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第1篇：計算機系統結構方向范文

通過本課程的學習,使得學生能夠掌握計算機系統設計的基本思想和方法,提高分析問題和解決問題的能力,增強專業素養,培養學生的創新思維和創新能力。同時,通過本課程的學習,學生能夠理解計算機幾十年快速發展的內在推動力,掌握發展規律,從而進一步把握計算機技術和應用的發展趨勢。

計算機系統結構教學存在如下問題:(1)教學內容涉及數字邏輯、計算機組成原理、操作系統、編譯原理、數據結構、匯編語言程序設計等專業課,綜合性強,概念多而抽象;(2)教材內容無法與新技術發展同步;(3)實驗教學缺乏。上述三個問題導致了教師授課難和學生學習難的兩難局面。為此,本文將基于理論講授、專題討論和開放性實驗的“三位一體”教學法引入到計算機系統結構的授課過程中。利用精心組織的課堂講授解決授課內容綜合性強,概念抽象的問題;在授課過程中穿插專題討論,讓學生立足于經典的設計方法,探討新技術的發展;合理安排開放性實驗,理論與實踐相結合,進一步提高教學效果。

1授課內容安排和授課方法探討

計算機系統結構與計算機組成原理在課程內容上有一定的重疊,明確兩門課程的授課內容,既避免內容上的重復,又保證課程之間的無縫銜接,是提高授課質量的前提。計算機組成原理主要研究計算機各功能部件的組成和工作原理,以及各部件之間的協同工作。計算機系統結構著重介紹如何最佳、最合理的實現軟硬件的功能分配。計算機組成原理強調部件細節,而計算機系統結構強調系統全局,重點闡述高級語言、編譯、操作系統和硬件結構的關系,及性能分析中各方面的影響,避免對軟件層面的忽視[4]。

合理安排系統結構課程的授課過程是提高授課質量的重點。根據授課經驗,各知識模塊的安排順序如下:計算機系統結構的基礎知識、指令系統、流水線處理技術、存儲系統、輸入輸出系統、多處理機技術。計算機系統結構基礎中主要介紹計算機系統結構的概念,包括經典定義和廣義定義;計算機系統設計的量化方法,包括Amdahl定律、常見事件優先原則、程序的局部性原理等。指令系統中主要明確指令集在計算機系統中的位置;指令集設計的基本準則,重點介紹RISC和CISC設計的出發點和特點。流水線處理技術中重點介紹流水線性能指標及計算方法;流水線設計時遇到的一些相關和沖突問題,闡述這些問題產生的原因、造成的性能損失和相應的解決方法。存儲系統中主要介紹存儲層次存在的原因;衡量存儲層次的性能指標;Cache優化技術,包括從失效率、失效開銷、命中時間等三個方面進行優化的,并在實際中廣泛采用的技術;采用一個實例如Alpha 21064或者Opteron介紹經典的存儲層次,對前面所闡述的各種存儲技術和思想進行總結,加深同學們的理解。輸入輸出系統中重點介紹輸入輸出系統的重要性以及RAID。多處理機系統重點介紹Cache一致性問題。

采用適當的授課方法,運用合理的教學手段是提高授課質量的靈魂。由于計算機系統結構課程綜合性較強,概念抽象,難以理解。采用傳統教學方式,學生會感到枯燥無味,無法維持學習興趣。因此在教學過程中采用了各種方法激發學生的學習興趣。比如對于在講解存儲系統中Cache的映像規則時,同學們對于“直接映像”、“組相聯”、“全相聯”這幾種映像規則相聯度越高,利用率越高,但是查找越復雜的特點不好理解。此時,可以用同學們進入教室時是按照學號入座還是隨便坐的例子來很方便的理解這些特點。

2穿插專題討論

本課程中引入專題討論主要基于一下兩方面原因。

一方面計算機系統結構技術發展很快,方向很多。但是不可能在原有授課體系中加入過多新技術,也沒有更多的課時來系統講授新技術。另外,教學內容中對新技術的補充有時是把“雙刃劍”,教學內容既要跟上技術的發展,是知識不致落伍,又有保證教給學生的是立足于經典知識的思維方法,而不是熟練某些技術細節[4]。為了解決這個問題,我們可以采用專題討論的形式。每當完成某一章或者某一部分的講解之后提出相關知識的討論題目,同學們基于已經學習的基本技術、基本思想,查閱參考資料,對新知識、新技術進行探究,思考,乃至預測其發展方向,并以文獻綜述、調研報告的形式總結自己的觀點,然后在課堂上交流討論。題目的選擇要適當,既新穎又要注意知識的銜接,比如在微處理器結構方面的“指令融合”、“間接轉移預測”;存儲結構方面的“混合寫回策略”;多處理機結構方面“高性能計算機體系結構發展”等。

另一方面,這也是大學教育中以學生為主體,教師為主導思想的具體體現。并且計算機系統結構課程開設在大三下學期或者大四上學期,具有了一定的專業基礎。通過引入專題討論,可以啟發學生獨立思考,發展學生的邏輯思維能力和獨立解決問題的能力。而當學生經過認真的思考,對討論題目深入理解后,他樂于將自己的成果與同學們分享,從而感染其他學生進一步提出自己感興趣的問題參與討論。這樣就可以加深學生對于知識的掌握程度,提高學習興趣[6]。

3實驗設計

計算機系統結構課程理論性較強,課程中的流水線技術及相關問題、指令動態調度、存儲層次等內容比較抽象,使得學生在學習過程中難以理解,影響學習興趣。通過實驗研究對系統結構進行量化分析,從而更好理解相關內容,是國際上流行的一種方法。

當前國內外存在多種實驗方法和手段。有的使用硬件,有的使用軟件;有的側重I/O部分,有的側重流水部分;有的側重實際設計,有的側重理論理解。通過多年的教學研究,本課程組傾向于實驗中主要使用模擬器進行模擬實驗,幫助學生理解抽象的理論內容,對于流水線、Cache設計實驗進行講解后由學生課下完成。

對于實驗內容,以幫助理解理論內容為目的,根據本文第二部分中闡述的課程內容進行安排,主要包括流水線沖突、指令調度、分支延遲、Cache性能分析、Cache一致性協議等。對于具體實驗步驟,本文不再展開。

4結語

綜上,通過引入三位一體教學方法,在計算機系統結構課程教學中實現了理論和實踐相統一,以教師為主導和以學生為主體相統一,新知識新技術與經典思想相統一,較好的解決了該課程教學中存在的部分問題,提高了該課程的教學質量。

參考文獻

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[7] 張晨曦,王志英,劉依,等.“計算機系統結構”課程內容體系的研究[J].計算機教育,2009(20):57～60.

第2篇：計算機系統結構方向范文

關鍵詞：CP；CA；教學內容；內容重復

中圖分類號：G642　文獻標識碼：B

1　引言

“計算機組成原理”(CP)是高校計算機專業學生的一門必修的專業技術基礎課，它不僅可使學生剖析和體驗計.算機的基本組成和工作原理，掌握計算機系統的基本設計技術，而且可培養學生分析和解決數字系統實際問題的能力，同時也是培養計算機系統分析、系統設計和系統集成技術人員的一個有效的教育環節。它在整個專業課的教學中，起到了承上啟下的作用，是“微機接口技術”、“匯編語言程序設計”、“計算機系統結構”等后繼課程的基礎。該課程以計算機5大部件內容為主線，以內部結構和工作原理為重點，介紹計算機內部各功能部件的結構和工作原理及其構成整機的原理。

“計算機系統結構”(CA)是計算機領域中的一門重要學科，它強調從總體結構和系統分析這一角度來研究計算機系統。學習本課程，對于培養學生系統地、自上而下地分析和解決問題的能力和抽象思維能力有著非常重要的作用。本課程通過講解計算機體系結構的新發展，把國內外體系結構方面比較成熟的研究成果和關鍵技術融入課程當中，并把前續的“數字邏輯”、“計算機組成原理”、“操作系統”、“編譯原理”、“數據結構”、“匯編語言程序設計”等課程中所需的軟硬件知識有機地結合起來，從而建立起計算機系統的完整概念。

由此可見CP與CA有著緊密的聯系，在現有的教材中甚至出現了比較多的重復，在學生中引起比較大的反應。本文主要針對這一問題進行研究，擬在理順這兩門課的關系，調整好兩門課程的教學內容。

2　教學內容的研究

在cP與CA系列教材中，兩門課程出現重復的內容有：計算機系統的層次結構和計算機系統的性能指標；浮點數據的表示、尋址技術、指令格式的優化設計、復雜指令系統(CISC)和精簡指令系統(RISC)：高速緩沖存儲器(Cache)和虛擬存儲器工作原理和地址的映像與變換；輸入輸出系統的原理和方式、中斷系統的工作原理：流水線工作原理。重復的結果不僅占用了CA課程寶貴的課時，而且使學生產生了厭學情緒。CP與cA兩門課程究竟如何分工?該不該重復?又該怎么重復?是教學中值得研究的問題，也是亟待解決的問題。

在課程內容的選擇上，以教學大綱為依據，按照學科知識體系的完整性和適時性原則組織課程內容。在內容上做到沒有知識的簡單重復、沒有重要知識的缺失，同時要刪除已過時知識，并補充新知識，從內容方面激發、吸引學生的學習興趣。本文重點研究分析重復內容的必要性、可完善性和創新性。

對于計算機系統的層次結構，在CP中作為概述來介紹，以了解微程序在計算機系統層次結構中的位置，可以更好地理解軟件、硬件、固件的地位和作用；而在CA里則是從概念和功能上將計算機系統看成多級層次結構，這樣有益于理解各種語言的實質和實現途徑，探索虛擬機新的實現方法和新的系統設計。所以計算機系統的層次結構的概念在CP課程和CA課程中是必需的內容。

關于計算機系統的性能指標，由于在CP中講述的是馮?諾依曼體系結構各組成部分的工作原理，所以了解各組成部分的性能指標是必要的；而在CA課程中用性能指標來衡量計算機系統的標準，所以有必要更深入分析CPU時間、MIPS、MFLOPS和成本指標。

對浮點數據的表示，在CP課程中介紹了浮點數據的表示格式和表示范圍，在CA課程中不必再重復，只需介紹浮點數的基數的選擇、表數精度和表數效率，然后介紹浮點數的IEEE 754表示；當然對于高級數據的表示，在CA課程中是必需的。

對于指令系統，在CP中介紹指令的格式、尋址方式和操作碼的擴展編碼方式，最后介紹CISC和RISe的概念和示例；在CA課程中主要介紹指令格式的優化，CISC和RISC設計的關鍵技術。

輸入輸出系統的原理和方式、中斷系統的工作原理在兩門課程中是重復最多的一部分，CA較CP多出了通道處理機和輸入輸出處理機簡介，可以歸入CP課程。但考慮到中大型計算機的輸入輸出系統在計算機系統結構中是很重要的部分，所以可以將通道處理機和輸入輸出處理機在CA中介紹，同時將CP中的系統總線簡介也歸于系統結構，并從系統設計的角度去介紹。

高速緩沖存儲器和虛擬存儲器工作原理以及地址的映像和變換在兩門課程中也是重復較多的。在CP中可以僅介紹其工作原理；而在CA課程中重點在于其性能分析，深入學習替換算法及其實現，分析提高存儲器系統命中率和性能的方法。

對于流水線工作原理，在CP中僅介紹了流水線、數據相關和控制相關的概念，但在CA中要學習流水線處理機、超標量處理機與超流水處理機，其中包括先行控制技術、流水線原理、流水線性能分析、非線性流水線的調度方法、局部數據相關和全局數據相關、超標量超流水超長指令字處理機和向量流水和向量處理機，其內容遠多于CP，因此這部分內容完全歸入CA比較合理的。

在CA與CP中的未重復的內容，比如向量處理、SIMD并行計算機、SIMD計算機的互連網絡、多處理機將作為重點內容在CA中介紹。而在以上分析中，由于CA課程的內容部分歸入了CP，所以可以在CA課程中添入新的內容，比如多處理機算法，包括并行搜索算法、串行算法到并行算法的轉換、同步并行算法和異步并行算法，并行程序設計語言及其實現方法。最后可以介紹計算機體系結構的新發展，包括數據流計算機、數據庫機與知識庫機以及面向函數程序設計語言的歸納機。

以上對CP與CA兩門課程的重復內容進行了分析研究，擬在理清兩門課程的關系，合理解決兩門課程的內容重復問題。

3　解決方案

解決該兩門課程內容重復的宗旨在于把握CP注重原理介紹，而CA注重高性能設計和并行處理。通過對兩門課程的內容的研究和分析，調整后的內容如表1所示。

將表1中CP的第2、5章與CA的第2章、CP的第7章與CA的第3章、CP的第4章與CA的第4章分別進行比較，雖然在章名上有些類似，但其內容并沒有重復。一個注重原理，另一個側重系統性能、并行處理系統以及進一步提高計算機性能的新技術。CP是CA的基礎，CA是CP的擴展，從提高計算機系統結構性能的角度出發，從單處理機走向并行處理機，走向新型體系結構的計算機，這正是CA的研究方向，展示了計算機系統結構研究的美好前程。

第3篇：計算機系統結構方向范文

《虛擬機：系統與進程的通用平臺》一書的作者James E. Smith& Ravi Nair敏銳地觀察到了現代計算機體系結構發展趨勢的這一重大變化，從計算機體系結構研究者的角度，以計算機系統接口抽象層次中兩個最重要的接口――應用的二進制接口(Application Binary Interface, ABI)和應用程序接口(Application Program Interface, API)為邊界，將計算機系統資源的各種虛擬化技術劃分為進程虛擬機和系統虛擬機兩大類展開討論，清晰地展現了虛擬化技術各種方法的各個層面和各類應用。

教材結構：

第1章首先引入了計算機系統接口的抽象定義，討論了虛擬化與各層接口的關系。然后從計算機體系結構的概念出發，對各種不同類型的虛擬機進行了分類總結，將虛擬機分為兩個主要類型：進程虛擬機和系統虛擬機。

第2章至第6章側重討論進程虛擬機。第2章討論在目標指令集體系結構(Instruction Set Architecture, ISA)上仿真源指令集體系結構的相關問題，并以一種CISC源指令集Intel IA-32、一種RISC目標指令集IBM PowerPC為例來說明；然后以Shade系統為例介紹了二進制翻譯技術。第3章討論進程虛擬機的實現問題，包括指令集的仿真和主機操作系統接口的仿真，最后介紹實例FX!32系統。第4章討論通過代碼優化獲得更好的仿真性能的技術，包括各種程序剖析技術，此外還討論了代碼重排序技術，最后介紹了Dynamo動態二進制代碼優化器。第5章介紹高級語言虛擬機的體系結構，特別是它們支持面向對象編程和安全的特征，這一章介紹了當今兩個重要的面向對象虛擬機――Java虛擬機和微軟的CLI。第6章進一步討論高級語言虛擬機的實現問題，并以Jikes RVM作為實例研究說明本章的概念。

第7章至第9章側重討論系統虛擬機。第7章介紹協同設計虛擬機，并以Transmeta Crusoe處理器和IBMAS/400處理器的實例研究結束本章。第8章涉及經典的系統虛擬機及其實現方法，包括本地虛擬機和宿主虛擬機。此外還討論對計算機系統三個主要資源：處理器、存儲器、I/O的虛擬化技術，以及如何用硬件來提高虛擬機的性能。本章給出的研究實例包括：VMware和Intel VT-x(Vanderpool)。第9章討論多處理器系統的虛擬化問題，包括對不同指令集的客戶和主機平臺多處理器系統的虛擬化。

第10章介紹了虛擬機技術新興的應用領域，重點介紹了在安全領域(討論入侵檢測系統的原理以及虛擬機在系統攻防方面的應用潛力)、移動計算環境(討論了商業上的應用：VMware的VMotion)、以及計算網格(展示典型的系統虛擬機對新興網格系統出現的重要作用)方面的應用。

附錄為本書的主要章節提供了計算機系統結構的背景資料，討論了處理器、存儲器、I/O在計算機系統中的作用。

第4篇：計算機系統結構方向范文

關鍵詞:計算機組成原理;實驗教學;可編程器件;實驗評價

計算機組成原理課程是計算機學科的一門專業基礎課,主要內容包括計算機構成及其各個部分如何協調工作[1]。在整個計算機專業課程體系中,計算機組成原理是起著承上啟下的作用[2-3],它以數字邏輯課程為基礎,而自身又是計算機系統結構、編譯原理、操作系統等課程的基礎。同時計算機組成原理又是一門與實踐結合很緊密的課程,課程實驗一直是教學中的一個重點,各高校也很重視,在實驗上投入了大量的精力。

2009年11月在南京召開了“計算機組成與結構課程群”的實驗教學研討會,會上討論了國內實驗教學的進展和不足,本文立足于此次會議,結合各校的實驗教學環節,以計算機組成原理課程為例,對實驗教學進行研究。

1課程設置

目前,國內大多數高校都將計算機組成原理作為第一門專業課程安排在數字邏輯課之后,主要內容包括:計算機系統的基本概念、指令系統、處理器組成(運算器、控制器等)、存儲系統、輸入輸出系統、流水線技術等[1,4]。組成原理一般會安排在大二下學期甚至大三上學期,這樣就不可避免地造成與其他專業課程同時開課,使得學生在沒有掌握計算機組成之前就開始更高層次的專業課學習,這樣無法體現計算機組成原理的專業基礎課作用。

為了解決這些問題,一些學校在課程設置上學習了國外大學的做法,開設了一門計算機入門性質的課程,如清華大學和中國科技大學開設了計算機系統導論課程,課程系統地介紹了計算機專業的一些入門知識:最底層的器件邏輯門電路微結構指令集結構程序算法問題域。這樣,學生對計算機有了概括性的基礎知識,這樣就可以避免課程安排的問題了,同時,教師在計算機組成原理課上就可以更加深入地介紹計算機的組成和工作原理了。

各校一般都在計算機組成原理課程中安排試驗[4-5],課程的總課時中有專門的實驗課時,讓學生在學習理論課的同時完成實驗,這樣做的好處是讓學生能夠將理論學習和實驗操作同時進行,加深對知識的理解,但是由于進度安排的問題,綜合性的大實驗(如處理器設計)只能被安排在學期后段,學生需要短時間內投入大量精力才能完成。對于一些無法單獨在組成原理課程中實現的更大規模的課程設計型實驗,需要學生掌握系統結構、編譯原理、操作系統等課程的知識,也需要更多的實驗課時,為此,一些學校開設了專門的計算機綜合實踐課程,如東南大學的計算機系統綜合課程設計、中國科技大學的計算機系統原型設計等,這些課程綜合了計算機學科多方面的知識,以計算機組成原理為實驗基礎,進一步拓展了實驗的領域。

中國科技大學華夏班在課程設置上參考了國外大學的一些方案,面向計算機系統結構學科發展前沿,強調前瞻性、先進性和實踐性,探索出了計算機組成課程群課程設置(見表1)的新方向。

從課程設置中我們可以看出實驗在總課時和總學分中所占的比重很大,幾乎占到了二分之一,并且計算機系統原型設計是一門實驗課程,分為A和B兩個部分,A為CPU設計,B為系統軟件設計,二者結合起來就是一個完整的計算機系統原型。清華大學在課程設置上也與其類似,只是沒有專門的實驗課程,內容也簡化很多,主要著重于計算機組成原理的相關內容。

2實驗設置

目前國內的計算機組成原理課程實驗都已經逐

漸向處理器設計這一方向靠攏,差別只在于實驗的方式和難度。表2是參加此次會議的幾個學校課程實驗設置情況。

從表2可以看出,計算機組成原理課程的實驗已經由以前的驗證性部件實驗逐漸過渡到處理器設計及計算機系統搭建這一層次上,具體體現在以下幾個方面:

1) 使用可編程邏輯器件作為實驗平臺[2],這樣能夠大大提高實驗的靈活性和可操作性,根據學生能力的不同安排不同層次和難度的實驗,充分發揮學生的主觀能動性,在實驗內容和形式上不斷創新,同時也激發了學生的興趣,實驗樣式也不再呆板和單調。但是,這樣需要有更加完善的實驗評價機制,做到公平和公正;還需要學生掌握硬件描述語言和相應的EDA工具軟件,這些就需要對課程內容進行適當的調整或者得到先修課程的支持。

2) 指令集基本上都是MIPS或者類MIPS的,其好處是指令系統成熟,格式規整,有很好的技術和文檔支持。使用這類的指令系統,學生能夠更好的掌握和理解,設計出來的處理器結構也更加規范,而且有很多相應的設計文檔和實例可供參考;其次,如果想要進行更高層次的實驗內容,就需要相應的編譯器等工具的支持,MIPS指令系統在這一點有很大的優勢,有了這些工具開發難度能夠大大降低。因此目前來看采用MIPS指令系統是一個很好的方案。不過這樣也有一些缺點,采用統一的指令系統限制了學生在指令系統設計上的靈活性,使得設計出來的處理器過于類似,過多的設計資料也使得學生可以更加容易偷懶,使得實驗效果降低。

3) 基本上將流水線等知識應用到實驗之中[5]。由于各個學校都在不同程度的推進計算機組成原理課程改革,普遍將流水線、高速緩存等內容加入了教學計劃中,實驗中也相應的加入了這些內容;同時MIPS指令系統能夠很好的支持流水線的設計,現有的資料和教材大多也是圍繞著流水線處理器設計展開的,因此流水線處理器的設計已經成為了各個學校實驗的基本內容。在清華的計算機組成原理實驗中并沒有規定一定要實現流水線,要求學生完成多周期或者流水線處理器的設計,僅過幾輪實驗教學,學生普遍選擇了流水線處理器的設計,因為多周期處理器的設計并不比流水線處理器設計簡單很多,而且相應的設計資料較少。不過有一點是值得商榷的,就是為了組成原理實驗有更好的顯示度,在實驗中加入了不少其他課程的內容,比如編譯、操作系統等內容。這些內容安排在單獨的綜合實驗課程中還可以,放到組成原理課程實驗中就有些喧賓奪主了,學生會投入太多的精力在這些內容上,組成原理實驗還是應該以理解計算機組成及工作原理為目的,不需要完成其他課程的內容,只有少數能力較強的同學在完成了基本內容后,才值得鼓勵去做這些事情。

4) 實驗規模較大,需要多個同學分工協作來完成。在以往的計算機組成原理實驗中大多數是以驗證性的實驗為主,學生往往可以獨立完成,但是處理器設計這一類的實驗單靠個人完成對學生的壓力太大,這就需要學生組成一個駝隊來完成實驗,這樣不僅能夠減輕學生的工作量,還可以培養他們團隊協作的能力。一個團隊規模控制在2～3人比較合適,人數太多會造成有人懈怠,達不到實驗目的。

3實驗管理和評價

由于計算機組成原理實驗內容和形式的更新,具體的實驗管理方式和評價機制也有了很大的改動。以前是以實驗室為主的實驗模式,學生根據實驗室安排的實驗內容和時間來完成規定的實驗;現在則是實驗室根據學生的實驗進度和需求,提供相應的實驗支持,包括設備、場地以及人員等。

以清華大學的組成原理課程實驗為例,前兩個驗證性的實驗安排在實驗室統一完成,幫助學生熟悉軟件工具和實驗設備,然后再安排課程大實驗。大實驗過程中會將實驗設備發放給學生,讓學生能夠在宿舍進行實驗,同時實驗室保證一定的開放時間,方便學生來實驗室做實驗。在整個過程中安排三次集中的實驗課程,實行小班教學,目的是能夠更好的掌握學生目前的實驗情況,控制實驗進度和解決學生遇到的一些實際問題。在整個實驗過程中,實驗室的主要作用就是后勤保障和監督進度,協助和督促學生完成實驗。

由于實驗內容和形式的變化,實驗已經不能簡單的通過檢查實驗數據來評定一個實驗完成的程度,需要從多個方面進行評價。對于我們的大實驗,首先會提供一套標準的測試程序,通過這些程序來檢查實驗結果是否正確;然后學生需要針對自己的處理器提供自測程序來體現自己設計的處理器的特點,這些測試都是需要教師或助教現場檢查的,檢查的同時會詢問他們在設計及實現的過程中是否獨立完成以及各自的分工,以便確定是否存在抄襲現象、工作量分配是否合理。對于完成較好或者有所創新的小組給與加分獎勵[7],并鼓勵其在實驗總結課上展示自己的成果。將這些匯總然后結合實驗報告及平時實驗情況,就能夠給出一個比較全面公平的實驗評價結果。

在這種實驗管理模式和評價機制下,能夠很好的提高同學的積極性和對實驗的整體把握程度,教師也能夠掌控好實驗進度和學生掌握情況,達到很好的實驗效果,不過這需要教師和助教通力合作,所花費的精力也比較多。

4結語

隨著實驗技術的不斷進步,計算機組成原理課程實驗在內容和形式上已經發生了很大的變化,各個高校都有著自己的發展思路,但是大的方向是一致的,總體說來就是實驗已經由驗證型實驗過渡到設計型實驗,內容也變成了在可編程芯片上進行處理器設計,進而形成一個簡單的計算機系統,可以說是計算機組成原理課程實驗已經由驗證計算機各部分功能逐漸過渡到設計及搭建計算機系統這一層面上。

參考文獻:

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Investigation and Research on the Experiment Teaching of Computer Organization Course

LI Shan-shan, QUAN Cheng-bin

(Lab for Computer Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

第5篇：計算機系統結構方向范文

關鍵詞： 江南大學 《計算機組成與系統結構》 實踐教學 實踐現狀 應對方案

一、引言

當前，隨著物聯網技術和產業的持續發展，嵌入式技術已成為信息產業中發展最快、應用最廣的計算機技術之一，被廣泛應用于網絡通信、消費電子、醫療電子、工業控制和交通系統等領域。資料顯示，在2009年中國軟件業收入的9513億元中，嵌入式占了將近20%，而且每年都以近40%的速度增長。嵌入式系統是以應用為中心的軟硬件混成專用計算機系統，需要設計人員統籌考慮軟硬件設計，以最大限度地適應應用系統對功能、成本、體積、功耗、可靠性等方面的要求。傳統的軟件、硬件分別進行的設計方法難以滿足嵌入式系統的設計需求，而需要設計人員進行軟硬件的綜合考慮和協同設計。

然而和上述趨勢對應的是，目前計算機類本科專業軟件方面的教學和實踐都實施得較好。學生除了課堂學習外，還可以利用學校和自己的計算機充分進行軟件編程的實踐和訓練。而且軟件類課程C語言、數據庫、網絡等相對直觀和容易理解，容易入門。但對于硬件類的課程尤其是計算機組成與系統結構，學生普遍反映內容較為抽象，如果沒有適合的實踐環節將課堂概念和實際工程聯系起來，學習效果將難以得到保障。因此，探索適合計算機組成與系統結構的實踐教學工具、教學方法和配套機制，加強學生理論學習和實踐環節的聯系，建立形象直觀、便于理解的學習途徑至關重要。本文重點討論江南大學計算機組成與系統結構的實踐教學實施現狀，在此基礎上提出改進方向，為增強計算機組成與系統結構的教學效果作有益探討。

二、《計算機組成與系統結構》實踐教學現狀分析

當前國內計算機類本科專業硬件主干課程設置有兩種模式：一種是數字邏輯與數字系統（技術基礎課）計算機組成原理（專業基礎課）計算機體系結構（專業課）。大多數重點院校采用這種模式。另一種是數字邏輯與數字系統（技術基礎課）計算機組成與體系結構（專業基礎課）。江南大學及國內其他許多本科高等學校采用第二種課程設置模式。

《計算機組成與系統結構》課程綜合了《計算機組成原理》和《計算機體系結構》兩門課程的要求，要求學生掌握計算機系統各個部件的組成原理，最終從系統、整機的角度理解計算機的結構與組成，是計算機類本科專業的專業基礎課程，以及計算機硬件與結構方向非常重要的一門課程。這門課程的建設與教學質量直接關系到人才培養中計算機硬件與結構方向教育的成效。尤其是在當前嵌入式系統日益流行，軟硬件一體化設計需求不斷擴大的背景下，計算機組成與系統結構課程能否達到預期效果顯得更為重要。

目前在教學實施過程中，學生普遍反映該門課程內容較為抽象，難以和一個具體的可見的系統相聯系理解整個的運行過程，學習效果欠佳，依然停留在為應付考試的習題練習為主的方式上，通過課程的學習無法鍛煉搭建完整電路系統的能力。這些問題急需通過實踐環節有針對性地解決。

傳統的計算機組成原理采用的實驗設備是在開放的電路板上用插線的方式搭建邏輯，學生通過將對應的引腳互聯起來構成特定的數據通路。這種方法無需編寫程序，可以直觀地顯示計算機內部結構和運行情況，但對學生的影響僅僅停留在實驗室階段，不能和企業的實際開發相結合，沒有更多的實用價值。

隨著硬件可重構技術的發展，越來越多的計算機組成原理實驗課采用了基于FPGA的實驗裝置。基于FPGA的優點在于學生可以通過自己的邏輯設計得到專用芯片，并通過實驗板上的I/O觀察芯片的運行情況，更接近實際CPU的運行狀態。目前，根據不同學校學生能力的強弱，基于FPGA的組成原理實驗采用了兩種不同的輸入方式。

一種是基于原理圖的設計方式。學生通過連接原理圖的方式，構成自己想要的邏輯電路。將該電路下載到FPGA芯片后構成特定的芯片，通過實驗板上的I/O觀察芯片內部的運行情況。這種方式的優點是直觀、易于理解。缺點是隨著系統變得更加復雜，原理圖輸入的方式耗費時間太長，連線也容易出錯，不太可能用于搭建復雜的系統。

另一種是基于硬件描述語言VHDL/Verilog的設計方式。優點是可以利用現有的資源搭建較為復雜的系統，甚至多級流水線的CPU，可以極大地提高學生的硬件設計能力。缺點是對學生的要求比較高，需要有硬件描述語言的基礎。

三、《計算機組成與系統結構》實踐教學工具的選擇

通過上述分析，可以看出基于硬件描述語言和FPGA的組成原理實驗方式由于可與將來的企業實際開發相結合，具有較強的實際意義。學生可以通過VHDL搭建復雜和完整的硬件系統，對于理解計算機組成原理和計算機的運行情況有非常現實的意義。關鍵問題是，應該如何選擇適當的基于FPGA的開發環境和教學方法，以適應不同水平的學生的具體需求。

由于現在基于硬件描述語言已有許多公開源代碼的資源可以加以利用，因此在進行計算機組成與系統結構教學和實踐中，可以圍繞某一種有代表性的CPU進行學習和實驗。如國內外有一些學校選擇以MIPS處理器作為教學和實驗的對象。學生可以根據自己的掌握程度借鑒或自己設計某個模塊，最終形成完整的CPU。同時還可以在此基礎上通過匯編程序進行系統結構的實驗。通過這樣的方式，學生可以將課堂講解的內容完全與實際的CPU系統關聯起來，從而為將來的硬件系統設計奠定良好的基礎。而且由于所選用的開發語言和環境都和企業實際使用的一樣，可以縮短將來的工作中的學習時間。

四、《計算機組成與系統結構》實踐教學機制探討

選定了適當的實踐語言和工具之后，還要有適合的配套管理和運作機制才能保證實踐教學的效果。現在傳統的實驗室都是學校購買設備后由實驗室人員管理和維護，并配合任課老師在上課時間為學生提供實踐教學服務。由于實驗設備數和上課時間有限，學生并不能完全完成和理解實驗內容。因此，我認為可以采取多種方法改善這一狀況。

1.Xilinx/Altera等FPGA提供商建立聯合實驗室，隨時可獲得提供商提供的一些最新資料和技術服務，同時確保實驗室可以在課外對學生開放，可以借鑒以往機房的管理方式，讓感興趣的學生付費使用設備。

2.為學生配備或鼓勵學生購買低價FPGA設備，將實驗室帶回宿舍，隨時可以進行FPGA系統的開發和調試。

3.企業建立培訓協議，抽出整段時間送學生到專門的FPGA企業進行集中強化訓練，積累實際項目經驗。

將上述幾種方法相結合，可以使計算機系統設計課程的學習效果達到現在軟件開發的學習效果，為嵌入式系統軟硬件的開發培養合格的人才。

五、結語

本文分析了江南大學《計算機組成與系統結構》課程的實踐環節教學的現狀和存在的一些具體困難，并從幾個方面提出了應對方案。當然，這些方法依賴于計算機組成與系統結構考核方式的相應改變。只有在教學內容、實踐形式和方法、體制和具體實施等多方面協調一致，整體推動，才能取得預期的結果。

參考文獻：

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［2］李彩虹，屈志毅，劉剛，馬俊.“計算機組成原理”實驗課教學模式探討與實踐.高等理科教育，2006，2.

［3］陳媛，黃賢英.基于EDA技術的計算機組成原理實驗教學探索.重慶工學院學報（自然科學版），2007，2.

［4］方愷晴，石琳，林亞平.EDA技術在計算機組成原理實驗中的應用.實驗技術與管理，2001，3.

第6篇：計算機系統結構方向范文

[關鍵詞]計算機應用 技術

中圖分類號：TD235.4+7 文獻標識碼：TD 文章編號：1009914X（2013）34035701

當今社會，計算機應用涉及到了數據處理、家庭和辦公自動化、遠程信息控制和信息系統構建等多中領域，分別需要不同的技術支撐和技術應用范圍。而如何有效的掌握知識，促進能力，拓展創新，是推廣和使用信息技術的必由之路。

從計算機的發展歷程看，也是知識和技術應用不斷推陳出新和過程，隨著多媒體技術和信息高速公路技術的出現使用，計算機的功能更大的被發掘出來，甚至在某些方面取代了人工，成為重要的角色。

一、全面掌握應用知識，提高應用技術能力

所有計算機技術的應用是以掌握相關的知識為前提的，這種知識可以使理論的，也可以是操作的，可以集中學習，也可以邊學邊做。在當前計算機的應用領域，關乎到日常工作和生活的有很多，像計算機教學、平面設計、軟件開發與應用、信息工程師和系統管理等，除了要求掌握基本通用的知識外，專業方面的知識也甚為關鍵。

每個計算機工作的技術應用人員，需全面系統的掌握計算機知識應用的理論體系，以完整夯實的基礎帶動應用能力的發展，遵照社會需求，確定自己的發展方向和目標，反復鞏固基本的應用知識，反復操練應用技能，將理論和實踐相結合。

知識的掌握和能力的運用，在實際工作中，會面臨到很多新的情況，這就需要能融會貫通，隨機應變，通過知識的變式和創新，能力的在發展去解決工作中的問題，計算機知識和能力的變通性和替代性很強，沒有單一的要求，需要計算機應用操作人員觸類旁通。

二、以重點為核心，以多元化發展為方向

計算機的應用技術的分工日漸細密，而且各個工種是相互配合和合作的形勢展開，每個人只需重點掌握一項計算機技術的應用就可大有作為，成為自己的關鍵，每個人根據自己的情況當確立重點，在不同的工作領域確定不同的自我應用技術。

以重點為核心，以多元化發展為方向，計算機技術應用的重點性和全面性是相輔相成，不可分割的，因為計算機技術本身都存在有本質的和密切的聯系，不存在單一技術領域，都是知識某一部分的合成，像在平面設計方面，同時運用到了“辦公自動化、網頁制作和PS”等基本知識，您只懂得平面的創意或設計是遠遠不夠的，必須有相關的技術支持，這樣才能達到目的。

應用型和技術型是互相統一的，要理論知識和技術并重，重點突出和全面發展兼具，這樣才會有效的發揮出個人應用技術的效能。

三、有效拓展能力，推動應用創新

在當前計算機教育中，應用人才的培養與學術研究和市場需求存在一定矛盾，從某種程度上說，只重視理論而忽視技術能力和創新實踐的培養，這樣的應用僅僅停留在知識應用的表層，無法深入到技術能力深處，無法推動應用創新。

在實際工作中，遇到實踐操作和技術應用的問題，往往不能有效迅速的解決，這就是確乏經驗的表現，經驗是學不到的，是在實際應用工作中感悟到的，是個人的自我思考和體會。

在知識學習和運用的同時，必須輔之以計算機的實踐操作，感受能力的體現，不斷總結經驗，提高應用技術的熟練度，方能化繁為簡，形成真正的能力，這是從現實中磨礪出來的。在能力提高的同時，通過完善理論體系和能力體系，完全會有自己獨特的創新和感悟，來解決日常生活中遇到的主要問題。而知識和能力應用的嵌入式和混合式發展，要求計算機從業者有著全面的知識底子和互通的理論融合。針對某一問題的解決，做到多樣化和多重性，以求可以找到更好的解決問題的措施，而且能起到熟練技能和選擇優化的效果。

四、計算機技術

計算機技術的內容非常廣泛，可粗分為計算機系統技術、計算機器件技術、計算機部件技術和計算機組裝技術等幾個方面。計算機技術包括：運算方法的基本原理與運算器設計、指令系統、中央處理器（CPU）設計、流水線原理及其在CPu設計中的應用、存儲體系、總線與輸入輸出。計算機作為一個完整系統所運用的技術。主要有系統結構技術、系統管理技術、系統維護技術和系統應用技術等。計算機領域中所運用的技術方法和技術手段。計算機技術具有明顯的綜合特性，它與電子工程、應用物理、機械工程、現代通信技術和數學等緊密結合，發展很快。

第一臺通用電子計算機ENIAC就是以當時雷達脈沖技術、核物理電子計數技術、通信技術等為基礎的。電子技術，特別是微電子技術的發展，對計算機技術產生重大影響，二者相互滲透，密切結合。應用物理方面的成就，為計算機技術的發展提供了條件：真空電子技術、磁記錄技術、光學和激光技術、超導技術、光導纖維技術、熱敏和光敏技術等，均在計算機中得到廣泛應用。機械工程技術，尤其是精密機械及其工藝和計量技術，是計算機外部設備的技術支柱。隨著計算機技術和通信技術各自的進步，以及社會對于將計算機結成網絡以實現資源共享的要求日益增長，計算機技術與通信技術也已緊密地結合起來，將成為社會的強大物質技術基礎。離散數學、算法論、語言理論、控制論、信息論、自動機論等，為計算機技術的發展提供了重要的理論基礎。計算機技術在許多學科和工業技術的基礎上產生和發展，又在幾乎所有科學技術和國民經濟領域中得到廣泛應用。

1.系統結構技術

它的作用是使計算機系統獲得良好的解題效率和合理的性能價格比。電子器件的進步，微程序設計和固體工程技術的進步，虛擬存儲器技術以及操作系統和程序語言等方面的發展，均對計算機系統結構技術產生重大影響。它已成為計算機硬件、固件、軟件緊密結合，并涉及電氣工程、微電子工程和計算機科學理論等多學科的技術。

2.系統管理技術

計算機系統管理自動化是由操作系統實現的。操作系統的基本目的在于最有效地利用計算機的軟件、硬件資源，以提高機器的吞吐能力、解題時效，便利操作使用，改善系統的可靠性，降低算題費用等。

3.系統維護技術

計算機系統實現自動維護和診斷的技術。實施維護診斷自動化的主要軟件為功能檢查程序和自動診斷程序。功能檢查程序針對計算機系統各種部件各自的全部微觀功能，以嚴格的數據圖形或動作重試進行考查測試并比較其結果的正誤，確定部件工作是否正常。

4.系統應用技術

計算機系統的應用十分廣泛。程序設計自動化和軟件工程技術是與應用有普遍關系的兩個方面。程序設計自動化，即用計算機自動設計程序，是使計算機得以推廣的必要條件。早期的計算機靠人工以機器指令編寫程序，費時費力，容易出錯，閱讀和調試修改均十分困難。

綜上所述，在計算機的應用和技術操作過程當中，首先要夯實基礎，以此培養能力，提高技能，達到知識和能力的融會貫通和綜合應用，從而提高素質，然后以計算機主干核心知識構造自己的應用體系，確定目標，將計算機的多功能化融會到日常生活當中，有效解決各種為題，打造更廣闊的發展前景。

參考文獻

[1] 孫曉風.網絡改變生活――突飛猛進的計算機網絡[M].上海交通大學出版社，2004，7

[2] 李輝.信息處理技術與工具[M].清華大學出版社，2005，8

[3] 計算機專業知識教材編寫組.計算機專業知識核心[M].人民出版社，2011，1

第7篇：計算機系統結構方向范文

關鍵詞：課程體系建設；計算機硬件；教學質量

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-00××-××

在當前高校計算機專業本科生中普遍存在這樣的問題：對計算機硬件課程的學習不感興趣；認為有些計算機硬件課程很抽象，不知道怎樣才能學好；與已經從事計算機技術開發的畢業的同學交流后，認為學校對計算機硬件課程的設置不合理，對將來從事計算機技術開發幫助不大，而對將來從事計算機技術開發幫助很大的計算機專業課程學校反而不重視，教學時間太短，沒有深入地教學；④教學方式缺乏對本科學生發現問題、分析問題、解決問題的能力的培養。學生對計算機硬件課程的學習積極性不高，學習效果差。高校的計算機專業學生中重視軟件課程的學習，而輕視硬件課程的學習，其結果是許多學生的硬件能力比較差，不能勝任計算機硬件方面的技術設計。因此，對于如何設置計算機專業硬件課程，已成為我們要重點關注的一個問題。計算機科學與技術學科除了具有較強的科學性外，還具有較強的工程性，因此，它是一門科學性與工程性并重的學科。如何合理地調整計算機硬件課程設置，為計算機專業學生將來從事計算機硬件方面的相關技術設計奠定具有發展潛力的基礎，是擺在計算機專業老師面前的一個重要問題。計算機專業學生在進行工程設計，計算機硬件技術開發時，普遍感到所掌握的計算機理論知識與實際工作能力存在不足。主要體現在沒有實際工作經驗；缺乏項目的開發能力；缺乏團隊協作精神；缺乏與同事溝通方法。如何在計算機本科生教育階段培養和提高學生的素質與能力，是老師重點關注的問題。

在傳統教學模式中，教師就是向學生傳播知識。而在現代教學模式中，教師不僅向學生傳播知識，更重要的是培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。為培養21世紀計算機硬件高技術人才就必須加強學生計算機硬件創新能力的培養，不斷完善計算機硬件課程教學改革專業課程體系建設。

為此，本文針對當前計算機專業硬件課程設置存在的問題，根據計算機專業各研究方向對計算機硬件課程建設，構成完整的計算機硬件課程體系建設，對本科生教學方式教學改革，培養本科生發現問題、分析問題、解決問題的能力，激發學生的學習熱情，培養創新素質進行研究。

一、計算機硬件課程體系建設

（一）充分認識計計算機硬件課程建設的重要性

計算機硬件及應用技術已是IT領域不可缺少的支柱技術，已經廣泛滲透到移動通訊、消費電子、無線網絡、工業控制和軍事國防等各行各業，無時無處不在影響每個現代人的生活。能夠綜合應用軟件和硬件，系統研發的工程師成為計算機行業最為緊俏的人才，其培養也越來越受到高校、企業、研究機構與培訓中心的重視。

（二）計算機硬件課程體系建立

ACM和IEEE-CS共同推出了Computing Curricula 2001，系統地列出在計算機專業學生應該掌握的課程，我們以此為藍本，并根據我院在計算機硬件研究領域和研究方向，建立計算機硬件課程體系中的主干課程：《計算機原理與匯編語言程序設計》，講授計算機組織和工作原理，以及匯編語言程序設計；《微型計算機原理及接口技術》，講授微型計算機的基本知識、基本組成、體系結構和工作模式；《計算機控制》，講授計算機控制的理論知識和設計技術；《單片機與嵌入式系統》，講授單片機工作原理和編程方法、嵌入式系統基本概念和設計技術移植；《計算機系統結構》，講授計算機體系結構的基本思想、基本概念、設計原理、設計方法與評價分析方法。由這5門課程構成計算機專業硬件課程體系。

當今計算機硬件和軟件技術飛速發展，計算機專業基礎課程體系教學在成熟和穩定的同時，要不斷加入新的內容和新的技術。為此，必須對主干課程設計其課程的主線，并沿主線更新教學內容、突出新技術。

二、改進教學方法，提高學生的創新能力

人類具有學習的自然傾向或學習的內在潛能，學習是學習者內在潛能的發揮。所以教學的任務是為學習者創設的一種有利于學生學習潛能發揮的情境。教師不應該采用權威式的教學方式，不應采用強制式的指導教學。教學活動是教師和學生共同活動的過程，教師在教學過程中發揮著設計，主持，調整教學過程的主導作用，調動學生的主動性和積極性。學生是教學過程中認識活動的主體。在教學過程中應體現學生的主體地位，發揮著教師的主導作用。

第8篇：計算機系統結構方向范文

關鍵詞硬件軟件系統課程設置實踐操作應用

1 引言

計算機越來越普及、電腦的家庭持有率越來越高、人們對電腦的依賴程度也越來越深，但電腦對于不少人來說還或多或少存在一定的神秘感，大多數人對計算機硬件還具有畏懼感，不過大部分人對掌握計算機維護與維修知識都有越來越強的迫切感。

因此，開設“計算機組裝與維護”課就顯得日益重要。

2 同類教程中存在的不足

筆者參閱了“計算機組裝與維護”的同類教程，有以下的看法。

（1）不少“計算機組裝與維護”教程大約以三分之二的篇幅介紹具體的硬件，介紹市場上硬件產品的選購。由于PC機硬件的更新速度極快，不少書中介紹的硬件產品在市場上往往已經淘汰。這樣的教程在課堂上講授，給人有教程已老化的印象。

（2）計算機系統的論述不是采用系統的方法，而是分別介紹PC機的各個硬件，接著分別介紹各個硬件的維護和維修，這樣的論述不太符合教學規律。介紹一種硬件之后緊接著講述這種硬件的故障，顯得很孤立，系統性不足。計算機是一個系統，是否應從系統的角度引導讀者去認識故障、判斷故障的所在和故障的成因？

（3）適合高職高專用的“計算機組裝與維護”教程較多，講授純操作、講授純應用。而適合本科生用，既介紹操作和應用，同時又講授相應的計算機理論，具有一定理論深度，采用上跟計算機硬件的發展介紹相應理論知識的教程欠缺。

3 “計算機組裝與維護”課程設置

“計算機組裝與維護”是一門實用性很強的專業課，不論理科學生、工科學生，還是文科學生都需要學，都用得上。筆者認為：

（1）“計算機組裝與維護”是大學計算機基礎的重要后續課程。

（2）“計算機組裝與維護”是微機原理課在實踐和操作方面的補充。

（3）“計算機組裝與維護”的重心在于結合操作和應用講敘相應的理論知識，應做到讓學生知其然，并且知其所以然。

（4）應站在普通用戶的角度認識計算機硬件和軟件的關系。讓學生能把“微機原理”課中學到的理論知識與具體的計算機操作和應用結合起來，從應用的角度理解理論，成功地分辨應用中遇到的硬件問題和軟件問題，從而有效地解決它們。

3.1 為“大學計算機基礎”的深入與提高

“計算機組裝與維護”定位于“大學計算機基礎”課的深入和提高。所以，課程內容應緊扣計算機的基礎理論，相對地要跟上計算機硬件的發展，但又要做到不能成為產品介紹書；教程要把握計算機的發展方向，結合計算機科學，以一定的理論深度、一定的前瞻性（硬件發展的方向）介紹計算機的硬件及其發展。

（1）強調計算機系統結構的概念：計算機系統構成的概念，計算機由主機和外部設備組成的概念，計算機系統由系統軟件和應用軟件組成的概念。

（2）從眾多同類產品中總結出具有共性特征的產品予以介紹，盡量避免具體產品的介紹，最大限度減少PC機硬件快速改朝換代對教材建設帶來的負面影響。如主板，從架構方面分類有Slot 和Socket架構。Socket架構的產品有Socket 370、Socket 432、Socket 478，Socket T（即LGA775）等。

（3）結合PC機的硬件產品的發展介紹計算機的發展以及計算機的發展方向。如CPU的發展從X86到Pentium，從PⅡ、PⅢ、P4到雙核等。

（4）從用戶自然辨別的角度、直觀的方式將故障分為黑屏故障、藍屏故障、死機故障，以及安裝故障、啟動故障、運行故障、關機故障等，講述相應故障的排除方法。

3.2 “微機原理”課操作實踐方面的補充

“微機原理”課程講述數制、控制器、運算器、存儲器、輸入輸出接口等計算機科學的理論知識，這些理論知識一般比較抽象。“微機原理”課中所講述的數制有別于人們日常生活中熟悉的十進制，所講述的運算原理不能從一塊CPU的外形看出其中的控制器和運算器，無法感性地認識輸入輸出的接口是如何完成數據的傳輸的。

“計算機組裝與維護”講述硬件和軟件的組裝。學生通過DIY可以直接接觸計算機的硬件，經過系統軟件和應用軟件安裝的操作實踐，可以通過顯示器直觀、形象地瀏覽到軟件系統。若教程再能完好地結合計算機的硬件產品，以淺顯易懂的語言講解與該硬件相關的計算機理論知識，就能很好地做到幫助讀者理解深奧的計算機理論，更好地應用計算機去解決各種專業的問題。如，結合CPU及其產品的介紹，講解摩爾定律、講解計算機的體系結構；結合網卡講解數、模和模、數的轉換理論；結合聲卡及音響的輸出講解何為5.1聲道、7.1聲道等。這樣與硬件產品有機結合的講解，直觀性強、課程生動、能很好地做到“微機原理”應用實踐與補充的作用。

3.3 “計算機組裝與維護”的重心在于理論敘述與應用操作并重

計算機是人類腦力勞動的工具，應用離不開理論，學習應貴在操作、重在實踐。所以“計算機組裝與維護”的重心應定位于計算機理論的敘述與應用操作并重。

（1）人們要順利地完成一件工作（操作），需要概念清晰、流程清楚。計算機的軟、硬件組裝操作包含的知識和內容很多，必須要讓讀者建立起完整的、清晰的軟、硬件組裝流程的概念。

（2）計算機的主存由內存條構成，內存管理知識有基本內存、擴展內存，分頁、分段、保護模式管理，虛擬內存、動態數據交換等。系統是否在優化的環境下運行與主存儲器的管理相關，內存的管理通過操作系統實現。系統優化的方法有減少內存駐留程序、系統配置實用程序、虛擬內存設置等，以此達到理論敘述與應用操作并重的要求。

（3）當前計算機最重要的外存儲器是硬盤，所以，結合硬盤實物（或圖片）講述磁存儲知識效果好。通過硬盤講述磁道、扇區、簇、文件系統以及文件的鏈式存儲等外存儲理論知識。結合外存理論的闡述，介紹硬盤分區、格式化等具體的應用操作知識，對外存的介紹同樣達到理論敘述與應用操作并重。

（4）與BIOS相關的計算機理論知識，主要涉及ROM和BIOS的功能和作用、BIOS在PC啟動運行中與系統的關系等。應用操作則講述BIOS系統設置，以及不同版本BIOS的系統設置操作等。

（5）注冊表是PC機的管家。理論上，介紹注冊表所采用的樹狀數據庫結構，以主鍵、子鍵和值項的方式組織數據和管理信息。注冊表的應用主要包括注冊表的備份與還原，注冊表編輯器的使用，創建、修改表項和值項等；由于注冊表是管家，所以注冊表還事關系統的安全。

4 結束語

相對來說，“計算機組裝與維護”是一門新課。筆者將其定位于微機原理課的實踐和補充的看法是否恰當，理論敘述與應用操作同等比例的定位是否合適，如何結合計算機的配件講解相關的理論、介紹相應的操作應用，能否做到以通俗易懂的語言講解計算機的理論知識等，都有待于實踐的檢驗和有待于專家們的進一步探討。

參考文獻

第9篇：計算機系統結構方向范文

1計算機技術概述

計算機技術就是在計算機方面使用到的技術方法及手段,其涉及的技術較為復雜且廣泛,大體上可以劃分成計算的系統技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。

1)系統技術計算機之所以能夠運行并發揮功能,其主要技術支持就是系統技術。可以說計算系統技術是計算機能夠當做一個完整的系統而得到運用的基礎,其技術可以從結構、管理、維護和應用等幾方面分成不同的系統技術,每項技術也相應地具有不同的功能。系統結構技術的功能主要體現在功能的效率上和性價比上,也就是說系統結構技術能為計算機系統提供優秀的計算效率和合理的性價比。系統管理技術則是表現在操作系統上,通過操作系統的管理能夠有效地加強計算機的吞吐量和計算效率,以提高操作的便捷性,為計算系統創造穩定的運行環境,從而使計算機系統運行成本降低。系統維護技術主要由自動維護與診斷技術組成,而其中自動化是系統維護技術的關鍵,需要通過系統中的軟件來實現,包括功能檢查程序、自動診斷程序等。系統應用技術是目前計算機系統技術應用和開發最為廣泛的技術,根據應用領域的不同,系統應用技術也分成不同的技術,但基本上其技術都與程序設計自動化及軟件工程技術有著聯系,也主要是通過這兩方面來實現技術的實踐與應用。

2)部件技術系統技術是計算機技術內在的發動機,而部件技術則是保證“發動機”能夠正常運行的硬件條件。隨著科技的發展計算機的體積向著微型化發展,但其部件卻變得越來越復雜和精密。同時,各個部件包含了眾多的信息內容且相互聯系,這些部件產生作用主要就是通過信息存儲、信息輸入和輸出及信息的運用和控制等技術來實現。

3)器件技術如果說部件技術是計算機系統運行的保證,那么器件技術則為計算機系統提供物質基礎。計算機設計和誕生的過程中包含了許多復雜的邏輯線路,既有基層線路,也有高層線路。基層線路主要有三種,與線路、或線路和反相器,在基層線路的基礎上,高層線路又可以分為組合邏輯及時序邏輯。而兩層邏輯線路都需要通過電子器件才能得以實現。并且從計算機發展歷史來看,其變革的標志都體現在電子器件技術的革新。目前在計算機各項技術都成熟的前提下,計算機的變化和發展大部分都是在優化電子器件技術。

4)組裝技術組裝技術在計算機技術中起著連接的作用,是各項技術構成整體的紐帶,與計算機各方面性能有著重要的關系。例如計算機系統的穩定可靠性、信息傳遞的時效性、維修和調試的便捷性及生產工藝性等。此外,計算機器件技術的變化發展對組裝技術影響意義極大,一旦計算機器件發生變革,其組裝技術必然隨之改進,目前組裝技術逐漸向著微型化趨勢轉變,這就對組裝密度提出了更高的要求。同時隨著計算機性能的提高,其功耗和發熱情況也逐漸增加,組裝技術中制冷和散熱則成為時下計算計算機技術發展亟待解決關鍵問題。

2通信及通信技術的發展概況

通信是自古就有,而為了工業發展的要求,通信才演變成為一個專門的行業。至今為止,通信業成為普遍性最高的行業之一,其業務類型紛繁復雜,通信方法也在不斷改進,變得越來越先進。究其本質而言,通信技術實際上就是為了實現信息在空間及時間兩個維度上的無失真傳遞,簡單來說就是將不同形式的信息利用通信網絡將發信者的信息快速安全、準確有效地傳輸給收信者。

1)古代的通信方式古代通信方式主要是通過郵驛制度來實現,此時的通信更多是為了方便國家的管理和軍事情況的上報,正是由于這種通信制度的出現,使古代的遠距離信息傳遞變為了可能,也為現代通信業的規范化和制度化起著積極的促進作用。而郵驛制度之前,古代通信制度并沒有統一的規定,通信方式以方便性和明顯性為主,比如飛鴿傳書、烽火狼煙和非洲的鼓點接力等。

2)現代通信的誕生現代通信誕生的標志是電報的發明,使人類的通信方式變得更加快速和方便,也促進之后有線電報的誕生奠定了技術基礎。而貝爾發明的電話機則是真正將人類的通信帶進了一個全新的時代,其不僅從技術使人類通信的距離有了突破性的進展,而且還促使通信向著一個行業發展,從而加強了通信的普及度。到了20世紀,通信技術進一步發展,使通信方式更加豐富,比如收音機和電視機的出現。而且為了加強通信技術的研究,也產生了許多通信的理論研究,比如控制論和信息論等。

3)20世紀80年代后通信技術發展20世紀80年代后通信技術發展主要表現在三個方面,即數據傳輸通道、數據傳輸技術和通信技術多方向。由于傳輸材料的革新與發展,數據傳輸通道不再僅局限于單一的通道傳輸,而是向著有更多材料可以選擇,例如電纜、雙絞線和光纖等。加上光波技術的發明,更使通信不再受到地理環境和距離的限制,可靠性更是得到長足的發展。數據傳輸技術的發展使通信技術變得更為先進,也為通信的可靠性和安全性提供了保障,比如基帶傳輸和頻帶傳輸等實現了通信可以在不同數據傳輸通道中進行傳遞,同步技術和多路復用技術等提高了通信傳輸的速度,編碼和加密等技術增加了通信傳輸的安全性可靠性,數據通信網和協議等技術則使通信技術可以與其他技術融合,促進通信方式的先進性和多樣性。通信技術的多方向就是傳統通信技術細化的同時,新技術也在不斷產生。例如電報細分成用戶和智能兩類電報,電話細分為自動電話、可視電話和IP電話等,新技術包括移動無線通信、數字電視和多媒體等各種通信技術。

3計算機技術與通信技術的融合

現代通信技術最顯著的特征就是通信技術中融合了計算機技術。因為將計算機技術廣泛地應用與通信業中,現代通信的發展速度極速上升,同時也讓用戶體驗到現代通信不同類型的優質服務,也體現出了計算機技術在現代通信中的重要性。

1)計算機通信技術計算機通信技術是計算機技術和通信技術融合的成果,與計算機計算的發展有著重要的聯系。現階段,計算通信的網絡技術與多媒體的通信技術是計算機通信技術的研究重點。計算機通信實際上就是將計算機作為通信的載體,從而實現各個計算間、計算機及其終端間或者其他外接設備間數據交換。計算通信中交換的數據信息包括了眾多的形式,例如文件、圖片、視頻、語音、電子表格等。按照距離來講,計算通信可以分為近距離通信和遠程通信,近距離通信一般可以滿足一些不太復雜的計算機通信

。因此,其技術要求并不高,只要計算機或者終端設備有串行口或者并行口,通信電纜的連接就可以實現數據的傳輸。而遠程的計算機通信則較為復雜,需要以計算機通信網絡作為平臺,然后根據既定的規則將多臺計算機與通信設備連接起來,并以一定的通信介質為載體,才能進行傳輸數據。因此,計算機通信技術的實現都由一套系統構成,包括數據的終端設備、通信設備、傳輸通道和通信軟件等。 2)信息技術21世紀是一個信息化的時代,其緣由就是信息技術對社會發展的革新。在眾多的高新技術中,信息技術有著重要的地位。計算機技術也不例外,信息技術可以算是計算技術的核心,而計算技術則是將信息由技術轉為產品的“加工廠”。各種信息資源存儲在計算機中,利用計算機的收集、整合和加工等功能,將資源轉為產品,從而為人們提供了新經濟時代下的信息產品。因此,就計算機技術與通信技術融合來講,前者可以算是人類身體中的神經元細胞,而現代化的通信設備則相當于神經系統,兩者的融合就構成目前全球化的通信網絡系統。在這種融合下,信息資源成為了行業甚至國家發展必爭的戰略資源,同時,隨著現代通信技術的不斷發展與進步,信息傳輸的范圍將逐漸擴大,而傳輸時間則會逐漸縮減,信息資源的重要性隨之加重。

? 3)WIFI技術WIFI技術是計算機技術中一項重要的無線網絡傳輸技術,目前也普遍應用與通信技術。WIFI技術也就是IEEE802.11協議,其主要優勢有傳輸速度極高、無線接入、成本低、組網方式簡單、設備功耗低等。WIFI技術傳輸功能的實現主要是通過AP及無線網卡來實現。首先,AP作為網絡的接入點,WIFI網絡覆蓋的區域作為熱點區域,然后為通信終端裝置無線網卡,只要終端在WIFI網絡覆蓋的區域內就能由AP接入到互聯網,從而實現信息的傳輸。目前,城市中許多地方都安置了無線網絡路由器,WIFI網絡覆蓋區域也是不斷擴大,許多行業都開始設計產品時都搭載了WIFI模板,尤其是在通信領域中。除了PC、手機、數碼相機等通信產品外,家庭中的各種電器產品也相繼增添了WIFI功能。就目前的形勢來看,通信行業已逐漸向著4G時代邁進,通信信息的傳遞速度和效率也將走上更新的一個臺階,而WII技術作為一項無線、高速、成本地的計算機網絡技術,必然將廣泛融合到新的通信時代下,今后WIFI網絡覆蓋的面積也將隨之提升。