计算机硬件的基本部分篇1
关键词：中职计算机硬件教学系统性实践性
一、当前中职学校计算机硬件教学存在的问题
中职学校计算机原理与数字电路课程作为计算机课程的重要组成部分，对于学生素质的培养是至关重要的。但是从当前的教学课程设置来看，对于这个部分的关注度显然是不够的，特别是硬件相关课程是难点，其大概的原因不外乎以下三点。
1.计算机硬件的技术和设备水平发展异常迅速，导致当前的课程和教材及实验设施都无法跟上其速度。处理器的技术、存贮的技术及网络的发展都是迅速而日新月异的。因而这种快速的发展便造成了期间的关联程度降低。
2.计算机的体系结构体现强系统性，但是相关教学活动却没有与之对应，缺乏足够的实践性和操作性。目前，中职学校的计算机硬件课程大多是以课程大纲要求为标准，而不是以计算机的整个体系结构为主线，因而这种现象亟待改革。
3.计算机科学的教育所针对的对象是需要具备软件和硬件的设计能力的学生，对于软件的掌握，是较容易实现的，但是对于硬件的掌握则是较难的，因而在教学中这个部分的效果很差。并且当前的实验设备大多是由实验箱组成，无法体现出硬件的设计思想。因而对于计算机硬件的充分学习，对于其原理进行掌握，并且结合计算机的硬件技术的发展，学习计算机技术的系统性和实践性，是我们需要着重突破的问题。
二、计算机硬件教学的系统性与实践性
1.推动科学的教材体系建设。当前情况来看，计算机及应用专业的硬件课程面临两个问题。一方面是教材的内容划分混乱，内容严重重复，形成学生重叠学习的情况，一个简单的例子在于微型计算机基本原理的内容几乎频繁出现。另一方面，教材的内容的逻辑性的依据在于依照计算机科学的逻辑来发展，但是没有依照计算机的硬件技术的系统性。应当依据发展的观点分析整个计算机的硬件体系。在计算机的技术发展的阶段里，其计算机的原理和工作过程是变化较小的，但是其硬件设置的性能有巨大变化。一方面是电子元件性能的发展，所谓计算机的发展阶段就是依照电子元件的发展阶段来区分的。另一方面的性能就在于，流水线及各种处理系统的不断完善和完备。计算机的指令系统是计算机硬件技术中不变性，所以其变化性比较微小。
从前文的分析可以知道，有必要按照这个逻辑重新进行计算机硬件课程体系的设置，将课程的开展分为三个层次，前两个层次以基本原理的教学为主，到第三个层次则体现对计算机计算的发展。具体操作来看，可以这样理解：（1）数字逻辑，对于数字逻辑的理解，应当更加突出对于电路设计逻辑的讲解而不是当前的重点关注器件的理解。除了之前的教学内容里有关数字电路的内容之外，还应当增加对于eDa的理解。（2）计算机的基本原理和编程语言的理解。基本原理的内容本身是作为一个先导性的内容，因而其内容的设置以语言的需要为依据，不要过于冗杂，否则便会丧失其简洁性。（3）计算机系统的组成与运作原理。计算机的硬件管理课程主要包括对于计算机的组成部分，比如各个硬件设施的原理，更要突出强调系统的设计。（4）微机的接口和外设，从应用层面，可以给予扩展，并在安排教学计划的时候，可以预留相关的课时。（5）高性能的计算机系统结构。这个部分与计算机的组成与设计是一脉相承的，主要在于计算机的基本组成在性能上的提升，与计算机技术发展的前沿紧密相关，因而要体现在课程教学上。
2.注重课程的内容设计，追求连续性。对计算机的硬件和软件进行设计，是计算机专业的学生所必须具备的能力，中职学校较注重对软件的设计能力的培养，在学校的课程当中较多涉及此部分内容。但是对于硬件部分的教学却显得较为稀少，因而在课程设计部分的改进路径在于，加强对硬件教学的发挥，使得学生真正理解计算机的结构的系统性，并保证相关的设计能力。在教学过程中要较多地针对能力的培养，教导学生对于关键因素的关注，比如时序、频率、干扰等。
根据传统的数字电路一般都是根据集成电路进行装联的，但是根据布线和连线等问题的影响，对于其效果也是千差万别。但是不断发展的eDa实际上解决了上述问题。因而在课程的设计上要适当地加入eDa的内容，特别是iSp的技术大大提高了设计效率。另外，还要传授学生明白软件编程与硬件编程之间的相通之处。所以课程的内容不仅要包括对于单一的软件或者硬件的知识的传授，还要包括软件和硬件互相转化的机制。很多硬件的功能可以通过软件的发展给予替代。因而对于指令和语言及相关的传输系统的设计就显得尤其重要。良好的系统不仅会使得设计的效率大幅度提高，更会使得整个计算机的硬件和软件及辅助系统体现更多的系统性。高度的系统性和实践性正是高性能计算机的固定追求。合理的课程和教学会大大增强学生的创造能力。
三、根据计算机硬件的系统性构建硬件实验室
出于对于计算机硬件的实践性的追求，硬件实验室是必不可少的。这是计算机硬件教学的实践性和系统性的要求。对于计算机硬件实验室的建设来说，首先要考虑的因素在于对于计算机硬件技术的基本原理的不变形，其系统性及技术的渐变发展特性这些因素，与此同时，要兼顾相关的软件程序的配套性。实验室从核心到，从简单到复杂，从单机到多机要同时构建，并且辅助以配套的指令程序系统、微程序及驱动程序的设计。具体而言包括如下几个方面：（1）运算器、微程序控制器、寄存器及指令系统的设计等构造CpU。（2）存储器和相应的数据、地址及控制总线的设计等构造存储系统。（3）外设、接口、中断、Dma及相应的接口驱动程序的设计等构造i/o系统。上述部分是计算机系统的基本组成，后面部分是从指令系统和体系结构等方面提高计算机的整体性，为计算机硬件技术的发展留下扩展的空间。在实验室，学生一方面要完成硬件课程所要求的验证性实验及设计性的课题，另一方面要使学生理解计算机硬件的系统性及性能提升的方法，理解计算机系统的进化史。
四、结语
所谓计算机硬件结构的系统性在于计算机技术发展的基础性资源，对于计算机的硬件教学来讲，要调整思想，坚持对系统性和实践性的追求，不但要使得学生掌握好计算机硬件的基本原理，而且要学会计算机的设计理念。要让学生主动探索计算机技术的发展和研究方法，启发创造性思维并产生良好产品。
参考文献：
[1]谢安裕.计算机硬件教学实践性与系统性结合研究.中国新技术新产品，2011.2.
计算机硬件的基本部分篇2
关键词：《计算机组成原理》硬件实践教学课程体系教学方法工程化实践教学
在我国大多数高校的计算机课程教学中，《计算机组成原理》作为一门重要的理论和硬件基础课程，其中的实践环节（硬件实践实验）占较大的比重。目前，不少高校的计算机专业在《计算机组成原理》的理论教学和实践实验中普遍存在“重软轻硬”现象[1]，使得学生对计算机组成的理论和硬件的结合理解流于表面，特别是在理论和硬件实践教学中，教学内容和硬件实验设备严重落后于当前工业界的最新技术发展，使得培养出的学生严重不符合社会企业的需求，即无论是在理论理解方面，还是在硬件实践方面，都不足以承担计算机硬件方面的设计与开发工作。因此，如何适应工业界对毕业生理论和实践能力不断增强的需求，改革《计算机组成原理》及相关课程体系，提高计算机理论和硬件教学水平，提高学生对理论的理解和实践动手能力已成为当前高校计算机专业教学面临的重要课题。
1.当前《计算机组成原理》课程教学存在的主要问题
当前，我校在计算机类、电子类、物联网类、软件工程类专业均开设了《计算机组成原理》课程，理论教学内容、目标基本一致，但硬件实践教学存在问题，主要表现在以下三个方面：
（1）偏重理论教学，忽视或轻视硬件实践教学，硬件实践课时被迫删减。
在《计算机组成原理》课程中，理论是基础，但是要深入理解计算机基本原理及体系结构等理论必须结合硬件实践[1]。但是硬件实践实验教学由于培养目标、培养方案、教学大纲及硬件实践教学设备等，很多高校普遍在计算机专业的教学中轻视硬件实践教学的建设，理论教学占很大比重，总学时确定后，硬件实践教学课时只能被迫删减，以至于无法保证硬件实践教学的质量，导致学生学习硬件知识和动手实践的积极性不高，最终的结果就是理论和实践相分离，理论知识没有深入的理解，实践能力没有得到很好的培养。
（2）理论和实践教学内容陈旧，课程计划没有与时俱进。
当前，大多数国内高校的计算机类专业，硬件系列课程均包含如下课程：《数字逻辑电路》、《计算机组成原理》（《计算机组成与结构》）、《微机原理及接口技术》、《计算机体系结构》等。这些课程开设选用的教材大多内容相近，部分理论仍停留在5年甚至10年以前，知识陈旧，与当前工业界的实际应用脱节，和现代快速发展的计算机硬件研究和开发技术形成明显的差距。比如有的硬件课程教学中以74181等淘汰的部件芯片为教学模型，即使学会也只能在课堂上用到，对将来的工作没有什么作用，直接导致对学生缺少吸引力，教学效果不甚理想。另外，这一系列硬件相关课程之间重复的知识点较多，在课程系列安排计划上缺乏统一性和合理性。
（3）硬件实践教学环节不够重视，缺少工程化设计和开发能力及创新能力的培养。
现代计算机硬件设计和研发均已采用软件和硬件设计相结合的方式，并大量使用优秀的工具软件进行开发和仿真，以及使用硬件开发板进行验证和优化。在实际教学中，由于硬件实践教学比理论和软件仿真实验教学要复杂得多，因此很多教师在教学过程中仍沿用过时的软件仿真和硬件实验方法，并且学生在学习过程中除了进实验室外，在日常学习中无法进行硬件实验或为硬件实验做足够的准备。另外，目前大多数高校计算机专业的硬件实验设备仍停留在“插线板”时代，只能让学生手动连接铜线进行简单的验证性和基础性实验，如要进行相关创新能力培养的实验，其复杂度过高，绝大多数学生无法完成。
2.《计算机组成原理》课程建设和改革的具体措施
（1）引进计算机硬件的现代设计和研发技术，培养学生的工程化研发能力。
《计算机组成原理》课程一大部分教学内容围绕CpU的各个部件展开，但现有的教学内容严重落后于现代工业芯片研发技术。为跟上时代的步伐，我们引进当下大多数企业采用芯片研发流程和设计语言和工具。具体而言，针对CpU的各个部件教学，我们引进Logisim[2]和Verilog[3]教学，以仿真的方式向学生展示如何设计选择器、加法器、寄存器、存储器、控制器等部件，以及这些部件间如何组合及连接。在此基础上，我们进一步加入单周期mipS[4]CpU工程化设计方法的教学，介绍如何组合选择器、加法器、寄存器、存储器、控制器等部件以构成简单但功能完善即能完成基本加减、移位、分支、跳转等功能的单周期CpU。
为进一步提高学生的工程化硬件实践能力，还引进Xilinx公司的FpGa开发板，加入如何使用FpGa开发板的实验教学内容，并指导学生把已完成的mipSCpU设计下载到FpGa上，以真实的硬件实验验证自己的设计，并对现有的设计做相应的优化。
（2）加强理论和硬件实践教学的结合，提高学生对理论的理解和对硬件实践的能力。
在《计算机组成原理》课程教学中，理论和硬件知识是相辅相成的，但目前计算机教学中普遍偏重理论讲解，硬件实践仅仅是验证性实验，其对理论的深入理解并无多大帮助。特别是理论知识对学生来说是一个个单独的知识点，彼此之间不能够贯通起来加深对计算机整体硬件系统的理解[5]。比如，学生学习了选择器、寄存器、加法器、存储器等理论知识，但不知道如何使用Verilog等硬件编程语言在FpGa等开发板上实现这些部件。另外，学生在学习CpU控制部件理论后，无法用现有的老旧芯片如74181等把CpU各个部件组合起来，只能依赖现成的已把CpU各个部件组合连接好的硬件开发板，不了解如何用Verilog等硬件编程语言直接把CpU的各个部件组合以构成完整可运行的CpU。因此，在《计算机组成原理》教学中应注意理论和硬件实践开发间的结合，使学生掌握更完整的理论知识和硬件实践能力，通过硬件实践提高其对理论的理解，通过理论学习指导硬件实践实验，提高其计算机系统理论和硬件协同能力。
（3）调整计算机硬件系列课程的教学内容，优化课程体系和课程间的衔接。
为适应新加入的Logisim、Verilog、XilinxFpGa开发板等教学内容，我们适当调整计算机硬件系列课程之间的教学内容。比如对《数字电子技术基础》课程，经过学院硬件教学团队的协商沟通，适当加入Logisim，Verilog等硬件编程语言的教学内容，并在部分实验中加入Logisim和Verilog语言实现部分电路。在《汇编语言程序设计》课程教学中，针对mipSCpU设计，加入mipS汇编语言的学习。在实验安排中，加入适当的mipS汇编练习。总而言之，为了适应新的教学内容和方法，加强硬件系列课程体系结构建设，完善教学计划，对硬件系列课程如《数字电子技术基础》、《计算机组成原理》、《微机原理及应用》和《汇编语言程序设计》等课程进行融合、优化，既避免知识点的重复教学，又加强课程间教学内容的衔接，保证计算机硬件教学的连续性和完整性[6]。
（4）探索硬件系列课程教学方法，提高教师团队的整体教学水平。
为加强计算机硬件系列课程教师团队的协调沟通和建设，使相互关联课程的授课教师有更多的合作和协作，定期开展硬件系列课程的教研活动，从整体上协商计算机硬件系列课程的教学，逐步形成一支由具有较高教学科研水平的教授领衔，并搭配有一定数量的副教授和讲师的计算机硬件系列课程教学团队[5]，从而保证计算机硬件系列课程建设的连续性。
为了充分发挥青年教师的主观能动性，我们积极改革传统的教学方法，借助扬州大学的网络教学平台，积极探索研究性教学，利用“任务驱动”的教学方法，将实际教学内容分成一个个具体的任务，并引导学生在网络教学平台上参与讨论和解决任务，使得学生在讨论和交流中解决问题，并逐步引导学生深入理解和掌握教学内容。该教学方法可以大大提高大部分学生的主动性、积极性及团体合作能力。此外，在网络教学中注重和学生的在线交流和互动，通过论坛交流和答疑、在线任务测试等多种手段，促进学生的彼此交流和学习，提高课堂教学效率。
（5）丰富教学资源建设，引进企业培训和提高教师实践教学能力。
在引进新的教学内容的同时，依托扬州大学网络教学平台，对《计算机组成原理》课程的教学资源如Logsim、Verilog参考资料、教学课件、教学视频、硬件实践实验指导资料、习题等全部加入网络教学平台，构建丰富的网络教学资源[6-7]，使得学生的学习不受时间和空间的限制，在课堂教学以外的时间根据自己的实际情况合理安排课程学习。
另外，围绕课程建设和教学内容的改革，我们积极联系相关硬件研发企业，邀请其到学校直接对学生进行指导。例如Verilog硬件编程语言学习和使用经验分享、XilinxFpGa开发板的使用讲解和现场指导，并且根据企业实际研发需求，向学生进行针对性的授课和指导。
3.结语
《计算机组成原理》课程具有很强的理论性、实践性和实用性，其中CpU相关的知识涉及本科和研究生各个层次，如何让该课程不再仅仅停留在理论知识的学习是该课程建设和改革必须解决的问题。通过引进符合工业界当前流行技术的教学内容和方法，积极引导学生通过自学和合作，接触当前最新的硬件编程语言、硬件设计软件和FpGa开发技术，并尝试调动学生学习的主动性，培养实践动手能力，让学生更好地协作、沟通，从而提高学生对理论知识的理解和硬件实践的能力。另外，近几年我院通过对计算机专业硬件系列课程进行优化和改革，解决硬件系列课程之间缺乏沟通、相互独立、知识点重复或者缺乏衔接等一系列问题[4]，加强硬件系列课程间的联系，保证计算机硬件系列课程间的连续性和完整性。
参考文献：
[1]陈辉，李敬兆，等.计算机专业硬件课程教学改革探索[J].计算机教育，2014（5），39-42.
[2]Logisim.https：///wiki/Logisim.
[3]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程.北京航空航天大学出版社，2008.
[4]斯威特曼.mipS体系结构透视.机械工业出版社，2007.
[5]刘昌华，管庶安，等.基于CC2005的计算学科硬件类课程教学改革探索[J].计算机教育.计算机教育，2009（10）.
[6]黄伟，冯径.《计算机硬件技术基础》课程教学改革探索[J].现代计算机，2011（5）：36-37.
[7]葛桂萍，李云，等.《微机原理及应用》精品课程建设的探索与研究[J].科技创新导报，2014（30）：151-152.
基金项目：
国家自然科学基金青年基金（编号：61502412），项目负责人，01/2016-12/2018。
江苏省自然科学基金青年基金（编号：BK20150459），项目负责人，07/2015-06/2018。
计算机硬件的基本部分篇3
关键词:硬件;软件;计算机;要求;目的
1引言
计算机机在商业和家用方面已经普及使用,有台式的、有手提便携带式的、有微型的、还有中型的和大型的等,对计算机维护和维修的基本要求就是利用软硬件知识去保证机器正常使用。在各行各业的使用场所,有不同层次的维护和维修要求,这是行业的基本要求,要求的维护和维修技术等级肯定要比家用普及型高。对计算机维护和维修需要的基本要求是什么呢?下面就以家用台式计算机为主体进行分析。
2家用计算机的使用要求
现在,通常的家用计算机主要是青少年用于配合学校学习而购置的,硬件以单CpU台式机为主,配以微软系统软件、oFFiCe软件和防病毒软件为主。实际上,青少年把计算机用于学习的时间不多,多是用于上网浏览和打游戏。所以,他们使用的硬件往往是比较近代的产品,配置也比较高新;对应用技术软件则要求不多,至多在添加设备扫描仪的同时加上图形(例如pHotoSHop)软件。
3家用计算机的维护要求和目的
3.1硬件的维护要求和目的
越高档的计算机,它的硬件就越要求好的运行环境,好的环境就需要好的维护措施,才能防止运行环境变坏,才能保证计算机运行良好。所以,提出下列要求:
(1)定期检查电源散热风扇是否运转正常,灰尘多时要拆开清洁。目的是防止电源风扇停止转动而影响电源部件的散热需要。
(2)定期清洁软盘和光盘驱动器的磁头与光头(如半年一次)。目的是防止磁头或光头因为灰尘或脏物造成读盘出错。
(3)定期检查CpU、显示卡等部件上的散热风扇是否运转正常。目的是防止风扇停止转动而影响CpU和显示卡等主要部件的散热需要。
(4)计算机要定期进行使用,避免长期放置不用。目的是防止计算机元件因为接触不良或电容失效而影响需要使用时无法工作。
(5)开机时应先给外部设备加电,后给主机加电;关机时应先关主机,后关各外部设备,开机后不能立即关机,关机后也不能立即开机,中间应间隔15秒以上。目的是防止电源电压对计算机元件的意外冲击而损害。
3.2软件的维护要求和目的
(1)开机后,系统软件没有完成进入正常使用时,不能立即关机。目的是防止不但容易损坏软件,也会容易导致硬件损坏。
(2)基本应用软件安装使用正常后,马上进行系统区域备份工作(可利用GHoSt软件备份到另一硬盘区域或另一个硬盘,还可以刻录到光盘上或U盘上)。目的是为快速修复系统软件作好预备工作。
(3)必须安装有防病毒软件后才能复制非本机的文件进入本机和上网浏览,防病毒软件发出提示时,不能确认的不要允许通过,防病毒软件必须要定期升级更新。目的是防止病毒软件损害计算机内的软件甚至是硬件,病毒软件几乎每天都在更新,所以防病毒软件也要求能自动更新。
(4)随时或定期做好自编文档、自拍图片和录象等备份工作(方法参照第2条)。目的是防止因为计算机系统软件或硬件的损坏而导致自己的劳动果实丢失。
(5)不要随便删除系统盘上的软件。目的防止系统软件链被意外损害而系统无法正常工作。
(6)同类型的软件不要全部安装使用,只挑选一种。目的是避免软件冲突,例如把2个以上防病毒软件安装在同一主机,就可能因为双重工作甚至相互争先而导致软件运行速度下降,严重的会引起停机不工作。
(7)执行软件工作,没有必要的话,尽可能不要同时执行同类型的多任务工作。目的是防止CpU工作量大,耗能也大,速度也会降低,软件容易出错。例如同时进行多任务复制或下载工作,一个任务只需要30分钟,两个30分钟的任务,不等于在30分钟同时完成,而可能会变成需要60分钟才能完成,三个以上的任务就更加难以确定了,除非主机性能等各方面因素都良好会有例外。
(8)关机时按系统软件的要求进行操作,不要直接使用硬件按钮简单地进行关机。目的是避免系统软件出错或损坏,导致下次开机不能使用,或要花费较多的时间启动软件自动进行扫描检查。
4家用计算机的维修要求
今天,计算机硬件和软件变得更加密不可分,许多原先由硬件实现的功能改由软件实现。对计算机来说,软件成份占了相当部分。很多软件故障,客观上也表现为硬件的故障。有些故障是可以明显而容易地区分到底是硬件还是软件上的问题。有些则需要作一定的工作才可以判定到底是软件故障还是硬件故障。这就要求维修人员既要具备硬件知识,又要具备相当的软件知识。因此,提出下列要求:
(1)熟悉计算机硬件各部分功能,熟悉硬件自带软件的使用,熟悉组装过程。
(2)熟悉计算机通用系统软件的快速安装与使用,熟悉常用软件的安装和使用(例如office等软件)。
(3)会使用测试卡、万用表等工具检查硬件基本数据状态。
(4)会对比分析硬件的正常与否,用替代法判断硬件的好坏。
(5)会使用工具软件检测硬件的性能。
(6)会使用工具软件调整或修复可以进行修复的硬件,如BioS数据,硬盘物理部分损坏等。
(7)会分析检测主机关联设备的正常与否,会检测常见设备的正常与否,如打印机。
(8)会分析主机故障的原因是属于硬件引起还是软件产生的。
(9)需要熟悉局域网有关硬件和软件的安装和应用,会分析网络故障的原因是由硬件还是软件引起的。
(10)对每次出现的故障和维修结果,要进行记录和总结,积累维修资料,多翻阅学习计算机软硬件书刊,以提高维修的效率。
5非家用计算机的维护和维修要求
(1)必须具有家用计算机维护和维修技能。
(2)要了解和熟悉本单位或行业的计算机硬件构造,知道部件的性能。
(3)要了解和熟悉本单位或行业的软件的安装和使用,要设置软件的备份工作。
(4)要熟悉常用工具软件的安装和使用,例如针式打印机的个别断针应急维修,可以使用软件暂时修复使用。
(5)对24小时运行的机器,要定期在机器闲时阶段进行停机或不停机检查和维护。
(6)对配有的UpS电源,进行定期的放电和功率测试,防止UpS电源失效而无法起到备用电源的功用。
(7)设置运行维护记录表格,定时记录有关状况,以保证维护工作执行和完成。
参考文献
[1]王佩珠.电工电子学[m].合肥:中国科学技术大学出版社,1993,(5).
计算机硬件的基本部分篇4
关键词：非计算机专业；计算机硬件；教学质量
作者简介：郭华（1978-），男，河南灵宝人，军械工程学院信息工程系，讲师。（河北石家庄050003）尚静（1978-），女，河北石家庄人，河北经贸大学公共外语教学部，讲师。（河北石家庄050061）
中图分类号：G642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）10-0129-02
计算机学科是一门科学性与工程性并重的学科。长期以来，工科高校非计算机专业通常开设如下课程：计算机应用基础、计算机软件课程和计算机硬件课程。其中“计算机硬件技术基础”是针对非计算机专业开设的计算机课程中具有应用性和实践性的专业基础课程。随着计算机课程的建设要求变化，学生对硬件课的期望值逐渐上升，“计算机硬件技术基础”面临新的需求和挑战。
一、课程面临的问题
“计算机硬件技术基础”是一门实用性很强的专业基础课程，主要内容为80x86系列的微型计算机基本组成和工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微型计算机输入输出设备以及典型接口电路和接口技术。课程大纲要求通过该课程的学习，掌握微型计算机的基本理论知识，同时也注重培养学生分析和解决实际问题的能力。经过多年的完善，课程在形式上已经建设得比较完备，但也存在一些问题，主要问题有：学生仍然感觉课程很抽象，难于理解；概念很多，不容易掌握；需要记的内容很多，内容之间的关联不明确，缺乏系统性。学习深度不够，不具备解决实际问题的能力。
传统的解决方法多是在课程的形式上下工夫，比如课程体系建设、教材的选择、互动式教学和实验方式的改革等等，缺乏对课程内在特性和学生的学习规律等深层次问题的考虑。笔者通过更深入地思考找到了一些解决以上问题的方法，并在具体教学实践中取得了较好的效果。
二、内容讲授形象化
课程内容讲授的直接目的是把知识教给学生。教师考虑的主要问题是如何让学生更容易理解和接受，同时有利于启发学生进行思考。当知识成为课程时，内容逻辑上更加严密、准确，同时也更加抽象。人对知识的学习需要经历从形象到抽象的过程，学生在没有任何计算机硬件知识的情况下，抽象的内容会难于理解。
任何事物都具有某种程度的相似性，比喻是传递语意的重要方法，任何复杂问题都是可以被简单比喻的。合理利用比喻能将抽象和难以理解的内容转化成形象和容易理解的内容。
在讲授硬件中存储器内容和地址区别时，可以将存储器比喻成一个大楼，楼里有很多房间，每个房间就是一个存储单元，房间的号码就是地址，房间内的东西则是存储的内容。通过比喻可以将抽象问题形象化，加深记忆和理解。
存储器分段是计算机硬件中的难点，需要进行比较复杂的比喻。计算机等级考试时，每个考生的考号是唯一的，这个考号很长，例如2000104000010017等等，这个考号是由几部分组成的，通常是考点号加考场号加座位号的组合。对于某一个监考人员，一般只监考很少教室的考试，具体到某一个教室，也就确定了前面的考场号和考点号组合，在这个前提下，监考人员关心的就是后两位，除非换教室，否则前面是固定的。这样做的好处是监考人员在不换教室的前提下，关心两位号码，而不是例如2000104000010017长的号码，在某个考场内，通过两位号码就可以对应到某个考生。对应到存储器分段，例如2000104000010017就类似于物理地址，一个考场可以看作一个逻辑段，教室中考生号码前面考点号加考场号就是段地址，后面两位座位号就是偏移，一个考场内的考生前面考号是固定的。
通过对教学中的难点用形象的例子进行解释，学生不仅对知识的要点理解得更透彻，而且也增加了计算机硬件学习的兴趣。恰当运用比喻需要对计算机硬件知识体系有深刻的理解，对问题形象化的前提是必须把握内容的核心关键所在，不恰当的比喻不仅不会使问题简单化，还可能使学生对知识产生误解。
三、递进式的引入概念
人对事物的认知是从感性到理性，从形象到抽象。微积分在牛顿和莱布尼茨发明的一百年的时间里，虽然已经在运用，可是逻辑推理并不严密，后来在加入极限的概念后才完善起来。可见，概念实际上是知识发展到一定阶段的结晶。
计算机硬件课程一大特色就是概念多，对概念的引入需要讲求方法和时机。一个严密准确的概念并不一定适合于初学者。比如，学习汇编语言时用到int指令，这是一条中断指令，在课程体系安排中，中断章节比较靠后，而现在学生还根本不知道什么是中断，如果现在将中断的定义告诉学生，由于缺乏相关知识的支撑，学生根本不可能理解，但是现在又要用到这个指令，可以将简化的定义告诉学生，中断可以暂时理解为一个函数调用，这个定义是不严密，不准确的，但是，对于当前学习程度的学生却是适用的。等到学到中断章节时，再将准确定义给出，学生在以前理解的基础上继续完善，就更容易接受这个新概念。
通过递进式的多次解释同一概念，学生对概念的理解会越来越清晰，越来越准确。运用这种方法，学生原来普遍反映计算机硬件课概念多、不好理解的问题得到了有效缓解，而且考试结果反映出学生对概念的理解更加准确。
同样，总结性的内容因为其高度抽象性，不适宜过早教给学生。总结性的内容是教师多年对课程理解的精华，但同时也更加抽象，对于初学硬件的学生，理解起来是很困难的，这就好比给儿童上哲学课一样。因此，对于总结性的内容，都安排在课程的后期讲解，前期更多的是具体的示例和实验。
四、合理调整授课内容的顺序
计算机硬件是一门系统性很强的学科，各个部分之间联系紧密。硬件课程内容多，讲授时则必须把课程内容分成相对独立的章节，但由于学生对其他知识上相互关联的章节并不了解，从而造成了学习上的困难。现有的内容顺序编排虽然概念准确，逻辑严密，其顺序适合对计算机硬件有所了解的人，并不适合初学者学习。针对学生而言，需要有一个由浅入深、逐渐清晰的过程，而不是说明书式的教学。学生对硬件的认识是整体由朦胧变清晰的过程，不是分部分清晰的过程。
计算机硬件课程涵盖两大部分，软件和硬件。这两部分各有各的特点，软件重点是培养学生解决实际问题的能力，授课时不仅局限于指令的使用，更多的注意力放到了把问题转化成程序的能力上。硬件重点是讲解整个计算机硬件系统结构的设计框架，软件和硬件彼此紧密联系。原有课程顺序如表1所示：
表1原课程内容安排
序号章节
一概述
二系统结构
三汇编语言
四存储器
五i/o接口和总线
六典型接口应用
上述课程编排比较明显的问题是：
第二章系统结构知识高度抽象，学生不容易理解；因为第二章没有学明白，缺乏对重点的把握，汇编语言学起来也很吃力；学习接口应用的时候，由于弄不清楚和前面知识的关联性，学生感到更加迷惑。
这样的讲授方式试图把每一部分都清晰地教给学生，本质上是违背了学生接受知识的过程，因此总体教学效率很低。很多学生往往在课程最后才通过自己的努力才把整个体系结构大致搞清楚。
针对上述不足，对整个教学顺序做了小幅度调整，调整后顺序如表2所示：
表2调整后课程内容安排
序号章节
一概述
二汇编语言
三典型接口应用
四系统结构
五存储器
六i/o接口和总线
建立合理课程顺序的原则是要符合学生的学习能力，关键分成两步做：一是寻找合理的课程切入点，二是建立合理的编排顺序。
计算机硬件课程切入点有两个可选：一个是数字电路，从最基本的逻辑电路讲起，再从加法器到CpU的结构；二是汇编语言。对于非计算机专业的计算机硬件教学，学生的基础是学过计算机软件，而且由于非计算机专业学生并不对组成原理做深入的学习，因此，最合理的切入点应该是汇编语言，这部分内容实践性很强，最具体，最形象，通过上机练习可以看得到，摸得着。
确定了切入点，然后就要逐步深入地将课程教给学生。汇编讲完后，然后再讲典型接口应用，典型接口应用相对也比较具体，学生通过接口实验加深对计算机硬件的了解，最后讲系统结构。整个计算机内容逐步由浅入深，由形象到抽象，由模糊到清晰。
具体教授时，对关联知识做适当的讲解，过深，学生听不懂；过浅，内容不够用。例如，汇编语言是需要硬件知识的，采用简单讲解，计算机由三部分构成，CpU、存储器（Ram）和i/o设备。CpU中有寄存器，寄存器和存储器的目的是存放数据，程序中的数据能放到寄存器中，就不要放到存储器中，因为访问存储器还要通过总线，速度慢，寄存器就在CpU内部，速度快。寄存器包括aX，BX，CX，DX，Sp，Bp，Si，Di通用数据寄存器。讲授时没有把所有概念和盘托出，仅介绍和汇编语言直接相关的，使学生在不需要很多基础概念的前提下，快速学习汇编语言，同时，通过对汇编语言的练习，学生对计算机硬件结构有了更加明确的认识。讲授时不追求面面俱到，不追求过于严密的逻辑和体系。
当学生学完第三章后，通过了汇编语言和接口实验的上机练习，已经对计算机硬件有了初步的认识，在此基础上讲授更加抽象的系统结构知识，学生感到很多不清晰的知识变清晰了，甚至对某些知识有恍然大悟的感觉。
通过以上的调整，学生对课程的理解更容易，学习效率明显提高。课程顺序调整的总体原则是把握计算机硬件知识的特点，同时了解学生学习的基本规律，由浅入深，由形象到抽象，由感性到理性循序渐进。
五、结束语
课程内容的讲授更多侧重知识层面，但更高层次的目的并不是知识，而是交给学生发现问题，思考问题，解决问题的能力，这也是高等教育区别于初等教育的根本所在。通过计算机硬件的教学，希望学生能够建立计算机结构体系的基本框架，具备初步的计算机硬件应用能力和创新能力。学生的创新能力本来就存在，关键在于能不能挖掘出来。创新来源于思考，思考来源于对问题的深入，而要深入问题则先要把知识踏踏实实地学明白。针对计算机硬件教学，外在的教学形式虽然重要，但更重要的是课程知识的内在联系和对学生的了解。要在教学中充分发挥学生是主体、老师是主导的基本作用，老师和学生都应该踏踏实实深入学习，深入思考，而不能仅仅局限于应付考试。
参考文献：
[1]雷向东，雷振阳，等.加强计算机硬件课程体系建设与教学质量提升的研究[J].教育教学论坛，2012，（25）.
计算机硬件的基本部分篇5
计算机专业的实训项目主要包括软件开发、软件测试、网络管理、网络安全、计算机系统管理与维护、数据库系统管理、信息系统应用、物联网技术、云计算技术、图形图像处理、音视频编辑、三维动画与三维模型等，可以把这些实训项目分为四类，即软件开发、软件应用、网络系统管理、硬件应用。在以往的计算机专业实训室建设中，主要存在以下问题：
1）电脑使用年限长，设备老化、性能落后；
2）不同专业实训室的软硬件环境不同，导致机房维护管理困难，更改软件工作量大；
3）硬件设备资源有限，难以满足一个班级同时进行实训，实训效率低；
4）由于不同专业、不同班级共享同一个实训室，导致实训结果对应的设备状态不能保存，使实训过程缺少连续性；
5）实训场地只能在实训室，不能方便学生随时随地开展实训项目。针对计算机专业实训室的实训特点及使用过程存在的问题，我们提出如下要求：
1）实训环境部署在服务器端，降低对客户端的软硬件资源要求；
2）采用虚拟化技术实现硬件资源共享，解决硬件资源有限的问题；
3）使用虚拟机保存硬件设备状态，解决实训过程的连续性问题；
4）基于网络环境部署实训系统，使学生在实训室和宿舍都可以正常进行实训。
2、云计算的三种应用模式
为满足计算机专业实训室的建设要求，采用云计算技术是目前解决实训室建设问题的主流方案。云计算有如下三种模式：
1）基础设施即服务（iaaS）：是云计算的最底层服务，通过虚拟化技术为用户提供CpU、存储、网络等硬件资源，可以把一台服务器资源虚拟化为多台虚拟主机，每台虚拟主机有各自独立的虚拟CpU、虚拟存储等硬件资源，每台虚拟机都可以安装独立的操作系统和应用软件。代表性的系统有amazoneC2、Hadoop。
2）平台即服务（paaS）：是构建在基础设施即服务之上的应用，在云平台上部署有操作系统、大型数据库、软件开发工具、各种应用api等软件资源，底层的CpU、存储、网络等硬件资源对用户是透明的，用户直接在平台上部署自己的软件运行环境和配置，进行软件开发。代表性系统有Googleappengine、mi－crosoftazure。
3）软件即服务（SaaS），是在基础设施即服务和平台即服务的基础上直接部署应用软件，用户直接通过简单客户端运行云平台的提供的应用软件，用户不需部署任何软件和硬件，可以向提供商定制自己需要的应用软件，用浏览器方式运行定制的应用软件。代表性系统有SalesforceCRm、GoogleDocument。
3、基于云平台的实训基地构建与设计
云计算的三种应用模式可以分别应用在计算机实训基地的不同类型实训室建设方案中，其中网路技术及硬件类实训可以采用基础设施即服务的应用模式，软件开发类实训可以采用平台即服务的应用模式，软件应用类实训可以采用软件即服务的应用模式。
1）网络技术及硬件类实训项目的建设方案计算机网络技术及硬件类实训项目主要有网络操作系统实训、交换机与路由器实训、网络安全实训、物联网技术实训等，这类实训项目的特点是分组实操、每组均需多台硬件设备、且实训设备价格较贵，基于成本考虑，采购的硬件设备数量一般无法满足一个班级同时开展实训，往往需要分组分批进行实训。对于这类实训，特别适合应用基础设施即服务的应用模式。具体的云平台结构如图1的iaaS，实训硬件设备通过网络接入云平台，服务器集群通过虚拟化技术形成多个虚拟机，学生实训时通过本地网络或互联网接入云平台，通过虚拟化管理软件获取虚拟机资源，通过虚拟机操作实训硬件设备，并把硬件设备的工作状态保存到存储设备中，下次实训时再恢复设备的工
2）软件开发类实训项目的建设方案软件开发类项目需要部署开发环境，主要有.net开发环境和Java开发环境，学生实训部署的开发环境都是相同的，因此采用平台即服务的应用模式符合这类实训项目的应用要求，具体的云平台结构的paaS部分,在iaaS的基础上部署软件开发环境，包括各种中间件、Java开发平台、.net开发平台、大型数据库系统等软件。学生实训时通过网络使用云平台的开发环境。
3）软件应用类实训项目的建设方案软件应用类项目的具体应用软件主要包括eRp、oa、CRm、电子商务等应用软件，把这些软件部署在云平台上，学生通过客户端直接运行这些软件，云平台的应用模式为。基于云平台的三种应用模式建立计算机专业实训基地，可以充分实现硬件资源共享，提高硬件的使用效率，降低硬件建设成本。软件即服务模式和平台即服务模式均要以基础设施即服务模式为基础，因此三种应用模式可以统一部署服务器、存储、实训硬件设备，然后根据实训项目要求，分别部署开发环境或应用软件，计算机专业的绝大部分实训室均可按此方案建设。
4、结语
计算机硬件的基本部分篇6
计算机机在商业和家用方面已经普及使用,有台式的、有手提便携带式的、有微型的、还有中型的和大型的等,对计算机维护和维修的基本要求就是利用软硬件知识去保证机器正常使用。在各行各业的使用场所,有不同层次的维护和维修要求,这是行业的基本要求,要求的维护和维修技术等级肯定要比家用普及型高。对计算机维护和维修需要的基本要求是什么呢?下面就以家用台式计算机为主体进行分析。
2家用计算机的使用要求
现在,通常的家用计算机主要是青少年用于配合学校学习而购置的,硬件以单CpU台式机为主,配以微软系统软件、oFFiCe软件和防病毒软件为主。实际上,青少年把计算机用于学习的时间不多,多是用于上网浏览和打游戏。所以,他们使用的硬件往往是比较近代的产品,配置也比较高新;对应用技术软件则要求不多,至多在添加设备扫描仪的同时加上图形(例如pHotoSHop)软件。
3家用计算机的维护要求和目的
3.1硬件的维护要求和目的
越高档的计算机,它的硬件就越要求好的运行环境,好的环境就需要好的维护措施,才能防止运行环境变坏,才能保证计算机运行良好。所以,提出下列要求:
(1)定期检查电源散热风扇是否运转正常,灰尘多时要拆开清洁。目的是防止电源风扇停止转动而影响电源部件的散热需要。
(2)定期清洁软盘和光盘驱动器的磁头与光头(如半年一次)。目的是防止磁头或光头因为灰尘或脏物造成读盘出错。
(3)定期检查CpU、显示卡等部件上的散热风扇是否运转正常。目的是防止风扇停止转动而影响CpU和显示卡等主要部件的散热需要。
(4)计算机要定期进行使用,避免长期放置不用。目的是防止计算机元件因为接触不良或电容失效而影响需要使用时无法工作。
(5)开机时应先给外部设备加电,后给主机加电;关机时应先关主机,后关各外部设备,开机后不能立即关机,关机后也不能立即开机,中间应间隔15秒以上。目的是防止电源电压对计算机元件的意外冲击而损害。
3.2软件的维护要求和目的
(1)开机后,系统软件没有完成进入正常使用时,不能立即关机。目的是防止不但容易损坏软件,也会容易导致硬件损坏。
(2)基本应用软件安装使用正常后,马上进行系统区域备份工作(可利用GHoSt软件备份到另一硬盘区域或另一个硬盘,还可以刻录到光盘上或U盘上)。目的是为快速修复系统软件作好预备工作。
(3)必须安装有防病毒软件后才能复制非本机的文件进入本机和上网浏览,防病毒软件发出提示时,不能确认的不要允许通过,防病毒软件必须要定期升级更新。目的是防止病毒软件损害计算机内的软件甚至是硬件,病毒软件几乎每天都在更新,所以防病毒软件也要求能自动更新。
(4)随时或定期做好自编文档、自拍图片和录象等备份工作(方法参照第2条)。目的是防止因为计算机系统软件或硬件的损坏而导致自己的劳动果实丢失。
(5)不要随便删除系统盘上的软件。目的防止系统软件链被意外损害而系统无法正常工作。
(6)同类型的软件不要全部安装使用,只挑选一种。目的是避免软件冲突,例如把2个以上防病毒软件安装在同一主机,就可能因为双重工作甚至相互争先而导致软件运行速度下降,严重的会引起停机不工作。
(7)执行软件工作,没有必要的话,尽可能不要同时执行同类型的多任务工作。目的是防止CpU工作量大,耗能也大,速度也会降低,软件容易出错。例如同时进行多任务复制或下载工作,一个任务只需要30分钟,两个30分钟的任务,不等于在30分钟同时完成,而可能会变成需要60分钟才能完成,三个以上的任务就更加难以确定了,除非主机性能等各方面因素都良好会有例外。
(8)关机时按系统软件的要求进行操作,不要直接使用硬件按钮简单地进行关机。目的是避免系统软件出错或损坏,导致下次开机不能使用,或要花费较多的时间启动软件自动进行扫描检查。
4家用计算机的维修要求
今天,计算机硬件和软件变得更加密不可分,许多原先由硬件实现的功能改由软件实现。对计算机来说,软件成份占了相当部分。很多软件故障,客观上也表现为硬件的故障。有些故障是可以明显而容易地区分到底是硬件还是软件上的问题。有些则需要作一定的工作才可以判定到底是软件故障还是硬件故障。这就要求维修人员既要具备硬件知识,又要具备相当的软件知识。因此,提出下列要求:
(1)熟悉计算机硬件各部分功能,熟悉硬件自带软件的使用,熟悉组装过程。
(2)熟悉计算机通用系统软件的快速安装与使用,熟悉常用软件的安装和使用(例如office等软件)。
(3)会使用测试卡、万用表等工具检查硬件基本数据状态。
(4)会对比分析硬件的正常与否,用替代法判断硬件的好坏。
(5)会使用工具软件检测硬件的性能。
(6)会使用工具软件调整或修复可以进行修复的硬件,如BioS数据,硬盘物理部分损坏等。
(7)会分析检测主机关联设备的正常与否,会检测常见设备的正常与否,如打印机。
(8)会分析主机故障的原因是属于硬件引起还是软件产生的。
(9)需要熟悉局域网有关硬件和软件的安装和应用,会分析网络故障的原因是由硬件还是软件引起的。
(10)对每次出现的故障和维修结果,要进行记录和总结,积累维修资料,多翻阅学习计算机软硬件书刊,以提高维修的效率。超级秘书网
5非家用计算机的维护和维修要求
(1)必须具有家用计算机维护和维修技能。
(2)要了解和熟悉本单位或行业的计算机硬件构造,知道部件的性能。
(3)要了解和熟悉本单位或行业的软件的安装和使用,要设置软件的备份工作。
(4)要熟悉常用工具软件的安装和使用,例如针式打印机的个别断针应急维修,可以使用软件暂时修复使用。
(5)对24小时运行的机器,要定期在机器闲时阶段进行停机或不停机检查和维护。
(6)对配有的UpS电源,进行定期的放电和功率测试,防止UpS电源失效而无法起到备用电源的功用。
(7)设置运行维护记录表格,定时记录有关状况,以保证维护工作执行和完成。
参考文献
[1]王佩珠.电工电子学[m].合肥:中国科学技术大学出版社,1993,(5).
计算机硬件的基本部分篇7
关键词：系统观；计算机系统；教学内容；教学方法
一、引言
计算机组成原理是计算机专业核心基础课，传统上主要讲述构成计算机硬件系统的各功能部件的基本工作原理以及互连构成整机系统的技术。从2009年至今，在计算机考研统考中，计算机组成原理内容占了约1/3的分值比例。
随着计算机科学内涵和外延的扩展，计算机组成原理传统的教学模式也有了改变，在教学内容、教学方法及实验内容上都有一定的改进。从计算机科学的长远情况来看，未来的计算机设计、应用更需要从系统角度考虑，所以对计算机组成原理进行教w改革很有必要。
二、教学改革原因分析
计算机系统由硬件和软件两大部分组成，但随着计算机结构的复杂化和应用领域的扩大化，通常用层次结构来描述计算机系统。一种计算机系统的层次结构描述如图1所示，传统的计算机组成原理主要讨论传统机器m1和微程序机器m0的组成原理和设计思想。
但这种主要关注硬件部分的教学思想，弊端早就被感知，在国外的教学中也早被摈弃。如patterson和Hennessy教授曾指出，“软件设计者对软件系统运行环境的硬件技术是否了解、了解多少，会很大程度地影响软件系统的性能。同样，硬件设计者必须了解设计决策将对软件产生怎样的影响”。这种硬件、软件应一起考虑的思想，在我国正逐步推广。如清华大学科教仪器厂所生产的teC-Xp计算机组成原理实验系统，其提供的实验内容既包括对CpU结构的设计、机器指令的设计等，也包括使用Basic语言的软件设计。
从计算机考研统考对一般教师的教学及学生的学习所起的指导性作用来看，也在强化这种软硬件结合，即不能把计算机组成原理只作为一门硬件课程来看待。表1统计了2009～2014年计算机考研统考试卷中软硬件内容相结合的题目。
表1软硬内容结合题目统计
而从计算机及其应用的发展来看，20世纪80年代，信息技术和通信为互联网打开了大门，到了90年代，一个很重要的革命始于嵌入式系统技术的传播。现在值得期待的是嵌入式和互联网融合的成果――物联网的出现。很难想象未来20年计算机科学会是什么模样，但2007年图灵奖获得者约瑟夫・斯法科思指出：计算机科学的范围正从算法和程序逐渐向系统转移。在这样的系统发展观下，对计算机组成原理这样的基础课程所进行的教学改革就具有非常重要的意义。
三、教学改革探讨
1.教学内容的改革
最初的计算机专业人员对计算机的工作原理和工作方式了如指掌。计算机体系中的硬件、软件、编译器以及操作系统之间的交互既简单又透明。然而，随着现代计算机技术的日趋复杂，这种明晰性不复存在，导致一种无法避免的结果，即领域专业化，使多门计算机科学领域应运而生，每个领域只涵盖学科的某一个方面。如果学生或计算机从业人员不能把多门课程知识融合到一起，他们常会产生不安的感觉，因为他们没有完全透彻地理解计算机硬件系统和软件系统是如何紧紧地关联在一起的。
21世纪的社会结构中，计算机将成为关键支柱。过去的计算机研究以性能作为主要的优化目标，现在必须认识到常规的计算机已经被上下文计算（如传感器、移动终端、客户端、数据中心）所取代。这种转变更强调超越性能的以人为本的设计目标。在这样的背景下，作为基础课程的计算机组成原理的教学内容就应强调多门计算机课程内容的综合理解。比如，计算机运算器部分内容的讲解，既需要基本的数字电路知识，也需要介绍基于FpGa或CpLD的电路设计，因为将来的系统应用可直接采用可重用的ip（知识产权）核。在基于FpGa的电路基础上，可以让学生从基本功能部件设计开始，设计CpU、存储器和接口，最终将CpU、存储器和i/0接口通过总线互连为一个完整的计算机硬件系统。
进一步考虑我们培养的学生，大多数人没有机会构造计算机系统，他们未来主要的工作只是使用计算机或编写计算机程序，所以在教学中对内容的选取也应从程序员的角度来讲解。比如，数据的表示与运算内容的讲解，应该考虑在实际语言程序中的执行情况，分析实际程序中常见的问题与误解。针对流水线等处理技术与编译优化相关，可以以mipS为模型机进行介绍，利用mipS模拟器为编译技术的实验提供可验证实验环境。
2.教学方法的改革
在教学内容改革的基础上，重视多门计算机课程内容的综合理解，增加了很多教学内容，这无疑会加重教师和学生的负担，所以此时的教学方法也应进行相应的改革。
（1）采用启发式教学方法。启发式教学方法是教师启发学生积极思维，使他们主动掌握知识的一种教学方法。在较多的教学内容下，教师不可能进行知识的详细讲解、分析，所以应该深刻理解课程的重点，了解计算机科学的最新发展和知识的应用情况，在必要时抛出一些问题，引导学生进行积极思考，主动探究问题的解决方法。如针对无符号数据的表示与运算，可启发学生分析C语言下和JaVa语言下的不同处理，最终理解计算机对数据运算的处理本质。
（2）突出理论知识的实际应用。计算机组成原理的教学内容多较抽象，学生理解的难度较大。教学中要注意理论知识的实现环节，针对一个理论知识点，给出其在实际系统中的应用情况，这会引起学生的兴趣。如浮点数的ieee754表示，单纯通过讲授来掌握其表示特点非常困难，如果在实际语言环境中（比如C语言）让学生看到浮点数在机器中的二进制表示，就会非常直观。
（3）重视实验与实践教学环节。实验和实践是计算机组成原理教学过程的一个重要环节。一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。如利用一套承上启下的基于FpGa开发板的综合实验平台，不仅能完成计算机各功能部件的设计验证，也能创新性地设计CpU及整机系统。但现阶段的计算机组成原理实验设备和实验内容还有不完善的地方，在现有的教学模式下，实验和实践的课时是受限的，能突破课时限制的开放式实验环境比较匮乏。
四、小结
计算机系统是软件和硬件的组合，但未来的系统设计不应只考虑系统软件和硬件的交互，还要考虑系统和它的受控环境。目前的计算机科学教师常忽略对学科的宏观描绘，这也限制了课程的教学内容、教学方法及教学效果。本文立足于计算机组成原理，探讨了系统观下的教学改革情况。
参考文献：
[1]马辉，王丁磊.计算机组成原理[m].北京：中国水利水电出版社，2010：10-11.
[2]王丁磊.统考下的“计算机组成原理”教学方法探讨[J].计算机教育，2010（6）：91-93.
[3]王志英.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育，2013（9）：1-6.
计算机硬件的基本部分篇8
关键词：课内外一体化；计算机硬件；教学改革；教学模式
中图分类号：G642文献标识码：B
计算机硬件系列课程是高校计算机科学与技术专业的重要组成部分，在计算机学科中有着举足轻重的地位和作用。但目前对大多数高校而言又是很薄弱的部分，其主要原因之一就是本科教学改革整体上在压缩课内学时，将时间回归给学生自主支配，但信息量必须保证不能减少。这样，学生有了更多的属于自己的时间，但又不知道如何支配，特别是实践性很强的计算机硬件课程，学生不知道应该去实验室做什么，甚至害怕自己进实验室。
“课内外一体化”是课堂教学与学生课外活动之间相互协作的新教学模式，最初源自大学体育、音乐课程，后来延伸到学生素质拓展等实践性很强的教学环节中，目的是强化学生的实践能力，是一种建立在理论教学基础之上，通过压缩课内学时、增加课外时间，以学生自觉、自主学习为主，由教师引导与监督相结合的教学方式。
针对计算机硬件技术发展极其迅速，硬件系列课程教学内容多、信息量大、硬件教学实践性强、而各课程课内学时少等特点，计算机学院于2004年将“课内外一体化”教学模式引入计算机硬件教学，通过近3年的改革实践，初步取得了好的成效。现阶段，学校在统一修订2008版教学计划，我们想将课内外一体化模式在计算机硬件教学中的改革继续深入，现愿与各位同行进行探讨与交流。
1计算机硬件课程体系和课程内容的改革
1.1硬件课程体系的改革
进入21世纪以后，计算机硬件技术虽然进一步在加速发展，但仔细分析计算机技术发展过程，对于计算机专业来说，发展更多的是体现在应用层面，即与计算机硬件紧密相关的接口与外设技术；至于计算机硬件技术的基本原理和工作过程并没有大的变化。这是因为计算机技术的发展主要体现在两个方面：一是电子元器件的发展，计算机发展阶段的划分就是根据电子元器件的发展来进行的。计算机更新换代的主要标志，除了计算机系统结构方面的改进和计算机软件的发展外，电子元器件的更新是主要的因素，而电子元器件是属于电子技术的范畴，所以不作讨论；二是计算机性能的提升，计算机的指令系统及相应的汇编语言是计算机硬件技术中偏软部分，由于计算机硬件基本原理的不变性，所以它们的变化较小。
目前，高校计算机科学与技术专业硬件系列课程普遍设置了数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、微机接口技术、计算机体系结构、嵌入式系统等课程。这些课程设置虽然相对独立，但课程和所提供的教材内容划分不明确，相互重叠现象比较严重。譬如有关微型计算机基本原理和指令系统的内容，在多门课程教材中都有出现。
基于以上原因，我们在2008版教学计划中重新修订了计算机硬件教学体系，如图1所示，具体包括理论教学和实验教学、课内教学和课外教学，目的是将硬件系列课程作为一个整体统一考虑，建立一个完整的、系统的课程内容体系，这对提高教学质量和压缩学时都非常有力。
课程体系按课程内容分为三层，第一层中的“数字逻辑与数字系统”课程虽然在教学体系上不属于计算机硬件系列课程，但它是计算机硬件系统的技术基础，是必修的前续课；第二层中的3门课是硬件系列中重要的课程，其中“计算机组成原理”课程与“微机原理与汇编语言”课程中的汇编语言部分内容有交叉，两门课中哪门先作为前续课，各学校并不统一，我们是将微机原理与汇编语言课程作为了计算机组成原理的前续课；在第三层的应用层中，既可以是微机接口技术方面的应用，也可以是嵌入式技术方面的应用。这些课程都配有相应的实验环节，具体的教学计划安排如表1所示。
1.2硬件课程内容的改革
为了使学生在学过该系列课程后具备较强的实际动手能力和计算机应用系统的设计和开发能力，在该系列课程教学内容的设置上体现出基础性、系统性、实用性和先进性，既要重视计算机硬件的基础内容，又要结合当今电子与计算机的最新发展。为此，我们对系列课程的教学内容和教学体系进行了改革创新。
(1)“数字逻辑与数字系统”课程内容在重点讲述传统的数字电路内容基础上，弱化器件，增加与eDa有关的内容。
(2)“计算机组成原理”课程内容在重点讲述CpU、存储系统、系统总线、输入／输出系统的基础上，要强调系统的设计。
(3)对“微机原理与汇编语言”和“接口技术及应用”两门课，在优化原有基本内容的基础上，增加了高档微机系统涉及的部分内容，形成由三大模块组成的课程体系：①基本模块，主要以16位8086为背景组成的微机系统作为核心内容，这样可以保持较长的稳定教学时间，确保教学内容的相对稳定性和基本教学质量；②提高模块，重点以pentium处理器为核心内容的，以跟上新技术发展的速度。主要讲解CpU的保护模式、pentium处理器的结构、超标量流水线体系结构的特点、高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器、Flash闪速存储器以及现代pC机的总线技术等等；③应用模块，以微机接口技术为主要内容，包括中断技术概念、pentium处理器的中断处理、典型接口芯片的工作原理及应用。课程教学既保留了国内目前广泛采用的16位微机系统的基本内容，又紧跟了时代的发展，使教学体系具有先进性和实用性。
(4)“嵌入式系统体系结构”和“嵌入式系统开发与应用”两门课，以目前流行的32位aRm为核心，主要学习嵌入式系统开发基础、嵌入式系统应用软件设计、嵌入式基本硬件接口、嵌入式操作系统移植及应用，并适当学习嵌入式系统复杂的实用模块开发例程等内容。
对于以上课程，每门课程中都增加了实验学时，加强了实验操作，有的课程还独立开设了实验课，目的是加强学生动手能力、培养学生综合设计创新能力和实际应用工程开发能力。
2课内外一体化教学模式的实施
将课内外一体化教学模式引入计算机硬件教学，使课内外有机地结合起来，浑然一体，可收到好的教学效果。
2.1课堂教学手段和教学方法的改革
计算机硬件课内教学是指每门硬件课程在教学计划中规定的教学时内的教学，教学形式主要是课堂，内容主要包括基础理论知识和课内实验，基础理论知识的讲授充分利用了现代化教学手段，在教学方法上采用了案例式、启发式等教学方法。
由于计算机硬件系列课程中涉及的各类硬件结构复杂，课程内容多，学生不易理解，因此，我们对每门硬件关课程不仅仅开发了内容充实、富于变化的电子教案，而且还对部分较抽象、难以理解的内容开发了Cai教学课件，在课堂上充分利用计算机的多媒体功能，通过动画技术、动态模拟、图形等手段，帮助学生更好地理解教学内容，增大课堂信息量，提高教学质量。如对“微机原理与汇编语言”课程中的时序和寻址方式、指令系统部分，“计算机组成原理”课程中的CpU组成与机器指令执行等部分，都采用了动画形式，如图2所示为push指令执行前后的动画演示界面。同时，课件也挂在了学校的BB网站上，以作为课程教学的辅助手段。
计算机硬件系列课程同其他计算机课程相比，总的来说除了零碎之外，还比较枯燥和抽象，理论性强，学生接受起来较困难。所以在课堂上我们改变了原来的“灌输式”、“一言堂”的教学方法，而是将传统的教学方法与多媒体教学方法结合起来，根据具体的教学内容，采用合适的教学方法。譬如在讲“计算机组成原理”课时，从“为什么我们在编辑文件时掉电，文件会丢失?”来说明计算机存储系统的工作原理；在讲到虚拟存储器的页面寻址、页表的作用时，把页表比作一本书的目录，通过查目录的索引(虚页地址)，来得到对应内容的页码(实页地址)。同时，在讲授过程中还重视激发学生的学习兴趣，增加与学生的互动性，如对“计算机组成原理”课，可以从就业考研方面、从“微机原理”和“计算机组成原理”的不同，“计算机组成原理”和“汇编语言”、“数字逻辑与数字系统”、“操作系统”的关系等来说明该课程的重要性及在计算机专业的地位。
2.2课外教学的改革创新
计算机硬件课外教学是在课堂教学的基础上进行的，具体包括课外作业、课外实验、课程设计(大作业)、毕业实习、毕业设计和科技活动等，充分利用学校的BB网络平台，采用多种教学形式。
2.2.1开展网络教学
每门硬件课程都充分利用学校的BB网络平台，组建了自己的网络课程，在网上进行课外教学。内容除了挂接有教学大纲、实验大纲、实验指导书、课外作业、电子教案、Cai课件等基本信息媒体，供学生在课外进行自主化学习外，针对硬件器件的飞速发展，还对该领域中的新概念、新思想、新技术等最新参考资料和有用网站也挂在了网上，另外，还通过“讨论板”实现师生或同学间的网上交流和学习。如课外作业，规定每门课每章至少有5道题的作业量，学生在一周之内在网上提交，教师在网上直接进行点评；对正在教学的课程，教师每周须有1－2个论坛题目供学生讨论，针对与课程有关的内容，每个学生随时都可提出问题，也可回答问题。这样进一步调动了学生的积极性和主动性，加深了他们对课程内容重点、难点的理解，也扩充了知识面。如图3所示为“微机原理与接口技术”网络课程的部分图示。
2.2.2强化实践教学
因为实践教学对硬件系列课程非常重要，因此，实践教学是硬件课程课外教学的重点。计算机学院规定，对每门有实验的硬件课程，除正常教学时数中的实验外，都必须有20时的课外实验，让学生在课外必须完成。每门课在实验内容上都分为三个层次：验证性实验、设计性实验和综合性实验。其中验证性实验和部分简单设计性实验原则上规定在课内完成，有纸质的或电子版的实验指导书，但我们也正在尝试利用网络将这部分实验改为探索性实验，目的是进一步培养学生探索硬件知识的能力。20时的课外实验主要完成有难度的设计性实验。
课程设计(或大作业)是对一门课程知识的综合性应用，是硬件课程的主要实践环节。我们对“计算机组成原理”、“微机原理与汇编语言”、“接口技术及应用”、“嵌入式系统开发与应用”4门课程安排有课程设计，时间安排在该门课程结束后学期末的最后2~3周，将学生分成若干组，每组3~4人共同完成一个题目，但每人有自己的子题目，在教师的指导下完成。如：“交通智能灯的设计”、“基于aRm的智能家居监控系统设计”、“数据采集及温度控制设计”，用汇编语言设计实现“计算器”、“模拟霓虹灯”、“打字练习”等，都是04级本科生做设计型、综合型实验的结果。这样既培养了同学之间的团队合作精神，也培养了学生综合应用该门课程知识的能力。
毕业实习是为毕业设计准备的，在第7个学期的学期末最后5周，为计算机专业的学生中对硬件感兴趣、学习基础较好的学生提供，采取开放性实验的条件，内容是结合老师的科研，布置一些与实际工程应用有关的设计性、研究探索性或综合应用性实验任务。近年来，硬件方面的毕业设计题目虽然较少，选硬件题目的学生也相对软件较少，但通过毕业实习和毕业设计，这些真正搞硬件的学生毕业就业好，后劲也很足。近两年来搞的毕业设计题目有：“基于GpRS的tCp/ip的研究与实现”、“基于CY7C68013的数据传输模块主机端程序设计与实现”、“短消息群发系统设计与实现”、“基于短消息的家居监控系统”、“基于Linux操作系统的视频采集卡驱动程序设计”等等。
2.2.3加强实验室管理与建设
实验室的管理与建设关系到实验教学质量的提高，所以我们首先加强了硬件实验室建设。在学校的大力支持下，在原有的80台微机，80台清华大学计算机组成原理实验仪，各40台16位和32位唐都西安电子微机接口实验仪，20台华中科技大学aRm嵌入式系统实验仪的基础上，又新增加了高档微机40台，“mFiD－USB多功能微机原理与接口实验平台”10台，“mFpt多功能微机接口实训平台”20台，“mF－pCC计算机组成原理教学实验系统”10台，“aRm10嵌入式教学实验系统”50台，实验环境的改善为硬件实验提供了有力的保障。
在实验管理方面也制定出了一套较为完整的管理制度和岗位责任制度。包括“实验室管理规定”、“实验室工作人员岗位责任”、“实验室安全制度”、“学生实验守则”等。通过这些制度的切实贯彻执行，使每位实验教师都明确自己的职责，并且将实验室繁杂的各项工作，如实验的准备，仪器的维护、维修、管理，实验教学方法的研究，硬件设备的改进，软件的开发及实验内容的改革等都与本职工作量挂钩，以充分发挥大家的积极性。同时也使大部分学生对实验更加重视，对实验设备更加爱护和了解。
同时，在课外实验时间上我们也予以保证，走开放性的实验室管理制度，计算机硬件实验室全天除正常的教学外，其余时间全部免费向学生开放，这给师生提供了极大的方便，便于学生集中进行实验或设计，保障学生有“练武的平台”。
3改革考核方法
考试是教学评价的重要手段，不同的考试内容、考试题型、考试方式，对学生的学习积极性和创造性有很大的影响，也是老师和学生都比较关心的问题。那具体怎样考试，考试的比例如何分配，老师并没有决定的权力，应根据不同的课程来定。根据硬件课程的特点，若以实验占一定比例，再以书面考试对基本知识、基本理论进行考核是最为理想的方式，但比例上应有所不同。以“计算机组成原理”为例，因其理论性较强，还是考研科目，所以应以书面考试的比例为主，适当加入实验考核的比例；对于“微机原理与汇编语言”或者“嵌入式体系结构”等偏重于实践应用的课，实验和理论考试的比例就基本上应当是1:1了；而对于“嵌入式开发与应用”等足属于应用性的课程，就应以平时做实验和最后的设计为主来进行考核了。即在考核上要改变传统单纯地靠答卷考试的模式，而采用“综合化”的考核方法，课程最后总分成绩的考核包含多个方面，具体为：平时学习表现(指考勤、提问和课外作业)，实验(指实验考勤、课内外的实验报告、程序设计与调试过程、实验结果演示)，最后卷面成绩等，各部分的比例分配应根据各门课程而定。
这样，对实践性强的硬件课程来说，可从思想深处克服学生重理论轻实践的现象，也只有将实验成绩作为学生考试成绩的一部分才能真正有效地提高学生实验的积极性，对学生实践能力和创新能力的培养有着积极的推动作用，能真正掌握学生学习知识的全面情况。
4结束语
课内外一体化教学学习空间大，弹性强，能让学生在理想的环境与氛围中担任不同角色，大大调动了学生学习的兴趣和积极性，使学生变被动学习为主动参与，在参与过程中使学生树立起了终身学习制，对学生的创新精神和实践能力培养具有显著的作用。课内外一体化教学模式的改革和实践，是我们在计算机硬件教学改革进程中的一个阶段性成果，有待进一步探讨和完善，希望有关专家和同行能提出宝贵的意见。
参考文献
[1]易法令等.计算机硬件教学的系统性与实践性探讨[J].理工高教研究,2005,(1):83-84.
[2]李露蓉.网络环境下计算机教学模式探究[J].教学与管理,2007:133-134.
[3]琚生根等.计算机硬件实验教学的探究与改革[J].实验科学与技术,2006,(5):65-67.
计算机硬件的基本部分篇9
关键词：三本院校；硬件；教学改革；嵌入式系统
中图分类号：G642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2012）07-0171-02
上世纪80年代，我国高校相继开设了计算机专业。初始，教学过程中软件与硬件两大体系并重。当时流传这样一句话：“硬件学接口，软件学编程。”随着大规模集成电路及门阵列芯片的普及，微机硬件体系中基本上已无分立元器件，学生面对微机硬件体系课程中提到的器件和部件没有直观认识，看不见摸不着。硬件课程的教学目标不明确，大多数只是为了了解计算机体系结构而没有硬件方面应用的愿望，因为教学内容无法在实际工程中得到应用，进而学生不能在硬件方向上就业。然而近几年来，嵌入式电子产品蜂拥而来、名目繁多，嵌入式电子产品行业对人才的需求十分旺盛。这就给计算机硬件教学带来了挑战并给计算机专业学生就业拓宽了门路，特别是三本院校的情况更是如此。那么，三本院校计算机硬件教学如何适应这种形式?怎样进行教学改革？这是一个非常紧迫的课题。
一、三本院校计算机硬件教学现状分析
三本院校其实就是民办应用型本科院校，其计算机专业硬件教学现状比一二本公办院校更糟糕。他们在教学经费、实验条件、师资水平、教学积淀、科研氛围等方面更逊一筹。首先是，在理念上轻视硬件教学，认为硬件知识无实用价值，无就业前景，只是象征性保留两三门硬件课程，由于实验条件所限基本只讲理论或图示实验。学生根本不懂“接口”这一软硬件结合的技术，有的甚至放弃了硬件教学，计算机科学与技术专业变成了名副其实的“软件工程”。更不可思议的是：面对朝夕相伴的微机系统，绝大多数计算机学生从未打开过机箱，根本不认识CpU、南北桥芯片、内存条，也不知道串、并口在哪里。其次，硬件教学培养目标不明确，随意性大。课程设置存在两个误区：其一是课程名称种类繁多，不稳定、变动大；其二是盲目套用一二本院校的方案，不适合三本院校的教学、师资条件和学生的学习能力及特点，更谈不上特色。在教材选取和教学内容剪裁时陈旧过时（部分教师偷懒），仍以18年前就讲授的8086体系为主体，不能与时俱进。学生面对现代微机的新理念、新技术、新架构很少介绍甚至没有介绍。比如，微处理器的双核和多核技术、串口硬盘和并口硬盘有何区别等等。实际授课时硬件理论讲授过多，实际动手实验太少。例如：详尽分析pentium处理器内部结构时，学生如坠云雾，而具有实用价值的现代微机的部件原理、性能指标、优化组合等又不讲。开设的硬件实验一般都由教师规定好内容和步骤，学生按部就班地在实验板（箱）上拔插线路，基本都是验证性实验，无思考余地，更谈不上设计和综合集成。
二、三本院校计算机硬件教学改革的意义
基于上述三本院校计算机硬件教学的现状，其教学改革非常必要、刻不容缓。
1.学生就业是三本院校的生命线。学生就业是三本院校教学的指挥棒，学生及家长的基本诉求就是要解决就业问题。就业好的三本院校社会声誉高，生源稳定，就业直接关系到三本院校的生存，特别是在其生源已经呈现紧张趋势的今天。大学生就业的最大障碍是缺乏实际工作经验，这造成了用人单位招不到自己需要的学生，学生找不到工作的怪现象。计算机硬件教学改革的基本意义就是能拓宽就业的门路。在硬件教学过程中必须面向实际应用，切实加强学生的动手能力，始终围绕和紧跟主流微机进行教学，摒弃复杂玄妙的原理剖析，粗线条地从实用角度给学生一个整体观念。这使学生能在it行业从事维护、组装、销售、网络工程实施等工作。另一方面，扎实地进行嵌入式系统的教学和实践，使学生能在电子产品制作、自动控制方向上伸进一条腿。笔者所在的广东培正学院地处it行业十分发达的珠三角地区，中小it企业星罗棋布，基于嵌入式系统的电子产品数不胜数。嵌入式电子产品人才需求十分旺盛。这些企业特别看重学生的动手能力，学生只要具备基本的电子电路、单片机技术、嵌入式系统基础，并能使用相关仪器和工具，其就业之路十分顺畅，工资待遇非常可观，这种现象已经被近几年就业市场所证明。
2.硬件教学改革符合三本院校学生的学习特点及要求。大学本科教育现已成为大众化教育，在此背景下，三本院校学生具有如下特点：①基础知识和学习能力不及一二本院校学生，这是中学教育及高考决定了的。②对实用的技术技能感兴趣，不太习惯理论学习和逻辑思维，这是由二个因素决定的：一是自身长期学习的惯性使然；二是学习目的决定，因为他们中绝大多数没有进一步深造（如考研）的要求，只想更好地就业。③学习上易于冲动，少有恒心和耐力。缺乏自信心，往往遇难而退、望而却步。④他们兴趣广泛，思维灵活，绝大多数学生表面看起来不想学习，其实他们的“成就感”愿望极强，迫切想学到他们认为有用的知识和技术。如上所述可知，不能强行按一二本院校学生的要求来强制他们学习，应因势利导。从应用角度阐述理论，采用案例教学甚至项目驱动教学。在适量学完微机硬件体系结构后，教学重点放在嵌入式电子产品的基本原理、简单eDa（electroncDesignautomation）设计、简单制作方面。使学生能使用常用仪器和工具制作出简单的电子产品，于是兴趣大增、“成就感”油然而生，收到事半功倍的效果。
三、三本院校计算机硬件教学改革的措施
谈到改革措施，首先应转变教学理念，以应用和实用为目标设计硬件教学课程体系并剪裁教学内容，使之为就业的二个方面服务；全面改革教学方法使之符合三本学生的学习特点；更新传统的考试考核方式使之更好地调动学习积极性。
1.转变教学理念，修改硬件课程体系和教学内容。①教学理念与硬件教学体系。在高等教育大众化的今天，三本院校的教学理念首先要确立培养应用型人才的目标、建立新的教学质量评价体系、理论知识为实际应用服务、综合评价知识、技能和能力等诸多要素。此处能力包括实践能力和社会适应能力。在调研了学生就业状况和用人单位需求二个方面的前提下设计硬件教学课程体系。如前所述，硬件教学有二个就业方向，一是以学生面对的主流微机系统知识为背景从事微机系统维护、组装、销售、网络施工等工作；二是以嵌入式系统知识为背景从事电子产品设计、制作、销售等工作。这二个就业方向对应二条主要教学路线：数字逻辑80386汇编语言计算机组成原理X86体系接口技术windows设备程序开发。这条路线尾节点只能作为少数成绩优秀学生深造，涉及到深层次技术，可作为选修。数字逻辑mCS51汇编语言（或aRm汇编）电子电路基础单片机技术嵌入式系统。而作为知识支撑，还有一条辅线：80386汇编语言（mCS51汇编语言）操作系统（嵌入式操作体统）智能卡芯片操作系统CoS（ChipoperatingSystem）。②课程设置与教学内容。为了保证教学路线的实施，在课程设置上与教学内容上应做精心安排，80386汇编和mCS51汇编作为一门《汇编语言程序设计》开出；X86体系接口和单片机技术合为一门《接口与单片机》开出。二条主线上其余节点就是课程名称，共有7门课程。在教学内容剪裁上要注重实用与应用，还要注重针对主流机型、设备、部件器件介绍前沿知识。例如：计算机组成原理中避免分析CpU内部结构的复杂机理，从性能与发展趋势分析双核多核CpU；摒弃三块一线（CpU、存储器、io接口、系统总线）传统的主机板架构，引入现代微机的1-3-5-7式（一条总线、三大芯片、五条总线、七个接口）架构。接口知识中精简传统的且少有实用价值的8253、8255等接口芯片的讲解而重点介绍USB接口，USB接口是学生面对的最具实用价值和发展前景的接口标准。数字逻辑和电子电路少些逻辑运算和复杂电路分析，加强嵌入式系统中实用的流行的控制芯片的讲解，为嵌入式系统学习和电子制作打下基础。嵌入式系统教学内容以aRm嵌入式系统为教材，它应用面广，最具发展前景。教学内容中实践部分是落脚点，实训简单实用的嵌入式电路板的制作，如何使用常见工具，如：万用表、示波器、电烙铁手工焊接及BGa温控焊接等。电路设计学习eDa，会使用软件进行设计，如：protel、protus等软件。
2.改革硬件教学方法和手段。先进合理的教学方法和手段会收到事半功倍的效果，是学生掌握教学内容的必要条件。可采用如下办法：①精心制作Cai多媒体课件，对于复杂的数据流程一定要动态演示。②以学生面对的微机系统及设备为讲述对象并进行实验，如：汇编指令in/out是接口技术中最常用的指令，可以用微机CmoS数据读写（地址口地址为70H、数据口地址为71H）为案例进行讲解，学生既熟悉实验环境又方便操作，若能做成CmoS数据保护程序，则学生更有成就感。另外，直接读写硬盘扇区也是很好的接口技术案例。③案例教学法始终贯穿于教学过程中，特别是在嵌入式系统教学和电子电路制作实训中，刺激学生的学习兴趣使其得到“成就感”。当然，好的案例选取是要靠教师具有从业经验和项目经历并且花大量精力才能实现。④项目驱动教学，以案例教学为基础，以合适的实际项目作为实训对象则教学效果更佳。这可以提高学生分析问题解决问题的能力，还可以培养学生的工程素养及团队合作精神。
3.革新课程的考试考核方式。考试是整个教学过程的最后一个环节，是学生学习的指挥棒，事关学生眼前利益，要用考试促进平时学习。硬件教学的传统考试考核方法一定要改革，否则，改革措施就会落空。应由单一的笔试改成：笔试+实验制作+参与案例项目+职业认证+大学生科技比赛等多个环节考核、综合评定。笔试成绩只占30%，其余部分是实践成绩，占70%。一个学生不一定能同时得到三个实践环节的成绩，但是只要获得其中一项成绩即可。这样一来，学生不能再一味死记硬背理论知识，必须要将理论知识应用于实例中，主要学习精力自然就放在实践环节中去了。在硬件方向就业后就不必花过多时间参加岗位培训。
参考文献：
[1]李文生，等.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育，2011，（2）：22-25.
计算机硬件的基本部分篇10
关键词：硬件软件计算机
一、引言
计算机在商业和家用方面已经普及使用,有台式的、有手提便携带式的、有微型的、还有中型的和大型的等,对计算机维护和维修的基本要求就是利用软硬件知识去保证机器正常使用。为了保证家用计算机不影响正常的生活,我们对家用台式计算机为主体进行分析。
二、家用计算机的使用要求
现在,通常的家用计算机主要是青少年用于配合学校学习而购置的,硬件以单CpU台式机为主,配以微软系统软件、oFFiCe软件和防病毒软件为主。实际上,青少年把计算机用于学习的时间不多,多是用于上网浏览和打游戏。所以,他们使用的硬件往往是比较近代的产品,配置也比较高新;对应用技术软件则要求不多,至多在添加设备扫描仪的同时加上图形(例如pHotoSHop)软件。
三、家用计算机的维护要求和目的
1.硬件的维护要求和目的
越高档的计算机,它的硬件就越要求好的运行环境,好的环境就需要好的维护措施,才能防止运行环境变坏,才能保证计算机运行良好。所以,提出下列要求:
(1)定期检查电源散热风扇是否运转正常,灰尘多时要拆开清洁。目的是防止电源风扇停止转动而影响电源部件的散热需要。
(2)定期清洁软盘和光盘驱动器的磁头与光头(如半年一次)。目的是防止磁头或光头因为灰尘或脏物造成读盘出错。
(3)定期检查CpU、显示卡等部件上的散热风扇是否运转正常。目的是防止风扇停止转动而影响CpU和显示卡等主要部件的散热需要。
(4)计算机要定期进行使用,避免长期放置不用。目的是防止计算机元件因为接触不良或电容失效而影响需要使用时无法工作。
(5)开机时应先给外部设备加电,后给主机加电;关机时应先关主机,后关各外部设备,开机后不能立即关机,关机后也不能立即开机,中间应间隔15秒以上。目的是防止电源电压对计算机元件的意外冲击而损害。
2.软件的维护要求和目的
(1)开机后,系统软件没有完成进入正常使用时,不能立即关机。目的是防止不但容易损坏软件,也会容易导致硬件损坏。
(2)基本应用软件安装使用正常后,马上进行系统区域备份工作(可利用GHoSt软件备份到另一硬盘区域或另一个硬盘,还可以刻录到光盘上或U盘上)。目的是为快速修复系统软件作好预备工作。
(3)必须安装有防病毒软件后才能复制非本机的文件进入本机和上网浏览,防病毒软件发出提示时,不能确认的不要允许通过,防病毒软件必须要定期升级更新。目的是防止病毒软件损害计算机内的软件甚至是硬件,病毒软件几乎每天都在更新,所以防病毒软件也要求能自动更新。
(4)随时或定期做好自编文档、自拍图片和录象等备份工作(方法参照第2条)。目的是防止因为计算机系统软件或硬件的损坏而导致自己的劳动果实丢失。
(5)不要随便删除系统盘上的软件。目的防止系统软件链被意外损害而系统无法正常工作。
(6)同类型的软件不要全部安装使用,只挑选一种。目的是避免软件冲突,例如把2个以上防病毒软件安装在同一主机,就可能因为双重工作甚至相互争先而导致软件运行速度下降,严重的会引起停机不工作。
(7)执行软件工作,没有必要的话,尽可能不要同时执行同类型的多任务工作。目的是防止CpU工作量大,耗能也大,速度也会降低,软件容易出错。例如同时进行多任务复制或下载工作,一个任务只需要30分钟,两个30分钟的任务,不等于在30分钟同时完成,而可能会变成需要60分钟才能完成,三个以上的任务就更加难以确定了,除非主机性能等各方面因素都良好会有例外。
(8)关机时按系统软件的要求进行操作,不要直接使用硬件按钮简单地进行关机。目的是避免系统软件出错或损坏,导致下次开机不能使用,或要花费较多的时间启动软件自动进行扫描检查。
四、家用计算机的维修要求
今天,计算机硬件和软件变得更加密不可分,许多原先由硬件实现的功能改由软件实现。对计算机来说,软件成份占了相当部分。很多软件故障,客观上也表现为硬件的故障。有些故障是可以明显而容易地区分到底是硬件还是软件上的问题。有些则需要作一定的工作才可以判定到底是软件故障还是硬件故障。这就要求维修人员既要具备硬件知识,又要具备相当的软件知识。因此,提出下列要求:新晨
(1)熟悉计算机硬件各部分功能,熟悉硬件自带软件的使用,熟悉组装过程。
(2)熟悉计算机通用系统软件的快速安装与使用,熟悉常用软件的安装和使用(例如office等软件)。
(3)会使用测试卡、万用表等工具检查硬件基本数据状态。
(4)会对比分析硬件的正常与否,用替代法判断硬件的好坏。
(5)会使用工具软件检测硬件的性能。
(6)会使用工具软件调整或修复可以进行修复的硬件,如BioS数据,硬盘物理部分损坏等。
(7)会分析检测主机关联设备的正常与否,会检测常见设备的正常与否,如打印机。
(8)会分析主机故障的原因是属于硬件引起还是软件产生的。
(9)需要熟悉局域网有关硬件和软件的安装和应用,会分析网络故障的原因是由硬件还是软件引起的。
(10)对每次出现的故障和维修结果,要进行记录和总结,积累维修资料,多翻阅学习计算机软硬件书刊,以提高维修的效率。
参考文献:
[1]王佩珠.电工电子学[m].合肥:中国科学技术大学出版社,1993,(5).