计算机硬件范文

导语：如何才能写好一篇计算机硬件，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【摘 要】随着计算机应用技术的不断发展，对于作为底层系统的硬件，也提出了更高的要求。本文针对计算机硬件系统的相关技术，进行了由浅入深的分析。

【关键词】计算机应用技术；硬件；系统

【Abstract】With the continuous development of computer application technology ， it puts forward higher requirements for the underlying hardware of the system. It analyzes the relevant technology of the computer hardware system.

【Key words】Computer application technology； Hardware； System

1 计算机硬件简介

计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理设备按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件的运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序，把数据加工成可以利用的形式。从外观上看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内部主要包括：CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光驱、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱等，这些设备通过接口和连接线与主机相连[1]。

2 计算机硬件技术

计算机硬件技术，是以计算机硬件系统结构和工作原理为核心，逐步掌握各个硬件模块的原理与功能，从而能够利用硬件技术进行系统开发。

3 计算机硬件技术的范畴

计算机硬件技术主要面向计算机软方向专业开设，因此是一门综合性的硬件技术课程，其范畴包括：计算机系统概述、电路元器件、计算机数制、常用逻辑部件、硬件结构及原理、指令与汇编语言、接口与外部系统、单片机系统[2]。

其中，对每个知识点都做了详细的分析，以计算机组成为例，如下图所示：

图1 计算机硬件组成

图中涵盖了计算机五大硬件模块：运算器、控制器、输入设备、输出设备和存储器，箭头表明了各种信息流向。图中，我们首先要了解各个硬件模块的功能，从而根据箭头分析各种信息在硬件设备中如何传递。

4 硬件技术的核心

硬件技术的核心包括如下几个方面：

（1）计算机硬件组成原理

计算机硬件组成原理为掌握硬件技术的基础。

（2）微处理器

微处理器是计算机核心部件，主要包括运算器和控制器。微处理器技术，重点是对指令和指令系统的理解。

同一厂商会在一个处理器产品的基础上不断研发下一代新的兼容产品，而新一代处理器与前一代要实现指令兼容，即新一代指令系统包含前一代处理器的全部指令，同时可能增加新指令。而不同厂商之间也可能生产指令兼容的处理器产品。如何提高处理器性能，也是各个厂商争先研究的对象，一般采取的技术包括：流水线、超标量、超线程、Cache、扩展指令集、多核心等。

（3）总线

总线就是严格定义的信号线集合，用于实现计算机各个部件之间信息传输的通道[3]。总线具备公共性、标准型和可扩展性等特征。通过总线可实现点对点连接或者多点连接。只能实现点对点连接的通道在概念上不是总线，习惯上也称为总线。

在计算机中，总线一般分三种：数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。

DB：传输数据内容，与内存、I/O之间双向传输；

AB：传输的存储位置，如存储器地址、端口地址等，与I/O接口或之间单向传输；

CB：传输各种控制信号，如存储器读/写、端口读/写等，与I/O接口之间单向传输。

（4）接口

接口是用于完成计算机主机系统与外设之间的信息交换[4-5]。接口由接口硬件（接口电路、连接器、连接电缆等）和接口软件（程序）组成。如下图所示：

图2 接口电路的构成

接口功能主要包括：数据传送、数据缓冲、信号变换、中断、差错控制、高层通信协议、即插即用、电源管理、动态配置等。接口构成都是通过数据变换机制来完成。对接口的操作是程序对接口的访问（读/写）的方式，不同接口电路支持不同的操作方式，常用方（下转第324页）（上接第128页）式包括查询、中断和DMA控制方式。

5 计算机硬件技术总结

熟悉计算机硬件技术，目的是提高计算机应用能力。不仅仅要熟悉各个硬件模块的功能，还需了解相关最新技术的发展趋势及新标准，利用硬件性能测试方法，能解决在实际使用中出现的问题。

【参考文献】

[1]李桂秋，宋维堂.计算机硬件技术基础[M].高等教育出版社，2012：5-8.

[2]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000：57-61.

[3]周洪利，朱卫东，陈连坤.计算机硬件技术基础[M].北京：清华大学出版社，2012：159-162.

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关键词:计算机；硬件；日常维护

中图分类号:TP307文献标识码:A文章编号:1007-9416(2015)12-0217-01

随着科学技术的不断进步和互联网技术的蓬勃发展,计算机的应用也被广泛的普及,作为计算机网络的重要组成部分,计算机硬件也在不断的进行更新,性能越来越好,档次越来越高。计算机使用者在享受使用电脑带来便捷的同时,也在面临着一系列的电脑问题。

在全国的电脑使用者中,绝大多数用户对于电脑知识的掌握都是非常少的,或者说基本上就是不懂,而一旦出现电脑故障问题,可能就不知道需要如何处理,如何才能使自己的电脑进行正常的工作,使电脑的系统性能得到充分的发挥。出现电脑故障问题,除了电脑本身的质量因素外,更取决于使用者本身对电脑及其硬件的使用、维护和检修,所以,计算机用户或多或少的掌握一些计算机硬件维护知识是非常有必要的,与此同时对电脑故障产生原因进行了解也是势在必行的。下面,我就先具体的介绍一下电脑日常维护的几个方面。(1)计算机要放置在整洁、干净、干燥的环境当中,对计算机放置的位置需要经常性的打扫,尤其是电脑的工作台,需要经常进行除尘工作,避免显示器因吸入大量的灰尘从而影响使用效果。(2)电脑开机和关机的顺序要按照正常顺序进行,电脑开机时,要依照先是外设设备然后是主机的开机顺序,如果不这样做,可能会导致计算机无法识别硬件或无法装载设备的驱动程序。(3)在计算机进行工作时,严禁对计算机进行移动,更要避免碰撞机器的情况的发生,因为发生上述的情况时有可能使硬盘的磁头和盘片发生碰撞,从而引起不必要的损伤,影响计算机硬件和电脑的运行。(4)在使用非本电脑自身的外接设备时,如软盘、光盘和移动硬盘时,一定要先对这些外接设备进行扫描查毒,使用之后也一定要在进行一遍,因为现在市面上的一些杀毒软件对于压缩文件中的病毒可能无法辨识和查杀。(5)如果计算机系统因为断电或短路或其他原因而没有正常退出后,一定要及时的对电脑硬盘进行扫描,如果系统报错也要一定及时的进行修复。因为在这种情况下,电脑硬盘的某些数据可能会丢失,可能导致系统存在着安全隐患,不及时的进行修复,有可能导致电脑的程序紊乱,严重者会导致系统不能正常的运行和工作。(6)定期对电脑硬件和其他设备进行保养,如清扫机器内部的尘土时,可以利用吸尘器或无水酒精对其进行擦拭,对磁头和打印头进行定期的清洗,对各个设备的连接部位进行检查,看看是否接触良好,是否存在着损坏。(7)软件是电脑系统运行中的重中之重,对于软件我们也要进行定期的保养,利用工具检查系统文件是否有丢失的情况发生,如果丢失可以使用文件备份进行恢复;定期的对电脑系统进行扫描和检查,看看是否有病毒存在,如果有要立即查杀,防止病毒对系统进行破坏;对硬盘上存在的文件和碎片进行定期的清理,清除无用的文件或目录,从而释放硬盘的存储空间。硬件故障和软件故障是计算机故障中最基础的两个方面。顾名思义,由计算机硬件设施引起的故障被称作为硬件故障,包涵了计算机的主机系统、存储器、硬盘、显示器等所有硬件设备。

软件故障则是指由于对计算机使用不当或系统软件而引起的故障,同时还包括系统配置错误、系统参数设置不正确或系统的运行环境被改变而出现的各种故障。百分之八十的计算机故障是人为引起的,用户对计算机的使用不当,对计算机系统运行环境的不合理要求,对系统下达错误的指令,对计算机的日常维护没有正确及时的进行,而计算机的硬件故障只有不到百分之十左右。因此,当我们在使用计算机的过程中,如果计算机突然出现了故障,不要担心,很大的原因是你对系统的不当操作引起的故障,更不用担心自己花了许多钱配置的电脑会变成一堆废铁。而我们对常见的故障的判断方法也有以下几种:(1)清洁法:对计算机中发生故障的关键部位或组件进行卫生清洁处理。利用吸尘器、打气筒或刷子,对发生硬件故障的设备进行吹风、利用刷子将灰尘刷掉,将灰尘吹走,将硬件设备的卫生清理干净。如果还需要进一步的清理,可以用棉签沾染酒精进行擦拭,之后用干棉签擦干。清洁法的原理就是利用各种工资对硬件设备进行清洁处理,将影响系统运行的灰尘和污垢清除,使之恢复正常的工作效率和运行状态。(2)观察法:观察法是利用人的感觉器官,分析判断计算机是否存在着异常现象,主要是通过“看、听、摸、闻”等方法,看连接部位是否插牢,主板上是否有烧焦变形等外在表现。听是通过对电源风扇等部位的判断,看设备是否正常的工作。(3)替换法:替换法主要是利用好的插件板换下可疑的插件板,将好的新的设备安装成功后计算机可以正常的工作,则表明原来的硬件设备存在着问题。如果换上了好的设备计算机仍然存在着问题,则继续替换另外的设备,直到找出问题的所在。利用这种方法可以有效的找出出现故障的设备,但是这种方法需要有备用的硬件设备。(4)插拔法:插拔法是指关闭电脑后,将板卡逐块拔下,每拔掉一块,就重新开机检查;如故障依然存在则插回刚拔掉那块,再拔掉另一块开机检查,一旦拔出某块插板后故障消失,说明故障点即在该插件板上,但对于显卡、主板等系统运行必须的部件不能使用插拔法。(5)比较法:比较法是指使两台或多台配置相同或相似的电脑执行相同的任务,然后观察有故障的计算机与运行正常的计算机的不同表现,从而找出故障来源的一种方法,此方法适用于局域网络环境中。

总结:

上述的方式只是常用的检修方式,对于具体的问题,不同的计算机需要利用不同的方式来进行处理。计算机维修技术是一门实践性很强的课程,初学者往往不知从何下手,这主要是欠缺维修实践经验。总之,只要我们多观察、勤学习,我们一定能成为一名电脑医生,再使用电脑就不用担心它出现问题了。

参考文献

[1]曹哲,著《.计算机维护与维修》.高等教育出版社,2004年4月第二版.

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关键词 计算机 硬件 故障维护

一、CPU常见故障

1.重启故障

引起电脑重启故障的原因很多，有软件和硬件原因之分。硬件方面，内存、主板、CPU、电源等都会引起电脑的平繁重启。关于重启故障请参见重启故障。主板侦测到CPU过热，就会重启系统，以此来达到保护CPU不被烧毁。所以系统平繁重启请检查CPU散热是否正常。

2.散热故障

主要现象：当CPU的散热不良时，如果造成CPU温度过高一般都会造成主机故障。故障主要表现在：死机、黑屏、机器变慢、在cmos和dos下死机、主机反复重启等现象。主要原因：①CPU风扇故障：CPU风扇没有安装好，与CPU接触不够紧密，或者是CPU风扇坏损。②CPU上的硅胶完全挥发，导致散热不良。解决方法：①正确安装CPU风扇②在CPU上涂抹薄薄一层散热膏。

3.超频故障

CPU的超频后对散热的要求相应的会增大，如果无法及时散出热，就会产生CPU散热不良的故障现象。CPU超频后相应的对电压的要求也会提高，如果电压不够，机器就会变慢、死机、黑屏。所以超频前要加入自己对电源的考虑。

4.CPU频率常见故障

频率有时自动降低———故障现象：开机后本来的频率变小了，显示的信息是“DefaultsCMOSSetupLoaded”，在重新设置CMOSSetup中的CPU参数后（软跳线主板），系统正常主频，但不一定哪一天，又会重复上面的过程。解决方法：更换CMOS电池。

方法步骤：关机；在主板上找到纽扣形的锂电池；取下电池；开机，重新设置CPU等参数。说明：这种现象常见于软设置CPU参数的主板。注意：普通的纽扣型锂电池是3V的，实际测量应该是3点几伏。如果发生上述问题，多数是电池电压已经低于3伏了。如果使用的是特殊的电池，如Dallas电池，则需要找厂商更换。

频率跳变———故障现象：CPU的主频在每次开机所显示的主频不一致，而且主频跳动数值比较固定。解决方法：可能与CMOS电池或主板或电源有关，请更换电池或主板。一次降频———故障现象：CPU的降频是指CPU一直运行在较低的频率上，而不是原来正常的频率。解决方法：把CPU拿到其它电脑上尝试。方法步骤：关机；打开机箱；打开CPU边上杠杆机制；拔下CPU；在另外的电脑上安装该CPU，注意正确设置CPU参数，包括电压、外频、倍频。说明：如果该CPU在其它电脑上正确设置，但也显示133MHz，则说明是CPU坏了，不能以更高的频率工作，如果在三年保修期内可以更换，否则只能当普通的133MHzCPU来使用。

5.CPU损毁故障

CPU烧毁的故障一般是无法挽回的。所以以下引起CPU损毁故障的原因一定要注意。

长时间的高效率的工作；CPU超频后，散热设备不足；挂起模式造成CPU烧毁。一般的系统挂起并不会造成CPU烧毁，系统会自动降低CPU工作频率和风扇转速来节省能耗。而挂起模式造成CPU被烧毁，均是超频后的CPU。这全都因为风扇停止运转造成的。主板上的监控芯片除可以监控风扇转速外，有的还能在系统进入Suspend（挂起）省电模式下，自动降低风扇转速甚至完全停止运转，这本是好意，可以省电，也可以延长风扇的寿命与使用时间。过去的CPU处于闲置状态下，热量不高，所以风扇不转，只靠散热片还能应付散热。但现在的CPU频率实在太高，即使进入挂起模式，当风扇不转时，CPU也会热得发烫。

这种情况并不是在每块主板都会发生，发生时必须要符合三个条件。首先CPU风扇必须是3pin风扇，这样才会被主板所控制。第二，主板的监控功能必须具备FanOffWhenSuspend（进入挂起模式即关闭风扇电源），且此功能预设为On。有的主板预设On，甚至有的在PowerManagement的设定就有FanOffWhenSuspend这一项选项，大家可以注意看看。第三，进入挂起模式。因此，现在就对照检查一下自己的电脑吧。

“低温”工作也能烧毁CPU，主板检测到的温度是CPU附近的空气温度，而温度最好的内核温度却不容易检测。CPU在正常工作的时候，如果散热正常一般不会出现烧毁故障，而在超频后CPU烧毁的几率大大增加。

二、计算机硬件的维护

1.计算机硬件维护方案的设计

（1）实施定期检查：在日常的计算机应用中，应做好多方面的计算机检查工作，通常情况下，可通过肉眼对计算机进行检查来获取相关的信息。因硬件设施主要集中于计算机的外部，从而给计算机硬件的检测带来了便利。

（2）软硬兼施：硬件、软件是计算机的两大核心组成，两者密切联系，软件的性能在一定程度上影响着硬件，而这就要求在计算机硬件的维护工作应结合软件加以展开。

（3）注重环境的营造：对于计算机设备来讲，其外在环境的变化会对其性能造成较大影响。因此，在进行计算机硬件的相关维护时，应给予环境因素足够的重视，如电压、温度、电源等等，从而为计算机的运行营造良好的使用环境。

2.计算机硬件维护的具体做法

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关键词：EDA技术 计算机硬件 存在问题 优化措施

一、EDA技术的基本特征研究

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力，具有开放式的实际环境以及丰富的元器件模型库等；硬件描述语言输入是EDA系统的主要输入方式，由于现代社会电子系统规模日渐增大，硬件描述语言输入逐步取代了之前传统的原理图输入设计方法，其优势在于能够进行逻辑综合优化，使设计者在比较抽象的层次上对设计的结构和内部特征进行描述。

二、传统计算机硬件设计存在的问题

（一）硬件设备短缺，开发周期较长

早期的计算机由于工作环境、硬件材料等方面因素的影响，随着时间的延长，计算机硬件设备的损耗量相对较大。为了保证计算机硬件设备正常运转，管理人员不得不花费较多的人力、物力和财力进行修复和管理。同时，受当时技术水平的制约，计算机硬件设备的开发周期较长，而对于相关专业的任课教师来说，从理论知识的学习到最终熟练进行知识的讲解，中间还需要经历长时间的计算机硬件设计分析和试验，因此，计算机硬件设备的周期非常漫长。而对于高校的计算机实验室来说，如果坚持与时俱进的进行计算机硬件设备更新换代，虽然能够保证各项计算机教学试验正常开展，但是高频率的计算机硬件设备更新必然会造成较大的经济压力，不利于高校的综合性建设；而如果长时间不进行计算机硬件设备的更新，又起不到教学应有的效果。

（二）硬件与试验脱节且不够系统化

计算机专业的硬件类课程是一门实用性很强的学科，学生不仅要掌握计算机系统设计的基本方法和理论知识，而且要学会计算机系统的设计技术和计算机的控制运用。但是从现阶段高校计算机硬件设计教学来看，许多高校专业教师仍然没有从根本上转变教学方法，课堂理论知识讲解的比重过高，学生独立思考和独立设计的时间偏少，由此导致计算机硬件的理论教学与实践相脱节。除此之外，即便是在教师的带领下开展了计算机硬件实验课程，由于缺乏规范化的组织和系统化的安排，学生的自主动手和实验能力也得不到有效的发挥，多数情况下只能按照教师所讲解的内容进行模仿设计，学生计算机应用能力和硬件设计能力没有得到真正的提高。

（三）教学内容相对固定，缺乏创新性实验

计算机硬件设备的设计要满足与当前社会的发展需要，这就要求其设计理念必须紧跟市场发展形势，不断的进行自我更新和完善。但是作为高校的一门学科，计算机硬件设计要受到多种因素的制约，例如其硬件开发不仅受高校实验室硬件设备的影响，还与实验人员的整体素质有关。而有些高校为了降低计算机硬件设计的开发成本，对某个实验室的设计功能进行了限定，这种方法虽然能够降低硬件设计成本，但是不利于实验室功能的延伸，并且专用实验台的故障率较高，后期投入维修的花费也大。因此，计算机硬件教学内容难以实现与时俱进的更新，缺乏创新意识，是制约其硬件设计的主要根源。

三、基本设计思想和EDA技术

开发利用EDA平台进行计算机系统部件及主机系统设计，其实质是利用运行在计算机上软件所提供的虚拟实验环境，设计人员利用该系统所提供的各种元器件和芯片仿真模型，根据实验需要设计逻辑电路，进行系统布线和调试运行。由于整个实验过程都是在虚拟环境下进行，因此可以反复操作和多参数调控，而不必担心系统设计的成本问题。同时，设计者还能随时进行存档，将当前设计的系统、线路进行保存，并在再次使用时随时调用。在此基础上，可以针对自己设计出的部件及系统进行编译、模拟仿真测试，以验证自己逻辑设计的正确性。课程设计结束后，可以将存储的设计图及结果提交给检查者。使用EDA技术，解决微指令时序控制时逻辑与非门电路比较复杂的问题：时序设计分一个周期完成一条机器指令或是二个周期完成一条机器指令，对于后者，时序控制逻辑就比较复杂。

四、基于EDA技术开展计算机硬件的优势

（一）提高学生自主学习能力，丰富课程内容

EDA技术的优势之一在于其应用范围的广泛性，在电子信息工程专业和计算机技术专业专业领域内，学生都需要进行不同深度的EDA课程学习。同时，EDA技术还是一门辅助教学能力较强的课程，学生在掌握基础的理论知识和熟练的EDA技术操作后，能够为继续进行相关方面的专业学习提供极大便利。例如，EDA技术要求学生动手进行线路设计和按照操作，对于提升学生的动手操作能力和团队合作能力有积极帮助。而今后学生在学习系统编程时，也离不开这两种能力。因此可以说，EDA技术对于丰富学生专业课程内容，提高学生自主学习能力有极大的帮助。

（二）弥补条件的不足，节约课程投入

以往的电子相关课程以理论讲解为主，学生虽然有机会参与到实践操作中，但是许多技术方面的问题得不到及r解决，容易影响下一步的知识学习。而EDA技术则能够在很大程度上避免类似问题：首先，EDA技术以计算机和电子技术为支撑，学生在教师讲解完相关的课堂知识后，能够立即在计算机上完成实践联系，包括设计电路、调整参数、系统运行以及模型分析等。其次，利用计算机上的这些仿真软件，能够随时进行设计修改和多参数调试运行，而不用担心成本问题。而在以往的实验室操作教学中，如果学生操作不当，很容易出现器材损坏、元器件丢失等问题，给实验室造成一定的经济损失。因此，EDA技术的使用，间接的节省了实验开发成本。

参考文献：

[1]易小琳，胡林青.计算机组成原理实践教程―基于EDA平台[M].航空航天大学出版社，2006.

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关键词:计算机；硬件；维护；

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

中图分类号：G633.67

现如今社会和经济发展的速度是非常快的，计算机已经是一个普遍家庭普遍存在的电器设备，在各行业的应用也极为广泛，如机械，电子，电信等行业，都是由计算机协助来完成。计算机的设备核心是内部硬件，在操作过程中，如果电脑的问题，它会导致电脑死机。本文根据计算机硬件维护的原则，对计算机硬件常出现的故障提出解决措施。

1 计算机硬件维护原则

1.1 检测前进行必要的环境清洁

计算机的工作环境在很大程度上影响着硬件的工作，很多硬件的故障都是因为环境差引起的。湿度大或灰尘大的环境都会损伤计算机硬件，减短其使用寿命。因此，在计算机硬件的维护以及故障检查中，首先要清洁计算机外和机内的工作环境，防止环境原因引起计算机硬件发生故障。

1.2 注意硬件维护的顺序

计算机硬件设备维护时需掌握一定的程序。第一, 先进行电源检查, 再检查部件。电源容易被用户忽视, 电源的功率应当保持在适当的水平。第二, 检查要分接通电源前和接通电源后。检查时不能盲目接通电源, 有些故障需要拔出电源才能解除,而另外一些则需要接通电源才能发现。第三, 维护时先易后难, 先普通后特殊。

2 计算机硬件问题分析

计算机硬件是计算机必不可少的一个组成部分，如何判断计算机硬件出现的故障，找到故障来源，对于计算机硬件的维护十分重要。计算机硬件故障产生的原因要从计算机内部和外部两个方面来分析，计算机硬件内部故障一般是由于设备冲突或者是软件故障引起。 计算机硬件故障出现的外部原因相对于内部原因而言，就更好判断一些，计算机使用的外部环境就是原因之一。如果计算机的使用地区电压不稳或者经常停电，在该环境下使用的计算机就容易不能正常工作，还很有可能会损坏硬盘等配件。电磁干扰对于计算机硬件产生的影响也不容忽视，生活中常见的高压线、变压器、以及变频空调等设备的使用，都有可能引起强大的电磁干扰。如果恰好计算机主机抗电磁干扰能力差，这些电磁干扰就会导致计算机意外重启等现象的出现；强大的电磁干扰还有可能使得显示器被磁化，进而导致显示器的偏色故障等。

3 计算机硬件故障排除技术

3.1 肉眼观察。首先仔细检查计算机的周边环境和设备，包括：室内环境、插头插座接触程度检查、用户操作方式合理性确认等。

3.2 最小系统法。计算机是多组合的工作模式，许多外设可以热插拔，而外设故障是可能导致系统异常的。要确定具体的问题，需要不断地缩小范围。可以考虑先将计算机最简化到可基本引导的程度，只留电源，主板和CPU这最小系统化的组合。

3.3 逐步添加法。即在最小系统工作正常的前提下，逐步添加原来拆除或打开屏蔽装置，直到系统故障重现，可以确定故障所在。

3.4 替换法。这一方法的应用往往要结合其他方法。先基本确定故障硬件，然后再采用好的部件替换故障部件。替换过程中，最好采用同一种型号的设备，这样避免引来设备兼容的新问题。

4 计算机硬件常见故障及对应解决方法

4.1 CPU的维护

CPU是计算机的重要处理部件。CPU在正常使用过程中出现故障的几率很小，但作为计算机最核心的部件，对CPU的日常维护还是很重要的。

1）正常使用CPU要保证CPU工作在正常的频率下，尽量不要通过超频来提高计算机的性能。计算机正常工作时，要保持主机位置的稳定，不要轻易移动CPU。安装时要注意安装到位，以免引起不必要的故障。

2）保持良好散热现在的CPU发热量都比较大，如果CPU不能很好的散热，就有可能引起系统运行不正常等故障，选择一款好的CPU散热器是必不可少的。CPU散热器根据散热原理可分为：风冷式、热管散热式、水冷式、半导体制冷和压缩机、液态氮制冷等几种。常用的散热器仍然是风冷式。

3）定期进行清洁灰尘过多会造成散热不良、引起CPU故障，要经常对散热风扇进行除尘，保持CPU插座周围清洁。

4.2 主板维护

1) 随着计算机的使用期限延长，会发现电脑系统的时间会变慢，虽然对其校准过，但仍解决不了。是电脑主板电池引起的。在更换电池后还是如此情况，很大一部分原因是主板的时钟电路的问题，这种情况需要及时联系厂家或者维修服务部门。

2) 电源指示灯不亮。开机后电源指示灯不亮，许多用户是将主板拆下然后重新安装在主板上，导致出现指示灯问题。首先，可以检查电源是否正常，如果电源没有理由，那么原因很可能是一个电脑主板的问题。一个被怀疑主板烧坏，一种检查主板，如果发现曲折的现象是由接触不良线。可以拆下主板，重新安装螺丝固定后重启。

3) 外置移动存储设备计算机无法识别现象。移动硬盘或其他移动存储设备不被计算机识别，且会听到异常的噪音，首先应该采取的办法是检查传输接口连接好，没有任何问题，就说明驱动器的传输端口指示供电不足。大多数电脑主板传输端口可满足大多数的存储设备，但一些特殊的移动设备，由于设计会使主板的供电不足，在这种情况下，这种情况下可以采用移动设备的另一条电源线。

4.3 内部存储

1)长期闲置的电脑无法启动。出于各种原因，用户可能将电脑闲置很长一段时间，在突然开机后系统会警报，屏幕变黑，系统无法启动。出现这种情况主要的原因可能是内存的问题。方法是检查内存的位置是松散的。内存条的接触不良也会导致计算机系统无法启动，可以尝试重新将内存条拔出，清理内存槽后将内存条再插入插槽，最后再次开机启动。

2)在系统运行时，经常会出现运行程序发出运行错误的提示，如“非法操作”的消息。经过分析，原因是由于计算机的硬件不兼容或硬件本身存在故障。

4.4 电脑的硬盘问题

(1)硬盘读写故障。常见两种情况，一是硬盘不读，就是不能被电脑识别，具体体现是对电脑硬盘的基本信息诸如主板、电源、等信息不能显示，出现这种情况应该是硬盘本身的构造由于长期使用出现了数据接触不良，里面出现了数据线断裂的现象，应更换线路，排除问题。二是读写硬盘信息错误。表现在误读硬盘容量。出现这种情况可以重启电脑，进入bois设置程序，检查硬盘属性，若能显示正确的硬盘容量，则要通过软盘启动到dos环境，检查电脑空间分区。很可能会发现分区异常，重新分区，格式化重新启动电脑。

(2)硬盘工作噪音大。硬盘驱动器的速度要根据不同的设计有不同的要求，不同品牌的硬盘在工作时声音大小不同，排除设计的因，主要原因是底盘设计和硬盘安装的问题。解决办法是更换主机机箱或者重新安装硬盘。

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关键词：计算机硬件；硬件维护；维护技术

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0226-01

1 引言

近几年来，随着我国科学技术水平的不断提高，计算机等电子设备在工作和家庭中已经得到了广泛的使用，其诞生和发展都对佳通生活、工作效率等方面起着极其重要的作用――极大的提高了人们的生活、工作效率。但是随着时间的不断推移，计算机的硬件会不可避免地出现各种各样的故障，这都会给人们使用过程中造成很大的不方便，极大的降低了人们的生活和工作质量。作为计算机的一个核心组成部分，计算机的硬件在其使用的过程中也极易出现问题；而硬件的问题也是导致计算机运行速度降低、计算机死机等现象的一个最主要的原因。这些都极大的降低了人们对计算机使用的满意度，同时也降低了计算机应有的效果。因此，在很大程度上计算机硬件的日常维护和管理工作就显得尤为重要，人们对计算机的维护技术的探讨也越来越多。

2 计算机硬件系统的组成

计算硬件的组成主要包括以下几个部分：

一是控制设备。计算机控制设备的主要功能是将人们给定的指令传送给其他部件，并且对指令进行分门别类，维持计算机内部工作的正常进行。在整个计算机的硬件系统中，控制设备起着指挥的作用，其功能的好坏在很大程度上决定着计算机的自动化程度的高低。

二是存储设备。计算机的存储器主要包括内存储器和外存储器，她们都是由半导体等材料构成的，它们与电脑电路和CPU紧密连接。当计算机运行工作时，首先是把用户需要的资料装入内存，然后由CPU到相应的存储设备中读取相关的资料。总而言之，其功能主要是用来存储相关资料。

三是运算设备。计算机的运算设备，就是对计算机运行过程中所要用到的数据、资料等进行算术处理。它能够解决人们日常生活中复杂的计算问题，是复杂的问题简单化，极大的节约了工作时间，同时也提高了人们的工作质量和水平。

四是输入、输出设备。所谓的输入设备就接受人们的指令，并将指令中的各种信息传递到内部的相关设备进行处理。那么输出设备就是将人们进行的一些工作结果输出计算机，并将计算机的处理结果以一种人们能够看懂的方式输出。

3 计算机硬件维护的原则

计算机硬件维护的原则主要有以下几个：1）先清洁后检测原则。在计算机的使用过程中，空气散布的灰尘以及空气的湿度过高都会对计算机的硬件造成威胁，从而导致计算机的硬件出现问题，如使用寿命下降等。2）县外部设备后主机原则。在进行计算机硬件检查的时候，首先要做的就是检查计算机的外部设备（如鼠标、键盘等），确定这些地方没有问题时再进行主机检查；这样可以避免人为的造成主机损坏的情况。3）先电源后部件。在计算机的日常维护中，人们很容易将简单的问题复杂化。很多时候计算机的显示问题只是由于电源虚接、电功率不足等情况引起的，没必要对计算机主机等硬件进行检测。4）先静态后动态原则。在计算机硬件检测的过程中，首先应在切断电流的情况下进行，即静态进行；如果静态检测后没有发现任何问题，则可以采用接通电流进行检查（即动态检查），这样可以避免盲目的通电检查而出现事故等情况，大大的降低了电流事故的发生。5）先简单后复杂原则。最后，计算机硬件检查的一个最为重要的原则就是先简单、后复杂的原则。即是先对计算机硬件的一些简单的部分进行检查，在没有发现问题的情况下载深入的专业检查。

4 目前计算机硬件维护中常用的几种关键技术

1）直接观察法

直接观察法是计算机硬件维护工作中最常见的一种方法，其基本步骤就是通过视觉、听觉、嗅觉、触觉等去对计算机的硬件设备进行检查。所谓的视觉检查就是个体使用肉眼去检查计算机是否出现了故障以及故障出现在哪里；那么听觉检测就是通过耳朵去听计算机硬件在运行过程中是否出现了奇怪的声音，从而发现故障所在；嗅觉就是通过鼻子去闻计算机硬件周围是否出现了烧焦、糊味等。由于直接观察法不需要使用任何仪器或设备，所以已经成为人们使用最多的一种检查方法。

2）插拔替换法

相对于其他方法来说，插拔替换法应该算是最原始，同时也是最 直接、有效的方法。这种方法的主要原理就是根据计算机出现的问题来估计导致问题的地方，然后再把这个硬件卸载下来安装到其他计算机上，如果安装到其他计算机上出现问题的话就是这一部分的硬件出现了问题，从而进行维修；如果另一台计算机没有出现问题，那么则表明这一硬件没有出现故障，进而进行下一步筛选。虽然使用这种方法较为直接、有效，但是对于那些对计算机不是很熟悉的人来讲，这种方法存在极大的盲目性。

3）逐步增减法

逐步增减法可分为两种情况，一是逐步增加：是指在原有的最小系统的条件下，每一次向系统中增加一个组件或设备，从而筛选故障；二是逐步减少：则是指在原有的系统下，每次减少一个组件来排除设备故障。

5 结语

总而言之，计算机硬件的维护与管理在计算机的正常使用过程中有着极其重要的作用――可以提高计算机的运行效率、延长计算机的使用寿命。因此，在一定原则的指导下，找到合适的维护技术对计算机的硬件进行维护、管理显得尤为重要。

参考文献：

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关键字：计算机硬件；维护；创新管理

作者简介：季一鸣（1989-），男，江苏盐城，硕士，初级工程师；研究方向：计算机技术与应用

一台计算机的使用寿命和其是否被经常性地进行维护息息相关。在计算机的实际使用过程中，不定期地对计算机硬件进行维护，可以有效预防和避免计算机发生故障，给正常的工作带来负面影响，保证计算机可以较长时间都处于正常高效的工作状态中，因此日常工作之余对计算机进行硬件维护是十分必要的，也是十分重要的。

1计算机硬件系统

所谓计算机硬件系统，主要是指构成计算机正常运行的各个物理设备，一般而言计算机硬件设备主要由输入设备、输出设备、存储器、控制器和运算器构成，一般包括有常见的键盘、鼠标、显示器、内外存储器、主机中的主板、CPU以及各个电源等等，硬件之间以总线结构方式进行相互连接，是计算机进行正常运行的基础物质设备。计算机硬件故障主要是指由计算机硬件设备的机械故障、接触不良、电气或安装不当等原因导致的计算机硬件设备发生的物理性故障。

2计算机硬件产生故障的产生因素

计算机硬件产生故障通常有两大原因，一是来自计算机内部因素，二是计算机外部因素所致，这两方面的因素都有可能导致计算机硬件产生物理性故障，而一般又以计算机内部因素最为常见。

2.1计算机内部原因

计算机中各类电子元器件故障。计算机中的各类电子元器件和其他配件的质量及制作工艺等都会影响计算机硬件的使用和寿命，元器件的损坏、性能降低等都可能会使计算机无法正常工作。机械故障。机械故障一般产生于计算机设备中，如计算机某些零件或者部件的损坏，零件的变形、断裂、间隙增大以及固定零件的松动等都属于机械故障，这类故障一般容易发生且易于排除。

2.2计算机外部原因

来自计算机外部的因素也经常会导致计算机硬件故障从而使得计算机无法正常工作，如计算机长时间处于过过多的灰尘、静电、潮湿的环境、外部电压不稳、开关电源质量较差、计算机使用者没有经常性的硬件维护等习惯等都有可能导致硬件设备故障。

3计算机硬件维护的基本原则

（1）由易到难进行排查。计算机硬件一般种类较多，一些很容易被忽略的电源问题、设备连接等都有可能导致计算机无法正常工作，因此计算机硬件出现问题的原因往往极为复杂，可能是某一原因也可能是多种原因导致的，例如我们平时常见的电脑黑屏故障，其就可能是显示器电源问题、显卡松动、硬盘数据错损坏等原因导致，因此当计算机发生硬盘故障后，首先从最简单的原因逐一排查，然后再向稍微复杂的方向进行考虑排查，如此可有效节约时间，提高硬盘问题解决的效率。（2）由外到内进行检查。计算机硬件故障发生后，应首先从检查计算机设备入手，如先查看计算机电源是否正常、是否有设备连接松动等，然后再一步步向主机进行排查，有时候计算机无法正常工作可能是由插板解除不良等这种简单的小问题所致，进行排查的时候不可对其进行忽视。

4一些常用的硬件维护方法

掌握一些常用的硬件维护方法可快速排查计算机硬件故障发生部件等，对于进行有效的计算机硬件维护有事半功倍的效果。（1）观察法：观察法主要是工作人员采用看、听、摸等方法来观察和判断计算机硬件设备可能产生故障的部件以及原因，一般看主要是观察计算机的工作环境、外部连接情况，查看计算机显示器上所显示的信息，操作系统、软件安装等方面的情况；听主要是听计算机主机里的CPU、风扇等的转动情况，硬盘工作以及设备启动时的警报声等；摸主要是用手检查CPU、显卡等是否有过热的情况，各个设备的链接是否完整等，这是硬件日常维护的基本方法。（2）插拔法：插拔法也是一种常见的排查硬件设备的方法，主要是来拔掉然后再重新插入各个设备，主要检查故障是否由设备接触不良、松动等情况引起。（3）硬件替换法：替换法是指通过替换可能产生故障部位的硬件设备来确定故障点的方法，如果在硬件替换后计算机可正常工作，则可以确定故障发生的原因和部位。（4）逐一排除法：逐一排除法是指逐一对硬件进行排查以检查发生故障的部件的方法，一般情况下需要保证计算机可正常启动的基本部件如电源、主板、CPU等最基本的硬件模块，然后逐一增加硬件，如果发生故障，则可以确定发生故障的部件。

5计算机硬件设备的维护及创新管理

在对计算机硬件设备进行维护时，应按照计算机硬件设备的五大组成部分来进行逐一维护，尤其是对硬件设备中的核心元件如CPU、内存等要尤为重视。

5.1CPU维护及故障排除

对在设备进行维护和故障解决的过程中，要实现了解相关硬件设备的规格参数，对各个硬件常见的故障等有基本的了解，这是有效应对硬件故障的基础。常见的CPU故障主要有计算机通电源之后只有电源闪动，无其他反应，显示器不显示无法进入操作系统，或者计算机出现经常性的死机现象，系统运行不稳定等。常见的CPU故障排除方法主要有将CPU拆除后检查CPU的针脚及触点等地是否存在锈蚀、弯曲等现象，如有要及时清除锈蚀等杂物，保证CPU芯片和插座接触良好；在对计算机进行硬件选择时，应尽量选择跟CPU相适合的其他硬件如主板、内存等，避免因硬件与硬件之间因兼容性不足而导致的硬件故障；同时定期对CPU进行灰尘清理，避免CPU超频使用，保证CPU外频与倍频在正常状态下，尽量使用高质量的优质导热硅脂，提高散热效率，保证CPU的散热要求。

5.2主板维护及故障排除

一般而言主板中容易出现故障的部位集中在内存条插口，各类总线插槽等，导致主板损坏的原因也有很多，如主板和硬件兼容性差、电源系统不良、元件器故障、工作环境恶劣等，日常进行维护以及故障排除应先从观察主板外观、检查电源、查看各元件器再到内存、显卡、硬盘的顺序逐一进行维护和排查，平时的维护过程中要注意对主板进行不定期清洁、除尘，在除尘的时候，轻取下主板用细软羊毛刷轻拭掉其表面的灰尘，定期对主板进行清洗，在清洗的过程中先把主板放置于干净的清水中，用羊毛刷洗去其表面的灰尘及污垢，然后放在通风处等其表面的水滴风干后再用纸包好放在阳光下，避免主板积尘而腐蚀。

5.3内存的维护及故障排除

内存发生故障后计算机经常会出现死机、主板发出“嘀嘀”的短小警报声、蓝屏、无法启动或无法进入操作系统、经常提示注册表损失等情况，内存发生故障后应根据不同原因进行排除。对于因内存使用时间久发生的氧化而造成的内存与卡槽接触不良造成的内存故障，可将内存取下，使用橡皮擦轻拭去其表面的氧化层即可；对于因兼容性问题导致的，应改用同规格的内存；另外要注意内存安装过程中应避免暴力拔插等人为可能造成的内存损坏行为。

5.4硬盘的维护及故障排除

硬盘是计算机中重要的专门用以存储数据的部件，也是计算机硬件中很容易产生故障的硬件之一，常见的故障有机械故障、盘片故障、操作不当引起的分区表破坏等等，针对不同情况采取针对性的硬盘故障排除方法，如当计算机显示“硬盘C驱动失败，运行设置功能，按F1键重新开始”时，就要判断是因硬盘设置的参数和格式化时所采用的参数不同导致的，这时就需要重新设置硬盘参数，重新分区等方式来解决；此外，在平时应加强对硬盘的日常维护，例如在硬盘还处于工作状态中避免强行关机，因为硬盘在读取数据以及存储数据的过程因为突然断电极易造成硬盘数据丢失和硬盘损坏，同时日常应注意硬盘散热，避免硬盘因温度过高而出现问题，养成定期对硬盘进行扫描以及碎片整理，不要频繁地格式化硬盘，尤其应避免对硬盘进行低级格式化，在使用过程中还应避免硬盘长时间超负荷工作如不间断下载任务等。

5.5显示器的维护及故障排除

显示器的常见故障主要有显示器黑屏、显示错误信息如“超出频率范围”、显示器内有元件烧糊的气味、或者显示器发出异常声音以及显示器显示画面变形扭曲等，针对显示器不同的故障采用不同的排查方法，如开机后显示器出现画面抖动现象，不久即恢复正常，就该考虑是由于显示器内部受潮所致，进行排除时应更换新的显像管高压包；在日常的维护过程中，应保证显示器周围环境干净清爽，避免过于潮湿，并对显示器予以定期除尘，避免长时间开机等。

5.6显卡的维护及故障排除

显卡是计算机硬件的核心元件之一，显卡经常出现的故障主要有开机后有警报声、无法进行自检程序，出现黑屏及蓝屏现象，显卡驱动丢失等，在进行显卡故障的排除时可以从显卡接触、显卡设置、驱动程序、显卡兼容性、显卡是否超频等方面入手进行；为保证显卡正常运行，定期对显卡进行维护是十分有必要的，如不超频使用显卡，定期清理夏卡灰尘，定期更换夏卡散热器上的散热脂，保证夏卡散热器的散热效果，延长显卡使用寿命。除了以上列举的硬件维护以外，其他的例如鼠标、键盘、网卡、ADSL等硬件也都应给予定期的维护，除此以外，应保证计算机整机的工作环境，室温应尽量在20-25℃，有条件的应尽量按照空调，做好计算机整机的除尘工作，保证计算机电源稳定等等，总之计算机使用者应在平时养成良好的计算机使用习惯，提高计算机硬件使用寿命。

[参考文献]

[1]滕雯雯.试论计算机硬件维护及创新管理的研究[J].硅谷，2011（4）：85.

[2]黄健敏.论计算机硬件维护及创新管理的研究[J].商，2015（11）：186.

[3]石磊.计算机硬件维护与管理对策探析[J].信息通信，2015（5）：131.

[4]施骏.计算机硬件维护中的创新管理与综合性策略[J].信息与电脑：理论版，2012（7）：135-136.

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【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

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1计算机硬件设计方面的安全隐患

计算机自问世以来一直受到科研人员的重视，经过多年发展，如今其已经具有多种种类，并且应用范围也在不断拓展，尤其在互联网时代中，使其不再仅仅作为计算工具，而是已经成长为综合设备，集计算、通讯等功能于一身，为人们、为社会发展等方面均做出了不小的贡献。然而在计算机与互联网之间的关系越加紧密后，联网安全问题却频繁发生，使得人们的个人信息、财产安全等方面均受到了影响，不难发现，我国计算机安全系统设计者、维护者均将精力放在软件方面，如此则导致了硬件方面的忽视，而网络犯罪人员也渐渐将攻击方向转变至硬件方面，一旦计算机硬件设备被破坏，即可以随意篡改信息，也会造成计算机故障，甚至会使计算机内部产生病毒，对计算机本身、用户均十分不利[1]。

2解决计算机硬件设计安全问题的相关措施

2.1内置安全确认

为了提升计算机安全系统性能，可以从提升内置硬件质量方面着手，如芯片制造、设计等方面，具体可以从以下几个方面入手：①芯片使用之前往往需要对其进行测试，在此过程中可以利用电路设置密钥技术，此种技术也可以利用到芯片生产中；②为了充分保障安全性，应对总线采取措施，如设置加锁、解锁等环节；③如今PUFID得到了很好的应用，因此可以将芯片制造与该方面进行融合，便于制造出性能更佳的芯片；④AES算法能够提升加密严密性，因此也可以在制造芯片的过程中，合理应用此算法[2]。

2.2外置辅助安全检测

前文中提到过芯片，芯片固然在此方面十分重要，但单单依靠芯片依然无法保证计算机安全系统的完善，因此需要对外置辅助方面进行深入研究，如今RAS技术是此方面极为重要的技术之一，并且其具有符合自身特点的机制，可以在测试环节起到核心作用，其也被称为密钥管理中心，其不仅可以在外置设备测试方面起到作用，也可以在验证芯片安全方面起到很好的作用，可见该技术具有很好的应用效果，根据目前的情况来看，其还有很大的发展前景。

2.3完善硬件安全设计方案

众所周知，无论研发何种设备，开发何种技术均离不开设计方案，然而纵观我国硬件安全设计人员，其普遍存在技术不过关、缺乏创新理念等方面的问题，导致设计方案不但缺乏实用性，也缺乏创新性，为了更好的改善这一问题，应对相关人员进行培训，使其设计理念、技术等均有所提升。另外，也要针对目前已有的安全问题进行深入研究，以便于制定出有针对性的优化方案，从根本上提升安全指标[3]。

2.4重视硬件安全设计技术创新

创新已经成为当代社会发展的主旋律，在硬件安全设计方面若要实现创新不仅要提升研究、设计人员的综合素质及能力，也要合理引进该方面的先进人员，充分壮大人才队伍。此外，也可以在内部成立各个研发小组，根据各个项目的研发方向、人才擅长的领域等进行分组，可以起到优化人力资源的作用。在硬件设备方面，也要针对不同设备的功能、特点等进行优化，尽量根据各个设备的优点研发出更具实用性、时代下的新设备，以保证硬件设计安全。

3结语

综上所述，研究计算机硬件设计安全问题方面的内容具有十分重要的意义，其直接关系到计算机的应用、发展等多个方面，对人们也会产生极大的影响，虽然近年来我国越来越重视此方面建设，并采取了相应措施，但似乎收效并不明显，因此相关机构和人员应加强对此方面的研究和实施力度，使计算机硬件设计方面能够尽快得到完善，如此才能够实现其真正的价值。

作者:冯俊 单位:中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所

参考文献:

[1]王慧.计算机硬件设计安全问题研究[J].信息通信，2016，01（02）：171~172.

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摘要：针对目前计算机硬件系列实验课程，我们采用大规模和超大规模集成电路和可编程器件，研究设计了统一硬件实验平台。本文介绍了为配套设计而开发的用以辅助实验的软件系统，并描述了平台的功能和代表性实验过程。

关键词：大规模；可编程器件；统一硬件实验平台；软件系统

中图分类号：G642 文献标识码：A

Design of Union Platform of Computer Hardware Experiment

QUAN Cheng-bin, GUAN Xiao-pei, LI Shan-shan, TANG Zhi-zhong

(Tsinghua University, Lab for Computer Education, Beijing 100084, China)

Abstract: This paper describes the research and design on union hardware platform which bases on large-scale and ultra-

large-scale integrated circuits and programmable devices and supports the current series of computer hardware courses. At thesame time, it describes the software system going with the hardware platform, which helps the experiments a lot. Then it describes the capability of the union platform and the experiment process with the platform.

Key Words: large-scale, programmable devices, union hardware platform, software system

1引言

目前国内的计算机硬件课程实验呈现出实验平台分散化的特点，各个课程采用了各自独立的实验平台。各种平台的集成度还比较低，大量使用小规模集成电路，所采用的可编程器件多为小规模的GAL，学生实验还要用很多外部飞线，系统的灵活性非常小[1]。国际部分知名高校的硬件课程比较集中，实验平台统一，很多采用了基于大规模可编程器件的实验平台来完成实验。在这些方面，国内的实验和实验平台还有较大差距[2]。

为了推动计算机硬件类实验改革，提高学生实验方法和实验效率，我们设计出了一套计算机硬件实验统一平台，下面就其功能、设计方法以及实验过程分别描述。

2计算机硬件实验统一平台的功能

计算机硬件实验统一平台支持清华大学计算机硬件类主干实验，包括：数字电路基础实验、数字逻辑、组成原理、系统结构以及微机接口等课程。

对于数字电路基础课程，支持的实验内容如表1所示。

对于数字逻辑设计课程，支持全部实验，如表2。

对于组成原理课程，支持如表3所列的实验。

针对系统结构课程[3]，我们支持如表4所列的实验。

同时，我们支持如表5所列的微机接口课程实验。

3计算机硬件实验统一平台的设计

为了在统一的实验平台上满足各硬件课程的实验，我们采用了模块化结构来设计实验平台，平台的整体设计如图1所示。

平台整体分为软硬件两个部分。软件部分主要在学生PC上运行，实现对硬件实验系统的监控；硬件部分主要是实验平台。学生PC与硬件实验平台通过USB或者串口连接，根据通信接口协议实现学生PC对硬件实验系统的动态监控。

软件部分按照模块化设计分为界面、通信、监控调试、下载以及内嵌的编译解释器等模块。

硬件部分分为板上公共逻辑模组，实验模组以及对应各个实验课程的数字逻辑辅助模组，组成原理辅助模组、微机接口辅助模组和系统结构辅助模组。这里各个实验课程辅助模组之间不是完全分离的，我们通过相互比较采用了一定的重叠复用，提高了硬件利用率。例如，数字逻辑辅助模组中包含对于微机接口辅助模组中相关接口模块的利用，两者复用了部分接口。诸如此类的复用，大大提高了整体硬件平台的利用率。

3.1软件部分

软件部分的各个模块中，界面模块设计了友好的人机交互方式，包含对硬件板的状态显示，以及对于特定实验的输入、编译、输出显示；通信部分依据特定的通信协议和硬件平台进行通信；监控调试部分，抓取通信部分可见的板上信号变化，由界面部分显示，支持通过运行控制实现调试功能（例如CPU系统实验中控制CPU的运行）；下载模块负责硬件平台各个可写部分的内容的下载；内嵌的编译解释器，完成了汇编语言的编译功能。

整体的软件平台部分，采用软件工程的设计思想，充分考虑软件平台自身的可扩展性和易维护性，更大程度地提高了硬件平台的功能可扩展性。依据规范化的软件工程思想，我们合理设计了软件模块，做到“design for change”和“design for reuse”[4]。

例如，在通信模块的设计过程中我们采用了Factory Method，将通信协议抽象出来，作为单独的父类，通信模块直接调用协议父类。这样，以后如果相关协议需要改变的时候，只要对应修改协议本身的内容，其他部分甚至调用协议的通信模块都无需改变，达到了良好的软件复用。通过这种设计，我们能够使软件修改维护的代价降到最低。上述过程的示意图如图2。

3.2硬件部分

硬件平台放置于实验箱内，整体结构分为板上公共逻辑模组（包括通信模块、下载控制及存储模块、控制模块等），实验模组（以实验编写模块为核心）以及各个辅助模组（包括杂项模块、接口模块、存储模块、时钟模块等），如图3所示。

其中通信模块完成板上内容的对外发送。控制模块实现板上的控制以及信号的采集，并能够将采集信号发送给通信模块。下载控制模块和下载存储模块完成板上可编程部分内容动态下载。实验编写模块由可编程器件（例如EP2C20Q240等FPGA）构成，单独成为实验模组。时钟模块发生一系列时钟信号，存储模块完成对需要存储结构实验的支持，接口模块分布了VGA、PS2、串口等等各种接口，开关显示以及杂项模块由实验所需的开关、数码管以及其他变阻器等杂项构成，这些杂项组合就可以构成各个实验课程的辅助模组的一部分。

在硬件系统的设计中，我们着重考虑整个硬件平台使用实验模块为基础，由于课程的多样性，需要提供多种“接口”，而FPGA接口有限，这就需要一定程度上考虑FPGA接口的复用。同时存在着需要同时使用多个接口的实验，因此是在综合考虑的基础上分配使用接口的。

4计算机硬件实验过程简介

整体来说，我们支持了如第2部分所述的所有实验。由于篇幅所限，这里以三个较为有代表性的实验为例介绍硬件实验过程。

4.1基本组合逻辑设计实验

数字逻辑设计课程实验中的基本组合逻辑设计实验中，实验目的是要求学生设计实现一位半加器。学生在对一位半加器的相关知识进行了解或者复习上课内容之后，即可得到如4所示的逻辑原理图。

在对原理图进行真值表计算、验证无误之后，就可以使用开关显示以及杂项模块中的2个开关作为An和Bn，2个显示灯作为Cn和Sn，按照对应关系确定2个输入和2个输出在实验模块上的编号，就可以进行管脚绑定。从而进行FGPA内部内容的VHDL编写，经过仿真和波形验证后，就可以将编译好的目标代码，通过学生PC软件系统烧入实验FPGA，接着就可以通过事先定义好的输入和输出端点进行实验观察了。

4.2VGA接口显示实验

该实验中，学生需要参考VGA相关内容，理解VGA接口的信号定义。通过查找实验指示书，得到实验板上VGA接口的信号线所关联到的FPGA的管脚分别为R0-3、G0-3、B0-3、Vsync以及Hsync，并且得到这14个输出信号与VGA接口输出的相互关系。这样就可以实际编写FPGA的内容，在FPGA上完成一个VGA接口设计，同样经过仿真、验证，运用学生PC软件系统下载运行，从而达到实验要求的图像通过VGA接口显示在所连接的显示器上的目标。

4.3CPU cache设计实验

在系统结构的实验中[5]，CPU cache设计实验要求学生在实现多流水CPU的基础上添加实现cache结构，整个实验结构设计如图5所示。

首先学生在前序实验中对于PipeLine的CPU已经设计实现，这里原本的CPU通过Controller对于Memory的直接读取变成了通过IC和DC两条总线，通过指令cache（IC）和数据cache（DC）的分别读取，整体外部连接不需要改变，只需要学生在原本实现pipeline CPU的FPGA内在CPU和Memory Controller之间添加IC和DC的逻辑。

需要学生完成的实验主要分为如下3个步骤：

① 在FPGA[6]内部实现Memory controller结构，连接Memory后，完整测试Memory controller的正确性以及性能。这里Memory可以直接采用硬件平台中的Ram结构。可以采用如下的测试方法：用实验模块的FPGA完成Memory Controller结构，读取Memory之后的内容写回Memory，再发送到软件部分查看读取结果是否正确。而性能测试，则可以通过长时间循环读取计时来测量。这里需要注意的是，经过长时间固定次数的循环读取Memory的固定空间来测试最终的准确性和效率的时候，由于开头需要写入Memory而最后需要核对固定空间的Memory内容。而我们无法通过硬件上信号观察的方法来观测Memory固定空间的所有内容（即使1K Bits这样的小数据摊开放在硬件实验平台上也是无法让人接受的），这样我们的软件平台对于Memory的读出和写入功能就显得尤为重要了。

② 在FPGA内完成IC和DC结构。这样，得到以Memory为一端，IC bus与DC bus为另一端的FPGA，从而测试IC和DC的正确性以及速度情况。整体的连接和测量就可以采用和步骤1相仿的方式进行。

③ 完成整个实验内容。在步骤2的FPGA内结构基础上添加多流水CPU，测试完成整个实验。整体的测试就可以通过CPU的运行效率和准确性来得到结果了。

从这个实验我们可以看出，尤其在完成复杂实验的过程中，整个软件部分对于硬件平台的监测是十分重要的。

5结束语

计算机硬件实验统一平台，采用了大规模可编程逻辑器件，结合先进的软硬件设计思想和设计方法，将计算机硬件类主干实验统一到一个平成，为计算机硬件类实验课程的综合和改革提供了平台基础，为深化课程改革和课程建设做好了准备。其中软件系统设计采用软件工程思想，尽可能减小了软件系统的维护以及扩展的代价，同时极大程度的减少了软件系统对于硬件系统内容的依赖，并减小了对于硬件系统扩展性的约束。

通过软硬件配合形成计算机硬件实验的统一平台，使得原本在分散实验平台上完成的实验得到统一的支持，消减了因多种平台带来的教学成本，更为重要的是提高了学生的学习效率，取得了良好的实验效果。

参 考 文 献

[1] 汤志忠, 杨春武. 开放式实验CPU设计[M]. 北京:清华大学出版社,2007,6.

[2] 汤志忠. 清华“计算机专业实践”课程的创新与实践[J]. 计算机教育,2006,(7):7-9.

[3] 郑纬民, 汤志忠. 计算机系统结构[M]. 北京:清华大学出版社,2001,9.

[4] 白征. SWEBOK: Software Engineering Body of Knowledge[J]. 计算机科学,2001,28(7):108-111.

[5]John L. Hennessy, David A. Patterson. 计算机系统结构:量化研究方法[M]. 北京:电子工业出版社,2004,7.