自主可控计算机信息论文

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1自主可控计算机系统总体机构设计为满足市场对CPU性能的现实需求，国产CPU厂家不断推出新产品，在本文中选择应用龙芯3A多核处理器进行自主可控计算机设计。龙芯3A多核处理器片内共集成四片64位超标量处理器核，设置有内存控制器两个，并设置有高性能控制器，其频率在1GHz时，单精度浮点运算速度可达到320亿次每秒，双精度浮点运算峰值达到160亿次每秒。自主可控计算机硬件平台，设计为ATX主板形式，设置桥芯片组，应用具备通用性的外围接口控制芯片，其硬件整体框架如图1所示。

2自主可控计算机硬件系统设计研究

2.1自主可控计算机关键电路设计

2.1.1开机及复位电路设计

自主可控计算机系统运行对每个芯片的开机次序，上电复位次序均存在着较为明确的要求，为此，需要合理设计计算机系统开机电路与复位电路，具体而言：启动220VAC电源之后，计算机系统会输出+5VSBY备用电源，电源经过，32.768KHz晶体运转并向电路传输时钟信号，启动电源，计算机硬件平台开机电路作业。电源开关PWRBTN信号传输到SuperI/O后，会向南桥传输低电平，南桥接收后进行反馈，SuperI/O接收反馈后向ATX电源传输PSON信号，硬件系统输出电源电压，电压输出处于稳定状态后，ATX电源会向系统CUP及南北桥传输准备就绪信号，复位电路执行动作，实现芯片初始化。

2.1.2时钟设计

计算机系统，其芯片与接口运转，均需要依托时钟来提供工作频率，如针对单一芯片及其接口设置独立时钟，则会出现设计冗余，占用电路面积等问题，为此，需要将单一时钟设置为满足多种应用需求的时钟。在设计中，应用SLG8LP65TTR时钟芯片，可以提供多种倍频时钟信号，如提供100MHz时钟，为PCI插槽、互联网控制芯片等提供支持，提供48MHz始终，为USB接口与SuperI/O芯片提供支持等。

2.1.3电源设计

在进行自主可控计算机设计过程中，其电源种类较多，需要设计如1.1V、1.2V、1.8V、3.3V等工作电源，系统供电应用ATX电源，考虑芯片工作所需电压偏低，需要对ATX电源进行转换，确保芯片正常作业。较为典型的系统电压转换方法主要为低压差线性电源供电与DC/DC开关电源供电。

2.2自主可控计算机信号完整度设计

在自主可控计算机系统中，设置有种类较多的EMI信号，其信号敏感性较强，确保高速信号传输的完整性与可靠性是系统设计的关键，直接关系着整个计算机系统作业的可靠性与稳定性。影响计算机信号完整度的因素较多，如系统布局、叠层设计、内存信号布线、高速差分信号布线等。为此，在进行系统布局时，需要依托模块化设计理念，依据电路功能进行模块划分，明确元器件布置区域，让信号传输线尽量短，降低信号反射对信号完整性的影响，还应确保传输线路其阻抗匹配良好，复位电路与时钟电路设置，应尽量与芯片位置距离较短，降低电磁辐射影响。在叠层设计过程中，需要依据系统布置状况，采取PCB叠层设计方法，合理设置其层数，降低电路电磁所产生的干扰问题，为电路系统运行提供保障。在内存信号布线时，应将同组信号于相同布线层中视线中走线，加强长度匹配控制，采取蛇形线进行布置；在差分信号布线中，应尽量将其传输线等长设置，其布线形式采取平行布线方式，综合考虑耦合原则，确保信号完整度。

3自主可控计算机软件系统设计

为实现自主可控计算机具备自主知识产权，系统在设计中，其软件均采取国产化软件，具体而言，包括计算机操作系统、计算机应用软件、计算机固件系统等。针对操作系统而言，为确保操作系统运行能力，对系统底层硬件驱动进行分析，确保操作系统可以有效对底层硬件机构执行有效驱动，确保系统可以运行稳定可靠。因我国国产的软件其时间较短，实践应用仍需要进一步改善，其系统与系统之间的兼容性有待深入研究，需要在实际运行应用中及时发现软件系统中存在问题，并予以解决。

4自主可控计算机设计成果测试分析

通过对自主可控计算机的硬件设计与软件设计，通过研制组装，最终实现了国产自主可控计算机研制。在样机设计完成后，采取针对性测试软件，分别对自主可控计算机的CPU、内容、硬盘及其他数据接口性能进行测试，并对其高低温环境下运行状况进行检测。试验检测结果证明，该自主可控计算机U盘读速度正常，硬盘读速度正常，计算机主板与3A主板性能相当，该计算机在零下40℃-50℃环境中，均可以正常作业，此外，还对自主可控计算机进行了连续拷机检测，充分证实了该自主可控计算机具备良好的稳定性工作能力，其可控性高，安全性好，未来应用前景广阔。

5结语

自主可控计算机未来发展前景广阔，本文重点对自主可控计算机的硬件系统与软件系统设计进行研究，通过应用国产化部件，实现了自主可控计算机设计。经过试验检测发现，该设计成果具备良好性能，性能稳定且可控性高。相信随着科技进步，其发展前景会更为广阔，应用效果更佳。

作者：王慧军 单位：平顶山教育学院