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可穿戴计算机硬件体系结构研究

龙翔  
【摘要】: 可穿戴计算机是新一代计算机,具有很多特殊的属性和特点。可穿戴计算机的硬件系统受到这些属性和特点的约束,与一般的计算机硬件系统不同,有着自身特殊的体系结构、实现方案和硬件技术。目前国内外对可穿戴计算机硬件体系结构的研究还很有限,这妨碍了可穿戴计算机硬件标准的制定和实现方案的发展。本论文较为系统的分析了可穿戴计算机硬件系统具备的功能、面临的问题和受到的约束,在此基础上提出了一种可穿戴计算机硬件系统参考模型。并针对主要的两种实现方案——集中主机系统和分布主机系统进行了分析,在总结国外现有的样机和设计方案的基础上,提出现有方案存在的问题,分别给出了改进措施,形成了比较合理的实现方案。 可穿戴计算机硬件系统参考模型主要描述系统的组成部分和组成方式,涉及系统定义,功能模块模型、模块连接模型、体系结构参考模型几个方面。系统定义主要解决可穿戴计算机硬件系统面临的问题集——功能集合、性能集合、约束集合的分析和处理方法。功能模块模型抽象出可穿戴计算机模块的共性——属性集合和关系集合,给出一般化的设计原则和方法。模块连接模型通过对连接类型和连接的传送方式的描述,解决了可穿戴计算机模块之间连接和相互作用的问题。最后在这三个方面的基础上,给出一种可穿戴计算机硬件体系结构模型。 集中主机系统方案是可穿戴计算机最常用的硬件实现方案,典型的系统有MIT的Lizzy和ZeroSpin公司的Riplay系统。现有系统的主要问题在总线结构、机械结构和散热方式三个方面。针对这三方面的问题,本文给出了优化的总线结构、考虑可压缩性的机械结构和无风扇散热方案的改进措施。 分布主机系统是可穿戴计算机硬件实现方案的重要发展方向,典型的系统是MIT的MIThril。Mithril存在的问题主要是分布模块的连接方式——Body Bus和Body Network以及穿戴方式对人体工学的考虑。本文提出了采用最新的3GIO总线标准的系统连接方式和体系结构,采用无线连接的方案和一种结合人体工程学的比较合理的穿戴方案。


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