计算机软件技术类本科毕业论文范文

2017-03-06

计算机软件技术类本科毕业论文范文篇一

在焊缝别算法中应用多核技术

摘要：介绍了一种以多核处理器为主控制器的智能化焊接的计算机控制系统，通过对多核处理器的内部结构的分析，改进了传统自动焊机中使用的多处理器系统，消除了数据在PCB板上传输时所带来的延迟，加快了运算速度，对多核处理器和与之相应的软件技术进行了深入分析。

关键词：多核处理器;延迟;多维图像;焊缝识别;智能自动焊

概述

机器视觉技术是智能自动化焊接的核心技术之一。近年来，随着计算机硬件技术的发展和智能自动化技术在焊接行业中的大量应用，机器视觉系统得到了长足的发展和应用。在企业的生产一线得到了大规模的推广应用。对整个控制系统而言，视觉系统具有数据量大、响应时间短的要求，因而，从设计的角度讲，不论是对图像处理的软件算法，还是硬件器件和线路的组成都有着苛刻的要求。传统的电路构成是以多处理器系统为核心来获得较强的运算能力，且软件算法与这一硬件结构相适应。多核处理器的出现，对多处理器系统的结构提出挑战，是其完美的升级替代方案，如再对软件算法设计进行改进，则可使系统性能得到质的提高，以下将对这一系统的硬件构成、原理、和算法设计进行阐述。

1系统构成

1.1多处理器系统

在焊接生产中，有几种场合要用到图像识别技术，如工件位置识别(零件结构组装中的位置识别和定位焊焊缝的起始焊接位置识别)，焊缝识别(包括焊缝在工件上的空间位置和自身的三维形状识别)，焊接温度场的识别(焊接工件上的焊缝和热影响区的温度场的测量及计算，多采用红外非接触测量)。在这些应用中，图像干扰因素多，成像质量差。如弧光干扰，强电场(引弧脉冲中和维弧脉冲产生)干扰，强磁场(焊接电流形成)干扰等。为了获得好的“视觉测量”效果，通常对干扰严重的图像丢弃不用，并选用高分辨率的摄像机和高的图像采样率，将多种探测方式(可见光摄像机、红外摄像机、激光测量成像仪等)得到的图像分别运算后再综合。

在多处理器系统中，为了减轻主处理器的负担，往往将单一图像矢量化后再送至主控制器中进行综合，这样传输数据有一定滞后性，如将多种位图数据直接送主控制器，则主控制器无法在极短的响应时间内完成运算。改进后多处理器的系统结构如图2所示，其中的改进方法是将多个传感器获得的图像直接存入系统公用的RAM区中，形成多维图像数组。例如，图像的第一分量可能为亮度阵列，第二分量可能为红色光阵列，第三分量可能为蓝色光阵列，第四分量可能为红外光阵列(红外摄像机对温度场测量获得的)，第五分量可能为激光测量图像(X，Y，Z)，等等。

这样，在多核CPU内可以对RAM中的多维图像做一次性处理，从而减小了上下级处理器的传输所带来的延迟(这种延迟是PCB板上线路带来的延迟，而不是芯片内部的延迟)，加快了系统的响应速度。在A系统中，数据经过多级处理器分别处理，在时间上存在着较大的延迟。B系统中虽共享数据区，但多个处理器之间的协作耗时巨大，在某种程度上减小了多处理器所带来的优势。处理器协作的耗时与处理器的个数N的2次方成正比，这种耗时随处理器的个数N急剧直线上升，因而在实际应用中较少应用。

在上述2种系统中，处理器之间的总线都是在PCB电路板上的铜箔实现的。都存在着较大的板级延迟时间，当前的处理器的运算速度(也就是处理器的内频)都可达几百兆赫兹到几个吉赫兹之间，运算速度很快。但处理器的外部频率不能过高(这是由电路板的铜箔的长度决定的)，PCB电路板上的数据总线之间是以处理器的外频工作的。大多数的工业处理器的外频只有几十兆赫而已，因而，PCB板上的总线的传输的速度成为整个系统的瓶颈。

1.2多核处理器

可以看到，在结构上，多核处理器的结构与传统多处理器系统的改进后的方案相似。但根本区别在于：(1)多核处理器的总线是在芯片内部实现的，是以处理器的内频工作的，速度可达几百兆到几个吉;(2)多核处理器内部的各个处理器之间的协作是由硬件完成的，在各个核工作的同时由专用的控制电路完成，因而，软件在协作方面的耗时极少。传统的多处理器系统是由软件完成协作关系，这样，多核处理器就能更有效地利用内部的各处理器去完成图像分析的相关运算，宏观上表现为处理器的运算速度更快。从算法角度讲，多核处理器能避免重复运算。多维图像可以优先处理在同一方向分量矩阵，这样，数据有较多的相关性，运算容易简化，参与运算的数据的绝对值较小。

处理器计算小数值的数据所用的时钟周期数少、用时短、易获得较快的运算速度。在同样的集成电路工艺下，多核处理器较多处理器系统有较明显的运算速度的优势。多核处理器的优势还体现在对焊接过程中所得到的原始多维图像的处理的适应性上。

多维图像以多维数组的形式存在共用的RAM中，各个内核都能以平等的方式访问数组中的各个数据，这样，在数据的访问上更为灵活。由于多个内核都处于平等的位置上，所以，可以集中运算分散控制。多核处理器具有出色的多任务处理能力，因此，在焊接视觉系统中，数据采集、图形运算、反馈控制能达到一种较好的均衡状态。这样对于关键运算工作图2改进后的多处理器系统结构图3RAM中多维数组量的分派就会更为的灵活。例如，可以选择其中2个核完成一个算法，其他的每一个核完成一个算法，使各个内核的运算能力得到充分的发挥。从以上对焊接图像处理算法的特点分析可以看出，多核处理器，较多处理器系统更能适应焊接过程中图像识别的要求。

2结语

焊接技术在不断地发展，从最初的简单光电焊缝识别发展到后来的焊件组配图像视觉，从平面图像的简单识别到三维图像的建模，再到焊缝多维图像的应用。智能自动化焊接技术在实际生产中的应用将会更深入地发展下去。处理器技术的不断进步以及与硬件结合相适应的新的数学运算模型和控制机理的建立，为这一发展提供了持续的动力。本文综述了多核处理器和多维图像型在智能焊机视觉系统中的应用与改进过程。在工厂车间的实际运行中，获得了良好的效果，焊机的抗干扰能力、对各种环境的适应能力以及焊机的检测速度和生产速度得到了显著提高，达到了预期的改进效果。

参考文献：

[1][加拿大]JRParker.图像处理与计算机视觉算法及应用[M].2版.景丽译.北京：清华大学出版社，2012.

[2]何军，王飙.多核处理器的结构设计研究[J].计算机工程，2007(16)：214-216.

[3]黄国睿.多核处理器的关键技术及其发展趋势[J].计算机工程与设计，2009(10)：80-84.

[4]许庆荣，张华，叶艳辉.船舱排水孔移动机器人视觉传感器检测系统[J].焊接技术，2010，39(5)：42-45.

计算机软件技术类本科毕业论文范文篇二

嵌入式系统低功耗软件技术分析

摘要：嵌入式系统分析的时候，最重要和最关键的就是功耗问题，想要保证有效降低功耗，应该从系统角度来分析嵌入式系统问题，低功耗嵌入式系统不但需要硬件设备的保证，也需要系统软件技术的支持，合理优化配合系统软件和硬件技术，才能达到真正降低嵌入式系统功耗的目的，本文主要分析了嵌入式系统低功耗软件技术。

关键词：嵌入式系统;低功耗;软件技术

一、嵌入式系统功耗问题概述

目前，不断发展计算机技术，开始广泛应用嵌入式系统，越来越高要求系统功耗问题。在嵌入式系统中应用电池供电的便携设备，因为是有限的电池存储量，不能持续为设备提供电量。一般来说，为了能够具备比较高性能，需要合理安置高性能CPU，依据实际运行规范，适当提高外围设备数量，会降低系统功耗，衡量嵌入式系统性能的关键就是低耗能，为了能够具备最平衡的高耗能和高性能需求，在符合系统实际运行性能要求基础上，尽可能降低系统耗能，从而确保可以长期运行系统，从软件和硬件两方面分析系统节能问题[1]。

二、嵌入式系统低功耗软件技术设计

(一)应用软件编写的节能设计。

第一，中断替代系统中查询。系统简单应用中，不管应用哪种程序方式都不会出现很大差异，差别大的就是消耗功率。中断方式处理系统中，中央处理器可以不做任何事，或者能够直接进入到等待或停止模式;如果是查询形式，需要中央处理器不断访问I/O寄存器，出现额外功率。第二，代替子程序。设计人员都知道，相比较读RAM来说，读Flash消耗功耗比较小，因此，在设计CPU的时候，RAM会展现低功耗性能，但是仅仅只能一次调用子程序，子程序进入到CPU以后，会暂时存储中央处理器寄存器，离开系统的时候，CPU会弹出寄存器，此时至少需多次操作RAM，因此，设计人员在设计程序系统的时候，利用宏来代替子程序来。设计中是在子程序、还是宏上调用系统没有很大区别，但是编译的时候会依据中央处理器进行实施，避免调用子程序，但是最重要的就是增加代码数量，上述方式可以适当降低系统功耗[2]。

(二)应用程序编译的节能设计。

第一，降低冗余代码。处理器处理系统时候消耗30%能量就是cache消耗的能量，此外，如果不能命中cache的时候，会交换内容，所以，外部总线被驱动的过程中会增加能量，编译程序的时候适当降低冗余代码，会极大程度降低cache活动，以便于达到降低系统功耗的目的。第二，优化I/O功耗技术。系统中比重中，驱动I/O端口需要的能量在整个系统中具备极大比重，因此，为了能够降低系统耗能量，应该适当降低应用驱动I/O端口次数，也就是依据编码设计技术来不断降低和压缩I/O数据，从而达到降低I/O频率的目的。优化和分析应用程序存储局部性访问性能和交换总线地址活动性质的时候合理应用编译器，从而达到编译编码的目的，此外，还需要系统硬件具备一定解码作用。在分析系统程序的过程中，不断优化局部高频数据性能，从而降低操作访问系统频率和次数，不仅可以降低系统功耗，还能为系统运行提供能量。

(三)硬件低功耗节能技术。

第一，DPM。动态管电源管理(DynamicPowerManagement)可以依据嵌入式系统实际运行情况来适当关闭不需要的系统设备，如，硬盘或者显示器等，第二，依据系统运行实际负载来合理调整总线频率和中央处理器波率。目前，已经具备完全智能化的管理动态电源方式，在没有人为原因接入和干扰的前提下，能够快速转换系统运行速度，一般每秒能够实施几百次，从而能够达到节能的作用。第三，APM。高级电源管理(advancedPowerManagement)主要就是用来为系统提供BISO管理电源机制，在开发系统的时候适当把硬件编程接口加入BISO中，能够成为沟通操作系统和主办的重要枢纽，建立APM-BISO，上述方式能够依据实际情况来有效合理调整系统自身硬件耗能[3]。

结语

总之，由于不断发展微电子技术，嵌入式系统开发中低耗能成为重要问题，从应用程序编译的节能设计、硬件低功耗节能技术、应用软件编写的节能设计三方面分析优化系统功耗问题，尽可能降低系统功耗。

参考文献

[1]刘露,李小进,张宏等.基于访存特性的嵌入式移动设备软件低功耗优化方法[J].计算机应用研究,2014(11):3392-3396.

[2]宋彦,郭兵,沈艳等.嵌入式系统低功耗的软件实现方案[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,11(9):4-7.

[3]王奇,徐文韧,唐克等.嵌入式系统的软件低功耗技术实现策略[J].舰船电子工程,2013,33(3):74-76.

计算机软件技术类本科毕业论文范文篇三

嵌入式软件技术的现状与发展

摘要：本文主要就嵌入式软件技术特征和发展现状进行分析，然后结合实际对嵌入式软件技术的发展方向进行探究。

关键词：嵌入式软件技术;特征;现状

一、嵌入式软件技术特征概述

嵌入式软件主要是针对嵌入式系统来说的，而这一系统也称为是以应用为中心，对于这方面的系统主要涵盖着外围硬件设备以及嵌入式微处理器和嵌入式操作系统、应用软件系统几个部分。嵌入式的软件主要是在一定技术下把操作系统以及其他开发软件嵌入到硬件中，从生产过程层面来看主要就是先实施芯片开发，然后对嵌入式系统软件加强设计，最后再进行嵌入式电子设备制造当中，而在嵌入式系统方面主要是独立运行的计算机系统[1]。在嵌入式的软件系统方面主要是强调着以应用作为基础，然后对软硬件的协调比较重视，在这一基础上才能够将预定的计划得以完成。从嵌入式软件技术自身的主要特征层面来看，在实用性以及灵活性上有着显著呈现。灵活性特征是因为这一软件技术能够随时性的开发，由于软件的小巧所以能比较方便的嵌入到计算机系统中，对其功能不会造成相应影响。

二、嵌入式软件技术现状分析

从当前我国嵌入式软件技术的发展过程来看，在当前还有着诸多挑战，这就需要这一技术能够结合多方面的发展需求进行创新改变。当前我国的科学技术发展的速度比较迅速，在嵌入式这一软件方面已经有了广泛应用，对人们的工作生活以及学习等都提供了方便[2]。网络技术下嵌入式软件的自身优越功能以及在操作系统作用下，能够为小型电子设备的低成本以及小型化目标的人机界面交流提供了技术层面的支持。在对嵌入式软件技术的应用层面主要是在软件应用和系统开发层面有着重要体现。从嵌入式软件的应用领域来看，在通信工程以及消费电子和工业生产等方面都有着广泛应用。通信工程方面主要是智能手机以及全球定位系统等;在消费电子方面则主要是数字电视以及数码相机、家庭网关等层面;在工业生产方面则主要是数控机床以及制造工厂等层面。除此之外在金融交易以及医疗卫生和交通运输等方面也有着比较广泛的应用。

三、嵌入式软件技术发展态势思考

3.1无线网。

嵌入式软件技术的广泛应用也说明在作用发挥层面比较显著，为能够对国际市场竞争态势有效应对，就需要对嵌入式软件技术进行升级。其中在无线网的操作系统发展上已经逐渐得到了应用，在以后的发展过程中，移动通信网络能够在丰富的多媒体数据业务上进行提供，并且在支持功能上和更多的移动终端设备上也比较突出。为能够将第三代移动通信系统优势得到有效发挥，在无线网的操作系统开发研究上就加大的力度[3]。在嵌入式设备的不断发展以及网络发展需求的加大下，无线网的技术应用就会成为嵌入式软件的重要发展方向，当前的EPOC就是比较稳定的无线操作系统，其主要是通过C++进行编写的，然后应用全面向对象设计方法对低端智能电话到全功能个人通信器要求能得到有效满足。

3.2人工智能。

由于嵌入式软件技术的开发应用主要是对人们实际需求满足而存在，所以这就需要根据人们的需求变化及时地进行升级改造，将服务性这一特征充分体现。在人工智能的技术下就能够对实际的需求得到有效满足，在和嵌入式软件技术得到有效结合下，能实现人机交互这一目标，并能够最大范围地将嵌入式软件技术得以应用。在医疗卫生领域中的人工智能技术和嵌入式软件技术的结合应用相对比较突出，在具体应用过程中就能有效减小对你患者的伤害。人工智能技术的应用在今后将会成为必然发展趋势，例如在生活中的智能仪表以及自动控温等仪器都是人工智能技术的呈现。

3.3网络互连。

为能够将嵌入式软件技术分布处理结构对上网的需求得到满足，就需要配备标准的多网络通信接口，新一代的嵌入式设备也需提供相应通信组网协议软件以及物理层驱动软件。从以往的单片机技术的情况来看，对当前的实际需求已经不能有效满足，而在新一代嵌入式软件层面的发展就很好解决了这一问题。嵌入式处理器能够在内嵌网络接口上对TCP/IP协议有效支持，同时在USB等通信接口方面也能够支持，在新的嵌入式技术方面对通信网的协议和物理驱动软件都能够具备就能方便的上网，同时也能有效满足诸多移动用户设备的上网需求。随着我国的网络技术的进一步发展，对嵌入式软件技术的优化也会使得人们的工作生活等方面更加的方便。

四、结语

综上所述，随着当前我国科学技术的发展，一些比较先进的技术在实际生活中已经得到了广泛应用，其中在嵌入式的软件技术发展方面，这是PC时期计算机最为普遍的应用形式。在迅速发展的信息化时代，单纯的计算机机器对人们的生活以及工作需求得不到满足，所以采用嵌入式软件技术和系统就能从很大程度上满足实际的应用需求。

参考文献

[1]李光辉.嵌入式软件相关问题的研究[J].信息技术,2013(02).

[2]霍汉强.嵌入式软件发展的瓶颈问题及发展对策[J].广西科学院学报,2014(02).

有关计算机软件技术类本科毕业论文范文推荐：

1.计算机软件技术毕业论文范文

2.有关计算机软件毕业论文范本

3.计算机专业毕业论文——软件技术

4.有关计算机软件技术类毕业论文

5.计算机软件技术类毕业论文

6.计算机应用技术专业毕业论文范文