器的选择后，还需要对导航计算机中较为重要的AD转换器进行挑选，在这里选择采用ADS1258芯片的AD转换器，这样就能够较好地满足导航计算机需要的模拟信号向数字信号转化的需要，而由于采用ADS1258芯片的AD转换器具备着高精度、低功耗、低噪音的特点，这就使得其能够在满足导航计算机需求的同时，对其导航计算机的精度有较好的保证。而在本研究所应用的单片机选择中，为了能够与TMS320VC33-12型DSP芯片进行较好的配合，选择AT89C51型号的单片机，其本身采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，这就使得其能够较好地满足所进行的导航计算机硬件设计需要[4]。
3导航计算机硬件设计
3.1导航计算机系统总体结构
导航系统的主要任务是为了测量各种载体的即时位置、速度、航向等导航参数，具有实时性高、运算量大等特点，这些特点使得导航计算机的硬件设计直接关系着整个导航系统能否较好地完成自身工作。在所进行的捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计中，如图1所示为这一导航计算机系统总体结构图，从图1中能够看出该导航计算机的工作流程为：前端处理模拟信号由ADS1258完成采样转换，给DSP一个中断，读取各个通道的数据并存储在SRAM数据区，同时DSP进行测量元件的初始对准与误差补偿，这样就能够通过在线校正滤波和导航参数解算完成对系统目标的定位，最终单片机完成系统的I/O接口和外部接口设备控制。在导航计算机的硬件设计中，为了能够实现对模拟数据的精准采样并同时进行较好的数字信号转换，选择中断方式将/DRDY信号直接连接在DSP的外部中断信号INTO上，通过这种方式进行的捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计，就能够在保证信号高质量转换的同时，提高整个导航系统的运行效率[6]。
3.2AD转换器与DSP接口
在进行的捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计中，由于采用了无内部ROM存储器的TMS320VC33-12型DSP数字信号处理器，这就使得只有为其配备扩展外部存储器才能够较好满足导航系统的需求，这里的扩展外部存储器选择FLASH与SRAM配置方式。为了能够更好地实现导航计算机的设计，还选择了容量大小为3.0～3.6V、容量大小为512K×16位的AM29LV800BB-90E。由于捷联式惯性导航系统运行中需要进行频繁地读写操作，为此选择IS61LV51216快速存储器件，这一快速存储器凭借着自身具备的高集成度、低功耗的特点，能够较好地满足整个捷联式惯性导航系统的运行需求[7]。
3.3GPS信号接受环节
在捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计中，由于捷联式惯性导航系统需要进行GPS信号的接收，这就使得该系统中的导航计算机需要具备对GPS信号进行解码计算的能力，而由于GPS信号具备着信息量大的特点，这就使得捷联式惯性导航系统对导航计算机数据通信的稳定性与可靠性提出了较高的要求。在传统捷联式惯性导航系统的数据通信设计中，串行、并行、DMA、以及双口PAM等方式是较为常见的设计形式，但考虑到文中所进行的捷联式惯性导航系统的导航计算机硬件设计具备着实时性要求较高的特点，选择双口RAM的方法实现DSP和单片机的实时数据通信，这一设计综合上述几种设计形式优缺点而得来的。为了较好地实现这一设计，选择IDT7005S型号的高速8K*8双端口静态RAM，这一RAM能够实现与单片机组成接口电路时直接相连，如图2所示为这一设计形式的设计图[8]。
4结语
为了对基于DSP的导航计算机硬件设计进行较好的研究，提出了一种单片机、DSP以及大规模可编制逻辑器件构建导航计算机系统硬件的全新方法，并采用了FPGA实现外围接口的扩展、采用了高精度AD转换器采集惯导数据，这种设计由于本身省去了产口芯片部件，这就使得捷联式惯性导航系统的计算能力与导航精度都得到了较为明显的提高，这对于DSP导航计算机硬件的设计发展能够起到良好的推动作用。
参考文献
[1]刘炜.基于DSP的导航计算机硬件设计分析[J].计算机与数字工程,2013,02:248-250.
[2]石冰倩.基于DSP的导航计算机硬件设计[J].信息技术与信息化,2015,12:128-131.
[3]闫捷,徐晓苏,李瑶,王立辉.基于DSP与FPGA的嵌入式组合导航计算机系统设计[J].测控技术,2013,12:61-64.
[4]陈文蓉,李杰,蒋窍,刘俊,陈伟,陈箫.基于FPGA和DSP的嵌入式导航计算机的设计[J].计算机测量与控制,2012,12:3374-3376.
[5]张国龙,徐晓苏,扶文树.基于双DSP的嵌入式导航计算机分布式系统设计[J].中国惯性技术学报,2008,01:64-67.
[6]黄丽斌,周百令,单茂华.基于DSP的嵌入式导航计算机分布式系统设计[J].中国惯性技术学报,2003,04:17-20.
[7]杜萌,付梦印,王美玲.基于DSP的车载GPS/DR组合导航系统硬件设计[J].微计算机信息,2006,35:103-105.
[8]胡致涌,张国安.DSP导航计算机硬件电路的设计及应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2011,10:35-36.
作者：莫方 单位：广西壮族自治区贺州市公安局八步分局
