計算機軟體技術類本科畢業論文範文

　　隨著科學技術的不斷進步,計算機軟體技術得到了廣泛的應用,對提高人們的生活與工作質量具有非常重要的促進作用。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　篇一

　　在焊縫別演算法中應用多核技術

　　摘要：介紹了一種以多核處理器為主控制器的智慧化焊接的計算機控制系統，通過對多核處理器的內部結構的分析，改進了傳統自動焊機中使用的多處理器系統，消除了資料在PCB板上傳輸時所帶來的延遲，加快了運算速度，對多核處理器和與之相應的軟體技術進行了深入分析。

　　關鍵詞：多核處理器;延遲;多維影象;焊縫識別;智慧自動焊

　　概述

　　機器視覺技術是智慧自動化焊接的核心技術之一。近年來，隨著計算機硬體技術的發展和智慧自動化技術在焊接行業中的大量應用，機器視覺系統得到了長足的發展和應用。在企業的生產一線得到了大規模的推廣應用。對整個控制系統而言，視覺系統具有資料量大、響應時間短的要求，因而，從設計的角度講，不論是對影象處理的軟體演算法，還是硬體器件和線路的組成都有著苛刻的要求。傳統的電路構成是以多處理器系統為核心來獲得較強的運算能力，且軟體演算法與這一硬體結構相適應。多核處理器的出現，對多處理器系統的結構提出挑戰，是其完美的升級替代方案，如再對軟體演算法設計進行改進，則可使系統性能得到質的提高，以下將對這一系統的硬體構成、原理、和演算法設計進行闡述。

　　1系統構成

　　1.1多處理器系統

　　在焊接生產中，有幾種場合要用到影象識別技術，如工件位置識別***零件結構組裝中的位置識別和定位焊焊縫的起始焊接位置識別***，焊縫識別***包括焊縫在工件上的空間位置和自身的三維形狀識別***，焊接溫度場的識別***焊接工件上的焊縫和熱影響區的溫度場的測量及計算，多采用紅外非接觸測量***。在這些應用中，影象干擾因素多，成像質量差。如弧光干擾，強電場***引弧脈衝中和維弧脈衝產生***干擾，強磁場***焊接電流形成***干擾等。為了獲得好的“視覺測量”效果，通常對干擾嚴重的影象丟棄不用，並選用高解析度的攝像機和高的影象取樣率，將多種探測方式***可見光攝像機、紅外攝像機、鐳射測量成像儀等***得到的影象分別運算後再綜合。
　　在多處理器系統中，為了減輕主處理器的負擔，往往將單一影象向量化後再送至主控制器中進行綜合，這樣傳輸資料有一定滯後性，如將多種點陣圖資料直接送主控制器，則主控制器無法在極短的響應時間內完成運算。改進後多處理器的系統結構如圖2所示，其中的改進方法是將多個感測器獲得的影象直接存入系統公用的RAM區中，形成多維影象陣列。例如，影象的第一分量可能為亮度陣列，第二分量可能為紅色光陣列，第三分量可能為藍色光陣列，第四分量可能為紅外光陣列***紅外攝像機對溫度場測量獲得的***，第五分量可能為鐳射測量影象***X，Y，Z***，等等。
這樣，在多核CPU內可以對RAM中的多維影象做一次性處理，從而減小了上下級處理器的傳輸所帶來的延遲***這種延遲是PCB板上線路帶來的延遲，而不是晶片內部的延遲***，加快了系統的響應速度。在A系統中，資料經過多級處理器分別處理，在時間上存在著較大的延遲。B系統中雖共享資料區，但多個處理器之間的協作耗時巨大，在某種程度上減小了多處理器所帶來的優勢。處理器協作的耗時與處理器的個數N的2次方成正比，這種耗時隨處理器的個數N急劇直線上升，因而在實際應用中較少應用。
　　在上述2種系統中，處理器之間的匯流排都是在PCB電路板上的銅箔實現的。都存在著較大的板級延遲時間，當前的處理器的運算速度***也就是處理器的內頻***都可達幾百兆赫茲到幾個吉赫茲之間，運算速度很快。但處理器的外部頻率不能過高***這是由電路板的銅箔的長度決定的***，PCB電路板上的資料匯流排之間是以處理器的外頻工作的。大多數的工業處理器的外頻只有幾十兆赫而已，因而，PCB板上的匯流排的傳輸的速度成為整個系統的瓶頸。

　　1.2多核處理器

　　可以看到，在結構上，多核處理器的結構與傳統多處理器系統的改進後的方案相似。但根本區別在於：***1***多核處理器的匯流排是在晶片內部實現的，是以處理器的內頻工作的，速度可達幾百兆到幾個吉;***2***多核處理器內部的各個處理器之間的協作是由硬體完成的，在各個核工作的同時由專用的控制電路完成，因而，軟體在協作方面的耗時極少。傳統的多處理器系統是由軟體完成協作關係，這樣，多核處理器就能更有效地利用內部的各處理器去完成影象分析的相關運算，巨集觀上表現為處理器的運算速度更快。從演算法角度講，多核處理器能避免重複運算。多維影象可以優先處理在同一方向分量矩陣，這樣，資料有較多的相關性，運算容易簡化，參與運算的資料的絕對值較小。
　　處理器計算小數值的資料所用的時鐘週期數少、用時短、易獲得較快的運算速度。在同樣的積體電路工藝下，多核處理器較多處理器系統有較明顯的運算速度的優勢。多核處理器的優勢還體現在對焊接過程中所得到的原始多維影象的處理的適應性上。
　　多維影象以多維陣列的形式存在共用的RAM中，各個核心都能以平等的方式訪問陣列中的各個資料，這樣，在資料的訪問上更為靈活。由於多個核心都處於平等的位置上，所以，可以集中運算分散控制。多核處理器具有出色的多工處理能力，因此，在焊接視覺系統中，資料採集、圖形運算、反饋控制能達到一種較好的均衡狀態。這樣對於關鍵運算工作圖2改進後的多處理器系統結構圖3RAM中多維陣列量的分派就會更為的靈活。例如，可以選擇其中2個核完成一個演算法，其他的每一個核完成一個演算法，使各個核心的運算能力得到充分的發揮。從以上對焊接影象處理演算法的特點分析可以看出，多核處理器，較多處理器系統更能適應焊接過程中影象識別的要求。

　　2結語

　　焊接技術在不斷地發展，從最初的簡單光電焊縫識別發展到後來的焊件組配影象視覺，從平面圖像的簡單識別到三維影象的建模，再到焊縫多維影象的應用。智慧自動化焊接技術在實際生產中的應用將會更深入地發展下去。處理器技術的不斷進步以及與硬體結合相適應的新的數學運算模型和控制機理的建立，為這一發展提供了持續的動力。本文綜述了多核處理器和多維影象型在智慧焊機視覺系統中的應用與改進過程。在工廠車間的實際執行中，獲得了良好的效果，焊機的抗干擾能力、對各種環境的適應能力以及焊機的檢測速度和生產速度得到了顯著提高，達到了預期的改進效果。

　　參考文獻：

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　　[2]何軍，王飆.多核處理器的結構設計研究[J].計算機工程，2007***16***：214-216.

　　[3]黃國睿.多核處理器的關鍵技術及其發展趨勢[J].計算機工程與設計，2009***10***：80-84.

　　[4]許慶榮，張華，葉豔輝.船艙排水孔移動機器人視覺感測器檢測系統[J].焊接技術，2010，39***5***：42-45.

　　篇二

　　嵌入式系統低功耗軟體技術分析

　　摘要：嵌入式系統分析的時候，最重要和最關鍵的就是功耗問題，想要保證有效降低功耗，應該從系統角度來分析嵌入式系統問題，低功耗嵌入式系統不但需要硬體裝置的保證，也需要系統軟體技術的支援，合理優化配合系統軟體和硬體技術，才能達到真正降低嵌入式系統功耗的目的，本文主要分析了嵌入式系統低功耗軟體技術。

　　關鍵詞：嵌入式系統;低功耗;軟體技術

　　一、嵌入式系統功耗問題概述

　　目前，不斷髮展計算機技術，開始廣泛應用嵌入式系統，越來越高要求系統功耗問題。在嵌入式系統中應用電池供電的便攜裝置，因為是有限的電池儲存量，不能持續為裝置提供電量。一般來說，為了能夠具備比較高效能，需要合理安置高效能CPU，依據實際執行規範，適當提高外圍裝置數量，會降低系統功耗，衡量嵌入式系統性能的關鍵就是低耗能，為了能夠具備最平衡的高耗能和高效能需求，在符合系統實際執行效能要求基礎上，儘可能降低系統耗能，從而確保可以長期執行系統，從軟體和硬體兩方面分析系統節能問題[1]。

　　二、嵌入式系統低功耗軟體技術設計

　　***一***應用軟體編寫的節能設計。

　　第一，中斷替代系統中查詢。系統簡單應用中，不管應用哪種程式方式都不會出現很大差異，差別大的就是消耗功率。中斷方式處理系統中，中央處理器可以不做任何事，或者能夠直接進入到等待或停止模式;如果是查詢形式，需要中央處理器不斷訪問I/O暫存器，出現額外功率。第二，代替子程式。設計人員都知道，相比較讀RAM來說，讀Flash消耗功耗比較小，因此，在設計CPU的時候，RAM會展現低功耗效能，但是僅僅只能一次呼叫子程式，子程式進入到CPU以後，會暫時儲存中央處理器暫存器，離開系統的時候，CPU會彈出暫存器，此時至少需多次操作RAM，因此，設計人員在設計程式系統的時候，利用巨集來代替子程式來。設計中是在子程式、還是巨集上呼叫系統沒有很大區別，但是編譯的時候會依據中央處理器進行實施，避免呼叫子程式，但是最重要的就是增加程式碼數量，上述方式可以適當降低系統功耗[2]。

　　***二***應用程式編譯的節能設計。

　　第一，降低冗餘程式碼。處理器處理系統時候消耗30%能量就是cache消耗的能量，此外，如果不能命中cache的時候，會交換內容，所以，外部匯流排被驅動的過程中會增加能量，編譯程式的時候適當降低冗餘程式碼，會極大程度降低cache活動，以便於達到降低系統功耗的目的。第二，優化I/O功耗技術。系統中比重中，驅動I/O埠需要的能量在整個系統中具備極大比重，因此，為了能夠降低系統耗能量，應該適當降低應用驅動I/O埠次數，也就是依據編碼設計技術來不斷降低和壓縮I/O資料，從而達到降低I/O頻率的目的。優化和分析應用程式儲存區域性性訪問效能和交換匯流排地址活動性質的時候合理應用編譯器，從而達到編譯編碼的目的，此外，還需要系統硬體具備一定解碼作用。在分析系統程式的過程中，不斷優化區域性高頻資料效能，從而降低操作訪問系統頻率和次數，不僅可以降低系統功耗，還能為系統執行提供能量。

　　***三***硬體低功耗節能技術。

　　第一，DPM。動態管電源管理***DynamicPowerManagement***可以依據嵌入式系統實際執行情況來適當關閉不需要的系統裝置，如，硬碟或者顯示器等，第二，依據系統執行實際負載來合理調整匯流排頻率和中央處理器波率。目前，已經具備完全智慧化的管理動態電源方式，在沒有人為原因接入和干擾的前提下，能夠快速轉換系統執行速度，一般每秒能夠實施幾百次，從而能夠達到節能的作用。第三，APM。高階電源管理***advancedPowerManagement***主要就是用來為系統提供BISO管理電源機制，在開發系統的時候適當把硬體程式設計介面加入BISO中，能夠成為溝通作業系統和主辦的重要樞紐，建立APM-BISO，上述方式能夠依據實際情況來有效合理調整系統自身硬體耗能[3]。

　　結語

　　總之，由於不斷髮展微電子技術，嵌入式系統開發中低耗能成為重要問題，從應用程式編譯的節能設計、硬體低功耗節能技術、應用軟體編寫的節能設計三方面分析優化系統功耗問題，儘可能降低系統功耗。

　　參考文獻

　　[1]劉露,李小進,張巨集等.基於訪存特性的嵌入式移動裝置軟體低功耗優化方法[J].計算機應用研究,2014***11***:3392-3396.

　　[2]宋彥,郭兵,沈豔等.嵌入式系統低功耗的軟體實現方案[J].微控制器與嵌入式系統應用,2011,11***9***:4-7.

　　[3]王奇,徐文韌,唐克等.嵌入式系統的軟體低功耗技術實現策略[J].艦船電子工程,2013,33***3***:74-76.

　　篇三

　　嵌入式軟體技術的現狀與發展

　　摘要：本文主要就嵌入式軟體技術特徵和發展現狀進行分析，然後結合實際對嵌入式軟體技術的發展方向進行探究。

　　關鍵詞：嵌入式軟體技術;特徵;現狀

　　一、嵌入式軟體技術特徵概述

　　嵌入式軟體主要是針對嵌入式系統來說的，而這一系統也稱為是以應用為中心，對於這方面的系統主要涵蓋著外圍硬體裝置以及嵌入式微處理器和嵌入式作業系統、應用軟體系統幾個部分。嵌入式的軟體主要是在一定技術下把作業系統以及其他開發軟體嵌入到硬體中，從生產過程層面來看主要就是先實施晶片開發，然後對嵌入式系統軟體加強設計，最後再進行嵌入式電子裝置製造當中，而在嵌入式系統方面主要是獨立執行的計算機系統[1]。在嵌入式的軟體系統方面主要是強調著以應用作為基礎，然後對軟硬體的協調比較重視，在這一基礎上才能夠將預定的計劃得以完成。從嵌入式軟體技術自身的主要特徵層面來看，在實用性以及靈活性上有著顯著呈現。靈活性特徵是因為這一軟體技術能夠隨時性的開發，由於軟體的小巧所以能比較方便的嵌入到計算機系統中，對其功能不會造成相應影響。

　　二、嵌入式軟體技術現狀分析

　　從當前我國嵌入式軟體技術的發展過程來看，在當前還有著諸多挑戰，這就需要這一技術能夠結合多方面的發展需求進行創新改變。當前我國的科學技術發展的速度比較迅速，在嵌入式這一軟體方面已經有了廣泛應用，對人們的工作生活以及學習等都提供了方便[2]。網路技術下嵌入式軟體的自身優越功能以及在作業系統作用下，能夠為小型電子裝置的低成本以及小型化目標的人機介面交流提供了技術層面的支援。在對嵌入式軟體技術的應用層面主要是在軟體應用和系統開發層面有著重要體現。從嵌入式軟體的應用領域來看，在通訊工程以及消費電子和工業生產等方面都有著廣泛應用。通訊工程方面主要是智慧手機以及全球定位系統等;在消費電子方面則主要是數字電視以及數碼相機、家庭閘道器等層面;在工業生產方面則主要是數控機床以及製造工廠等層面。除此之外在金融交易以及醫療衛生和交通運輸等方面也有著比較廣泛的應用。

　　三、嵌入式軟體技術發展態勢思考

　　3.1無線網。

　　嵌入式軟體技術的廣泛應用也說明在作用發揮層面比較顯著，為能夠對國際市場競爭態勢有效應對，就需要對嵌入式軟體技術進行升級。其中在無線網的作業系統發展上已經逐漸得到了應用，在以後的發展過程中，行動通訊網路能夠在豐富的多媒體資料業務上進行提供，並且在支援功能上和更多的移動終端裝置上也比較突出。為能夠將第三代移動通訊系統優勢得到有效發揮，在無線網的作業系統開發研究上就加大的力度[3]。在嵌入式裝置的不斷髮展以及網路發展需求的加大下，無線網的技術應用就會成為嵌入式軟體的重要發展方向，當前的EPOC就是比較穩定的無線作業系統，其主要是通過C++進行編寫的，然後應用全面向物件設計方法對低端智慧電話到全功能個人通訊器要求能得到有效滿足。

　　3.2人工智慧。

　　由於嵌入式軟體技術的開發應用主要是對人們實際需求滿足而存在，所以這就需要根據人們的需求變化及時地進行升級改造，將服務性這一特徵充分體現。在人工智慧的技術下就能夠對實際的需求得到有效滿足，在和嵌入式軟體技術得到有效結合下，能實現人機互動這一目標，並能夠最大範圍地將嵌入式軟體技術得以應用。在醫療衛生領域中的人工智慧技術和嵌入式軟體技術的結合應用相對比較突出，在具體應用過程中就能有效減小對你患者的傷害。人工智慧技術的應用在今後將會成為必然發展趨勢，例如在生活中的智慧儀表以及自動控溫等儀器都是人工智慧技術的呈現。

　　3.3網路互連。

　　為能夠將嵌入式軟體技術分佈處理結構對上網的需求得到滿足，就需要配備標準的多網路通訊介面，新一代的嵌入式裝置也需提供相應通訊組網協議軟體以及物理層驅動軟體。從以往的微控制器技術的情況來看，對當前的實際需求已經不能有效滿足，而在新一代嵌入式軟體層面的發展就很好解決了這一問題。嵌入式處理器能夠在內嵌網路介面上對TCP/IP協議有效支援，同時在USB等通訊介面方面也能夠支援，在新的嵌入式技術方面對通訊網的協議和物理驅動軟體都能夠具備就能方便的上網，同時也能有效滿足諸多移動使用者裝置的上網需求。隨著我國的網路技術的進一步發展，對嵌入式軟體技術的優化也會使得人們的工作生活等方面更加的方便。

　　四、結語

　　綜上所述，隨著當前我國科學技術的發展，一些比較先進的技術在實際生活中已經得到了廣泛應用，其中在嵌入式的軟體技術發展方面，這是PC時期計算機最為普遍的應用形式。在迅速發展的資訊化時代，單純的計算機機器對人們的生活以及工作需求得不到滿足，所以採用嵌入式軟體技術和系統就能從很大程度上滿足實際的應用需求。

　　參考文獻

　　[1]李光輝.嵌入式軟體相關問題的研究[J].資訊科技,2013***02***.

　　[2]霍漢強.嵌入式軟體發展的瓶頸問題及發展對策[J].廣西科學院學報,2014***02***.

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