2.2 固化系统嵌入式所涉及的理论依据

论文所涉及的计算机理论主要是基于嵌入式系统的理论，PCI总线、计算机局域网传输理论，数据共享理论，操作系统应用等。主要用到了现有的计算机安全技术、实用技巧进行综合利用，把嵌入式的片上系统与安全、教学、基础操作系统结合起来。以计算机安全使用为核心，试图解决教学用计算机系统的常规维护和旧计算机的再利用问题。

人们在计算机发展到DOC阶段时，操作系统本身因为存储容量小，当时是独立于计算机本身而存在使用的，随手使用手上的软盘存储系统，应用时将磁盘放入驱动器，输入命令读取磁盘启动计算机操作系统。Windows操作系统把人们引入了新境界，同时系统依然是独立于计算机应用系统而存在的，只是因为容量过大，难以实现小存储器存储应用操作系统，所以都是将Windows操作系统事先复制入计算机硬盘中，由计算机自动调入内存来完成启动过程。现在的Windows PE已广泛应用在计算机维护方面，其容量小、支持操作系统的基本功能，成为维护计算机系统最有力的助手，而且也能完成一些简单的文字、管理、程序设计类工作。以上这些都说明了，计算机和操作系统二者是相互独立的，操作系统的存储形式，大小容量的增减是可以改变的。

PCI总线本身能够实现扩展计算机的功能，局部总线能配合要求彼此间快速访问，或快速访问系统适配器的存储器，也能让处理器以接近自身总线全带宽的速度访问适配器，通过PCI局部总线的读写传送，可以实现突发传送、中继传送、连续传送等多种方式。PCI设备通过Host/PCI桥（通常称为北桥）连接主处理器总线到基址PCI局部总线，PCI设备器件的设计，只针对PCI总线，而不针对处理器，每个PCI局部总线支持约80个PCI功能，32位PCI局部总线在读写传送中支持132MB/s峰值传送，64位66MHz的PCI局部总线，传送速率可达到528MB/s。PCI技术规范基本是公开的，可以自动配置寄存器的全位级别规范，支持自动的检测与配置。软件方面是透明的，在与PCI设备或面向扩展总线的同类设备通信时，软件驱动程序使用相同的命令集和状态定义。桥支持完全总线并行操作，与处理器总线、PCI局部总线的扩展总线同步使用。PCI扩展槽的主设备可以定义，功能自行设计。这些规范和标准，为设计集成PCI设备成为基本理论规范。图2-1为常规计算机PCI系统结构模型图。

图2-1 常规计算机PCI系统结构模型图

计算机网络已经深入发展到生活的各个角落，网络以其方便快捷传输信息的功能给人们的工作和生活带来了变革，网络技术已趋向于成熟和完善。局域网络数据传输快、效率高，可以实现共享。教学用计算机主要是基于局域网的应用，网络模型一般采用总线型、星状的拓扑结构，速度快节省资源。用于视频传输的技术，流行基于P2P（Peer-to-Peer）的视频传输，能传输实时的教学场景画面，这一点恰好适应了当前教授者与学习者的新需求。教学用计算机局域网内每台计算机一般有主机，每台主机内有硬盘、主板、显卡、内存等构成一个独立运营环境。相对于整个局域网来说，每台计算机是一样的，形成常规的对等网，这样的网络更有利于使用P2P的传输技术。P2P可以用来进行流媒体通信（如话音、视频或即时消息），也可以传送如控制信令、管理信息和其他数据文件，例如NapsterMP3音乐文件搜索与共享、BitTorrent多点文件下载和Skype VoIP话音通信等。P2P引导网络计算模式从集中式向分布式偏移，也就是说网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散，形成服务器到服务器、服务器到PC、PC到PC，还可以是PC到WAP手机，等等，所有网络节点上的设备都可以建立P2P对话。P2P传输技术对设备要求低，这也是其得以广泛应用的主要原因。

在局域网的对等网计算机上进行系统、软件的克隆复制，这是发展较为成熟的技术，通过计算机网络可以对硬盘特定的区域或整个硬盘进行程序复制、删除、安装新程序等，实现应用软件的瞬间修复、命令信息的传递执行等。