CPU散热片结构优化设计
技术创新
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００６年第２２卷第１２－２期电子设计
ＣＰＵ散热片结构优化设计
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣＰＵＨｅａｔＳｉｎｋｓ
（华中科技大学）张远波熊蔡华
ＺＨＡＮＧＹＵＡＮＢＯＸＩＯＮＧＣＡＩＨＵＡ
摘要：本文运用ＡＰＤＬ（ＡｎｓｙｓＰａｒａｍｅｔｅｒＤｅｓｉｇｎＬａｎｇｕａｇｅ）语言，在ＡＮＳＹＳ开发环境中对平板式散热片进行结构优化设计，并给出实例验证本文提出的方法。
关键词：散热片；优化设计；ＡＰＤＬ；目标函数
中图分类号：ＴＨ１２３＋．１文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｐｌａｔｅ－ｆｉｎｈｅａｔｓｉｎｋｓｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｐａｒａｍｅｔｅｒＤｅｓｉｇｎＬａｎｇｕａｇｅ（ＡＰＤＬ）ｗａｓｉｎｔｒｏ－ｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄａｎｅｘａｍｐｌｅｗａｓｇｉｖｅｎｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｓｉｎｋ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＡＰＤＬ，ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ
文章编号：１００８－０５７０（２００６）１２－２－０２６２－０２
１概述
ＣＰＵ功率的不断提升直接导致了更多热量的产
生，为了能在有限的散热空间内仍能使ＣＰＵ正常运
行，必须提高散热片的散热性能，而传统的基于经验
设计散热片的方法已很难继续提高散热片的散热性
能。为了提高散热性能，本文在不改变现有工况（如散
热空间、散热片材质及风扇送风量）的前提下，对传统
散热片进行结构优化设计。
传统的散热片形状如图１所示，其作用是把ＣＰＵ
（功率大约为８０Ｗ）中产生的热量散发出去，使ＣＰＵ在
运行时的温度不超过安全的定值（一般为７０℃～８０℃）。
为更快的把ＣＰＵ上产生的热量散发出去，散热片通常
采用导热系数高的金、铜、铝等材料。然而，为了降低
成本，一般选择铝质材料。
图１传统散热片形状
２优化算法
２．１ＡＰＤＬ参数化建模
ＡＰＤＬ是一门可用来自动完成有限元分析或通过
参数化方式建立分析模型的脚本语言。如图１所示的
平板式散热片，在已知翅片数（Ｎ＝１６）和底座长、宽（０．０８
ｍ×０．０８ｍ）的情况下，只需ｘ１、ｘ２、ｘ３（ｘ１为散热片翅片厚
度、ｘ
２
为散热片底座厚度、ｘ
３
为散热片整体高度，分别
如图１所示）三个参数就可以通过ＡＰＤＬ语言建立散
热片的有限元分析模型。
２．２散热片的热分析
ＡＰＤＬ语言建立散热片有限元模型后所进行的热
分析过程，实质就是通过有限元素法求解散热片各个
节点的温度值，其原理是：在直角坐标中，从散热片中
任意取出一个立方形控制体，表面积为Ａ，表面外法向
为ｎ。根据热力学第一定律有：
（１）
式中λ为散热片的导热系数，Ｔ为温度，ｑ
ｖ
为内热
源的发热率，τ为时间，ｃ
ｖ
为比热。
因为散热片为各向同性材料，所以λ＝λ
ｘ
＝λｙ＝λｚ＝常
数，则式（１）可写成：
（２）
由于散热片是具有内热源的三维导热问题，所以
当散热片的体积为Ｖ，其边界曲面为Ｓ，根据变分原理
由方程（２）推导出：
（３）
假定散热片周围流体的介质温度Ｔ
ｆ
和散热片表张远波：硕士研究生
国家自然科学基金重点项目（５０４３６０１０）、全国优秀博
士论文作者专项基金资助项目（２０００２７）、国家重点基
础研究发展计划（９７３计划）２００５ＣＢ７２４１００资助、新
世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ－０５－０６５１）
技术创新
面与周围介质之间的对流换热系数α已知，即散热片边界曲面Ｓ满足第三类边界条件，也即当Ｓ＝Ｓα时，有：
（４）
把（４）式代入（３）式，可导出：
（５）
把散热片离散成Ｅ个单元和ｍ个节点，对每个待求的节点温度可以建立一个代数方程，也就是离散方程，由ｍ个代数方程可组装成系统方程：
（６）
式中［Ｃ］为比热矩阵，［Ｋ］为热传导矩阵，｛Ｑ｝为节点热流率向量。
求解（６）式，可得到各个节点的温度值。
２．３优化过程的数学模型
为了在有限空间内使散热片的散热性能达到最好，应使散热片中温度最高的节点温度尽可能小。因此，散热片结构优化模型可描述如下：
式中ＴＭＰ（Ｘ）为优化的目标函数，即散热片中温度最高节点的温度值，Ｘ为设计向量。
３应用实例
对如图１所示的铝制平板式散热片（工况为：ＣＰＵ功率为８０Ｗ，散热片对流换热系数为７０Ｗ／ｍ２－℃，环境温度为３０℃）进行结构优化设计，先对三个设计变量ｘ１、ｘ２、ｘ３设定取值区间。
假设ｘ３＝０．０３ｍ，ｘ１＝０．００３ｍ，当ｘ２取值区间为０．０００８ｍ＝ｘ２＝０．００５ｍ时，根据前面的优化模型，可得到优化结果如图２所示。
图２ＴＭＰ与底座厚度ｘ２的关系曲线
假设ｘ３＝０．０３ｍ，ｘ２＝０．００２ｍ，当ｘ１的取值区间为０．０００８ｍ＝ｘ１＝０．００４ｍ（散热片翅片的厚度不能超过０．００４ｍ，如果超过这个值，其散热效果会随着翅片间散热空间的减少而降低）时，根据前面的优化模型，可得到优化结果
如图３所示。
图３ＴＭＰ与翅片厚度
ｘ１的关系曲线
假设ｘ１＝０．００３ｍ，ｘ２＝０．００２ｍ，当ｘ３的取值区间为０．０２ｍ＝ｘ３＝０．０４ｍ（散热片在安装时有一定的空间限制，其整体高度不能超过０．０４ｍ）时，根据前面的优化模型，可得到优化结果如图４所示。
图４ＴＭＰ与散热片整体高度ｘ３的关系曲线
对散热片进行多参数优化时，取三个参数取值范围为：０．００２ｍ＝ｘ１＝０．００３５ｍ、０．００２ｍ＝ｘ２＝０．００２５ｍ、０．０２８ｍ＝ｘ３＝０．０３５ｍ，并取初值为：ｘ１＝０．００３ｍ、ｘ２＝０．００２ｍ、ｘ３＝０．０３ｍ，通过分析计算得到最高点温度为ＴＭＰ＝
７０．５４８℃。优化后的最优结果为：ｘ１＝０．００３４２ｍ，ｘ２＝０．００２０２ｍ，ｘ３＝０．０３４９ｍ，ＴＭＰ＝６８．１５４℃。
４结束语
本文提出了ＣＰＵ散热片结构优化算法，并以平板式散热片为例，验证了本文提出的优化算法的可行性，为热优化的工程应用提供了一种有效方法。本文创新点：本文将ＡＮＳＹＳ的优化算法应用于散热片的优化设计中，并通过实例得到验证。
参考文献：
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谢桂兰．ＡＮＳＹＳ操作命令与参数化编程．北京：机械工业出版社，２００３．［２］朱谷君．工程传热传质学．北京：航空工业出版社，１９８９．
［３］［美］ＳａｅｅｄＭｏａｖｅｎｉ．有限元分析－ＡＮＳＹＳ理论与应用．北京：
电子工业出版社，２００３．
［４］周顺生，范晋伟等．有限元分析在数控铣床热变形方面的研究．微计算机信息，２００５（８）：６３－６４＋１１．
作者简介：张远波（１９８０．０３），男，硕士研究生，研究方向：机电表面功能结构及相关热物理问题的基础研究。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＺｈａｎｇＹｕａｎｂｏ，Ｍａｌｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ，ＢｏｒｎｉｎＭａｒ，１９８０ｉｎＸｉ－ａｏｇａｎ，ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ．Ｍａｓｔｅｒ．（下转第２７４页）
技
术创新
４验证指标和流程的结合
笔者研究了如何将验证指标和网络接口的伪随机验证流程结合起来，用制订的指标指导伪随机验证工作的进行。改进后的伪随机验证过程分为以下几步：
第一步：制订测试计划和覆盖计划
完善的测试计划和覆盖计划对于确保完整的验证是一个好的开始。可以依靠经验和创造性来识别容易出现错误的地方。最明智的做法是：在制订测试计划的过程中，征求具有广泛验证经验的工程师和网络接口设计者的意见。值得注意的是没有测试计划能够包括所有可能出错的情况，这就显示了产生有指导的随机激励的重要性，因为一些设计人员没想到的导致出现错误的情况，可能会被随机生成的激励测试到。然而，一个好的测试计划对于提高验证效率仍然是极其重要的。覆盖计划为获取功能点提供了基础。
第二步：建立验证环境
在建立验证环境阶段主要完成以下工作：
＊描述数据结构。
＊获得网络接口模型（ＤＵＴ）和参考模型。
＊编写驱动模块，实现将生成的伪随机激励加载到ＤＵＴ和参考模型。
＊编写检验模块，实现ＤＵＴ和参考模型处理结果的自动检查。
＊描述功能点。
第三步：编写测试并模拟测试生成的伪随机激励编写测试，测试中主要是对数据结构中域的各种约束，约束解析器根据数据结构和测试中的约束定义，生成伪随机激励；驱动模块将生成的激励序列作适当处理后，加载到网络接口ＲＴＬ模型和参考模型，
通过对比两者的输出是否一致，来判断设计中是否有错；如果设计中定义了断言，还可通过考察模拟中断言有没有被违背来判断有无错误；网络接口模型模拟运行过程中，功能覆盖率统计工具根据模运行情况得到功能覆盖率。
分析功能覆盖率。如果功能覆盖率较低，编写新的测试，定义相关约束，生成有针对性的伪随机激励序列，提高功能覆盖率。重复地分析功能覆盖报告和编写填补未覆盖区域的附加测试，直到功能覆盖率达到制订的指标。
第四步：统计代码覆盖率
重新模拟所有已经生成的激励序列，得到代码覆盖率。如果覆盖率统计工具能够同时统计代码覆盖率和功能覆盖率，则可以将第三步和第四步合在一起。
第五步：完善功能点描述
如果代码覆盖率较低，分析模拟情况，找出测试空白区域，考虑功能点是否有缺漏，增加功能点定义。再编写新的测试，定义新的约束条件，生成激励序列测试设计，统计功能点增加后的功能覆盖率。
第六步：完成验证
重复前面几步，不断通过分析代码覆盖率来完善功能点定义；针对功能覆盖率的不足，生成有针对性的激励序列来提高功能覆盖率。直到代码覆盖率和功能覆盖率都达到指标，再继续生成激励来测试，如果一直没有错误，并且模拟大量激励都不能使功能覆盖率有增加，就可以认为功能验证基本完成。
５创新点总结
本文的创新点在于结合实际的设计需求，研究并提出了一种针对ＶＬＳＩ芯片设计的高效、可靠的功能验证方法。并且着重研究了如何衡量网络接口的功能验证是否完成，提出了比较完善的伪随机验证流程。通过实际的设计与测试验证了这种方法的可行性，同时还可以将该方法应用到其他大规模集成电路的设计当中去。
参考文献：
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“ＡＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＴｈｒｅｅＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ：ＤｉｒｅｃｔｅｄＴｅｓｔｉｎｇ，Ｐｓｅｕｄｏ－ＲａｎｄｏｍＴｅｓｔｉｎｇ
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［４］须自明，
刘战等各种验证技术在ＳｏＣ设计中的应用，北京，微机算计信息，２００６．Ｎｏ．１－２Ｐ１２０
作者简介：任宇，１９７９年３月出生，男，成都医学院教育技术中心，方向：网络安全，网络应用，Ｅ－ｍａｉｌ：
ｘｃｒｅｎｙｕ＠１２６．ｃｏｍ；王以伍：１９８２年３月出生，成都医学院教育技术中心，方向：网络安全。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＲｅｎＹｕ，１９７９．３，ｘｃｒｅｎｙｕ＠１２６．ｃｏｍ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｄ－ｕｃａｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｅｎｔｅｒ，ＣｈｅｎｇｄｕＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＭａｊｏｒｉｎＳｅ－ｃｕｒｉｔｙｏｆＮｅｔｗｏｒｋ．
（６１００８３成都医学院教育技术中心）任宇王以伍
（ＣｈｅｎＤｕＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，６１００８１）Ｒｅｎ，ＹｕＷａｎｇ，Ｙｉｗｕ
通讯地址：（６１００８３四川省成都市天回镇１３９号成都医学院教育技术中心）任宇
（收稿日期：２００６．３．２８）（修稿日期：２００６．４．２７）
（上接第２６３页）
（４３００７４武汉市华中科技大学机械科学与工程学院）张远波熊蔡华
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４）ＺｈａｎｇＹｕａｎｂｏＸｉｏｎｇＣａｉｈｕａ
通讯地址：（４３００７４湖北省武汉市华中科技大学东１３舍２３０室）张远波
（收稿日期：２００６．６．２７）（修稿日期：２００６．７．２５）
散热片的设计与应用方式
散热片的应用方式 ?散热片的应用方式散热片的选用，最简单的方式是利用热阻的概念来设计，热阻是电子热管理技术中很重要的设计参数，定义为 Ｒ＝ΔT / P 其中ΔT 为温度差， P 为晶片供之热消耗。热阻代表元件热传的难易度，热阻越大，元件得散热效果越差，如果热阻越小，则代表元件越容易散热。 IC 封装加装散热片之后会使得晶片产生的热大部分的热向上经由散热片传递，由热阻所构成之网路来看，共包括了由热由晶片到封装外壳之热阻 Rjc，热由封装表面到散热片底部经由介面材料到散热片底部之热阻 Rcs，以及热由散热片底部传到大气中之热阻 Rsa 三个部分。 Rjc 为封装本身的特性，与封装设计有关，在封装完成后此值就固定，须由封装设计厂提供。 Rjc=(Tj-Tc) / P Tj 为晶片介面温度，一般在微电子的应用为 115℃~180℃，而在特定及军事的应用上则为 65~80℃。 Ta 的值在提供外界空气时为 35~45℃，而在密闭空间或是接近其他热源时则可定为 50~60℃。 Rcs 为介面材料之热阻，与介面材料本身特性有关，而散热片设计者则须提供 Rsa 的参数。 Rcs=(Tc-Ts) / P Rsa=(Ts-Ta) / P Rcs 和表面光滑度、介面材料的材料特性以及安装压力以及材料厚度有关，由於一般设计时常会忽略介面材料的特性，因此需特别注意。由热阻网路来看，可以得到热阻的关系为 Rja=Rjc+Rcs+Rsa=(Tj-Ta) / P 散热片的作用即是如何使用适当的散热片使得晶片的温度 Tj 保持在设定值以下下。然而散热设计时必须考虑元件的成本，图三则为几种传统散热片及元件的成本和性能估算，性能佳的散热片成本一般较高，如果散热量较小的设计，就可以不必用到高性能高成本的散热元件。散热设计时必须了解散热片的制作成本及性能的搭配，才能使散热片发挥最大效益。 散热片的材料 ?传统散热片材料为铝，铝的热传导性可达 209W/m-K，加工特性佳，成本低，因此应用非常广。而由於散热片性能要求越来越高，因此对於散热片材料热传导特性的要求也更为殷切，各种高传导性材料的需求也越来越高。铜的热传导率 390W/m-K，比起铝的传导增加 70%，而缺点是重量三倍於铝，每磅的价格和铝相同，而更难加工。由於受限於高温的成型限制，无法和铝同样挤型成形，而铜的机械加工花更多时间，使加工机具更易损毁。然而当应用的场合受限於传导特性为重点时，铜通常可作为替代之用，此外利用铜做为散热片的底部可提升热传扩散的效率，降低热阻值。
精简8位cpu设计报告
精简8位cpu实验设计报告 实验介绍： 实验分为两个部分，第一部分为16*8 ROM 设计与仿真 第二部分为SAP-1 设计与仿真 实验流程： ①16*8 ROM 的设计与仿真 Rom16_8.VHDL LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ROM16_8 is PORT( DATAOUT :OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --Data Output ADDR :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --ADDRESS CE :IN STD_LOGIC --Chip Enable ); END ROM16_8; ARCHITECTURE a OF ROM 16_8 IS BEGIN DATA<=“00001001”WHEN ADDR=“0000”AND CE=‘0’--LDA 9H “00011010”WHEN ADDR=“0001”AND CE=‘0’ELSE --ADD AH “00011011”WHEN ADDR=“0010”AND CE=‘0’ELSE --ADD BH “00101100”WHEN ADDR=“0011”AND CE=‘0’ELSE --SUB CH “11100000”WHEN ADDR=“0100”AND CE=‘0’ELSE --OUT “11110000”WHEN ADDR=“0101”AND CE=‘0’ELSE --HLT “00010000”WHEN ADDR=“1001”AND CE=‘0’ELSE “00010100”WHEN ADDR=“1010”AND CE=‘0’ELSE “00011000”WHEN ADDR=“1011”AND CE=‘0’ELSE
散热器方案设计
“铭昊欣”散热器设计方案 一、散热方案概述 随着电子设备不断将更强大的功能集成到更小组件中，温度控制已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单位功率所产生的更多热量。因此，必须加快散热速度，有效地控制产品的工作温度，使其不超过极限范围，以提高产品的可靠性并延长寿命。 二、散热原理 散热就是热量传递，而热的传递方式有三种：传导、对流和辐射。传导是由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量的方式，CPU和散热片之间的热量传递主要是采用这种方式，这也是最普遍的一种热传递方式。对流是指气体或液体中较热部分和较冷部分通过循环将温度均匀化，目前的散热器在散热片上添加风扇便是一种强制对流法，电脑机箱中的散热风扇带动气体的流动也属于"强制热对流"散热方式。辐射顾名思义就是将热能从热源直接向外界发散出去，该过程与热源表面颜色、材质及温度有关，辐射的速度较慢，因此在散热器散热中所起到的作用十分有限（辐射可以在真空中进行）。这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生，共同发挥作用的。
三、散热方案设计 对于CPU散热器，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷，液冷，半导体制冷，压缩机制冷，液氮制冷等等。 其中风冷散热器是最常见的，而且简单易用，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装方便等优点。但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。 风扇是风冷散热器中必不可少的一部分，对散热效果起着重要的作用，同时，也对散热器的工作噪音有着决定性的影响。风扇在风冷散热器中的职责为：凭借自身的导热作用，令空气以一定的加速度、一定的方式通过散热片表面，利用空气与散热片表面的热交换从而带走散热片上堆积的热量，从而实现“强制对流“的散热方式。 1.参数： 一款风扇的品质，最重要的两个方面为性能与寿命，其次便是越来越受到关注的工作噪音；此外，还必须注意风扇的其他电气要求规格与功率。 2.风量： 风量是风扇最重要的两项性能指标之一。
计算机硬件课程设计报告(cpu设计)
计算机硬件课程设计 设计报告 学号: 姓名：成绩： 学号: 姓名：成绩： 东南大学计算机科学与工程系 二0 10 年11 月
一、设计名称： My CPU的设计 二、本设计的主要特色： 1、熟悉挂总线的逻辑器件的特性和总线传送的逻辑实现方法。 2、掌握半导体静态存储器的存取方法。 三、设计方案： 1. 数据格式——8位二进制定点表示 2. 指令系统——CPU的指令格式尽量简单规整，这样在硬件上更加容易实现。 7条基本指令：输入/输出，数据传送，运算，程序控制。 指令格式：Array 7 6 5 4 3 2 1 0 两种寻址方式： 寄存器寻址Array 7 6 5 4 3 2 1 0 直接地址寻址，由于地址要占用一个字节，所以为双字节指令。 7条机器指令：
IN R目：从开关输入数据到指定的寄存器R目。 OUT R源：从指定的寄存器R源中读取数据送入到输出缓冲寄存器，显示灯亮。 ADD R目，R源：将两个寄存器的数据相加，结果送到R目。 JMP address : 无条件转移指令。 HALT : 停机指令。 LD R目，address : 从内存指定单元中取出数据，送到指定寄存器R 目。 ST address , R 源: 从指定的寄存器R源中取出数据，存入内存指定单元。
Address（内存地址） 3. CPU内部结构 4.数据通路设计 根据指令系统，分析出数据通路中应包括寄存器组、存储器、运算器、多路转换器等，采用单总线结构。 通用寄存器组：
运算器： 存储器： 多路转换器：
输出缓冲器： 5．控制器设计 控制通路负责整个CPU的运行控制，主要由控制单元和多路选择器MUX 完成。在每一个时钟周期的上升沿指令寄存器IR 从内存中读取指令字后，控制单元必须能够根据操作码，为每个功能单元产生相应主控制信号，以及对ALU 提供控制信号。对于不同的指令，同一个功能单元的输入不同，需要多路选择器MUX 来对数据通路中功能单元的输入进行选择。
设备散热器、风扇的选型和设计计算
散热、吸热，还是绝热重要？ ________________________________________ 在这儿之前,有一个很重要的问题要问各位,您知道什么是"热"吗?在您选择一项产品之前.您得先知道您用钞票换得手中的宝贝要解决的是什么物理现象,千万别当了冤大头!"热(He at)"是能量吗? 严格来说它不算是能量,应该说是一种传递能量的形式.就好象作功一样.微观来看,就是区域分子受到外界能量冲击后,由能量高的分子传递至能量低的区域分子(就像是一种扩散 效应),必须将能量转嫁释放出来.所以能量的传递,就是热.而大自然界最根本的热产生方式,就是剧烈的摩擦(所谓摩擦生热如是说!).从电子(量子力学)学的角度而言,当电子束滑过电子信道时,会因为与导线(trace)剧烈摩擦而产生热,它形成一股阻力,阻止电子流到达另一端(就像汽车煞车的效果是一样的).我们统称作"废热". 所以当CPU的速度越高,表示它的I/O(Inp ut/Output)数越高,线路布局越复杂.就好比一块同样面积的土地上.您不断的增加道路面积; 不断的膨胀车流量,下场是道路越来越窄,而车子越来越多,不踩煞车,能不出车祸吗?当然热 量越来越高.信不信,冷飕飕的冬天,关在房里打计算机,你会爱死它,又有得杀时间,又暖和!只是不巧,炎炎夏日又悄悄的接近了…… "传热(Heat Transfer)":既然说热是一种传递能量的形式.那就不能不谈传递的方法了.总的来说整个大自然界能量传递的方式被我们聪明的老祖先(请记住.热力学Thermal Dynami c是古典力学的一种!)概分为三种,接下来我用最浅显易懂的方式分别介绍这门神功的三大基本奥义让各位知道: 1.)热传导(Conduction) 物质本身或当物质与物质接触时,能量传递的最基本形式(这里所说的物质包括气体,液体,与固体).当然气体与液体(我们统称为流体)本身因为结构不似固体紧密.我们又有另外一个专有名词来形容它,叫做热扩散(Diffusion).若诸位看官真有兴趣的话,不妨把下面的公式熟记,对以后您专业素养的养成,抑或是将来更深入的技术,探讨彼此的沟通都非常有帮助(这可是入门的第一招式,千万别放弃您当专业消费者的权益了!).另外,为了避免您一开始走火入魔,请容我先将所有的单位(Unit)都拿掉. Q = K*A*ΔT/ΔL 其中Q为热量;就是热传导所能带走的热量. K为材料的热传导系数值(Conductivity);请记住,它代表材料的热传导特性,就像是出生证明一样.若是纯铜,就是396.4;若是纯铝,就是240;而我们都是人,所以我们的皮肤是0.38,记住! 数值越高,代表传热越好.(详细的材料表我将于日后择篇幅再补述!) A代表传热的面积(或是两物体的接触面积.) ΔT代表两端的温度差;ΔL则是两端的距离. 让我们来看一下图标,更加深您的印象! 热传导后温度分布 铜材的导热系数高,经过热传导后,温度在铜材中分布就非常均匀,相反的,木材的导热系数偏低,于是相同的传导距离,木材的温度分布就明显的不均匀(温度颜色衰减的非常快;表示热量传导性不良.) 从上述的第一招式我们可以知道.热传导的热传量.跟传导系数,接触面积成正比关系(越大,则传热越好!)而跟厚度(距离)成反比.好,有了这个观念,现在让我们把焦点转到散热片身上,当散热片与热源接触,我们需要的是"吸热",能够大量的把热吸走,越多越好.各位可以到市面上看看最近有一些散热片的底部会加一块铜板不是吗?或甚至干脆用铜当散热片底板.就是
cpu控制器的设计
《计算机组成与结构》 课程设计报告 题目：CPU控制器设计 院（系）：信息科学与工程 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：顾兵 20 15 年 06 月 15 日至20 15 年 06 月 26 日 华中科技大学武昌分校制
计算机组成与结构课程设计任务书
目录 目录 (i) 1需求与总体设计 (1) 1.1设计任务及功能要求 (1) 1.1.1设计任务 (1) 1.1.2功能要求 (1) 1.2总体设计 (1) 1.2.1总体设计原理 (1) 1.2.2总体设计说明 (1) 1.3总体框图 (2) 2详细设计与实现 (3) 2.1方案设计与实现 (3) 2.1.1输入与输出逻辑图 (3) 2.1.2指令与控制信号真值表 (3) 2.1.3控制器设计思路流程图 (4) 2.2指令分析及逻辑电路图 (4) 2.2.1 R-type型指令 (4) 2.2.2 Ori指令 (5) 2.2.3 lw指令 (6) 2.2.4 sw指令 (7) 2.2.5 branch指令 (7)
2.2.6 Jump指令 (8) 2.2.7逻辑电路图 (9) 2.3 VHDL代码分析及实现 (10) 2.3.1代码分析 (10) 2.3.2代码实现 (11) 3电路仿真调试 (14) 3.1代码仿真 (14) 3.2功能仿真及调试 (14) 总结 (17) 参考文献 (18)
1需求与总体设计 1.1设计任务及功能要求 1.1.1设计任务 通过对CPU的工作原理和逻辑功能的理解，运用VHDL硬件描述语言实现能支持基本指令的单时钟控制器设计，采用QUARTUS II软件设计仿真和调试完成。 1.1.2功能要求 1.运用VHDL实现能支持基本指令的单时钟控制器设计与调试。 1>实现能够执行R类型、ori、addiu、lw、sw、beg以及jump指令的单时钟控制器使其能够支持基本的指令。 2>实现cpu的控制。 2.采用QUARTUS II软件设计仿真和调试完成。 1.2总体设计 1.2.1总体设计原理 CPU每次从存储器读取一条指令后，PC指针指向正在取值的指令并存放到指令寄存器IR中，IR将指令送到控制器，控制器对指令进行译码，判断指令类型，从而生成相应指令对应的的数据通路控制信号，指挥整个CPU的运转。 控制单元主要包含一个指令译码器，输入的是指令操作码op（R-型指令还包括功能码func），输出的是控制信号。所以，控制单元的设计过程如下。 1>根据每条指令的功能，分析控制信号的取值，并在表中列出。 2>根据列出的指令和控制信号的关系，写出每个控制信号的逻辑表达式。 1.2.2总体设计说明 1）指令格式如下：
CPU课程设计报告
课程设计报告 课程片上计算机系统 题目 CPU模型机设计 班级 专业 学生 学号 指导教师 2014年7 月 3 日 目录： 1．课程设计的目的及要求 (3) 2．处理器的设计思想和设计内容 (3)
3．设计处理器的结构和实现方法 (3) 4．模型机的指令系统 (4) 5．处理器的状态跳转操作过程 (4) 6. CPU的Verilog代码 (7) 7. 模型机在Quartus II环境下的应用 (19) 8. 仿真波形 (19) 9. 课程设计的总结 (21) 一．课程设计的目的及要求： (一)目的： 1.掌握RISC CPU与内存数据交换的方法。 2.学会指令格式的设计与用汇编语言编写简易程序。 3.能够使用VHDL硬件描述语言在QuartusⅡ软件环境下完成CPU模型机的 设计。
(二)要求： 1.以《计算机组成与设计》书中123页的简化模型为基础更改其指令系 统，形成设计者的CPU， 2.在Quartus II环境下与主存连接，调试程序，观察指令的执行是否达 到设计构想。 二．处理器的设计思想和设计内容： 处理器的字长为16b；包括四种指令格式，格式1、格式2、格式3的指令字长度为8b，格式4的指令字长度为16b；处理器内部的状态机包括七个状态。（一）关于修改后的CPU： 一共设计25条指令，主要包括空操作指令、中断指令、加法指令、减法指令、加法指令、四种逻辑运算指令、比较、算术移位操作指令、逻辑移位操作指令、加减1指令、加减2指令、数据传输指令、转移类指令、读写指令、特权指令等等。 （二）关于RAM： 地址线设置成8bits，主存空间为4096words。 三．设计处理器的结构和实现方法： （指令格式） 格式1：寄存器寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP Rx Ry 空白 格式2：寄存器变址寻址方式 OP Ry 空白 格式3：立即数寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP I 空白 格式4：无操作数寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP 空白空白 格式5：直接寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP Addr 内存（2的12次方） 四．模型机的指令系统 CPU的指令集： 操作码OP IR(15..1 2) 指令 格式 指令的助记指令的内容
散热设计
散热设计（五）散热片之设计与在电子冷却技术中之应用 散热设计（五）散热片之设计与在电子冷却技术中之应用 刘君恺 介绍 利用散热片来增加散热的面积是热管理技术中最常见也是最基本的方式，随着电子器件发热密度增加的趋势，散热的需求日益增加，散热设计的困难度越来越高，所花费的成本也越来越多。举例而言，早期PC的CPU如286，发热瓦数只有十几瓦，因此只要约3 公分高的散热片加低转速风扇就可解决，但是目前PC的CPU用散热片高度却达到3 倍，鳍片数目增加3 倍，风扇转速也提升一倍，成本则增加5、6倍以上。虽然新制程及设计技术不断提升，散热片的应用在有限空间的限制下，似乎有渐渐趋向极限的趋势，未来各种不同的冷却技术如水冷、冷冻循环以及浸入式沸腾冷却等都可能用来解决散热问题。尽管如此，散热片仍是最经济、最可靠的散热方式，因此如何提升散热片的效率成了很重要的课题。 因此为了满足未来电子散热的需求，在散热片的形状、材料及制程上都必须有更新的技术，此外集成其它散热器件的设计方式的也可以增加应用时的效率。本文将介绍散热片的种类及制程，散热片的应用以及未 来的设计需求。 散热片的种类 许多的散热片设计由于忽略了制造的概念，使得研发产品的可靠度及成本成为最后批量供应的障碍。由制造方式来看，气冷的散热片可分为下面几种，如图一所示，表一则为制程性能参数的整理。 1. 压印(Stampings)散热片 铜片或铝片可用压印的方式制成所需的形状。此种制程成本低，适合批量供应，可用于低热密度的器件。 而压印的器件在组装上也有自动化的便利性，因此可进一步降低成本。 2. 挤型(Extrusion)散热片 挤型的制造方式是由将材料在高压下强制流入模孔中成形而使得固体转换为等截面的连续长条。挤形是散热片制造中最广泛使用的方式，设备投资的经额中等。可经由横切的方式产生矩形的针状散热片，可产生锯齿状的鳍片以增加10~20%的效能，但会降低挤型的速度。挤型的高宽比限制可高到6，使用特殊模具设
CPU设计实验报告
实验中央处理器的设计与实现 一、实验目的 1、理解中央处理器的原理图设计方法。 2、能够设计实现典型MIPS的11条指令。 二、实验要求 1、使用Logisim完成数据通路、控制器的设计与实现。 2、完成整个处理器的集成与验证。 3、撰写实验报告，并提交电路源文件。 三、实验环境 VMware Workstations Pro + Windows XP + Logisim-win-2.7.1 四、操作方法与实验步骤 1、数据通路的设计与实现 数据通路主要由NPC、指令存储器、32位寄存器文件、立即数扩展部件、ALU、数据存储器构成。其中指令存储器和数据存储器可直接调用软件库中的ROM和RAM元件直接完成，其余部件的设计如图所示： 图1.1 NPC
图1.2 32位寄存器
图1.3 立即数扩展部件 图1.4 ALU 2、控制器的设计与实现 控制器的主要设计思想如图所示 图2.1 控制器设计思想 输入 1 1 0
输出R-type ORI LW SW BEQ JUMP RegDst 1 0 0 x x x ALUSrc 0 1 1 1 0 x MemtoReg0 0 1 x x x RegWrite 1 1 1 0 0 0 MemWrite0 0 0 1 0 0 Branch 0 0 0 0 1 0 Jump 0 0 0 0 0 1 Extop x 0 1 1 1 x ALUop2 1 0 0 0 0 x ALUop1 x 1 0 0 x x ALUop0 x 0 0 0 1 x ALUop[2:0] Funct[3:0] 指令ALUctr[2:0] 111 0000 add 010 111 0010 sub 110 111 0100 and 000 111 0101 or 001 111 1010 slt 111 010 xxxx ori 001 000 xxxx Lw/sw 010 011 xxxx beq 110 表2.1 控制器设计真值表
CPU卡与SAM卡原理
CPU卡与SAM卡原理 第一部分CPU基础知识 一、为什么用CPU卡 IC卡从接口方式上分，可以分为接触式IC卡、非接触式IC卡及复合卡。从器件技术上分，可分为非加密存储卡、加密存储卡及CPU卡。非加密卡没有安全性，可以任意改写卡内的数据，加密存储卡在普通存储卡的基础上加了逻辑加密电路，成了加密存储卡。逻辑加密存储卡由于采用密码控制逻辑来控制对EEPROM的访问和改写，在使用之前需要校验密码才可以进行写操作，所以对于芯片本身来说是安全的，但在应用上是不安全的。它有如下不安全性因素： 1、密码在线路上是明文传输的，易被截取； 2、对于系统商来说，密码及加密算法都是透明的。 3、逻辑加密卡是无法认证应用是否合法的。例如，假设有人伪造了ATM，你无法知道它的合法性，当您插入信用卡，输入PIN的时候，信用卡的密码就被截获了。再如INTENET网上购物，如果用逻辑加密卡，购物者同样无法确定网上商店的合法性。 正是由于逻辑加密卡使用上的不安全因素，促进了CPU卡的发展。CPU卡可以做到对人、对卡、对系统的三方的合法性认证。 二、CPU卡的三种认证 CPU卡具有三种认证方法： 持卡者合法性认证——PIN校验 卡合法性认证——内部认证 系统合法性认证——外部认证 持卡者合法性认证： 通过持卡人输入个人口令来进行验证的过程。 系统合法性认证（外部认证）过程： 系统卡， 送随机数X [用指定算法、密钥]对随机数加密 [用指定算法、密钥]解密Y，得结果Z 比较X，Z，如果相同则表示系统是合法的； 卡的合法性认证（内部认证）过程： 系统卡 送随机数X [用指定算法、密钥]对随机数加密 [用指定算法、密钥]解密Y，得结果Z 比较X，Z，如果相同则表示卡是合法的； 在以上认证过程中，密钥是不在线路上以明文出现的，它每次的送出都是经过随机数加密的，而且因为有随机数的参加，确保每次传输的内容不同。如果截获了没有任何意义。这不单单是密码对密码的认证，是方法认证方法，就象早期在军队中使用的密码电报，发送方将报文按一定的方法加密成密文发送出去，然后接收方收到后又按一定的方法将密文解密。
散热片设计准则(参考)
散热片设计一般准则 一、自然对流散热片设计 —-散热片得设计可就包络体积做初步得设计,然后再就散热片得细部如鳍片及底部尺寸做 详细设计 1、包络体积 2、散热片底部厚度 良好得底部厚度设计必须由热源部分厚而向边缘部份变薄,如此可使散热片由热源部份吸收足够得热向周围较薄得部份迅速传递. 底部之厚度关系底部厚度与输入功率得关系 3、鳍片形状 空气层得厚度约２mｍ,鳍片间格需在４mｍ以上才能确保自然对流顺利。但就是却会造成鳍片数目减少而减少散热片面积。 A、鳍片间格变狭窄—自然对流发生减低，降低散热效率。?鳍片间格变大—鳍片变少，表 面积减少。 B、鳍片角度鳍片角度约三度. 鳍片形状 鳍片形状参考值 C、鳍片厚度 当鳍片得形状固定，厚度及高度得平衡变得很重要，特别就是鳍片厚度薄高得情况,会
造成前端传热得困难，使得散热片即使体积增加也无法增加效率 鳍片变薄-鳍片传热到顶端能力变弱?鳍片变厚—鳍片数目减少（表面积减少） 鳍片增高—鳍片传到顶端能力变弱(体积效率变弱）?鳍片变短-表面积减少 4、散热片表面处理 散热片表面做耐酸铝（Alｕｍite）或阳极处理可以增加辐射性能而增加散热片得散热效能,一般而言，与颜色就是白色或黑色关系不大.表面突起得处理可增加散热面积,但就是在自然对流得场合,反而可能造成空气层得阻碍，降低效率。 二、强制对流散热片设计 ——增加热传导系数 (1)增加空气流速这个就是很直接得方法，可以配合风速高得风扇来达成目得， (2)平板型鳍片做横切将平板鳍片切成多个短得部分,这样虽然会减少散热片面,但就 是却增加了热传导系数，同时也会增加压。当风向为不定方向时,此种设计较为适 当.（如摩托车上得散热片） 散热片横切 (3) 针状鳍片设计针状鳍片散热片具有较轻及体积较小得优点,同时也有较高得体积 效率，更重要得就是具有等方向性，因此适合强制对流散热片,如图九所示。鳍片得外型有可分为矩形、圆形以及椭圆形，矩形散热片就是由铝挤型横切而成，圆形则可由锻造或铸造成型,椭圆形或液滴形得散热片热传系数较高，但成型比较不易。?（4)冲击流冷却利用气流由鳍片顶端向底部冲击,这种冷却得方式可以增加热传导性，但就是须注意风得流向配合整体设计。 针状鳍片散热片辐射状鳍片散热片 (3)对于常见得风扇置于散热片上方得下吹设计,由于须配合风扇特性，因此需做更精 确得设计。轴流风扇由于有旋转效应,同时轴得位置风不易吹到，因此许多散热片 设计成辐射状，如图十所示。也有些散热片得顶端设计成长短不一或就是弯曲得形 状用以导风。另外种方式就是采用侧吹得方式,一般而言,侧吹方式得散热片由于气 流可吹过鳍片,而且流阻较少，因此对于高且密得鳍片而言，配合顶端加盖设计以
定义CPU阀值,达到对功耗起一定的控制作用的修改教程
这个要修改的文件在framework-res.apk里 1.反编译不多说 2.打开xml/power_profile.xml文件 3.我们可以看到一般我们都是这个样子的：
铝材散热器设计规范11
铝材散热器设计规范 热器挤压模设计 1 前言 由于铝合金型材，的导热性能较好，因此，在铝合金的挤压型材中，各种类型的散热器型材巳被广泛地应用在电器、机械等行业中。 散热器型材其结构均是由多个齿形组成，为了提高散热效率，增大散热面积，在每个齿上大都布有多个尖牙，这种结构虽然有效地提高了散热效率，改善了散热效果，增加了散热面积，但是却给型材挤压带来了很大的阻力。 对于如图1所示的每个齿形的悬臂较小、其舌比小于3的散热器型材，采用普通平模的设计结构即可实现正常的型材挤压。而对于如图2所示的带有大悬臂的散热能型材，山于其舌比大于3，采用普通的平模设计结构，在型材挤爪时极易造成模只从齿根部断裂，致使模具报废。因此，对于大悬臂的散热器型材，必须改变常用的设计方案，以避免上述断裂现象的发生。 2 截面分析 图2为某带有大悬臂的散热器型材的截面设计图。从图中可知，此散热器型材其截面外形长度为170mm，高度为45mm，设计有14个35mm高的齿形，两齿间距为1Omm,，在每个齿形的两侧布有0.5mm高，1mm间距的尖牙。从其标注的尺寸上可计算出此散热器型材悬臂处舌比为：(45-10)/(10-3):4.69＞3，在各齿间存在着危险断面。特别是该截面的底部壁厚较厚(达1Omm)，而齿部最薄处的壁厚仅有1.5mm，截面壁厚相差悬殊，更增大了危险断面的断裂系数。
另外，从图中的技术要求巾得知，挤压此型材的挤压筒内径仅为∮170mm，而此型材截面的外接圆直径却达∮175.8mm，大于挤压筒内径尺寸，要实现此型材的正常挤压难度极大。 纯铝散热器是最为常见的散热器。纯铝散热器制造工艺简单，成本低，目前仍然占据着相当一部分市场。最常用的加工手段是铝挤压技术。评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底部的厚度和现Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大。代表铝挤压技术越先进。 纯铜散热器 纯铝散热器是最为常见的散热器。纯铝散热器制造工艺简单，成本低，目前仍然占据着相当一部分市场。最常用的加工手段是铝挤压技术。评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底部的厚度和现Pin-Fin比，Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大。代表铝挤压技术越先进。目前纯铝散热器的这个比值的最高的值是20。一般这个比值能达到15~17，散热器本体的品质就很不错了。Pin-Fin比高于18，则表明散热器是一款高档产品。目前处理器发热使得纯铝散热器已经很难再适应，但这只是一种观念。纯铝散热器真的不行了吗？我们将通过测试来评价这一结论。 散热片的制造工艺有很多，效果也各有千秋。其中最常见的就是铝挤压工艺（Extruded）。 铝挤压的技术相对简单，适合大批量制作散热器。
中国32位嵌入式CPU芯片
2015-2020年中国32位嵌入式CPU芯片行业市场调研及未来发展分析报告 Special Statenent特别声明 本报告由华经视点独家撰写并出版发行，报告版权归华经视点所有。本报告是华经视点专家、分析师调研、统计、分析整理而得，具有独立自主知识产权，报告仅为有偿提供给购买报告的客户使用。未经授权，任何网站或媒体不得转载或引用本报告内容，华经视点有权依法追究其法律责任。如需订阅研究报告，请直接联系本网站客服人员（8610-56188812 56188813），以便获得全程优质完善服务。 华经视点是中国拥有研究人员数量最多，规模最大，综合实力最强的研究咨询机构（欢迎客户上门考察），公司长期跟踪各大行业最新动态、资讯，并且每日发表独家观点。 目前华经视点业务范围主要覆盖市场研究报告、投资咨询报告、行业研究报告、市场预测报告、市场调查报告、征信报告、项目可行性研究报告、商业计划书、IPO上市咨询等领域，同时也为个阶层人士提供论文、报告等指导服务，是一家多层次、多维度的综合性信息研究咨询服务机构。 Report Description报告描述 本研究报告由华经视点公司领衔撰写。报告以行业为研究对象，基于行业的现状，行业运行数据，行业供需，行业竞争格局，重点企业经营分析，行业产业链进行分析，对市场的发展状况、供需状况、竞争格局、赢利水平、发展趋势等进行了分析，预测行业的发展前景和投资价值。在周密的市场调研基础上，通过最深入的数据挖掘，从多个角度去评估企业市场地位，准确挖掘企业的成长性，为企业提供新的投资机会和可借鉴的操作模式，对欲在行业从事资本运作的经济实体等单位准确了解目前行业发展动态，把握企业定位和发展方向有重要参考价值。报告还对下游行业的发展进行了探讨，是企业、投资部门、研究机构准确了解目前中国市场发展动态，把握行业发展方向，为企业经营决策提供重要参考的依据。 Report Directory报告目录 第一章研究范围界定及市场特征分析 第一节CPU芯片分类及应用 一、CPU芯片分类 二、CPU芯片应用
MOTION CPU实模式控制方法
1，三菱Q系列PLC CPU与Q173可组成多CPU系统，Q173是三菱公司开发的控制多轴伺服电机的专用CPU。该CPU只用使用三菱网络型的伺服电机，网络模式：SSCNETⅠ；SSCNET Ⅱ；SSCNETⅢ 2，Q173 CPU，Q172 CPU又被称为MOTION CPU；Q173CPU最多可控制32轴的伺服;Q172CPU 最多可控制8轴；（以下都称MOTION CPU） 3，Motion CPU是单独的控制单元；可独立构成系统；与PLC CPU组成多CPU系统时,可设置一个互相刷新的数据区域。MOTION CPU的控制方式分为实模式和虚模式，以下方法是适合实模式。关于虚模式以后文档再行讲述 4，构建多CPU系统，需要GX-Devoeloper与MT-Devoeloper区同设置；下面介绍GX－Devolper 端的介绍，GX-Devoeloper的软件版本必需要为8.52以上 5，在刷新设置里面可以具体的去配置，数据刷新的点数和数据区域；如下图：是PLC CPU 的刷新区；
6， 7，这些数据区域对应的Motion CPU里的地址名称 M10000-M10799共800个BIT;对应MOTION CPU#1的M3200-M3999; M14000-M14799对应MOTION CPU#2的M3200－M3999 R1900-R1999共100WORD对应MOTION CPU#1 D640-D739;R13900-R13999对应MOTION CPU#2的D640-D739 R0-R1599共1600个WORD对应MOTION CPU#1的D2000-D3599;R12000-R13599对应MOTION CPU#2的D2000-D3599 M12000-M12799共800bit 对应MOTION CPU#1的M6000-M6799;M16000-M16799对应MOTION CPU#2的M6000-M6799 下图是MOTION CPU#2端设置截图：
设计报告(电子版)
单片机应用设计实践报告 课程名称：单片机应用设计实践 设计题目：带温度显示的数字万年历设计 院（部）：计算机与信息工程学院 学生姓名：******* 学号：************ 专业班级：************ 指导教师：******* 贵州 贵阳 年月日
课程设计任务书 设计题目万年历 学生姓名**** 所在院系***** 专业、年级、班*********** 设计要求： 1、设计制作一个用LCD1602显示的带温度显示的万年历； 2、具有年、月、日、星期、时、分、秒、温度等显示功能； 3、具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能； 4、具有闹钟显示、调节设定、整点鸣叫功能。 学生应完成的工作：设计万年历的工作原理，利用DXP 软件绘制电路原理图，利用Keil uVision4软件编写C语言程序并且生成HEX文件。并设计制作电路的PCB板（或万用板的元件布局和连线）。根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。 参考文献阅读： 51单片机原理与应用案例教程（C51编程）p170的 9.1.2 LCD1602液晶应用实例 工作计划：*月*号：搜集资料；*月*号：方案论证拟定硬件方案；*月*号：讨论优化并确定硬件方案；*月*号—*号：讨论并确定程序流程并绘制流程图；*月*号：根据流程图编写程序并且进行软件的仿真与调试；*月*号—*号：硬件电路的制作并撰写课程设计报告；*月*号：烧录程序并调试；*月*号：完成课程设计报告的撰写。 任务下达日期：2017年11月30 日 任务完成日期：2017年11月01 日 指导教师（签名）：学生（签名）：田应焕
CPU卡消费系统功能要求,技术参数详细说明
多奥CPU卡消费系统功能要求，技术参数详细说明 消费系统功能要求 在食堂,会所等地方采用多奥CPU卡消费系统,代替现金交易,杜绝员工徇私舞弊，提升物业的形象与服务效率。 系统需具备以下功能要求： 系统设备组成 系统由管理软件、标准消费机、后台管理工作站等组成 系统功能要求 系统操作员通过权限分级控制，防止系统非法授权使用。 能自动记录操作员操作日志，包括：操作员、操作时间、操作对象、操作内容、操作结果。 系统提供多种消费方式 充值消费：先交押金并充值，后消费 记账消费：不需要充值，先消费，月底结算 菜单方式：消费项目以菜单形式提供选择，并纪录消费明细
定额方式：消费项目为固定的金额 支持卡片分类、消费折扣、最大消费次数、每次最大消费额、挂失等功能。 当持卡人在POS上读卡消费后，系统实时记录读卡信息、时间、消费金额、累积使用情况等流水帐信息。 归类、汇总后系统将数据进行各种稽核，生成各类统计报表，便于财务对各消费点收入情况核算或监督。 统计报表包括个人日报、个人月报、部门日报、部门月报、单位日报、消费机报表以及充值报表、补助报表、退款报表、综合报表等信息进行统计。 可多奥梯控，门禁，停车场，通道，巡更等智能一卡通 多奥消费机技术参数要求 型号：DAIC-XF-MB 通讯方式：TCP/IP通讯 工作电压：12VDC±5% 功耗:≤120mA 显示：双面8位LED显示屏 键盘：30个按键
读写时间小于0.2秒。 读卡距离20-50 mm 发卡量：不限 脱机信息存贮量：≥20000 黑名单：≥20000 数据保存：FLASH 保存数据，掉电不丢失工作温度：-10℃-- +70℃
双CPU(单片机)控制系统
摘要：针对重要系统可靠性要求，特设计了一种双CPU控制系统。在该系统中，两个CPU彼此独立运行，可以自动或手动实现双机的主辅切换，只有主CPU能正常读写外部RAM数据和控制输出。 关键词双CPU 切换监控控制 单片微机具有小巧灵活、易扩展成为功能强大的控制系统。目前，一些监控终端以及许多独立的控制系统（如：发电机的微机励磁装置）多以单片微机为核心构成。但由于诸如工作环境恶劣、电磁干扰等原因，即使使用按工业测控环境要求设计的单片微机也难以保证控制系统能长期可靠的运行，从而导致控制系统瘫痪。这样，如何提高控制系统的可靠性，保证测控系统能正确稳定的运行就尤为重要。显然，采用双CPU冗余设计是非常有效的一种解决办法。由于单片微机的功能强大，价格低廉，为设计双机冗余系统提供了很好的条件。为此，我们设计了一种由两片单片微机组成的双机容错系统，以比较简单和与传统的多CPU系统完全不同思路的设计方法实现了双机的互为备 用及相互切换。在该双机冗余系统设计中，其关键问题是双机系统的重构策略和双机系统的仲裁逻辑切换。 1 传统的多CPU系统设计方法 传统的多CPU系统的常用设计方法有三种：
①利用双口RAM实现CPU之间的通信。双口RAM是一种高速的并行传输芯片，具有两套I/O口和竞争裁决电路，可以同时联接两个CPU，这样通过双口RAM可以实现多CPU之间通信。 ②利用共享存的方法实现CPU之间的通信。这种方法与上一种方法类似，所不同的是，上一种方法是利用双口RAM的竞争裁决电路实现对RAM的访问，而这种方法是利用不同的时序实现存共享的。③利用总线方法实现CPU之间的通信。通过接口芯片或CPU本身具备的SPI、I2C以及SMBus等接口实现CPU之间的通信。 2 该双CPU系统的结构和工作原理 该双CPU控制系统与传统的多CPU系统的设计方法完全不同，它由两片Atmel公司生产的AT89C51 CPU构成，双机互为备用，彼此独立并行运行，硬逻辑切换。其双CPU控制系统原理框图如图1所示。 这是一种非表决式的双机冗余系统，一个CPU 作为另一CPU的热备份，双机在任务上同步运行。所有输入信号通过输入接口同时送给两个CPU，但CPU 运算、处理后的输出量受到仲裁切换电路的控制，只有主CPU允许读写外部数据存贮器及输出至外部设备，当主CPU发生故障时，系统的自我检测切换逻辑将发出信号，自动切断其输出通道，并通过CPU的工作指示系统报警。此时，系统或自动或人工切换到另一个备用的CPU，并同时打开其输出通道，备用机变为主机运行状态，控制系统这时降级为单机运行。人们可以将原主机拔离系统以
CPU设计实验报告
实验中央处理器的设计与实现 一、实验目的 1、 理解中央处理器的原理图设计方法。 2、 能够设计实现典型MIPS 的11条指令。 二、 实验要求 1、 使用Logisim 完成数据通路、控制器的设计与实现。 2、 完成整个处理器的集成与验证。 3、 撰写实验报告，并提交电路源文件。 三、 实验环境 VMware Workstatio ns Pro + Win dows XP + Logisim-wi n-2.7.1 四、 操作方法与实验步骤 1、数据通路的设计与实现 数据通路主要由NPC 、指令存储器、32位寄存器文件、立即数扩展部件、 ALU 、数据存储器构成。其中指令存储器和数据存储器可直接调用软件库中的 ROM 和RAM 元件直接完成，其余部件的设计如图所示： Cue ------- 吊孙 ----------- n -ar ch Zan [p]~ 图 1.1 NPC G —-- DO jlf* 04 4 D 04 nero & res?l ■&
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图1.3立即数扩展部件 图 1.4 ALU 2、控制器的设计与实现 控制器的主要设计思想如图所示 图2.1控制器设计思想 通过列真值表得到控制器的两部分电路，真值表如下 : 输入 000000 001101 100011 101011 000100 000010 immIC ￡it￡ DOO -DO ooo n Q □□□non UOnflO OOC ?＞：＞0 DQ 000 指令 lnst ：ruction[31：O] OP[5:OJ fu net [5:0] Jump ExBp Branch Mem Write ALUctr * RegWrite MemtoReg * ALUSrc 控制器 控制信号 LLLLLLLLLmM f ZERO A ()-- irnmmmiiiimiiiiifeiiim IIII93 1-] * 11114444 ".'O