時間：2023-09-24 15:54:52
導語：在航天航空技術論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
專業(yè)學位教育是我國碩士生教育的一種形式，是為完善我國學位制度，加速培養(yǎng)經(jīng)濟建設和社會發(fā)展所需要的高層次應用型專業(yè)人才而設置的。從1991年開始，我國開始實行專業(yè)學位教育。1997年，我國正式開展了工程碩士專業(yè)學位碩士生的培養(yǎng)工作。2009年起，我國開始招收全日制專業(yè)學位碩士，這是對以往碩士生培養(yǎng)過于偏重學術、脫離市場、知行脫節(jié)等弊端的一種完善，也是培養(yǎng)高端應用型人才的必然選擇。截至2010年，我國全日制專業(yè)學位碩士招生人數(shù)約為10萬人。預計到2015年，我國學術型和專業(yè)型碩士生在校生人數(shù)要實現(xiàn)1：1。然而，隨著專業(yè)學位碩士生特別是全日制專業(yè)學位碩士招生人數(shù)的迅速擴大，其教育培養(yǎng)方面的問題也日益突出。
1.1 社會認可度不高，對全日制專業(yè)學位碩士教育存在一定誤解
全日制專業(yè)學位碩士從開始招生至今只有短短4年時間，屬于“新生事物”，所以無論是生源還是用人單位方面，對其認識還不夠全面，存在一些偏差。很多人將全日制專業(yè)學位碩士與過去傳統(tǒng)的在職專業(yè)學位碩士生混為一談，甚至認為相對于學術型碩士生而言，全日制專業(yè)學位碩士招生條件低、培養(yǎng)目標要求不高、培養(yǎng)模式及課程體系設置與學術型差別不大、學位證書不被社會廣泛認可，就業(yè)前景不樂觀。加之，很多全日制專業(yè)學位碩士由其它專業(yè)調(diào)劑而來，認為專業(yè)型不如學術型。因此，導致很多全日制專業(yè)學位碩士生對自己的身份都不認可。同時，很多用人單位在招聘時，往往優(yōu)先考慮學術型，對專業(yè)學位存在一定歧視。在快速發(fā)展的同時，全日制專業(yè)學位碩士還尷尬遭受著“不如學術碩士硬”、“山寨碩士生”、“培養(yǎng)無特色”、“就業(yè)前景擔憂”等質(zhì)疑。
1.2 教育管理特色不突出，缺乏有效培養(yǎng)過程監(jiān)控和質(zhì)量保障體系
目前，很多高校尚未對全日制專業(yè)學位碩士建立專門的教育管理體制。不同學科的全日制專業(yè)學位碩士在培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案以及學位要求等方面均有較大的差異，但是高校在對碩士生及導師的管理、質(zhì)量評價及考核評估上大都采取一樣的教育管理制度，缺乏特色性和科學性，也嚴重影響了全日制專業(yè)學位生的培養(yǎng)質(zhì)量。例如，在培養(yǎng)方面，學術型碩士生偏重理論與研究能力的培養(yǎng)，而全日制專業(yè)學位碩士更注重專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)。然而，具體到培養(yǎng)方案、選題報告、中期考核等培養(yǎng)過程各個環(huán)節(jié)，很多培養(yǎng)單位還沒有制定完善的、特點突出的、有別于學術型的具體方案和有效的監(jiān)控措施。例如，課程設置上除了少數(shù)幾門學位課不同之外，并無其它差異，缺乏新意，導師也不清楚針對全日制專業(yè)學位碩士是否需要增加額外的要求，應該如何區(qū)別對待。專業(yè)實踐也由于實踐基地建設滯后、實踐管理制度不健全等原因，少有獲得真正落實。此外，全日制專業(yè)學位在論文類型、評價標準與機制等學位論文規(guī)范方面，均未能突出專業(yè)學位特色。
2 全日制專業(yè)學位碩士培養(yǎng)過程監(jiān)控與質(zhì)量保障的探索與實踐
西安交通大學航天航空學院現(xiàn)有“航天工程”和“航空工程”兩個專業(yè)工程碩士學位授予點。2006年起，招收“航天工程”在職專業(yè)學位碩士生。2010年開始，招收“航天工程”全日制專業(yè)學位碩士。2014年，“航空工程”領域也開始招收專業(yè)學位碩士生。目前，已累計招收全日制專業(yè)學位碩士近130人，累計畢業(yè)近70人。畢業(yè)生中近40%的學生就業(yè)于相關領域的研究機構，另有近40%就業(yè)于國內(nèi)大中型企業(yè)，其余20%攻讀博士學位或從事教育工作。經(jīng)過近幾年迅速發(fā)展，全日制專業(yè)學位碩士不論從招生規(guī)模還是在校生人數(shù)等都趨于穩(wěn)定，這就對如何提高教育水平、提升培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高的要求。
2.1 多渠道提高生源質(zhì)量，嚴格導師資格認證量
鑒于全日制專業(yè)學位發(fā)展時間短，認可度還不夠廣泛，為了提高生源質(zhì)量，西安交通大學航天航空學院采取多渠道招生的辦法。首先，從我院“力學”本碩連讀生、“工程結構分析”及“飛行器設計”專業(yè)中，選拔一定數(shù)量成績較優(yōu)異的本科生經(jīng)推薦、免試為全日制專業(yè)學位碩士。其次，在統(tǒng)考生中，報考專業(yè)學位的考生在筆試、面試方面區(qū)別于學術型考生，內(nèi)容都更側重工程應用方面，面試考官也選具有豐富工程背景的教師擔任；另外，報考學術型的考生如果愿意轉報專業(yè)學位，將給予優(yōu)先錄取。最后，對于招生剩余名額，會從報考機械、能動、電氣、電信、材料等相關專業(yè)的考生中預錄，將同時愿意轉為專業(yè)學位的學術型考生與報考專業(yè)學位考生一同筆試、面試，按順選拔綜合成績高的考生進行錄取。這樣，一方面保證了較高的生源質(zhì)量，也能達到不同學科交叉優(yōu)勢互補的效果，另一方面通過采取自愿報考的形式，從一開始就穩(wěn)固了考生的心理認可度。
同時，對全日制專業(yè)學位碩士的指導教師的招生資格進行嚴格把關。由于專業(yè)學位對應的學科只有一級沒有二級，全日制專業(yè)學位碩士招生目錄上并沒有標明特定的導師，而是在每年招生前期，會對導師就招收全日制專業(yè)學位碩士的意愿進行摸底，并對那些愿意招收的導師在總招生數(shù)量方面給予一定支持，同時對導師的招生資格進行嚴格把關，除了常規(guī)的要求之外，對其工程背景、主持橫向課題以及到款情況提出具體要求，為之后的專業(yè)實踐做好鋪墊。
2.2 準確定位，明確培養(yǎng)目標
專業(yè)學位碩士生教育在教學理念、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式、課程設置、質(zhì)量標準和師資隊伍建設等方面，與學術型碩士生教育有所不同，要突出專業(yè)學位碩士生教育的實踐應用特色。進一步而言，全日制專業(yè)學位碩士的生源特點和培養(yǎng)模式既不同于學術型碩士生，也不同于在職工程碩士研究生，其培養(yǎng)定位應有別于上述兩者，有其自身特色?？傮w來說，全日制專業(yè)學位碩士的培養(yǎng)，應在課程教學的同時兼顧學科與行業(yè)的特點，注重專業(yè)實踐能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。
具體到航空、航天工程領域，全日制專業(yè)學位碩士的培養(yǎng)目標是，培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具有航空航天工程領域堅實寬廣的基礎理論和深入的專業(yè)知識，具有較強的解決航空航天工程實際問題能力和良好職業(yè)素養(yǎng)的高層次應用型、工程技術和管理人才，能夠在航空航天工程及其相關領域研究機構或大型企業(yè)承擔專業(yè)技術及管理工 作。
2.3 培養(yǎng)過程監(jiān)控措施及其實施
全日制專業(yè)學位碩士學制為2～3年。在第四學期可申請轉博，通過學院考核并獲得專業(yè)學位后第五學期轉入博士階段學習攻讀博士學位，這樣，為那些愿意并適合繼續(xù)深造的碩士生提供了機會，一定程度上提升了專業(yè)學位在碩士生中的認可度。
全日制專業(yè)學位碩士的培養(yǎng)環(huán)節(jié)包括：課程學習、專業(yè)實踐、中期考核、學位論文等環(huán)節(jié)，均實行學分制。以校內(nèi)導師指導為主，并輔助以校外研究單位或企業(yè)具有高級職稱的企業(yè)導師合作指導。校內(nèi)導師與校外導師分工明確：校內(nèi)導師負責碩士生在校學習與科研等，并負責在校外研究單位或企業(yè)聘請高級職稱及以上的全職人員作合作導師，與合作導師一起落實并管理碩士生專業(yè)實踐并指導學位論文。
全日制專業(yè)學位碩士在校期間，須修滿內(nèi)容包括課程學習、學術活動、中期考核、專業(yè)實踐和學位論文的學分。除全校公共課之外，學院專門設置了以實際應用為導向、以提高分析和解決實際問題能力為核心的專業(yè)課程，作為學位課或選修課供碩士生選擇。此外，為拓寬碩士生知識面，要求在答辯前聽夠規(guī)定的學科前沿性講座。
大部分課程學習集中在第一學期完成，第二學期開始，碩士生陸續(xù)進入專業(yè)實踐階段，專業(yè)實踐應與學位論文工作相結合，專業(yè)實踐時間不少于6個月?？紤]到每位碩士生專業(yè)實踐的情況有所差別，所以，專業(yè)實踐一般應在校外實踐單位完成，可以連續(xù)完成，也可以利用寒暑假分段完成。對于以導師主持的橫向課題為專業(yè)實踐內(nèi)容的碩士生，部分專業(yè)實踐內(nèi)容可在校內(nèi)進行，但須保證有多次赴實踐單位進行調(diào)研與研開的經(jīng)歷。校內(nèi)導師與合作導師要定期檢查專業(yè)實踐情況，處理專業(yè)實踐中出現(xiàn)的有關問題。第三學期結束前，學院對全日制專業(yè)學位碩士進行中期考核，除課程學習、成果發(fā)表之外，重點考察專業(yè)實踐情況，對于考核未通過者，將作為重點跟蹤對象轉入下一次考核。專業(yè)實踐結束后，碩士生提交由校內(nèi)導師、合作導師、實踐單位共同簽署意見的書面實踐報告，并以PPT的形式向?qū)W院匯報并接受考核，未通過者將重新進行專業(yè)實踐，并取消其校內(nèi)指導教師下一年度招生資格。
獎助金評定方面，全日制專業(yè)學位碩士與學術型碩士生享受同等待遇，單列指標，分開評定。依據(jù)課程學習成績、科研成果等進行排名，末位學生將轉為自籌生。對于經(jīng)濟困難的學生，建議導師提供相應的助研崗位津貼，并協(xié)助其申請助學貸款，或者提供勤工助學崗位等。此外，為鼓勵碩士生重視專業(yè)實踐，對于專業(yè)實踐審查中成果突出或解決了重大工程問題的學生及其導師會給予一定額度的獎勵。
2.4 學位規(guī)范多樣化，評價機制特色化
學位論文工作是研究生培養(yǎng)的主要組成部分，是對研究生進行科學研究或承擔專業(yè)技術工作的技能訓練，是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力，綜合運用所學知識發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題能力的主要環(huán)節(jié)，是可否被授予學位的關鍵。由于全日制專業(yè)學位碩士培養(yǎng)的特殊性，對其學位論文的要求及評價機制都不能完全照搬學術型碩士生的辦法。
我們的做法是：學位論文可由校內(nèi)導師與經(jīng)推薦的業(yè)務水平高、責任心強的具有高級技術職稱的企業(yè)技術人員聯(lián)合指導。學位論文選題應直接來源于生產(chǎn)實踐或具有明確的工程應用背景，研究成果要有實際應用價值，論文擬解決的問題要有一定的技術難度和工作量，論文要具有一定的先進性和實用性。要把完成學位論文和專業(yè)實踐有機結合起來。學位論文可以是調(diào)研報告、軟件研制、規(guī)劃設計、產(chǎn)品開發(fā)等形式，論文字數(shù)要求3萬左右。全日制專業(yè)學位碩士在通過中期考核后，才可申請學位。在完成學位論文并通過預答辯后，方可進入論文評閱及正式答辯。送審時，論文評閱人共2名，其中1名必須是校外研究機構或企業(yè)具有高級職稱人員。答辯委員會由3至5名具有副高以上專業(yè)技術職稱的專家組成，其中一位應是相關專業(yè)領域的校外研究機構或企業(yè)的專家，也可以是碩士生的校外教師。全日制專業(yè)學位碩士研究生按要求在規(guī)定的學習期限內(nèi)完成培養(yǎng)計劃各環(huán)節(jié)要求且成績合格，通過正式學位論文答辯后，由學院學位分委員會審核通過后，報校學位評定委員會批準授予專業(yè)學位。
通過以上措施的實施和不斷完善，幾年以來，我院全日制專業(yè)學位碩士教育管理逐步進入正軌，規(guī)范化和特色化愈來愈明顯。全日制專業(yè)學位碩士生對專業(yè)學位的認可度有了較大提升，不再認為自己是“二等公民”。畢業(yè)生就業(yè)形勢良好，就業(yè)率達100%，去向包括研究院所、政府部門、事業(yè)單位和大中型企業(yè)等。然而，在實際管理中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如全日制專業(yè)學位碩士生中期考核、獎助金評定等指標體系中除專業(yè)實踐外與學術型碩士生的差異不大，部分學生專業(yè)實踐內(nèi)容與學位論文結合不夠緊密等，這些都需要在今后的研究與工作中不斷改進。
3 提升全日制專業(yè)學位碩士教育質(zhì)量的思考與對策
3.1 轉變管理理念，調(diào)整管理模式
在“世界競爭力報告”的排名中，中國“合格工程師”的數(shù)量和質(zhì)量排名靠后，中國高等工程教育亟需進一步改革。改革表現(xiàn)之一，就是教育模式的多樣化，全日制專業(yè)學位碩士由此應運而生。如何轉變管理理念、調(diào)整管理模式，是值得深入思考的問題，也是將全日制專業(yè)學位碩士培養(yǎng)樹立為真正教育品牌的關鍵所在。
首先，全日制專業(yè)學位碩士的培養(yǎng)特點決定了學生不能只坐在書齋中，要真正走到社會實踐中去?；谶@個特點，學校應積極調(diào)整過去“關門搞學術”的管理思路和管理模式，在教學設備、實驗儀器、社會實踐資源等方面下功夫，實現(xiàn)教學、科研、實踐的良性互動。其次，完善綜合質(zhì)量評價體系。全面的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系應該是內(nèi)部評價和使用者外部評價相結合的綜合評價體系。對于全日制專業(yè)學位碩士教育質(zhì)量的評價，除了在招生、培養(yǎng)、專業(yè)實踐、學位答辯等環(huán)節(jié)中建立綜合評價機制外，還要引入外部評價機制，根據(jù)綜合評價結果逐步調(diào)整管理理念與模式，這也是全日制專業(yè)學位碩士教育能否真正得到社會各界認可的關鍵所在。最后，加強對全日制專業(yè)學位管理人員的培養(yǎng)，建立一支愛崗敬業(yè)、責任心強、素質(zhì)高的管理隊伍。
3.2 充分調(diào)動各方面積極性，促進實踐與就業(yè)
“專業(yè)實踐是重要的教學環(huán)節(jié)，充分的、高質(zhì)量的專業(yè)實踐是專業(yè)學位教育質(zhì)量的重要 保證”。全日制專業(yè)學位碩士的教育目標，是培養(yǎng)面向社會特定職業(yè)需求的高端專業(yè)人才，因此，要特別注重專業(yè)實踐對其職業(yè)素養(yǎng)與技能的提高。具體說來，一方面應充分發(fā)揮學院和導師的作用，加大實踐基地建設的力度。專業(yè)型碩士研究生的授課教師和導師，應本著“實踐第一”的原則合理匹配，更多吸納一些具有企業(yè)一線科研、管理、經(jīng)營經(jīng)驗的副高職稱以上人員加入授課、指導教師隊伍。應以橫向課題為主，要求指導教師將所指導的專業(yè)型研究生納入課題組，參與完成一些任務。另一方面，加大全日制專業(yè)學位碩士教育投入，用于包括開展教學改革與研究、導師培訓、課程建設、硬件設施配置、與實踐單位交流合作、校外導師聘任、就業(yè)指導等方面。充分調(diào)動社會、行業(yè)和有關用人單位的積極性，積極爭取各方面資源，拓寬專業(yè)學位碩士就業(yè)渠道。
3.3 借鑒國外專業(yè)學位碩士教育的有益經(jīng)驗
西方很多國家在專業(yè)學位教育上起步較早，發(fā)展迅速。以美國為例，它是當今世界上專業(yè)學位研究生教育最發(fā)達的國家。美國專業(yè)學位早期主要向德國學習，到1970年后，“本土化”趨勢開始加強。經(jīng)過近90年的發(fā)展，美國專業(yè)學位研究生教育為社會培養(yǎng)了大批高素質(zhì)實用型人才，有力推動了美國經(jīng)濟快速增長，逐步形成結構日益合理的專業(yè)學位研究生教育體系。美國專業(yè)學位教育發(fā)展的有益經(jīng)驗，為我國發(fā)展全日制專業(yè)學位碩士教育提供了一定的借鑒意義。
首先，明確區(qū)分專業(yè)碩士與學術型碩士的培養(yǎng)定位。專業(yè)學位的培養(yǎng)應面向社會，培養(yǎng)目標堅持職業(yè)性方向，課程設置體現(xiàn)應用性，教學過程體現(xiàn)實踐性，不同學科或領域?qū)I(yè)學位碩士培養(yǎng)模式也應各具特色。其次，擴大招生規(guī)模的同時，擴展專業(yè)學位學科或領域，滿足社會需求。隨著我國經(jīng)濟和社會多元化發(fā)展對高層次復合型專門人才需求的增長，未來我國研究生教育重心應逐步從以培養(yǎng)學術型人才為主的模式轉移到以培養(yǎng)專業(yè)型人才為主的模式。在擴大全日制專業(yè)學位碩士招生規(guī)模的同時，適時設立新的專業(yè)學位類型，進而不斷擴展專業(yè)學位學科或領域范圍。最后，加強校企合作，貫徹實施“雙導師”制，重視學生實踐能力的培養(yǎng)。美國斯坦福大學早在20世紀50年代率先開創(chuàng)了大學與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)研究生的新形式。這樣，既能充分發(fā)揮大學基礎學科的教學、科研優(yōu)勢，又能發(fā)揮企業(yè)設備先進、經(jīng)費充足和實踐經(jīng)驗豐富的優(yōu)勢，也更有利于培養(yǎng)學生將理論付諸實踐的能力。
參考文獻
[1] 陳恒，胡體琴.專業(yè)學位教育存在的問題及相關對策探討.浙江師范大學學報（社會科學版），2010.2（35）：88.
[2] 姜金生.全日制專業(yè)學位碩士研究生教育的思考與對策.中國輕工教育，2011.2：37-38，47.
[3] 高靜.專業(yè)學位碩士與學術型碩士對比研究.科技廣場，2013.4：189-191.
[4] 關于做好全日制碩士專業(yè)學位碩士生培養(yǎng)工作的若干意見[Z].
[5] 王鈺，康妮，劉慧琴.清華大學全日制工程碩士培養(yǎng)的探索與實踐.學位與研究生教育，2010.2：5.
[6] 陳皓明.樹立科學的質(zhì)量觀和發(fā)展觀 全面推進工程碩士教育發(fā)展[J].學位與研究生教育，2006.11：16.
[7] 劉華奇，劉浩然，周益蘭.關于工程碩士招生與辦學思路的分析與思考.教學研究，2010.11：24.
許多人稱互聯(lián)網(wǎng)是20世紀以來最偉大的發(fā)明之一，因為它創(chuàng)造了一個信息無限的虛擬世界，但是如今有一項新技術，它能打破現(xiàn)實和互聯(lián)網(wǎng)的界限，也就是說，由計算機中生成的信息將會交錯重疊到整個現(xiàn)實生活。它就是AR（Augmented Reality）技術，又叫增強現(xiàn)實技術。
試想下，當你購物想試穿衣服的時候，運用AR技術，你會看見另一個你穿著想試穿的衣服，出現(xiàn)在你面前；當你出門在外，車上無聊的時候，通過一副眼睛能觀看視頻或是最新電影，甚至可以與你的鄰座來盤虛擬象棋；當你在大街上走著，所有的東西都會出現(xiàn)鏈接，只要輕輕一點，就能獲取它們的一切信息。又或者在異國，與別人對話的時候，不懂的語言會迅速翻譯成你熟悉的語言。有了這些，你還會羨慕《盜夢空間》的虛擬夢境，或是哈利波特的魔法世界嗎？
在90年代以前，AR的界限并不是很明確，概念也很模糊，90年代以后AR技術得到了迅速的發(fā)展，世界上很多國家已經(jīng)有了專門的研究所，其中比較著名的有美國麻省理工大學的圖像導航外科手術室，哥倫比亞大學的圖像與用戶交互實驗室，日本的混合現(xiàn)實實驗室等等，此外，用于快速開發(fā)的開源軟件工具ARToolkit也由華盛頓大學的圖像實驗室成功開發(fā)并維護至今?，F(xiàn)在，AR由原來的實驗室研究拓展到許多新領域中，如城市規(guī)劃、娛樂教育、工業(yè)仿真和文化遺產(chǎn)保護等。在2010年Android和iPhone智能手機紛紛利用AR技術把虛擬的圖像文字和現(xiàn)實生活環(huán)境相結合，當然效果使大家感到無比的驚艷。同時，在文化遺產(chǎn)保護方面，希臘、土耳其的歷史古跡進行數(shù)字重建。我們國家的“數(shù)字敦煌”工程也在進行中，由中國科學院計算機研究所、武漢大學和浙江大學聯(lián)手研究，預計在未來10至20年能夠完成，研究項目有虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和交互現(xiàn)實3個部分。
我國在AR領域的研究起步比較晚，也主要是在高校的科研單位進行研究，如北京理工大學、北京航天航空大學、國防大學、浙江大學和上海大學等。時下，國內(nèi)AR的研究成果主要有北京理工大學自主研制開發(fā)的視頻、光學穿透式兩類頭盔顯示器，上海大學快速制造工程中心和浙江大學合作開發(fā)了AR場景光源的實時檢測和真實感回執(zhí)框架，此外北京理工大學利用AR技術重建圓明園的實驗還在進行中。我國在AR技術研究和運用方面還是處于初級階段，從目前國內(nèi)發(fā)表的論文和學術報告上來看，我國的研究主要集中在系統(tǒng)運用技術上，研究的課題和方向比較單一，涉及面也比較窄。再者，從2008年世界專利申請的情況上看，全球有108個AR技術運用的專利，在這當中我國只有北京理工大學一個。
AR技術是打破虛擬和現(xiàn)實界限的一項新興技術，不過就我國在AR技術的發(fā)展和研究狀況來看，我們?nèi)孕枰S多改進。首先，國內(nèi)并沒有統(tǒng)一的權威的AR技術研究所，只有高校的科研單位，這樣在人才、資金和技術上有了局限。所謂“集中力量辦大事”，在AR技術上研究上需要花費很大的人力物力，而分散研究很難達到預想的效果。所以，建立一個統(tǒng)一的權威的研究中心很重要。其次，研究方向和涉及領域方面我們要有所側重，但不能單一方向研究，在文化保護、教育娛樂、醫(yī)療制造等方面我們也要有相關的研究，這樣才能提高研究的綜合效果。最后，對于研究成果的保護，申請專利是必須的，這樣不僅能保證領先地位，得到世界認可，而且在資金上面也有一定的保障。
隨著現(xiàn)代計算機技術的不斷發(fā)展，系統(tǒng)集成技術也得到了飛速提高，尤其在航天航空、武器裝備等國防科技領域。同時嵌入式軟件在系統(tǒng)集成中的位置也顯得越來越重要。嵌入式軟件規(guī)模也逐漸增大，復雜度越來越高，軟件的質(zhì)量成為系統(tǒng)集成成敗的重要因素。
嵌入式軟件的測試是提高軟件質(zhì)量的重要手段，只有經(jīng)過充分的軟件測試，才有可能開發(fā)出高質(zhì)量、可靠安全的嵌入式軟件。
對于航天領域嵌入式軟件而言，實時性要求，可靠性和安全性要求更高。
2 嵌入式軟件測試
2.1 軟件測試的基本方法
嵌入式軟件測試的方法一般可以分為黑盒測試和白盒測試兩種。
黑盒測試是一種基于軟件功能的測試。
白盒測試在于看清軟件模塊內(nèi)部的結構，如各種覆蓋率測試，數(shù)據(jù)流測試等。
按照軟件生存周期模型，嵌入式軟件測試一般又可分為單元測試、組裝測試和確認測試，其中確認測試還可包括第三方獨立測試。
單元測試以不可再分的功能模塊為測試對象，可以進行黑盒和白盒測試。在驗證功能模塊實現(xiàn)的軟件功能項的同時，可以進一步進行覆蓋率測試。
一般測試過程見圖1。
組裝測試主要測試對象是經(jīng)過單元測試以后的集成軟件模塊，其目的是驗證各軟件模塊的控制接口和數(shù)據(jù)接口是否正確，與設計是否相符。
確認測試則是在系統(tǒng)環(huán)境中進行的功能和性能測試，借助輔助測試工具，驗證軟件是否完全實現(xiàn)各功能和性能需求項。
2.2 軟件測試工具
2.2.1 VECTORCAST
VECTORCAST提供強大的單元和組裝級別的測試功能，能自動產(chǎn)生、編譯測試樁和驅(qū)動模塊，通過友好界面交互自動產(chǎn)生測試用例，并支持完全自動的回歸測試，提供SC，BC和MC/DC測試覆蓋率顯示，提供MaCabe圈復雜度分析和基本路徑分析。
2.2.2 CODETEST
CODETEST是專門針對嵌入式軟件開發(fā)出來的高性能軟件測試和分析工具，除了通常軟件測試工具的插樁技術外，CODETEST最突出的特點是有硬件套件和探頭等輔助測試設備用于精確的性能分析和系統(tǒng)級覆蓋率分析。
2.3 軟件測試實踐
嵌入式軟件主要經(jīng)過單元、組裝測試和確認測試。
下面以1750平臺和編程語言ADA為例，結合測試工具介紹各階段測試內(nèi)容。
2.3.1 單元和組裝測試
我們采用了VECTORCAST這個軟件工具進行單元和組裝測試，這是基于主機平臺的測試。我們采用的編譯器是M1750-Ada。在使用該編譯器結合VECTORCAST工具時，在編譯參數(shù)打開擴展內(nèi)存選項的時候，會出現(xiàn)編譯鏈接不通過或程序執(zhí)行出錯的情況。經(jīng)查，由于我們編寫的代碼加上 VECTORCAST工具自身為測試而生成的可執(zhí)行代碼超出了規(guī)定的64K代碼長度，代碼出現(xiàn)跨段，因此會出現(xiàn)編譯鏈接不通過或程序執(zhí)行出錯的情況;最后通過更改編譯鏈接的腳本控制文件，指定各代碼段存放的位置，確保代碼不出現(xiàn)跨段，解決了該問題。
該工具也被用來進行組裝測試，在語句、分支和多條件判定/決策各級別測試覆蓋率方面發(fā)揮了重要作用，并且通過編寫shell腳本文件實現(xiàn)了自動的單元和組裝級別的回歸測試。
2.3.2 確認測試
在嵌入式軟件確認測試過程中，我們使用CODETEST測試工具實現(xiàn)了M1750平臺上在線的軟件動態(tài)覆蓋率測試和軟件性能測試。
首先，構建了一個真實物理接口的測試環(huán)境，與目標計算機相連接，嵌入式軟件在目標計算機中連續(xù)運行，通過使用專用適配器捕捉目標CPU的控制、地址和數(shù)據(jù)總線的信號，并采用CODETEST的應用分析軟件實時在線分析[( dylw.NEt) 專業(yè)提供論文寫作和發(fā)表的服務,歡迎光臨]嵌入式軟件中各個模塊的運行情況，包括運行時間、頻率等，對被測軟件的運行情況有全面了解，也為我們解決其它軟件問題提供了有效的參考數(shù)據(jù)。
確認測試階段，被測軟件的長期考核必不可少。該測試環(huán)境下可進行自主不間斷連續(xù)測試，不需要進行人工干預。
3 結語
嵌入式軟件要求測試充分，我們要充分借助軟件測試工具進行主機環(huán)境下的單元、組裝測試和系統(tǒng)集成環(huán)境下的確認測試。在實際測試過程中，我們既使用了 VECTORCAST進行了主機平臺下的測試;也構建了軟件確認測試的平臺，借助CODETEST進行了集成環(huán)境下的性能測試和覆蓋率分析。在特定的測試平臺下，積累了相關測試經(jīng)驗，對類似的嵌入式軟件測試起到一定的借鑒作用。
參考文獻：
[1]鄭人杰.計算機軟件測試技術[M].清華大學出版社，1992.
【關鍵詞】單片機；溫濕度；液晶顯示；數(shù)據(jù)存儲；數(shù)據(jù)監(jiān)控
1.系統(tǒng)總體方案設計
本系統(tǒng)以STCLE5A32S2單片機為控制核心，以數(shù)字溫濕度傳感器SHT15作為測量元件，構成智能溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；同時可把采集到的數(shù)據(jù)通過RS-232傳到上位機進行監(jiān)測和進一步處理，并且通過外擴EEPROM對采集的數(shù)據(jù)進行存儲，系統(tǒng)設計方案如圖1所示。
2.系統(tǒng)硬件設計
系統(tǒng)硬件設計包括傳感器檢測和單片機模塊設計。其中傳感器檢測模塊的設計為SHT15的硬件電路設計，單片機模塊的設計包括時鐘電路、復位電路、顯示電路、存儲電路和串口電路設計等。
2.1 傳感器檢測電路
SHTI5型傳感器是單片、多用途的智能傳感器，其中不僅包含基于濕敏電容器的微型相對濕度傳感器和基于帶隙電路的微型溫度傳感器，而且還有14位的A/D轉換器和2線串行接口，能輸出經(jīng)過校準的相對濕度和溫度的串行數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)中不再使用傳統(tǒng)設計需要的多路轉換開關、A/D轉換器及信號調(diào)理電路，系統(tǒng)結構比較緊湊和簡單，SHTI5能在同一位置測量相對濕度和溫度。內(nèi)部結構和電路連接如圖2所示。
2.2 單片機模塊電路
單片機最小系統(tǒng)模塊電路包括時鐘電路、復位電路、顯示電路，如圖3所示。
2.3 串口電路設計
串口電路設計是為了程序燒寫和與上位機串口通信而設計，如圖4所示。
3.系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)采用層次化、模塊化結構設計，主要包括主程序和具有特定功能模塊的子程序，如溫濕度采集及轉換處理子程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)存儲子程序、串口發(fā)送子程序等。系統(tǒng)軟件結構框圖如圖5所示。
4.系統(tǒng)調(diào)試與實驗結果
圖6所示為整個溫濕采集系統(tǒng)實物連接圖，數(shù)據(jù)采集端采集數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后，一方面送往OLED進行顯示，另一方面通過IIC總線送往EEPROM進行數(shù)據(jù)存儲和經(jīng)過RS232串口送往上位機進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，圖7（a）所示為OLED顯示值，圖7（b）為上位機接收值。整個系統(tǒng)經(jīng)過了嚴格的高低溫試驗低溫做到-40℃，高溫做到80℃，經(jīng)過試驗測試后整個系統(tǒng)在高低溫環(huán)境下工作正常。
電路中每個模塊如圖中所示，整個系統(tǒng)工作在3.3V電壓下，系統(tǒng)可以定時進入休眠狀態(tài)以實現(xiàn)低功耗。
圖7（a）中的液晶顯示為當前環(huán)境下的溫濕度，溫度值為17.7℃，濕度為19.4%RH，串口接收區(qū)中的接受到的數(shù)據(jù)為16進制數(shù)，經(jīng)過轉換后B1（16）=177（10），經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后為17.7，C2（16）=194（10），經(jīng)過處理后為19.4。經(jīng)過實驗調(diào)試該系統(tǒng)可以準確實時的檢測當前環(huán)境的溫濕度，并對采集數(shù)據(jù)準確無誤的上傳與保存。
5.結束語
本設計以STCLE5A32S2單片機為核心器件，結合SHT15溫濕度傳感器成功實現(xiàn)了溫濕度的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計，整個系統(tǒng)采用3.3V電源供電，實時采集、顯示、存儲和監(jiān)測集于一體，并設有定時休眠模式確保系統(tǒng)的低功耗。整機經(jīng)過高低溫試驗，該系統(tǒng)可以應用在各種需要監(jiān)測溫濕度的環(huán)境下，在工業(yè)測試領域具有廣闊的應用前景。
參考文獻
[1]王幸之.AT89系列單片機原理及接口技術[M].北京：北京航天航空出版社，2006.
[2]趙鵬.利用單片機設計的電子稱[J].中小企業(yè)管理與科技，2009，8：3-16.
[3]李艷.AT89C51的多點溫度巡測及控制系統(tǒng)[J].儀表技術與傳感器，2009（4）：44-45.
[4]郭俊旺，衛(wèi)勇，單慧勇.基于SHT11溫濕傳感器的最小溫濕采集系統(tǒng)的設計[J].天津農(nóng)學院學報，2006，9：27-28.
[5]趙也非，沈建華.一種以太網(wǎng)溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[會議論文].2007.
關鍵詞：機械加工數(shù)控技術原理發(fā)展趨勢應用
中圖分類號：TG659文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0009-02
在機械加工行業(yè)當中，數(shù)控加工技術的應用越來越廣泛。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展進步以及市場日益競爭，傳統(tǒng)的機械加工技術無法有效滿足產(chǎn)品多元化以及更新?lián)Q代的要求。小批量多品種產(chǎn)品的比例越來越高，同時產(chǎn)品交貨成本以及質(zhì)量方面的要求也日益嚴格，需要機械加工技術有著相匹配的柔性[1]。要想進一步提高機械加工行業(yè)產(chǎn)品適應外界變化的能力，需要我們最大限度挖掘數(shù)控技術的應用價值，從而將機械設備的效率、功能、產(chǎn)品質(zhì)量以及可靠程度提高到新的層面，滿足市場競爭的要求。
1數(shù)控技術概述
數(shù)控技術指的是將機械加工技術以及計算機技術相結合，來有效控制機械加工的過程，其中主要的控制內(nèi)容包括位置、速度、角度等機械量以及同機械能量存在聯(lián)系的開關量。數(shù)控技術可以說是一門新興技術，有著高精度、高效率以及柔性自動化等方面的優(yōu)點，是機械加工自動化的前提條件，屬于現(xiàn)代集成系統(tǒng)必不可少的重要內(nèi)容[2]。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)當中綜合應用電氣傳動技術、計算機技術、精密測算技術、機械制造技術以及自動控制技術，組成部分主要是數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）。數(shù)控系統(tǒng)借助于存儲程序來控制不同的機床，包括CNC裝置、軟件、輸出裝置、輸入裝置以及速度控制單元，CNC裝置可以說是數(shù)控系統(tǒng)的核心部分。CNC裝置作為特殊化的計算機，應用過程是確保硬件在軟件控制下進行工作。數(shù)控技術涉及測量技術、信息處理技術、計算機技術、機械制造技術以及自動化技術，能夠滿足機械加工行業(yè)對于安全性、精度以及速度的要求，可以說是實現(xiàn)機械加工數(shù)字化以及集成化的前提條件，有著廣闊發(fā)展前景[3]。
2數(shù)控技術應用的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術經(jīng)歷半個多世紀的持續(xù)發(fā)展，從最初的封閉數(shù)控系統(tǒng)逐漸發(fā)展到計算機控制系統(tǒng)。計算機數(shù)控的性能優(yōu)越，一方面可以應用于不同平臺，從而實現(xiàn)方便快捷的管理與操作，另一方面性價比也越來越高。不過需要注意的是，在數(shù)控技術不斷發(fā)展進步的過程當中，仍然存在著一些細節(jié)問題，例如多品種加工。與此同時，在航天工業(yè)以及航空工業(yè)當中，加工的大多數(shù)零部件屬于薄筋零件以及薄壁零件，使用的材料為鋁合金，因此剛度比較低。在加工的過程當中，需要確保切削速度快同時切削力度低[4]。當前情況下，這些要求在很多航天航空零件的加工當中都無法順利實現(xiàn)。數(shù)控技術的優(yōu)點是其他的機械加工技術難以匹敵的，因此在可以遇見的未來，數(shù)控技術仍然會持續(xù)發(fā)展改進，不斷提高性價比，提高自動化水平以及智能化水平，并在此基礎上改進加工效率以及加工質(zhì)量，增強自身的市場競爭力，從而適應機械加工行業(yè)發(fā)展的需求。除此之外，數(shù)控加工技術還需要改進控制系統(tǒng)以及處理系統(tǒng)，完善機床結構，降低機床的質(zhì)量以及體積，提高傳動精度以及剛度，延長機床的使用壽命，這也是數(shù)控技術在機械加工行業(yè)當中應用需要進一步改進的領域[5]。
3數(shù)控技術在機械加工中的應用
第一，工業(yè)產(chǎn)品加工當中的應用。隨著技術的不斷發(fā)展進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的競爭日益激烈，同時加工難度也越來越高。對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的設備來說，通常情況下都需要在惡劣復雜的環(huán)境當中工作，完成工作人員無法勝任的工作。當前情況下，數(shù)控技術的自動化控制作用可以滿足這方面的要求。在工業(yè)產(chǎn)品加工的過程當中，計算機組成控制單元，指揮機械手根據(jù)要求把程序?qū)懭氲较到y(tǒng)當中，然后向驅(qū)動單元發(fā)送指令，執(zhí)行程序要求的操作步驟，并且實時進行檢測。要是發(fā)現(xiàn)不合格的動作或者是操作，傳感裝置就會在第一時間反饋消息，控制單元采取相應的措施做好保護，保護措施執(zhí)行方面是機械元件以及伺服系統(tǒng)共同負責的。在工業(yè)產(chǎn)品加工過程當中應用數(shù)控技術，能夠有效提高生產(chǎn)的效率，并且減少人力資源消耗，在此基礎上提高產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性能[6]。
第二，汽車加工當中的應用。隨著我國交通運輸業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的要求也日益提高，一方面表現(xiàn)在對汽車數(shù)量的要求增加，另一方面體現(xiàn)在對汽車性能，例如環(huán)保以及速度方面要求的日益嚴格。所以汽車加工生產(chǎn)的過程當中，日益重視復雜關鍵部件的研制以及加工。通過應用數(shù)控技術，顯著推動汽車工業(yè)的發(fā)展，并且能夠在短時間內(nèi)加工制造復雜零部件。除此之外，汽車工業(yè)迅速改進，但是受汽車產(chǎn)品特性的影響，對配件的要求也越來越嚴格。數(shù)控技術需要隨之發(fā)展改進，滿足高速生產(chǎn)線以及柔性生產(chǎn)線的要求，從而高效經(jīng)濟地生產(chǎn)汽車產(chǎn)品以及零部件。
第三，機械設備加工當中的應用。機械設備可以說是機械制造的重要前提條件，在機械制造當中有著無法取代的重要地位。數(shù)控技術能夠為機床加工的控制提供理想的控制途徑，數(shù)控機床加工的過程是將各類零件的幾何信息以及工藝信息實現(xiàn)數(shù)字化的處理，通過程序的方式來達到一體化管理的目的，并且應用計算機來操作數(shù)控機床。這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、自動化以及高效率的加工操作。這一過程當中，最顯著的優(yōu)點是在加工零部件的時候，不需要像傳統(tǒng)的操作那樣從事多步驟的操作，僅僅需要輸入設定好的程序。這樣一來一方面改進機械設備加工制造的效率，另一方面也顯著簡化加工制造的過程，從而在確保機械設備可控的基礎上，加工得到想要的設備。
第四，煤礦機械加工當中的應用。當前使用的采煤機有著品種多以及采煤速度快等方面的優(yōu)點，批量比較少，所以需要使用焊件生產(chǎn)。傳統(tǒng)上的機械加工技術無法有效滿足煤礦機械加工過程當中的焊件下料，因此應當選擇使用數(shù)控氣割技術，替代傳統(tǒng)上使用的仿型法，使用龍骨板程序來完成滾筒下料。通過應用數(shù)控氣割技術，可以發(fā)揮切割質(zhì)量高以及切割速度快等方面的優(yōu)點。某些特殊零件焊接的坡口能夠直接進行切割，從而顯著改進生產(chǎn)的效率。數(shù)控氣割另一個典型的優(yōu)點是安裝使用可以調(diào)節(jié)的補償裝置，原理同數(shù)控機床的銑刀補償比較類似，這一裝置可以借助于調(diào)節(jié)切縫來更加準確地加工毛坯件。
綜上所述，在機械加工過程當中數(shù)控技術有著重要的應用價值，一方面推動機械加工業(yè)的發(fā)展，另一方面也為經(jīng)濟社會的進步做出貢獻。數(shù)控技術應用已經(jīng)成為機械加工的重要象征，隨著數(shù)控技術持續(xù)發(fā)展，我國需要進一步提高自主創(chuàng)新能力，從而為數(shù)控技術的應用創(chuàng)造條件，實現(xiàn)機械加工行業(yè)的穩(wěn)定進步。
參考文獻
[1] 李崢.機械制造中數(shù)控技術的應用[J].山東工業(yè)技術， 2015，3（24）：18.
[2] 賈書豪.機械制造中數(shù)控技術的應用研究[J].橡塑技術與裝備，2015，2（24）：63-64.
[3] 田磊，曹永峰.試論機械制造中數(shù)控技術的應用[J].工程技術：文摘版，2016，3（9）：261.
[4] 曹彧.現(xiàn)代機械加工中數(shù)控技術的應用研究[J].橡塑技術與裝備，2015，1（24）：59-60.
[5] 姚瑞.機械加工中數(shù)控技術的發(fā)展及其應用[J].電子測試，2015，5（21）：151.
論文關鍵詞：單片機,渦流傳感器
引言：智能渦流轉速計的轉速傳感器采用電渦流傳感器，它利用電磁感應原理將被測量轉速轉換成電信號的一種傳感器。通過輸入有關的參數(shù)（如脈沖參數(shù)，齒輪參數(shù)，速度上下限等參數(shù)）去完成對各種不同齒數(shù)的傳感器的配接，實現(xiàn)瞬時頻率轉換成瞬時轉速，從而便于轉速的測量，顯示及報警。本裝置用于在線測量工業(yè)中的轉速，通過輸入有關的參數(shù)，實現(xiàn)轉換的顯示。完成頻率信號的放大，整形，處理。轉速傳感器的測量范圍：0-9999轉速/每分，量程可調(diào)整，精度:1/1000。
1方案分析
由于該設計是一個智能渦流轉速計顯示儀器，勢必要求最終的電路板面積不能太大，因此可以選擇的元器件應當式高集成度的元器件，其成本不能太高，基于這幾項要求，我預想單片機微處理器來實現(xiàn)該計劃。
此項目的計數(shù)脈沖要求式0-3KHz之間，而傳感器的輸出脈沖因受外界的干擾已不符合要求，因此，首先要對此脈沖進行濾波和整形，然后輸出的即為準確的脈沖數(shù),想要得到瞬時速度，這就需要單片機來進行計算，此外還應有一個鍵盤，比如校正，參數(shù)設定等工作，而對于電源的問題，考慮到便捷性，儀表采用一般電池供電。
通過對設計方案的分析后，硬件設計具體由以下的幾大部分組成：
1.濾波整形電路
2.單片機
3液晶顯示器
4.鍵盤電路
5.報警電路
6.數(shù)模轉換電路
具體流程如圖1
圖1轉速計原理
2具體電路設計
2.1信號采集部分
本設計采用電渦流傳感器
金屬導體置于變化的磁場內(nèi)，導體內(nèi)就產(chǎn)生感應電流，這種電流像水中的旋渦那樣在導體內(nèi)轉圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應。電渦流傳感器就是在這種渦流效應的基礎上建立起來的，工作原理及等效電路如圖2所示。
圖2傳感器工作原理
2.2濾波整形電路的構成和計算
本設計采用模擬電子電路來解決這一問題。
由于智能儀表在現(xiàn)場工作，因此受外界干擾大，從傳感器輸出的信號會混雜很多無用的干擾脈沖，而要求的計數(shù)脈沖（0.5V-3.5V,0-3KHz）若直接采用傳感器輸出的脈沖信號輸入給單片機，則會導致單片機計數(shù)出的瞬時轉速出現(xiàn)誤差，因此需要設置一整流電路，盡量減少和避免無用的干擾。
濾波電路的作用是濾除0-3KHz以外的脈沖，即3KHz的低通濾波。
由于一階的低通濾波電路雖然電路結構簡單，但它的頻率特性最大衰減斜率只有-20db/十倍頻，選擇性差，因此，我采用二階低通濾波電路，其衰減率可達到-40db/十倍頻，而且與二階壓控電源的低通濾波電路的CL形成的反饋，致使截至頻率附近的電壓放大倍數(shù)得到提高，其頻率特性得到了很好的改善。
我采用的3KHz的低通濾波的具體電路如圖3。
圖3低通濾波電路
參數(shù)計算如下：
f=3000Hz,f=1/(2*R1*Π*C),取C=1.01uf,1/(2*3.14.R*C)=3000,可得R=5307.8,根具實際需要R1=5.3k。取Q=0.6,1/(3-AUP)=0.6；可得AUP=1.3;又1+Rf/R2=1.3;(1+Rf/R2)/(R2+Rf)=2R;可得，Rf=14.1K,R2=42.7K
接著就要將濾波后的波形進行整形，使其成為矩形脈沖。本設計采用了施密特觸發(fā)電路。
對信號處理完畢后，將其送入AT89C51的T1口，該端口可用計數(shù)功能，單片機便可以對采集的信號進行計數(shù)了。
2.3計數(shù)顯示部分
其電路由單片機和LED數(shù)碼管組成
AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。
計數(shù)顯示電路的IC5,IC6為雙BCD同步加法計數(shù)器CD4518,兩片CD4518可得到四個獨立的計數(shù)器單元,分別完成4位數(shù)的計數(shù)。除了個位數(shù)用脈沖的上升沿觸發(fā)外,十位、百位、千位數(shù)都用脈沖的下降沿觸發(fā),這是因為第四輸出端B4、A4的第一個脈沖下降沿正好是觸發(fā)脈沖的第十個上升沿,從而滿足十進制的計數(shù)要求。IC7-IC10為BCD鎖存/譯碼/驅(qū)動器CD4511,四片L4511分別接到個位至千位數(shù)的LED數(shù)顯管上,以顯示轉速數(shù)。
2.4復位電路
本設計采用的復位方式是按鍵電平復位。這種方式是通過電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，即當按鍵按下則單片機的復位端得到高電平，使單片機工作在復位狀態(tài)。
2.5時鐘電路
為了產(chǎn)生單片機工作時所需的時鐘信號，因此需要給出一個自激震蕩器來產(chǎn)生時鐘信號。其接發(fā)是在單片機外部的XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，這樣就構成了一個穩(wěn)定的自激震蕩器，這樣就可以產(chǎn)生單片機所需的時鐘信號了。
2.6鍵盤
在單片機應用中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應用系統(tǒng)應設有按鍵或鍵盤。由于本設計只需要4個按鍵，所以我選擇了非編碼獨立式鍵盤，其成本低，使用靈活，每一個按鍵獨占用一根檢測線，與主機相連，結構簡單，各測試線相互獨立，按鍵容易識別。
3結束語
經(jīng)過實際使用,設計的轉速計達到了預先設想的目的,使用方便可靠。
參考文獻
1 徐愛鈞,智能化測量控制儀表原理及設計,北京航天航空大學出版社,2003
2 倪光正等,電磁場的計算機輔助分析,西安交通大學出版社,1985
3 嚴鐘豪,非電量電測量技術(第二版) ,機械工業(yè)出版社,1999
實踐教學是環(huán)境工程類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中非常重要的環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)學生綜合能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)目標的關鍵教學過程，也是實施素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育最有效的方法和途徑。因此對實驗教學內(nèi)容和實驗教學模式進行了改革和創(chuàng)新。
（1）實驗技能型課程：對現(xiàn)有實驗課程內(nèi)容調(diào)整與融合，將各實驗室涉及實驗技能方面的項目重新整合，形成基礎實驗和專業(yè)實驗課程。從標準操作和技能訓練的角度，對學生進行實驗技能的訓練。除實驗技能課程建設外，還要打破環(huán)境工程與地質(zhì)工程中課程與課程、專業(yè)與專業(yè)、學科與學科之間的界限，按照認知規(guī)律，對現(xiàn)有實驗課程和項目進行論證、調(diào)整和整合，繼續(xù)加大綜合型、設計型實驗比例（結合教師的科研），目的是為了增強學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和求真求實的探索意識；同時開展技能培訓（為學生的就業(yè)打下基礎），使在校學生獲得相關資格認證。
（2）野外教學和生產(chǎn)實習：對課程教學，針對不同的課程，適當減少了課堂授課時在總課時中的比例，增加了實習課時，個別重要的主干課程，增加了野外現(xiàn)場教學實習，使學生建立了充分的感性認識，增加了學習興趣和實際觀察分析能力；如：環(huán)境認識與教學重點單元的實習，教學實習改革的重點是明確教學目的和內(nèi)容，在以下幾方面進行了改革：①環(huán)境認識教學內(nèi)容沒有減少，但時間安排壓縮，仍突出興趣教育；②課程增加了環(huán)境地質(zhì)學基本工作方法和環(huán)境地質(zhì)思維講課兩部分內(nèi)容，使該實習由認識實習性質(zhì)向環(huán)境地質(zhì)教學實習性質(zhì)轉變，教學內(nèi)容向環(huán)境地質(zhì)與煤田傾斜，以利于與后續(xù)的選修課程接軌；③評估指標多元化。原來僅依據(jù)實報告考核學生的水平，現(xiàn)增加能力和素質(zhì)等評估指標，而且將實報告改為小專題報告；④環(huán)境地質(zhì)思維課程教學有利于正確認識地球科學，正確把握地球環(huán)境科學的特定思維方法；⑤開展了現(xiàn)代信息技術（3S）網(wǎng)絡課程選修，培養(yǎng)學生掌握先進技術方法和運用新技術解決環(huán)境問題的能力。對于技術方法和技能學習的課程則把重點放在讓學生接觸實際環(huán)境科學、環(huán)境地質(zhì)工程問題、環(huán)境與地質(zhì)工程、煤田的聯(lián)系，使學生學會如何發(fā)現(xiàn)工程科學問題和技術問題，確定研究問題的思路，設計研究的技術方法、路線、實驗流程方案和工作計劃及采用的新技術方法，并實施研究計劃或工程設計，對研究結果和工程結果進行檢驗評估等。這種綜合性的實習活動或工程實踐活動，是整個教學計劃的重點內(nèi)容之一。
（3）畢業(yè)實習與設計：為了真正把實踐教學同生產(chǎn)實際或科學研究緊密結合，我們要求所有的畢業(yè)實習或工程設計實踐在“產(chǎn)學研”相結合實習基地和校內(nèi)的實訓基地進行，結合教師地質(zhì)與煤田的科研項目有針對性地完成畢業(yè)實習任務，提高畢業(yè)論文的水平。同時建立多元化考核模式，完善學生成績評價制度，激發(fā)了實踐學生興趣，提高了學生動手與實踐的能力，培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)。實踐教學改革產(chǎn)生了非常好的效果，學生培養(yǎng)質(zhì)量明顯提高。
與院級工程技術研究中心、實驗教學示范中心結合，在學術帶頭人的帶領下開展科研，使科研轉化為教學，進一步提升教學質(zhì)量
借助院級煤礦清潔開發(fā)與資源化利用工程技術研究中心的科研平臺、實驗教學示范中心高質(zhì)量的儀器與設備，教師積極進行行業(yè)的科研工作，并將科技成果轉化，極大提高教師的科研能力。同時在學術帶頭人的帶領下，形成了行業(yè)特色鮮明的教學團隊，教師的科研成果極大地促進了教學水平的提高。
（1）開展科研是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重要手段作為應用技術研究，創(chuàng)新能力和實踐能力只有在親身從事科學研究的過程中才能逐漸形成。因此，選擇部分學生參加老師的科研和工程項目，可以使他們較早地了解社會、參與競爭環(huán)節(jié)、適應社會、處理人際關系及把握機遇等一系列的實踐過程。大學生在二年級末開始進入教師的研究項目，組成科研小組，邊學習課程，邊進行課題研究，一直延續(xù)到畢業(yè)論文答辯。讓學生走工程應用型人才的道路，在教師指導下，選修一些與工程、技術和方法有關的專業(yè)選修課，畢業(yè)時做畢業(yè)設計。
（2）“產(chǎn)學研”相結合在特色培養(yǎng)中能起到獨特的作用為了有效地培養(yǎng)地質(zhì)、煤田與環(huán)境的工程應用型人才，我們積極探索地走“產(chǎn)學研”之路，使學生在科學研究中獲取基本能力的訓練，學會合作、學會選題和立項論證等一系列與社會、企業(yè)合作，參與競爭的過程。通過建設“產(chǎn)學研”相結合的基地，使學生在實踐中學習、運用新知識、新技術和新方法，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的能力。這對于提高學生的科學素養(yǎng)、工程意識和社會適應能力十分有益。
學校和企業(yè)聯(lián)合在資源與環(huán)境類學生培養(yǎng)中顯示了巨大的優(yōu)勢。一方面發(fā)揮高校高水平師資隊伍的優(yōu)勢；而另一方面對地質(zhì)部門、工礦煤炭企業(yè)而言，發(fā)揮其專業(yè)人才經(jīng)驗豐富、資金相對充裕的優(yōu)勢，采取校企聯(lián)合，集中培養(yǎng)的辦學模式。學校和企業(yè)聯(lián)合，不但共同制定培養(yǎng)方案，更結合企業(yè)特點，與企業(yè)共同探討教學內(nèi)容和學生的畢業(yè)論文的內(nèi)容，并要求論文能反映當代環(huán)境學科的科學技術發(fā)展的水平。此外，與國內(nèi)10余個地質(zhì)、煤炭企事業(yè)單位合作建立了穩(wěn)固“產(chǎn)學研”聯(lián)系，不僅成為學生實踐動手能力培養(yǎng)最為廣闊的訓練實習基地，而且成為了學生就業(yè)的一個重要市場，暢通了就業(yè)渠道，使企業(yè)和畢業(yè)生之間得到了相互了解，使雙向選擇的基礎更牢固，為畢業(yè)生的就業(yè)奠定了基礎。近年來，環(huán)境類專業(yè)一次就業(yè)率（簽訂合同）95%以上，有較大的一部分是行業(yè)就業(yè)。正是基于上述的研究與實踐，使科研及時、恰當?shù)剞D化教學，使學生理論基礎牢固，具有較強的實踐、動手能力與一定的創(chuàng)新能力，于是我們培養(yǎng)的學生特色鮮明，具有很強的競爭實力。學生的基礎知識扎實，畢業(yè)學生的考研率在同類院校名列前茅，且研究生在其他院校學習時，反映較好。
應用學院的先進電子資源，充分利用網(wǎng)上教學資源，提高教學效率
結合資源環(huán)境信息處理實驗室，將新技術與新知識融入課程和實踐教學之中。環(huán)境領域近十余年發(fā)展最快的是高新技術的大量使用，如：地質(zhì)、環(huán)境工程在對地球資源、環(huán)境、生態(tài)、災害等進行調(diào)查、監(jiān)測、評價，開展開發(fā)、治理、保護工程項目時，在技術和手段上有了重大變化，如航天航空探測技術（RS）、地理信息系統(tǒng)技術（GIS）、全球衛(wèi)星定位技術（GPS），與現(xiàn)在新型的計算機應用技術（數(shù)據(jù)庫、三維模擬技術和繪圖技術等）結合，開發(fā)出了諸如地空多元信息數(shù)字測控系統(tǒng)，資源（土地、礦產(chǎn)、水等）預測、評價、管理系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、評價和預警系統(tǒng)，區(qū)域資源環(huán)境經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展決策支持系統(tǒng)等一系列的大型信息工程系統(tǒng)，使整個環(huán)境科學發(fā)生了革命性的變化。通過環(huán)境信息實驗室、網(wǎng)上和課堂講授讓學生掌握這些新的工程技術手段，能在進入社會后，盡快成為駕馭現(xiàn)代地質(zhì)與環(huán)境工程領域先進技術的領導者和管理者。
【關鍵詞】微電子器件；靜電損傷；放電模型
隨著科學技術的飛速發(fā)展，電子、通信、航天航空等高新產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，電子儀器儀表和設備等電子產(chǎn)品日趨小型化、多功能及智能化，高性能微電子器件已成為滿足上述要求中不可缺少的核心元件。這種器件具有線間距短、線細、柵氧薄、集成度高、運算速度快、低功率和輸入阻抗高等特點，因而導致這類器件對靜電越來越敏感，業(yè)內(nèi)把這類器件稱之為靜電敏感器件（ESDS）。
1.靜電放電特性
1.1靜電放電類型
靜電放電有多種形態(tài)，根據(jù)其特點，并從防止靜電危害方面來考慮，可分為7種：電暈放電、火花放電、刷形放電、傳播型刷形放電、大型料倉內(nèi)粉堆放電、雷狀放電以及電場輻射放電。
1.2靜電放電模型
靜電模型包括人體模型（HBM）、人體-金屬模型（BMM）、帶電器件模型、家具模型、機器模型及場感應模型。國內(nèi)對電子器件ESD敏感度的測試標準采用的是人體模型，用于模擬帶電人體指尖與接地物體之間產(chǎn)生的靜電放電。IEC61340-3-1規(guī)定了短路電流波形，其中，上升時間tri小于10ns，衰減時間tdi為150±20ns，振蕩電流Ir應小于峰值電流Ip的15%，且脈沖開始100ns后不應被觀察到。
2.實驗
2.1原理與方法
研究半導體器件的靜電放電效應時，一般采用注入法，即把電磁能量通過一定的裝置注入電子元器件的相應管腳，這樣可以精確而方便地得到損傷閾值。實驗裝置包括ESS-200AX型ESD模擬器、TDS680B數(shù)字存儲示波器、TekP6041（5mV/mA，25kHz～1GHz，匹配電阻50Ω）電流探頭。
2.2 CG392實驗結果
根據(jù)積累的經(jīng)驗，高頻小功率器件尤其是微波小功率器件對靜電非常敏感。
對于晶體三極管，從外觀上很難判斷是否遭受損傷，只能通過測量反映其質(zhì)量的有關參數(shù)來確定。用于測試電子元氣件電參數(shù)的設備包括XJ4810晶體管特性圖示儀、8970B噪聲系數(shù)測試儀、CTG-1型高頻C-V特性電容測試儀和漏電流測試儀等。
損傷判據(jù)主要根據(jù)GJB33A-1997《半導體分立器件總規(guī)范》有關條款制定，一般情況下以器件敏感參數(shù)變化超過試驗前測量值20%或試驗后數(shù)值超出規(guī)定的產(chǎn)品極限值判為器件損傷。
三極管具有3個管腳，共6個管腳對組合，放電途徑為：基極發(fā)射極（BE）、發(fā)射極基極（EB）、基極集電極（BC）、集電極基極（CB）、發(fā)射極集電極（EC）、集電極發(fā)射極（CB）。
實驗中將每三個器件分為一組，在相等的放電電壓下，對相同的管腳對進行ESD單次放電。放電電壓分為800、1200、1600 V三個檔次，如果三個器件同時通過相同的電壓檔次，則繼續(xù)提高放電電壓；如果其中一個器件失效或損傷，則中止針對該管腳對的實驗。
實驗結果如下：①所有器件都通過800V的注入電壓；②對于1 200V的注入電壓，只有一個從CB結反向注入的器件（4號）出現(xiàn)損傷情況，其余各組器件均順利通過。重新測試一組，仍然有一個器件（26號）出現(xiàn)損傷，初步說明CB結比EB結對靜電更加敏感，這與現(xiàn)存的看法相反；③對于同一個結來說，正向注入時的損傷閾值要高于反向注入時的損傷閾值；④當注入端對為CB結時，對應的敏感參數(shù)包括VBRCEO、VBRCBO和hFE。對于反向擊穿電壓來說，主要表現(xiàn)為數(shù)值下降及出現(xiàn)軟擊穿情況；而對于正向直流傳輸比hFE來說，表現(xiàn)為數(shù)值下降和曲線的畸變。
為了更精細地判斷CB結和EB結對靜電放電敏感程度的相對大小，采用步進法更加合理。記錄管子的損傷情況，其中V1表示最大未損傷電壓，V2表示最小損傷電壓，CB結平均最小損傷電壓為900 V， EB結平均最小損傷電壓為1700V，可以認為CB結比EB結對ESD更加敏感。
2.3其他三極管實驗結果
實驗采用步進法，每種器件的樣本量不小于20，注入的電壓步長不超過前一次注入電壓的5%，首次注入即損傷的實驗數(shù)據(jù)無效。①不同的器件因結構不同、工藝不同，它們的抗ESD的能力不同；②同一端對對于不同ESD模型的靜電敏感度不同，例如3358（F32）的CB結，在HBM模型下，損傷電壓平均值為3025V，在BMM模型下，損傷電壓的平均值為2330V，這是由于BMM模擬器的儲能電容（150pF）較大，而與之串連的放電電阻（330Ω） 又較小，在相等的放電電壓條件下，儲能電容上的能量較大，產(chǎn)生的放電電流峰值較大，放電持續(xù)時間又較短，因此對器件的危害更大；③對于3358（F32）、2SC3356等高頻低噪聲晶體管來說，反向CB結的靜電敏感度要高于反向EB結的靜電敏感度。
3.結論
在不同的靜電放電模型下，通過實驗研究了幾種典型的半導體器件的靜電敏感端對的靜電放電情況和靈敏參數(shù)，由于外部環(huán)境、材料、結構和加工工藝不同，器件的靜電損傷模式不同，其最大未損傷閾值和最小損傷閾值也不盡相同。實驗結果表明，對于高頻低噪聲npn型硅三極管來說，反向CB結的靜電敏感度要高于反向EB結的靜電敏感度； ESD電流注入硅器件不同端對時，靈敏參數(shù)一般包括反向擊穿電壓、直流電流放大系數(shù)和反向漏電流，而極間電容和噪聲系數(shù)對靜電不敏感。對于高頻低噪聲晶體管來說，由于其自身結構上的原因，即功率容量小、擊穿電壓低、結淺，因而對靜電非常敏感。ESD注入損傷的最靈敏端對是反向CB結，最敏感參數(shù)是VBRCEO，器件失效到擊穿有一擊穿變軟的過程，正向注入時的損傷閾值要高于反向注入時的損傷閾值。
【參考文獻】
[1]IEC61340-3-1：2002，Electrostatics-Part3-1：methods for simulation of electrostatic effects-Human body model （HBM）-component testing[S].
本文首先通過對比主要的開源分布式存儲系統(tǒng)的優(yōu)缺點和適用場合，確定Ceph是目前適合企業(yè)需要的分布式存儲系統(tǒng)。之后，提出一套基于Ceph的企業(yè)分布式存儲解決方案，給出軟硬件組件選型、構架設計，并對系統(tǒng)細化調(diào)優(yōu)。在這套方案基礎上，企業(yè)用戶可以很容易構建出一套高效運行的分布式存儲系統(tǒng)。
【關鍵詞】分布式存儲 Ceph Openstack 構架設計 性能優(yōu)化
1 分布式存儲Ceph
1.1 簡介
Ceph是一個開源的、理論上可無限擴展的、具有高可靠性、高性能的分布式存儲解決方案。目前很多商業(yè)分布式存儲解決方案是在開源的Ceph基礎上發(fā)展來的，如Bigtera的VirtualStor系列產(chǎn)品，Hope Bay的ArkFlex云端大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲平臺產(chǎn)品，SanDisk的InfiniFlash的產(chǎn)品IF500等產(chǎn)品都使用了Ceph。
1.2 Ceph與其他分布式存儲方案的對比
分布式存儲除了Ceph還有Moosefs（MFS）、Glusterfs、HDFS、Lustre等很多種。本文綜合分析熊文等的論文和其他一些討論，發(fā)現(xiàn)Moosefs的優(yōu)點是實施簡單，缺點是存在單點故障和性能瓶頸；Ceph的優(yōu)點是擴展性好，可以很好的與OpenStack集成，發(fā)展很快，缺點是部分功能還不夠成熟，通過POSIX接口訪問CephFS時候，底層不穩(wěn)定性使得不適合應用于生產(chǎn)環(huán)境；Glusterfs的優(yōu)點是擴展性好，缺點是沒有MDS，因此增加了客戶端的負載，占用相當?shù)腃PU和內(nèi)存，同時遍歷文件目錄時，實現(xiàn)較為復雜和低效，需要搜索所有的存儲節(jié)點；HDFS的優(yōu)點是適合部署在大量通用、廉價硬件上，缺點是只適合特定應用場景，即一次寫入，多次讀出，做數(shù)據(jù)分析類應用；Lustre的優(yōu)點是成熟，缺點是復雜，同時MDS無法擴展，存在性能瓶頸。從適用場合方面分析：Moosefs適合企業(yè)小型應用環(huán)境，存儲小文件；Ceph適合一般企業(yè)使用，如私有云平臺應用，存儲小文件；Glusterfs適合一般企業(yè)中型應用，存儲大文件，下文件讀寫效率很低；HDFS適合存儲超大數(shù)據(jù)集，做數(shù)據(jù)分析類應用；Lustre是一個并行文件系統(tǒng)，做高性能計算（HPC）類應用，存儲大文件，適合大型科研、企業(yè)應用，一般HPC具有計算密集型、海量數(shù)據(jù)處理等特點，在石油勘探、地震預測、氣象預報、航天航空、科學研究、機械制造、動漫渲染等領域都有應用。
2 基于Ceph的企業(yè)分布式存儲方案
本文給出一種基于Ceph的企業(yè)分布式存儲解決方案以供參考。方案描述總體設計架構、軟硬件設計、性能調(diào)優(yōu)這三個方面。
2.1 軟硬件設計
設計目標：創(chuàng)建一個包含4個存儲節(jié)點的分布式存儲集群。
2.1.1 軟件配置
操作系統(tǒng)建議選擇最新的，本文選擇CentOS7.1操作系統(tǒng)，將內(nèi)核升級為4.5版本。由于目前btrfs文件系統(tǒng)還不穩(wěn)定，因此底層文件系統(tǒng)選擇XFS。
Ceph發(fā)行版本根據(jù)目前Ceph發(fā)行版本情況，選擇最新穩(wěn)定版9.2.1。
存儲的訪問方式選擇塊設備方式訪問，由于目前CephFS文件系統(tǒng)還不穩(wěn)定，不建議用于生產(chǎn)環(huán)境。
2.1.2 硬件配置需要考慮的因素
（1） CPU。需要考慮數(shù)據(jù)存儲節(jié)點，即OSD節(jié)點和監(jiān)視器節(jié)點，即MON節(jié)點的CPU消耗量。Ceph的OSD進程利用CRUSH算法計算數(shù)據(jù)的存放地址，復制數(shù)據(jù)，維護自身的集群映射，如果使用糾刪碼的數(shù)據(jù)池比使用直接復制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)池CPU消耗要多。因此，OSD要根據(jù)數(shù)據(jù)存儲的策略預備足夠量的CPU資源。監(jiān)視器只是簡單維護集群映射的主拷貝，所以他們一般消耗不了多少CPU資源。
（2）內(nèi)存。對于OSD，常規(guī)操作每個進程需要500MB內(nèi)存，恢復數(shù)據(jù)適合每個OSD進程需要至少1GB內(nèi)存每1TB數(shù)據(jù)。對于MON進程，一般每進程需要至少1GB內(nèi)存，以實現(xiàn)對集群映射的快速維護，當然多配置些內(nèi)存會達到更好的效果。
（3） 磁盤和網(wǎng)絡。對于一個小規(guī)模的集群，單臺存儲服務器不要配置過多的磁盤，這種情況的危險在于單臺服務器出現(xiàn)故障需要停機時，將造成集群的存儲重心轉移，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或大量數(shù)據(jù)恢復的情況發(fā)生。存儲節(jié)點的數(shù)據(jù)磁盤無需做任何RAID，直接配置成JBOD模式或直通模式，每塊數(shù)據(jù)盤在系統(tǒng)中看起來是一個磁盤設備，在其上運行一個OSD進程?？紤]磁盤空間和價格因素，選擇單塊4TB大小的磁盤作為數(shù)據(jù)盤比選擇2TB大小的磁盤更經(jīng)濟。網(wǎng)絡需要確定對外提供服務的公共網(wǎng)絡和存儲集群網(wǎng)絡。選定公共網(wǎng)絡網(wǎng)口帶寬為10Gbps，由于Ceph是通過存儲多份拷貝保證數(shù)據(jù)安全的，客戶的一個寫入請求可能觸發(fā)多個同樣的寫操作，這些通信是在集群網(wǎng)絡內(nèi)完成的，集群網(wǎng)絡帶寬要數(shù)倍于公共網(wǎng)絡，因此，集群網(wǎng)絡網(wǎng)口選擇40Gbps。為了防止系統(tǒng)設計出現(xiàn)瓶頸，公共網(wǎng)絡帶寬確定之后，根據(jù)公共網(wǎng)絡帶寬和存儲節(jié)點磁盤吞吐量的平均值，容易計算出存儲節(jié)點上OSD的數(shù)量為：存儲節(jié)點上OSD的數(shù)量=公共網(wǎng)絡帶寬/存儲節(jié)點磁盤吞吐量，根據(jù)當前系統(tǒng)的選擇，存儲節(jié)點上OSD的數(shù)量=1250MB/110MB=11.4，于是確定存儲節(jié)點上普通企業(yè)級磁盤數(shù)量應該配置在這個數(shù)值附近。如果在系統(tǒng)中使用SSD盤用于存放OSD的日志（Journal）信息，我們選擇Intel DC S3500系列480GB的SSD盤，其寫速度可達到410MB/s，在其上分區(qū)存放幾個OSD的Journal信息，410/110=3.7，于是可確定，一塊SSD盤可供4個OSD同時在其上存放Journal，為每個OSD劃分120GB空間存放Journal，最終確定系統(tǒng)在公共網(wǎng)絡帶寬為10Gbps前提下，一個存儲節(jié)點OSD數(shù)量設置12個比較合適，需要12個4TB的數(shù)據(jù)盤和3個Intel DC S3500系列480GB的SSD盤。
2.1.3 具體配置
（1）存儲節(jié)點配置
CPU ：2路Intel E5-2630V3，8核 2.4GHz
內(nèi)存：8條16GB DDR4 2133
系統(tǒng)硬盤：2個300G SAS 10K 2.5寸
Journal盤：3個Intel DC S3500 480G SSD
數(shù)據(jù)盤：12個4TB SATA 3.0 6Gbps 7500 RPM
RAID卡：1個LSI MegaRAID SAS 9240-8i，配置成JBOD模式
網(wǎng)卡：1個雙口10Gbps光纖網(wǎng)卡（含2個SFP+ 模塊），1個雙口40Gbps光纖網(wǎng)卡（含2個QSFP+ 模塊）。
（2） 監(jiān)視器（MON）節(jié)點：
在存儲節(jié)點上，在安裝操作系統(tǒng)的磁盤上啟動MON監(jiān)視器進程，監(jiān)視器的網(wǎng)絡就使用集群網(wǎng)絡。由于整個集群需要監(jiān)視器進行仲裁，所以，整個集群需要有大于等于3的奇數(shù)個監(jiān)視器進程在運行。本方案中采取在3個存儲節(jié)點上啟動MON監(jiān)視器服務進程。
（3）網(wǎng)絡交換設備
交換機：2個華為CE7850-32Q-EI用于集群網(wǎng)絡，2個華為CE6850-48S6Q-HI用于公共網(wǎng)絡。
2.2 構架設計
最終確定如圖1所示。
構架設計中公共網(wǎng)絡、集群網(wǎng)絡都采用2個交換機組成冗余網(wǎng)絡的方式進行構建：網(wǎng)絡中2個交換機使用華為iStack[8]技術進行堆疊，使得兩個交換機在邏輯上看起來像是一個整體，在交換機一側，2個連接同一個存儲節(jié)點服務器的端口進行鏈路匯聚，在存儲節(jié)點服務器一側，2個連接公共網(wǎng)絡或集群網(wǎng)絡的網(wǎng)口在操作系統(tǒng)中分別做捆綁操作?？蛻魴C通過公共網(wǎng)絡連接存儲進行訪問。上述構架設計，系統(tǒng)的裸存儲容量為4TB×12×4=192TB。由于Ceph具有橫向擴展性，我們只需要添加新的存儲節(jié)點和網(wǎng)絡交換機即可完成存儲容量的增加。假設，網(wǎng)絡交換機堆疊構建的是無阻塞網(wǎng)絡，那么對于集群網(wǎng)絡交換機，最多有一半的接口用于與存儲節(jié)點連接，即16個接口，另一半接口用于交換機之間的iStack連接，也就是在不添加網(wǎng)絡交換的情況下，本系統(tǒng)裸存儲容量做大增長到4TB×12×16=768TB。
2.3 性能優(yōu)化
2.3.1 軟硬件參數(shù)調(diào)整
（1）硬件參數(shù)調(diào)整。在服務器的硬件配置中開啟CPU的HT（Hyper-Threading）特性，關閉CPU的節(jié)能模式，關閉內(nèi)存的NUMA（Non Uniform Memory Access Architecture）特性。在運行OSD進程的操作系統(tǒng)中設置可運行進程數(shù)為理論最大值pid_max=4194303；在Ceph存儲節(jié)點的操作系統(tǒng)中設置vm.swappiness=0禁止使用交換分區(qū)，完全使用內(nèi)存；設置SSD盤的調(diào)度算法為noop，設置OSD的磁盤調(diào)度算法為deadline，所有分區(qū)均采用GPT分區(qū)格式且保證分區(qū)是4K對齊的；在使用Ceph塊設備的客戶端上設置對應的塊設備參數(shù)read_ahead_kb=8192；設置Ceph存儲節(jié)點上所有公共網(wǎng)絡和集群網(wǎng)絡的接口使用巨型幀，MTU=9000，并在相應的交換機對應接口上也做相應設置；利用ulimit -n 131072設置系統(tǒng)打開文件數(shù)最大值為131072。
（2）軟件參數(shù)調(diào)整。Ceph軟件的參數(shù)都記錄在ceph.conf配置文件中，每次Ceph的服務進程，比如MON、OSD啟動，都會首先讀取這個配置文件。這個文件分global、MON、OSD、MDS、client五部分，global為全局公共部分，參數(shù)定義全局有意義，MON、OSD、MDS這三部分對應三種服務進程的配置，可以覆蓋在global部分定義的相同參數(shù)，client部分定義的參數(shù)對所有連接Ceph存儲系統(tǒng)的客戶端都生效。根據(jù)Ceph構架和參數(shù)的含義，通常設置從日志到數(shù)據(jù)盤最大同步間隔filestore max sync interval=15，根據(jù)系統(tǒng)設計原理設置：
osd journal size = {2×（expected throughput× filestore max sync interval）}
對于OSD，其吞吐量為企業(yè)級硬盤的吞吐量，按照上面計算每個存儲服務器應該設置多少OSD時使用的值為110MB/s，于是有：osd journal size=2×110×15=3300MB，考慮到OSD Journal設置太小，會導致Journal文件頻繁清空重寫，也會造成性能損失，需要設置得大一些，一般設置osd journal size為20480，即Journal文件大小為20GB。
歸置組PG數(shù)量要根據(jù)OSD的數(shù)量進行計算，最后算出的結果取一個最接近的2的指數(shù)的值：
PG_num = （Total_number_of_OSD×100） / max_replication_count
對于上述4個存儲節(jié)點的方案，系統(tǒng)Total_number_of_OSD = 4×12 = 48個，假設系統(tǒng)每份數(shù)據(jù)存儲1份副本，即max_replication_count = 2，那么PG_num = 48×100/2 = 2400 ～= 2048。
3 總結
目前，Ceph存在的主要問題仍處于發(fā)展階段。Btrfs雖然具有寫時復制等很好的特性，但是還不成熟，無法在生產(chǎn)系統(tǒng)中應用，一旦它成熟起來可以應用于生產(chǎn)環(huán)境，將極大提升Ceph的性能。
參考文獻
[1]Sage A.Weil.Ceph：Reliable， Scalable，and High-Performance Distributed Storage[D].Ph.D. thesis，University of California， Santa Cruz，2007.
[2]蔡思萌.開源分布式存儲當?shù)繡eph系統(tǒng)搶占企業(yè)應用[EB/OL].http：///a6218346743769497858，2015.
[3]熊文等.幾個常見分布式文件系統(tǒng)特征分析和性能對比[J].集成技術，2012， 1（4）：58-63.
[4]朱榮澤.4種分布式文件系統(tǒng)比較[EB/OL].http：///metaxen/article/details/7108958，2011.
[5]陶然.基于Lustre的HPC產(chǎn)品[EB/OL].http：///a2014/0722/1648/000001648542.shtml， 2015.
[6]劉明.Linux文件系統(tǒng)btrfs簡介[EB/OL].http：///developerworks/cn/linux/l-cn-btrfs/， 2010.
[7]維基百科.JBOD的介紹[EB/OL]. https：///wiki/Non-RAID_drive_architectures，2015.
[8]華為技術有限公司.iStack技術白皮書[Z].深圳：華為技術有限公司，2013.
作者簡介
劉軍軍（1982-），男，烏海人。碩士學位。現(xiàn)為神華準格爾能源有限責任公司網(wǎng)絡工程師。研究方向為小型機技術、云計算技術。