时间:2023-03-16 16:27:44
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这一技术主要是以电话系统为主发展起来的,电话机和交换机是传达技术的重要途径,可以在光电领域中得到较快的传输。有些电视台主要利用双音多频技术来实现传输相关的指令,同时还能够根据节目的需求来插播重要的节目内容。有些广播电台主要采用的是DTMF技术来实现城市应急系统的建设,广播的终端设备应该得到自动控制,进而对一些波段或者是网络中的恶意攻击及进行防范。这种技术的功能性比较强,逐渐实现了控制系统的高效性。
2常用应急广播远程唤醒技术
从我国现如今的应急信息程度上看,存在的主要问题就是系统的统一性得不到满足,而且技术手段比较复杂,采用的唤醒式技术也存在着明显的差异。接下来,笔者就对不同的唤醒技术进行深入介绍:
2.1调频副载波
所谓的调频副载波主要是在调频广播进行的过程中,根据基带中空余的频谱来进行相应数据和声音的传递。这种技术在实际应用的过程中主要表现出的特点就是投资少,应用范围广以及频谱节约程度高等特点。其中比较常见的技术类型包括SCA信道,RDS数据系统以及RBDS等等。从这些系统中可以看出,RDS系统的应用方式比较典型,接下来,笔者主要以这一系统为例,着重分析调频副载波传送技术的重要性。这一系统的工作原理比较复杂,在构成RSD信道之后,和相应的立体声广播中的主副信道以及导频等构成调频立体声广播的基带信号,然后对高频主载波进行调频。另外,还需要根据发射机本身的RDS功能来增加激励器。与此同时还需要和相应的数字解码器相匹配,同时加大RDS副载波的信息频率,通过记录,这一设备的待机状态和科学的运行频率是相连接的,应急信息的播放也是经过这一程序进行的。
2.2TS流方式
在应急广播信息的传输和远程终端的共同作用下,实现了自动唤醒。在实际的应用中可以根据相关信息技术的规定作为标准和依据,通过数字电视以及卫星电视等形式逐渐对传输的流程进行完善和改进。第一,适配封装。在接收广播消息时,需要对其进行解析,这一过程中主要采用适配封装的形式。最终以适应TS流的传输为主,输送到插入设备中,提供广大受众紧急信息的传输,同时还可以通过编辑软件或者是编辑系统来实现字幕的添加,在这一过程中又适配封装成字幕指令,同样传输给插入设备。控制ASI切换器,当有紧急广播消息时,切换到插入了紧急广播表的Ts流;当无紧急广播消息时。切换到正常播出的TS流;将设备工作状态信息反馈给消息接收设备。第二,播出插入:根据播出插入指令。可以通过以下三种方式进行应急广播预警信息的:在正常播出的Ts流中插入紧急广播表;在原电视节目的视频图像中叠加字幕;将原广播节目替换成紧急广播节目。第三,ASI切换:在切换设备中,根据播出插入指令,完成正常播出的Ts流到紧急广播节目流的切换。切换时需在收到应急指令和确认紧急广播节目流正常传输的基础上进行切换;控制ASI切换器,当有紧急广播消息时,切换到插入了紧急广播表的TS流;当无紧急广播消息时,切换到正常播出的TS流。第四,数字电视接收终端,通过解码TS流,判断是否需要自动唤醒带电终端播放应急广播消息。
2.3CMMB
CMMB系统在设计的过程中将紧急广播技术融入到其中,这种系统具有一定的特殊性,通过消息格式的不同来传输紧急的广播消息。在此过程中还根据国家颁布的相关规定来对紧急广播数据的相关信息进行封装,具体来说,其步骤主要表现在以下几个方面:第一,紧急广播的消息主要包括上、本和下级,同时还要根据消息的相关来源和类型做好消息的排队工作。第二,在应用的过程中,要将广播消息进行拆除和封装,使其形成一个或者是多个紧急广播表,来对不同的数据段进行承载。具体来说,广播表的整体结构和复用帧运行程序比较复杂。第三,需要将紧急广播的数据段和CMMB系统相互配合使用,其中包括紧急广播表的相关数据信息,广播的顺序号码以及紧急广播的时常等等。第四,复用封装紧急广播表也是一种普遍的应用方式,可以通过无线数字广播以及卫星等系统来进行数据和信息的传播。其播放终端以多媒体终端为主。第五,在接受终端接收到广播信息之后,需要对其进行解封装,将消息进行合格处理。在实现远程唤醒工作中,需要对复用帧的格式做好分析。同时按照移动多媒体广播的相关规定来做好标识工作,实现中断设备的自动接收。这就是CMMB系统的最终工作原理,也是应急广播技术应用的主要方式。
2.4调频共缆
调频共缆技术是指利用FM频率调制技术将广播,被调制的广播音频和控制信号与有线电视节目共用CATV同轴电缆,光电网络传输,即共缆。广播音频、广播控制和有线电视信号在CATV同轴电缆/光电网络中,各自采用不同的频段传输,不会产生交互调制现象。运用到应急广播预警信息系统中,调频共缆技术可以实现上、下级信息的自动切换及终端自动唤醒接收预警信息的功能。以村镇规模为例,可以采用调频信号同频陷波式插入技术对单一行政村运用调频共缆技术。实现应急广播的远程唤醒。对单一行政村也可以采用调频信号高电平压低电平式插入技术,实现村级应急信息的插入和远程终端的自动唤醒。采用调频共缆技术可以通过广播光信号插网和电话远程播控联网等联网技术实现对由多个自然村形成的一个行政村的应急信息远程控制。
2.5双音多频信号
双音多频信号(DTMF)是由贝尔实验室开发的信令方式,通过承载语音的模拟电话线传送电话拨号信息。在应急广播系统中,通过将双音多频信号作为控制信号,实现有线网络或无线网络之间有效的通信识别和可靠的远程控制响应。第一,者直接用手机经市话网拨打应急系统的电话接入号码。第二,电话智能接入器可以自动进行来电铃流检测、摘挂机处理,可以实现语音提示、身份识别(密码认证+语音识别)、电话按键指令转发和登录者分级管理等功能。第三,双音频信号巡检码发生器产生的双音频巡检码信号用于指示用户登录的休眠工作状态,当处于电话登录休眠状态时,双音频信号巡检码发生器就不断产生连续的DTMF双音频信号,此时广播系统的终端收到该巡检码信号后,将拒绝启动应急广播。播出正常的FM调频节目。若没有双音频巡检码,终端经过判断后启动应急广播。第四,专用频点FM调制器和混频发射器,用于对专用音频信号(电话按键、巡检码等双音频信号和语音音频信号)进行调制并和其他普通频点的FM节目信号进行混频发射,通过有线(CATV)或无线FM广播方式发送到终端。
3适用于我国广播电视系统现状的应急广播远程唤醒技术
3.1完备性
要支持多部门、多传输通道、跨区域的传输和,以适用于不同应急事件、不同传输通道损毁情况时的要求。在保证中波广播、短波广播两种常用的有效传播手段的同时,尽可能实现在多种广播电视通道中的透明传输。
3.2兼容性
在尽量不改变现有广播电视传输系统的现状。实现与现有传输系统的无缝对接,实现与现有应急广播体系和各省市应急终端的合理对接。
3.3安全性
有别于普通广播电视节目内容,应急广播系统的内容极为敏感,内容与目标区域、时间有高度的相关性,所以必须在系统的全链路考虑安全防范问题。
4结论
关键字处理器;动态功耗;温度监控
1引言
随着CPU集成度和运行速度的不断提高,其功耗也越来越大,导致CPU的运行温度越来越高,并成为CPU技术发展的瓶颈。CPU的温升不仅影响CPU技术的进一步快速发展,而且直接影响CPU的稳定性和使用寿命。如何抑制CPU的温升和迅速降低CPU的温度成为CPU设计和使用的一个重点。
CPU设计者主要从体系结构设计、集成电路半导体材料选择、CPU内功能电路布局、CPU几何尺寸等方面把握CPU的理论功耗和表面散热途径。CPU在完成设计并成为产品以后,在使用的过程中,它的实际功耗和散热效率会因不同的使用环境而有所不同。CPU的使用环境包括周围温度、气压、通风、供电电压、时钟频率、散热措施、负荷特点等。本文重点讨论各种温控技术,并且给出解决降温的各种措施。
2影响CPU温升的因素
CPU的温升取决于两大方面,一个方面是CPU工作不断产生的热量累积;另一个方面是对CPU产生的热量的导散。热量增加和散热不畅都会导致CPU的温度上升,并造成对CPU的损伤。
CPU的热量来源于它的功耗,根据CPU功耗与供电电压和工作频率的关系可以看到供电电压和工作频率是影响CPU温升的两个重要因素。
CMOS电路CPU的动态功耗为P=CV2f,其中C表示电路负载大小,V表示供电电压,f为工作频率。可见工作频率f与芯片的动态功耗成线性正比例关系,供电电压V的平方与芯片的动态功耗成线性正比例关系,对于一颗CPU来说,电压越高,时钟频率越快,则功率消耗越大。因此,在能够满足功能正常的前提下,尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到较好的效果。对于已经选定的CPU来讲,降低供电电压和工作频率,也是一条节省功率的可行之路。
3CPU的温控技术[1][4][5]
3.1外部温度监控技术
对CPU温度监控通过“外部监测”措施—即通过主板CPU插座下面的热敏电阻来监测CPU工作时的温度。CPU插座内采用立式或贴片式的热敏电阻。整个监测过程全部是由主板来负责,热敏电阻直接将所监测到的数据传给主板上的温控电路,如果监测到CPU的工作温度超过在BIOS中的预设值时就会自动断电关机或报警。采用此种方式的优点是体积小、价格低,使用方便,不过在监控处理器温度时明显存在缺陷,比如用此类监测方式得到的温度往往是CPU底面的温度,而不是内核温度,温度读数是由监控芯片根据温敏电阻的阻值变化计算得出,而且此类接触式测试受外部环境影响较大。如果热敏电阻与微处理器接触不够紧密,微处理器的热量不能有效地传送到,所测量温度会有很大误差。有些主板上采用SMD贴片热敏电阻去测量微处理器温度,其测量误差比直立式热敏电阻误差更大,因为这种贴片元件很难紧密接触到微处理器。故此类CPU温控结果误差性极大、反应不灵敏,所得结果仅仅只供参考。这就带来了一个十分严重的问题∶表面温度不能及时反映微处理器核心温度变化,从而形成一个时间滞后的问题。因为核心温度变化之后要经过一段时间才能传送到微处理器表面。相比之下,表面温度反应十分迟钝,其升温速度远不及核心温度,当核心温度发生急剧变化时,表面温度只有“小幅上扬”。Pentium4和AthlonXP等最新的微处理器,其核心温度变化速度达30~50℃/s,核心温度的变化速度越快,测量温度的延迟误差也越大。在这种背景之下,如果再以表面温度作为控制目标,保护电路尚未做出反应,微处理器可能早已烧坏。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(温度偏差修正)的CPU内核心温度监测温度修正方案来纠正此种CPU温控所带来的偏差。所谓“温度偏差修正”就是指当系统采用外部测量法时,必须在测量结果的基础上增加一个温度偏差值:即BIOS中显示的温度值=实际测试值+温度偏差值。这个偏差值由主板热敏电阻、临界温度等因素来决定,当系统设定以后它就是一个常量(通过刷新BIOS可以改变这个值)。这些措施在一定程度上可以减小误差值。但是,问题仍不能得到根本性解决,比如对于突发事件(如风扇脱落)所带来的温度急剧提升完全不能及时做出反应。为此我们考虑采用内部温控技术。
3.2内部温控技术
针对外部温度监控技术的不足,CPU厂商在CPU内核里面加入了一个专门用于监测CPU温度的热敏二极管,将CPU温度来引了“内部温控”时代。在这里整个处理器温度监控系统可分为外部控制型和内部控制型两种基本结构。外部控制型监控系统,其实就是主板的温度监控电路,它有三种基本存在形式∶一种是采用独立的控制芯片,,这些芯片除了处理温度信号,同时还能处理电压和转速信号;第二种形式是在BIOS芯片中集成了温度控制功能;第三种形式是南桥芯片中集成温度控制功能,目前新一代南桥芯片都有温度监控功能。而内部控制型监控系统则是指CPU内核心中整合的热敏二极管,这个热敏二极管的正负两极作为CPU两个针脚直接来通过主板CPU插座和主板的温度监控电路相连。在整个监控过程中,当CPU工作时,热敏二极管就将感应到的数据变化传输给主板的温控电路,由主板的一个特定逻辑运算电路通过所接收到的数据计算出CPU的内核温度,如果计算出来的温度高于预设温度警戒线时,系统就会自动在瞬间切断CPU核心电压,使CPU停止工作并让系统挂起来,从而可以很好地保护CPU不被烧毁。P2、P3及AthlonXP处理器都是采用了此种技术。这种方法反馈回来的温度并不是很准确,往往要比CPU核心温度低5度左右。为防止它的处理器过热烧毁推出了S2K总线断开技术:即当处理器内核温度过高时,系统会发出一个HALT指令(HALT改指令的意思是在没有要处理的指令和数据时将处理器挂起),当CPU接收到HALT指令时,处理器会转到相应的等待模式,这种模式只需要消耗较小的功率。
通过在CPU内核整合热敏二极管来控温已经是一种能很准确监控CPU核心温度的方法了,而且配合主板的温控电路就能即时保护过热的CPU,使其不至于在风扇突然停转或意外脱落时CPU被烧掉。但此类内部温控技术存在一个弊端,那就是在CPU温度过高时通过直接关闭电脑来达到保护的目的,这样会导致数据因为未能及时保存而丢失,忽略了数据的价值往往要比一个CPU的价值要高的可能性。而且热量不稳定可能导致系统不稳定,如果电脑死机或程序进入死循环,就会失去监控作用,也就无法保护微处理器了。
3.3热量控制电路
为弥补第一代内部温度监控技术的不足,Intel在Northwood核心P4中引入了第2代内部温度监控技术—热量控制电路(ThermalControlCircuit,英特尔又将它命名为热量监视器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的温控电路的特点是内部仅拥有一个热敏二极管不同,而Northwood核心P4的热量控制电路拥有两套热敏二极管。其中一套热敏二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统,这套装置像传统的内部温控技术一样通过关闭系统来保护CPU,不过只是在紧急情况才会自动关闭。第二套热敏二极管放置在CPU内核温度最高的部位,几乎触及ALU单元,并作为热量控制电路的一个组成部分。在CPU工作中,这两套热敏二极管的电阻会因温度而变化,因此通过它的电流也会随着CPU的核心温度而变化,通过与内设参考电流的比较,系统能够判断当前电流是否达到了临界点。如果CPU最热的地方超过一定值,第二套热量温控装置会发送一个PROCHOT#信号使热量控制电路系统开始工作,通过减小CPU的负载来降温,其实这套热敏二极管起到波动调节作用。Pentium4的热量控制机制并非是减少时钟频率,而是减少其输出的有效工作频率。当温度正常的时候,ALUs(算术逻辑运算器)将会接受到一定的频率。但当主板检测到CPU的核心温度达到一个特定的临界值时,热量控制电路就开始发送PROCHOT#信号,将空置的时钟周期插入到正常的时钟周期内,发送到CPU的调节信号如图1所示。
图1发送到CPU的调节信号
PROCHOT#激活的无效周期会将某些正常时钟周期省略掉,使得最终发送给CPU逻辑运算单元的信号频率就会有所降低,从而通过降低CPU的工作效能来达到降温的目的。随着温度的降低,热量控制电路将会开始减少空时钟周期的数量以使CPU返回它原来的工作模式。只要CPU核心温度比临界值低1度时,热量监视器就会停止发送过热信号。热量控制单元就会停止产生空的时钟周期,CPU的性能也就恢复到正常值,过热保护系统被激活只需十几亿分之一秒,我们还可以在Pentium4主板的BIOS中选择超警戒温度来进行控制。当处理器的任务周期(dutycycle)占全部周期的比例越大说明处理器的工作效率越高,其可以调节的比例在12.5%到87.5%之间,选择的数值越小,则任务周期的比例越小,效率降幅反而越大,我们还可以利用PROCHOT#引脚功能保护主板的其它元件。当供电模块的温度超出警戒温度时,监控电路输出低电平到PROCHOT#,从而激活TCC,通过降低微处理器功耗来达到保护供电模块及主板其它元件的目的。
4抑制CPU温升的措施
4.1风冷散热系统
风冷散热系统由散热片和风扇构成,判断散热片的好坏的重要依据是表面积的大小,采用众多的鳍片来提高散热效果。散热片的内部和边缘需要设置合理的导风通道,散热片的切割面要磨光,以使其能与CPU表面完全结合。滚珠轴承的寿命、噪音、发热量远较含油轴承好。工作电压为12v,耗电量在十瓦之内。不少人认为风扇转速越高,那么在同一时间内,从CPU上带走的热量就越多,这样CPU就越容易冷却,事实并不是如此。如果风扇的转速超过其标准值,那么风扇在长时间超负荷情况下运行时,从CPU上带走的热量就比在高速转动过程中产生的热量小,这样时间运行得越长,热量差也就越大,高速运转的风扇不但不能起到良好的冷却效果,反而使CPU温度大幅提升;况且,散热风扇的转速越高,可能在运转过程中产生的噪音就越大,严重的话可能让风扇或者CPU报废;另外,要想让风扇高速运转,还必须有较大的功率来提供动力源,而高动力源是从主板和电源中的高功率中获得的,主板和电源在超负荷功率下就会经常引起系统的不稳定。所以,风扇转速越高冷却效果越好的说法是不成立的。从理论上分析,风扇功率越大散热效果应该越好,但这样的理论成立是在一定的前提之下的,也就是说在风扇的运行功率不超过额定运行功率的条件下,功率越大的风扇通常它的风力也越强劲,散热的效果也越好。而风扇的功率与风扇的转速又是直接联系在一起的,也就是说风扇的转速越高,风扇也就越强劲有力。不能片面地强调高功率,这需要同计算机本身的功率相匹配,如果功率过大,不但不能起到很好的冷却效果,反而可能会加重计算机的工作负荷,从而会产生恶循环,最终缩短了CPU风扇的寿命。因此,用户在选择CPU风扇时,不能错误认为风扇功率大其散热效果肯定会好,而应该根据够用原则来选择与自己电脑相匹配的风扇。并且在选择好风扇之后能够根据实际情况选择合适的机箱,从而更好地降低CPU的温度。
4.2半导体散热系统
半导体制冷器由许多N型和P型半导体材料排列组成,N、P之间是铜、铝等金属材料,外面是绝缘和导热良好的陶瓷片。通电后,电子由负极出发,经P型半导体吸收热量,至N型半导体放出热量。冷端接到CPU,热端接到散热片,由风扇将热量排出。这种散热系统消耗功率为10w至50w,增加了微机电源负担,本身产生大量热,容易造成半导体散热片的高温烧毁,低温一面容易产生露。
4.3液氮散热系统
液氮散热系统的工作原理是将主板、CPU等部件密封于一个空间里并抽成真空,CPU被内部充满液态氮的玻璃容器密封。进行类似水冷的循环散热。,它的特点是冷却能力强,但制造工艺复杂,容易结霜产生露水。
4.4软件降温
软件降温利用了CPU“空闲挂起”指令进行工作,从而实现了CPU的降温及功耗的降低。“空闲挂起”就是指在一段时间内没有接收到指令,CPU自动进入低耗能的休眠状态,降温软件缩短了CPU进入休眠状态的等候时间,从而减少了热量的产生。降温软件占用约1%至3%的系统资源,使CPU下降3至10℃。但是当CPU进行实时多任务的工作时,CPU能够得到“空闲挂起”的机会不大,这种情况下,软件降温的作用便失去了。
5结论
本文从CPU升温的因素说起,接着详细地介绍了当前几种主要的CPU温控技术,并分析每种温控技术的优缺点,接着介绍了当前的几种主要的CPU降温措施。
参考文献
[1]C.M.Krishna,Yann-HangLee.Voltage-Clock-ScalingAdaptiveSchedulingTechniquesforLowPowerinHardReal-TimeSystems.IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS,VOL.52,NO.12,DECEMBER2003
[2]Jung-HiMin,HojungChaandVasonP.Srim.AnEfficientPowerManagementMechanismforWiFi-basedHandheldSystems.WirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing,2006.WiCOM2006.InternationalConferenceon
[3]BishopBrockandKarthickRajamani.DynamicPowerManagementforEmbeddedSystems.SOCConference,2003.Proceedings.IEEEInternational[Systems-on-Chip]
【关键词】媒介;媒介技术;传播
传播学作为一门独立的学科从创建到现在,不过是几十年的历史,然而传播作为一种社会性的现象则是和人类社会的产生是同步的。并且,媒介和传者与受者两者一样,是作为最基本的传播要素而出现的,它是信息传递和接受的手段、载体。在最初的传播历史中,媒介表现为语音、语言和一些简单的符号等形式,随着科技的发展,媒介的技术含量越来越高。随着现代印刷机的发明,传播第一次有了现代性的意义,开始跨越以前人类想象力的极限,摆脱了时间性与地域性的制约,使地球上每一个个体都身陷于现代传媒的巨大旋涡之中。伴随着工业革命的继续发展,电台、电视等媒介也竞相跃上传播的舞台,并且,每一个媒介的产生,都在很大意义上影响了人类的生存境况,甚至同人类社会的变迁与文明的发展有着莫大的关系。特别是电视的发明与成熟,其作用更是巨大,这也使得媒介技术分析的现实意义迅速而明晰地凸显出来。在媒介分析理论界中至今享有盛誉的理论大师:雷蒙·威廉斯、麦克卢汉、梅罗维兹都有着自己对独特的理论思辩。
20世纪的最后十余年的时间里,更是科技日新月异、信息技术更新提速的年头,数码技术、光纤卫星通讯技术、电脑网络技术大放异彩。在所有这些技术逐渐走向融合和协调的基础上,世界性的因特网迅速崛起,成为人类历史上前所未有的崭新媒介,它不但打破了地域限制和国家疆界,还打破了文字、声音、图象等各种符号形式的隔膜,更使得个人的单向传播(自我传播)、人际传播、组织传播、大众传播等各个层次类型和规模的传播走向统一。其影响的触角也正伸向人类社会生活的各个方面,渗透到全世界的各个角落。对于传媒界而言,这些变化中包含着新的挑战和机遇,对于传播学研究界而言,这些令人激动的变化构成推动媒介分析研究的动力:一方面,要对信息传播新技术、新媒介、新环境、新实践作出深刻的分析和解释,离不开传播学理论的指导。另一方面,传播领域层出不穷的新变化,将一系列有关信息传播高新技术同社会发展的关系新传播研究课题摆在了学术界面前。将传播学理论研究和应用研究相结合,从前人的成果中获取启示,而又追求联系实际充实传播学理论,这是时代赋予传播学界的双重任务。媒介分析作为以媒介技术为焦点、以媒介分析及其发展同人类社会变迁的关系为核心的研究部类,正为这样的研究提供了极好的切入口。
一提到媒介分析理论,很多人第一个想起的名字便是麦克卢汉,殊不知,麦克卢汉的媒介分析理论在很大程度上是受英尼斯的影响,他自己也把英尼斯称为“良师”。早在20世纪50年代初期,英尼斯就在他的专著《帝国与传播》、《传播系统的偏向性》中广泛分析了人类转播的各种形式、各种技术手段,提出了一种把传播技术及其发展同人类社会变迁、文明发展史联系起来考察的媒介理论。比起麦克卢汉的媒介分析理论,英尼斯的媒介理论要早问世十多年。
英尼斯从20世纪40年代初起,在他生命的最后10来个年头里,他把传播置于人类历史运转的核心位置进行研究,并在此基础上形成了他的媒介理论。这一理论认为,一切文明都有赖于对空间领域和时间跨度的控制,与之相关的是传播媒介的时空倾向性,因而文明的兴起与衰落同占支配地位的传播媒介息息相关。英尼斯认为任何传播媒介都具有时间偏向或空间偏向,也就是说,传播媒介或具有长久保存但却难于运输的倾向性,或具有易于运输却难以保存的倾向性,前者便于对时间跨度的控制;如羊皮纸、石头等,英尼斯将其称为“偏向时间的媒介”;后者便于对空间的控制,如轻便的纸张,英尼斯将其称为“偏向空间的媒介”。根据英尼斯的观点,就这两种媒介同权利结构的关系而言,“偏向时间的媒介”有助于树立权威,从而利于形成等级森严的社会体制;“偏向空间的媒介”则有助于远距离管理和广阔地域的贸易,有助于帝国领土扩展,从而有利于形成中央集权但等级制度不强的社会体制。英氏还探讨了媒介的时间偏向和空间偏向两者之间的平衡对社会稳定的影响。他的媒介理论认为,建立在强调时间偏向的传播手段或强调空间偏向的传播手段基础上的两种不同的权威和知识垄断——宗教的或国家政府的,道德的或科技的,是帝国兴衰的主要动力、文明兴衰的主要动力。这种理论还把时间偏向和空间偏向视为辨证的统一体,认为一味地向时间倾斜和向空间倾斜会造成社会不稳定,一个稳定的社会离不开维护时间倾向和空间倾向间平衡地机制。
英尼斯的媒介理论最重要的一个特点是作者对科技理性的怀疑态度,尽管英氏很看重媒介技术发展史在文明发展史上的作用,但他并未从新的传播媒介的出现中看到解决现代文明中如下重要问题的希望:如何发展道德的力量去和物质科学所释放出来的力量向抗衡,以维持一种社会的平衡。例如,他在《传播系统的偏向性》一书中,英尼斯对知识的机械化中所隐伏的问题作了如下的评论:“机械化强调了复杂性和混乱,它造成了知识领域的垄断。对于任何文明而言,如果它不屈服于这种知识的垄断的影响,对此进行一些批判性的调查和提出批判性的报告已成为极其重要的事项。思想自由正处于被科学、技术和知识的机械化及伴随他们的西方文明摧毁的危险之中。”也许尽管英尼斯在对待科技的态度方面的悲观论调和怀旧情绪并不可取。但是他对现代西方文明过于强调物质科技的力量,忽视道德力量的批判性思考确是每一个习惯于独立思考的知识分子所必须尊重的。
假如说英尼斯是将媒介技术与人类文明发展史联系起来进行思考的先驱,那么麦克卢汉则是继续开拓这一领域、并在传播学领域研究中确立以媒介技术为焦点的研究传统的关键人物。麦克卢汉提出的媒介理论以其一系列大胆新颖的论点,迅速在西方学术界引起了重视,非但如此,他还在美国媒体与大众之间掀起了一阵麦氏风暴。
麦克卢汉最为重要的一个论点应该是“媒介即讯息”,这即是麦克卢汉与另一学者合著的一本重要著作的书名,也是其媒介理论的发人深思的主题。麦氏从功能和效果两个方面阐述了“媒介即讯息”的论点。首先,麦氏从媒介技术的功能作用的角度理解“内容”,提出任何媒介的“内容”总是另一媒介。“言语是文字的内容,正如文字是印刷的内容一样。而印刷则是电报的内容。如果有人要问,‘那么言语的内容是什么?’那么就有必要回答说,‘它是思想的实际过程,这本身就是非言语的’”。此外,麦克卢汉还从媒介技术的社会影响、效果的角度赖理解“内容”,认为一种新的媒介一旦出现,无论它传递的是什么样的讯息内容,这种媒介本身就会引发社会的某种变化,这就是它的内容,也就是它带给人类社会的讯息。
麦克卢汉另一个重要的观点就是其“媒介是人体的延伸”理论。他把媒介技术比作人体或人类感官的延伸,并提出了“感官的平衡”的概念。他指出,使用不同的传播技术会影响人类感觉的组织。例如,文字与印刷媒介是视觉器官——眼睛的延伸,广播是听觉器官——耳朵的延伸,而电视则是全身感觉器官的延伸。麦氏根据人类历史上占主导地位的传播方式手段的演变,把人类社会分为三个主要时期:口头传播时期、文字传播时期以及电子传播时期。在每个时期,人类感官之间的相互作用以及思维的方式都有其自己的特点。与此相应的是部落文化、脱离部落文化和重归部落文化。他认为人的感觉需要平衡,任何一种感觉一旦占据主导地位,那么另外的感觉的作用被人们所疏远,这样的个体不会是健全的。而新兴的电子传播时期,将会使人重新走向和谐,使人的各种感觉重新达到平衡状态。另外,麦还有关于“冷媒介、热媒介”的理论。
二人把媒介技术置于人类文明发展史的大背景进行考察,强调媒介技术本身的作用,在传播学研究中开创了以媒介技术为焦点的新的研究传统。这是此二人学说的重要历史地位。但是,他们的理论也存在着重要的缺陷:陷入了唯技术决定论的悖论。他们的媒介理论都失之于过分强调媒介技术的作用,把媒介描绘称导致社会变动的最大动力。从而被学界批评为陷入唯技术决定论的极端。这是我们在阅读他们的著作,吸取其精华思想时所必须警醒的。除此之外,两人在写作中,常常对一些基础的定义未作明确的界定,而为了追求一种夸张的风格造成了思维逻辑上的混乱。这一点也同样需要读者加以注意。
与此二人形成鲜明反差的是英国著名学者,西方批判学派中的社会文化学派的理论先锋、西方的文化批评家雷蒙·威廉斯。威廉斯毕生致力于文化研究,于他而言,大众传媒研究是其中一个重要组成部分。他认为,文化研究就是研究整个生活方式的组成部分之间的关系。首先,他认为,对媒介文化研究要运用一种整体的、历史的、动态的观点。其认为,文化现象(包括媒介文化)是和所有社会现象紧密联系的一部分,它们的变化牵涉到所有社会现象包括内在结构的变化,是一个永不停止的运动过程,“在任何时候,它都即包括对现代的反应,也包括对历史的延续。”其次,他把文化研究同社会制度联系在一起,试图探询文化制品与社会制度之间的关系。这可以从他以下观点看出来:第一,强调社会传播过程就是意义和定义在社会上建立并且历史地演变的过程,强调传播和社会制度机构、习俗之间关系密切。第二,指出大众传播的商业形式并非象某些人吹嘘的那样是自由的大众传播模式,而是一种实际上由商业系统控制社会的模式。第三,指出文化现象的复杂性以及传媒文化中的种种问题的社会性。他反对非此即彼的简单两分法去看待社会文化问题,大众文化中存在着内容低劣等问题,但并不是孤立的,他主张把他们看作社会问题,其背后有着复杂的社会原因,这其中包括:对过去真正的通俗文化传统的蔑视;作为人类文化伟大成就的伟大文化传统又被搞成少数人的独占;投机商们的乘虚而入。
对于传媒科技发展与社会关系这一问题,威廉斯批评了传播界占有显赫地位的两位大师的理论,一是拉斯韦尔的传播模式,二是麦克卢汉的媒介理论。威廉斯对拉斯韦尔的传播模式颇为不满,他认为这一模式遗漏了对真正社会与文化过程至关重要的“意向”问题,如果忽略了为什么目的而传播,那么就等于忽略了所有真正的社会与文化过程。这涉及到传播过程所指向的意向和利益等问题。他进一步指出,西方传媒的真正意向常常与有关当局公开宣言的意向有很大的区别,并与那些假象的一般的社会过程中的情形有很大区别。只有对意向的正确分析,才能更深的理解西方传媒的内在制度。
威廉斯也在以下几个方面对麦克卢汉的媒介理论提出了自己的批评,首先,他认为在麦氏的媒介理论中,实际上见不到社会的踪影,它丝毫不能解释不同的媒介特征与特定的历史文化情境及意向之间的相互关联。麦氏的理论虽然关注到不同媒介不特殊性,但只是把它们臆断地指派给媒介的心理功能。其次,麦氏的理论不但认可西方社会与文化的现状,而且尤其认可这种社会文化状况的内在倾向。也就是说,它缺乏对西方社会与文化状况及其发展趋势的理性批判,最后,麦的理论中还存在着严重的逻辑混乱的缺陷。
在提出对这两者进行批评的同时,威廉斯也谈到了自己对媒介文化意向与社会科技发展关系的看法:第一,所有技术的创造与发展都是为了有助于已知的人类实践,这是基本的意向因素,但却不是唯一的。第二,在许多情况下,技术往往产生原先并未预料到的使用情况与效果,他们也是对初使意向的真正的修正。第三,真正的决定是一个过程,一个牵涉到整个现实的社会过程,受到各种因素的制约。
总之,媒介技术是媒介发展的一个重要层面,它往往能引起巨大的传播方式的变革,从而导致社会本身巨变。所以媒介技术不仅仅是一个技术性的定义,其蕴涵的社会含义值得更多有识之士对其进行更深入的研究。
【参考文献】
1.1晒种:由于棉种休眠期长,需要较长的后熟时间。通过晒种可以起到打破休眠,杀死种子表面病菌的目的。
1.2浸种:用缩节胺200mg/L浸种12小时,幼苗侧根数量增加30%以上,地上部分生长放慢,节间适中(3.4-4.5)cm,出叶速度并不降低,初始果枝平均下降一个节间。苗期一般不需要化控。如雨水多则可视情况轻控。
2蕾期调控
2.1中耕:可以有效提高地温,促进棉苗根系发育。中耕深度先浅后深,做到碎土良好,达到增温保墒的目的。
2.2叶面施肥:补充棉花苗期生长所需的微量元素,硼、锌及少量的氮、磷肥。
2.3受灾棉苗、僵苗一促为主,采取中耕、喷施赤霉素、叶面肥,对发生干旱的面田要提前灌水施肥促苗早发。
2.4喷施缩节胺,增加叶片叶绿素含量,促进花芽分化,控制基部节间伸长,主茎日生长量控制在0.7-0.9cm之间为宜,根据品种、土壤肥力、长势长相、天气状况适当调整化控浓度和次数。
3花期调控
3.1此时期是棉花营养生长和生殖生长旺盛期,又是水肥供应充足期。在灌水前3-4天必需对棉田进行缩节胺化控,用量在3-5g/667㎡.施用缩节胺次数、时间、用量应结合气候水情、品种、土壤肥力、长势长相灵活掌握。再用药量上掌握前轻后重的原则。为防早衰进行二次追肥,施尿素8-10kg/667m2。
3.2打顶整枝:通过择除顶心,去掉顶端优势,抑制营养生长,促进生殖生长,使养分有效的运输到生殖器官,防止早衰,保证秋桃成铃。
3.3打群尖:抑制叶枝和果枝生长,改善群体通风透光条件,保证蕾铃正常发育。
3.4去叶枝、推株并垄:改善田间通风透光条件,促进底部棉铃的发育。
4吐絮期调控
针对贪青晚熟的棉田。于9月20日前,在最高温度高于20℃前的几天使用40%乙烯利120-150g/667m2加水3.5kg均匀喷施在全株棉叶上。
钢琴是一门独奏性很强的乐器。随着科学的进步、乐器质量的改进,钢琴的表现手段和音色的变化更加丰富起来。钢琴演奏法和技巧随着钢琴艺术的发展而发展起来的。古典乐派的钢琴作品主要是手指的艺术,追求音色的清晰明亮,颗粒性强而且均匀;浪漫派时期的钢琴艺术侧重表现人内心的情感,因而音色更加具有情感色彩,显得甜美而深沉、辉煌而华丽;以肖邦、李斯特为代表,他们在技巧上继承了古典派,在手指技巧的基础上使用了手腕、手臂以及整个躯体。到了现代派时期,不同作品在技巧上要求变化很多,更细腻,个性也更强烈。
一、钢琴技巧是通过手指、手腕、手臂等各个部分科学的、严格的训练而获得的
1.课堂上老师传授的是钢琴技巧和音乐的途径,而掌握技术只有通过练习来实现。有了正确的弹奏方法,才能获得表达情感的手段。有多少音乐就有多少技术。如果说,钢琴技巧训练主要分为手指和手腕两部分的话,那么弹奏的决定因素是手指。因为它直接与键盘接触而发声,因而加强手指独立性的训练,使指尖力量集中,并能很好地控制键盘,这是完全必要的。只有手指训练好才能弹出既清晰又明亮的声音。但只有手指良好的触键,而手腕过于坚硬,则发音会干涩、单薄。相反,如果只有手腕的松弛而没有手指的独立性,声音也会缺乏颗粒性而含糊不清。因而,钢琴的良好触键必须是手指独立、手腕松弛灵活及整个手臂重量互相协调作用的结果。声音的效果与弹奏方法是一致的。所以,在基本功练习中,必须重视手指与手腕的训练。每一个想学好钢琴的人在学习过程中会遇到许多问题,如怎样发出好的声音,怎样训练好的基本功。但弹琴放松是必要条件。有了手腕的放松、胳膊的放松、身体的放松等条件,才能弹奏出好的、动听的乐曲。
2.手腕的放松是获得弹奏的关键。手腕是保证手指能有效并自如去适应弹奏中千变万化的关键部位,是连接手指与手臂的纽带。弹奏的力量如果“通”“透”,很容易把手臂的自然力量送到指尖,这就要通过手腕这一关节。如果手腕抬得过高或过于僵硬,力量就会停留在小臂上,时间稍长会感到累。如果把手腕放低一些,尽量松弛,力量也就自然地被送到指尖了。重量弹奏的倡导者波兰著名钢琴家利·戈多夫斯基说:“重力弹奏的特征是指尖紧紧靠在键盘上,尽量保持和键盘最小的距离,用这样的方法弹奏手腕是很放松的。”假如键盘从手下移开的话,手就会自然下落;要声音“通”“透”,触键的最佳状态是手、指尖和键盘三点成垂直线。弹奏时手在键盘上的位置是不断变化的。要获得良好的声音就要靠手腕的调整,使手保持最佳的触键状态。手指技术完全要靠腕的灵活来决定,在训练手指独立性时,高抬指是为了打开掌关节,使手指有力触键,而要快速清楚就需要手腕的灵活性来协调,只有手腕放松,手指的跑动才能灵活、持久。
初学者在学习《哈农》、音阶、琶音的时候,首先会历经慢速——快速——慢速这样的循环过程。这是整个钢琴技术的基础。学生每次上课时必然得到教师在音乐技术上具体的指导,每次老师所留的作业是根据学生的掌握程度安排的,学生在课后必须对回课时反映出的不足之处认真练习。音乐技术的提高是从对旧功课的改进中得到的,因为旧功课中有新目标。如果不认真改正缺点,只练新功课,常此下去不可能有进步。课下常听到有些学生探讨自己的弹琴速度该如何提高、怎样才能放松、如何运用手腕等问题花费了他们大量的时间也没效果。一些学生为此失去信心,甚至还有了放弃钢琴学习的念头。老师应该在此时鼓励学生,告诉他们学习任何一门技术都要持之以恒,不能半途而废,如果再坚持一下,掌握好学习要领,坚持不懈,任何辛苦的付出都会有很好的收获。这样,老师在以后的教学中,也会因此给学生带来很大的影响力和感染力。
二、在弹奏过程中,演奏者的腕、臂、肩及整个上身应注重保持放松、自然的状态
1.钢琴演奏中,放松是对紧张而言的。它的最高体现是自然。通俗的说就是在手指落键后,应立刻找到放松的感觉。如果手指还保持在键盘上,但指间部位的肌肉及手臂已经处于弹性状态了,而不是死压在键盘上,这就是放松。指尖只要恢复到把琴键保持在键盘的底上就够了。因此,只有很好的、全面的掌握基本演奏方法,弹奏技巧才能提高。钢琴的音色是比较优美动听的,它常给人以极强的艺术感染力。在课堂上,老师应教导学生要有好的手形并加以保持,同时掌握正确坐姿。其实,这一切都是为了能够更好地放松并可以弹奏出钢琴的自然音色。伟大的钢琴家亨利·涅高兹,把弹奏的整只手形象地比做一座“吊桥”。“桥”的一端固定在肩关节上而另一端则固定在接触键盘的手指上。“桥身”灵活而富有弹性,它的支柱牢固、稳定。当“桥身”向上、下、左、右摆动旋转时,按住琴键的手指却始终不放开。这样可获得良好的松弛感。只要指尖触键正确、稳定、有把握,那么,弹奏者的整个手的动作就是非常灵活的,就会富有弹性。
2.放松是一种感觉,看不见也摸不着,只有通过听觉才能感受到弹奏时饱满、洪亮有力的声音,感受弱奏时优美、安静、柔和的节奏变化。而这,也正是所谓手腕的功能所产生的结果。比如有些学生在刚开始学弹琴的时候,整个身体僵硬,全身处于紧张状态,手腕也不够放松,特别是在触键时经常是用手腕部去敲打键盘。其实,在音乐中,没有绝对的放松,也没有绝对的僵硬,做到松中有紧、紧中有松,这才是恰如其分的弹奏表现。但是,在学习过程中,容易让人矛盾的是:当手指用力,手腕、手臂会随之紧张;手腕放松,手指也会随之软弱无力。若要二者尽力协调统一,就应该是让手指用力而手腕尽量放松。
3.钢琴弹奏的过程就是从紧张——放松——紧张的过程,要自然的放松就要一丝不苟的练习,认真练并知道自己在弹什么。其次,慢速练习。当曲速放慢时,这种从“紧——松——紧”的过程也就拉长了,这时也可以体会放松的感觉。在训练过程中,手腕不可高于手掌,因为这样弹出的音必是轻飘、模糊,缺乏颗粒感的。还有时,在乐曲练习中,有的弹奏者花费好长时间也没有效果,还会感到手僵硬而不灵活。有的人手指在一定程度上能动,但是一到变化转折的地方就不适应,不是减速就是托拍或者弹错音,这也是学习钢琴过程中最容易出错的地方。所以,根本原因就都是因为手腕完全不知道如何运动,就好像铁板一样没有灵活性,弹奏者不懂得用放松手腕来解决自己的问题,这样,技术也就无法得到发展。三、解决手腕放松问题
要解决手腕放松问题,就是要明确手腕的一些主要活动方向。在乐曲弹奏中,一般使用手腕的主要动作有三种:上下动作;左右动作;上下左右综合动作。
1.“落滚”动作的练习,可使手臂、手腕与手指协调一致。僵硬的手腕往往可以通过这种方式的活动得到解决,变得柔韧。“落滚”式的动作由整个手臂协调带动上下运动,比如在两个音的小连线时,弹第一个音之前,手腕结合手臂先提起来,把手指带动起来,然后指尖冲键盘落下去,一发出声音手立刻放松,并一直保持正确的手形,在琴键上停一会儿再根据音符的时值弹第二个音。“落滚式”的上下动作可以使手腕变得灵活、柔和、自如,弹出的音乐也更加优美、丰满。对僵硬的手来说,这种方式经过理解和练习一定会有很大的改观。它只是手腕的一种动作,多用于弹奏柔和及歌唱性的旋律,而在弹奏轻快活泼的音乐时不适宜。所以说,合理、合宜运用手腕的动作,可以避免因手腕扭动过多而带来不良的影响。
2.手腕左右动作是一种非常必要的动作。简单的道理是,每一个手指弹的时候,手腕必须左右调节位置,以使手指处于最有利于弹奏的位置。涅高兹把手指比喻为在前方作战的士兵,把臂、腕、身体喻为大后方对前方的支援。根据这一比喻,我们可以体会到腕臂的主动积极配合和调节的重要性。不少学生在弹琴时完全不知道手腕应左右灵活、左右调节。而是单靠手指孤军奋战,去弹一些较复杂或多变的位置。手指在没有任何配合和支援的情况下即便竭尽全力,但还是力不能及。手臂想要配合手指必须通过手腕才能起到作用,所以,关键在于手腕的合理调节。而手腕原则在于每个手指弹奏时要让手指处于基本直对着键盘的方向。这种角度和方向最容易把手臂上传下来的重量自然地送进键盘去。如果手指在每个音上能自如地接受到自然的重量,手指将变得轻松、自如。要做到这一点,就要求手腕左右非常灵活,随时作微调。这种微调在开始时需要人为地通过脑子指挥而有意识地去做到,但是,慢慢的养成习惯就能自如地去控制了。这种动作对手小的学生更为必需。有的学生手很小,但非常灵活、机敏,能把手指放入任何不顺利的位置,这关键就在于他们善于调节。手腕的左右灵活对手小的学生来说是必需的,因为他们不用手腕去帮忙,有些开张位置是难以完成的。手大的学生因为不用太多调节便能够得着开张的位置,就不太注意手腕的左右调节,时间长了手就比较僵硬。所以,对手大的学生同样也进行手腕左右动作的训练,这样对弹琴的协调、技术的发展都有长远益处。
3.在手腕的上下和左右动作的综合动作中,常见的是手腕圆圈式的动作,一般用于一些规律性分组的技术性段落。如四个音一组或六个音一组等同类织体的十六分音符,像《车尔尼299》的第六首,就是每拍四个音符,根据音的高低和手的左右位置,打一个手腕的扁圆圈动作。这个好像是划一个圆圈的手腕的动作,即是手腕的上下和左右结合来完成的。当拇指弹时,因为是重音位置,因此手腕往上左动,并处于低的位置。第二个音到四指,手腕立刻向右挪动过去,在第二个音到第四个音手指从右往左动,并作一个弧形的波动,从而到第二组再做同样的动作,循环往复。只有这样的解决方法才能使弹奏质量得到改进,使技术得到提高。但是,特别提出一点,手腕圆圈式动作只是一个特定的解决手腕僵硬的一种手段,而不能作为弹奏快速乐曲时采用的方法,那样弹奏速度是上不去的。
要较好地完成一首钢琴作品是需要花费很长时间的。这不仅是技巧、音符的问题,还有一定的情感。音乐家冼星海说过:“音乐是人生最大的快乐,是生活的一股清泉,是陶冶性情的熔炉。”因而,每位音乐工作者都应做到,假如音乐是清泉,就让它流得更欢;假如音乐是熔炉,就让它烧得更旺。我们可以看到世界上众多的钢琴家、作曲家专门为钢琴写作,为世人提供了极其珍贵的文化财富。有很多人奉献了自己毕生的精力去掌握钢琴的演奏技巧,使钢琴演奏成为人们迫切需求的一种有深度、有吸引力的高雅艺术。今后,还会有更多的钢琴演奏人才不断涌现,我国的钢琴演奏艺术事业也必定会获得更大的发展。
参考文献:
[1]童道锦,孙明珠编选.钢琴教学与演奏艺术.北京人民出版社,2000年.
[关键词]芯片封装技术技术特点
我们经常听说某某芯片采用什么什么的封装方式,在我们的电脑中,存在着各种各样不同处理芯片,那么,它们又是采用何种封装形式呢?并且这些封装形式又有什么样的技术特点以及优越性呢?在本文中,作者将为你介绍几个芯片封装形式的特点和优点。
一、DIP双列直插式封装
DIP是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片,绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心,以免损坏引脚。
DIP封装具有以下特点:(1)适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。(2)芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式,缓存和早期的内存芯片也是这种封装形式。
二、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装
QFP封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式,其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点,即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片,如果不用专用工具是很难拆卸下来的。PFP方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是长方形。
QFP/PFP封装具有以下特点:(1)适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。(2)适合高频使用。(3)操作方便,可靠性高。(4)芯片面积与封装面积之间的比值较小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。
三、PGA插针网格阵列封装
PGA芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少,可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸,从486芯片开始,出现一种名为ZIF的CPU插座,专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。
ZIF是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起,CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处,利用插座本身的特殊结构生成的挤压力,将CPU的引脚与插座牢牢地接触,绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起,则压力解除,CPU芯片即可轻松取出。PGA封装具有以下特点:(1)插拔操作更方便,可靠性高。(2)可适应更高的频率。Intel系列CPU中,80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。
四、BGA球栅阵列封装
随着集成电路技术的发展,对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性,当IC的频率超过100MHz时,传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象,而且当IC的管脚数大于208Pin时,传统的封装方式有其困难度。因此,除使用QFP封装方式外,现今大多数的高脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而使用BGA封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。
BGA封装技术又可详分为五大类:(1)PBGA基板:一般为2~4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中,PentiumII、III、IV处理器均采用这种封装形式。(2)CBGA基板:即陶瓷基板,芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片的安装方式。Intel系列CPU中,PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。(3)FCBGA基板:硬质多层基板。(4)TBGA基板:基板为带状软质的1~2层PCB电路板。(5)CDPBGA基板:指封装中央有方型低陷的芯片区。
BGA封装具有以下特点:(1)I/O引脚数虽然增多,但引脚之间的距离远大于QFP封装方式,提高了成品率。(2)虽然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善电热性能。(3)信号传输延迟小,适应频率大大提高。(4)组装可用共面焊接,可靠性大大提高。
BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年,日本西铁城公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片。而后,摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。1993年,摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年,康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。直到五六年前,Intel公司在电脑CPU中(即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等),以及芯片组中开始使用BGA,这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。目前,BGA已成为极其热门的IC封装技术,其全球市场规模在2000年为12亿块,预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。
五、CSP芯片尺寸封装
随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮,封装技术已进步到CSP。它减小了芯片封装外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍,IC面积只比晶粒大不超过1.4倍。
CSP封装又可分为四类:(1)传统导线架形式,代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达等等。(2)硬质内插板型,代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。(3)软质内插板型,其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气(GE)和NEC。(4)晶圆尺寸封装:有别于传统的单一芯片封装方式,WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片,它号称是封装技术的未来主流,已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。
CSP封装具有以下特点:(1)满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。(2)芯片面积与封装面积之间的比值很小。(3)极大地缩短延迟时间。CSP封装适用于脚数少的IC,如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电、数字电视、电子书、无线网络WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝芽等新兴产品中。
六、MCM多芯片模块
太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦闸南侧,西距东太湖约2km,其修建目的主要是在枯水年份4~10月太湖水位较低时,通过太浦河泵站抽引太湖水,经由太浦河补充黄浦江上游水量,满足上海市的供水要求,改善水质。工程规模为I等大(1)型,设计流量300m3/s。
太浦河泵站的进、出水渠为新开河道,由西向东布置于太浦河的南侧,其直线段与太浦河中心线平行,两者中心线相距200m。进、出水渠全长890.13m,为梯形明渠,渠道边坡1∶3,渠底高程分别为-2.50和-1.80m,渠顶高程分别为7.00和6.00m。进水渠堤在高程3.5m处设置宽5m的马道。出水渠马道宽3m,高程为3.20m。
为了体现环境水利的理念,美化泵站环境,由太浦河泵站建设指挥部牵头,水利部上海勘测设计研究院(下简称上海院)与日本冲谷实业(深圳)有限公司就有关生态护坡的方案进行了讨论和研究,并于2001年10月在工地现场进行了现场试验。
2生态护坡应用现状
2.1生态护坡的发展趋势
从20世纪80年代后期开始,地球环境及保护问题在各个方面为人们所重视,同时对关系到自然环境变化的生物多样性下降问题也开始引起人们的担心。尤其是人口密集的城市,人们越来越关注与己休戚相关的环境问题,因此,人们开始建造公园、公共绿地等来改善环境,同时在充分发挥公园、公共绿地原有功能的基础上,也开始把它们作为保护生物多样性及直接与生物相连的场地,而这些场地作为地球生态系的重要构成因素所发挥的作用也开始越来越受到人们的重视。
多自然型河流建设方法是目前国际上比较流行的一种河道环境综和整治的新方法,它把水边作为多种生物生息空间的核心,并把河流建设成尽量接近于自然的状态。在建设多自然型河流中,重点是努力创造出具有丰富自然的并具有魅力水边环境。在河道整治的各种方法中,应从生态学的观点出发,应优先采用生物材料法,其次采用混合方法,即采用植物与木材或石料合用,最后才考虑刚性材料方法,即采用木材、石料和混凝土。
日本是生态设计用于水利工程较好的国家,其对河道生态设计的原则主要有以下五个方面:
(1)治水:主要通过修建护岸来实现;
(2)自然环境、生态系统的设置:主要通过水边绿化、设置生物的生长区域和水质保护等实现;
(3)水边景观的设计:通过设置建筑物来保证与周围环境的和谐以及保证水边景观的连续性、自然性;
(4)亲水空间的设计:通过水边的台阶、缆绳、绿地等设施来实现;
(5)循环型空间的设计,:用木材、石头、砂子等天然材料的多孔性构造,控制废料的产生,尽量避免未来发生的处理问题及二次性环境污染问题。
2.2国内河道护坡现状
传统的河道护坡结构往往只片面强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能,较少地考虑河道的生态或环境功能,因此河道的护坡结构多数采用浆砌块石或混凝土等刚性硬质材料,甚至有的地方追求所谓的“高标准”河道,对河道采用全断面刚性材料衬砌,使河道的环境条件模式化,并使生物种类单一化,由此带来的环境问题是很严重的。
随着国家综合国力的增强和人民生活水平的提高,我国也开始越来越重视环境保护问题。我国国民经济和社会发展第十个五年计划中提出,必须重视生态建设和环境保护,加强自然保护区和生态示范区建设,保护陆地和海洋生物的多样性。人们在越来越注重城市环境和保护生物多样性的同时,也开始注重水利工程的环境问题,在有些堤防和护岸的结构设计中开始注入环境水利的设计理念,如有些堤防护坡采用草皮,依靠草皮良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力,另外在水土保持工程、防止坡地雨水冲蚀等方面也有一些应用。但总体来说,生态护坡在水利工程中的应用尚处于试验和研究阶段。
3生态护坡方案的可行性
生态护坡能依靠植物良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力,同时生态护坡具有造价低、能美化环境的独特效果,在国外已得到了广泛的应用,在国内也有一些应用。
茂渔川工程位于日本北海道惠庭市,是由日本冲谷实业有限公司1990年设计的,该工程的护坡结构同太浦河泵站进、出水渠(水生植物种植区域),种植的植物为千屈菜、黄昌蒲、千岁梅花藻和豆牟菜。该工程河流的正常流速为0.4m/s~1m/s,洪水时河流的流速达3m/s。工程运行至今已有近12年,固土和抗冲能力效果良好,且美化了环境。由于利用石头、砂子等天然材料的多孔性构造,通过水边绿化、设置生物的生长区域,保护了生物多样性,避免了材料的二次性环境污染问题,同时利用水生植物对水体自净能力,使水质得以改善。
卫运河生态护坡试验段工程位于卫运河祝屯闸下险工段内,长170m,是海河水利委员会利用土工织物与生物工程措施相结合的护岸工程试验研究段。试验段滩顶高程28.30m,河底高程18.63m,在高程24.00m处设宽1m的马道。马道以上的设计边坡为1:2.5,采用深栽柳护坡,柳树纵横株距均为1.5m,柳间栽爬根草;马道以下的设计边坡为1:2,采用土工织物排体护坡、护基,排体上面用混凝土预制块组成框格压载,在框格内填土、深栽柳,柳树纵横株距均为1.5m,柳间栽爬根草,其生态护坡剖面图见图1。该工程于1987年5月完工,经过两个汛期400m3/s流量的考验,目前框格内的草皮茂盛,且生长茂盛,柳树的成活率95%以上,护坡效果良好。
从以上国内外两个成功的工程实例可以看出,只要太浦河泵站的生态护坡结构设计和植物选择得当,生态护坡方案在太浦河泵站工程中是可行的。
图1卫运河生态护坡剖面图
4生态护坡试验与研究
4.1设计要点
太浦河泵站进、出水渠道除具有一般河道所具有的防洪、引排水和航运等功能外,它还具备与泵站有关的一些特点:太浦河泵站进出水渠为新开河道,进水渠为1级堤防,护坡应具备固土、抗冲能力,稳定要求较高;进、出水渠的地质条件不太理想,在堤底附近有一层较深厚的、呈流塑状的淤泥质粉质粘土,而堤顶与堤底高差最大达9.5m(进水渠);泵房的施工期较长(达18个月),地下水位又较高,给施工期的进、出水渠的稳定带来威胁(渠道中无水)。根据国内外生态护坡的成功经验,结合泵站进、出水渠的特点,生态护坡的设计原则如下:
(1)生态护坡应满足渠道功能和堤防的稳定要求,并降低工程造价;
(2)尽量减少刚性结构,增强护坡在视觉中“软效果”,美化工程环境;
(3)进行水文分析,确定水位变幅范围,结合植物调查结果,选择合适的植物;
(4)应设置多孔性构造,为生物提供一个安全的生长空间;
(5)尽量采用自然的材料,避免二次环境污染;
(6)布置时考虑人们的亲水要求。
4.2栽种植物的选择
在栽种植物以前,应首先进行工程区域的植被调查,然后根据植被调查结果,充分考虑到栽种植物与周边环境的协调、景观、安全性、地域适应性及生态平衡的问题,并按以下条件进行严格的选择:
(1)适合气候、气象条件的树种;
(2)土壤要求低;
(3)原有品种;
(4)抗病虫害能力强,对周围环境的危害性小;
(5)寿命或者效果发挥时间长;
(6)具有能够美化环景的效果;
(7)容易维护管理;
(8)具有市场性。
在现场选择完全满足上述条件的植物是困难的,但可选择适合于河畔生长的和具有适合工程实际和生长能力的植物。在充分调查太浦河两岸及苏州地区现有植被的基础上,经过认真论证,在水位变化区采用水生植物护坡,水生植物初选太浦河两岸常见的千屈菜、香蒲和黄昌蒲,马道以上喷植草坪护坡。
4.3生态护坡设计
根据渠道水位的变化范围,在渠道的不同坡段选用合适的植物,是生态护坡设计的一项重要内容。太浦河泵站工程的主要功能是在枯水年份向上海供水,其进出水渠生态护坡的设置高程应以不影响进出水渠的过水能力为前提,同时尽量确保硬性护坡的淹没时间最长,以提高工程的环境效益。
太浦河泵站进水池的设计运行水位为1.90m,此时进水渠入口水位为2.10m,考虑以高程1.90m作为分界,即进水渠高程-2.50m(渠底)至1.90m仍维持原浆砌块石护坡结构,高程1.90m以上至堤顶采用生态护坡。其中,高程1.90m至马道高程(包括马道)部分采用干砌块石加水生植物护坡,马道以上部分采用草皮护坡;泵站出水渠的最低运行水位为2.66m,设计水位为3.29m,最高运行水位为3.34m,根据有关文献介绍,国内3级堤防的临水侧均可采用草皮护坡,为确保边坡的抗冲稳定,考虑进、出水渠生态护坡景观的连续性,以高程2.60m作为分界,出水渠高程-1.80m(渠底)至2.60m仍采用原浆砌块石护坡结构,高程2.60m(包括马道)以上至堤顶采用生态护坡。其中,高程2.60m至马道高程(包括马道)部分采用干砌块石加水生植物护坡,马道以上部分采用草皮护坡。
生态护坡结构除满足泵站正常运行期的稳定要求和固土抗冲要求外,还应满足进、出水渠施工期的稳定要求,尤其是护坡的施工期渗透稳定。由于目前国内对生态护坡在工程中的应用尚处于试验与研究阶段,因此在生态护坡结构的设计中,参考了前述的日本茂渔川工程的护坡结构:在水生植物的种植区域护坡采用干砌块石加水生植物,具体做法是面层采用厚35cm的干砌块石,干砌块石下铺厚10cm的碎石垫层,在碎石与土坡的交接处铺设麻布一层,以形成反滤,确保施工期护坡的渗透稳定,;在面层干砌块石之间的缝隙内用土回灌后再种植水生植物(见图3)。草坪喷植的方法与国内常见的三维网垫法不同,它利用一种专用机械用一定的压力将草籽、粘结剂、养料和水的混合物喷洒在的护坡土表面,这种方法与三维网垫法相比,草坪更容易生长,且具有施工快、固土效果好、造价低等优点。
4.4生态护坡的稳定
进、出水渠护坡必须满足稳定的要求。稳定一般包括边坡的圆弧抗滑稳定、渗透稳定和抗冲刷稳定。
进、出水渠道的底宽是根据泵站设计流量的条件下,经技术经济比较并结合了水工模型试验的结果综合确定的,同时渠道应满足不冲、不淤流速的要求;进、出水渠马道的宽度和高程的设置以及边坡坡比,是根据堤防的抗滑稳定结合施工条件综合确定的。对泵站的进、出水渠护坡,原护坡采用浆砌块石结构,现部分改用生态护坡,经对边坡抗滑稳定计算分析,即在不改变原护坡的坡比和尺寸的前提下,生态护坡的边坡抗滑稳定仍能满足规范要求。
护坡的抗冲刷稳定也是护坡设计的一项重要内容。根据英国建筑工业研究与情报协会原型试验结果以及英国奈特龙公司的资料(图2),一般草皮的的抗冲刷的极限流速大于1m/s,而太浦河泵站的进、出水渠在设计水位情况下,最大流量300m3/s时渠道流速分别为0.82m/s、0.69m/s,均小于1m/s。又如前述的日本的茂渔川工程的实例,其护坡结构和选用的植物与太浦河泵站进、出水渠相似,洪水时河流的流速虽然高达3m/s,但生态护坡的固土抗冲效果良好。综上所述太浦河泵站生态护坡的抗冲刷稳定是能保证的。
4.5现场试验
为进一步验证生态护坡结构方案的可行性以及所选植物对太浦河泵站现场的适应性,在泵站工地进行了现场试验。试验段选择泵站下游亭子港堵坝临太浦河侧,边坡的坡比以及护坡的结构设计完全模拟出水渠,也就是说在水位变化区域采用干砌块石加水生植物,植物选用千屈菜和香蒲,水位变化区域以上采用草坪喷植(见图3),试验的面积为120m2。2001年10月14日进行水生植物种植和草皮喷植,10月16日、19日、24日和31日进行了四次人工洒水养护,10月31日拆除部分施工围堰以引入太浦河水,保持围堰内外水位的动态平衡。10月下旬,草坪喷植部分草籽开始发芽,11月上旬,水生植物部分长出新芽。随着气温的下降,从11月底起,水生植物逐渐枯萎,但草坪部分仍保持绿色。随着春天的来临,水生植物日渐发芽,成活率在95%以上。至2002年5月底6月初水生植物和草坪均基本长成,红花绿草,护坡工程很好地融入了周边的自然环境,试验段生态护坡的景观效应已初见成效。
从现场试验的情况看,水生植物选用千屈菜和香蒲(或黄昌蒲,两者习性相仿)以及喷植的草坪是能适应现场实际条件的,均能成活,生态护坡的结构是合适的,能满足护坡的稳定要求。由于千屈菜和香蒲/黄昌蒲是属于不耐寒的草本植物,因此在冬季基本枯萎,对工程的美观性有所降低,但天气转暖后,植物又会发芽。冬季水生植物虽然枯萎,但其良好的根系仍然起到固土和具有抗冲能力。
图3太浦河泵站生态护坡试验段护坡结构剖面图
4.6技术经济比较
对生态护坡部分进行生态护坡方案和浆砌块石护坡方案的投资比较,经投资估算,本工程进出水渠边坡采用生态护坡方案的工程投资约213万元,采用浆砌块石护坡方案投资约353万元,生态护坡方案可节约投资约140万元。
综上所述,生态护坡具有以下优点:
(1)克服了原浆砌块石护坡的呆板和生硬,使工程与自然统一;
(2)利用不同季节的植物的形状和颜色,可大大改善工程环境;
(3)避免采用非自然的材料,避免了二次环境污染;
(4)生态护坡满足了人们的亲水要求;
(5)因设置了多孔性构造,对生物的生长和水质起到了保护作用;
(6)工程造价相对较低。
从工程维护角度分析,浆砌块石护坡具有一次性投资、维护少等优点,但生态护坡一般在栽种后的一年内要进行一定补栽(一般为10%左右),在植物成活前要进行一定的养护,而后,植物主要是依靠自然的力量进行自然更新,通常情况下无需维护,所以维护工作量也不大。因此,尤其是人们越来越重视生态环境的今天,生态护坡在水利工程中具有广阔的应用前景。
5结语
太浦河泵站工程在护坡结构优化设计方面作了积极的尝试,引进了国外较为流行的生态护坡技术,有效地改善了泵站的环境效应。其以人为本、环境水利的设计理念和生态护坡的设计原则以及试验研究成果,可以作为今后类似工程的设计提供借鉴。
参考文献
[1]太浦河泵站初步设计修改报告·2000年6月(水利部上海勘测设计研究院)
[2]太浦河泵站工程进出水渠护坡结构优化设计报告·2002年1月(水利部上海勘测设计研究院上海市水利工程设计研究院)
[3]太浦河护岸咨询设计报告书·2001年6月(冲谷实业(深圳)有限公司)
[4]包承纲·堤防工程土工合成材料应用技术·中国水利水电出版社