软件硬件问题

软件硬件问题（精选7篇）

软件硬件问题 篇1

目前, 设计属于自己的原型系统的费用随着工艺水平的提升而越来越高。在金融危机的背景下, 如何使自己的利润最大化尤为引人关注。同时, 越来越复杂的SoC、越来越多的嵌入式软件和高成本的仿真, 催生出系统设计和验证的新方法。

针对以上问题, Synopsys公司于近日推出其扩展型Confirma TM快速原型平台, 如图1所示。通过引入最近收购的CHIPit誖的各种产品、工具和技术, 简化了快速原型构建的实施和部署工作, 确保用户可以更快地开始硬件辅助系统验证和嵌入式软件开发。再辅之以HAPS高性能原型硬件, 扩展型Confirma平台可同时提供软件可配置架构和基于事务的协同验证能力。

Confirma平台结合了经过验证的原型方法、IP、服务、硬件和软件, 对于多种原型应用来说都是一个全面的解决方案。Synopsys现在可提供最全面的从软件到芯片 (Software-to-Silicon) 的验证解决方案, 包括快速原型、虚拟平台、功能验证和模拟/混合信号电路仿真, 解决了片上系统 (SoC) 验证过程中的关键挑战。

硬件辅助验证的经济学分析

如果采用类似于“大盒子”仿真系统这样的传统方法, 对于嵌入式软件开发者及验证团队而言, 广泛部署是既昂贵又缓慢的事情。客户定制的基于FPGA的各种原型可以解决这些问题, 但是实施和调试起来却很困难、耗时和昂贵。Confirma快速原型平台帮助解决了这些与传统方法相关的问题, 并且把所有的关键组件集合在一个完整的、可负担得起的解决方案之中, 确保了更多的设计团队可充分利用硬件辅助验证。Synopsys的硬件辅助验证策略重点集中在充分利用性能与容量不断增长的FPGA, 并配之以领先的实现工具。

扩展型Confirma平台

扩展型Confirma平台是用来实现快速原型的一套完整的产品组合, 包括基于FPGA的原型系统和电路板、接口和存储器板, 以及实施和调试用软件。Confirma平台提供了迅速实现一项快速原型所需要的所有元素。

从软件到芯片的验证解决方案

Confirma快速原型平台是Synopsys的软件到芯片验证解决方案的一部份, 为复杂的片上系统开发提供一套业界最全面的、行之有效的嵌入式软件开发、系统验证、功能验证和电路仿真软件、硬件、知识产权、方法和服务。这套Confirma产品还集成了基于虚拟平台的Innovator, 为嵌入式软件的开发和验证提供了一个混合虚拟/物理原型环境 (有关Confirma的更多信息请访问:www.synopsys.com) 。

Synopsys公司副总裁和Synplicity业务部门经理Gary Meyers表示:“Synopsys的Confirma平台是技术领先的快速原型系统, 代表了新的全面硬件辅助验证时代, 确保了开发团队可以协同验证, 并更加经济地交付其复杂的芯片和软件。”

播出工作站硬件软件备份 篇2

一、硬件的备份

我们的播出工作站采取了主、备+应急的备份方式, 我们把这些工作站按工作方式分为两部分:

第一部分为主备关联的播出工作站, 采用双机热备份的工作方式, 主、备两台工作站完全同步播出, 通过422倒换器与受控设备连接, 工作站间采用心跳线连接, 用以检测工作状态。

为确保这种备份方式是否安全, 我们试想主、备播出工作站在发生以下几种情况时能否保障节目安全播出:1、主播出工作站正常, 备播出工作站出现故障。此时主机报警提示, 仍然正常工作, 不影响控制播出设备;2、主播出工作站出现故障, 备播出工作站正常, 此时备播出工作站通过RS232心跳线检测到主机异常, 会立刻控制RS-422倒换器切换控制通路, 获取设备控制权, 继续正常运行, 并进行报警提示。3、主备播出工作站均正常, 心跳线断开。此时主备工作站控制软件都在正常运行, 都会认为是对方出现故障, 进行报警提示, 同时备机控制倒换器获取设备的控制权继续播出。4、主播出工作站已经从故障状态恢复正常, 但是还未接管控制权时, 备播出工作站出现故障。此时主播出工作站进行报警, 但是无法控制播出设备, 而备机已经异常, 无法通过RS-422倒换器将控制权交给主机, 当遇到这种情况时, 我们将备机的电源关闭, RS-422倒换器会立即将主控制通路倒通, 主控工作站就获得了设备的控制权, 因为我们是通过GPI控制端口断开或闭合来实现RS-422倒换器的倒换, 在控制系统施工时, 我们是按照GPI端口断开时主控制通路倒通的方式连接控制电缆, 所以, 只要关闭备控工作站的电源, 主控工作站就会获得设备的控制权, 继续完成播出任务。

第二部分为应急播控工作站, 这是一套单独的应急播出系统, 考虑到极端情况下, 第一部分的主、备工作站均已瘫痪, 那么应急工作站还可以控制应急播出服务器完成节目播出。正常播出时, 总编室制作的播出串联单可以发送到主备播出工作站和应急播出工作站, 这两个部分的相应服务器通道播出的节目完全相同。只是在做应急操作时, 比如播出节目单的修改、TAKE、保持等操作时, 主备播出控制工作站首先同步响应, 操作完成后将修改主备播出系统的数据库信息, 随后这些信息会发送到应急播出系统的数据库, 更改其数据信息。最后, 应急播出工作站才会做相应的操作, 但是播出的节目会和主备播出服务器进度完全一样。所以当出现主、备工作站都已完全瘫痪的情况下, 应急工作站仍然可以控制应急系统继续使节目正常播出。

此外, 我们还配备了三台播出工作站作为冷备份, 以便在线的工作站出现一时难以修复故障时, 用以顶替, 从而保证充分的冗余。

二、软件的备份

工作站上的软件系统包括操作系统和播出应用软件系统, 根据可能发生的意外情况, 我们制定了不同的软件备份策略。考虑到工作站长时间运行可能会碰一些意外情况, 使工作站不能正常运转, 遇到这种情况只得重新安装软件, 若是播出应用软件, 文件小, 安装起来很方便, 花费的时间也很少, 因此我们在工作站本地硬盘的第二个分区存储了播出软件的安装文件, 一旦播出软件受损, 我们可以很方便地利用安装文件覆盖一次, 问题很快得到解决;但对于操作系统来说, 安装起来就要花费很多时间, 这势必对安全播出造成威胁。所以我们将工作站的操作系统和播出软件都安装在本地硬盘的第一个分区, 在一切正常运行的情况下, 利用GHOST软件对这个分区作一个全面的、安全的、可靠的备份, 用GHOST软件作备份最可贵的是可以连同操作系统及应用软件的复杂参数一同备份, 这就保证了在恢复被破坏的系统时连同操作系统、应用软件系统及复杂参数一起被恢复, 从而保证在短时间内快速、准确地恢复整个系统, 让播出工作站进入正常工作状态。我们把GHOST软件保存的镜像储存到本地硬盘的第二个分区, 然后再刻录到光盘上, 这样就有了双重的保障, 如果工作站出现意外, 导致操作系统文件丢失, 系统不能启动, 我们可以利用光盘引导启动, 运行GHOST软件, 将存储在本地硬盘第二个分区上的镜像文件快速恢复到第一个分区, 这样, 一个完整安全的操作系统和播出软件系统便可立即投入使用。

声乐教学“软件硬件”双管齐下 篇3

一、加强“软件”设施(软件有设施的吗?不知道),提高课堂效率

首先,声乐理论课的教学方式应该改革,应本着“理论与实践”相结合的方法进行教学。例如:在各大音乐院校里,声乐专业课、声乐理论课、声乐欣赏课是分开上的,可能授课的教师都不一定是同一位。这样的教学怎么可以让学生把理论与实践结合起来呢?在声乐专业课上,”一对一”声乐教学模式中教师不可能系统全面地给学生讲授声乐理论知识,只能凭借教师的“学习和教学经验”,指导学生。由于理论知识的缺乏,学生的理性思维处于真空,往往搞不清楚打开什么更不知道如何“打开”。因此.教师常常是对所有的学生重复同一个问题,在很大程度上造成了时间与资源的浪费。因而这种形式是便是“一对一”形式授课内容的补充。声乐理论大课一般包括:

(一)声乐技巧基础课:

第一:树立正确的声音概念;了解不同时期对声音审美的标准,主要知道这个时期的声乐审美方向。

第二:认识不同发声器官在不同运动状态下的基本形态:在歌唱过程中,呼吸系统、神经系统起着主要的作用,在呼吸系统和神经系统中又包含着很多器官,对每一个器官都要认真、逐一分析,了解其功能。比如:呼吸过程中,肺和横膈膜的是怎样的关系,怎样相互作用;喉咙打开时喉头的正确位置以及不正确的位置会导致怎样的结果等等这些方面的问题。学生对自己的发声器官在歌唱发声过程有一个系统全面的认识(这句不通);并且这种课程要伴随着示范(示范教学法)[3],这种示范可以包括以下几种:

(1)真人的正确和错误示范(教师、学生);

(2)中国的歌唱家示范;

(3)外国的歌唱家示范。

(二)声乐中外作品分析比较课

中外作品分析比较课运用“互动式教学”,在教学过程中,以教师为主导,学生为主体,通过教师的导向作用,引起学生的兴趣(换词),让其自主思考和实践,然后教师再对结果进行点评。这样一来,学生的学习兴趣增加了,学习也有了针对性和主动性,且能发挥不同学生的特点和长处,教学效果自然也提高了。例如:让学生自己分析作品,给出评价和意见,教师引导性地给学生题点要领,这就能达到教师为主导,学生为主体的教学互动。另外,观摩不同的歌唱家进行的二度创作也是启发思维和想象力的途径之一。无论是国内还是国外的歌唱家,不论是哪种唱法,哪种演唱技巧、演唱风格,在经过了几百年甚至上千年的历史仍经久不衰,历史遗留下来的财富值得我们研究和借鉴。通过观看比较,分析出各自不同的特点,什么是应该借鉴的,什么是放弃的,“去其糟粕,取其精华”,使声乐课也成为一门学生理性思考多一些的课程。

通过这种教学理论与实践相结合的教学方式不仅使学生从不同角度理解掌握理论知识,而且提高了学生分析各种声音特点和解决各种发音毛病的能力。既明确了声乐教学目的,又使学生树立了正确的歌唱理念以及声乐教学中应注意的问题。声乐教学课主要包括以下内容:变声期嗓音训练方法、不同类型的嗓音特点和曲目的选择、常见的错误发声法的辨别和纠正、歌唱心理状态在教学和演唱中的重要作用等等。只有掌握了这些才能成为有综合艺术素养,综合能力的现代声乐人才,才可以为将来打下坚实的基础。

其次,声乐专业课“一对一”教学模式不能丢弃,在此基础上,借鉴“大师班”的授课方式——上公开课。“一对一”的教学模式有其针对性和局限性。针对性是教师可以针对某一个学生的学习程度进行循序渐进,因材施教的教学;局限性是1:虽也有明显的技艺传授功效,但由于缺乏完整的教学结构和全面的内容安排,因此很难完成声乐课特有的教学任务,往往形成学生“高不成,低不就”的专业状况[8];2:授课方式个性化较强,强调“教师教学生学”,这种被动的学习方式使学生之间缺乏互相观摩和交流的机会。纵观古今,这种教学模式经历了几十年,优秀歌唱家却屈指可数。既然,这种教学模式有一定的弊端,为什么不尝试换一种教学模式呢?声乐课是一门实践性很强的课程,并且很抽象,仅靠教师和学生的互动是不够的。“公开课”这种教学模式的体验,可以帮助解决一些。教师要在全体学生面前讲授歌唱技巧与歌唱情感,而学生也要挑战自我,勇于表现自我。这种“公开课”的方式锻炼学生的胆量,可以为以后的表演打下很好的基础。关键.但公开课可以从舞台风格、歌唱技巧、情感把握、歌曲风格等方面给予学生一定时间的讨论。

二增加“硬件”设施,让学习更有自主性

第一,要充分运用多媒体设备,使声乐课教学具有自学性。传统的声乐课教学不具备自学性,离开教师就不知道怎样练习。学生只能凭记忆练习,很容易使自己陷入错误的练习中。现在我们可以使用幻灯片、多媒体视听等多种教学工具。如果把上课的录音复制给学生,可使课堂教学有延续性[4],及大大提高了学生的自学性。学生可根据自己在课上的学习情况和教师着重给学生提出的问题练习,可根据录音在课后进行揣摩、思考、再消化,使得学生有更强的自主性。运用多媒体教学,能够实现从听觉、视觉两个角度对学生进行教学。除此以外,随着网络信息技术的发展,可以更多地运用网络资源和信息资源来丰富我们的课堂。例如:网上教学资源的收集、远程视频教学等。这样,不仅可以使我们的声乐教学形式多种多样,内容丰富多彩,而且还能使教学收到事半功倍的效果。

再者,要将先进的“声学仪器”运用到声乐实验课堂上,让学生从实践中认识并分析声音。因为人的听觉是一个非常复杂的接受系统,它与声学仪器有着根本的区别[6]。实验证明,人的听觉系统对声音的接受,不是一个简单的被动反应过程,而是一个主动选择的过程。也就是说人的听觉系统所反映出来的声音,并不是客观音响的“真实写照”,而是经过人“改造”过的、主观性的声音。因为用声学仪器测量出来的声音高度是客观音高,人凭听觉感受到并表述出来的声音高度是主观音高,这两者是有差异的。用“声学仪器”仪器的目的是了解声音与声音、声音与听觉的相同点和相异点。可以做一下的实验:

(1)分析自己的听觉与声学仪器的不同;

(2)用“声学仪器”分析自己与著名歌唱家之间声音数据;

(3)用自己的听觉分析自己与著名歌唱家之间的不同点;

相信经过自己的分析才更有助于理解声乐这门抽象的学科。所以,将“声学仪器”运用于声乐实验课堂上是很有必要的。

结论:

从声乐教学的“软件”、“硬件”两个层面分析研究,提出了对现代声乐教学改革,的一点设想,这样的改革对于教师和学生都是一次新的尝试与考验——对于教师来说,怎样使自己的理论更简单明了地教给学生;对于学生而言,怎样从实践中总结出理论再指导自己的正确实践。总之,不论是教师还是学生都要从“理论和实践相互循环”的过程中考虑问题。

参考文献

[1]程向兰.高师声乐教学改革之我见[J].邵阳师范高等专科学校学报,2002,(03).

[2]高艳.高师声乐教学改革的几点[J]《安徽教育月刊》2005.

[3]赵世兰浅论高师声乐课课程设置的改革[J]《洛阳师专学报》1996

[4]万婉治高师声乐课教学模式改革试探[J]《泉州师范学院学报》(社会科学)2005

[5]王晨辉.高校声乐教学改革的探索与研究[J].艺术教育,2006, (10).

[6]杜亚雄秦德祥中国乐理[M]上海音乐学院出版社2007(83)

[7]郑颜文高师声乐教学改革三题[J]中国音乐2004

软件硬件问题 篇4

“在中国, IBM数据管理未来将重点关注5大方向:第一是数据库, 如DB2、Informix;第二是数据仓库, 硬件与服务捆绑将是数据仓库面向服务的重要形式;第三是数据整合, 将分散于不同系统中的数据整合在同一平台, 产品包括InfoSphere、DataStage、QualityStage等;第四是数据治理, 今年初通过收购Guardium公司, IBM获得了数据规范工具, 进一步提升了管理数据中心的能力;第五是主数据管理, 通过集成化方式管理大量复杂的企业数据, 完整、精确地管理企业核心业务实体的数据。”IBM软件集团大中华区信息管理软件及业务分析总经理Partick Lo如是说。

应对三大工作负载需求

在实际应用中, 用户往往应用同一个系统处理不同类型的工作负载需求, 但如果从成本、安全性和扩展性等不同的维度来衡量这些工作负载时, 单一的系统就很难同时成为不同需求的最佳选择。

因而, 选择并构建一个适合多种需求的最优系统就成为实践“智慧系统”的关键所在。IBM为此提供了三种不同的工作负载来满足不同应用的需要, 即事务处理和数据库工作负载、商业智能和分析工作负载以及业务流程管理工作负载。

多伦多IBM加拿大实验室分布式数据服务器和数据仓库开发部副总裁Salvatore Vella表示:“IBM工作负载优化系统最大程度地发挥了软件和硬件的优势, 同时IBM在微电子研发和软件集成领域方面投入了大量资金, 并在部署这些系统以解决特定行业难题方面拥有丰富的经验。”

发力两大负载优化系统

目前, IBM信息管理软件已经发布了两大工作负载优化系统—IBM pure Scale应用系统用和智慧分析系统。

IBM pureScale应用系统专为处理繁重的交易工作负载设计, 例如智能公共电网等。IBM pureScale应用系统将基于POWER7的新服务器, 同WebSphere应用服务器和DB2 pureScale软件结合, 这一集成系统将能够支持电信行业客户处理繁重的交易工作负载并管理海量数据。

软件硬件问题 篇5

无线通信经历了几次变革,第1次是从模拟到数字的变革;第2次是从固定到移动的变革;第3次是从硬件到软件的变革即软件无线电的变革[1]。1992年5月Joseph Mitola在美国通信会议上,首次提出“软件无线电”(Soft Definition Radio,SDR)的概念,很快引起了通信界特别是军事通信界的广泛关注。

SDR是指用软件来定义和实现无线通信,它是将标准化模块化的硬件功能通过一个通用硬件平台,再通过软件加载的方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种开放式结构[2]。SDR的基本思想是把硬件作为无线通信平台,将A/D转换器尽量靠近RF射频前端,充分利用各种数字技术资源,最大程度地通过软件实现各种功能,适应不同的工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议和数字编码方式等,从而构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用软硬件平台[5]。

从SDR的技术实现角度来看,关键是采用多频段、宽带天线以及智能天线,将A/D、D/A变换尽可能地靠近射频天线端口,即由基带移到中频,甚至射频。A/D变换后的所有处理都用可编程DSP,依靠软件来实现[3]。这种体系结构具有很强的通用性,是实现多频段、多工作模式和多用户通信的最佳途径。

1 SDR的理论基础

1.1 采样定理

SDR实现的宽带模拟信号和高速数字信号的相互转换是基于采样定理基础之上的。采样定理分两类:基本(过)采样定理和带通(欠)采样定理。基本采样定理是指根据奈奎斯特(Nyquist)采样定理,若信号X(t)的频带在(0,fm)内,只要采样速率fs满足:fs≥2 fm,则采样得到的信号在终端就可完全恢复原信号X(t)。此定理在信号低频段使用效果最佳;带通采样定理是利用欠采样的技术,采样速率fs满足:

$\frac{2f{}_{\text{Η}}}{{\rm K}}\le f{}_{\text{s}}\le \frac{2f{}_{\text{L}}}{{\rm K}-1}‚2\le {\rm K}\le \frac{f{}_{\text{Η}}}{f{}_{\text{Η}}-f{}_{\text{L}}}‚(f{}_{\text{Η}}-f{}_{\text{L}})\le f{}_{\text{L}}$。

式中,K为整数;(fL,fH)为信号频带。这样采样信号就不会产生重叠,在接收终端就可以恢复原信号。带通采样定理实现了一种频率变换即把高频段信号的频谱搬移到低频段。从软件无线电的要求来看,带通采样的带宽应该越宽越好,这样对不同信号会有更好的适应性,可以简化系统设计。

1.2 多速率信号处理理论

为节省计算工作量及存储空间,在一个信号处理系统中常常需要不同的采样率及其相互转换,这是多速率信号处理产生并发展的缘由。多速率信号处理的应用是基于滤波器组而实现的。滤波器组最初用于语音压缩,后来逐渐应用于图像和视频的压缩。多速率信号处理实际上是对采样后离散序列的重采样过程,最常用的运算是抽取和内插,是2个相反的运算。抽取是指信号采样率的降低,用于软件无线电的接收部分可以降低数据流速率,便于数字信号处理;内插则是信号采样率的提高,在发射部分便于调制发射。内插提高了时域分辨率,可无失真地恢复信号。

设原始信号为X(n),经D倍抽取后的结果为:XD(n)=X(Dn);

经I倍内插后的结果为:

$X{}_{{\rm I}}(n)=\{\begin{array}{l}X(n/{\rm I}),n={\rm K}{\rm I},{\rm K}\in \text{整}\text{数}\\ 0,n\ne {\rm K}{\rm I},{\rm K}\in \text{整}\text{数}\end{array}$

。

一般情况下,时域上抽取运算较易分析,频域上内插运算较易分析。

实际应用中为防止频谱混叠,抽取之前,要对信号进行低通滤波处理;为保证序列的原始特性不变,内插之后也要进行低通滤波处理,以消除内插带来的镜像。

数字速率单独抽取和内插只能实现整数倍的采样率转换,而对于非整数即有理数的抽取与内插,可通过将抽取与内插过程级联来实现。但必须先内插再抽取才能实现此过程,使用的滤波器为具有抗混叠滤波和滤除镜像作用的低通滤波器。

使用多速率滤波器,使抽取和内插过程时域描述更为直接,设h(n)为滤波器的冲激响应,则数字信号经过抽取、内插以及二者的级联后输出如下:

$\{\begin{array}{l}y{}_1(n)={\displaystyle \sum _{n=-\infty }^{+\infty }x}(k)h(nD-k),D\text{倍}\text{抽}\text{取}\\ y{}_2(n)={\displaystyle \sum _{n=-\infty }^{+\infty }x}(k)h(n-k{\rm I}),{\rm I}\text{倍}\text{内}\text{插}\\ y{}_3(n)={\displaystyle \sum _{n=-\infty }^{+\infty }x}(k)h(nD-k{\rm I}),D/{\rm I}\text{倍}\text{抽}\text{取}\end{array}$

。

1.3 正交变换

基于软件的数字调制和解调的示意图如图1所示。图1中,信号

X(t)=a(t)cos[w0t+θ(t)]=R[a(t)ejθ(t)ejw0t]。

式中,$a(t)=\sqrt{X{}_1^2+X{}_{\text{Q}}^2}$;$\theta (t)=\arctan \frac{X{}_{\text{Q}}}{X{}_{\text{Ι}}}$;$\dot{X}{}_n(t)=a(t)\text{e}{}^{\text{j}\theta (t)}$为复振幅信号,可表示为:

$\dot{X}{}_n(t)=X{}_{\text{Ι}}(t)+\text{j}X{}_{\text{Q}}(t)$。

式中,XI(t)=a(t)cosθ(t),XQ(t)=a(t)sinθ(t)。需要指出的是,不同的信道,w的取值是不同的。

2 软件无线电的数学模型

软件的构造是对设备各种功能的物理描述建立数学模型。以单通道发射机为例,在上述理论基础上建立软件无线电的数学模型如图2所示。输入信号首先进行调制并分成2路正交信号XI、XQ,通过内插提高其抽样速率,经相位变换后求和,再经内插提高其抽样速率,然后通过带通滤波器,最后经数模变换将信号发射出去。

单通道收信机工作是单通道发射机的逆过程,是将收到的信号进行相位变换后,经低通滤波器,分成2路正交的信号,再经抽取降低其信号速率,解调输出原信号。

数学模型建立后,再用计算机语言描述算法,然后转换成用计算机语言编制的程序。软件无线电中的算法特点是对信号处理的实时性,因此在时空上对算法的要求很高;算法应具有高度自由化和开放性,以便系统升级,使系统模块化、标准化;采用的主要算法为数值法,同时,并不排斥其他算法或者多种算法的结合。

3 基于智能天线的SDR模块

SDR的应用主要体现在智能天线上。在天线确定以后,不同的准则或算法将导致不同的性能。SDR的开放式结构使得在硬件系统确定后还具有改善和更新的能力;在抑制干扰方面,虽难有一种普遍适用的最佳算法,但可以汇集多种算法于同一系统,使系统能够抗各种干扰,提高其性能。

SDR主要由宽带射频段、高速中频模数转换段、可编程的基带数字处理模块、控制模块、通信模块和高速数据总线等构成流水线结构[4],如图3所示。

宽带射频段是SDR中唯一主要靠模拟硬件电路本身完成的部分,主要将接收或发射的信号进行放大,满足A/D或发射功率的要求。天线单元不仅要满足系统的频带、驻波比、增益和极化等性能指标,而且还使各单元之间的互耦小,保证各阵列天线元的幅度和相位一致。

A/D、D/A的主要功能将宽带模拟信号转换成高速数字信号或相反,往往采用基本采样和带通采样相结合的方式。将基带移到中频,对整个频带进行采样,这样做法的优点是在信号检测和解调部分可以使用数字处理,利用可编程软件包件完成部分数字处理功能,对有限资源统一进行优化分配。用高速的DSP/CPU代替传统的专用数字电路(ASIC)做一系列处理,利用DSP的强大处理能力和软件灵活性实现调制解调、信道编码译码等。

4 结束语

基于硬件平台的SDR是串行模块结构,其缺点是模块之间耦合紧密,相互之间独立性不高。总线结构采用的是时分机制,使相邻功能模块间实现匹配较复杂。SDR技术对各种通信体制之间的互通性差,硬件平台功能扩充和完善的周期长、花费高等常规设备所遇到的问题提出了很好的解决方案。SDR的关键在于软件和可编程性,当通信功能提升或硬件技术发展时,允许更换单个软件模块或硬件模块,使无线电设备具有更大的灵活性和更长的寿命周期,从而改善系统性能以实现多波段、多体制、多制式的通信。

摘要：在通用硬件系统的基础上,利用软件实现尽可能多的功能,便于系统改进和升级,使不同的系统间能够互联和兼容,提高系统性价比。从软件无线电基本理论出发,分析了信号的采样定理、多速率的处理理论和基于软件的数字调制和解调。以单信道发射机为例建立了基于软件无线电的数学模型,并分析研究了软件无线电在智能天线中的应用。对软件无线电存在的问题和发展前景做了论述。

关键词：软件无线电(SDR),建模,智能天线,DSP

参考文献

[1]吴伟陵.移动通信中的关键技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.

[2]MITOLA J.The Software Radio Architecture[J].IEEECommunications Magazine,1995,13(5):26-29.

[3]杨小牛,楼才义,徐建良,等.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.

[4]肖维民,许希斌,朱健,等.软件无线电综述[J].电子学报,1998,26(2):65-70.

综合自动化系统的硬件软件及应用 篇6

变电站综合自动化系统, 伴随着运行维护的应用实践及相关技术的不断进步, 其自身也在不断的进行技术革新和系统换代升级。作为系统密不可分又缺一不可的两个有机组成部分, 系统的硬件和软件都在不断进行改进和完善。下面就使用及运行实际, 粗浅地谈一谈综合自动化系统的硬件、软件及应用问题。

1 变电站微机综合自动化系统的硬件

变电站综合自动化系统是现代计算机技术、通信技术等高科技在变电站继电保护领域综合应用的成果, 是计算机控制技术和继电保护技术结合的产物, 他归属于计算机适时控制范畴。

与传统的继电保护相比, 保护装置的三个组成部分———测量部分、逻辑部分和执行部分同样是必不可少的, 但传统的继电保护装置的三个部分均是由各种各类继电器为主要元件构成的, 而综合自动化系统的测量部分和执行部分由集成电路构成, 逻辑部分则由微型计算机 (单片机) 构成。一套完整的继电保护装置, 无论是传统的继电保护还是新型的综合自动化系统, 除了具备保护功能, 都还具备测量、监视和控制功能。和传统的继电保护装置将保护部分和测量、监控部分分屏设计、分屏配置安装不同, 综合自动化系统常常将间隔层中的各数据采集、监控单元和保护单元做在一起, 设计在同一机箱中, 作为一个具备测量、监控和保护功能的独立装置, 各装置间通过电缆网络由前置机或站控机对他们进行管理。

变电站综合自动化系统几乎全部采用分层分布单元式结构形式。这种结构形式, 采用主从CPU协同工作方式, 各功能模块 (通常是各个从CPU) 之间采用网络技术或串行方式实现数据通信, 多CPU系统提高了处理并行多发事件能力, 解决了集中式结构中独立CPU数据处理及计算的瓶颈问题, 方便系统扩展和维护。

综合自动化系统一般采用“面向对象”即面向电气一次回路或电气间隔 (如一条出线、一台变压器、一组电容器等) 的方法进行设计。一条出线或一个间隔或一组电容器作为间隔层一个独立单元, 其数据采集和测量单元、监控单元、保护单元等都做在一起, 设计在同一机箱内, 作为一个具备测量、监控和保护功能的独立装置。各装置作为完全独立的功能单元可以单独使用, 而且各装置自身故障不影响其他装置正常工作。这种设计使得系统安装及组屏方式十分灵活, 既可以分散就地安装在开关柜和户外设备附近, 也可以集中组屏安装。

由于微机综合自动化系统的上述硬件构成及结构特点, 比之传统的继电保护装置, 其运行稳定, 可靠行高, 事件处理动作快;体积小, 屏柜少, 节约占地面积, 可以减少控制室的建筑面积甚至将之完全取消;功耗低, 减少站内电能损耗;安装调试简单、维护方便, 模块化设计和插件式结构使元件制造标准化, 故障查找和检修快捷、方便, 有效地减少停电时间, 提高供电可靠性。

2 变电站微机综合自动化系统的软件

微机综合自动化系统与传统的继电保护装置的另一个重要差别在于:传统的继电保护装置的所有功能, 从各种工频电量的输入、测量、变换到输入量与设定值的逻辑比较再到信号或执行命令的发出, 都是由硬件即继电器或集成电路来实现的, 而变电站综合自动化系统由于微电脑这一智能化元件的引入, 使得保护的信号、数据处理和逻辑比较计算等功能不再单纯依靠硬件来实现, 而是在微电脑这一平台下依靠软件来实现。

由于计算机语言的强大的编程功能, 微机综合自动化系统的软件几乎可以实现传统继电保护装置所能完成的各种保护功能。

综合自动化系统的软件和其硬件结构相对应, 有底层单元级的自动化控制程序和站控机层的管理程序等。

对于处于最底层的监控、保护单元来说, 利用计算机语言编制成各种功能模块的程序, 将之固化到计算机的存储器中。有了各种功能模块程序的支持, 计算机才真正能够实现智能化, 具备强大的计算、分析和逻辑判断能力, 因而可以实现任何性能完善且复杂的保护原理。传统的继电保护装置, 每一种保护功能, 都有各自独立的一组继电器元件来实现, 各保护之间基本不存在通用互换的可能, 这是因为继电保护最重要的环节———逻辑部分的功能根据不同的保护原理需要不同方法来实现。但对于综合自动化系统来说, 由于逻辑部分的功能是靠软件来实现的, 所以通过编制不同的程序, 就可以用同一硬件来实现不同的保护原理。这使得保护装置的制造大为简化, 也容易实现保护装置的标准化。

除了利用计算机软件来实现控制和各种保护功能外, 有了软件的支持, 计算机的存储、记忆功能可以得到很好的开发和利用。从而能够实现对变电站运行状况的故障录波、故障测距和事件顺序记录等。这对电网运行事故分析和事故后的处理都有重大意义。

底层的监控、保护单元内固化的软件主要是控制和保护软件, 而处于中上层的前置机和站控机则主要安装了管理和通讯软件。前置机通过机内安装的软件直接对各监控单元进行管理、监控, 并采集各监控单元所控制的一次部分的运行数据。同时, 前置机还担负和调度自动化的信息互传:向调度自动化系统提供变电站设备运行状态和电网运行数据;接受来自调度自动化系统的各种命令。站控机也称作后台机, 通常是一台微型的台式个人计算机。后台机上安装的软件则为最上层的管理软件。它通过前置机来实现对各底层监控、保护单元的控制、管理和数据采集。后台机上通常还安装有模拟操作软件, 通过软件对运行人员进行模拟操作训练。另外后台机还可以利用其CRT屏幕来显示变电站的一次主接线图, 从而取代常规庞大的模拟屏。

软件是综合自动化系统的灵魂。有了各种软件的支持, 综合自动化系统才有了灵性和能动性, 各种测量、监控、保护、故障及事件记录、通讯功能才得以实现。综合自动化系统才真正具备了功能综合化、操作监视屏幕化、测量显示数字化、运行管理智能化。

3 综合自动化系统的推广应用中应着力解决的几个问题

毫无疑问, 综合自动化系统是智能化程度高、变电站运行管理自动化水平高、在线运行稳定可靠、处理事故恢复供电快、操作简易、维护方便、功能强大的变电站继电保护装置。随着国家电网建设和改造的进一步深入, 随着国家在电网建设中推广新技术、新设备力度的进一步加大, 综合自动化系统将作为变电站的“标准配置”在越来越多的新建和改造变电站中得到应用。但是要使这一高新技术产品在变电站中得到普遍推广应用, 并充分发挥作用, 必须着力解决好下面几个方面的问题:

3.1 搞好技术推广和人员培训

由于综合自动化系统的技术含量高, 与传统的变电站继电保护装置在硬件结构上完全不同, 所以对一线的设计、安装、操作、运行维护人员提出了更高的要求。因此, 必需做好一线施工设计人员和安装人员的技术推广工作, 同时加大操作、运行维护人员的岗前培训力度, 培养掌握这一新型设备的安装、操作、运行、维护的高素质人才队伍, 打好技术队伍基础。

3.2 加强对一次设备的更新改造

综合自动化系统一方面能够保护一次设备的安全运行, 另一方面能够监视一次设备的运行状态, 但能否实现对一次设备的监视, 取决于一次设备与综合自动化的数据接口。因为一次设备的运行状态数据来自于一次设备, 综合自动化系统只能通过采集这些数据来实现对一次设备的监视。对于一些老设备, 不具备对自身运行状态数据的测量以及与综合自动化系统的通信功能, 所以就需要对这些设备进行改造或更新, 使其具备对自身运行状态数据的测量以及与综合自动化系统的通信功能, 从而使综合自动化系统能够实现对其运行状态的监视。

另一方面, 随着技术的不断进步和完善, 一些新功能被更多地集成到综合自动化系统中来, 比如变电站无功电压综合控制 (VQC) 技术, 这些技术无论从理论还是到开发应用都到了比较成熟的阶段, 但由于受到变电站一次设备的制约, 比如站内电容器不能够实现无级或小级别调档等, 虽然综合自动化系统具备了这些功能, 但在实际应用中这些功能却成了摆设, 并没有得到真正的开发利用。所以只有加大一次设备的改造力度, 同时在变电站设计和建设中, 积极推广使用技术成熟先进、运行稳定可靠的新设备, 才能使这些功能真正落到实处, 从而更好地服务于电网运行。

3.3 加强一次设备的巡视和维护检修

变电站综合自动化技术的应用使得变电站从技术到硬件上达到了无人值班的技术要求。变电站实行无人值班, 是综合自动化技术应用之后出现的新生事物并成为未来的一个发展趋势。但无人值班在减员增效的同时, 又带来了新的矛盾和问题, 除了变电站的安全警戒外, 一次设备的安全运行问题成为人们心头最大的忧患。因为综合自动化系统固然先进, 但它毕竟是处在从属和保障地位, 其作用根本上还是来保护和保障一次设备的运行安全。但对于一次设备自身固有的缺陷, 综合自动化系统是无能为力的。因此需要建立一支机动灵活的快速反应队伍, 加强对一次设备的巡视和检修, 对一次设备存在的安全运行隐患, 及时发现, 及时消缺, 使设备经常处于最佳运行状态, 才能更大限度地发挥综合自动化系统在变电运行中的作用。

3.4 建设坚强可靠的调度通信网络

变电站实现无人值班以后, 变电站的实时监控任务就落在了调度人员的身上。要使调度值班人员及时准确掌握变电站设备运行情况, 并实现对变电站设备的控制操作, 必须建设一套功能完善的调度自动化系统和坚强可靠的远动通讯网络, 从而使调度对变电站实现遥测、遥信、遥控、遥调、遥视功能。

软件硬件问题 篇7

由伊戈尔路马尔科夫教授和他的同事开发的这种软件，可对返回芯片制造商的首轮原型芯片的漏洞修复问题进行处理。一个新的原型芯片设计完成后，并不会立即面对消费者。工程师们需要在芯片上运行操作系统和各种软件，检测其是否正常工作。这个过程可能需要花去一两个小时，也可能是一个星期，这主要取决于芯片上有多少瑕疵。

虽然工程师有时能确定一个漏洞，这个漏洞可能是线路安排过密或是晶体管放错了位置等任何问题，但他们也往往不太清楚怎样才是最好的修复方法。很多时候，工程师在一轮测试中发现并修复了一个漏洞，但在下一回合的测试中发现前次的修复方法无意中已经带来了新的漏洞。而一个原型芯片的制作要花去数月的时间，通常是非常昂贵的，光改变外罩设计来重新安排晶体管的排放格局以及芯片上的导线，成本就高达数百万美元。

研究人员解释说，目前一个原型芯片回到芯片制造商那里时，工程师将其钩到电子探头上，电子探头将电信号传送到芯片并记录其输出。不同的信号到达芯片的不同部位，经过数以千计的信号测试后，工程师通常可以定位一个漏洞所在。然后，他们会提出一系列可能的解决方案。有时，他们可能只需简单地移除芯片顶层两根导线之间的连接。这用实验室现有的设备就可以做到，这样芯片就可以很快地进行再测试。但有时，修复可能需要在芯片内较低层进行，如形成逻辑门的晶体管就在这个部位，对这些晶体管的调整和再测试工作就没那么容易了。

密歇根大学的研究人员编写的软件会自动标定测试芯片的电输入，并分析其输出来找出发生问题的地方。理想的情况下，工程师会想要知道芯片上每一个晶体管的输出。但消费类芯片很快将拥有超过1亿个晶体管，这使得这种精确的测试方法太费时。因此，密歇根大学的算法只测试芯片大部分区域的电输入。对应于输出错误，就能知道将测试注意力集中在哪个区域，这样就缩窄了寻找范围来更快地找到可能的漏洞。该软件也用类似的方式来确定修复漏洞的方法，通过在一系列模拟器中的运行来找到一个设计更改，从而提供最快和最具成本效益的解决方案。

这项技术的最大优势之一是软件有时可以提供出乎意料的解决办法。对一名工程师来说，修复漏洞合乎逻辑的方法就是给电路重新布线。但软件可以提示工程师，也许只需反转几根导线就能得到相同的结果，而这样的解决方法不是显而易见的。在个案研究中，研究人员发现该软件可以自动修复芯片上70%左右的重要漏洞，而且可将找到一个特定漏洞的时间从几个星期缩短到几天。

美国卡内基梅隆大学电气和计算机工程教授罗伯路卢滕巴称，硅片调试一直以来是个有待解决的问题，而且在这方面也几乎没有科学文献。英特尔公司也许有一些尖端的调试技术，但是他们从不提及。目前人们知道的方法一般都是使用手工调试，自动化程度并不高。而手工调试会留下较大的误差空间。包括微处理器在内，差不多所有的芯片都存在漏洞。在英特尔公司的网站上就列举了商业笔记本电脑大约130个已知的硬件漏洞。虽然大多数漏洞可以通过下载软件来进行修复，但还有大约20个漏洞无法用软件方法修复，这就使电脑存在遭受病毒攻击的危险。