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由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:
(1)行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;
(2)抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;
(3)进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行器,达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
3、开关信号通道接口。机电一体化系统的控制系统中,需要经常处理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括:开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态,此状态作为控制依据。
(1)输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入通道(DI)。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
(2)输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器(如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
二、人机接口
人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。
1、输入接口。
(1)拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。
(2)键盘输入接口。键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有:
1)编码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码);
2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。
2、输出接口。在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
结语:
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要;同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
参考文献:
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[2]佘明辉。基于机电一体化系统接口技术的研究。江西电力职业技术学院学报。2006.(4)
关键词:原机原理,实验教学,接口技术
中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:16727800(2011)012019302
基金项目:湖南省光电课程组教学团队项目,衡阳师范学院教研课题(Jykt201007);湖南省科技计划项目(2011FJ3097)
作者简介:龙祖强(1974-),男,湖南湘乡人,博士,衡阳师范学院副教授,研究方向为模糊控制理论及应用;张登玉(1962-),男,湖南祁阳人,博士,衡阳师范学院教授,研究方向为量子光学与量子信息;许岳兵(1962-),男,湖南岳阳人,硕士,衡阳师范学院讲师,研究方向为嵌入式系统开发;刘灿(1984-),女,山东菏泽人,硕士,衡阳师范学院讲师,研究方向为自助控制技术。
1教学现状
微机接口技术是一种硬件软件相互交错且互为基础的应用技术,其教学内容枯燥抽象,课时数量不足,教师的教学难度较大,普遍存在有劲使不上的感觉。同时,学生对于这门课程的学习目的不明确,多数认为没有什么实际用途,对自己今后就业没有帮助。另外,本门课程要求学生对汇编语言有一定的基础,在当前浮躁的社会气氛下,急功近利的学生也不在少数,认为该课程不象高级语言程序课程那样立竿见影地解决许多应用问题。实际上,在工业、农业、国防,以及日常生活中涉及到微机接口技术的实例很多,比如自动称量包装系统,自动种子培育系统,自动火炮瞄准系统,智能电梯控制系统等等,这就要求教师在理论教学过程中,结合当今信息科技的新技术,引导学生对该课程有正确的认识,增加学生对科技的兴趣。在实验教学环节,教师可以尝试使用一些简单实用的案例作为实践教学的切入点,激发学生的学习动机,增强学生的求知欲,尽可能的改变学生学习主动性差,学习兴趣较低的现象。
学校现有的实验教学硬件系统老化,大多数是一些箱式实验系统。并且,实验系统能够提供给学生的实验项目一般是使用单个接口芯片(例如8255、8251、74LS273),实验过程中一些偷懒的学生不愿意亲自动手编写程序,只是简单地连接导线并调用固化程序来完成实验,从而导致实验设计过于简单,达不到实验目的。另外,教学设计不合理,部分院校在制定教学大纲的过程中理论和实践比例安排失调,实践教学安排过少,导致学生不能够充分利用资源进行有效学习。
2教学改革
2.1改革实验内容和方法
传统的实验教学是从属于理论教学的,改革的思路是就要提高实验教学的地位。为了实现这个目标必须对原有的实验内容进行整编与更新。既要保证实验课与理论课的衔接,又要达到培养学生实际工程设计能力的目的。经多年的教学实践,我们决定继续选用8255、8279、8253、8259、A/D及D/A等通用接口芯片作为实验接口芯片,其中包括基础性实验、综合性实验、设计性与研究性实验,并且循序渐进地加大综合性实验和设计性研究性实验的比例。在此基础上,引入EDA技术是非常必要的。这样可以使得实验扩展为两部分,即常规的微机原理与接口实验和基于CPLD/FPGA硬件描述语言的微机原理与接口实验,学生可以根据自己的兴趣与爱好安排自己的实验,在实验设计上有更大空间发挥自己的想象力与创造力。具体的方法如下:
(1)要求学生做好实验课程预习。实验预习对如质如量在规定的时间里完成规定的实验内容是非常必要的,因此我们每次实验课结束前就安排下一次实验内容。要求学生根据实验教学目的和要求,结合课堂教授的理论知识,亦可通过互联网查阅相关资料,做好实验的准备工作,做到实验目的明确、实验原理明晰,实验内容充实。
(2)在实验开始前不再简单地给学生提供实验电路和接口程序,只提出具体的实验要求和实验目标,让学生通过实验预习以及对实验目的、实验要求的理解和分析,自行设计实验方案、电路和编写实验程序,以培养学生的独立设计能力。
(3)实验课时增设师生互动环节、增加学生之间的交流与讨论,改变以教师为中心的传统教学模式,建立“以学生为主体、教师启发为辅导”的实验教学新模式。
2.2整编实验教材
实验内容的更新必须反映到实验教材上。对于新实验教材的编写,我们应该摒弃旧的教材模式,更新的实验内容,且将重点内容放在接口芯片和实验器材的功能介绍上。为此,我们取消了具体的实验步骤、实验连接线图及实验程序,取而代之的是实验目的、实验原理、实验内容、实验教学要求、实验程序设计流程图及实验思考提问等内容。
2.3改进考核方法
对学生实验成绩科学合理的考核评定,可以有效地促进学生对课程的学习兴趣,是改进实验教学中的重要环节。为提高学生的实验能力和设计能力,我们应该根据接口实验教学的特点,建立一种多元化的考核方法,即不同的实验内容,考核的侧重点不同,综合地评定学生实验成绩。
(1)基础性实验考核方式。主要观察学生在实验中的基本操作能力,同时考察学生对实验原理的掌握程度和对实验仪器的使用能力。学生实验成绩由实验操作考核成绩( 60% ) 和实验原理知识考核成绩(20%) 、实验发挥部分考核成绩(20% )组成。实验操作考核成绩由实验设计方案、实验电路、实验程序、实验结果和实验报告构成。实验理论考核由学院统一组织,采用笔试考核确定成绩。实验发挥部分考核成绩主要考查选做部分的完成情况。不必每次实验对每个学生进行考核,可以采用抽查的方式,只要保证每个学生在一个学期内至抽到三次即可。
(2)综合性实验考核方式。综合性实验往往包括了若干个实验原理,考核目标应该考查实验原理的合理性,实验操作的正确性和可行性。学生实验成绩由实验方案设计、实验操作过程、结论与数据分析和实验报告组成,由指导教师根据实际情况以抽查的方式进行考核。
(3)设计性和研究性实验考核方式。对于这类实验,应该重点考查学生分析与解决问题的能力和创新的能力。学生实验成绩采用小论文答辩方式进行考核,学生要将选题综述、设计方案、实验过程、结果与分析整理成论文,由指导教师评阅后组织答辩并给分。
3结束语
“微机原理与接口技术”是一门重要的专业基础课,目前正面临着诸如教师难教学生难学的困境,也存在实验仪器老化实验内容陈旧的问题。经过几年的教学改革与实践,我们深化了课程改革和建设,提升了实验教学水平和质量。现有实验课程内容与方法、实验教材、实验考核方式比以前均有明显的改进,极大地调动了学生自主学习的积极性,增强了他们对实验学习的兴趣,培养了学生的综合设计能力和实践能力。
参考文献:
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[3]叶汉英.远程开放教育课程实验教学的实施与思考[J].实验室研究与探索,2005(2).
关键词:微机原理;接口;实践教学体系;远程实验;教学平台
中图分类号:TP301 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)31-7066-02
《微机原理及接口技术(含汇编)》是电类专业的一门专业平台课程,其主要任务是使学生从理论和实践的层面掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术,建立微机系统的整体概念,使学生具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力。但是,该课程理论性强,概念抽象,教师感觉难教,学生感觉难理解、难掌握,因些在精品课程建设中需要对传统的教学方式进行改革,精选教学内容,创新教学方法,利用网络平台,构建实践教学体系,激发学生的学习兴趣,适应教学改革的整体要求。
1 教学内容改革
1.1 理论教学改革
本课内容以80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主,很少结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。在改革时应注意:
1)制定合理教学大纲。教学大纲是教学计划、学科任务、学生知识水平及素质培养的目标要求。例如,针对我院计算机专业和物联网专业分别设置了该课程的任务、教学目标、学时分配、教学内容以及教学措施与评价手段。
2)教学内容详略得当。在教学过程中应注重学科体系的完整和前后内容的有机衔接,突出应用、详略得当,减少过多、过深的原理性分析。在教学中要做到:
① 基本概念解释清楚,重点突出;
② 理论教学与实践教学结合,现实微机举例与理论内容结合起来,增强学生的学习兴趣;
③ 引进项目案例,培养学生的创新设计能力;
④ 及时选择典型的习题或作业分析、讲解,巩固所学知识;
⑤ 补充微机方面的新技术、新动向,适应微机接口方面的发展。
3)教材和题库建设。教材和实验仪器内容陈旧,无法正确表达工程实际需要,为了满足社会需求和突出实验动手能力,改进教材、补充实验内容和编写题库。
1.2 实验教学改革—构建实践教学体系
《微机原理及接口技术(含汇编)》是一门技术性强、逻辑严谨、实验技能要求高和内容丰富的专业课程。如果学生只靠硬背是不能理解微型计算机的工作原理的,要引导学生在实验和实践中验证、应用所学知识。
该课程的实践教学改革着重研究构建实践教学体系,推进实践教学内容调整、整合,形成多层次、相对独立的实践教学体系。加大实验课学时比例,本课程传统的实验安排包括两部分:第一部分是汇编语言程序的调试,第二部分是常用接口芯片的使用,包括8253、0809、0832、8255、8259 及 LED 显示等。这些实验主要以实验箱为平台,实验时只需按说明书设定参数,按照步骤验证结果,得到仿真或屏幕显示数据,实验易操作,易实现,但是缺乏创新性,不利于培养学生的创新思维。在我校校企合作的基础上,该课程的实践教学采取多种方法:
1)实验箱扩充实验。许多实验箱上预留了扩充的接口或空间,可以进行二次开发,让学生进行自主型实验的设计和实施。
2)项目实例驱动实验。在教学实验中,针对8255或8253等接口芯片的内容和学生的实际能力,简化需求、降低实践难度,分析项目原理,帮助学生认识项目。学生通过团队合作以小组形式参与实例项目开发,完成从硬件电路图设计到汇编语言编程,再到系统调试实现系统功能的全过程。提高了学生的学习兴趣,锻炼了学生的动手能力。
3)开放实验室。教师、项目研究人员或学生可以在业余时间到实验室,利用已有实验箱或学校下拨的实验基金购买部分实验器材,自主完成一些综合性、设计性、甚至创想性实验;还可以将一些微机或者单片机、实验教学常用的开发板、仿真器或者各种芯片发放给感兴趣的学生,让学生在宿舍就能形成兴趣小组搭建自己设计的系统开发平台。
4)加强毕业论文硬件设计。为喜欢硬件的毕业生设置与微机系统相关的选题,学生根据自己的情况确定题目,通过分析选题、查阅资料,设计系统方案和总体结构,最终完成电路设计、编写程序和调试运行,总结完成毕业论文。
5)建立Proteus仿真软件实验平台。使用软件仿真是硬件实验教学的一种可行的教改方法,既可以进行验证性实验,也可以进行设计性实验和综合性实验,不仅节省硬件资源,还有助于提高教学质量,改善实践教学效果。
6)利用校园网和虚拟现实技术建构远程实验教学平台。网络环境实验平台使教师可以通过网络交互指导学生实验过程、解答问题及处理实验报告等。学生可以利用课余时间设计或验证实验,节约了实验成本和课堂时间。
7)强化专业课的教育实习。利用本课程所学知识,安排优秀学生到校企合作的生产实习基地研发或设计实际项目,提高他们的技术应用能力。
2 教学方法改革
2.1 传统板书与多媒体相结合
使用传统板书方式,教师将解题过程逐行书写在黑板上的过程是向学生展示解题思路的过程,易于引起学生注意和帮助学生分析思考。多媒体课件的制作与完善,会使原本枯燥的教学内容变得生动,活泼,能够加强学生对基本概念和基本理论的理解。例如:教师在课堂上运用仿真软件Proteus进行演示,学生可以清楚地看到电路内部连接及I/O接口连线,不仅加深了印象,而且可以激发学生的学习兴趣。另外,动画教学真实而直观地将程序的流程、指令的执行过程或者微机内部功能部件的工作原理呈现在学生面前时,在视觉上吸引了学生的注意力,帮助学生将教学内容化难为易、化繁为简。
2.2 建立课程网络教学平台
随着网络教学的开展,建立一个课程网络教学平台,给学生提供丰富的、满足需求的教学资源,给学生创造一个自学环境。通过网站学生可以获取包括大纲、课件、视频、题库和实验项目等教学资料,同时还提供自测考试系统以及交流平台,通过章节测试,学生可以及时将自己对所学知识的掌握情况、存在的疑问到网络上,教师也可以通过网络及时解答学生的问题,并根据学生的反馈信息调整教学手段与教学进度,不断提高学生对课程学习的积极性。
2.3 教学过程三步法
1)概括与比较:每章内容讲解前,可以先图或表的形式描述该章主要内容,明确需要掌握的、需要了解的知识点,并比较这些知识点与已经学过的知识的关系,使计算机的多门课程中相关的内容很好地融合在一起,帮助同学们学会知识的融会贯通。
2)提问与交流:在教学过程中,适当地提出问题,采用提问式、对比式、诱导式、演讲式和讨论式等教学方式,可以激发学生的学习兴趣,使学生积极参与到学习过程中,投入到问题的分析讨论中,充分发挥自身的主动性,激发灵感。加强与学生的交流,包括情绪、思维方式的交流,有助于启发式教学。
3)总结与测试:为了巩固所学知识和对知识的承上启下,在每章结束时有必要对章节内容进行总结和小测。一方面可以及时反馈学生对知识的掌握情况,及时答疑解惑;另一方面可以督促学生的学习,重视平时的学习,让学生学到专业知识,而不只是为了应付考试。
3 师资队伍建设
对师资队伍的建设,课程建设团队制定了师资队伍建设规划,建设一支学科基础扎实、实践经验丰富、长期保持稳定的实验队伍。
1)课程负责人定期组织精品课程的教研活动,针对教学内容、教学方法和手段的改革与创新等主题进行教学研讨活动。在教研活动中,课程建设团队的教师各抒己见,将自己在教学实践中新的创意、好的做法加以讨论,听取意见,取得共识。
2)组织多样化的教师学习。邀请专家或设备研发工程师进校为教师作相关技术的培训或指导;定期到外校考察学习、培训、进修,以便及时掌握新技术、新知识。
3)构建多层人才团队。通过内部培养和外部引进方式,保证课程师资队伍在学历、年龄、职称、知识结构等方面层次合理。
4 课程考核方式改革
本门课程要求硬件与软件结合、理论与实践结合,所以应当降低卷面理论知识考试所占比重,增加实验操作技能部分的考核。
1)课程考核成绩的评定应从闭卷考试成绩、平时上课、作业情况、实验考勤、实验操作技能、实验报告情况和参加涉及微机原理的各种比赛的情况等多个方面综合考虑。
2)注重过程考核,以学生真正掌握知识为根本任务,竭力培养学生的创新能力、自学能力和实践能力。
5 结束语
本课程的建设在教学内容上,重点研究如何提高课堂内的教学信息量的有效方案,协调好理论与实验的关系;在教学手段上,有效使用教学 CAI 课件和优质网络资源;在师资队伍建设上,构建实践教学体系专业人才培养。通过本课程改革,学生不仅为进一步学习后续专业课程做好准备,而且也为将来从事工程设计、设备安装及维修、系统调试等方面的工作打下坚实的基础。当然,本课程的教学改革将是长期的工作,这需要我们不断地探索,不断地总结经验,从而不断地完善课程的建设。
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关键词:存储模式,存储设备,接口技术,智能存储
1. 引 言
互联网技术广泛应用以及计算机技术的发展,人们对数据存储的需求及方式有了巨大的改变。表现在三方面:首先,许多应用系统,如电子商务,数据仓库,企业资源规划(ERP)和客户关系管理(CRM)等对存储容量有巨大的要求;其次,应用系统要求对数据进行快速有效的存取;最后,需要对数据进行有效的管理。本文叙述了存储模式的发展,相应的存储设备、存储接口技术等。NAS存储技术在图书馆的应用,实现了数字化管理。
2. 存储模式的发展
分为封闭系统存储和开放系统存储,目前主要以开放存储系统发展和应用为主(如图1示)。
图1
2.1 内嵌式存储系统
内嵌式存储系统(Embedded Storage, ES)就是把存储器内嵌于服务器中,比如我们熟悉的PC硬盘就是这种模式,其优点是简单易用,缺点是每个服务器只能保存有限数量的存储器件,而且存储容量和存取速度也受到服务器性能的限制。另外,如果服务器出现故障,则其存储系统也随之变为不可用,这是一个致命缺陷。
2.2 直接存储系统(Direct AttachedStorage DAS)
采用独立的外接式存储设备(如RAID JBOD等)并通过标准接口技术(如SCSI)与服务器连接。将对存储器件的读写操作从应用服务器中分离出来,高速接口技术从一定程度上提高了总体存取时间。DAS又称为以服务器为中心的存储体系。存储设备为通用服务器的一部分,该服务器同时提供应用程序的运行,即数据访问与操作系统、文件系统和服务程序紧密相关。当用户数量增加或服务器正在提供服务时,其响应速度会变慢。在网络带宽足够宽的情况下,服务器本身成为数据输入输出的瓶颈。
2.3 网络依附存储系统(Network AttachedStorage NAS)
NAS的结构是以网络为中心,面向文件服务的系统(如图2所示)。应用和数据存储部分不在同一服务器上,其中专用数据服务器不再承担应用服务,称之为"瘦服务器"(Thin Server)。数据服务器通过局域网的接口与应用服务器连接,通过标准LAN进行访问。由于采用局域网上通用数据传输协议,如NFS、CIFS等,所以NAS能够在异构的服务器之间共享数据,如Windows NT和UNIX混合系统。NAS系统的关键是文件服务器,专用文件服务和存储服务的服务器是文件系统所在地和NAS设备的控制中心,该服务器可以支持多个I/O节点和网络接口,每个I/O节点都有自己的存储设备。
图2 NAS
2.4 存储区域网络(StorageArea Network SAN)
SAN是以光纤通道(Fiber Channel, FC)实现服务器和存储设备之间通讯的网络结构(如图3示)。SAN的核心是FC,SAN网络路由器、交换机等, SAN设备需要使用光纤通道技术,又称为光纤通道路由器或光纤通道交换机。其中的服务器和存储系统各自独立,地位平等,通过高带宽FC路由交换机相连。SAN路由器负责把数据从服务器传送到存储设备或存储设备传送到服务器,SAN路由器使用光纤通道协议而不是TCP/IP协议,可避免大流量数据传输时发生阻塞和冲突。工作站通过局域网访问服务器,在各存储设备之间交换数据时可不通过服务器,减轻了服务器承受的压力。。
图 3 SAN网络系统及设备
3. 存储设备类型、接口技术简介
存储系统模型经历了ES、DAS、NAS以及SAN几个阶段,不管何种模式,都涉及存储设备及外界接口技术等问题。对于SAN来说,存储设备需要SAN路由器或交换机等。
3.1 存储设备
3.1.1 磁带库
磁带库设备包括自动加载磁带机和磁带库,自动加载磁带机有一个磁带驱动器和自动磁带更换装置组成,可以从装有多排磁带闸中拾取磁带并放入驱动器中,且支持例行备份过程。
磁带库具有自动备份和数据恢复功能外,存储容量可达数百PB,实现连续备份。自动磁带搜索可在驱动管理软件控制下实现智能恢复,实时监控和统计,摆脱人工干预。随着制造技术和生产工艺的改进,磁带库的性能还将得到更大的提高,从而在未来的存储市场中长期扮演重要的角色。
3.1.2 光盘存储设备
光盘存储设备(CD、DVD及其驱动器)是经常接触到的存储系统。光盘存储设备的优点是价格低廉,可靠性好,体积小,便于携带且可随机读写,保存时间长。然而一张光盘的存储容量有限,光盘塔、光盘库以及光盘网络镜像服务器就是基于此设想而开发的基于光盘的海量存储设备。光盘网络镜像服务器是一种可在网络上实现光盘信息共享的网络存储设备。具有大型光盘库的超大存储容量,而且还具有与硬盘相同的访问速度,其单位存储成本大大低于光盘库和光盘塔,因此光盘网络镜像器已开始取代光盘塔和光盘库,逐渐成为光盘网络共享设备中的主流产品。
3.1.3 磁盘存储设备
磁盘存储设备具有高性能,高容量,高可靠性的特性,是目前构建存储系统的主要设备。为进一步提高存储设备的容量和可靠性,每个磁盘存储设备可包含多个磁盘(磁盘阵列)。根据有无管理功能,这类存储设备可分成RAID(Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks,独立/廉价磁盘冗余阵列)和JBOD(Just a Bunch Of Disks)两种。RAID内置处理器以实现对磁盘阵列的管理,根据对性能的不同要求和相应的管理算法,分成不同的等级,如RAID0,RAID1----RAID6等。JBOD在物理特性上与RAID有许多相似之处,但本身缺乏内部管理功能,因此需要外部软件或硬件支持。
3.2 存储设备接口技术
存储设备通过标准化的I/O接口技术与服务器,SAN交换机通信实现开放式的系统互联。目前最主要的接口技术包括SCSI(小型机系统接口),iSCSI(internet SCSI ),光纤通道FC(Fiber Channel)。
3.2.1 SCSI
SCSI作为一种I/O技术方便了存储的操作和管理,可以为不同类型的外围设备提供统一的数据交换平台,另外SCSI还具有占用CPU资源少,支持高速数据传输等优点。经过多年的发展,出现了多种总线宽度,多种总线速率, SCSI总线仲裁方式等。特点如下;
高速总线技术提供可靠的数据传输;
方便的存储设备添加和连接;
SCSI设备间的高兼容性;
相当的总线长度。
3.2.2 iSCSI
iSCSI是结合了TCP/IP和SCSI的一项标准接口技术或协议,将SCSI命令和块状数据封装到TCP/IP包中来发送和接收。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中再通过网络转发,接收端收到TCP/IP包之后将其还原为SCSI命令和数据并执行,完成之后将返回的SCSI命令和数据在封装到TCP/IP包中传送回发送端。在用户看来整个过程就像访问本地的SCSI设备一样简单。由于iSCSI是建立在IP网络之上,易于将连接能力延伸到LAN区域之外,包括城域网和广域网,这使iSCSI具有更大的灵活性和较低的成本,也大大幅度降低了存储系统的复杂性。。iSCSI的最终目的并不是代替SCSI或光纤通道,而是使IP用户终端能够连接到基于SCSI以及光纤通道的存储设备上。
3.2.3 光纤通道
光纤通道FC(Fiber Channel)是存储系统中常用的一种介于I/O通道和网络连接之间的通信协议。。它综合了通道通信和网络通信的优点,能给不同设备提供高速的数据交换通道。现在常见的有100MB/S和1000MB/S两种速度。同时光纤通道也能提供比较远的通信距离,可达到数十公里。
光纤通道可以是点到点的直接连接,环型连接,还可以连接成网状。光纤通道协议是一个分层的通信协议,包括物理层(FC-0), 编码解码层(FC-1),桢协议流控制层(FC-02),通用服务层(FC-3),带上层协议层(FC-4)。光纤通道网络中的设备必须遵循光纤通道协议的各个层次来通信。
4. 网络存储技术的应用实例(图书馆应用)
随着技术的发展,需要存储和传播的信息量越来越庞大,信息的种类和形式越来越丰富,传统图书馆的机制显然不能满足这些需要,因此,提出了数字图书馆的设想。数字图书馆是一个电子化信息的仓储,能够存储大量各种形式的信息,用户可以通过网络方便地访问,以获得包括多媒体在内的各种信息,信息存储和用户访问不受地域限制。建设的数字图书馆,是一种运行在高速宽带网络上的、分布式超大规模的、可跨库检索的海量数字化信息系统资源库群,对有价值的图像、文本、语音、影像、影视、软件和科学数据等多媒体信息进行收集、加工、存储和管理,实现知识增值,并提供基于网络的电子存取服务。具体地说,图书馆主要希望实现三种应用:图书馆知识管理系统数据库、数字图书馆系统数据库和图书馆 Web 站点群静态页面存储。这样的目标无疑对存储系统的要求很高,既要求高可用性、高可靠度和大容量,还需低成本和易安装管理(图4示)。
图4 NAS在图书馆的应用
5. 总结与展望
存储模式已经历了四个阶段,各种存储设备和接口协议都有待完善,各种存储设备和技术正趋于融合,网络存储系统实际已得到应用(如在图书馆应用)。本文虽然做了一些简单的探索工作,却是远远不够的,其功能、需求、体系结构、实现技术都有待进一步的研究。由于宽带的发展、对存储系统需求的增加,网络存储正在迅速兴起。未来网络存储系统将是智能的、分布式的、虚拟化的存储系统 ,能够实现自我管理、自我优化和自我恢复的系统,因此,它必将引起人们的重视并更加深入的研究。
参考文献:
[1] 赵文辉 徐俊 周家林 李晨.网络存储技术[M] 清华大学出版社,2005
[2] 李培.数字图书馆馆原理与应用[M].北京:高教出版社,2004
[3] 张伟.网络存储技术的发展现状与应用[J].福建电脑,2003 (1)
[4] 罗宁.SAN与NAS融合技术的研究.计算机应用与软件[M],2004 (10)
[5] 建峰.数字图书馆信息存储系统架构的探析[J].现代情报,2005 (6)
论文摘要:针对“微机原理及应用”课程传统的教学内容存在弊端进行了分析,面向社会需求,对教学内容提出了新的整合,提出了与之相适应的教学方法。经过近几个学期的实践证明:新的教学方法提高了教学效果,加强了学生的专业基础,培养了学生的工程实践能力和创新能力。
提升应用型本科人才培养质量是地方性应用型学校的根本任务,我们必须牢固树立科学的教育发展观、教学质量观和人才培养观,适应经济社会的发展要求,及时调整人才培养方案,整合教学体系,改革教学方法、教学手段,才能切实提升学生的工程实践及创新能力。
“微机原理与应用”是淮阴工学院(以下简称“我院”)电子信息工程、电气工程及其自动化、计算机等专业一门重要的专业基础课,它承担培养学生专业基础能力的重任,也是学生参加考研的一门重要课程。这门课程具有课程内容信息量大、知识点零碎、理论教学多而实践动手少、很难提起学习兴趣等特点。本文将浅谈在教学中“如何教”及“教什么”的一些粗浅的体会。
一、本课程目前的教学内容及存在不足
目前,大多数院校“微机原理及应用”课程的教学现状不容乐观,主要表现在教材内容与微型计算机硬件的实际严重脱节、实验设备不配套、实用性较差等方面,学生普遍感觉学习难度大,学习效果不佳。目前,我院“微机原理及应用”课程教材和教学内容的模式仍然是以8086机型为主的16位结构,外设接口芯片及其接口方法也基本停留在8位或16位上。该模式的主要优点是入门相对容易、资料齐全、实验设备配套等。相比之下,缺点较为明显,主要表现在以下三方面。
(1)教材与教学内容和现有微机系统严重脱节。打开机箱来看,无论是cpu、总线还是常用的接口芯片,几乎找不到可与课本上相对照的实物。学生从书本那里很难得到他们的答案,从而丧失了进一步学习的兴趣。
(2)讲授的内容与社会需求相脱节。目前,技术上很少使用8086系统的cpu作为控制芯片去开发一个控制系统,所以学生往往很是糊涂,因为社会上普遍采用单片机、arm、dsp等作为控制器,8086系统已经不能适应社会的需要。
(3)教学配套16位微机实验设备陈旧老化,普遍不具备真实的微机实验环境。一般情况下,该模式的实验教学所用实验箱的结构是通过微机插卡的形式,通过一根扁平电缆将微机里的isa总线引至实验箱上,一些早期的实验箱更是通过 rs - 232串口建立的仿真实验环境。这样中断操作等重要的验证性实验不是在实际微机环境下运行的,没有真实感,学生往往只是照着实验指导书输入接线,只要不打错,不接错,就能得到正确结果。这样的实验使学生感到索然无味,容易误导学生,使有的学生有上当受骗的感觉,起不到应有的实验效果。另外,微机实验所用的配套微机陈旧老化,实验时接口损坏之类的故障频频发生,极大地影响了实验的正常进行。
二、适应社会需求,整合教学内容
教学内容采用模块化、菜单式结构。根据各个专业的人才培养方案要求的不同、授课对象不同、教学侧重点不同、学时设置不同(一般为48、56、64几种类型)等因素,将现有的“微机原理及应用”和“单片机原理及应用”两门课程教学内容进行整合,建议组织教学时,分为基础模块、提高模块、实用项目模块三大模块内容来组织。基础模块及项目模块为必修,而提高模块仅为考研学生开设。现在,我院普遍采用学分制,通过自由选课的方式选择自己需要的模块,以适应不同的教学目标和教学要求。
1.基础模块
基础模块以intel系列16位经典机型8086和mcs51单片机为主,主要讲述四部分内容。
(1)两种微处理器的结构。主要讲述8086和单片机的cpu内部组成、工作原理、各种寄存器的用法、各种标志的含义、物理地址的形成等重点内容,讲授要注意两种结构比较,找出差别,加强记忆。
(2)指令系统及其寻址方式。讲述典型的数据寻址方式,特别是常用的几种,讲解时引导学生思考寻址的目的及意义。要注意一些错误的写法,通过练习,让学生牢固掌握各种方式地址的计算、操作数的取写等内容。
(3)简单的汇编语言程序设计。讲述结构化程序设计的几种典型的结构,通过简单的程序,让学生掌握程序的基本构成和程序设计的基本步骤,重点训练学生的解题思路,同一问题可以通过不同的指令组织实现功能。讲解子程序的特点及定义方法,介绍一些常用的dos功能调用。
(4)中断及接口技术。包括中断技术、i/o端口译码技术、存储器扩展、8253a、8255a等常用可编程接口技术等。这些内容不但是微机原理及应用课程最基本的教学内容,更是学好高档微型计算机技术的必备基础和重要前提,教材编撰时必须坚持这一观点不动摇,以确保足够的篇幅和内容。
2.提高模块
提高模块则全面提升至以pentium微处理器为代表的32位机上,首重阐述pentium系列微处理器的段描述符及描述符高速缓存器,实模式、保护模式、虚拟86模式等模式,超标量流水线、高速缓存、指令分支预测等主要技术,适当引入常用的32位指令寻址方式和汇编指令、32位内存储器组织及其接口方法、32位外设可编程接口技术等以适应国内外微机教学从16位过渡到32位的发展趋势,使学生深刻领会和掌握主流微机技术的基本原理和衍变的具体过程。同时拿出一定的学时,选择一些高校的考研试题进行重点讲解,提高学生对考研知识点的掌握程度。
3.实用模块
以实用为目的组织教学内容。随着高等教育的普及和发展,大学生已从精英教育逐渐过渡到大众教育,培养应用型的技术人才已经成为许多普通高校甚至是重点高校的人才培养目标。因此,应该以实用为目的组织教学内容,重点以单片机作为控制芯片,适当弱化微机基本原理部分,加强接口技术应用。还可根据不同专业的就业需要选择企业、工厂里的一些微机应用系统实例作为教学主线,对课程内容和教学环节进行合理地设计和组织,增加实用性微机技术的讲授比例。
三、改进教学方法和手段,提高教学效果
1.实行启发式和讨论式教学
为活跃课堂气氛,我们设计了提问和讨论等互动环节。如在 mov数据传送指令的教学中,将正确的指令语句与错误的指令语句混编在一起,让学生指出其中存在的错误;用mov、push、xchg等多种指令实现两个存储单元的数据互换等。如在讲解结构化程序设计时,对书上的例子进行详细分析,让学生画出流程图,启发学生是否可以采用不同思路,选择不同指令,实现题目的要求,并对几种答案进行分析和比较。
2.着力推行基于问题和项目的教学方法
要突破传统的以教师为主导的讲授方法,结合教学内容中的第三模块即实用模块,特别在讲授接口技术时,以实际生产的控制项目实例来讲解,调动学生的兴趣,帮助他们形成解决实际问题的能力,使学生能够学有所用。比如讲解0809和0832的芯片时,我们以数据采集系统项目作为讲解例子,其中涉及了前向通道设计、采集的数据处理、采集的结果如何显示等问题,通过具体实例讲解,学生就能解决生产实际中数据采集这类问题。
3.采用多媒体教学手段,提高教学效果
由于“微机原理及应用”课程本身比较枯燥,因此,采用传统的授课方式效果很差。如果采用多种教学手段相结合的方式,将会取得较好的效果。对于需要总结和归纳的知识,采用板书的形式;对于一般介绍性知识,采用多媒体课件的形式;对于软硬件实例,采用多媒体课件与汇编语言编译软件emu 8086 eda仿真软件proteus 相结合的形式,将该类软件引入“微机原理及应用”教学,将使硬件教学事半功倍,学生很容易看明白内部电路的具体连接,并能直观看到电路对应的仿真结果。同时,我们还将以前做好的硬件系统带到课堂,让学生看到具体的芯片,增加其感性认识。
四、结论
“微机原理及应用”课程是电气信息类专业的本科生很重要的一门专业基础课,是一门技术性和实践性很强的课程。在经济飞速发展的今天,如何整合教学内容,使之既能适应企业对人才培养的要求,切实提升学生的实践能力和创新能力,又能兼顾考研等其他环节的较高的要求,是从事这一方面教学的教育工作者迫切要研究的问题。通过上述的一些做法,经过一年的教学,学生普遍对“微机原理及应用”课程教学改革效果表示认可,不仅学到了基础知识,也满足了部分学生的拓展学习,更重要的是教学内容与实际相结合,提高了实践能力。
参考文献:
[1]李继灿,等.计算机硬件教学与教材同步改革的思考[j].高等工程教育研究,2003,(3):20-23.
[2]艾德才.大学计算机硬件教学内容改革势在必行[j].计算机教育,2005,(3):76-79.
[3]马旭东,等.32位环境下微机原理与接口实践教学改革探讨[j].电气电子教学学报,2006,28(4):5-9.
早期工作主要针对大批量生产自动线和各类专用机床。70年代,在我国首次自行研制出立式和卧式加工中心。80年代,开始将信息技术引入传统的制造业并成为国内最重要的研究力量。在CAD/CAM、柔性自动化、精密加工以及数控方面开始艰苦的创业。90年代,本学科在制造业信息化、激光加工自动化、大型医疗装备方面的研究富有成效,尤其是在数控技术和制造业信息化方面取得了突破性进展,今天已形成相当规模的产业,总产值已超过5亿元,在数控和CAM/CAM/CAPP方面当属中国高校之最。进入21世纪后,本学科在数字制造、电子制造、微纳制造、工业工程等交叉学科领域开展了诸多具有创新性的研究工作,并成为国内在相关研究领域的排头兵。
目前,本学科已经形成了具有活力的学科方向及实力强且结构合理的学术队伍,建立了高水平的教学、科研基础平台,形成了学、研、产协调发展的态势,主要研究方向及其特色与前景如下:
1.数控技术与系统
此方向的研究与开发在国内处于水平,研究成果已转化成有相当规模的产业,年产值超过5亿元。现正在开发研究新一代的智能的、网络化的数控系统。
2.先进装备及其技术
结合国家支柱产业、国防、医疗等行业对关键装备的需求,研制实用高水平装备;参与企业重大关键装备或重型机床的数控化改造;研制数值化基础部件、先进功能部件及新型数字化装备。
3.制造业信息化技术
此方向的研究与开发在国内处于前列,在CAD/CAM/CAPP方面的研究工作已形成较大规模的产业,其中CAD和CAPP所占国内市场超过70%。在数字化样机、虚拟设计、多学科优化设计等方面的研究处于国内水平。
4.数字化制造
面向能源、运载、国防等领域的重大需求,在数字制造基础理论研究方面国内并具有较大的国际影响,承担了以我校为首席的973项目、国家自然科学基金重大、重点项目,研究工作具有国内水平。
5.现代设计理论与方法
以设计为主线,以机械、汽车等为载体,在机电系统动力学、动态、热态设计理论与方法、智能设计、优化设计、振动噪声及其控制、系统动力学与性能仿真、NVH分析与控制、测试与主动控制技术方面的研究具有特色。
6.液压气动技术
紧密结合国防需求,开展海、淡水液压系统及其元件的研发及电液比例、伺服系统与控制技术的研究;以FESTO气动中心为基地,开展气动伺服技术的基础理论、新型气动元件、电液/电-气伺服技术的研究。作为非国防口院校,此方向持续得到军方重大项目及基地建设的支持。
7.测试技术与无损检测
开展测量原理、实用仪器和自动检测装备以及评定理论与方法的研究;组建了教育部制造技术国际标准研究中心,开展GPS标准计量基础理论与技术的研究;针对输油、储油及大型工程中安检的需求,开展数字化无损检测的理论研究和实用装备开发,实现了学、研、产良性循环发展。
本学科较之国内同类学科的优势主要表现在:
·学术队伍:五位院士领衔,一批中青年骨干,包括长江学者9人,杰出青年基金4人,总装备部先进制造领域专家组组长1人,国家863先进制造领域专家组成员1人,教育部创新团队1个
·学科基地:数字制造与装备技术国家重点实验室
制造装备数字化国家工程研究中心
国家数控系统工程技术研究中心
国家CAD支撑软件工程技术研究中心
教育部制造技术国际标准研究中心
·学术地位:机械学科教学指导委员会主任委员单位
机械设计制造及其自动化教学指导分委员会主任委员单位
国家自然科学基金重大项目、民口军口973项目牵头单位
·学术成就:奖励(国家科技进步二等奖四项)
全国百篇优秀博士论文三篇
获得了国际SME大学奖
·学科产业:研究开发促进规模产业的形成(华中数控、天喻信息、天喻软件、开目软件)
学院在强化自身建设的同时,还先后与美、英、德、日、韩、俄、澳大利亚、新加坡、香港等多所大学、研发机构和企业建立了广泛的合作办学和合作研究关系,为引进和培养一流的国际型人才,积极参与国际竞争与合作奠定了基础。近十年来,学院承担并完成国家和企业的科研项目近千项,获国家科技进步奖9项、国家技术发明4项、省部级科技进步奖100余项。1999年以机械学院为核心的华中科技大学CIMS中心,荣获了国际制造工程师(SME)颁发的大学奖。今天的机械科学与工程学院形成了自己的学科优势和办学特色。它是国内高校同行中有竞争力的学院之一。
全日制博士研究生招生含直博生、硕博连读生、提前攻博生和统考生,其中2014年博士硕博连读比例约为45%,直博比例约为25%。
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学术学位招生目录 学科专业名称及代码、
研究方向
招生
人数
考试科目
备注
100机械科学与工程学院
080201机械制造及其自动化
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080202机械电子工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080203机械设计及理论
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080204车辆工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
0802Z1工业工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
2244运筹学(限工业工程专业考生选考)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
3336 生产计划与控制(限工业工程专业考生选考)
(2213、2215、2201、2244选一) ( 3311、3312、3314、3336选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080402测试计量技术及仪器
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3314 工程测试与信号分析
3315 误差理论与数据处理
3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术
3522 互换性与技术测量
( 3314、3315、3355、3364、3522选一)
专业学位招生目录 学科专业名称及代码、
研究方向
招生
人数
考试科目
备注
100机械科学与工程学院
085272先进制造
①2309 专业基础课
②1107 外语实际应用能力
③3546 专业素质和专业能力
【关键词】轨道交通通信系统传输系统
城市轨道交通通信系统是一个庞大的系统性工程,它直接为轨道的运营管理服务,是轨道交通的信息传递器和神经系统。作为城市轨道交通的一个综合性系统结构,主要由以下几个方面组成:传输系统、电话系统、视频系统、广播系统等。本论文主要对传输系统做深入剖析。
轨道交通通信系统主要完成三个方面的任务:一,必须保证轨道交通指挥和调度有效进行;二,要为广大旅客传输各种信息服务;三,维护设备和运营管理的服务。通过这三种任务和能力的完成,才能确保整个轨道交通通信系统的正常运转。
一、通信传输系统的功能分析
作为整个城市轨道交通通信系统的“神经”,各种信息都会通过这个“神经”系统的传输。在日常工作中,各种调度信息、电话语音信息、视频信息、自动检票信息等数据的传递都通过传输系统进行。而这些信息都是轨道交通正常运行的必要条件,如果一些信息的传输出现中断就会影响到轨道交通的安全。
当前,国内外所采用的传输技术一般用SDH、OTN等技术,可以兼顾技术的安全稳定性和先进性。这种性能的传输网络还应当具备以下几个方面的特点。第一,先进性。构成该网络的IP技术和SDH技术以及综合端口技术都处于国内外领先水平;第二,容量大。要满足整个城市轨道交通的通信系统畅通无阻必须才有SDH光纤技术。第三,网络自愈。在传输过程中一旦某个环节出现故障,该系统必须能够通过自身自愈功能消除故障和安全隐患。
二、传输系统的关键技术分析
当前,国内外主要传输系统有六种:OTN、SDH、ATM、宽带IP、IPoverSDH与IPoverWDM、以太网技术。这六种技术的特点分别介绍如下。
1.OTN技术。该技术是开放、传输、网络英文首字母的缩写,意为开放的传输网络。因此OTN技术的特点主要为:首先,能够合理利用接口模块处理各种物理接口和各种复杂环境中的通信协议。采用光纤技术,传输距离没有限制;其次对于数据、语音和视频传输具有很多优势;再次,该系统的适应性非常强,能够不断扩展适应各种标准端口的发展。
2.SDH技术。该技术是同步、数字和体系的英文缩写,意为同步数字体系。该系统广受青睐,是目前世界各国普遍采用的技术。SDH技术除了核心网应用以外,还可以灵活的提供需要的2Mbit/s通道。它有非常成熟的标准和产品,安全性、适用性和可用性都非常强,是世界各国电信传输的基础,其兼容TM、REG、DXC等技术模式,并可以在各种模式之间灵活转换。
3.ATM技术。该技术是异步、传输和模式的英文缩写,意为异步传输模式,该模式可以实现不同信息系统之间的传递和转换,例如电话、视频、IP数据等。该技术可以承载各种不同业务和流量之间的划分,并对其分析,实现数据的集成处理。
4.IP技术。IP技术是互联网迅速普及的后果,当前比较先进的IP承载系统有SDH、ATM和宽带IP,其中又以宽带IP为最优。由于轨道通信系网络并非专业地IP业务,其不适合在骨干网络中传输。但是宽带IP将成为未来传输系统的发展趋势。
5.IPoverSDH与IPoverWDM。以IP业务为主的数据业务是当前信息传输发展的主要技术标志。目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IPoverATM和IPoverSDH,两者各有千秋。IPoverATM利用ATM的速度快、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的。
6.以太网技术。该技术也是一个重要承载技术,但是与媒体无关,可以透明地将电缆和各种光纤对接。该技术比较适宜处理突发的IP数据流,采用了异步工作方式,具有很好的扩展性能,其速率可以扩展至10Gbit/s。其最大的特点是可以在光线上以最大速度传输,减少网管开支,提高网络结构。
一、我国企业会计电算化的发展
二、会计电算化应用中存在的问题
会计电算化是企业管理信息系统的一个重要组成部分,管理信息系统是财务、业务和人事等信息系统的有机结合。一个企业会计电算化系统的实施过程,同时也是企业管理理念、管理模式、业务流程等方面改造的过程。由于企业自身原因与外部环境的影响和财会工作自身的特点,现阶段我国会计电算化工作实施过程中存在着诸多问题,现分析如下:
(一)对会计电算化的重要性认识不足
目前,许多企业还未充分认识到会计电算化的意义及重要性。首先,许多企业领导者对会计电算化存在片面认识,认为会计电算化只是会计核算工具的改变,看不到其对会计职能、企业管理方法和管理流程的深刻影响,有的领导甚至认为会计电算化只是用计算机代替账册,仅把会计电算化当作树立企业形象的一种手段。其次,在会计电算化的具体应用中,多数单位缺乏对手工系统进行充分分析的意识,没有针对本企业自身的管理要求和运行模式,对会计信息系统进行相应的设置和调整。在不少财务人员看来,电算化仅仅是代替了手工核算,提高了核算效率,根本未认识到建立完整的会计信息系统对企业的重要性。
(二)缺乏复合型的会计电算化人才
关键词:无线通信;TD-LTE;优化;虚拟化
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)02-0268-03
随着现代社会经济的不断发展,科学技术水平不断提高,无线通信技术的发展也不例外。自无线电通信技术问世以来,通信技术领域每一次概念和技术的提出都为人类社会的发展做出了巨大的贡献。从基于蜂窝概念和模拟制式的第一代移动通信系统的产生,到数字传输方式与以时分复用接入(Time Division Multiple Access,TDMA)为标志的第二代移动通信技术的大力发展,乃至以码分复用多址接入技术(Code Division Multiple Access, CDMA)与多媒体技术为支撑的第三代移动通信系统以及当前炙手可热的第四代移动通信,无线通信领域的飞速发展依然彻底改变了我们的生活和工作方式。
1 无线通信系统发展概况
无线通信作为当前发展最快的通信技术之一,每一次概念与技术层面的突破,有效推动通信领域发展的同时更加速了现代社会信息化的步伐。
无线通信系统的发展先后经历了以全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,GSM)和CDMA One为代表的2G(Generation)系统、以基于CDMA空中接口技术的3G系统,并将迎来以正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)为空中接口技术的准4G系统。
最初的2G系统采用的GSM标准由欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)制定,采用基于频分复用(Frequency Division Duplexing,FDD)和TDMA技术的空中接口,占用900MHz、1800MHz与1900MHz频段,可支持9.6kbps的数据传输速率完成语音和短信等基本服务。在此基础上,2.5G系统——GPRS(General Pocket Radio Service)采用通用分组通信技术,数据传输过程不再占用固定的无线信道,从而更加合理地分配信道资源,可支持54kbps-114kbps的传输速率。为了满足人们对数据传输速率与多种业务传输的要求,继2.5G移动通信系统之后又出现了EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution),该系统能够与宽带码分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)系统兼容,采用多时隙操作,进一步将数据传输速率提高到384kbps。
3G系统——通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)采用WCDMA和时分同步码分多址接入(Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)、智能天线、联合检测等技术,进一步提高了无线网络通信的数据传输速率和安全性能。在3G系统的基础上,HSPA-High Speed Pocket Access,即HSDPA(High Speed Downlink Pocket Access)与HSUPA(High Speed Uplink Pocket Access)的提出是无线通信领域的又一大突破。该系统通过采用下行信道高速共享技术将下行传输速率提高到14.4Mbps;上行引入新的物理信道,采用分组调度功能、多码传输及混合自动重传等关键技术,有效提高了上行业务的承载能力。LTE(Long Term Evolution)是3GPP发起的长期演进计划,可支持FDD和时分复用(Time Division Duplexing,TDD)两种双工方式,采用扁平化IP网络架构与OFDM空中接口技术,上下行数据传输峰值速率可分别达到50Mbps和100Mbps。
未来的4G系统——LTE-Advanced是对LTE做出的演进,完全兼容LTE系统,支持100MHz带宽的同时进一步将上下行传输速率提高到500Mbps和1Gbps。
2 TD-LTE基本原理
TD-LTE(Time Division – Long Term Evolution)是TD-SCDMA长期演进系统的产物,采用OFDMA空中接口技术,有效提高了无线通信系统的上下行数据传输速率和频谱利用率,降低了系统传输的时延,同时支持语音、视频、在线网络游戏、高清视频点播等多功能业务。目前,TD-LTE以其突出的优势受到越来越多的电信运营商和设备制造商的支持和青睐。TD-LTE系统的基本原理如图1所示。该系统并未沿用UTRAN中的RNC-Node B结构,而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B结构,这些节点之间通过IP进行传输,并在逻辑层面上通过X2接口互相连接成为Mesh型网络结构,用于支持UE在整个网络内的移动性,从而保证接入TD-LTE移动通信系统的用户在使用网络的过程中能够平滑无缝地进行切换。基站e-Node B与接入网关(Access Gate Way,aGW)之间通过S1接口进行连接,该连接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的连接方式,一个基站e-Node B可以与多个接入网关进行互连。TD-LTE系统中的e-Node B具有对空中接口的用户平面和控制平面进行管理和控制的功能,aGW承载了对使用该系统用户的数据进行分组和汇聚的功能以及包括心灵状态管理在内的部分核心网功能。
3 TD-LTE无线网络目前存在的弊端
虽然TD-LTE无线网络系统在充分兼容TD-SCDMA无线通信系统的同时,有效提高了上下行数据传输速率,降低了无线传输的时延,改善了所占用频带的利用率,但是TD-LTE无线网络系统依然存在多网络共存进而产生相互干扰的弊端。随着科学技术的日新月异,各大设备商提供了多种多样的无线网络接入终端,这种终端在高速移动的情况下,会出现于基站频繁交换信令、切换信道的现象,如何实现这种情况下终端接入无线网络的平滑转换,是TD-LTE无线网络系统不可规避的问题。
4 TD-LTE无线网络的优化方案
针对上述高速移动终端频繁切换进而影响TD-LTE无线网络系统综合性能的弊端,该文提出了基于虚拟化技术对TD-LTE无线网络系统核心网进行优化的方案。
4.1 优化方案基本原理
虚拟化技术是指利用目前炙手可热的云平台对物理资源从逻辑角度而非物理角度进行重新配置的方法。基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案是指通过逻辑划分将无线网络切换、多制式相互干扰产生的问题等交给额外配置的服务器来实现,从而降低了TD-LTE无线网络系统本身处理这些冗余的负担。如图2所示,我们采用OS6850作为虚拟机对TD-LTE无线网络系统中产生的额外负担进行接收、存储、处理和反馈,以实现优化TD-LTE无线网络系统性能的目的。
4.2 优化方案的测试结果
4.3 优化方案的优缺点
通过对上述基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案的研究,并采用OS6850作为虚拟机完成系统不稳定情况下的测试工作,我们可以看出该优化方案能够在无线网络系统不稳定,系统中接入终端频繁切换小区的情况下,有效保证系统的稳定性,降低系统中接入终端传输和接收数据的时延,提高系统的资源利用率。但是这种优化方案需要较为昂贵的服务器作为无线网络系统的支撑,这是其不可避免的缺点。
5 结束语
无线通信技术的快速发展作为当今科学技术不可小觑的一个分支,已经成为当前衡量一个一个国家科技发展水平的重要标志。TD-LTE无线网络系统作为当前发展最快的无线通信技术之一已经得到了广泛的应用,但是,在网络系统不稳定情况下无线系统综合性能会急速恶化,进而直接影响到用户的直接体验。该文基于虚拟化技术的基本原理和应用原则,提出了对TD-LTE无线网络系统的优化措施,并搭建网络平台验证了该优化方案的有效性,为TD-LTE无线网络系统的进一步发展指明了方向。
参考文献:
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