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游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇一
摘要：介绍基于pci总线加密卡的硬件组成部分。该加密卡汲取了现代先进的加密思想，实现了高强度加密功能。
关键词：加密卡pci总线pci9052isp单片机
加密是对软件进行保护的一种有效手段。从加密技术的发展历程及发展趋势来看，加密可大体划分为软加密和硬加密两种。硬加密的典型产品是使用并口的软件狗，它的缺点是端口地址固定，容易被逻辑分析仪或仿真软件跟踪，并且还占用了有限的并口资源。笔者设计的基于pci总线的加密卡具有以下几个优点：第一，pci总线是当今计算机使用的主流标准总线，具有丰富的硬件资源，因此不易受资源环境限制；第二，pci设备配置空间采用自动配置方式，反跟踪能力强；第三，在pci扩展卡上易于实现先进的加密算法。
1总体设计方案
基于pci总线的加密卡插在计算机的pci总线插槽上（5v32bit连接器），主处理器通过与加密卡通信，获取密钥及其它数据。加密卡的工作过程和工作原理是：系统动态分配给加密卡4字节i／o空间，被加密软件通过驱动程序访问该i／o空间；加密卡收到访问命令后，通过pci专用接口芯片，把pci总线访问时序转化为本地总线访问时序；本地总线信号经过转换处理后，与单片机相连，按约定的通信协议与单片机通信。上述过程实现了主处理器对加密卡的访问操作。
图1硬件总体设计方案
下面以主处理器对加密卡进行写操作为例，阐述具体的实现方法。加密卡采用plx公司的pci9052作为pci总线周期与本地总线周期进行转换的接口芯片。pci9052作为pci总线从设备，又充当了本地总线主设备，对其配置可通过eeprom93lc46b实现。主处理器对加密卡进行写操作，pci9052把pci总线时序转化为8位本地数据总线写操作。这8位本地数据总线通过lattice公司的isplsi2064与单片机at89c51的p0口相连，2064完成pci9052本地总线与at89c51之间的数据传输、握手信号转换控制等功能。2064对8位本地数据总线写操作进行处理，产生中断信号。该中断信号与at89c51的int0＃相连，使at89c51产生中断。at89c51产生中断后，检测与其p2口相连的本地读写信号wr＃、rd＃、lw／r＃。当wr＃为低电平、lw／r＃为高电平时，at89c51判断目前的操作是否为写操作。确认是写操作后，at89c51把p0口上的8位数据取下来，然后用rdy51＃（经2064转换后）通知pci9052的lrdyi＃，表明自己已经把当前的8位数据取走，可以继续下面的工作。pci9052收到lrdyi＃有效后，结束当前的8位数据写操作。pci总线的一次32位数据写操作，pci9052本地总线需要四次8位数据写操作，通过字节使能lbe1＃、lbe0＃区分当前的8位数据是第几个字节有效。
加密卡硬件总体设计方案如图1所示。
2硬件各组成部分说明
2．1pci9052部分
pci9052是pci总线专用接口芯片，采用cmos工艺，160引脚pqfp封装，符合pci总线标准2．1版。其总线接口信号与pci总线信号位置对应，因此可直接相连，易于pcb实现。pci9052的最大数据传输速率可达132mb／s；本地时钟最高可至40mhz，且无需与pci时钟同步；可通过两个本地中断输入或软件设置产生pci中断。它支持三种本地总线工作模式，实际设计采用地址和数据线非复用、8位本地数据总线、非isa模式。
pci9052内部有一个64字节pci配置空间，一个84字节本地配置寄存器组。对pci9052的配置可由主机或符合3线协议的串行eeprom完成（注：isa模式必须由串行eeprom完成配置）。实际设计采用microchip公司的93lc46b存放配置信息。系统初始化时，自动将配置信息装入pci9052，约需780μs。如果eeprom不存在或检测到空设备，则pci9052设置为默认值。
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇二
摘 要：近年来，人们的生活水平明显提高，计算机逐渐进入千家万户，已经成为人们工作、学习和生活的重要工具。计算机设备在长期的使用过程中，硬件系统很容易出现各种故障，严重影响计算机的安全、稳定运行，给人们带来很多的不便和麻烦，因此要积极采取有效的维护和保养措施，减少计算机硬件系统的故障率。本文分析了计算机硬件系统故障的影响因素，阐述了计算机硬件系统故障的维护措施和计算机硬件系统的保养策略。
关键词：计算机；硬件系统；维护；保养技术
当前，计算机已经成为人们办公和生活的一个不可替代的重要作用。和软件系统相比，计算机硬件系统在使用过程汇总更容易出现各种故障，因此必须做好计算机硬件系统的维护与保养，最大程度地延长计算机硬件系统的使用寿命，保障计算机安全、稳定的运行。
1 计算机硬件系统故障的影响因素
人为因素。人为原因是导致计算机硬件系统发生故障的主要原因，在长期的使用过程中，一些计算机用户忽视对计算机硬件系统的维护和管理，乱卸乱拆、乱改乱跳，导致计算机硬件系统的零器件丢失，或者在计算机操作过程中，用户用力过大，损坏计算机硬件设备。另外，计算机设备在运输和安装过程中，如果没有采取相应的保护措施，遭受剧烈的震荡，会严重影响计算机硬件系统的稳定性。
内部因素。内部因素主要是指计算机硬件系统自身质量存在问题，一些零器件性能较差，如硬件系统元件发生腐蚀、虚焊或者脱焊等，导致计算机硬件电路板铜断、触点被氧化、漏电等[1]。
外部因素。计算机硬件系统在使用过程中容易受到多种外部因素的影响，如计算机硬件系统设备老化严重、性能下降；电压不稳会导致计算机硬件系统电路出现短路甚至电源损坏；计算机长时间运行，内部散发大量的热量，如果散热不及时，会导致计算机硬件系统元器件被烧坏。
2 计算机硬件系统故障的维护措施
电源故障维护。计算机设备接通电源后，如果不能运行，指示灯不闪烁、电风扇也不转动，很可能是计算机电源发生了故障。计算机电源发生故障的原因主要有电源烧坏、计算机电源发生断路、启动按钮接触不良等。遇到这种情况，计算机用户要仔细检查电源的通电情况，判断计算机设备是否处于通路状态，同时检查计算机电源的插头和导线接头是否连接好。如果这些都没有问题，很可能是计算机电源已经被烧坏，用户要及时更换计算机电源。
计算机cpu故障维护。计算机cpu的散热情况对于硬件系统的运行状态有着直接的关系，一旦计算机硬件系统散热出现问题，大量的热量集聚在计算机设备内部，温度过高会影响计算机硬件系统设备的性能，导致计算机执行不畅、运行缓慢等，甚至会将计算机cpu烧坏。因此，用户在日常使用计算机设备的过程中，必须要注意计算机设备的散热处理，特别是在炎热的夏天，要及时清理计算机设备的排风扇，最好为计算机配置一个电风扇，加速计算机设备的散热速度。
计算机内存故障维护。计算机设备运行之后，显示器没有画面或者出现一些错误信息，始终不能进入操作系统，总是听到“嘟嘟嘟”的声音[2]，这说明计算机的内存卡发生了故障。这时，用户要将计算机电源关闭，将计算机机箱拆开，把内存条取出，然后进行开机检测。对计算机进行多次检测，检查是哪一根内存条出现了问题。仔细检查之后，如果内存卡不存在问题，要仔细将内存卡插在沟槽中，确保接触良好。
显卡和声卡故障维护。显卡是计算机系统散热的主要位置，对于计算机显示卡故障，检查沟槽中显卡，特别需要仔细检查计算机显示器信号线的接头和显卡插座之间的接触是否良好，在计算机的日常使用过程中，要注意计算机显卡风扇，检查风扇是否产生噪声、运转是否有摩擦。对于计算机声卡，用户在使用语音操作时，要尽量避免带电进行，在拔或者插耳机时，最后关闭计算机电源，防止计算机硬件系统设备出现损坏。
硬盘故障维护。计算机硬盘故障主要是指计算机系统无法识别硬盘。用户要注意检查计算机的数据线和电源线是否接好或者是否发生脱落，确保计算机硬盘的扁平信号或者电源线装好，同时要合理插接硬盘，避免发生冲突，如果计算机的ide接口上插接了cm-rom，重新插接一些数据线，如果仍然不能正常运行，很可能是计算机硬盘发生了损坏，用户可以更换一个新的硬盘。
3 计算机硬件系统的保养策略
正确使用计算机。计算机用户要掌握一些最基本的常识，例如在雷雨天气，要尽量避免使用计算机，防止计算机遭受雷击。计算机设备要摆放在房间靠窗户的位置，确保计算机良好通风。同时用户要正确使用计算机，养成良好的习惯，例如，在计算机开机时，先打开电源，等待一段时间之后，再打开计算机，由于我国家庭用户的电源多是220v标准电压，但是通常情况下计算机电源的电压多是110v的，如果打开电源之后立即运行计算机系统，会使计算机系统突然遭受较大的电压，导致计算机硬件系统设备老化或者损坏。另外，在关闭计算机时，要尽量使用计算机系统关机，不能直接关闭计算机主机上的开关，要尽量延长计算机硬件系统的使用寿命，关闭计算机设备后，尽量关闭电源，不仅有利于杜绝火灾隐患，而且可以节约大量的电能。
检测到位，保持环境清洁。计算机设备的运行环境最好保持在15-28摄氏度之间[3]，如果外界环境温度过高，会导致计算机硬件系统设备发生老化。因此，要避免将计算机设备放置在阳光直射的地方，阳光的直接照射会进一步提升计算机温度，影响计算机设备的运行状态。另外，要尽量控制计算机设备运行环境的湿度，如果空气湿度过小，计算机硬件设备很容易产生静电，损坏硬件系统元器件。如果空气湿度过大，计算机硬件系统电路板会出现发霉或者锈蚀等问题，造成电路板短路或者发生故障。
选择质量较高的硬件设备。在选择计算机电源时，用户不能贪图便宜选择劣质、功率不合适的电源设备，为了确保计算机硬件系统有持续、稳定和稳定可靠的供电环境，要尽量选择具有大品牌、优质的电源，配置插孔重组、具有自动断电功能的插座，严禁在同一个插座上安插很多计算机设备。另外，根据计算机硬件系统的设备型号，从防止静电、注意兼容性等方面，选择合适的硬件设备，为计算机cpu安装优质风扇，定期进行除尘，充分发挥风扇降温的重要作用。
加强计算机显示器维护保养。虽然计算机显示器只具有显示功能，长期暴露在灰尘较多的场所，不仅会影响显示器的运行状态，同时也会影响计算机用户的视力，因此用户要做好计算机显示器设备的防尘和除尘工作，在用户不使用计算机设备时，为计算机显示器盖上防尘罩，关闭计算机后要注意将显示器也关闭，定期使用专业的除尘液和除尘布轻轻擦拭显示器罩壳和表面，严禁直接使用水或者酒精擦拭显示器，高浓度的酒精很可能损坏计算机显示器。
4 结束语
计算机硬件系统维护与保养是一项长期的、复杂的系统工作，计算机用户在日常使用过程中，要注意掌握基本的使用常识和故障维护技巧，正确的诊断计算机硬件系统故障，从而有针对性的采取故障维护措施，尽量延长计算机硬件系统的使用寿命，确保计算机硬件系统安全、稳定的运行，提升计算机设备的运行效率，充分发挥其优势功能。
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇三
【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
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]。
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
（1）计算机硬件组成原理
（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；
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
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。
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇四
随着科学技术的发展，计算机在人们生活中的作用也越来越重要，成为生产生活中不可或缺的一部分。人们对于计算机的技术要求也越来越高，计算机硬件技术作为重要的组成部分，成为重点发展的项目。本文对计算机硬件技术进行了深入的探究。
【关键词】中专 计算机 硬件技术
随着科技的发展，计算机的应用越来越广泛，逐渐融入人们的生产和生活当中。计算机也在实践应用中在不断的更新完善，计算机的升级发展需要强大的计算机技术作为支撑，才能够使计算机功能更加全面，为人们带来更多的方便。计算机技术中，计算机硬件技术是其中较为重要的部分。计算机硬件技术有其独特的组成部分，在计算机技术发展的过程中，硬件技术也在不断的发展，下面就是对计算机硬件技术的探讨。
1 计算机硬件的组成部分
运算器
运算器在计算机的工作过程中主要起到数据的加工处理功能，运算器能够根据输入信号和指令的不同进行不同的数据处理，运算器的运算形式有逻辑运算、算术运算还有其他的数据运算形式。计算机之所以能够高效的运算，就是因为存在运算器的缘故，所以说运算器在计算机运行中起到了重要的作用。
控制器
控制器在计算机中的作用就好比人体的大脑，控制器在计算机硬件组成中接收其他部分传来的信息，然后进行相应的控制。控制器相当于一个指挥中心，会对计算机的内部指令进行分析，根据指令的要求让计算机的各个部件实现协调统一的运作。
存储器
存储器是计算机硬件组成中的记忆装置，存储器包含主存储器和辅助存储器两种。存储器在工作工程中主要是将数据进行二进制的转化，能够对信息进行处理同时还能够存储大量的信息。存储器能够接收大量不同的信息，在有需要的时候能够快速的对所需信息进行读取。存储器就是实现对信息大量存储功能的装置。
输入设备
常用的输入设备有鼠标、键盘和摄像头等，输入设备也是整个计算机硬件组成必不可少的部分。输入设备的作用就是方便外界对计算机系统进行信息的输入，鼠标能够通过人为操作对计算机屏幕进行坐标定位，处理操作过程中的图形及软件，键盘能够通过输入字母、符号、数字等信息对计算机指令。总之，输入设备就是实现外界和计算机之间的信息转换的媒介。
输出设备
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇五
摘 要： 提出了一种基于连续页面合并以及pte基址缓存的硬件载入技术。对硬件载入改进有两种方法，分别是：合并main tlb中物理页号、虚拟页号均连续的两个表项，扩大了main tlb容量，降低tlb缺失率，减少硬件载入次数；缓存硬件载入过程中第一次查询页表得到的pte基址，有相同pte基址的虚拟页号将不需要进行第一次页表查询，节省了一半时间。
1 旁路转换单元载入技术概述
曾有研究表明tlb控制时间占普通系统运行时间的5%～10%，然而最显著的开销是在处理tlb缺失上。显示tlb缺失程序是最常见的执行原语，表明tlb确实处理可以占到总运行时间的40%。因此对处理tlb缺失的问题的研究具有重要意义。
当tlb出现缺失时，有两种处理方式，分别是硬件载入tlb和软件载入tlb。硬件载入tlb不需要清空流水线，它对流水线的干扰是相当小的。硬件载入tlb由硬件实现页表的查询、表项填入tlb操作，在进行这一系列过程时，处理器并不需要清空流水线，只需要冻结流水线，暂时不执行下一条指令即可。本文主要研究硬件载入tlb技术。
tlb prefetching技术通过硬件上的预测以及预载入翻译的方式来隐藏tlb缺失造成的时间开销。其主要思想是一个基于时效性的tlb缺失预测算法。时效性的概念是利用一个基于lru替换算法计算出特定应用中每个被使用到的tlb表项的历史使用频繁度。
spectlb 针对tlb缺失的情况提供了投机的地址翻译，而不通过跟踪部分填充的大页面保留页表。当一次tlb缺失出现时，spectlb检查该缺失的虚拟页是否是大页面保留页表的一部分，如果是这样，缺页的物理地址可以使用大范围内保留的小页面的相对位置在该保留大页面的开始和结束物理地址之间进行插值。
2 基于连续页面合并以及缓存的硬件载入技术
（2） 缓存硬件载入过程中第一次查询页表的到的pte基址，有相同pte基址的虚拟页号将不需要进行第一次页表查询，节省了一半时间。
这两种方法分别从减少硬件载入次数和缩短单次硬件载入时间上提升了旁路转换单元的性能，同时降低了缺失率。
基于连续页面合并的硬件载入技术
为减少硬件载入次数，本文提出一种用于连续页面合并的ltlb（large page tlb），当tlb缺失时，进行tlb硬件载入，首先从页表中获得所需要的翻译信息，在将该信息填回mtlb之前先检查mtlb中是否有其连续页面，若有则将两个页面合并之后填入ltlb，同时将合并前原本在mtlb中的表项无效掉，使其可以在未来存放新的翻译信息。这样做也就是将ltlb作为一个页面是mtlb两倍的大页面tlb进行查询，可以部分扩大页面大小，增加第二级tlb容量，减少tlb 缺失次数。
在硬件载入到mtlb之前先检查mtlb中该表项的前后页面是否存在mtlb中，若在，则合并这两个页面存入ltlb，同时释放掉被合并的那个表项。两路组相联的mtlb中若有连续的页面，这两个页面一定出现在组地址连续的几个表项中，因此只需要根据要填入的表项的虚拟页号（vpn）最低位选择跟组地址减1或是组地址加1的两个表项进行比较。当micro tlb命中，直接返回物理地址。当micro tlb缺失，则同时查找mtlb和ltlb。若ltlb命中或者mtlb命中则可直接得到物理地址；若二者都缺失则需要进行硬件载入；在该机制下不会出现二者都命中的情况，一旦出现属于硬件错误。若要进行硬件载入到mtlb，首先根据虚拟页号找到要填的表项，查看该表项附近是否有连续页面，若有，则将两个页面合并放入ltlb，并将原mtlb中的表项置为空，若没有，则直接填入。
如果要进行合并检查，则先根据vpn的最低位判定奇偶页面，若是奇页面，那么检查是否跟前面一组中的两个表项虚拟页面、物理页面都连续；若是偶页面，那么检查是否跟后面一组中的两个表项虚拟页面、物理页面都连续。如果有连续页面则进行合并后再填入ltlb，否则不合并直接填入mtlb。
pte基址缓存的硬件载入技术
对于两级页表，需要进行两次查找，硬件载入时查找页表是非常耗时、影响性能的。首先将mpgd寄存器中的14～31位pba与虚拟地址中的20～31位拼起来组成30位地址，再左移两位得到32位地址。用这个地址查询页目录表，将得到表项的10～31位与虚拟地址中的12～19位拼起来组成30位地址，再左移两位得到32位地址才是页表表项的地址。用这个地址查询页表，将得到表项的12～31位物理页号与虚拟地址的0～11位页内偏移拼起来组成32位地址，这个地址就是转换好的物理地址。
针对两级页表查询耗时的缺点，本文提出pte基址缓存的硬件载入技术，就是在第一次查询得到页目录表表项地址之前先查找一个pte基址缓存表ptlb（pte base address tlb），若命中则直接得到页目录表表象地址，而不需要再进行第二次查找。这可以大大减少页表查询的时间。
其中ptlb每个表项含两部分，分别是12位的vpn1和22位的pte基址。四个表项同时与所要查找的虚拟地址中的vpn1进行比较，若命中，则不许查找页目录表，直接得到pte基址，与虚拟地址中的vpn2拼接作为页表表项地址，得到所需要的页表表项。
实验与分析
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇六
摘要：变压器的冷却装置是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去，以保证变压器可以安全正常的运行。本文所进行的主要优秀部分就是对控制模块进行的设计，其中包括了可以对主变压器风扇投入与切除的温度范围进行自行设定，也可以按照用户的要求而变化。
关键词：变压器；冷却控制系统；硬件
1变压器冷却控制系统控制模块的设计总体思想
本文所进行的就是对变压器冷却控制系统控制器模块进行设计，其中包括了可以对主变压器风扇投入与切除的温度范围进行自行设定，也可以按照用户的要求而变化。在传统控制方式中，风扇投切的温度限制值是不能改变的，此外，风扇电机的启动和停止温度有一余量，不像传统的控制方式中是一个定值，避免了频繁启动的缺陷，此外还有运行、故障保护及报警等信号的显示及其与控制中心或调度中心的通讯，上传这些信息，如变压器油温、风扇运行状态有无故障等。至于风扇的分组投切设置是为了节约电能，具有一定的经济意义，但这个分组数不宜过多，以免控制复杂，且散热效果不佳。
控制器主要由at89cs1单片机、a/d转换器、键盘控制芯片，输出模块、通讯模块以及自动复位电路等组成，其中单片机是控制器的优秀，aid转换器是把输入信号转换为数字信号。
2变压器风扇控制系统的硬件接线
基于以上的要求，我们设计的风扇控制器的硬件线路图如下页图1所示。变压器风扇控制中对控制模块进行改进是本文研究的重点，其中包括主要芯片的选用以及一些抗干扰元件的使用。所以在本章节中，我们重点将要介绍变压器风扇冷却控制模块中的主要硬件芯片的作用、选用以及它们之间的连接力一法。
（1）单片机at89c51（如图1）。
at89c51是atmel公司生产的一种低功耗，高性能的8位单片机，具有8k的flash可编程只读存储器，它采用atmel公司的高密度不易丢失的存储器技术，并且和工业标准的80c51和80c52的指令集合插脚引线兼容，其集成的flash允许可编程存储器可以在系统或者通用的非易失性的存储器编程中进行重新编程。at89c51集成了一个8位的cpu，8k的flash。256字节的edam，32位的i/0总线。三个16字节的定时器/计数器，两级六中段结构，一个全双工的串行口，振荡器及时钟电路。at89c51是完成系统的数据处理和系统控制的优秀，所有其它器件都受其控制或为其服务。
在本文中，经过tlc1543a/d转换器后输出的数字量输入到at89c51单片机中，同时在进行了温度参数的设置以后，进行它的输出控制，其中包括了变压器的温度显示、状态显示、以及声音报警设备等等，也就是我们所研究的变压器冷却控制系统的优秀部分。
（2）变压器的温度采集及温度处理模块。在变压器的风扇冷却自动控制系统中，第一步进行的就是对变压器上层油温进行的温度采集工作。变压器的温度采集是由变压器的温度控制器来实现的，其中包括铂电极、传感器以及变送器。经过温度控制器输出的信号进入变送器，变送器送出一个4一20毫安的电流信号，然后将此电流信号通过控制芯片上的电阻元件实现电流电压信号的转换，转换后的电压是在一2（伏特）之间，然后将此电压信号输入到tlc1543数模转换器，进行信号处理。变送器输出信号有电流和电压信号两种，考虑到变压器安装的位置（室外）距本控制装置（室内）有一定的距离，电流信号不易损失，故选择了4一20毫安的电流信号。（3）11通道10位串行a/d转换器丁lc1543。
tlc1543a/d转换器是美国ti公司生产的众多串行a/d转换器中的一种，它具有输入通道多、转换精度高、传输速度快、使用灵活和价格低廉等优点，是一种高性价的模数转换器。tlc1543是cmos，10位开关电容逐次逼近模数转换器。它有三个输入端和一个3态输出端：片选（cs），输入/输出时钟（i/0clock），地址输入和数据输出（dataout）。这样通过一个直接的四线接口与卞处理器或的串行口通讯。片内还有14通道多路选择器可以选择11个输入中的任何一个三个内部自测试（self-test）电压中的一个。
（4）bc7281128段led显示及64键键盘控制芯片。
bc7281是16位led数码管显示器键盘接口专用控制芯片，通过外接移位寄存器（典型芯片如74hc164，74ls595等），最多可以控制16位数码管显示或128支独立的led。bc7281的驱动输出极性及输出时序均为软件可控，从而可以和各种外部电路配合，适用于任何尺寸的数码管。
bc7281各位可独立按不同的译码方式译码或不译码显示，译码方式显示时小数点不受译码影响，使用方便；bc7281内部还有一闪烁速度控制寄存器，使用者可随时改变闪烁速度。
bc7281芯片可以连接最多64键c8*8）的键盘矩阵，内部具有去抖动功能。它的键盘具有两种工作模式，bc7281内部共有26个寄存器，包括16个显示寄存器和10个特殊（控制）寄存器，所有的操作均通过对这26个寄存器的访问完成。
bc7281采用高速二线接口与mcu进行通讯，只占用很少的i/o资源和主机时间。
bc7281在本系统中主要用于驱动变压器温度显示的led以及显示风扇运行状态的指示灯。
前已提及，bc7281芯片内部共有26个寄存器，包括16个显示寄存器和10个特殊功能寄存器，共用一段连续的地址，其地址范围是ooh-19h，其中ooh-ofh为显示寄存器，其余为特殊寄存器。
（5）使用max232实现与pc机的通讯。
①max232芯片简介
max232芯片是1viax工m公司生产的低功耗、单电源双rs232发送/接收器，适用于各种e工a-232e和；的通信接口，1viax232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5v电源变换成rs-2320输出电平所需±10v电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的+5v电源就可以。
我们的设计电路中选用其中一路发送/接收，rlout接mcs一51的rxd，t1工n接mcs一51的txd，tlout接pc机的rd，rl工n接pc机的td1。因为max232具有驱动能力，所以不需要外加驱动电路。
系统中使用了此技术之后就实现了变压器风扇冷却系统的远程控制，工作人员可以在控制室对冷却系统进行控制，可以达到方便、准确、快捷的日的，这也是我们对传统的风扇冷却控制系统而做的一个重要的改进。
②串行通讯
在此实现中，我们必须要对mcs-51串行接日和pc机串行接日的串行通讯要有一定的了解，串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制位移动的，它的优点是只需一对传输线进行传送信息，囚此其成本低，适用于远即离通信；它的缺点是传送速度低；串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方一式，同步通信适用于传送速度高的情况，其硬件复杂；而异步通信应用于传送速度在50到19200波特之间，是比较常用的传送方式，本文中使用的就是异步通讯方式。
（6）“看门狗”电路ds1232
在系统运行的过程中，为了避免因干扰或其他意外出现的运行中的死机的情况，“看门狗电路”ds1232会自动进行复位，并且能够重读eeprom中的设置，以保证系统可以安全正常的运行。
美国dallas公司生产的“看门狗”（watchdog）集成电路ds1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点，应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力。
ds1232具有以下特点：
②在微处理器失控状态卜可以停止和重新启动微处理器；
③微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动复位微处理器；
④精确的5%或10%电源供电监视；
在本变压器冷却控制系统中，ds1232作为一定时器来起到自动复位的作用，在ds1232内部集成有看门狗定时器，当ds1232的st端在设置的周期时间内没有有效信号到来时，ds1232的rsr端将产生复位信号以强迫微处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效的，因为看门狗定时器的定时时间由ds1232的td引脚确定，在本设计中，我们将其td引脚与地相接，所以定时时间一般取为150ms。
3结论
本装置实现了通过单片机自动控制冷却器的各种运行状态并能精确监测变压器的油温和冷却器的各种运行、故障状态，显示了比传统的控制模式的优越性。（1）能够对变压器油温进行监测与控制；（2）实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命，有较好的经济意义；（3）实现了冷却系统的各种状况，如油温、风扇投切和故障等信息的上传，便于值班员、调度员随时掌握情况。
由于固态继电器实现了变压器的无触点控制，解决了传统的控制回路的弊端，同时此控制装置具有电机回路断相与过载的保护功能。由于使用了单片机，因而具有一定的智能特征，实现了油温、风扇的投入、退出和故障等信号的显示以及上传等。通过实际运行表明，该装置的研制是比较成功的。但今后，我们还应该对固态继电器本身的保护进行一些研究，以免主回路因电流过大而造成固态继电器的损坏，以使变压器风扇冷却控制回路更加完善。
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇七
引 言
硬件设计包括逻辑设计和可靠性的设计。逻辑设计实现功能。硬件设计工程师可以直接通过验证功能是否实现，来判定是否满足需求。这方面的资料相当多，这里就不叙述了。硬件可靠性设计，主要表现在电气、热等关键参数上。我将这些归纳为特性阻抗、si、pi、emc、热设计等5个部分。
1 特性阻抗
近年来，在数字信号速度日渐增快的情况下，在印制板的布线时，还应考虑电磁波和有关方波传播的问题。这样，原来简单的导线，逐渐转变成高频与高速类的复杂传输线了。
式中z0即特性阻抗，单位为ω。
pcb的特性阻抗z0与pcb设计中布局和走线方式密切相关。影响pcb走线特性阻抗的因素主要有：铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。
在pcb的特性阻抗设计中，微带线结构是最受欢迎的，因而得到最广泛的推广与应用。最常使用的微带线结构有4种：表面微带线（surface microstrip）、嵌入式微带线（embedded microstrip）、带状线（stripline）、双带线（dual-stripline）。下面只说明表面微带线结构，其它几种可参考相关资料。表面微带线模型结构如图2所示。
z0的计算公式如下：
对于差分信号，其特性阻抗zdiff修正公式如下：
公式中：
——pcb基材的介电常数；
b——pcb传输导线线宽；
d1——pcb传输导线线厚；
d2——pcb介质层厚度；
d——差分线对线边沿之间的线距。
从公式中可以看出，特性阻抗主要由、b、d1、d2决定。通过控制以上4个参数，可以得到相应的特性阻抗。
2 信号完整性（si）
si是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中的信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达ic，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换噪声和电磁兼容性。
延迟是指信号在pcb板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响。在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。
当pcb板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。如果信号在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。
由于pcb板上的任何两个器件或导线之间都存在互容和互感，因此，当一个器件或一根导线上的信号发生变化时，其变化会通过互容和互感影响其它器件或导线，即串扰。串扰的强度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。
信号质量表现为几个方面。对于大家熟知的频率、周期、占空比、过冲、振铃、上升时间、下降时间等，在此就不作详细介绍了。下面主要介绍几个重要概念。
①高电平时间（high time），指在一个正脉冲中高于vih_min部分的时间。
②低电平时间（low time），指在一个负脉冲中低于vil_max部分的时间，如图3所示。
③建立时间（setup time），指一个输入信号（input signal）在参考信号（reference signal）到达指定的转换前必须保持稳定的最短时间。
④保持时间（hold time），是数据在参考引脚经过指定的转换后，必须稳定的最短时间，如图4所示。
⑤建立时间裕量（setup argin），指所设计系统的建立时间与接收端芯片所要求的最小建立时间的差值。
⑥保持时间裕量（hold argin），指所设计系统的保持时间与接收端芯片所要求的最小保持时间之间的差值。
⑦时钟偏移（clock skew），指不同的接收设备接收到同一时钟驱动输出之间的时间差。
⑧tco（time clock to output，时钟延迟），是一个定义包括一切设备延迟的参数，即tco=内部逻辑延迟 （internal logic delay） + 缓冲器延迟（buffer delay）。
⑨最大经历时间（tflightmax），即final switch delay，指在上升沿，到达高阈值电压的时间，并保持高电平之上，减去驱动所需的缓冲延迟。
⑩最小经历时间（tflightmin），即first settle delay，指在上升沿，到达低阈值电压的时间，减去驱动所需的缓冲延迟。
时钟抖动（clock jitter），是由每个时钟周期之间不稳定性抖动而引起的。一般由于pll在时钟驱动时的不稳定性引起，同时，时钟抖动引起了有效时钟周期的减小。
串扰（crosstalk）。邻近的两根信号线，当其中的一根信号线上的电流变化时（称为aggressor，攻击者），由于感应电流的影响，另外一根信号线上的电流也将引起变化（称为victim，受害者）。
si是个系统问题，必须用系统观点来看。以下是将问题的分解。
端接技术等
3 电源完整性pi
pi的提出，源于当不考虑电源的影响下基于布线和器件模型而进行si分析时所带来的巨大误差，相关概念如下。
电子噪声，指电子线路中某些元器件产生的随机起伏的电信号。
(简称地弹)。ssn和地弹的强度也取决于集成电路的i/o特性、pcb板电源层和地平面层的阻抗以及高速器件在pcb板上的布局和布线方式。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。 回流噪声。只有构成回路才有电流的流动，整个电路才能工作。这样，每条信号线上的电流势必要找一个路径，以从末端回到源端。一般会选择与之相近的平面。由于地电平面（包括电源和地）分割，例如地层被分割为数字地、模拟地、屏蔽地等，当数字信号走到模拟地线区域时，就会产生地平面回流噪声。
断点，是信号线上阻抗突然改变的点。如用过孔（via）将信号输送到板子的另一侧，板间的垂直金属部分是不可控阻抗，这样的部分越多，线上不可控阻抗的总量就越大。这会增大反射。还有，从水平方向变为垂直方向的90°的拐点是一个断点，会产生反射。如果这样的过孔不能避免，那么尽量减少它的出现。
在一定程度上，我们只能减弱因电源不完整带来的系列不良结果，一般会从降低信号线的串绕、加去耦电容、尽量提供完整的接地层等措施着手。
4 emc
emc包括电磁干扰和电磁抗干扰两个部分。
一般数字电路ems能力较强，但是emi较大。电磁兼容技术的控制干扰，在策略上采用了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。
主要的emc设计规则有：
① 20h规则。powerplane（电源平面）板边缘小于其与groundplane（地平面）间距的20倍。
② 接地面处理。接地平面具有电磁学上映象平面(imageplane) 的作用。若信号线平行相邻于接地面，可产生映像电流抵消信号电流所造成的辐射场。pcb上的信号线会与相邻的接地平面形成微波工程中常见的micro-strip line（微带线）或strip line（带状线）结构，电磁场会集中在pcb的介质层中，减低电磁辐射。
因为，strip line的emi性能要比micro-strip line的性能好。所以，一些辐射较大的走线，如时钟线等，最好走成strip line结构。
③ 混合信号pcb的分区设计。第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面。相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个大的环状天线。对于实在必须跨区的情况，需要通过，在两区之间加连接高频电容等技术。
④ 通过pcb分层堆叠设计控制emi辐射。pcb分层堆叠在控制emi辐射中的作用和设计技巧，通过合适的叠层也可以降低emi。
从信号走线来看，好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层，这些层紧挨着电源层或接地层。对于电源，好的分层策略应该是电源层与接地层相邻，且电源层与接地层的距离尽可能小，这就是我们所讲的“分层＂策略。
⑤ 降低emi的机箱设计。实际的机箱屏蔽体由于制造、装配、维修、散热及观察要求，其上一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝，必须采取措施来抑制孔缝的电磁泄漏。一般来说，孔缝泄漏量的大小主要取决于孔的面积、孔截面上的最大线性尺寸、频率及孔的深度。
⑥ 其它技术。在ic的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容，可使ic输出电压的跳变来得更快。然而，问题并非到此为止。由于电容呈有限频率响应的特性，这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动ic输出所需要的谐波功率。除此之外，电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降，这些瞬态电压就是主要的共模emi干扰源。为了控制共模emi，电源层要有助於去耦和具有足够低的电感，这个电源层必须是一个设计相当好的电源层的配对。问题的答案取决于电源的分层、层间的材料以及工作频率(即ic上升时间的函数)。通常，电源分层的间距是（6mil），夹层是fr4材料，则每平方英寸电源层的等效电容约为75pf。显然，层间距越小电容越大。
5 热设计
电子元件密度比以前高了很多，同时功率密度也相应有了增加。由于电子元器件的性能会随温度发生变化，温度越高其电气性能会越低。
(1)数字电路散热原理
半导体器件产生的热量来源于芯片的功耗，热量的累积必定导致半导体结点温度的升高。随着结点温度的提高，半导体器件性能将会下降，因此芯片厂家都规定了半导体器件的结点温度。在高速电路中，芯片的功耗较大，在正常条件下的散热不能保证芯片的结点温度不超过允许工作温度，因此需要考虑芯片的散热问题。
在通常条件下，热量的传递通过传导、对流、辐射3种方式进行。
散热时需要考虑3种传热方式。例如使用导热率好的材料，如铜、铝及其合金做导热材料，通过增加风扇来加强对流，通过材料处理来增强辐射能力等。
简单热量传递模型： 热量分析中引入一个热阻参数，类似于电路中的电阻。如果电路中的电阻计算公式为r=δe/i，则对应的热阻对应公式为r=δt/p（p表示功耗，单位w；δt表示温差，单位℃）。热阻的单位为℃/w，表示功率增加1w时所引起的温升。考虑集成芯片的热量传递，可以使用图5描述的温度计算模型。
也就是说，当tc实测值小于根据数据手册所提供数据计算出的最大值时，芯片可正常工作。
(2)散热处理
为了保证芯片能够正常工作，必须使tj不超过芯片厂家提供的允许温度。根据tj=ta+p×r可知，如果环境温度降低，或者功耗减少、热阻降低等都能够使tj降低。实际使用中，对环境温度的要求可能比较苛刻，功耗降低只能依靠芯片厂家技术，所以为了保证芯片的正常工作，设计人员只能在降低热阻方面考虑。
如图5所示，可变的热阻由芯片外壳与散热器间的热阻（接触热阻）、散热器到环境的热阻组成。这就要求设计人员减少接触热阻，比如选用接触热阻小的导热胶，考虑大的接触面积等。散热器方面还要选择热传导率高的散热器材，考虑使用风冷、水冷等对流散热措施，增强辐射能力，扩展散热面积等措施。
结 语
以上提到的高速单片机设计思想和方法，目前已经在国外的公司得到实践和发展，但是国内这方面的研究和实践还很少。该设计思想在我们公司实践、摸索，提高了产品可靠性。在这里推荐给各位同行，期望共同探讨。
游戏硬件技术论文游戏开发硬件篇八
cpu,又称中央处理器,是计算机的核心部件。一般情况下cpu自身的故障率很低,这个部件一定要保证散热良好。如果散热性不好,很容易出现计算机重启,系统死机的情况。因此,我们要为cpu配备质量过关的风扇,一旦电脑频繁出现死机,重启的情况,我们可以首先检查cpu的风扇是否运转正常。
(2)硬盘的维护方法
硬盘是计算机储存数据的设备,我们在使用硬盘时,要注意硬盘的防震。我们不要在震动的环境下使用硬盘。当我们搬动计算机时要重点保护计算机的硬盘,可以用泡沫或者海绵将其包好,减少震动。尽量不要使硬盘靠近有磁场的地方。此外还因为硬盘中的资料对我们很重要,所以我们应该适当的做好备份。以免数据丢失,给我们造成重大的损失。
(3)内存的维护方法
内存在计算机中的作用非常大,一台计算机运行的快慢,在很大程度上和计算机的内存有密切的关系。尘土是对计算机内存的一个重要威胁,我们常时间的使用机器,内存条会发生氧化,这是因为内存条金手指与适配器见镀上的是铜箔而不是金,所以很容易氧化。我们可以用橡皮定期对氧化层进行处理。由于计算机更新很快,内存条在升级的时候,尽量选择与原来一样的内存条,这样可以避免系统的不兼容性,保障系统运行的稳定。
(4)光驱的维护方法
光驱是外部数据读取的窗口,里面的光驱头是敏感部件,很容易损坏。所以,我们在放光盘的时候要注意轻缓进行,不放有损坏的光盘。当光盘使用完毕后,要及时退出,不要长时间放到光驱中。光驱要定期运行一下,防止出现老化现象。
(5)显示器的维护方法
在计算机设备中,显示器的作用非常大。显示器在日常的保养中要注意不能潮湿,要经常保持清洁。其次,显示器不要频繁的开关。有时候显示器会发黄或发黑,这就是灰尘侵袭的原因,我们可以用电脑专用的清洁剂和抹布处理。
(6)鼠标的维护方法
