2.2 固化系統嵌入式所涉及的理論依據

論文所涉及的計算機理論主要是基于嵌入式系統的理論，PCI總線、計算機局域網傳輸理論，數據共享理論，操作系統應用等。主要用到了現有的計算機安全技術、實用技巧進行綜合利用，把嵌入式的片上系統與安全、教學、基礎操作系統結合起來。以計算機安全使用為核心，試圖解決教學用計算機系統的常規維護和舊計算機的再利用問題。

人們在計算機發展到DOC階段時，操作系統本身因為存儲容量小，當時是獨立于計算機本身而存在使用的，隨手使用手上的軟盤存儲系統，應用時將磁盤放入驅動器，輸入命令讀取磁盤啟動計算機操作系統。Windows操作系統把人們引入了新境界，同時系統依然是獨立于計算機應用系統而存在的，只是因為容量過大，難以實現小存儲器存儲應用操作系統，所以都是將Windows操作系統事先復制入計算機硬盤中，由計算機自動調入內存來完成啟動過程。現在的Windows PE已廣泛應用在計算機維護方面，其容量小、支持操作系統的基本功能，成為維護計算機系統最有力的助手，而且也能完成一些簡單的文字、管理、程序設計類工作。以上這些都說明了，計算機和操作系統二者是相互獨立的，操作系統的存儲形式，大小容量的增減是可以改變的。

PCI總線本身能夠實現擴展計算機的功能，局部總線能配合要求彼此間快速訪問，或快速訪問系統適配器的存儲器，也能讓處理器以接近自身總線全帶寬的速度訪問適配器，通過PCI局部總線的讀寫傳送，可以實現突發傳送、中繼傳送、連續傳送等多種方式。PCI設備通過Host/PCI橋（通常稱為北橋）連接主處理器總線到基址PCI局部總線，PCI設備器件的設計，只針對PCI總線，而不針對處理器，每個PCI局部總線支持約80個PCI功能，32位PCI局部總線在讀寫傳送中支持132MB/s峰值傳送，64位66MHz的PCI局部總線，傳送速率可達到528MB/s。PCI技術規范基本是公開的，可以自動配置寄存器的全位級別規范，支持自動的檢測與配置。軟件方面是透明的，在與PCI設備或面向擴展總線的同類設備通信時，軟件驅動程序使用相同的命令集和狀態定義。橋支持完全總線并行操作，與處理器總線、PCI局部總線的擴展總線同步使用。PCI擴展槽的主設備可以定義，功能自行設計。這些規范和標準，為設計集成PCI設備成為基本理論規范。圖2-1為常規計算機PCI系統結構模型圖。

圖2-1 常規計算機PCI系統結構模型圖

計算機網絡已經深入發展到生活的各個角落，網絡以其方便快捷傳輸信息的功能給人們的工作和生活帶來了變革，網絡技術已趨向于成熟和完善。局域網絡數據傳輸快、效率高，可以實現共享。教學用計算機主要是基于局域網的應用，網絡模型一般采用總線型、星狀的拓撲結構，速度快節省資源。用于視頻傳輸的技術，流行基于P2P（Peer-to-Peer）的視頻傳輸，能傳輸實時的教學場景畫面，這一點恰好適應了當前教授者與學習者的新需求。教學用計算機局域網內每臺計算機一般有主機，每臺主機內有硬盤、主板、顯卡、內存等構成一個獨立運營環境。相對于整個局域網來說，每臺計算機是一樣的，形成常規的對等網，這樣的網絡更有利于使用P2P的傳輸技術。P2P可以用來進行流媒體通信（如話音、視頻或即時消息），也可以傳送如控制信令、管理信息和其他數據文件，例如NapsterMP3音樂文件搜索與共享、BitTorrent多點文件下載和Skype VoIP話音通信等。P2P引導網絡計算模式從集中式向分布式偏移，也就是說網絡應用的核心從中央服務器向網絡邊緣的終端設備擴散，形成服務器到服務器、服務器到PC、PC到PC，還可以是PC到WAP手機，等等，所有網絡節點上的設備都可以建立P2P對話。P2P傳輸技術對設備要求低，這也是其得以廣泛應用的主要原因。

在局域網的對等網計算機上進行系統、軟件的克隆復制，這是發展較為成熟的技術，通過計算機網絡可以對硬盤特定的區域或整個硬盤進行程序復制、刪除、安裝新程序等，實現應用軟件的瞬間修復、命令信息的傳遞執行等。