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關鍵詞：計算機硬件 設計安全 策略分析

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）04-0000-00

當下我國計算機軟件相關技術發展迅速，但是計算機硬件的發展卻相對滯后，尤其是在硬件設計安全方面存在的問題還是比較多的。只要保證計算機硬件的設計安全，就能加快計算機硬件的發展速度，盡快與軟件發展齊步。

1 計算機硬件安全的概述

計算機硬件安全的關鍵點是實現計算機內部的信息安全，而信息安全主要是保密、實用和集成三個方位建成的一個安全體系。做好信息安全，就是需要引導用戶掌握使用產品的方法，進而保證計算機系統的信息安全。從計算機硬件安全的發展史來看，計算機硬件安全是以集成電路為主的集芯片設計、電路設計和工程技術設計于一體的安全系統。常采用的應用和技術主要有數據中心、通信系統和傳感器網絡等。

2 計算機硬件的設計安全現狀分析

2.1 計算機硬件的設計安全發展現狀

計算機硬件通常是指構成計算機系統的各類電子和機械以及電元件組成的物理部件。計算機硬件的安全問題大體上有三類，問題源也相應的有三類：輸入設備、儲存介質和輸出設備。輸入設備帶來的安全問題具體有輸入信息數據造成的安全問題和輸入時非法操作兩種情況。前者主要是指輸入的信息數據可能有木馬病毒等，引起本身計算機系統內的信息數據的風險系數增大；后者主要會引起計算機的數據信息遭到破壞等問題。儲存介質帶來的安全問題主要是指計算機的儲存介質本身不能對計算機內部的數據信息形成安全保護層，對暴力破壞和非法拷貝等不合法操作沒有抵抗力。輸出設備帶來的安全問題主要是存在一部分的輸出設備具備記憶功能，會對計算機內數據信息或操作動作進行復制，給計算機系統帶來較大的風險?？傊?，計算機硬件的設計安全現狀還是較為嚴峻的，有較多問題亟待解決。

2.2 計算機硬件的設計安全分析

計算機硬件安全絕大部分取決于硬件的設計，多樣設計是當下提升計算機硬件安全性能的主要手段，主要用來降低成本減少能量損耗。此外，工程變異中的CMOS技術和離子技術也廣泛應用到提升計算機硬件的安全上，解決芯片老化等問題。但是這些都無法檢測木馬病毒。目前的硬件安全設計主要是以處理硬件木馬為主的。硬件木馬主要攻擊原始芯片，對其進行修改惡意破壞行為。同時，不可復制技術也提高了計算機硬件的安全系數。總之，計算機硬件在設計階段的安全性設計決定了計算機在以后運行時的硬件安全性。

3 計算機硬件設計安全的策略分析

3.1 做好內置安全確認工作

內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用PUF（Physical Unclonable Functions）技術和EPIC（Ending Piracy of Integrated Circuits）技術通過電路設計方式來保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠采用PUF技術后得到芯片變異了的PUF ID，經過EDA工具編譯后得到物理版圖，先前得到的PUF ID與加密后的IC數據信息合成得到校驗密鑰，接著可以在IC的物理版圖中預先選擇關鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關的工作人員可以做好確認內置安全工作，保證計算機硬件的設計安全性。

3.2 檢測外置輔助安全

目前外置輔助安全的監測工作主要采用RAS技術進行，依靠可信的密鑰管理部產生公開密鑰和私用密鑰。公開密鑰主要是加密芯片的數據信息并將其集成儲存到標簽電路中，私用密鑰主要儲存在密鑰儲存器里，而密鑰儲存器主要用于外置輔助安全的檢測。此外，安全驗證芯片也是用于檢測外置輔助安全的。檢測時，密鑰儲存器主要經RFID讀取芯片上集成的標簽電路的數據信息，進而通過安全驗證芯片的檢測來檢測芯片。

3.3 在計算機硬件研發中注重安全設計

在計算機硬件的安全設計過程中，不單單要注意技術層面的保護檢測，更要注意其他方面的問題，比如設計理念、工作側重點和設計人員等。在計算機硬件的研發進行時，質量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計，形成計算機硬件安全性評估機制，做好對硬件安全性能的評估，同時從輸入、存儲和輸出設備三個方面進行評估，及時發現安全風險解決隱患。

3.4 在計算機硬件設計安全中注重創新技術

計算機硬件的安全設計之所以會出現較多的問題，是由于計算機硬件的安全設計技術發展滯后，適應不了時代的發展。因此，需要注重創新技術，完善并發展現有計算機硬件的安全設計技術，結合實際情況和實踐經驗，及時完善不足之處。同時，建立起完整的計算機硬件安全技術系統，做好計算機硬件各部分的有機結合，加強各技術的協助。此外，還需要開展新型的計算機硬件安全技術，可以將微生物理論、光學理論和量子理論應用到計算機硬件安全技術中，這樣才能實現計算機硬件安全性能的快速提升。

4 結語

綜上所述，計算機硬件的種類較多，存在著較大的差異，需要根據各自的安全問題采取適當的解決策略、因此，在計算機硬件的安全設計中，需要在技術層面上確認好內置安全和檢測好外置輔助安全，同時注重形成安全保護的設計理念，研發工作側重安全保護，創新計算機硬件的安全設計技術，最終高效促進計算機硬件的安全性能提高。

參考文獻

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大部分高校的計算機硬件教學是很薄弱的部分，其主要表現在：(1)計算機硬件技術發展日新月異，造成計算機教學內容和實驗設備的滯后。“莫爾定律”指出：集成電路上的晶體管集成度每隔18個月就會翻一番，芯片性能提升一倍，而價格則降低一半。這一規律已延續了數十年，至今仍未減緩?，F在，Pentium 4已廣泛普及的情況下，而高校中的計算機硬件教學還仍停留在8086或80386階段，學生甚至能明顯感覺到知識的滯后性。而且處理技術、存儲技術早已飛速發展，而硬件教學中確難以得到反應，因此新技術難以進入教材，造成教學內容的沉舊。(2)計算機體系具有很強的系統性，但計算機硬件課程的教學和實驗卻缺乏系統性。目前高校中的計算機硬件教學大多是以課程為中心，而不是以計算機系統的體系結構為主線。在教學和實驗中，應注重和其他課程如數字邏輯電路、匯編語言、接口技術等課程的聯系，用體系的觀念來指導教學。(3)計算機教學培養的方向是具備軟件和硬件結合設計的能力，軟件學習學生較易產生興趣，而硬件卻很難做到，培養學生軟硬結合的能力就更是困難。因此，在充分學習計算機硬件基本原理的基礎上，如何結合計算機硬件技術的發展，并充分體現其系統性，是當前高校硬件基礎課程教學中所面臨的問題。

針對以上問題，我們對大學計算機硬件基礎教學作如下探討：

1、先進的教材

隨著計算機硬件技術的飛速發展，計算機硬件的教材也應該是先進的、能反映目前微機領域內硬件新技術、新成就的知識，應該體現出知識性、先進性和系統性。計算機硬件的知識應涵蓋目前世界上微機領域內最先進的技術及知識，包括新近出現的技術，像分支轉移預測技術、超標題執行技術、微機流水線操作技術、高速緩沖存儲器技術、虛擬存儲器技術、浮點數據處理技術、高速總路線傳輸技術等。這些技術為微型計算機提供了卓越的性能，也為計算機軟件提供了優質的載體。同時，計算機硬件知識的先進性就表現在啟迪學生的想象力、創造力方面，摒棄那些沉舊的、落后的內容，教材內容就緊跟世界計算機技術潮流，給求知欲強的學生以最先進的知識，讓學生享受掌握新知識的樂趣。

2、優化相關課程體系的組織

計算機硬件相關課程的設計上，首先以基本原理教學為主，而后的課程中體現計算機技術的發展。數字電子技術，該課程應弱化器件，強化邏輯電路的設計，除了數字電路的基本內容之外，還應加入與EDA有關的內容。微機原理與匯編語言，該課程中微機原理實際上是匯編語言的一個先導內容，其內容的設置應以匯編語言的需要為原則，不必涉及太多，否則會與后面的課程產生交叉。計算機系統設計，該課程主要講授計算機的基本構成，即CPU、存儲系統、輸入輸出系統、系統總路線等，其中強調的是學生的系統設計能力。微機接口，主要從應用的角度，按照技術的發展進行擴展，在計算機的基本組成上進行性能的提升，內容上與計算機硬件技術的發展前沿緊密銜接，因此在課程上要體現計算機新技術的發展。

3、強化課程設計

計算機教學目的是培養學生軟、硬件綜合設計的能力。在很多高校，只是注重了學生軟件能力的培養，課程設計也能夠體現科學性與連續性，而且學生學習興趣較高，因此軟件能力提升較快。因此，在硬件課程的教學上也應保證培養學生的硬件設計能力，使學生深入了解硬件系統的構成及基本原理，透徹掌握相關知識，具備相當的硬件能力。

數字電子技術課程的設計內容是整個課程體系的基礎，通過該設計學生能正確且直觀地了解硬件設計和軟件編程的差別。在硬件設計中需要考慮諸多因素，如時序、頻率、干擾等。同時，設計還使學生了解到軟硬件的相通之處。匯編語言是使學生掌握計算機最底層的編程方式，直接對存儲空間以及寄存器等進行操作，使學生對計算機的存儲、運算、控制等功能的實現有著比較透徹且直觀的認識。計算機接口與設計體現的是在計算機外部設計的應用，計算機外設是計算機部件的外部擴展，因此它也是計算機系統設計一個必不可少的組成部分，其設計能使學生明確設計的方向，激發學生的創造能力。

4、加強實驗教學

對于計算機硬件課程，有著抽象、難以理解的特點，因此通過實驗，給學生一個直觀的認識就顯得尤為重要。因此在課時安排上，計算機硬件技術基礎課程應安排1/3左右的實驗課時。在驗證性實驗教學中應著重培養學生以下三種能力：

(1)培養學生的實驗能力。要求學生在盡短的時間內掌握各種儀器設備的性能、配置及使用方法，提高獨立使用實驗設備的能力。通過實驗，使學生得以盡快熟悉實驗基本原理，操作程序和注意事項，培養學生獨立完成實驗的實際動手能力。

(2)培養學生的觀察能力。觀察是思考的前提，是發現問題的必經之路。要求學生在實驗的過程中，認真觀察實驗現象，認真記錄實驗結果，以便思考實驗中遇到的問題，總結實驗經驗，更好地完成實驗報告。

(3)培養學生的思維能力。思維能力是一個人在事業上能否有成就的標志之一。實驗就是要培養學生在實驗過程中遇到問題，并且自己通過思考解決問題的能力。通過長期的訓練，學生就會形成整套的思維方法，為其今后分析問題、解決問題提供一定的基礎。

5、結語

計算機硬件結構的系統性是學習計算機硬件技術的基礎，在計算機硬件的教學中應始終貫穿系統性的思想，使學生明確硬件學習的發展方向和研究方法，從而能夠開發思想，調動學生的創造力，從而成為計算機行業的優秀人才。

參考文獻

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【關鍵詞】中專 計算機 硬件技術

隨著科技的發展，計算機的應用越來越廣泛，逐漸融入人們的生產和生活當中。計算機也在實踐應用中在不斷的更新完善，計算機的升級發展需要強大的計算機技術作為支撐，才能夠使計算機功能更加全面，為人們帶來更多的方便。計算機技術中，計算機硬件技術是其中較為重要的部分。計算機硬件技術有其獨特的組成部分，在計算機技術發展的過程中，硬件技術也在不斷的發展，下面就是對計算機硬件技術的探討。

1 計算機硬件的組成部分

1.1 運算器

運算器在計算機的工作過程中主要起到數據的加工處理功能，運算器能夠根據輸入信號和指令的不同進行不同的數據處理，運算器的運算形式有邏輯運算、算術運算還有其他的數據運算形式。計算機之所以能夠高效的運算，就是因為存在運算器的緣故，所以說運算器在計算機運行中起到了重要的作用。

1.2 控制器

控制器在計算機中的作用就好比人體的大腦，控制器在計算機硬件組成中接收其他部分傳來的信息，然后進行相應的控制?？刂破飨喈斢谝粋€指揮中心，會對計算機的內部指令進行分析，根據指令的要求讓計算機的各個部件實現協調統一的運作。

1.3 存儲器

存儲器是計算機硬件組成中的記憶裝置，存儲器包含主存儲器和輔助存儲器兩種。存儲器在工作工程中主要是將數據進行二進制的轉化，能夠對信息進行處理同時還能夠存儲大量的信息。存儲器能夠接收大量不同的信息，在有需要的時候能夠快速的對所需信息進行讀取。存儲器就是實現對信息大量存儲功能的裝置。

1.4 輸入設備

常用的輸入設備有鼠標、鍵盤和攝像頭等，輸入設備也是整個計算機硬件組成必不可少的部分。輸入設備的作用就是方便外界對計算機系統進行信息的輸入，鼠標能夠通過人為操作對計算機屏幕進行坐標定位，處理操作過程中的圖形及軟件，鍵盤能夠通過輸入字母、符號、數字等信息對計算機指令?？傊?，輸入設備就是實現外界和計算機之間的信息轉換的媒介。

1.5 輸出設備

輸出設備與輸入設備相反，是將計算機的處理結果輸出，呈現在操作者的面前。計算機能夠輸出圖像、聲音、數據等多種形式，計算機處理過的數據以及一些程序都能夠通過輸出設備輸出，常用的輸出設備包括打印機、顯示器和語音輸出設備等，這些輸出設備能夠讓計算機的工作狀態展現在人的面前，實現了人與計算機之間的信息交流。

2 計算機硬件技術

2.1 診斷技術

所謂診斷技術就是對計算及運行過程中出現的故障進行診斷，診斷系統對出現的故障進行檢測，在這一過程中，為實現故障的自動診斷，通常采用數據生成系統和診斷系統相結合的方式。數據生成系統能夠將計算機內輸入的相關數據生成系統的網絡，對計算機的硬件部分進行檢測。診斷系統則是利用數據生成系統提供的數字報告對計算機出現的問題進行解決和報告。通常的診斷過程中都需要一臺單獨的計算機作為診斷機，可實現遠程診斷以及微診斷等多種形式的診斷。診斷技術能夠對計算機出現的問題及時的進行檢測和處理，是計算機正常運行的保障。

2.2 存儲技術

隨著計算機技術的不斷發展，計算機硬件存儲技術也得到了很好的發展和突破。存儲有DAS模式、SAN模式、NAS模式等多種模式。各種模式有其不同的優缺點，比如DAS模式來說，操作起來比較簡單，低成本高性價比，但是也有其不足的地方，在擴展性以及安全性方面比較欠缺。NAS 模式擁有良好的擴展性，占用服務器資源方面也比較少，但是數據傳輸速度比較低，影響網絡的使用性能。SAN模式的優點就是擴展性強、傳輸速度快，但是這種技術比較復雜，在成本方面由于采用的是光纖與網絡連接的方式也是比較高的。

2.3 加速技術

人們追求的就是計算機高速處理數據的特點，所以計算機在處理數據的速度方面要不斷的更新，計算機硬件加速技術也成為研究的重點。近年來，在計算機硬件加速技術的發展下，更加注重以硬件自身的功能特點來代替軟件算法的技術，硬件在處理信息的過程中充分發揮了數據分析處理和調用程序的功能，提升計算機的整體工作效率。要想實現硬件加速可以在計算機內部增加一些集成軟件來實現，幫助CPU進行運算，這樣就能夠加快運行速度，提升計算機的運行能力和處理數據的速度。

2.4 開發技術

就目前計算機的發展來看，開發技術主要針對的是嵌入式硬件平臺的開發。嵌入式硬件平臺包括嵌入式處理器和嵌入式控制器和嵌入式芯片。嵌入式控制器能夠在單片機內部芯片上集成總線，實現一系列的功能，降低了成本，同時也減小了體積，為計算機的微型發展奠定了基礎。在數字信號處理器的開發方面也在不斷的努力，比如DSP高速微處理器的開發，能夠使計算機的速度得到很大程度的提升，推動計算機整體性能的提升。

2.5 維護技術

計算機維護技術是計算機硬件正常運行的保障，計算機在運行過程中有時候會發生一些故障，在硬件維護過程中要對容易出現故障的部分進行維護保養，要學會計算機的保養方法，養成維護保養的習慣。對出現的一些常見的小問題要及時處理，做好除銹、清潔等工作，讓計算機在良好的狀態下工作，提升工作效率。

3 總結

目前，我國計算機技術的發展水平正在不斷的突破，計算機硬件部分在其中起著重要的作用，要想實現良好的性能，就要注重硬件部分的利用，明確硬件各組成部分的重要作用，從診斷、存儲、加速和開發等方面的技術進行研究。在計算機硬件技術的研發方面應該加大力度，促進硬件技術的發展才能夠使整個計算機的綜合性能得提升。

參考文獻

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關鍵詞：計算機硬件；醫院信息科；維護；故障

中圖分類號：TP307

醫療改革的大環境下，醫療水平可謂節節攀升，使得對具備現代化特征的醫療設備的要求也漸漸提高，隨著計算機設備的大范圍普及，對醫院信息科的相關工作得以高效率地開展起到了至關重要的作用。因此，對計算機硬件的維護工作就顯得尤為重要，只有將計算機硬件的日常維護工作落實好，才可以提高醫院信息科的工作效率，進而提高醫院的整體進步和發展水平。

1 醫院信息科計算機硬件發生故障的原因

計算機硬件發生故障，大多在計算機的日常工作運行過程中，這也是最為常見和棘手的問題，會大大降低醫院信息科的工作效率，也不利于醫院醫療水平的提高。計算機硬件發生故障主要基于以下幾點原因：

1.1 計算機硬件質量存有瑕疵（內部原因）

有些計算機生產商家在計算機硬件的生產過程中，由于諸多原因，或是技術不過硬，或是針對目標群體不同，或是工人自身原因等，使得計算機硬件的質量得不到保障。常見的質量問題主要涵蓋計算機硬件的內部元件性能不好、計算機硬件制作材料達不到規定的標準、計算機硬件的生產技藝不精細等，均會使計算機硬件設備接觸不良，從而會造成各個元件之間的線路出現斷路、短路或其他故障。此外，當計算機硬件中的相關部件已達到或超過使用期限范圍時，同樣會出現故障。

1.2 外部環境引起的計算機硬件故障

計算機硬件的使用壽命除了計算機設備自身原因外，還會受到外部因素的影響。如外界溫度較高時，計算機硬件設備的性能就會出現不同程度的受損；空氣中濕度過大時，對計算機硬件設備的電路元件也會造成損害；計算機硬件設備處于超負荷長期工作狀態下、電網電壓處于不正常狀況時、供電情況、電磁干擾以及灰塵等，也會影響到計算機硬件設備的性能。

1.3 人為操作不當引起的計算機硬件故障

對計算機設備的操作習慣各有不同，有些會習慣于對計算機設備帶電插拔，或是因為對計算機設備的操作水平有限，引起的設備之間錯誤的插拔方式，這對計算機硬件設備的性能同樣構成惡劣影響，此外，還包括設備在運輸過程中遭受到的劇烈震動和顛簸、對設備進行不正確的亂拆亂裝或其他意外因素對計算機硬件設備造成的故障或損害。

2 常見的計算機硬件設備故障分析與排障

醫院信息科計算機硬件的維護和保養工作離不開對計算機硬件設備故障的分析和排障環節，除了要遵循相關原則外，還要在遵循原則的基礎上，懂得針對不同計算機設備故障采用不同的故障分析和排障方法，才能夠達到事半功倍的效果。

2.1 計算機硬件設備排障法的相關原則

（1）先軟件后硬件原則。即先考慮諸如系統注冊表損壞、硬盤主引導扇區損壞、BIOS相關參數設置不當等軟件方面的因素，后考慮計算機硬件設備方面的因素。

（2）先系統后主機原則。即優先考慮由鼠標、鍵盤、打印機、顯示器等引起的系統信息報錯因素，再考慮計算機主機因素。

（3）先電源后其他原則。計算機設備維持正常運行的保障就是電源，要先考慮是不是由于輸出電壓導致電流不正常、電源功率不足等電源因素構成的計算機設備故障，再考慮其他部件因素。

（4）先簡單后復雜原則。事實上，由于計算機硬件設備的質量問題引起的故障并不多見，因此，在實行排障法時，應該先考慮簡單因素，如線路連接問題、插卡連接問題等，再考慮其他復雜元件引起的故障因素。

2.2 計算機硬件設備故障分析與排除法

在計算機設備的故障排障和檢修中，除了要遵循先軟件后硬件、先系統后主機、先電源后其他、先簡單后復雜原則之外，還要注意對計算機硬件設備故障的分析與排除方法。其中，常見的方法有替換法、排除法、觀察法、測量法、最小系統法等，只有掌握方法，才能抓住故障本身，并做到及時排除。

（1）計算設備初步啟動時，若電源指示燈工作正常，但是計算機的顯示器卻沒有顯示出任何信息，且伴隨著“嘀…嘀…嘀…”這樣的連續性的報警聲，就可以大概判斷出是內存方面的故障了。

（2）還有一種與內存方面的故障類似的故障，那就是顯示卡出現的故障。當計算機設備出現顯示卡故障時，計算機設備會發出“嘀”聲，只不過顯示卡故障下的報警聲形式是“一長兩短”。

（3）當計算機設備的CPU發生故障時，電源指示燈會正常工作，硬盤也會正常運轉，且伴隨著計算機設備啟動，不存在任何性質的報警提示或信息顯示（一般情況下）。

（4）在已經按下計算機設備的電源開關情況下，若機箱電源指示燈并沒有正常工作，且風扇也沒有正常轉動，伴隨著無聲音現象存在，大概可以判斷出故障的發源地在電源上。

（5）有些計算機設備會因為相關軟件設置不恰當，導致計算機硬件無法正常運轉，這便需要對軟件的相關參數進行重新更改和設置。

（6）有些計算機明明運行正常，但不一會就會毫無反應，出現死機現象。對于計算機死機故障的排除，可以從病毒、元件熱穩定、部件接觸、硬件和軟件等方面著手，因為計算機在遭受到病毒侵襲、元件熱穩定性不佳、部件解除不良、軟件沖突或者硬件不兼容等原因，均會出現計算機硬件運行故障。

3 醫院信息科對計算機硬件維護的重要性及舉措

很多醫院信息科的操作人員認識不到計算機硬件設備維護的重要性，錯誤地認為平時的日常維護和保養并沒有必要，導致了只有在計算機硬件設備出現故障或需要檢修時才想到日常維護的重要性。這種錯誤的傳統觀念，具有較大的危險性。

雖然計算機硬件設備出現故障并不完全出于人為原因，但是實際操作人員日常對計算機設備的操作卻與計算機設備的壽命長短與否有著緊密的聯系和責任。這一點在醫院信息科尤為重要，醫院信息科的操作人員應該加大計算機硬件設備的維護力度，避免出現醫院相關信息的通融故障，影響到醫患關系甚至是患者的生命安全。由此，醫院信息科對計算機硬件維護的重要性便可見一斑，加強對計算機硬件設備的維護力度是相當有必要的。

現階段，醫院隊伍的建設水平不斷提高，各大醫院中醫學人才濟濟，但是卻缺乏對具有綜合素質和專業素養較高的計算機專業隊伍的建設，使得計算機硬件出現故障時，很難及時排除?；谶@一關鍵原因，醫院應該從實際出發，首先，構建起一系列行之有效的計算機設備維護機制，外聘專業的計算機專業人員，及時對計算機設備相關信息進行記錄、歸檔；其次，建立一整套計算機維護和保養及機制；最后，對醫院信息科操作人員進行定期抽查和培訓，加大計算機硬件設備維護和保養的宣傳力度。

4 結束語

綜上，隨著計算機設備的普及和滲透，醫院信息科的工作逐漸朝著現代化方向進步利發展，改變了醫院傳統的管理模式，大大提高了醫院的工作效率。醫院信息科有必要對計算機硬件設備進行定期維護和及時保養，才可以促使計算機的故障期間隔時間加長、降低檢修費用，以達到保證計算機設備的正常運轉的目的，從而為醫院的醫療管理機制的完善提供保障。

參考文獻：

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早期計算機性能低下，最初的計算機系統中沒有操作系統軟件，計算機的主要功能也只是提供科學計算，所以初期的計算機完全需要人工操作，通過硬件線路的連接來實現計算程序的運行。后來由于計算機硬件速度的快速發展和新的對信息處理能力需求，操作系統成為計算機系統不可缺少的軟件平臺。

計算機操作系統可以幫助工作人員管理計算機硬件資源，調度任務，同時可以人性化的將任務的處理過程和結果實時反饋給用戶。操作系統的產生改變了人們對計算機使用方式的定義和認知，是邁向信息時代的第一步。

計算機發展至今，硬件速度越來越快，操作系統越來越復雜功能越來越強大，幾乎可以處理任何一種數據信息，而人們又對計算機的性能有了新的需求。

當計算機功能越來越強大的同時管理維護的成本也在逐漸增大，其安全性和穩定性已經變成了計算機應用的最主要技術指標，高容錯性和系統快速恢復能力成為當今計算機系統研究的主要方向，而虛擬機技術的完善使得這些新需求的滿足有了更可行的捷徑。

最早計算機虛擬化技術完全由軟件實現，運行速度緩慢而且功能單一，虛擬設備，程序虛擬運行環境都屬于這一類。但是這些遠遠不能滿足各產業實際應用的需求。因此在軟件虛擬技術成熟的基礎之上一些大的軟件公司開始研究虛擬操作系統的產品，VMware就是這類產品的代表。

VMware用軟件模擬計算機硬件系統，這樣一來在一個真實的計算機系統上(包括操作系統軟件)可以同時運行多個虛擬操作系統，這些虛擬操作系統可以是和真實系統相同的系統軟件，也可以是完全不同的系統軟件。比如在一臺裝有WindowsXP操作系統的PC機平臺上安裝VMware，然后再用VMware虛擬機安裝linux操作系統，這樣一來，用戶可以在同一個硬件平臺上同時運行兩個結構完全不同的操作系統。這種計算機的應用方式被許多教學單位采用，以構建低成本的計算機實驗環境。

但是用軟件模擬硬件的技術有它先天的局限性，比如虛擬機系統運行速度受到很大限制，對外部設備的支持差等原因，使得純軟件模擬實現的虛擬機環境不適合商業和工業領域的應用。

為了突破這一瓶頸，許多硬件廠商和軟件廠商都為此做了大量研究。例如Intel已經在其新的CPU中集成了VT功能，這種功能通俗的解釋就是：可以讓一個CPU工作起來就像多個CPU并行運行，從而使得一臺計算機中同時產生運行多個操作系統運行的硬件環境成為可能。

與軟件模擬硬件技術不同，這種以硬件功能為主的虛擬技術可以大大提高虛擬機系統的運行速度，而且可以方便的解決早期純軟件模擬技術條件下虛擬機實現中的許多復雜設計。

目前許多虛擬機軟件開發商都采用了這種VT技術，其中VMwareworkstation、Virtual PC、Xen、Linux KVM都采用了這一一技術，目前對這一類虛擬化技術，人們統一稱之為硬件輔助虛擬化。

Xen

Xen是在劍橋大學作為一個研究項目被開發出來的，它已經在開源社區中得到了極大推動。Xen是一款半虛擬化(paravirtualizing)VMM(虛擬機監視器，VirtualMachine Monitor)，這表示，為了調用系統管理程序，要有選擇地修改操作系統，然而卻不需要修改操作系統上運行的應用程序。

雖然VMWare等其他虛擬化系統實現了完全的虛擬化(它們不必修改使用中的操作系統)，但它們仍需要進行實時的機器代碼翻譯，這會大大影響性能。

Xen采用了VT技術來實現計算機底層虛擬化功能，它很充分的發揮了硬件輔助虛擬化技術的優點，不再將虛擬機模型建立在真實機操作系統之上，而是在硬件平臺上構建一套類似于中間件(并不是真正意義上的中間件)的軟件邏輯層，所有操作系統都建立在這個“中間件”之上。

其中有一個DomO(1inux)操作系統，它負責統一管理其他Guest虛擬操作系統，但是原理上這個負責管理的linux操作系統與其它虛擬機系統是平等的。

這種計算機虛擬技術模型的優點在于，用戶可以通過設置或開發擴展功能，實現計算機硬件資源被所有虛擬操作系統共享，虛擬機系統可以對硬件資源進行適當的調度和管理(完全軟件模擬虛擬化技術中，虛擬機操作系統對硬件資源沒有權利占有，只能依賴虛擬機軟件提供的使用接口實現調用功能)，用戶可以指定每個虛擬機系統所占有的系統資源，比如內存、外存、CPU個數等等。

Xen采用qemu模擬計算機硬件，qemu提供了虛擬機操作系統與計算機硬件的數據交互和控制功能，這樣一來多個虛擬機操作系統可以同時擁有并使用同一個硬件。

如果用戶對Xen進行內核及的擴展性開發，還可以實現虛擬機操作系統完全占有硬件的能力，也就是說一個虛擬機操作系統在一段時間內可以對一個或幾個計算機硬件資源完全占有，就好像這段時間內這個虛擬操作系統是直接安裝在這些硬件上的，無論性能還是穩定性都會大幅度提高。中國國內目前已經有許多公司開發出了類似的功能擴展。

完全虛擬化技術的不利因素就是它們的性能，因此半虛擬化的思想已經成為了目前計算機虛擬化技術的主流，其性能度量和它達到的高效性成為一個突破。運行Xen的系統開銷確實非常小，大約占3％，這在完全虛擬化技術時代是不可想象的。

Xen的半虛擬化技術與硬件輔助虛擬化技術所描述的概念不同，半虛擬化技術主要指的是軟件層面上的特點，而硬件輔助虛擬化技術指的是計算機硬件為了實現虛擬化所作的輔助設計。

Xen是在linux系統內核代碼的基礎上修改添加了許多用來支持計算機虛擬化技術的功能，這樣一來Xen本身便成了一個獨立存在的系統軟件(也可看作是系統硬件和操作系統之間的一個類似中間件的邏輯部分)，標準的操作系統如Windows或linux等都運行在它的基礎上。

如果直觀的解釋，那就是Xen在linux系統內核與計算機硬件之間封裝了一層功能接口，這些接口用來管理虛擬機操作系統，為虛擬機操作系統提供硬件資源并建立數據交互機制。這樣的軟件層的實現，使得虛擬機系統的運行速度和穩定性更加優良。

但是只有這些是不能完全實現一個虛擬機系統全部的功能，因為作為被虛擬的操作系統，他們自身是一個完整的標準操作系統，因此它們沒有對X en的依賴概念，Xen的特殊性和被虛擬操作系統的獨立性之間便會出現許多矛盾，為了解決這些問題，Xen除了內核上的修改之外還提供了許多服務性質的軟件。

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關鍵詞：計算機硬件 日常管理維護 故障檢修

中圖分類號：TP307 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0084-02

1 計算機硬件的構成

在計算機硬件當中，主要包括控制設備、運算設備、輸入設備、輸出設備、輔助設備、存儲設備等。其中，控制設備主要對計算機的運行進行指導和控制。運算設備主要是指計算機處理器，其作用是對信息進行計算、加工和整理。攝入設備主要包括鼠標、鍵盤，以及其他一些外接輸入設備，負責將信息輸入和存儲在計算機當中。輸出設備包括聲卡、顯卡、顯示器、掃描儀、打印機等，通過這些設備將信息從計算機中輸出出來。輔助設備主要包括耳機、攝像頭、話筒等一些輔助功能的外接設備。存儲設備主要包括磁盤、優盤、硬盤等，負責存儲計算機中的信息。這些設備共同組成了計算機硬件系統，在計算機運行中相互配合發生作用，從而支持計算機的運行。

2 計算機硬件的日常維護

在計算機硬件的日常維護中，對于其運行環境應當加以注意，不能讓其在充滿粉塵的環境中運行和工作，否則將會極大地損壞計算機電路板。每隔一個月左右，應當對計算機機箱中的灰塵進行一次清理。同時，要注重日常使用中的清潔保持，例如風扇、風道、插座、接頭、以及集成電路和元器件的引腳等位置，都應當進行定期清理和檢查。在清潔過程中，應當選擇防靜電的清潔工具，防止產生靜電吸附灰塵。如果使用了金屬材質的清潔工具，應當在清潔之前斷開計算機電源，同時做好釋放靜電的措施。在清潔顯示器的時候，不能使用化學溶劑、酒精等清潔液，防止破壞顯示器。

計算機硬件的存放溫度應當控制在5℃～40℃之間，在運行過程中，盡量保證15℃～30℃的工作環境溫度，從而確保計算機硬件的安全運行。在計算機集成電路中，運行過程中會產生較多的熱量，因此要確保風扇的正常運轉和機箱的良好散熱，防止熱量積聚對硬件造成損害或燒毀。計算機硬件運行對于濕度也有相應的要求，如果空氣濕度過高，將會加快電器件和線路板的生銹腐蝕，從而接觸不良或短路。如果空氣濕度過低，還會累計過多的靜電，對集成電路造成損傷。因此，在計算機硬件的運行過程中，應當對其工作環境進行良好的控制，從而達到日常維護的目的。

3 計算機硬件的故障檢修

3.1 計算機硬件故障的分類

計算機硬件常見的故障主要包括前期故障、中期故障、后期故障等類型。其中，前期故障主要是硬件質量、硬件工藝等方面的問題。中期故障主要是在計算機硬件運行一段時間之后，由于元器件質量問題所引發的故障。后期故障則主要是由于設備和元器件老化、損耗所造成的影響。

3.2 計算機硬件故障的原因

外部原因、內部原因、人為原因等，都有可能引發計算機硬件故障。其中外部原因主要是指在計算機硬件的運行過程中，一些外部環境和影響對其造成的損害。例如計算機運行中電壓不穩、使用老化的計算機元器件等問題，都會引發計算機硬件故障。內部原因主要包括計算機硬件質量差、性能不佳等造成的使用壽命縮短，進而引發硬件故障。人為原因主要是由于人為的拆裝、改造所造成的硬件損壞或硬件故障。

3.3 計算機硬件故障的檢修

在計算機硬件的檢修當中，主要包括常規硬件檢查、故障現象觀察、硬件插拔替換、系統最小化、軟件檢測法、以及其他一些檢修方法。在實際檢修過程中，先斷開計算機電源，然后檢查硬件是否存在形變、磨損、破壞、斷路、燒毀等問題。之后接通電源，觀察是否產生異味、火星等現象。同時，檢查硬件之間是否存在短路、漏電、斷線等故障問題。如果熟悉和了解計算機硬件的結構和電路特點，可采用電壓法或電阻法進行檢查，從而觀察故障的直接表現。初步判斷可能發生故障的硬件，然后使用完好的硬件逐個替換，從而發現真正發生故障的硬件，并進行更換。此外，還可以利用專用的硬件檢測軟件，對計算機各個硬件進行檢查，從而快速、直觀地發現具體的硬件故障問題，并且采取相應的措施進行維修或更換。

第一，CPU故障。CPU是整個計算機的核心之一，只要計算機處于運行狀態，CPU都處在高溫的狀態。所以對于CPU常出現的故障就是因為過熱而導致的相關問題。對于這種情況來說，應當采取各種積極有效的措施來降低CPU工作時的溫度：必須安裝散熱風扇，并且進行定期地清理，確保風扇能夠正常運行，起到應有的散熱效果；應當安裝一些可以智能控制CPU工作和休眠的軟件，實現CPU溫度的降低；在涂硅膠的時候應當掌握厚度，不能過薄，起不到散熱效果，也不能過厚，會與灰塵結合反而影響散熱。第二，硬盤故障。硬盤是計算機存儲的載體，也是計算機運行的基礎之一，計算機的系統和數據的存儲都是借助硬盤來實現的。硬盤故障的常見處理方法為：觀察硬盤的指示燈是否正常亮起，指示燈異常情況應當考慮線路連接的問題；在日常運行中，應當定期整理硬盤碎片；對于中毒或者中木馬的硬盤分區，應當及時進行硬盤的格式化來處理。第三，內存故障。與硬盤不同，內存并不需要將數據進行永久性的輸入、記錄和輸出，它僅僅起到確保計算機正常、流暢運行的作用。內存出現故障，輕則藍屏、卡頓，此時通過重啟電源等方式就可以解決；重則導致整個計算機系統癱瘓，此時需要進行內存的插拔或者更換。需要特別注意的是，內存條與主板需要非常契合的兼容性，當下很多具有一定計算機基礎的人往往過分追求配置而忽略了兼容性，從而導致各種內存故障的產生。

4 結語

當前計算機已經廣泛應用于各行各業，也成為了人們日常生活中最不可或缺的重要組成部分之一。人們不需要掌握非常專業的計算機操作和維修技能，但是面對著一些常見的硬件故障應當能夠及時地識別和處理，盡可能避免故障對人們生產和生活的影響。當然，計算機技術作為一項不斷發展、不斷創新的技術，無論是硬件還是軟件都在持續不斷的開發之中，各種新的故障、頑固的故障等會越來越多地出現。人們需要不斷摸索、不斷分析、積累經驗，才能夠借助于計算機獲得更好的服務，為認識世界、改造世界提供更加強大的助力。

參考文獻

[1] 郝帥.計算機硬件管理與維護探討[J].信息安全與技術，2011（10）：111-113.

[2] 李克鋒.計算機硬件全面維護的原則與方法探析[J].電腦編程技巧與維護，2012（8）：120-121.

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【關鍵詞】 計算機硬件 日常維護 重要性 發展前景

改革開放以后我國快速發展已經進入了電子化的時代，計算機的發明改變了我們的生活狀態，而如今電子計算機已然成為了我們工作和學習不可或缺的工具。由于計算機硬件的日常維護情況直接關系計算機的運行狀況，影響著人們的日常生活狀態，所以必須注重計算機硬件的日常維護和發展。它不僅有利于工作效率的提高，而且能延長計算機的使用年限。

1 計算機硬件日常維護的重要性

計算機屬于電子產品類的發明，它是高科技技術下的產物，對其所處的外部環境有一定的要求，如果外部環境不良極可能導致計算機運行出現故障。一般控制計算機的工作溫度大約在零度到四十度之間，控制其空氣濕度為10%-90%，還需要注意的問題有很多，如防塵、防水、防靜電、防陽光直射等等。計算機硬件和軟件是計算機的兩個重要組成部分，其中計算機硬件是其工作的基礎，計算機軟件是其工作的平臺，因此計算機要想有一個良好的運行環境必須使計算機的軟件和硬件有機結合，只有這樣才能達到 “三省”即省心、省錢、省時間。

現今計算機的應用技術越來越廣泛，隨著而來的計算機的軟件和硬件所帶來的問題也就越來越多樣化，危害也是層出不窮，各式各樣。比如：在玩大型游戲的過程中，經常出現電腦花屏或者黑屏的現象，有時還會出現系統突然重新啟動、系統無響應、無故死機等等的現象，對于這些問題的出現要及時發現及時處理，如果你不重視或者忽視不見，極有可能導致計算機由于硬件過熱出現故障和燒毀等無法預料的計算機問題，計算機的硬件系統出現問題的結果往往比計算機軟件故障更為嚴重，帶來的麻煩和困擾讓人無法預料。另外，如果不重視這些問題的解決，使電腦長時間不正常運行，最終會使電腦硬盤燒毀、數據丟失，那些多年來收集的各類視頻、精心保存的各類美好照片、還有那些工作用到的數據資料和文檔資料等全部化為烏有，并且不再有找回的可能。

在使用計算機的過程中，還有一個十分重要的問題就是防塵和清塵。一般來說使用半年的計算機的機箱內就會落滿了灰塵，需要及時的打開計算機主機箱清洗粉塵，以便防止電源、CPU等部件的損壞和風扇被阻塞而停轉的現象。有資料顯示，計算機硬件故障有很大一部分來自于灰塵的不及時處理。做好計算機的日常維護至關重要，可以減少數據的丟失和不必要的經濟損失。

2 計算機硬件日常維護的方法

計算機軟件出現故障一般重裝系統就可以解決，但是硬件如CPU、顯卡、內存等出現故障就不那么容易解決，所以提醒大家務必注意計算機硬件的日常維護，提前預知控制事故發生。下面介紹一些計算機硬件的日常維護方法。

2.1 內接設備

（1）CPU。CPU是計算機運行的核心，因此CPU的運行狀況直接決定電腦的運行速度。當前我國市場上出售的CPU主要是主頻1.5以上的，這就足夠滿足辦公娛樂和大型繪圖軟件的要求了。CPU的日常維護應該注意幾點：保持溫度適當（一般不超過75攝氏度）；工作的時間不宜太長；CPU的風扇著重注意，因為CPU風扇能降溫能防塵，是CPU的最好保護設備。

（2）主板。電腦運行的重要部分是主板。在日常的維護中注意一下幾點：保持設備的良好接觸、使用時不可隨意熱拔插；注意防止主板的靜電產生。

（3）電源。在安裝計算機之前就要固定好電源，插緊插孔，以防漏電燒毀電路。電腦穩定可靠持續電流的來源就是電源的工作，電源的好壞與計算機的安全運行密切相連，購買時務必選擇優品質的電源。

（4）內存。內存的存在給予了電腦一定的緩沖，加快了電腦運行速度。日常維護需注意：保證良好接觸、防止靜電、選擇兼容好的新內存與預留的槽內。

（5）硬盤。硬盤直接關系用戶的使用情況，是存儲數據和電腦系統的地方。由于頻繁讀寫過程中運轉速度非常高并且伴隨著產生震動極易損壞，因此日常維護需要注意：減少不必要使用降低負荷；定期整理電腦文件。

2.2 外接設備

（1）顯示器。顯示器是指外界屏幕和外殼，極易吸附灰塵，影響顯示效果和用戶視力健康。日常維護需要定期防塵除塵處理，除塵時用專業的清潔工具特定的清潔液進行禁止用酒精，水的效果不明顯；防塵主要用防塵罩。

（2）光盤驅動器（COMBO、DVDRW，統稱光驅）。一般常見的現象是讀盤慢或者不讀盤，這是由于灰塵積聚在光驅的激光頭上造成的，所以保持光驅的清潔對于硬件的維護也是必不可少的。日常維護一般是用棉簽蘸取酒精擦拭光驅的機械部件，切記酒精不能沾到激光頭上，只需用氣囊吹掉灰塵即可。

（3）鼠標和鍵盤。這些是基本的輸入設備，使用的頻率極高，出現問題多，成本相對很低，一般可以用拆開檢查清洗的方式維護。

3 計算機硬件的發展前景

在這個科學技術迅猛發展的社會，計算機的發展更是令人矚目。隨著納米晶體管的出現，提升計算機微處理器性能有了曙光，然而目前納米晶體管制造的新光刻技術仍處在試驗階段，不僅技術實現難度大而且價格令人瞠舌，這對計算機微處理器來說并非唯一難題，還存在其他的類似難題，所以要實現使用納米計算機的愿望還是需要做出很多的努力的。伴隨著計算機硬件的發展，計算機軟件也沒有落后，迅速發展于各種領域，使得工作更加的快捷高效。信息技術革命對人類的經濟和社會發展起到了重要作用，深刻影響和改變我們的生活，所以我們有理由相信未來的計算機發展一定會給我們的生活帶來更多的益處，使生活變得越來越美好。

4 結語

計算機的使用過程中避免不了出現各式各樣的問題，尤其是計算機硬件的維護一項復雜的事情，需要我們耐心的不斷摸索和總結。當你遇到計算機硬件問題時，不要慌張郁悶，積極尋求解決辦法，慢慢積累經驗，以后你就會工作的很順手。計算機硬件的發展使得計算機的運行效率不斷提升，從而計算機事業向前進步帶動我們社會的進步。

參考文獻：

[1]姜冰.計算機硬件日常維護的重要性[J].信息科技，2011，06（27）：46-48.