计算机硬件系统的基本功能范文

摘要：针对目前大部分课程各自为阵、互不往来，且部分课程内容陈旧的情况，本文提出了一种目标驱动的核心课程和实践体系设计的系统化方法，从具体的核心培养目标(对学生而言，应该是可操作可考核的综合能力指标)推出学生应该掌握的知识和能力，对其进行系统的分析，分解层次，形成系统的知识和能力体系；从而细化设计每年的培养目标，进而落实到课程的设计。该方法内容具体，系统性强，可操作性、可跟踪性好。

关键词：目标驱动；核心；课程；设计

中图分类号：G642

文献标识码：B

1问题的提出

随着计算机技术的快速发展，课程内容更新的需求越来越强烈，事实上，这种需求一直没有间断。社会需要什么样的人才？随着计算机应用技术的普及，各个非计算机专业学生编程能力的提高，到底具备哪些知识、何种能力的计算机专业人才更具有竞争力，也是多年来困扰大家的问题。

我们不断地更新我们的教学计划、课程体系、课程内容，但是我们的更新合理吗？系统吗？满足目标吗？更多的时候，我们在头疼医头，我们在打补丁，结果让我们的课程体系补丁不少、漏洞也不少。更重要的是各门课程各自为阵，部分知识重复讲，而又因存在“知识缝隙(gap)”不能很好地衔接。面对这样的问题，我们提出了目标驱动的核心课程和实验体系设计方法，并在北航计算机学院新一轮核心课程与实验课程体系设计中进行了初步实践，有一些体会，和大家共享切磋。

2目标驱动的核心课程和实验体系设计模型

总体思路：目标驱动的设计方法，从具体的核心培养目标(落实到可实现的指标)，推出学生应该掌握的知识和能力，对其进行系统的分析，分解层次，形成系统的知识和能力体系；细化设计每年的培养目标，进而落实到课程的设计。

设计原则：

1)和目标紧密结合，目标动，课程动。保持良好的可跟踪性，从而使该方法有很好的适应性，能适应计算机技术的快速发展；

2)先考虑知识和能力体系，不考虑课程，有利于知识和能力设计的系统性，避免目前各门课程之间缺乏衔接、或者互相重复等问题。

3)课程间衔接好，互相补充，完成同一个目标；

4)强调能力的培养，重视实践环节。

5)强调集成，重视综合能力的培养。

内容：本方法分解为几个阶段：

1)具体核心培养目标的选择及其选择方法；

2)面向培养目标的计算机专业核心知识和能力体系的设计；

3)基于计算机专业核心知识和能力体系的核心课程体系、实践体系的设计和设计方法；

4)分层次的综合能力实践环节的设计。

我们将结合我们的实践对该方法的应用做一个详细的阐述。

3方法的使用：在北航计算机学院的实践

(1)核心培养目标的选择和设计

核心培养目标的选择

根据北航本科生的培养要求和计算机学院的培养定位，我们考虑应满足如下原则：

1)体现计算机专业学生的核心能力需求；对计算机的工作原理(软硬件)有深刻理解，并理解现有计算原理的局限；

2)体现当前最新的、成熟的技术(目前产品的主流技术)；

3)具备综合能力：系统的观点、工程的观点。

结果：基于MIPS指令系统，使学生有能力设计一台功能型计算机、一套操作系统和研发一套编译器，最终形成一个相对完整的功能型计算机系统。

细化核心培养目标

如何细化培养目标？最好的办法是实践。我们组织骨干教师设计了一台满足以上目标的功能型计算机，命名为MiniComputer。基本思路是：以数理逻辑为理论基础，设计和开发数字逻辑部件；以MIPS指令系统为基础，设计和开发计算机核心系统；以MIPS指令系统为目标语言，设计和开发编译系统；以自己研发计算机为环境，设计和开发操作系统。

之后，我们组织2-3年级的本科生在教师的指导下，分组进行培训和实验，在这个过程中发现学生已掌握知识是否充分，还有哪些欠缺，还需要补充哪些知识点，学生在这个过程中接收知识的难易程度(发现有时和老师的预期有差异)。教师的任务是要关注整个过程，记录整个过程，并给予学生适当的辅导和协调。实际实施过程对教师也是一个很大的挑战，尤其是硬件部分的调试、整个系统的集成。

几个关键问题：

1)首先定义MiniComputer需要支持的高级程序设计语言，从而决定了该机器需要提供的支持能力，也在相当程度上决定了本项目的难易程度；

2)根据语言的要求，考虑对操作系统的要求；根据语言的要求设计该机器应能支持的指令集合；

3)得到指令系统的定义和硬件系统的需求定义；

4)实验过程的记录和分析，了解学生在整个过程的学习和实验进展情况；

5)开发相应的仿真软件，支持硬件、操作系统等的调试。

(2)面向培养目标的计算机专业核心知识和能力体系设计方法

1)通过对以上实验结果的分析，抽取计算机专业核心知识点及其关系、核心实验能力及其关系。

分析结果(粗略)：

(a)计算机工作原理的充分理解：掌握系统的观念、协作的原理和方法。

(b)较强的软件实现能力(实现编译器、操作系统、硬件仿真器-调试器等)，包括对高级程序设计语言的理解、高级语言程序设计能力、数据结构和算法(算法的分析能力)、基础的工程训练(软件工程基础知识)；

(c)硬件系统的理解和设计、实践能力：对数字逻辑、计算机部件的设计、计算机系统的设计、汇编语言的理解等。对系统的调试和集成、工程实践能力；

(d)对数理逻辑的要求。

2)对知识点和能力进行分析，分解能力的阶段和层次，获得计算机专业学生应具备的核心知识和能力体系(系统的知识和能力体系)。

注：这一阶段不涉及课程，不考虑课程。避免内容分散、缺乏系统性。

这部分的成果：整理出系统的知识点和路线图(前后关系图)(略)。

分解为各年级的培养目标

一年级的培养目标：计算机思维模式的培养，逻辑思维的培养，基本程序设计能力的培养。

二年级的培养目标：提高的程序设计能力、复杂数据结构的运用能力、算法分析能力。数字逻辑、计算机部件的设计，完成硬件设计的需求。

三年级要达到的目标：编译系统、操作系统的设计和实现。软件工程等知识和实践。

综合集成目标：软硬件的集成、应用程序的运行―系统测试，团队训练。

(3)基于核心知识和能力体系的课程体系设计

根据知识体系和能力体系设计课程体系，并将知识点分解到理论课程。将能力培养落实到实验课程。从而得到课程体系和实验课程体系的蓝图，包括课程定位和衔接关系。

如《数理逻辑》：侧重布尔代数课堂教学，通过实验环节使得学生掌握根据需求建立逻辑描述的方法和能力，包括布尔逻辑及其变换、真值表的逻辑表示以及逻辑范式表示。

《数字逻辑与数字部件设计》：使得学生基于《数理逻辑》所建立逻辑描述，借助于硬件描述语言和EDA软件工具，完成包括寄存器、加法器、状态机等在内的一系列计算机基础硬件组件的设计和开发，为构造更加复杂的计算机硬件功能部件打下良好的基础。

《计算机组成原理》：在《数字逻辑与数字部件设计》实验环境所完成的各类硬件基础组件的基础上，同时利用软件模拟器和HDL作为主要的实验手段，使得学生深入理解处理器内部工作机理，掌握汇编级程序设计技术及技巧，并以此为基础利用HDL实现指令系统的子集及部分相应的计算机功能部件，完成一个功能型计算机硬件的核心部分，并能在其上运行简单的汇编程序。

《操作系统》：通过实验环节，一方面进一步丰富和完善该功能型计算机的硬件功能，另一方面学习系统软件开发方法和工具链，开发和移植一个简化的操作系统，最终构造出一个相对完整的计算机系统。

《编译技术》：通过实验环节，一方面丰富《计算机组成原理》中所完成功能型计算机硬件的指令系统，进一步完善该计算机硬件功能，另一方面为让学生了解编译器的构造技术，以及如何在一个裸机上实现对高级语言的支持，最终能在自己的机器上运行一个高级语言的程序。

(4)进一步设计完善各门核心理论课程的培养大纲

(5)进一步设计完善各门核心实验课程的实验大纲和手册

由于涉及到众多课程和知识点，将不在本文列出。回过来对照教学计划，我们发现几个大的变化：1)课程之间更加系统化，任课教师之间能更好的理解，尤其通过共同参与实验、共同的讨论，较好地解决了以前各门核心课程各自为阵、相互独立、知识不连贯同时有互相重复的现象；2)课程之间的贯穿性得以体现，并获得深刻理解，如逻辑在后续课程的应用等；3)硬件类课程成体系，内容得到很好的更新，采用了MIPS指令集，硬件描述语言贯穿整个课程和实验体系；4)软硬件得到较好的集成，问题变得更加真实，不再是抽象的理论，如操作系统和硬件系统的接口、编译技术中面向特定体系结构的优化等，打通了软硬件之间的一个“Gap”；5)学生真正理解计算机系统，而不再是一个个的片段，从而深刻理解计算机的工作原理和局限。同时培养了学生较强的工程实践能力。满足北航计算机学院关于科学型和工程型相结合的人才培养定位。

4一点体会和进一步的工作

通过这个项目，我们有一些体会。对目标系统的分析，必须做实验，而且需要学生的参与，即在教师的指导下由学生自己来完成，这样我们才能：1)深入细节；2)了解学生掌握知识的难易程度。通过实验，我们发现了很多预先没有考虑到的细节，而且发现一些我们认为简单的问题，学生理解起来可能很困难；而一些我们以为困难的地方，学生却很容易的掌握了。真正的深入实践可以让我们发现问题，从而调整课程内容的设置、课程讲解的方式以及深入的程度。当然，本方法还有很多地方需要进一步细化和总结，尤其在可跟踪性方面，希望有工具可以支持。

致谢：感谢北京市教学改革项目、北京航空航天大学教学改革项目的资助。感谢参与该项目的所有教师，他们是刘旭东、龙翔、高小鹏、王雷、史晓华、艾明晶等。

参考文献

[1]高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[R].教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制.高等教育出版社,2006,9.

[2]马殿富等.计算机专业本科生核心综合实验设计与实践[R].北京市高等学校教育教学改革立项项目申请书,2007.

[3]JOHNR.HAUSER,DONCLAUSING.“TheHouseofQuality”,HarvardBusinessReview,vol.May-June,pp.63-73,1988.

[4]R.Darimont,E.Delor,P.Massonet,andA.v.Lamsweerde."GRAIL/KAOS:AnEnvironmentforGoal-DrivenRequirementsAnalysis,IntegrationandLayout",presentedatRequirementsEngineering,Jan.1997.

[5]马殿富.如何培养社会需要的人才[R].长沙全国计算机学会YOCSEF年会上的特邀报告,2004.

计算机硬件系统的基本功能范文

关键词：微机保护；硬件平台

中图分类号：

1引言

目前，微机保护产品在继承常规保护成熟的技术原理的基础上，其智能化的特点日益突出，这不仅更好地满足了电力系统对可靠性和安全性的要求，而且为保护的测试试验和现场维护带来了更多的便利，因此，智能化微机保护产品在电力系统中得到了广泛的应用。按照文献[4]的划分，微机保护装置经历了三代的发展，许多传统保护中无法实现的新技术在目前的数字保护装置中得以成功的应用。尽管如此，随着电力系统对微机保护装置性能的要求不断提高、保护原理和算法的研究和发展、硬件产品技术的进步，以及微机保护运行环境的更为复杂和严酷，研究设计新型的、高可靠的硬件平台系统成为当务之急；硬件平台系统作为保护原理的载体和实现继电保护全部功能的基础，其研制和开发必将推动继电保护领域整体技术水平的提高，从而为国家电力系统智能化建设作出重要贡献。

我们在分析和吸收国内外同行厂家微机保护装置先进技术和经验的基础上，研制开发了一套适用于高压保护装置的硬件平台系统，该系统采用DSP（TMS320C32）+MPU（MC68332）系统结构，两者通过双口RAM来交互协同工作。本文将系统地阐述此平台的设计思想、整体结构、组织原理，并介绍了所选运算DSP和逻辑MPU芯片的特点。最后通过实例：基于此硬件平台开发的高压线路保护装置的试验及动模情况，说明了此平台的先进性。

2硬件平台总体设计

2.1整体平台系统结构

高压保护装置一般都采用多保护板加通讯处理板模式，通过内部通讯网来联系各板信息。随着时代、技术等方面的不断发展，保护功能要求越来越高，保护原理越来越完善，同时为便于事故后分析，报告、故障电量等信息要求越来越详细，以求确切地感知不同阶段保护中各模块的响应行为。上述种种原因决定了目前各有功能倾向的单CPU结构不能很好地满足实际需求，鉴于此我们设计了双CPU（DSP+MPU）结构，系统图如图1所示。

硬件平台系统主要包括两部分：基于TMS320C32的运算处理单元和基于MC68332的逻辑控制单元。运算处理单元任务定位于模拟量数据采集、数据处理、功能模块运算等功能；逻辑控制单元定位于保护逻辑判断、开入量检测、开出控制，以及监控等功能。采用这种MPU+DSP结构，充分利用了DSP适于数据处理优点的同时，也充分发挥了MPU丰富的I/O引脚、较强的逻辑处理能力，以及强大的通讯处理功能。

图1硬件平台系统结构

2.1.1运算单元区设计方案

运算单元区主要由TMS320C32、RAM、FLASH、A/D、EPLD等器件构成。此区核心器件TMS320C32芯片为TMS320C3X系列中的一款，是TI公司1995年推出的32位浮点型DSP。该芯片内部采用哈佛结构、流水线操作、特殊的并行指令、专用的硬件乘法器等适宜于数据运算的设计，这种特殊的硬件结构使得TMS320C32的处理能力达到60MFLOPS/30MIPS(每秒60兆次浮点运算或30兆条指令)。它采用增强型存储器接口，并具有灵活的数据/地址总线，可充分利用存储空间，增加了设计的灵活性，简化了电路设计。

运算单元区的模数转换部分采用MAXIM公司生产的14位逐次逼近型、2×4通道、带采样保持器的A/D芯片。改变了原来的多路开关切换的方式，减小了各模拟量之间不同步性。此单元区的译码、AD定时转换启动等功能完全由可编程逻辑器件EPM7128实现，这样既简化了印制版的设计，提高了电路设计的灵活性，又简化了程序软件的逻辑设计。从而在保证采样高可靠性的同时，节省了DSP的处理时间。

2.1.2逻辑控制单元区设计方案

逻辑控制单元区主要由MC68332、RAM、FLASH、EEPROM、EPLD、秒脉冲对钟电路、标准232维护口、开入开出电路，以及通信电路构成。此区核心器件MC68332是由MOTOROLA公司生产的32位微处理器，它采用HCMOS技术和精简的指令系统计算机（RISC）技术，数据处理能力达32位，因而具有较高的执行速度、较高的稳定性和很强的逻辑处理能力。软件看门狗、丰富的I/O口、可掉电保持的2K片上RAM、QSPI等丰富的控制功能使MC68332是一款非常适合控制领域的高性能芯片。

逻辑控制单元区的开出电路由EPLD和光电隔离器构成。通信电路由UART芯片及EPLD硬件设计的HDL协议构成的FDK_BUS（本公司自主开发的一种局域总线)板间通信网络。秒脉冲对钟电路利用TPU口检测秒脉冲的触发沿获得GPS秒脉冲，保证了板级对钟精度，为系统的故障分析提供了统一的时钟。FLASH用于保存程序代码，EEPROM用于保存定值、程序的CRC校验码、故障报告、扰动数据和装置的事件记录等。标准232维护口为程序调试提供了方便。

2.2系统实现原理

采用这种DSP+MPU的平台系统结构，按照设计的功能分工：DSP来完成数据处理运算，如：数字滤波、相量计算、故障分量提取等，以及保护功能相对独立模块的处理，如：六个阻抗的计算、各序量方向元件计算、各阻抗区域判别等；而MPU来完成电力系统的状态检测，根据不同的状态，按照保护逻辑方案来组织运算单元的计算结果以及开入量等，最终根据逻辑结果作相应控制，另外此单元区还实现所有的监控功能。两CPU相对独立，同时两者相互监视是否正常运行；两者之间唯一的联络方式通过双口RAM来完成。由此有机地组成一个功能分布、协同运行的整体系统。

系统具体的组织方式为：运算单元区A/D所有通道转换完成后以中断方式激发DSP采样中断，DSP响应外部中断用DMA的方式读走原始采样数据；DSP在获得采样数据后，将采样数据精加工，并利用最新数据运算所有的功能模块，然后将采样数据、加工后数据，以及各模块接口信息放到双端口RAM中；运算处理单元通过邮箱机制，使双端口RAM在对侧产生一个中断电平通知逻辑控制单元；逻辑控制单元在响应外部中断电平后，将双端口RAM中信息读出，置于自身数据区域中；最后逻辑控制单元采用最新数据执行所有的逻辑控制。

通过这样的平台设计和任务分配，在大幅度提高采样频率的同时，能够保证保护软件功能在一个采样间隔执行一遍，从而真正实现了电力系统状态的实时检测，最终提高了保护装置的整体性能。

3平台在高压线路保护中的应用

此硬件平台系统丰富的硬件资源和冗余设计符合当今各保护装置硬件平台统一的设计思想，满足于各种高压保护产品开发。为检测此平台系统的可行性，以及其各方面的性能指标，我们以高压线路保护装置（DF3621）的实际开发经历来加以说明。

DF3621适用于220kV~500kV输电线路，包括纵联距离构成的全线速动主保护，三段式相间距离和接地距离及四段灵敏段和两段不灵敏段的零序方向保护构成的后备保护，并可配备综合自动重合闸功能。在硬件分配上具有创新特色：

整套装置保护采用两块完全一样的保护插件I和II双重配置，即主、后备保护集成于一体。重合闸采用单独保护插件III来实现。这样配置既保证了现有高压线路保护装置中的启动采用三取二方式的优点，又能够保证最大程度上的热备用，即使插件I和II之一因故退出后，仍具备完整的保护功能。

由于硬件平台运算能力的极大提高

，以及存储器件空间的富裕，DF3621采用面向对象模块化编程，对各功能子模块实行封装，逻辑控制MPU仅能访问模块的接口信息，确保了整体可靠性。为提高装置对系统状态实时检测能力，以及满足某些智能算法和逻辑控制的要求，装置模拟通道采用2000Hz的采样速率。另外，为了便于分析保护的动作行为，保护故障处理程序采用透明化报告机制，能够实现各功能模块的状态跟踪，为故障后保护动作行为分析提供了有利信息。

此线路保护装置已经顺利通过电磁兼容测试，RTDS数字动模和传统动模测试，表明此硬件平台系统的各项指标能够满足于高压保护装置的要求。

4结语

本文提出了一套适合于高压保护装置的新型的运算单元加逻辑控制单元的硬件平台系统，该系统既充分发挥了DSP适于各种数据处理的功能，又充分发挥MPU丰富的I/O引脚和强大逻辑控制能力的特点，为保护产品模块化设计、采用高级语言，以及引入实时操作系统提供了必要的硬件基础。本文就此平台系统的设计思想、各功能区部件的选择和实现，以及整体组织方式给予了详细阐述，并在此基础上给出了此平台的应用实例。

总结微机保护装置开发、设计的成功经验，我们深刻感受到，适应时代、技术等方面不断发展的需求，在继承传统产品优点的基础上，研制和开发新型的硬件平台系统是必要的。在保证可靠性、快速性、稳定性等原则的前提下，提供更丰富的硬件资源，使保护装置开发中的先进保护原理以及更高要求的实现不再受硬件条件的限制、满足各种保护装置的开发、为维护和升级提供了极大便利。

参考文献：

1.易永辉，赵志华，薛玉龙（YiYonghui，ZhaoZhihua,XueYulong）等.一种新型的继电保护软硬件平台(ANewSoftwareandHardwareFrameofRelayProtection).继电器(Relay),2002(6),Vol.30,No.6，26－28

2.姜琳,沈有昌,杨奇逊(JiangLin,ShenYouchang,YangQixun).微机保护抗干扰研究(ResearchonAnti_InterferenceAbilityofMicroprocessor_BasedProtectin).电力系统自动化(AutomationOfElectricPowerSystem),1998(12),Vol.22,No.12，65－68

3.由欣,唐诚,刘建飞等(YouXin,TangCheng,LiuJianfei)实用微机保护装置可靠性分析与研究(AnalysisandResearchonReliabilityofAppliedMicroprocessor_BasedProtection).电力自动化设备(ElectricPowerAutomationEquipments),2002(3),Vol.22,No.3，5－7

4.张振华,许振宇,张月品等(ZhangZhenhua,XuZhenyu,ZhangYuepin).第三代微机保护的设计思想(DesignConsiderationoftheThirdGenerationMicroprocessor-BasedProtection).电力自动化设备(ElectricPowerAutomationEquipmets),1997(8),No.3，24－25

5.杨奇逊（YangQixun）.微型机继电保护基础(TheBasicPrincipleoftheMicroprocessor-BasedProtection).北京:中国电力出版社,(Beijing:ChinaElectricPowerPress)1988

NewDigitalHVProtectionHardwarePlatformDesign

计算机硬件系统的基本功能范文篇3

关键词:硬件资源管理;ICMP

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)05-1242-02

StudyoftheDatabaseinComputerHardwareResourceManagementSystem

LIYing

(AirForceSurveyandDesignInstituteofShenyangMilitaryRegion,Shenyang110015,China)

Abstract:ComputerhardwareresourcemanagementsystemusestheWindowsoperatingsystem,usingSQLServerasamanagementdatabase,Delphiasadevelopmentplatform,accordingtothespecificneedsofthehardwareresourcemanagementandintegratedmanagementofhardwareresources,theactualusage,isproposedbasedonthemanagementandoperationofequipment,thestaticstateofdynamictestingthemethodofcombiningthemanagement.

Keywords:Computerhardwareresource;ICMP;Managementsystem

一套完善的硬件资源管理系统,可以给硬件资源管理人员的设备管理带来极大的便利,但在实际使用过程中,硬件资源管理人员更关注设备运行的状态,例如:设备购买后是否上线运行,已经分配了什么IP地址,通过设备的流量,在线的设备是否出了故障等等。与之相应地国内外开始研究计算机硬件的管理方式和方法,希望能够通过开发出集中式的计算机硬件管理软件,解决运行中的各种管理要求。实际上,独立的适应某一个方面的计算机硬件运行状态管理软件已经开始出现,并对实际的计算机硬件运行管理产生积极的影响,但基于设备管理和设备运行状态管理相结合的综合管理系统的研究相对薄弱。

1系统总体需求分析

硬件技术已经在各行各业中广泛应用,成为各种业务应用系统的支撑基础,硬件发展到目前这个规模,硬件管理已经成为计算机能否正常、有效运行的关键。硬件资源管理和运行管理作为计算机管理系统的重要内容之一,不仅可用来帮助管理者掌握硬件资源配置的各种信息,使硬件资源能及时地应用到最需要它的地方,充分发挥设备的作用,还可以帮助管理者了解当前运行中的硬件状态,是否存在故障,解决当前硬件存在的问题。准确、及时地了解硬件资源投入使用的情况,记录硬件运行的数据信息。并在此基础上辅助管理员及时准确地作出判断,完成管理与维护的一系列功能。在一些大的计算机系统中,配置一个专业的计算机硬件管理系统是非常必要的,一方面计算机硬件管理效率非常低,另一方面计算机硬件管理仅凭管理员经验是难以做到全面的,最终可能因一些未能及时发现和排除的问题给企业带来重大损失。要正确选择计算机硬件管理系统,一方面要从考虑用户的投资可能,另一方面还要对各种主流管理系统本身有一个较全面的了解。磁盘配额是一种基于用户和分区的文件存储管理。通过磁盘配额管理,管理员就可以对本地用户或登录到本地计算机中的远程用户所能使用的磁盘空间进行合理的分配,每一个用户只能使用管理员分配到的磁盘空间。磁盘配额对每一个用户是透明的,当用户查询可以使用的磁盘空间时,系统只将配额允许的空间报告给用户,超过配额限制时,系统会提示磁盘空间己满。磁盘配额根据用户拥有的所有文件所占用的磁盘空间来计算用户磁盘空间的使用情况,和文件所在的位置无关。文件的所有权通过文件的安全信息中的安全标识符进行标识,如果用户取得驱动器中某个文件的所有权,他已经使用的磁盘空间要加上该文件所占的空间。

2功能模型设计

本硬件资源管理系统采用分层结构设计的方法,根据管理系统的不同需要,采用面向对象技术设计而成。系统功能模块化后将硬件资源管理系统划分为若干子系统模块,子系统划分为若干功能实现模块。这里的模块具有输入、输出、逻辑功能、和内部数据等属性的子程序。划分模块的目的主要是降低系统的开发难度,增加系统的可维护性。在对系统进行详细研究分析的基础上,将系统进行模块划分,系统划分为六个功能模块。

1)正常的管理从人员的管理开始,在任何系统中,人总是占主导地位的,人员管理模块负责设定管理人员个人信息的管理设置。

2)信息管理模块又分为二个子模块,设备信息模块和硬件资源模块信息。在这两个功能模块中,主要实现对管理中的静态信息进行采集和管理。

3)信息的综合查询模块负责静态信息的查询,可以按各种设定的条件筛选管理员需要的信息。

4)设备状态模块解决硬件资源的状态探测问题,这是动态管理的一个重要环节,收集到的状态信息是判断计算机硬件运行的依据,也是后面实现故障预警的信息来源。

5)故障报警模块负责故障设备信息自动报警发送。利用采集到的硬件资源的综合信息,并通过系统详细的分析,判断出正在运行中的计算机硬件系统是什么地方出现问题,并将故障问题发送至系统预先设定的地址。

6)动态计算机硬件状态的数据采集采用定时轮询机制,由计算机硬件管理员设置轮询时间。通过在程序中预先设定的时间触发器来进行控制,每隔一段时间就轮询一次,进行一次数据采集,并将采集到有关硬件资源的数据按预先设计的数据格式存入数据库,并形成日志记录,便于日后查询。故障处理部分负责对采集到的计算机硬件信息进行分析、处理。数据库的信息最终都以图形化的形式呈现给管理员,动态部分由于采用轮询的机制,所以可以实时显示最新的信息。以图形化界面显示计算机硬件的状态信息,便于计算机硬件管理员进行分析和处理,也便于形成电子报告,打印后存档。

故障检测的主要设计思路:通过应用数据库技术和ICMP协议技术相结合的方法,在设备信息管理的基础之上,检测出实际投入使用的硬件资源,由于所有投入实际使用的硬件资源都按照事先的规划,己经分配规划好的IP地址,对已经上线的设备IP地址定时发送ICMP报文来进行轮询扫描,发现计算机硬件中的路由、交换设备及需要进行动态管理的其它计算机设备的状态信息,以最快的速度发现出现故障的硬件资源,并将故障设备的相关信息存入相应的数据库表中。

报警功能模型的主要设计思路:通过应用数据库技术和计算机硬件技术相结合的方法,在故障检测己发现的设备信息的基础之上,通过查询故障设备状态表及发送方式的设置标志,结合实时通讯技术及网络邮件技术,将故障信息及时准确地发送至指定的管理人员手中。详细的思路如下:1)使用SQLSERVER建立设备管理数据库。通过建立设备管理表和设备状态表,实现相关数据的记录。2)通过对在线设备的轮询检测投入实际使用设备的实际状态,将检测的数据存入上述表中。检测的数据包含有所检测设备是否正常工作的信息。3)软件系统将根据数据库中的状态记录,并按照预先设定的方式,将报警信息发送给管理员,管理员将会及时获得设备的IP地址及相关信息,从而达到实时故障报警功能。计算机管理员根据报警信息进行故障处理,完成计算机正常维护的工作。4)所有的相关信息全部入库,以备查用。

3数据库设计

1)数据库系统的选型

Windows2003server是目前微软推出的应用最广泛的服务器操作系统,堪称最具工作效率的基础架构平台。WindowsServer2003企业版支持高性能服务器,并且可以群集服务器,以便处理更大的负荷。通过这些功能实现了可靠性,有助于确保系统即使在出现问题时仍可用。在一个系统或分区中最多支持八个处理器,八节点群集,最高支持32GB的内存。可供用来在从工作组到数据中心的广阔领域内针对互联应用程序、计算机硬件系统和Web服务提供软件驱动。WindowsServer2003操作系统便于部署、管理和使用,是具备安全保障的IT基础架构,为实现互联解决方案和信息基础架构提供一个强有力的应用平台。所以,本系统开发的操作系统平台选择Win2003server,开发工具使用Delphi。由于使用的操作系统是Win2003server,因此数据库系统也必须是支持Windows操作系统的。结合本系统的实际应用需求,数据库选择Sqlserver。

2)数据表的设计

如表1~表5所示。

参考文献:

[1]周媛,石跃祥.基于SNMP协议的局域网网络管理系统的设计[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2006(3).

[2]李大勇,赵轶,金朝辉.基于校园网的仪器设备管理系统的设计与实现[J].实验室科学,2006(2).