系统开发的主要方法范文第1篇

关键词：多主体系统；主体系统；体系结构；开发设计

1.多主体系统简介

多个体的系统被圣菲研究所称为多主体的系统，因为其中的个体都是独立决策的行为主体，不受一个系统中枢的指挥。这个系统因此可以被称为是多中心的，甚至由于自为中心的主体是如此之多以致可以被称为“无中心”的。但是它们并不因此是“一群乌合之众”，众多独立个体在相互作用的交往活动中却能彼此协调，保持一种宏观秩序，如在市场经济中众多商品生产者自发遵循价值法则活动所造成的现象。在他们的研究中，把研究的系统看成是多个主体组成，并且研究包含有子系统的多主体系统。

多主体系统可以定义为“a loosely-coupled network of problem solvers that work together to solve problems that are beyond their individual capabilities”。这些问题求解器就是一个个的主体。实际系统中的主体可由不同开发者在不同时间用不同工具和技术实现，各具不同领域不同程度的问题求解能力。多主体系统一般具有个体信息不完全、个体能力受限、无全局控制、数据分布化和计算异步等特点。一个多主体系统一般由以下几个部分组成：（1）多个已存在的主体；（2）多主体之间的联合意图，即多个主体联合行动以实现共同的目标；（3）常识，即主体之间的公共知识；（4）公共行为规范，即多个主体在联合行动中应遵守的公共规则和采取的行动；（5）主体赖以生存的环境，即为主体行为提供基本保障的设施，如网络、软硬件平台等。

2.多主体系统的体系结构

体系结构就是对要完成的特定任务进行特定分解的一般方法学。多主体系统体系结构研究的是怎样为构造主体按一定方法将主体分解成各种功能模块。多主体系统是主体群体，其中的各主体通过相互协商与合作来实现多主体系统的功能。因此，多主体系统体系结构分为个体主体体系结构和主体群体社会结构两部分。其中个体主体体系结构是指在多主体系统中单个主体的构造结构，它与单主体体系结构研究的内容联系紧密。主体群体社会结构是指存在于各主体中的通信和控制模式，通过定义主体之间的权威关系，为主体提供了一种交互框架。体系结构不但决定了主体之间的通信方式，也决定了系统中信息的存储和共享方式。体系结构的选取不但影响单主体内部协作智能的多少，而且也会影响多主体系统中异步、一致性、自主性和自适应性的程度。

下面简要介绍一下多主体系统中几种常见的社会结构，并对它们在控制结构、通信、信息存储等方面进行了分析和比较。

1）网络结构：这是一种平板结构，主体网络社会中没有特权者，每两个主体之间都是对等的关系。通信对等、信息局部化是这类结构的显著特点。

2）层次结构：主体群体中的主体被分层，在每一层的决策和该层的控制权集中在其上层主体上，由它（它们）控制和协调该层主体的行为。同一层的主体之间的通信要经过上层。这种结构的主体只需保存其下层主体的相关信息，但通信不如网络结构简略。

3）联盟结构：将系统中的主体根据某种方式（一般是根据距离远近，便于通信）划分成一个个的主体联盟。联盟与联盟之间的关系与网络结构中主体与主体之间关系一样。每个联盟有一个协助主体，不同联盟中主体之间的交互都是通过各联盟中的协助主体协助完成。

3.多主体系统开发设计方法

主体的理论、技术，特别是多主体的理论和技术为开放系统的分析、设计和实现提供了一个崭新的途径，被称为是“软件开发的又一重大突破”。目前，基于主体的技术应用日益广泛，其范围包括商务、工业、军事、医疗和教育等。在一些大型的基于主体的软件中，往往会包含数量不等的主体，甚至达到百千计，其复杂程度很高，没有好的开发设计方法要完成此项工作是不可想象的。

近年来，基于主体软件工程的研究主要集中在面向主体的开发方法学的探索，许多方法都借鉴了面向对象的开发方法和建模技术，依此为基础，将一些术语、概念和建模方法应用到多主体系统的分析与设计中。这些技术的使用或者直接应用到多主体系统设计中，或者根据多主体系统的计算特性进行扩展，形成新的面向主体的开发方法和建模技术。另外，还有一些研究是基于软件工程和知识工程建模技术，比如Brazier等人提出了一种设计多主体系统的规范框架，称为DESIRE（design and specification of interacting reasoning components）。另外一些方法是将多主体系统看成一个由计算实体构成的人工社会或组织，然后借鉴组织设计的概念、方法等来说明多主体系统的分析和设计，这类方法更能描述主体的自主性和多主体系统中的复杂协作行为。上述方法从两个角度来进行多主体系统的开发：

1）将分析和设计过程的结果看成一个抽象的规范，开发者根据这个规范，采用原有的低级设计与实现技术进行实现；

2）在分析与设计过程中形成一些体系结构方面的框架和约定，直接应用于实现。但面向主体的开发方法学最终是要在分析、设计过程形成一个特定的多主体系统结构和有关各主体结构的严格规范，并通过一个系统的设计步骤产生直接可实现的主体模型的集合。

到目前为止，设计和实现多主体系统还比较缺乏经验，同时也没有高质量的软件工具支持，在实施过程中还没有统一的规范，特别是大多数系统的建造都是从头开始，组件基本不能重用，很多系统都是依据各自的具体情况开发的。这里，依据软件工程的各个环节简要分析多主体系统的开发方法。

系统开发的主要方法范文第2篇

 

现代软件技术的发展，提出了一整套解决开发过程中所遇到的一系列问题的工程方法。为解决飞行仿真系统开发中的实际问题，本文将软件工程方法引入到仿真系统的开发中，提出了一套仿真系统开发过程和仿真程序分析与设计的优化方案，并对开发过程中的全面质量管理方法进行了研究，从而实现了软件工程方法在飞行仿真系统开发中的有效应用。

 

软件工程是一种运用系统的、规范的和可定量的方法来开发、运行和维护软件的工程化开发技术。它借鉴了传统工程的原则和方法，针对传统软件开发方法的缺点，以求高效地开发高质量软件。软件工程方法在软件系统开发过程中的优势主要体现在如下几个方面:对软件开发过程的优化;对软件分析与设计方法的优化;全面的软件质量管理体系。

 

软件开发过程主要包括需求、设计、实现、确认以及支持等活动，所有这些活动构成了软件的工程开发模式，定义了软件的生存周期。将其用明确的工程化方法描述出来，有助于规范开发的过程，提高开发的效率和质量。目前常用的开发模式有瀑布式模型、原型开发模型、螺旋模型、面向对象模型等。

 

在软件系统分析与设计方面，软件工程定义了一套比较完整的实现方案。分析是抽取相应需求的过程，设计是将需求转化为设计规格说明的过程。在系统分析与设计方面，目前比较流行并且适合于仿真系统开发的方法是面向对象的分析与设计方法。它在对象、类、方法和消息等概念的支持下，在现实系统的建模、分析与设计方面更直观有效。可用下面的等式来说明面向对象的方法：面向对象=对象十分类十继承十通过消息的通讯。

 

面向对象的方法将现实系统分解为一个个直观可理解的对象类，并在分类的基础上定义了类的属性和服务(类与类之间的通讯手段)，然后在此基础上将类组装成为实际的软件系统，对软件开发的复杂度进行有效的控制。

 

质量保证在软件开发过程中占有很重要的位置，在软件工程方法中是依靠软件质量保证(SQA)活动对软件品质进行控制的。SQA是软件开发过程中一项有计划的规范性管理活动，它主要通过如下活动保证软件的开发过程和软件质量：技术方法的应用;正式技术评审的实施;软件测试;标准的执行、修改的控制;度量、记录和记录保存。

 

软件工程技术的应用改变了软件开发仅是一个纯粹编码过程的基本观念。软件工程方法有一套严格的开发模式和管理控制体系，从问题域的分析，到软件系统的设计、具体的编码实现，再到软件的测试、交付使用与维护，都有一套相应的解决方案，使整个软件开发的过程规范化、文档化，并且在软件系确保软件系统满足开发要求，最大限度地提高软件的质量。为了对以上质量因素进行评价与控制，根据仿真系统的特点综合考虑，可将仿真系统开发过程中的质量保证分为如下几个层次:仿真模型验证与校核;仿真软件测试;仿真软件评审;软件修改过程控制。这几方面的活动不仅仅是单纯的技术活动，还要包含对软件开发过程的管理活动，因此在实施过程中，必须在软件系统的需求分析阶段之前，制定具体的管理方法和实施步骤。

 

具体的实施步骤为：首先考察对SQA的需求，也就是对仿真系统开发中的软件质量保证和软件配置管理的状态(包含软件开发所采用的政策、过程和标准等)、组织以及SQA与软件开发中其他元素的关系的评价;其次是制定具体的SQA计划，并在一些SQA标准(如GB/T12504—90)的基础上，结合飞行仿真系统的特点，形成SQA计划的标准格式;最后是SQA的实施阶段。

系统开发的主要方法范文第3篇

关键词：嵌入式系统；课程内容设置；教学方法；系统能力

引言

随着物联网的快速发展，作为主要核心技术的嵌入式系统再一次成为关注的焦点，行业对嵌入式技术人才的需求日益增加。嵌入式系统和相关技术受到广大工程技术人员和教育者的关注，正成为新兴的热门技术。在计算机专业教学中，已成为各高校计算机专业的主要专业课程。嵌入式系统课程内容涉及知识面广，不仅涉及软件开发技术，还与操作系统、各种硬件接口、通信等技术紧密关联，是软硬相结合的系统开发设计技术。因此，各高校计算机专业对嵌入式系统教学的相关理论教学内容的选择、实验教学与实践环节的设置，还在不断探讨阶段［1－3］。正是由于嵌入式系统的知识覆盖面和应用广这样一个特点，在课程教学中应当更加注重系统能力的培养［4］。本文主要探讨面向系统能力培养的计算机科学与技术专业的嵌入式系统课程建设思路，从课程与其它课程的衔接、课程内容、教学方法等方面进行探讨。

1嵌入式系统课程设置现状

嵌入式系统需要学生更多地掌握计算系统内部各软件／硬件部分的关联关系与逻辑层次，了解计算系统呈现的外部特性以及与人和物理世界的交互模式，也就是需要学生具备系统能力。目前，嵌入式系统课程设置不足以培养学生的系统能力，主要表现在如下几个方面：（1）没有形成围绕嵌入式系统教学的课程体系。目前计算机专业的课程体系中注重的是学生更宽泛知识的教育，满足了宽口径、厚基础的基本要求，但缺乏能够贯穿整个计算机系统应用的思想。嵌入式课程内容太散太多，没有系统性，并没有围绕嵌入式系统框架组织内容。（2）嵌入式系统与其它课程之间的衔接和关联考虑不够。目前课程设置大多按照计算机系统的不同层次内容独立开设课程，相应的教材内容和课堂教学内容中很少体现本层次的内容与其它层次内容之间的关联，学生难以把所学知识贯穿到嵌入式系统的学习中。（3）嵌入式系统课程缺乏特色，如对于不同应用系统和相关平台所需的设计和应用人才的培养应设置哪些内容（包括课程实验）等。由于教学中对系统能力培养重视不够，所以嵌入式系统的教学效果存在以下问题：①大部分学生缺乏系统观，不能很好地解决系统层面问题；②大部分学生难以胜任复杂的涉及软／硬件协同设计的任务；③由于没有很好地建立课程之间内容的关联，教学缺乏系统性的综合实践环节，学生对于很多核心知识的掌握呈碎片状态，对于已经学过的知识无法融合到嵌入式系统课程的学习中，其综合分析、设计和应用能力较差；④各高校嵌入式系统设置内容多，缺乏特色，在有限的教学时数内学生无从下手，很难深入理解和掌握嵌入式系统技术。

2嵌入式系统课程建设思路

2．1嵌入式系统在课程体系中的地位

根据IEEE的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与一般桌面计算机系统不同，嵌入式系统通常只针对一项特殊的任务，是以应用为中心的专用计算机系统。因此，嵌入式系统必须使软、硬件可裁剪，来满足高可靠性、低功耗、低成本，适应工作场所的小体积的应用要求。由嵌入式计算机系统的组成可以看出，嵌入式系统几乎涉及了计算机软硬件的各个知识点，与多门课程紧密相关，具体关联如图1所示：（1）硬件层。硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I／O接口（A／D、D／A、I／O等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。涉及先修课程：电子电工技术、数字逻辑（数字电路）、计算机组成原理。（2）中间层。硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（HardwareAbstractLayer，HAL）或板级支持包（BoardSupportPackage，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口即可进行开发。涉及先修课程：计算机组成、体系结构、汇编、接口技术、C语言程序设计。（3）系统软件层。系统软件层由实时多任务操作系统（Real－timeOperationSystem，RTOS）、文件系统、图形用户接口（GraphicUserInterface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。涉及先修课程：汇编、C语言程序设计、操作系统、计算机网络。（4）应用软件层。应用软件层则由基本的数据表示、存储管理、数据分析以及与各个应用领域相关的知识，比如：医疗设备、智能家电；汽车电子；航空航天；智慧城市；环境监测；工业控制等。涉及的先修课程有计算机导论、汇编、C语言程序设计、数据结构、数据库、数据分析（挖掘）。（5）开发方法。开发方法包括嵌入式系统开发的过程、采用的方法以及遵循的标准。涉及的主要先修课程有软件工程、UML设计。综上所述，嵌入式系统课程涉及的大多数内容在先修课程中得到了诠释，但知识获取是分散的，学生得到的是知识碎片，没有形成连贯的知识体系，无法站在完整系统的角度学习嵌入式系统的开发设计，因此有必要在课程内容设置中重点串联相关的知识，使学生对所学习的知识能够形成体系，灵活地应用。

2．2课程设置的原则

嵌入式系统几乎涵盖了从底层的硬件线路、接口到软件工程等计算机专业所有的知识点，教学内容分布在不同阶段开设的不同课程中。因此嵌入式系统课程内容设置需要从以下几个方面考虑：（1）要做好把所有相关知识串起来的导引，使学生能对已学的知识进行过滤和总结。（2）嵌入式系统是通过软硬件的结合，把计算机（芯片、板、或整机）嵌入到具体的产品中，对产品进行控制，提升产品性能，降低产品成本的应用系统。因此在课程内容中必须体现软硬件协同的设计思想，同时要强调嵌入式软件开发的特点。（3）嵌入式系统课程实际上是一门综合多知识点的应用开发课程，因此课程内容应更注重实验、实践环节的设计，以此加强学生系统能力的培养。遵循上述的课程建设原则，嵌入式课程教学内容总课时可根据学校具体情况设为48、64或更多课时，但理论知识与实践内容的课时比可设置为1∶3，因为在先修课程中已经介绍了理论知识的很多内容，本课程则更多偏重于学生系统能力即嵌入式系统实际开发应用能力的培养。因此实验、实践内容的设置是本课程的重点。

3课程内容组织

根据上述课程建设思路，分别从理论知识和实践两个方面探讨课程内容的设置。

3．1课程理论教学内容的设置

考虑课程内容的设置原则，根据多年教学经验和对学生学习效果的总结，嵌入式课程的理论教学内容可以从如下几个方面组织：（1）导论：在此部分重点需要讲解的内容是①嵌入式系统的基本概念、应用领域；②涉及的知识点及相关先修课程。此部分首先让学生明确嵌入式系统开发与一般计算机系统开发的异同点，在此基础上引导学生对已学过的知识点进行归纳总结，形成知识体系。同时培养学生从系统角度认识计算机应用的观念。此部分可设计一个嵌入式系统开发与相关知识点所在课程的知识关系图谱，便于学生对过往知识的查阅和归纳。（2）嵌入式系统开发：①系统开发的特点；②软硬件协同开发方法及步骤；③开发工具及环境。此部分主要使学生了解嵌入式系统开发首先遵循一般计算机系统开发的过程和标准，其次，重点掌握嵌入式系统的设计更注重软硬件系统的协同设计，在开发方法上与传统计算机系统有一定差异，掌握一种实用的嵌入式系统开发方法。（3）在大多数院校的计科专业中，学生对硬件的设计开发很难实现，因此在关于硬件知识的介绍方面，应更注重为学生提供硬件选择的一些方法或准则，便于硬件的选择。因此理论知识中硬件的知识包括：①嵌入式微处理器、存储器以及接口的特点；②常用的嵌入式微处理器、存储器和接口以及优缺点和适用场合；③在实验实践环节中要使用的微处理器详解，熟悉实验、实战开发中使用的微处理器的结构和功能。（4）嵌入式操作系统：①嵌入式操作系统的特点；②常用的嵌入式操作系统，适用场合；选择操作系统的原则和方法；③实验实践环节中要使用的操作系统详解。（5）嵌入式软件的开发：主要介绍嵌入式软件的特殊性能要求以及常用的开发工具及环境。

3．2课程实践教学内容的设置

嵌入式应用非常广泛，涉及的实验包罗万象，目前各个厂家提供的嵌入式实验平台上也提供了各种类别的实验，但课程课时内实验设计不可能把所有内容全部都做，实验实践的教学环节目的不是让学生把所有可以用嵌入式系统的控制的应用全部都实验一次，而是让学生掌握嵌入式软件开发的过程，从系统的角度组织软硬件协同完成对外部装置的控制。因此实验内容的组织划分为3个层次：基础实验、功能实验、小型嵌入式系统的设计实现。如表1所示。3．2．1基础实验基础实验设计为12学时，主要涵盖嵌入式系统开发环境学习和基本接口练习。开发环境使用包括开发环境的搭建、软件程序的调试、模拟、仿真及下载，是后续实验的保障。基本接口实验让学生对嵌入式应用中基本的或常用的接口使用熟练掌握；中断是嵌入式系统应用中处理被控制对象与微处理器信息交流的主要方法，也是嵌入式开发必备的知识，使学生熟练掌握中断的处理，为更复杂的嵌入式应用奠定基础。基础实验包括的内容和知识点较多，实验设了12个学时完成，使学生既能对所学知识有时间回顾总结，又能够熟练掌握嵌入式开发必备的知识和技能。3．2．2功能性实验嵌入式应用太广泛，涉及的领域和具体的接口都有很大差异，在课程有限的课时内不可能让学生接触到所有可能的功能接口实验。功能性实验主要考虑学生的兴趣不同，按照接口的功能设置了功能模块，见表2。根据一般嵌入式应用，功能实验分为四大类，其中通讯实验分为有线和无线通讯，在实验项目选择中可以根据学生自己的兴趣进行选择。在整个功能实验中，设置了14个学时，学生至少选择两种功能实验内容，结合后续小型系统的开发设计，推荐学生三种组合选一。3．2．3小型系统的设计实现“小型系统的设计实现”实践内容采用命题选做和学生自己命题两种形式。学生根据之前的实验情况和兴趣选择一个小型应用。要求按照嵌入式系统开发的完整步骤首先选择开发方法，进行功能和非功能性需求分析，在此基础上给出软硬件的设计选型，利用开发工具实现系统，结果测试、演示，最后写出完整的设计文档。3．3教学方法的思考在嵌入式教学过程中，要教会学生怎样从系统层面思考，首先讲透原理（基本原则、架构、特点等），然后强化系统性的实践教学过程和内容。在此基础上发挥学生的自主创新能力，使学生的系统能力得以培养。要达到这样的目的，除了从课程内容的设置上进行设计和不断改革，还需要配合合理的教学方法，引导学生建立系统观，学会从系统的角度分析问题、解决问题。因此在教学中应灵活使用多种教学方法，如问题式、讨论式、案例式、以及课内外结合式和项目驱动的教学方式。（1）问题式教学。现代教育思想强调以培养学生发现、分析、解决问题的能力为主要目的。使用“问题式”教学法对于提高学生的素质，强化学生学习的兴趣，调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力有积极作用。在教学过程中，围绕问题而展开教学活动，激发学生自觉思考、主动探索，引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题，培养了学生的创造性思维。按照“问题式”教学法，教师可以在教学过程中精心组织多种方式、多种目的、多种层次的问题，而不是将课堂教学视为一个封闭的体系。例如：教师可以自问自答，作为问题或一段内容的引入，避免交待式的讲解；还可以提出问题要求学生做出判断并回答，以抓住学生的注意力。（2）讨论式教学。在课程教学中充分发挥了学生的主体地位，让学生“动”起来。调动学生的积极性，同时检验教学效果。在教学中，课程教学以讲授为主，增加讨论环节，老师和学生共同商讨具有前沿性和重要意义的论题，课堂上拿出部分时间，师生双方共同交流。讲授是向学生传授知识，训练使学生巩固知识，但是只有讨论才能让学生真正参与，变被动为主动，调动学习的积极性和主观能动性。在讨论交流过程中学生通过操作、分析、思考，获取探求新知的技能，不但巩固了已有的知识，而且还锻炼了思维能力、创造能力。这样教育由传递性教学向研讨性和发现性转变。实践证明，只要组织恰当，课堂讨论能取得意想不到的效果。（3）推演性教学。在介绍理论知识的同时，通过介绍相关知识的来龙去脉，将知识的发现过程和大师的思维过程展现出来，激发学生求知欲望；并利用现代多媒体技术模拟知识的发现过程，使学生能够感受到知识的创新过程。

4结语

嵌入式系统是涵盖学科知识，应用范围最广的综合性应用课程，该课程的学习对于提升学生的系统能力，具有关键作用。本文以培养学生系统能力为目标，提出了该课程的内容设置要体现已学相关知识的连贯性，实践环节教学内容要体现系统化方法，确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的教学原则。同时提出要配合多种教学方法，才能把课程内容真正传达给学生，使学生真正能从系统的角度认识问题、解决问题。

参考文献：

［1］张凯龙，周兴社，等．“嵌入式计算”课程的教学探索与思考［J］．育与教学研究，2009：65－67．

［2］宋春林，刘富强，郭爱煌，“旨在提高工程实践与创新能力”的多层次嵌入式系统实验体系［J］．计算机教育，2012，22（11）：86－88．

［3］张锋辉，符茂胜，宗瑜，渐进式项目驱动法在嵌入式系统课程改革中的应用———借鉴德国经验［J］．计算机教育，2013，21（11）：48－50．

系统开发的主要方法范文第4篇

论文摘 要:为提高高校计算机专业嵌入式系统课程的教学效果,以适应社会对嵌入式人才的要求,在分析嵌入式系统体系结构的基础上,分析了高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出相应的解决方案。

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减的计算机系统,通俗地讲,就是具有智能处理功能的电子产品。如今,嵌入式系统已经被广泛应用于工业控制、医疗仪器、智能仪表、通信设备等众多领域,可以说,嵌入式系统无处不在,人们的生活也离不开嵌入式系统。

如今,社会对掌握嵌入式技术的人才需求量较大,近几年高校中的自动化类、电子类以及计算机类专业均开设了嵌入式系统的相关课程,社会上也有一些培训机构开始开展嵌入式工程师的培训。然而,由于面向对象、培养目标以及基础知识的不同,高校中各专业以及培训机构培养出的嵌入式人才的能力也不尽不同。本文结合嵌入式系统的体系结构和高校计算机专业的课程结构,对高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法展开探讨,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出相应的解决方案。

1 嵌入式系统的体系结构

一个完整的嵌入式系统可以分为软件部分和硬件部分,因此,大体上讲,嵌入式工程师可以分为嵌入式软件工程师和嵌入式硬件工程师。但我们认为,一个合格的嵌入式工程师应该既要懂软件,又要懂硬件,软件和硬件之间是相辅相成的。

嵌入式软件包含应用程序开发、驱动程序开发、操作系统的移植和裁减三个主要方面。然而,并非所有的嵌入式系统都需要进行驱动程序的开发以及操作系统的移植和裁减,如果使用的单片机较为简单,或者开发的程序较为简单,那么就没有必要基于操作系统来进行应用程序的开发。但是,如果基于操作系统来开发应用程序,那么应用程序开发过程和普通的软件开发几乎没有区别。

嵌入式硬件主要包含pcb设计和原理图设计两个方面。在原理图设计阶段,工程师需要根据实际需求选择合适的芯片,设计相应的电路图;而pcb设计主要是指pcb的布局和布线。对于高频电路,在布线完成之后,还需要进行pcb电路图的电磁兼容仿真和分析,以保证生产出的产品能够正常工作。

由此可见,嵌入式系统开发涉及到的知识面较多,这对相应的从业人员提出了较高的要求,因此,要称为一名合格的嵌入式工程师必须对上述所有方面都有所了解,并精通其中若干个方面。

2 高校计算机专业的课程结构

如今,高校计算机专业的课程结构除公共课外,可以分专业基础课程,专业必修课程和专业选修课程。专业基础课程主要是指电子技术基础和计算机程序设计;专业必修课程主要包括计算机体系结构、操作系统、数据结构、软件工程、计算机网络和编译原理等;专业选修课包括信息安全、图像处理、网络程序开发、嵌入式系统等。

从课程结构上,我们不难发现,该专业学生在学习嵌入式系统时存在一定难度,主要体现在对电路、数电和模电三门课程的掌握不牢固上。要想学好嵌入式系统,首先必须学好上述三门课程。而事实上,通常计算机专业将上述三门课程合成一门课程来进行讲授,并且学时较短。学生经过一个学期的学习,只能对这三门课程有个大概的了解,并不能达到较为灵活应用的程度。

3 教学现状、教学内容和教学手段

在教学现状上,如今高校在讲授嵌入式系统时,往往是一个教师会面对几十个,甚至上百个学生。在人数较多时,授课质量会下降。事实上,社会培训机构在进行嵌入式系统培训时,往往会限制学生的数量。

在教学内容上,主要是以一些基本概念为主,如单片机结构,linux嵌入式操作系统的原理和移植,linux嵌入式驱动程序的开发,以及嵌入式软件的设计方法等。事实上,对于刚接触嵌入式系统的学生来说,讲授这些空洞的基本概念是没有任何意义的。根据学生的反映,由于他们没有任何嵌入式方面的基础知识,讲授上述内容使得他们陷入一种迷茫的状态,除了强迫性记住一些概念之外,其它什么都没有学到。

在教学方法上,主要是以教师讲课为主,学生处于被动地接受状态。学生接受了大量的概念,却没有办法真正理解这些概念。尽管学生也会做一些嵌入式系统的实验,但在进行实验时,学生往往是根据实验手册上的说明,按照实验步骤一步步进行下去,最终除了能看到一些实验结果外,几乎根本无法理解其中的原理。

4 解决方案

为此,我们认为,高校计算机专业嵌入式系统的教学内容和教学方法必须进行改革,具体体现在以下三个方面:

第一,改变教学内容,注重实际应用。在教学内容上,不应讲授空洞的基本概念,不应以复杂的单片机,如arm为例进行讲授,不应讲授嵌入式操作系统的原理和移植操作,也不应讲授驱动程序开发,这些内容都不适合初学者。而应该以一个简单的单片机,如c51为例进行讲授。同时,在讲授c51时,应从一个应用者的角度,而不是一个设计者的角度来进行授课,这一点往往是一些教师没有注意到的问题。他们往往过于强调单片机的内部原理,而忽略了单片机的应用方法。

第二,应以教师教课为辅,学生动手为主的教学方法。由于嵌入式系统是一门实践性很强的课程,对于这类课程,过多的教学是无益的,往往会让学生对嵌入式失去兴趣。而如果能够让学生动手实验,学生则能够很直观地感受到嵌入式的魅力。

第三,在动手实践上,应以一个小型项目为主,基于开发板实验为辅的方法。事实上,基于开发板进行实验,学生往往只是简单地对他人的程序进行编译和下载,并观看开发板上的运行效果,并不能主动地研究其中的原理,也无法提高学生解决问题的能力。而如果让学生开发一个小型项目,如温度显示器等,那么学生不仅能够真正了解嵌入式系统的开发流程,解决开发过程中遇到的各种问题,而且能够获得开发成功后的成就感,增加学生对嵌入式系统的乐趣。

5 结语

本论文在分析嵌入式系统体系结构的基础上,分析了高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出了相应的解决方案。该方案有利于提高高校计算机专业嵌入式系统课程的教学效果,以适应社会对嵌入式人才的要求。

参考文献

[1] 蒋伟杰．计算机专业本科嵌入式系统方向可见建设研究[j]．计算机教育,2011,10(5):61～64．

系统开发的主要方法范文第5篇

关键词：电厂；电气主接线；可靠性

安全性、可靠性以及经济型是电力系统运行及维护的基本要求，作为发电厂以及配电设备中系统中最为重要的电能枢纽单元，发电厂电气主接线的可靠性评估是电力系统研究的重要课题。作为系统电源，发电厂的主要任务是持续稳定地向系统中输送电能。在这一任务中，发电厂的电气主接线单元主要负责集中将发电机组发出的电能传输或分配到输电系统中，其可靠性将直接关系到系统供电任务的完成情况。

现阶段，随着国内经济的新一轮增长，居民以及工业用电急剧膨胀，对电力系统的规模以及可靠性要求也越来越高。发电厂机组容量的不断升级，使得其主接线的连接形式也在不断变化，其结构日趋复杂，所联接电气设备不断增多，其可靠性问题也日益成为制约现阶段系统发展的重要因素。

一、发电厂电气主接线可靠性研究概要

(一)发电厂电气主接线故障的常见问题

发电厂主接线的可靠性研究主要以系统故障为中心，因此，在本研究伊始，需要对发电厂主接线系统的常见故障内容及其对系统的影响进行介绍。作为发电厂中联系系统与电源间的中间环节，主接线系统的运行并不独立。发电厂主接线的故障及其对系统影响主要有以下几种形式，如图1所示。不难看出，一旦电厂主接线出现故障，即会影响到供电系统的连续性、充裕度以及系统安全。因而，对发电厂主接线可靠性的评估可以围绕以上三个指标展开。

(二)发电厂主接线可靠性的关键因素

1、断路器

在整个主接线系统中，断路器属于操作元件中最为重要的部分，断路器的操作结果可以改变电厂主接线的拓扑结构。由于断路器自身结构的复杂性，由其操作不当或突发性故障所造成的主接线系统的故障形式多样。尤其以断路器引起系统恶性连锁反应事故最为严重，作为主接线系统的关键性操作元件，断路器的安装与操作值得引起工作人员的注意。

2、输电线路和变压器

输电线路以及变压器属于系统静态元件，作为系统的重要连接节点，由其引起的系统故障大多为扩大性故障。由于他们二者的故障所导致的系统状态的改变，将引起相邻断路器的动作，对系统的修复必须在其关联断路器动作并切除故障后进行。因而，输电线路及变压器的状态是决定主接线可靠性的关键性因素之一。

(三)电厂主接线可靠性计算的一般方法和步骤

1、基于故障扩散的评估方法及步骤

基于故障扩散的评估计算方法利用前向搜索算法确定主接线系统中断路器动作的影响范围，在运用故障扩散的方式获得故障范围后，确定系统节点的故障类型。该算法以故障扩散算法为基础，在确定系统故障类型及影响范围后，获取系统可靠性指标，其评价的步骤得到简化，但计算量却偏大。

2、故障模式与后果分析法(fmea)

故障模式与后果分析的方法是一种传统的可靠评估计算方法，该方法首先会针对系统结构确定各关键元件的各种可能状态，在此基础上对各种状态组合进行系统分析，确定系统的故障模式集合，并计算出该状态集合的可靠性指标数据。与其他分析计算方法相比，故障模式与后果分析方法的原理相对简单，结构比较明晰，但由于该方法大量采用了归纳法，因而计算冗余度将与计量元件数目的指数成正比。

3、频率和平均持续时间法(fd)

频率和平均持续时间法是一种基于markov过程的方法，其评价的步骤包括通过运用markov过程理论将系统自电源到负荷端口的状态空间图进行求解计算。在计算中，要将元件故障扩大的因素纳入考虑范围，并最终形成系统累积的状态空间图，并以此计算各部分以及系统的可靠性指标。由于在计算中引入了累计状态的概念，非常有利于建立子系统以及组合系统的计算模型。

4、最小割集法

最小割集方法是根据系统故障可能出现的范围，将计算所涉及到的系统空间限制在尽可能小的范围内，从而是评估计算量得到减少。随着发电厂规模及单机容量的增长，系统主接线的复杂性也在不断上升，最小割集的分析计算方法尤其值得引起重视。

5、逻辑表格法

逻辑表格法是电气主接线的定量评估分析最常用的方法。在详细分析主接线系统的结构以及可能出现的双重故障后，将故障发生的概率参数整理归纳成表格。在确定系统的可靠性指标后，利用上述表格的结构，计算得出主接线系统的可靠性指标参数。目前，由于电厂主接线复杂性日益提升，考虑到逻辑表格方法的计算效率，该方法已经开始逐步为上述各种方法所取代。

二、发电厂电气主接线故障状态的矩阵描述

发电厂电气主接线系统的故障矩阵描述借助于网络结构的特征矩阵方法，通过状态矩阵的建立，描述了主接线系统中各部分关联关系，确定故障状态的构成及其影响，以及系统元件或结构性故障发生时，准确描述主接线系统故障状态的演变。

(一)元件邻接矩阵

元件邻接矩阵a依据主接线系统中各元件的相互链接关系而构建，能够描述主接线系统中部件之间的组合状况以及网络的系统结构。其矩阵的表达式如式1所述，各元件的邻接矩阵元素用(0.1)代码分别表示关联元件的运行或停运状态。在该矩阵中，xi未示元件的编号，aij的值分别取1或0，代表元件i与j的相互连接处于联通状态或断开状态。

(二)替代元件矩阵(n)

发电厂的主接线系统中，当元件发生故障时或检修时，需要通过开关相应的设备来隔离故障并替代部分障碍元件的功能，替代元件矩阵就是用来确定其替代元件的方法。式2即为替代原矩阵的一般形式，其中m与n分别表示系统中常开元件数与常开元件外的元件数，xi与noi分别作为系统的运行元件与常开元件。

(三)结构矩阵(g)

当系统为确定发电厂主接线的所有电力传输通道及其受电厂主接线元件状态的影响情况时，需要建立结构矩阵来进行判断。如式3所示，xi与li分别代表由元件构成的行向量以及电力通道列向量，n与1分别代表系统元件数量以及网络系统中电力通道的数量，gij为描述元件与该通道关系的矩阵元素。

(四)受累停运矩阵(d)

受累停运矩阵主要用于描述系统中的元件故障的影响，确定系统中受故障影响的范围。一般情况下，当系统元件出现故障时，与其相关联的断路器动作，并将故障部分隔离。但是，当离故障点最近的断路器拒动或发生故障时，系统故障将进一步在系统中蔓延，即故障的扩散。受累停矩阵的作用即在于此，他能够过对元件受累停运状态的描述，迅速确立元件扩大型故障对主接线系统的影响及其范围。如式4所示，i、j分别为主接线系统中的故障元件与受累元件，dij为停运因子。

三、发电厂电气主接线可靠性分析的算法和实现

发电厂主接线可靠性的分析算法实现建立于电厂电气主接线可靠性分析以及系统元件状态空间的最小割集分析方法之上。在对发电厂主接线系统进行可靠性分析计算时，首先需要了解系统元件的运行状态，并对电厂主接线的网络结构进行分析。依据上文中所列举的受累停运矩阵，结合主接线网络最小路集，确认当系统发生故障时。其对电厂的主接线网络造成影响的最小路集的故障影响矩阵。在此基础上，在获得确定的主接线系统可靠性指标后，可得到元件个状态的概率值。一般系统可靠性的指标依照上文所述的供电连续性、运行安全性以及供电充裕性三个方面要求来选取。