计算机硬件系统的概念篇1
【摘要】本课程是大学各专业学生必修的计算机公共基础课程，为必修课，是学习其他和计算机相关技术课程的基础课。主要包括：了解计算机的硬件结构与组成原理；了解操作系统的概念与其中一些重要概念；了解计算机网络、数据库、多媒体等技术等基本概念、相关技术和应用领域；掌握计算机基本应用技能。
【关键词】计算机信息技术使用基础
一、大学信息技术基础课程的培养目标
学习该课程的目的是为了提高学生的计算机文化素质，使学生较全面、系统地掌握计算机软硬件技术与网络技术的基本概念，了解软件设计与信息处理的基本过程，掌握典型计算机系统的基本工作原理，具备安装、设置与操作现代典型计算机环境的能力，具有较强的信息系统安全与社会责任意识，培养学生的实际操作技能，使学生能掌握在信息化社会里工作、学习和生活所必需具备的计算机基础知识与基本操作技能，熟练使用办公自动化软件，编排图文并茂的文档，学会制作实用高效的电子报表和制作幻灯片，具备在网上获取信息和交流的能力，具有熟练地在网络环境下操作计算机的基本技能，为后续计算机技术课程的学习打下必要的基础。通过本课程的学习，使学生在掌握计算机基础知识的基础上，理解一些计算机的常用术语和基本概念；学生能较熟练地使用winDowS7操作系统，熟练掌握文字处理软件word2010，电子表格处理软件excel2010及演示文稿制作软件powerpoint2010的基本操作，掌握计算机网络基础知识及多媒体方面的基本技术，了解常用的工具软件。
二、课程的内容及要求、教学重c与难点
第一章计算机与信息技术概论
（一）目的与要求：1、掌握信息技术的基本概念。2、了解计算机发展及体系结构。3、掌握计算机软件与硬件的基本构成及功能。4、了解常用计算机应用软件的基本功能。5、了解计算机网络技术的发展及提供的服务。6、了解计算机网络安全涉及因素及防范措施。7、了解计算机及应用技术的发展趋势。
（二）教学重点。计算机网络、信息检索与信息安全、计算机技术发展趋势。
第二章计算机系统机构
（一）目的与要求：1、掌握计算机系统结构（硬件系统、软件系统）。2、掌握二进制和十进制的相互转换。3、了解计算机的主要性能指标。4、了解计算机的工作过程。
（二）教学重点。计算机软、硬件系统、软、硬件系统之间的关系、软件系统和硬件系统的作用、进制的概念。
（三）选讲内容。计算机的工作原理、其他形式的进制转换、二进制数的逻辑运算。
第三章操作系统
（一）目的与要求：1、理解操作系统的概念、功能。2、了解常用的操作系统。3、掌握windows7操作系统的基本概念和基本操作。
（二）教学重点
操作系统的发展及分类、操作系统的主要管理功能（进程管理、存储管理、设备管理）、文件、目录及路径的概念、文件系统的工作方式、操作系统的程序管理、文件和文件夹的管理、控制面板
第四章办公自动化应用软件
（一）目的与要求：1、理解office2010功能和作用。2、了解office2010的组件及其特性。3、熟练掌握word2010的基本操作与应用。4、熟练掌握excel2010的基本操作与应用。5、熟练掌握powerpoint2010的基本操作与应用
（二）教学重点。word文档的基本操作、word文档排版、表格的建立与格式化、插入图形设置图片的格式、绘制图形、艺术字的使用、文本框、公式编辑器的使用、页面排版和打印文档。excel电子表格的基本知识、工作表的建立、工作表的编辑和格式化、数据的图表化、数据列表、数据排序、数据筛选、数据分类汇总、理解数据合并计算、页面设置和打印。ppt演示文稿的基本操作、格式化和美化演示文稿、动画、超级链接和多媒体技术、放映和打印演示文稿。
第五章数据库技术
（一）目的与要求：1、了解数据库技术发展及研究现状。2、了解不同数据库模型。3、理解关系数据库的基本概念、基本性质。4、熟悉关系数据库的基本操作。5、了解数据库设计的原则。6、了解数据库设计的一般步骤。
（二）教学重点。数据库的概念、数据库结构、关系数据库、数据库设计。
（三）选讲内容。数据库系统基础
第六章软件技术基础
（一）目的与要求：1、了解软件的发展历程。2、掌握软件、软件工程、软件生命周期等基本概念。3、了解算法的基本作用。4、了解C、C++、JaVa语法结构及特点。
（二）教学重点。软件工程基础、软件开发的过程、程序设计语言。
第七章网络基础
（一）目的与要求：1、掌握计算机网络和局域网的概念。2、了解网络互联与internet基本概念。3、熟悉internet基本服务功能。
（二）教学重点。计算机网络和局域网的概念；网络的分类、internet的主要功能、internet接入方式、ie浏览器的使用、internet上的搜索引擎、文件的下载、电子邮件。
第八章信息检索与信息安全
（一）目的与要求：1、了解信息检索的发展历程。2、掌握信息检索、信息安全、计算机病毒等基本概念。3、了解谷歌、百度搜索引擎的基本作用。4、了解计算机病毒及其防治。
（二）教学重点。信息检索基本概念、信息安全的特性、信息安全主要的威胁及防范。
三、课程教学各环节的基本要求
1、课堂讲授的基本要求：
本课程采用多媒体与机房授课，主要采用案例式教学方法，以实践学习为主。把握大纲规定的本章重点，通过每堂课理论授课介绍相应知识点，演示案例，吸引学生兴趣，课后布置上机预习，并选择自学内容留给学生拓展学习。
2、实验环节的基本要求：
本课程实验环节共24学时，要求在计算机机房进行实验，实验工具如下：winDowS7、office2010、VC++6.0。
计算机硬件系统的概念篇2
Keywords：computer；mathematics；relation
中图分类号：tp31文献标识码：a文章编号：1006-4311（2013）09-0220-02
0引言
随着计算机现代智能的高速发展，计算机已经完全融入我们的生活，甚至占据了重要领域，从国家核心科技到每个人生活的小细节，都离不开计算机的覆盖和使用。我们简单的在键盘上操作几个键，打出一系列符号命令，就能使计算机按照人类的要求，高速运行和进展，从而达到人力所不能达到的速度和正确率。
我们从小学习数学，数学是什么呢？数学是利用符号语言研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。数学，作为人类思维的表达形式，反映了人们积极进取的意志、缜密周详的逻辑推理及对完美境界的追求。数学更多的是一种抽象的概念，是一门重要的工具学科。人类利用抽象的概念及一些固定的定律形成理论，而脱离实际应用的概念并不是人类发展学习的初衷，而是利用它们来指导实际，化抽象为实体。而计算机就由此演化。1946年2月15日界上的第一台计算机诞生在宾西法尼亚大学，主要运用于高倍数的数学运算。时至今日，计算机直接能识别的语言仍然是1、0二进制代码。
1计算机中所需要的数学理论
计算机学科最初是来源于数学学科和电子学学科，计算机硬件制造的基础是电子科学和技术，计算机系统设计、算法设计的基础是数学，所以数学和电子学知识是计算机学科重要的基础知识。计算机学科在基本的定义、公理、定理和证明技巧等很多方面都要依赖数学知识和数学方法。计算机数学基础是计算机应用技术专业必修并且首先要学习的一门课程。它大概可分类为：
1.1高等数学高等数学主要包含函数与极限、导数与微分、微分中值定理与导数的应用、不定积分、定积分及应用、空间解析几何与向量代数、多元函数微分法及其应用、重积分、曲线积分与曲面积分、无穷级数、微分方程等。各种微积分的运算正是计算机运算的基础。
1.2线性代数线性代数主要包含行列式、矩阵、线性方程组、向量空间与线性变换、特征值与特征向量、二次型等。在计算机广泛应用的今天，计算机图形学、计算机辅助设计、密码学、虚拟现实等技术无不以线性代数为其理论和算法基础的一部分。
1.3概率论与数理统计概率统计与数理统计包含随机事件与概率、随机变量的分布和数学特征、随机向量、抽样分布、统计估计、假设检验、回归分析等。概率论与数理统计是研究随机现象客观规律并付诸应用的数学学科，通过学习概率论与数理统计，使我们掌握概率论与数理统计的基本概念和基本理论，初步学会处理随机现象的基本思想和方法，培养解决实际问题的能力。这些都是计算机编程过程中不可或缺的基础理论知识和技能。
2计算机编程中数学理论的应用
计算机的主要专业知识包括计算机组成原理、操作系统、计算机网络、高级语言程序设计、数据结构、编译原理、数据库原理、软件工程等。计算机程序设计主要包括如：C语言、C++、JaVa、编译语言、汇编语言等编程语言的基本概念、顺序结构程序设计、分支结构程序设计、循环结构设计、函数、指针、数组、结构、联合以及枚举类型、编译预处理、位运算、文件等内容，掌握利用各种编程语言进行程序设计的基本方法，以及编程技巧。算法是编程的核心，算法的运用离不开数学，数学运算正是编程的基础。
计算机科学是对计算机体系，软件和应用进行探索性、理论性研究的技术科学。由于计算机与数学有其特殊的关系，故计算机科学一直在不断地从数学的概念、方法和理论中吸取营养；反过来，计算机科学的发展也为数学研究提供新的问题、领域、方法和工具。近年来不少人讨论过数学与计算机科学的关系问题，都强调其间的密切联系。同时，人们也都承认，计算机科学仍有其自己的特性，它并非数学的一个分支，而有自身的独立性。正确说法应该是：由于计算机及程序的特殊性，计算机科学是与数学有特殊关系的一门新兴的技术科学。这种特殊关系使得计算机科学与数学之间有一公共的交界领域，它范围相当广，内容相当丰富，很富有生命力。这一领域既是理论计算机科学的一部分，也是应用数学的一部分。
2.1计算理论是关于计算和计算机械的数学理论。主要内容包括：
①算法：解题过程的精确描述。②算法学：系统的研究算法的设计，分析与验证的学科。③计算复杂性理论：用数学方法研究各类问题的计算复杂性学科。④可计算性理论：研究计算的一般性质的数学理论。⑤自动机理论：以研究离散数字系统的功能和结构以及两者之关系为主要内容的数学理论。⑥形式语言理论：用数学方法研究自然语言和人工语言的语法理论。
2.2计算几何学是研究几何外形信息的计算机表示，分析和综合的新兴边缘学科，它是计算机辅助几何设计的数学基础。主要内容如：贝塞尔曲线和曲面、B样条曲线和曲面、孔斯曲面。
2.3并行计算问题是“同时执行”多个计算问题。他的延伸学科有：并行编译程序、并行程序设计语言、并行处理系统、并行数据库、并行算法。
2.4形式化方法是建立在严格数学基础上的软件开发方法。软件开发的全过程中，从需求分析，规约，设计，编程，系统集成，测试，文档生成，直至维护各个阶段，凡是采用严格的数学语言，具有精确的数学语义的方法，都称为形式化方法。
2.5程序设计语言理论是研究书写计算机程序语言的学科。主要内容如：研究语法、语义、语用以及程序设计语言的优劣。
计算机硬件系统的概念篇3
摘要：传统的计算机硬件基础课教学已不适应现代科学技术的发展和社会对人才的需求，本文结合计算机专业的特点，从课程内容、教学体系、教学方法等方面总结了在硬件基础课教学改革中所取得的实际经验和体会。
关键词：硬件基础课；教学改革；整合课程
中图分类号：G642文献标识码：B
1引言
计算机硬件教学的先修课程是“电路分析”、“模拟电子学”和“数字逻辑与数字系统”。由于历史原因，这些课程大多由电子系开设，是以理论研究为目的的课程体系，存在教学内容陈旧，课程体系老化，理论论述多，占用学时多，前后衔接不好等问题，给后续计算机硬件课的理论教学和实践教学带来了诸多困难和被动。而计算机专业与其他专业相比较，少有的几个优势之一就是对计算机硬件结构的掌握。因此，结合计算机专业的具体情况，在教学体系、教学内容和教学方法等方面对硬件基础课程进行必要的改革就显得尤为重要。
2整合内容、精缩课时
1)现代科学技术的发展日新月异，计算机技术的发展更是突飞猛进。在大学本科阶段，除了要给学生传授基础理论知识外，还要讲授新技术、新理论，这就使得各高校不断压缩某些传统基础课的课时，增设一些新的课程。在这种形式下，硬件基础课的课程体系和教学内容亟待更新。
2)课程体系的构建是以理论知识为架构，以实际应用为目标，教学内容则应紧密结合专业核心能力对理论知识的要求。综合时展、专业结构和课程体系的总体考虑，从98年起我们就根据计算机专业的特点，逐渐建立完善了一套硬件基础课的课程体系。首先，在课程内容的组织与建设方面,注重了先修课和后续课程的关系,做到内容上不重复,知识点上不脱节。其次，教学内容力图反映时代的发展，技术的进步。通过编写出版《电路与电子学基础》、《数字逻辑与数字系统》两本教材重新划分课程内容，精缩学时，将原有的64学时的“电路分析”和64学时的“模拟电子学”这两门课程整合为课内48学时、实验20学时的“电路电子学”课程，重新划分、补充了“数字逻辑与数字系统”（课内48学时、实验20学时、三周课程设计）的教学内容。
(1)“电路与电子学”课程。在电路分析部分不再追求研究线性电路的理论体系完整性，删除了部分传统教学内容，只保留直流分析、交流分析和动态电路三大部分。在直流分析中，删掉了“电路分析”教学中关于支路电流法和回路电流法的内容，保留电路系统分析法中的被广泛用于机辅分析的节点电压法。在交流分析中，删除了三相电路内容，而对通信中的谐振电路则详细讲解。动态电路的分析中，只通过一个简单的RC充电回路让学生了解时域分析的基本步骤，而将重点放在三要素法和RC无源微积分电路上。在“模拟电子学”部分，去掉了半导体器件导电原理和反馈的方框图计算法，精简了阻容耦合放大电路（包括多级放大）、小信号动态图解法、差分电路分析等。相应地加强了有源器件moS管、电流源电路和系统稳定性的介绍，课程着重讲解集成运放的应用。在讲解由运放构成的有源积分电路时，与前面的无源积分电路做比较，这样有助于学生理解并牢固掌握两种电路各自的特点。实践证明，学生在做电子竞赛时对这两种电路的使用都非常恰当。
(2)“数字逻辑与数字系统”课程。教学内容删除了数字电路中各种触发器电路的内部结构和传统设计方法中的设计技巧，精简了中规模器件的内部逻辑介绍，缩减了卡诺图和逻辑简化内容。由于计算机专业的硬件课程“微机原理与接口技术”中将介绍a/D、D/a转换，故这一部分内容就不出现在“数字逻辑”课程的教学中。将教学重点放在各类触发器的逻辑功能触发条件、集成电路外部功能、可编程器件和eDa技术上，要求教会学生如何通过查找器件手册了解器件功能和使用要点。由于计算机硬件中三态门、oC门的重要性，课程加强了对其逻辑功能及应用的举例说明。
(3)改革组课方式。逻辑门电路是传统“数字逻辑”教学中最难的一章，由于门电路的原理要涉及到电路、模拟电子学等方面的知识，因此在讲述这一部分内容时，必须帮助同学复习有关的知识。在改革课程体系时，我们打破传统的教学体系，将这一部分内容放在“电路电子学”课程中，在讲述半导体器件后引入逻辑门电路，如moS管可以具有开关和受控源两种类型的功能，根据器件所给偏置条件的不同，在模拟电路中可作为放大器件或在数字电路中作为开关器件。课堂上的师生互动证明，经过这样的调整，学生对有关门电路的问题就很容易理解掌握。通过合理地整合教学内容，改变了过去把电路模型与实际器件（如受控源和晶体管）、开关与放大作用、模拟与数字等研究对象截然割裂的组课方式，而是将它们有机地融合，找出共性和个性，讲清个性，突破难点，这样便于以统一的观点使学生建立完整的概念〔1〕。
3软硬结合与时共进
1)当前国内计算机专业的普遍现象是“过软”，即强调软件编程，而学生的硬件动手能力非常薄弱。在计算机科学技术飞速发展的今天，计算机系统的软硬件界限开始变得模糊，且采用软件方法来设计硬件，FpGa、VHDL、DSp技术带来了全新设计理念与结构体系，与之相应eDa技术和iSp器件在教学、科研等领域应用越来越广泛。在这种软硬件逐渐融合的背景下，计算机学科的硬件基础课程必须要反映出这种时代的发展。
2)eDa技术分为三级：以pSpiCe、ewB、multisim等为软件平台的仿真分析类辅助设计技术为初级；以maxplusii、Quartusii等为软件平台，以FpGa/CpLD为硬件系统目标芯片的电子系统设计eDa技术为第二级；以nCSimulator、Virtuso、Diva等为软件设计开发平台、以集成电路芯片版图设计为目标的aSiC芯片设计为最高级〔2〕。eDa技术的前两级都与计算机硬件基础课密切相关，因此在进行课程体系改革时，应结合实践性教学环节，根据“基础型、应用型、综合型、创新型”的循序渐进的实验课程教学体系，将eDa技术分层次地引入设置在教学中：
(1)第一级――首先在“电路电子学”教材各章的最后一节给出pSpiCe对本章典型电路的仿真实例，教材最后一章加入可编程模拟器件isppaC。其次，增加了20学时的multisim仿真及电路设计实验。通过仿真实验，将教学中的难点用直观的图形和曲线表述，降低了数学难度。如通过对模拟放大电路的仿真，可以直接观察到改变电路参数所导致的波形失真，学生就很容易理解并掌握静态工作点变化对放大电路性能的影响。最后，利用仿真平台生动直观方便的特点，让学生掌握先设计、后仿真、再实际的设计方法和理念，在此基础上，将以往的一些验证实验提升为综合设计实验。对每一个实验都要求虚实结合，虚实互动，通过这种训练，极大地提高了设计的成功率。计算机专业的学生取得北京市大学生电子竞赛的3个一等奖，更多的二、三等奖证明，整合后“电路电子学”的教学改革取得了成效。
(2)第二级――传统的“数字逻辑”课程体系以逻辑代数为基础，采用自底向上（Down-toCtop）的设计方法，教学内容以门电路－中规模集成电路－大规模集成电路－数字系统为顺序排列。导致学生在学习前面局部知识的时候，缺乏整体系统概念,只会“搭积木”拼凑式的设计，当后续“组成原理”课程要建立整机、系统这些非常重要的概念时，前面所学的一个个分散的知识点不能被融会贯通〔3〕。现代数字系统的设计以硬件编程语言为基础，采用自顶向下(top-to-Down)的设计方法，因此数字电路的教学体系必须重新构建。第二级的eDa技术包含三方面内容：(1)大规模可编程逻辑器件；(2)硬件描述语言；(3)软件开发工具。所以在“数字逻辑与数字系统”的教学体系上，应以逻辑代数与VHDL语言并行为基础，强调自顶向下的设计理念和层次化设计方法，以系统为对象，用VHDL语言描述，在eDa软件平台上，自上而下、逐步细化，最终完成整个系统的设计。依据整体“自顶向下”,细节“自底向上”的教学模式，在教学内容组织上，先给出数字系统的整体架构及逻辑系统的三大部件:存储、处理、控制，让学生有全局、整体的认识。在讲述逻辑系统的每一具体部件时,仍然遵循“由浅入深，循序渐进”的原则，采用传统的“自底向上”的教学组织方法。在实践教学的综合设计部分中，要求学生必须按照从顶层抽象描述向底层结构描述，最后到可实现的硬件单元描述这一过程进行数字系统的设计。通过这种教学改革，学生的知识结构趋于合理，满足对软硬件结合的人才的需求。
4注重衔接承前启后
在计算机硬件基础课的教学中，首先应注重介绍该门课程的主要内容、在计算机专业中的地位及与相关课程的关系，激发学生的学习兴趣。其次，应注重与后续课程的衔接。由于当代大学生在入学时就具备了计算机使用的基本知识，因此在授课过程中，要有意识地用计算机硬件电路作为基础课的授课案例。如“电路电子学”课程中，在集成运放构成的比较器一节，就可给出比较器在a/D转换中的应用举例，再指出a/D、D/a是计算机接口中的重要单元电路，这样就埋下一条线索，与后续课程的知识相联系。在“数字逻辑与数字系统”课程中所给出的案例都要尽可能为后续课程使用，如从键盘等引出编码的概念和编码器的作用；在讲三态门时，可进一步给出物理上总线的概念，解释当译码和读写信号设计错误时，CpU访问存储单元数据总线严重冲突会造成死机的原因；在存储逻辑一章，介绍完寄存器队列（FiFo）的逻辑结构后，可让学生设计寄存器堆栈（LiFo）的逻辑电路图。在该课程的实践教学中，所给出的设计题目包括总线缓存器、全加器、键盘扫描电路、硬件控制器等计算机的基本功能部件。通过这种方法引导学生思考，建立必要的知识关联及整体概念，最终达到对计算机硬件系统基本知识融会贯通的目的。实践证明，这种训练对于今后的“组成原理”课程和“嵌入式系统”设计都打下了坚实的基础。
5黑板、多媒体、eDa仿真
高校的教学手段基本都采用多媒体。多媒体图文并茂、生动有趣，但很容易变成另一种形式的照本宣科或“填鸭式”教育。在教学中要综合多种教学手段，注意针对不同的教学内容去寻求最佳的表述方式：黑板＋粉笔、电子教案、实物投影、动画课件、虚拟电路。计算机硬件基础课教学内容多，知识点杂，不容易理解。对于较难理解或学生有争议不明白的问题，传统的“粉笔＋黑板”有其独特的灵活性，既可以表述学生课堂思维的过程，又有利于师生交流互动。在课间让学生自己摆设实物投影，增强学生的感性知识，课间的学习气氛仍生气勃勃。录像CD和动画课件则留给学生自己观看。计算机硬件基础课程的实践性强、信息量大、eDa设计技术应用广泛。在授课时通过eDa仿真将验证实验与理论教学相结合，解决理论与实践的时空分离弊端，通过提问、思考、演示、总结等一系列步骤，循序渐进，调动学生参与教学的积极性，充分发挥学生的主动性。值得注意的是，在此过程中，教师一定要掌控好演示进程，既不能影响教学进度，又要协调好单位时间教学信息量与学生接受理解能力之间的矛盾。
6结束语
硬件基础课的教学改革，涉及课程多、学术性和技术性强，是一项系统工程，需要教师付出不懈的努力，不断学习新技术，及时更新教学内容，完善教学方法，才能更好地提高教学质量，更好地培养适应社会的发展人才。
参考文献
计算机硬件系统的概念篇4
关键词：自然语言理解；语义相似度；全文检索；在线答疑系统
中图分类号：tp399文献标志码：a文章编号：1006-8228（2015）05-10-03
abstract：thesimilaritycalculationbasedonnaturallanguageunderstandingisstillaresearchcontentofthecomputerlanguageprocessingtechnology.Basedontheknowledgerepresentationof"Hownet"，consideringthebothfactorsofdepthanddensity，byusingamoresophisticatedmultivariatesemanticsimilarityalgorithm，andwithafull-textsearchmatchingtechnology，anonlineanswersysteminthelimitedfieldisdesignedandimplemented.theexperimentalresultsshowthat，thesystemisreliable，theanswereffectismoreobvious，andthedesiredgoalisachieved.
Keywords：naturallanguageunderstanding；semanticsimilarity；fulltextretrival；on-lineanswersystem
0引言
随着计算机网络技术的飞速发展，传统的教学手段已不能满足当前大信息量的教学内容需求，因此，创造一个在教师指导和引导下学生自主式学习的智能系统平台很有必要。智能的网络答疑系统可以利用自然语言处理技术对学生的疑问进行自动匹配处理，它的出现为网络教学提供了交互的情境，成为支持网络教学顺利进行的重要条件。智能网络答疑系统是传统课堂教学的重要补充，并逐渐在学生学习、认知、再学习这样一个闭环的学习过程中发挥着举足轻重的作用[1]。
1设计思想及算法原理
基于计算机自然语言处理技术，充分利用校园网络资源，通过人机互动等丰富信息表现形式，实现一个智能的、高效的基于自然语言理解的专业课程自动答疑系统。系统设计的关键是如何实现快速、高效的智能搜索答案。该过程实际上类似于一个搜索引擎，其核心就是构建一个结构合理、具有完整丰富内容的知识库，并能够在自然语言理解的基础上，快速、准确的完成自动答疑工作。基于自然语言理解的在线答疑系统中两个关键技术分别是：中文分词技术和相似度计算。
1.1中文分词技术
自然语言理解（naturalLanguageUnderstanding，简称nLU）研究如何让计算机理解和运用人类的自然语言，使得计算机懂得自然语言的含义，并对人给计算机提出的问题，通过人机对话（man-machinedialogue）的方式，用自然语言进行回答。为了使计算机系统能够较好地理解用户提出的问题，首先需要对问题进行处理，这一过程最先用到的最为关键的技术就是分词技术【2，3】。由于中英文之间的语言组织、词法结构不同，使得中文分词一直以来成为制约中文自然语言处理的主要因素。而中文文本中，只是字、句和段之间可以通过明显的分界符来简单划界，词与词之间没有天然的分隔符，中文词汇大多是由两个或两个以上的汉字组成，并且语句是连续书写的。这就要求在对中文文本进行自动分析之前，先将整句切割成小的词汇单元，即中文分词（或中文切词），相比英文语句处理，中文分词难度更大。
从算法处理上看，目前主要有三种【4-6】：一是基于词典的分词方法，它使用机器词典作为分词依据，分词效率高，目前应用范围较广；二是基于统计的分词方法，它是利用统计方法，通过对大规模文本的统计，让计算机自动判断的方法，该方法使系统资源开销较大；三是基于人工智能的分词方法，如专家系统和神经网络分词方法等，这类方法目前尚处于实验室阶段，尚未投入实际应用。
1.2相似度处理技术
相似度计算在自然语言处理、智能检索、文本聚类、文本分类、自动应答、词义排歧和机器翻译等领域都有广泛的应用[7]。其计算方法按照基于规则和统计分为两种情况：一是根据某种世界知识（如ontology）来计算，主要是基于按照概念间结构层次关系组织的语义词典的方法，根据在这类语言学资源中概念之间的上下位关系和同位关系来计算词语的相似度[8]；二是利用大规模的语料库进行统计，这种基于统计的方法主要将上下文信息的概率分布作为词汇语义相似度的参照依据[9]。
⑴常用语义词典
对于基于语义词典的相似度计算方法，由于存在计算简单、基础条件低、假设条件易于满足等优点，受到越来越多研究者的欢迎。常用语义词典主要有[10-12]：wordnet、Framenet、mindnet、知网（Hownet）、同义词词林、中文概念词典（CCD），以及叙词表、领域概念网、概念图等概念网络结构。本文对于相似度的计算主要是基于知网（Hownet）结构。其概念结构如图1所示。
⑵相似度计算
与概念相似度密切相关的一个概念是语义距离（semanticdistance）。在一棵树形图中，任何两个节点之间有且只有一条路径，在计算语义相似度的时候，这条路径的长度就可以作为这两个概念的语义距离的一种度量，通常认为它们是概念关系特征的不同表现形式，两者之间可以建立一种简单概念词相似度用来描述概念树中两个节点之间的语义接近程度，一般最常用的是刘群提出的以《知网》为基础的相似度计算方法[13]：
式⑴中，p1和p2表示两个概念节点，dis（p1，p2）是树状结构中两节点间的最短距离，α是一个调节参数，表示相似度为0.5时的路径长度。
文献[14，15]综合考虑深度与密度因素，提出了多因素义原相似度计算方法：
式⑵中，h为义原树深度，l为LCn层次，LCn为最小公共父节点。
文献[16]认为该方法存在两点不足：一是该式仅把相似度取为密度、深度因素的算术平均值，显然对于概念节点分布不均的情况不够合理；二是该式没有对密度、深度两者的影响程度进行分析，这样对他的使用范围受到了限制。基于此考虑，提出了改进的语义相似度计算方法：
式⑶中，l（p1，p2）为分别遍历概念网中节点p1，p2到达其最小公共父结点所历经的父结点（包括最小公共父结点）数的最大值。w（p1，p2）为p1，p2所在层概念数的最大值。算法关键部分引进了一个调节参数λ（p1，p2），并保证在该参数的作用下，当节点p1，p2所在层概念数较多，即w（p1，p2）增大时，密度因素对相似度的贡献值大；而当p1，p2离最小公共父结点较远，即l（p1，p2）增大时，深度因素对相似度的贡献值较大。同时算法约定，当p1，p2的父结点和最小公共父结点相同，且同层只有p1，p2两个节点时，调节参数为0.5。该方法即为本文在相似度计算方面采用的算法模型。
2模型设计
下面我们参考文献[17]，按照一般教师对于问题的处理方式，在上述概念语义相似度计算的基础上，从计算机建模层面上给出计算机自动答疑模型的建模过程。
Step1：计算条件
已知标准问题库a可以表示为关键词序列：a=（a1，a2，…，an）；学生提问B可以表示为关键词序列：B=（b1，b2，…，bn）。
Step2：相似度计算
⑴知识点关键词信息提取
该问题的处理主要通过提取学生问题中每一个关键词，对照系统知识库，从底层开始遍历搜索，当找到对应的概念节点时，提取该节点的高度、密度等属性信息，并保存起来，搜索完成后即可参加相似度的计算。
⑵概念相似度求解
概念相似度的计算采用语义相似度技术，设标准问题库a可以表示为知识点的一个向量组a=（a1，a2，…，an），循环遍历每一个学生输入的问题关键词序列，通过概念语义相似度算法可得到任意两概念之间的相似度Sim（ai，bj），其中i=1，2，…，m，j=1，2，…，n。
Step3：匹配结果输出
前面已经完成了输入问题和标准问题库之间的循环相似度匹配计算，为了将需要的信息提取出来，模型还需要设置一个阀值δ。通过阀值δ这个关卡，将相似度结果大于δ的问题提取出来，并按照降序排列输出即可。论文答疑系统模型建模流程如图2所示。
3系统实现与验证
系统设计环境为VisualStudio2005，数据库服务器为SQLServer2000。采用B/S网络模型进行构架设计，按照系统功能需求划分为用户表示层、应用逻辑层和数据访问层三个层面。系统测试界面如图3所示。
如图3所示，在答疑系统界面中输入问句：“计算机包含哪些硬件？”，系统自动分词后生成的关键词语汇单元为：“计算机；硬件”（其中“包含；哪些”等作为停用词已经被过滤掉了），然后系统自动在数据库中检索匹配，最终反馈了12条相关结果，图3为部分结果截图。这里说明一点，反馈结果的多少取决于阀值δ，测试中我们选取的阀值δ为0.8，一般我们取阀值δ在0.8左右即可。
为了进一步验证系统的查询能力，我们将刚才的问句调整为：“计算机包含？”，这时系统自动分词后生成的汇单元只有一个关键词“计算机”，最终匹配结果如图4所示。
这里读者或许会发现，系统反馈回来的结果与问题毫不相关。其实，这并不是系统出错，而是“知网”概念网络中“计算机”与“硬件、软件”两个概念关系比较密切，表现为在概念网络中的节点位置较为接近，匹配结果相似度值较高，因此才有了上述的结果。也就是说，也许在某些时候当查询某个概念时，相近的结果就会被检索出来（或者当不确定查找的问题时，只需输入相近的问题，也会查询到想要的答案），这就是基于自然语言理解的语义相似度计算模型优势所在。
4结束语
由于汉语词汇表达的复杂性和词汇语义概念较强的主观性，以及具体应用领域的专业性等因素影响，目前基于自然语言理解的相似度计算仍是计算机语言处理技术需深入研究的内容。本文在“知网”知识表示的基础上，充分考虑“知网”深度和密度因素影响，基于全文检索匹配技术，设计并实现了一个限定领域内的在线答疑系统，大量的运行结果证明了该系统是可靠的，达到了系统设计的目的。但在准确性方面还存在不足，从第一个测试中可以看出，提问人员真正需要的是：“计算机的硬件组成”。其重点关注的是计算机、硬件，而答案给出了太多的“计算机特点，计算机发展”等其他一些与“计算机”有关的匹配答案，其原因是关键词权重的影响因素没有体现出来，离真正的自然语言理解还存在一定的距离，这是系统下一步有待改进的地方。
参考文献：
[1]冯志伟.自然语言问答系统的发展与现状[J].外国语，2012.35（6）：28-30
[2]黄，符绍宏.自动分词技术及其在信息检索中的应用研究[J].现代图书情报技术，2001.3：26-29
[3]沈斌.基于分词的中文文本相似度计算研究[D].天津财经大学，2006：12-17
[4]张波.网络答疑系统的设计与实现[D].吉林大学，2006：30-31
[5]张丽辉.计算机领域中文自动问答系统的研究[D].天津大学，2006：14-18
[6]朱.中文自动分词系统的研究[D].华中师范大学，2004：12-13
[7]周舫.汉语句子相似度计算方法及其应用的研究[D].河南大学，2005：24-25
[8]于江生，俞士汶.中文概念词典的结构[J].中文信息学报，2002.16（4）：13-21
[9]胡俊峰，俞士汶.唐宋诗中词汇语义相似度的统计分析及应用[J].中文信息学报，2002.4：40-45
[10]millerGa，FellbaumC.Semanticnetworkofenglish[m]//LevinB，pinkerS.lexical&conceptualsemantics.amsterdam，netherlands：elsevierSciencepublishers，1991.
[11]BakerCF.theBerkeleyframenetproject[C]//proceedingoftheCoLinG-aCL.98.montreal，Canada，1998：86-90
[12]黄康，袁春风.基于领域概念网络的自动批改技术[J].计算机应用研究，2004.11：260-262
[13]刘群，李素建.基于“知网”的词汇语义相似度计算[C].第三届汉语词汇语义学研讨会论文集，2002：59-76
[14]aGiRRee，RiGaUG.aproposalforwordSenseDisambigua-tionUsingConceptualDistance[eB/oL]，1995：112-118
[15]蒋溢，丁优，熊安萍等.一种基于知网的词汇语义相似度改进计算方法[J].重庆邮电大学（自然科学版），2009.21（4）：533-537
计算机硬件系统的概念篇5
关键词:考研;计算机组成原理;课程改革;教学方法
2009年以前计算机考试是各个学校自己命题,根据各个学校对考生的要求和学校老师的研究方向确定不同的考试科目。一般从数据结构、组成原理、操作系统、计算机网络这四门课中挑选两到三门来考。不同学校的试题难度相对不同学校的学生存在有非客观的因素。为使学生在计算机专业课考试中有一个客观的评价,教育部针对这个问题提出了统考科目。众所周知,计算机学科整个课程体系粗略可以分为软件理论和硬件理论两部分。“数据结构”是软件课程的基础,“计算机组成原理”是硬件课程的基石。在这两门课程的基础上,操作系统讲述的是如何使计算机展现给用户强大而易用的功能。随着网络应用的兴起,计算机网络运行基本原理也显得越发重要起来。因此,将这四门课被选定为计算机专业研究生入学考试考查的课程还是比较科学的。计算机专业考研统考给我们的计算机教学提出了新的要求。
1“计算机组成原理”考研大纲解析
1.1大纲考查目标
首先我们要知道考研大纲的考查目标,大纲中明确指出了课程的考查目标为:
(1)理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。
(2)理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
(3)能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。
1.2大纲解析
从大纲的考查目标以及近两年的真题中可以看出“计算机组成原理”课程的教学内容不仅要传授有关硬件设计的课本知识,更要重视理论知识与实践过程的结合,将知识综合灵活运用,重视学生综合能力和创新能力的训练和培养。本课程应该着重培养学生关于计算机硬件系统方面的3种能力:即计算机硬件系统的认知能力、设计能力与创新能力。课程主要通过对计算机各功能部件的组成及运行原理的分析、讲解和配套实验,培养学生对计算机硬件的系统级认知能力。通过对数据的机器表示、运算方法及运算部件的组成等知识点的讲解和实验,使学生掌握计算机的运算特征;通过指令系统的相关知识,使学生掌握计算机系统汇编级的结构特征和基本操作描述方法;通过存储系统的详细讲解和实验,使学生能从容量、速度和成本的角度理解多层次存储系统的组织结构和工作原理;通过CpU及控制单元的功能和结构的详细分析,结合指令执行控制的深入讲解和实验,使学生理解计算机系统指令执行的实质和控制单元的基本实现方法;通过总线、输入输出接口及外部设备等知识的讲解,使学生了解计算机系统内部、计算机系统与外部的交互方式。
2教学方法探讨
2.1教学内容设计
通过对大纲及其所涉及的知识点的分析来看,“计算机组成原理”考研大纲首先要求学生了解各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。也就是要求学生既能够从全局或宏观的角度掌握计算机硬件系统的整体结构和工作原理,又能从局部或微观的角度理解计算机各个部件的工作过程和交互方式。任课教师不但要使学生清晰地了解所学内容在课程知识结构中的位置以及和其他部分之间的关系,还要使学生对所学内容具有清晰的脉络和思路,这对学生全面地掌握本课程的知识具有十分重要的作用。因此,有必要研究并实践一种有效的教学模式,使学生从微观层面掌握课程知识单元、从宏观层面建立该课程知识体系,进而培养学生关于计算机硬件系统的认知能力、设计能力和创新能力[1]。
在实践中,我们从知识与能力两个层次,课堂与实验两个环节对“计算机组成原理”课程与实验体系进行了详细设计,采用自顶向下的教学思路,建立了一种从整体功能推进到局部组成、从微观实现抽象到宏观结构的层次化课程内容设计模式。通过提出问题、分析问题、分析功能需求、探讨解决思路、总结功能特征、介绍设计与实现细节的教学内容展开模式,分别对存储系统、计算单元、控制单元和输入输出系统的教学内容进行设计,贯彻局部组成体现整体功能、微观实现体现宏观结构的教学内容设计思路,同时突出“功能分析”和“结构设计”两条主线。
2.2教学方法
在实际教学过程中,有些学生,甚至老师认为各硬件课程之间的衔接并不紧密,互不相干。有的教师讲到的知识点如果用到了前导课程的知识,很多老师在这里就只是一笔带过,没有将前导课的知识点和本课程衔接和过渡起来,而知识之间的贯穿、联系去靠学生自己去领悟,这样的教学效果可想而知。因为课程与课程之间的联系内容对同学们对旧知识的加深和对新知识的理解起着非常重要的作用,教师明确将这种衔接和过渡告诉学生,学生才能在大脑里形成一个严密完整、一环扣一环的硬件体系[2]。
在培养学生对计算机硬件的系统级认知能力的基础上,我们通过对运算部件、存储系统、指令系统、控制单元、整机硬件系统的设计方法等知识的讲解,结合相应设计实验,培养学生对计算机硬件系统的理解和设计能力。在设计能力培养的具体方式上,可通过课堂讲授、课后练习、配套实验等形式分层次实现。如课堂讲授可重点介绍系统和部件的设计方法和设计过程等内容;课后练习可进行框架性设计;配套实验可围绕规范、典型的模型系统,从功能部件的实现开始,直至最终设计出一台具备基本运算能力和存储能力、支持有限指令集的计算机设备。从而达到验证功能部件和系统的功能,掌握必要的硬件描述语言、设计工具及仿真环境,体验计算机硬件系统的设计过程,掌握相关硬件设计技术与方法等目的。
课堂教学和实验应着力培养学生的创新意识和创新能力,在培养学生认知和设计能力的基础上,通过对计算机硬件系统不同阶段面临的问题及其技术发展的分析和探讨,体会在特定的技术条件下的创新思维;针对计算机硬件系统面临的新问题和新需求,结合新技术向学生介绍该领域的技术发展趋势,引领学生突破思维定势,以此培养学生的创新意识。通过集成计算机组成原理、操作系统、编译技术等课程知识内容的综合课程设计,培养学生的基本创新能力。
3教学方法实践
在教学中笔者还有意识地运用以下一些方法。
3.1多媒体教学
“计算机组成原理”传统的教学方法是采用粉笔加黑板的教学方式,教学手段单一。很多工作过程都发生在芯片内部,看不见也摸不着,内容很抽象,而且电路图、时序图也非常多。如果总是空讲或是单凭老师在黑板上画是远远不能满足授课需要的。要解决这个问题,就得充分利用现代的多媒体手段,上课的时候通过多媒体课件,使同学们有一个直观的、感性的认识,同时扩大学生的知识面。比如:要讲解CpU执行指令的时候,最好制作一个能反映CpU每一步工作流程的动画,动画生动地反映了计算机指令被执行的详细过程,指令如何流动,数据如何获取,结果如何存放。这样就能使同学们直观地获得感性认识,同时也加深了大家对理论知识的理解和记忆。
3.2启发式教学
启发式教学是指教师有意识地提出一些现象或问题去引导学生思考。例如,讲解加法器的时候引导学生思考:aLU内部有加法器,那么有减法器吗?教师进一步引导:补码出现的意义是什么,补码如何实现减变加?经过启发引导,学生把前后两个看似孤立的知识点有机联系在一起,构成完整的知识体系。
3.3类比教学
类比教学是在授课过程中将一些概念、策略和思想等与现实生活中的生动事例进行关联、类比。使学生更容易理解和牢固掌握教学内容、抓住关键思想。例如:为了便于理解指令寻址方式,用生活事例类比:你想找张三,如果张三与你在同一办公室,在办公室可直接找到他,这相当于立即数寻址;如果张三与你不在同一单位,但你知道他的家庭地址。根据地址到张三家可以找到他,这是直接寻址:如果你不知道张三的地址,但是你知道李四的地址,而李四知道张三的地址,可以通过李四找到张三,这就是间接寻址。再如,把存储层次中的映像规则与阅览室的位置分配进行类比;把局部性原理与衣柜里存放什么衣服以及电脑的桌面放什么图标相关联;把流水线技术与工业流水线进行类比等[3]。
还有在讲述计算饥存储系统时,学生对Cache在计算机系统中的作用不能准确把握,此时可以列举:假没学生要找一个同学的电话号码,一个途径是从整个城市的电活号码薄中去查,另一个途径是在自己随身携带的手机通讯录中去查,显然在手机通讯录中去查会快得多。这例子形象地说明了在Cache中获取数据会比在主存中获取数据更快,另外也说明了Cache的另一个特点:虽然存储容量有限,但所存储的信息是较常用的。又例如教学总线宽度的慨念,可借助于城市道路宽度来类比说明。
3.4根据教材内容补充最新的实用知识
计算机技术的迅速发展和教材的出版周期的不协调,使得教材中部分知识显得较老或过时,这也是造成学生学习兴趣不高的原因之一。因此,教学过程的每一环节,都尽量补充一些当前最新技术的发展情况和新型元器件的介绍。让学生不但能在该课程中学习到理论知识,还能开阔眼界并学习到实用的知识,从而有效提高学习积极性[4]。如:在讲述内存的存储单元工作原理和读写工作周期时,也可以补充一些与当前流行的计算机内存的相关知识,如SDRam、DDR、DDRii等,以及内存工作参数如pC150、DDR266、DDRii800等。又如:讲存储器时,也可以补充Rom、pRom、epRom、eepRom,使学生在比较中了解这几种存储器的区别和发展历史。在输入输出系统教学中,需要指出哪些技术和设备已经过时,让学生清楚了解输入输出系统的发展过程。同时补充一些当前最新的输入输出设备的发展、技术和性能,如U盘和串行硬盘存储系统、液晶显示系统等。由于这些最新的技术和产品是学生经常接触到的,相关知识容易吸引他们的兴趣,让学生清楚地理解教材内容究竟有哪些实际应用,可以让学生在学习理论知识的同时也学到一些与实践和应用相关的知识。这样,使学生对知识的记忆不再孤立,而能进行关联记忆,产生较好的教学效果。
4结语
总体来说“计算机组织原理”课程的难度还是较高,在计算机专业课里占到45分。在学习的时候要特别注意以下几点,第一要正确理解大纲的基本概念,掌握概念的一些要点;第二把概念和原理联系起来,不要孤立学习某一部分,要关联起来,因为计算机各个部件之间本来就是一个相互联系的整体;第三要把握重点、难点,主次分清。
以上是笔者在多年“计算机组成原理”教学改革摸索过程中的一些心得体会,归纳起来就是:通过合理组织硬件课程的知识内容,使它们详略得当,突出重点;充分结合实际,引入当前的许多实例来丰富学习的内容,提高同学们的学习兴趣;采用新的教学方法,使用多种教学工具充分调动同学们学习的积极性和主动性,提高学生对计算机组成的实际分析、设计和动手操作能力。通过以上这几个方面来提高课程的教学水平和教学质量,促进课程的建设与发展。在教授知识的同时,作为教师也应该不断学习提高,加强学科科研,立足教学,只有这样教师才能把“计算机组成原理”课程讲好,学生才能更加深入地理解和掌握课程内容,对考研大纲所要求的各个知识点才能更加融会贯通,当然也能够取得较为理想的考试成绩。
参考文献:
[1]刘旭东,熊桂喜.“计算机组成原理”的课程改革与实践[J].计算机教育,2009(7):74-76.
[2]杨振华.“计算机组成原理”课程改革探索[J].中国电力教育,2008(23):119-120.
[3]王志晓,夏战国,王凯.《计算机组织与体系结构》教学改革与探索[J].福建电脑,2009(2):213-214.
[4]王勇,黄贤英.“计算机组成原理”的教学方法[J].重庆工学院学报:自然科学,2008,22(3):167-170.
DiscussionofteachingmethodtotheprinciplesofComputerorganization
undertheenvironmentofnationalUnifiedexams
wanGDing-lei
(anyangnormalUniversity,anyang455002,China)
计算机硬件系统的概念篇6
关键词：系统能力培养；应用型计算机专业；教学改革
1概述
随着移动互联网、物联网、云计算和大数据等新一代信息技术的兴起，大量智能硬件如智能手机、传感器、电子标签、可穿戴设备等进入到人们日常生活中，计算机科学与计算机产业正在发生深刻的变革，需要一大批“综合应用硬件和软件进行计算机系统设计”的卓越工程师。因此，对计算机专业人才的培养要求正在由“程序”设计向“系统”设计层面转移。aCm和ieee联合公布的CS2013计算机科学课程指南特别强调加强系统能力的培养。教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会提出：计算机专业人才应具备四大专业能力，包括计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力，其中系统能力占总能力点的75%。因此，在移动互联时代，培养具备系统能力的计算机专业人才已成为国内外教育专家的普遍共识。吉林大学珠海学院是广东省普通本科高校向应用型本科高校转变的试点单位，顺应产业转型升级和创新驱动发展需求，围绕区域经济社会发展战略重点，实施了面向系统能力培养的计算机专业应用型人才培养模式，纠正学生“欺软怕硬”的学习观念，提高学生软硬件协同设计的能力，培养学生成为一名具有系统能力的“软硬件贯通”的计算机专业创新人才。
2课程体系的构建
计算机专业传统课程体系是按照层次结构划分各门课程，无意中割裂了计算机系统各个层次之间的关联，客观上导致了每门课程只是关注各自的知识体系的完整性，课程讲授内容是相互独立的。学生虽然学习了各门课程中计算机系统的相关知识，但是就如“盲人摸象”一样，很难形成一个对计算机系统的整体认识。所以面向系统能力培养的课程体系需要重构培养学生对计算机系统认知、分析、设计和应用能力的教学模块，其中最关键就是要求学生能以程序员的视角理解计算机硬件设计，从硬件设计者的角度理解程序的执行，掌握计算机系统各抽象层的实现及其相互转换机制、计算机软硬件间的关联关系及相互影响。我们分析了应用型计算机专业学生所需知识结构，坚持“因材施教，分类指导”的指导方针，制订了注重系统能力培养的课程体系：一是专业基础课程，如数字逻辑设计、程序设计基础等；二是专业核心课程，如计算机组成与结构、操作系统、计算机系统综合课程设计等；三是专业应用课程，如嵌入式系统设计、嵌入式操作系统、智能手机软件设计、物联网控制技术等。作为一所应用型本科高校，考虑学生实际情况和培养目标，没有设置编译原理、形式语言与自动机等理论性较强的课程。
3课程教学内容的调整
计算机系统由于涉及多门计算机专业的软、硬件课程，知识体系庞大，各门课程的教学内容交叉多。所以计算机系统能力建设需要多门课程之间的衔接与联动，仅仅对某一门课程进行教学内容调整并不能取得良好效果，我们确定要以数字逻辑设计、计算机组成与结构、操作系统等课程作为主线，将所有与计算机系统密切相关的课程都有机串联融合起来，构建基于课程群的系统能力建设模式。课程教学内容的调整思路是：从程序设计视角出发，改变传统软硬件分离的教学方法，理顺各层次课程之间的衔接关系，改变各门课程知识结构离散、部分内容重叠的现象，给学生提供了一个完整而清晰的学习路线。数字逻辑设计课程的教学重点在逻辑器件应用和数字系统设计能力。因此，以组合逻辑与时序逻辑作为基础，加入Fp⁃Ga设计知识，引入eDa设计工具和Verilog硬件描述语言，加强以计算机功能部件作为设计实例的教学，能设计基本逻辑部件与组件如编码器、译码器、计数器、寄存器、多路选择器、算术逻辑运算单元等，掌握复杂系统状态机设计能力和时序分析能力，为计算机系统的设计打下基础。计算机组成与结构课程重点解析计算机硬件系统基本组成、运行原理和协同工作机制，分析计算机组成对系统性能的影响，阐述计算机系统的基本设计方法，帮助学生建立计算机整机系统的概念。课程教学需增加有关计算机硬件系统、操作系统、软件系统如何协同工作的知识点，例如将指令执行过程和异常、中断、存储访问、i/o访问等重要概念和技术结合起来进行介绍；讲述与程序设计有密切关系的体系结构内容，如数据表示、信息存放、操作数寻址、过程调用、程序访问局部性等。操作系统课程的理论教学定位于操作系统的组成及运行机理，侧重从系统软件角度管理计算机软硬件资源，以Linux为例讲述操作系统的基本概念和方法、设计原理和实现技术，主要内容包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理、系统调用与中断处理、任务调度和切换等知识点，特别需强调软硬件依赖关系和协同工作机制，即操作系统与CpU之间在中断、同步等方面的衔接关系。
4课程教学方式的改革
计算机系统课程如果按照传统教学方式，一般是先在课堂讲授相关理论知识，再到实验室做实验。由于计算机系统各层次课程涉及的知识点十分繁杂而抽象，学生只会越学越觉得计算机系统高深莫测，既枯燥无味又不容易掌握，久而久之就会产生对硬件的畏难情绪，而且在实验之前还需要花费时间进行复习。计算机系统课程教学借鉴CDio工程教育模式，以解决“教师本位”向“学生本位”转变的问题，将课堂教学与实验教学融为一体，采用“做中学”和“按需教”的教学组织模式。其目的就是通过对计算机系统课程的教学与实验环节的一体化设计，综合设计教学与实验内容，使学生在“做”的过程中，通过自己的动手体验，通过自己对知识的获取、归纳与总结，能够深刻理解计算机系统整体概念，获得远超课堂教学的教学效果。计算机系统课程将采用“项目驱动、案例导向”的教学模式进行启发式教学，以计算机系统设计项目为手段，采用FpGa+aRm+Linux作为统一实验平台，按照“基本逻辑部件、计算机功能部件、计算机综合系统”的思想逐层开展，将计算机系统设计实践完整地贯穿于各层次课程之中，构建了一个阶段化、层次化、系统化的教学实验体系，形成“学习、构思、设计、实现”的CDio工程教育完整过程。首先，数字逻辑设计课程需要从门电路开始来设计基本逻辑部件如译码器、选择器、寄存器等，使学生能熟悉eDa设计的全过程；然后，计算机组成与结构课程通过计算机功能部件如运算器、控制器、存储器和i/o接口的设计，锻炼学生的工程实践能力；最终，计算机系统综合课程设计则增加指令系统、中断、数据通路的设计，并将计算机各功能部件通过总线互联为一个完整的计算机系统，使学生全面理解计算机系统层次结构，理清软硬件之间的联系，加深对计算机整个系统的理解。
5结论
在移动互联时代，计算机专业人才培养由强调程序设计变为强调系统设计，学生是否能够建立计算机系统观、具备计算机系统设计能力是计算机专业创新人才培养关键标志。我们根据学校发展定位、师资学生情况和课程建设现状，重新规划计算机系统课程体系，调整优化教学内容和教学方式，将系统能力的培养落实到计算机专业教学实践中。计算机系统能力的培养是一项系统工程，面向系统能力培养的教学改革仍需要在实施过程中不断进行完善。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[m].北京：机械工业出版社,2010:19-20.
[2]王志英,周兴社,袁春风,等.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.
[3]高小鹏.计算机专业系统能力培养的技术途径[J].中国大学教学,2014(8):53-57.
[4]刘卫东,张悠慧,向勇,等.面向系统能力培养的计算机专业课程体系建设实践[J].中国大学教学,2014(8):48-52.
计算机硬件系统的概念篇7
关键词：计算机硬件技术基础；教学改革；教材建设；教材分析
随着计算机硬件技术的发展和普及，大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式，并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品，具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段，让学生们掌握基本的计算机硬件原理，熟悉各类硬件接口技术，懂得计算机硬件产品的基本运行方式，是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程，也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年，教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础，并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时，实验20学时；面向非电类专业授课48学时，实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化，一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视，同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上，计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题，导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程，部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授，不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。
1)课程定位不清晰，学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程，应该主要放在大二，兼顾大三授课，面向没有数字电子基础的学生，作为选修课，以32学时为宜。然而，计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设，学时数量超过60，甚至在90，还需要数字电子方面的先导课，很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2)现有实验条件落后，学生难有兴趣，硬件投入较大。传统授课中，计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2]，而实验箱的投入成本较高，新实验开发受限，使用效率较低，教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容，技术广度不足，仅适合小部分特色专业。
3)教学内容落后，教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术，讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主，没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生，这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材，所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致，教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发，全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容，客观还原已出版教材现状，寻找教材建设的薄弱环节和问题，从而为进一步教材建设理清思路。同时，本文结合北京理工大学的教学改革情况，给出了进一步加强教材建设的思路和方法，希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况，我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总，合计34本，如表1所示。
从表1可以看出，34本教材来自于13个出版社，其中，正式本科教材26本，教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第n本教材)，高职高专教材2本。后面，我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
课程教材定位指教材的受众面，我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类：电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低，适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本，根据上述划分，各教材定位如表2所示，其中，高职高专教材由于教学内容较为实用，被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位，图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出，针对电学为主的理工科类专业(编号为a)的计算机硬件技术基础教材页数最多，章节最多，实验最少(数量为0)。可以看出，目前这类教材主要以理论讲授为主，定位中缺少实验内容，内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中，这类课程是从“微机原理”精简而来，内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少，平均实验数为1。可以看出，这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识，简单的开展少量实验。实际中，这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程，为此，针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材，章节数量相对较多，实验数量也比之前有所增加。可以看出，这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识，并有一定的动手训练。实际中，非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程，为此，教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生，教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材)，总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段，无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少，实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点，我们将所有实验分为四类：实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和pC机实验。各分类描述如下：
实验箱实验：指依托于特定实验箱的实验，针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的，种类较多且良莠不齐，没有公认的标准；
芯片实验：指基于单片机或者接口芯片的实验，包括：8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255a、中断芯片8259a、Dma控制器芯片8237a等。这类实验专业性强，应用性差，适合特定专业或者大三以上的学生；
汇编语言实验：指汇编语言程序设计实验，编程训练不是该课程的主要目的，这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解，但程度有限；
pC机实验：基于pC机的实验，包括：model安装、存储器测试等。目前，这部分实验内容受到学生喜爱，可以锻炼实际能力，易于推广，但如何让学生了解到CpU、存储器等核心部件内部的工作原理，需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、io和其他等6个方面的统计。从图中可以看出，大部分实验都集中在io方面，反映出这部分实验内容很重要，也是教材的主要内容。相比较而言，实验箱类和pC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分，而芯片实验主要针对io，缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖，汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析，针对计算机硬件技术基础课程，汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口，无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强，但前期投入大，灵活性不强。我们认为，随着pC机的广泛应用(学生们几乎人手一台pC机)，基于pC机的创新性实验是该课程的发展方向，同时，这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验，并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容，我们主要分析和汇总讲述的重点知识点，还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本，其中4本(、、、)没能找到原书，为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出，所有教材都有存储系统内容的讲授，大部分教材(19本)都包括汇编语言，18本包括80x86，半数以上教材都讲授了8259a和8255a等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数，可以看出，汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页，在教材中所占比重很大。此外，8259a和8255a等芯片的讲授内容也在10页以上，成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材，《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主，仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要，但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说，这些内容相对陈旧，而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用，在教材建设上，这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为，面向计算机公共基础课程，教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适，表明教材内容是计算机硬件的基础内容，以全面了解计算机硬件知识为主，掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况，以32学时(含6～10实验学时)为宜，适度扩展到54学时，实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材，前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程，不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点，以增强学生的实践兴趣为根本，通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此，在教材设计中，应该以实验建设为导向，注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理，为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来，在计算机硬件相关课程讲解过程中，教师们主要关心接口技术，并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加，我们认为，学生们应该综合了解计算机硬件组成，理解各部分的工作原理，而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设，使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此，我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域，并且能够有一定趣味性，以了解基本的硬件原理为主。
与此同时，教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来，设计创新实验，将数字消费类电子产品(mp3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、pC外设接口等融入计算机硬件实验的设计，引导学生兴趣，同时适应计算机硬件技术的发展，使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识，并解决一些基本实际问题。
在这里，我们建议将实验分为：基础实验和提高实验两类，以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈，表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中，考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况，进一步结合学生兴趣，我们基于pC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明，这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣，使学生掌握更为实际的计算机硬件知识，并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类：测试类、开发类和操作类。例如：存储系统性能测试(测试类)、CpU和GpU性能测试(测试类)、BioS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于pSoC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上，我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理，以理解计算机硬件部件功能为主，注重理解基本概念和基本运行规律，并结合实际硬件器件分析，以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此，教学内容以“基本概念+基本部件”方式组织，例如：存储系统与存储器，其中，存储系统是基本概念，理解起来有一些抽象，需要课堂讲授；而存储器(内存等)则是基本部件，学生们平时接触较多，通过适当的实践教学，学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备，还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式，易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来，达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题，《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材，并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上，我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题，并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011～2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础核心课程教学实施方案[m].北京：高等教育出版社，2009:137-183.
[2]邹逢兴.关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J].计算机教育,2004(2):81.
[3]嵩天,李凤霞.计算机硬件技术基础课程实验的改革与实践[J].计算机教育,2010(10):65-68.
analysisandSuggestionstotextbooksforComputerHardwareFundamentals
SonGtian,LiFengxia,SonGDandan
(SchoolofComputerScience,Beijinginstituteoftechnology,Beijing100081,China)
计算机硬件系统的概念篇8
关键词：VerilogHDL；数字逻辑；计算机组成原理；计算机硬件
中图分类号：G642文献标识码：a文章编号：1009-3044(2012)07-1682-02
analysisonFusioninVerilogHDLandComputerHardewareSubject
CHenGGui-hua，QiXue-mei，LUoYong-long,ZUoKai-zhong
(CollegeofmathematicsandComputerScience,anhuinormalUniversity,wuhu241000,China;engineeringtechnologyResearchCenterofnetworkandinformationSecurity,anhuinormalUniversity，wuhu241000,China)
abstract:inthispaper,itisanalyzedwithmodernelectronicproductdesigntechnologyandDescribingmethodsandcharacteristicsofcircuitsysteminVerilogHDL,accordingrecentyearsteachingpractice,combiningthecharacteristicsofcomputerspeciality,experienceandunderstandingaresummarizedwithverilogHDLinto"digitallogic"and"principlesofcomputerorganization"teachingmethods.
Keywords:VerilogHDL;digitallogic;Computerorganizationprinciple;computerhardware
1概述
随着计算机技术和电子技术的飞速发展，eDa技术的兴起与应用使计算机硬件设计的理念与方法发生了巨大变化。计算机硬件课程的教学应紧随技术前沿，将eDa[1]关键技术和核心内容引入硬件课程教学，有利于学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的技能；培养和训练学生的动手能力、创新能力；提高计算机专业毕业生的“硬”功夫。
eDa的关键技术之一是采用硬件描述语言（HDL）描述电路系统，通过开发工具进行功能仿真、综合、优化、布线后可转换为FpGa码流文件[2]，通过FpGa实现电路功能。对于FpGa来说，常用的HDL有VHDL和VerilogHDL[3],因VerilogHDL在门级描述的底层具有更强的功能，且具有类似于C语言的表达风格而被广泛选用。
“数字逻辑”是计算机专业的硬件基础课程，“计算机组成原理”是计算机专业的硬件主干课程，起承上启下的作用[4]，将VerilogHDL纳入“数字逻辑”和“计算机组成原理”教学计划，并贯穿于整个教学过程，是目前计算机硬件课程教学的主流方向，更有利于提高学生创新能力与综合素质。
2VerilogHDL与“数字逻辑”课程融合
2.1重构数字逻辑教学内容
随着技术的进步，绝大部分电子产品采用了数字技术，电子产品的设计利用VerilogHDL完成。因此，数字逻辑课程应弱化中小规模集成电路芯片内部电路、触发器内部工作原理、状态化简、异步时序内容的教学，精简布尔代数和卡若图传统化简方法的教学；应结合VerilogHDL描述电路系统的方法与特点，重新组织数字逻辑课程教学内容。
VerilogHDL采用系统结构的设计思想、自顶向下的设计方法设计电路，可逐个模块分别描述、仿真与优化，简化整个电子系统的设计与实现。因此，“数字逻辑”课程的教学应突出功能模块设计的特点，强化芯片外部逻辑功能和时序特性的分析，FpGa原理的讲解与应用。在教学中以逻辑代数与VerilogHDL为基础，综合应用“自顶向下”，和“自底向上”的方法设计和实现教学案例。教学案例可选用计算机中的基本逻辑部件[5]，如译码器、编码器、数据选择器、比较器、加法器组合逻辑与多功能移位寄存器、计数器、存储器时序逻辑等基础知识。通过课程的学习，初步建立计算机基本逻辑部件设计的概念，为后续硬件课程的学习奠定基础。
为巩固理论知识，可适当安排中小规模集成电路芯片设计应用性实验，如用138译码器设计端口寻址电路，用三态门和寄存器设计数据端口。然后，可安排基于VerilogHDL的功能模块的设计，通过FpGa完成超前进位加法器、串并转换、数码显示控制、优先级管理等计算机计基本模块的功能。实验教学采用开放模式[6]，实验时间开放、实验环境开放、实验方案开放，教师重在实验方案上给予个性化的指导、激发学生的学习兴趣、注重学习动机的引导与思维方式的培养；加大实验考核的力度，考核实验方案的灵活性、学员对实验原理理解的深度及实验的可扩展性。
2.2适时引入VerilogHDL
在计算机专业领域，基于FpGa设计实现运算器、控制器、存储器、i/o接口、甚至整个计算机已很常见，因此在“数字逻辑”教学过程适时引入VerilogHDL，使两者融为一体至关重要。
首先，合理安排讲课顺序。将VerilogHDL的讲解安排在时序逻辑之后，结合基本逻辑电路图的分析与设计讲解VerilogHDL的相关知识，以便学生首先建立逻辑电路的概念，然后再将VerilogHDL与逻辑电路建立关联，深入了解VerilogHDL描述电路的必要性与优越性。
其次，重点讲解VerilogHDL与C语言的区别与联系。计算机专业的学生在一年级开始学习C语言，经过训练已具备良好的C语言编程经验与能力，而VerilogHDL具有C语言的表达风格，对于VerilogHDL的语法知识，学生容易掌握和理解，同时也容易混淆。
VerilogHDL与C语言的本质区别：一是VerilogHDL的描述必须与逻辑电路紧密联系，要求学生对所要描述的电路的功能、输入、输出、时序、状态转换等信息要有全面透彻的了解，通过分析与VerilogHDL程序对应的电路图讲解输入变量的赋值方法、解读输出变量、时序及状态转移等信息；二是语句执行机制不同,C语言完全是顺序执行机制，VerilogHDL的语句有顺序和并行机制之分，并行机制中语句描述的电路功能模块同时运行、与语句的先后顺序无关。
VerilogHDL与C语言的关联性：VerilogHDL主要针对硬件电路进行描述，算法表达不方便，而C语言因使用广泛，相应C语言的开发环境也就更加完善。因此,C语言与VerilogHDL可以互相配合使用，即利用VerilogHDL对硬件描述的精准性，借助C语言开发环境的完整性，快速高效设计电路系统。利用C语言的灵活性、查错功能强的特点设计功能正确的模块，然后将程序改为并行结构的程序段，调试正确后，再用VerilogHDL关键字替换C语言关键字，进入VerilogHDL环境，进行编译、仿真，并比较两种模块的输出结果，以便及时发现错误，重复上述过程直到正确为止。
最后，精心设计教学案例。教学案例的选择应综合考虑学生的兴起和课程的延续性。为激发学生的学习兴趣，可用VerilogHDL设计控制器使布置在圆周上的若干个发光二极管逆时针、顺时针或闪烁点亮且其时间间隔是可调的；为保持课程的延续性，可用VerilogHDL设计aLU、寄存器堆、多功能移位寄存器、单脉冲发生器等计算机计本逻辑功能部件，为“计算机组成原理”课程的学习奠定基础。
3VerilogHDL与“计算机组成原理”课程融合
计算机组成原理是计算机专业硬件主干课程，在整个课程体系中起着承上启下的作用，课程中涉及的知识面广，有些理论抽象难懂，将课程中难点与重点整合为教学案例，利用VerilogHDL进行描述，通过设计、调试、仿真与模块功能的实现可使学生深入理解课程中的重点难点，为后续课程的学习打下基础。
在计算机组成原理课程中融入VerilogHDL，重点是教学案例的设计，难易适中兼具渐进性和系统性。首先，利用VerilogHDL描述运算器，综合aLU、寄存器堆、多功能移位寄存器功能模块，再增加少量的状态寄存器即可完成，难度适中，同时充分利用数字逻辑课程中已实现的案例，通过调试、仿真使学生更好地理解运算器的工作原理；其次，利用VerilogHDL描述存储器；最后，利用VerilogHDL描述微程序控制器，微程序控制器是计算机组成原理课程的一个难点，由于微程序控制单元看不见、摸不着，涉及许多概念，如：微程序入口地址、微指令格式、下址等概念难以理解，通过设计、调试、下载和验证过程，可以深刻理解微程序控制计算机的本质，了解软硬件协同工作的原理，建立整机的概念。
4结束语
近年来，计算机硬件设计的理念与方法变化巨大，对计算机硬件课程的教学提出了更高的要求。实践证明，将VerilogHDL融入计“数字逻辑”和“计算机组成原理”课程教学过程，可以培养了学生理论联系实际的的能力，通过训练使学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护方面的技能，提高学社实践与创新的能力。
随着计算机和电子技术的进步，计算机硬件课程的教学仍然还有很多工作值得我们去研究和实践，只有不断探索与总结才能有效地提高实验教学质量，使计算机硬件课程教学紧跟技术前沿。
参考文献：
[1]鲁鹏程,易小琳,方娟,等.在计算机组成原理课程中培养学生动手实践能力[J].计算机教育,2011(12):52-54.
[2]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[m].2版.北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[3]彭保,范婷婷,马建国.基于Verilog语言的FpGa设计[J].微计算机信息2004,20(10):80-82.
[4]唐朔飞.计算机组成原理[m].2版.北京:高等教育出版社,2006.
计算机硬件系统的概念篇9
关键词：《现代办公技能》课程教学内容教学现状教学探索
一、教学背景
近年来，我国高等职业教育蓬勃发展，为现代化建设培养了大量高素质技能型专门人才，对高等教育大众化作出了重要贡献。但高职教育不同于普通高校之处在于其“肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命”，这一目标决定了高职院校人才培养具有很强的实践性。高度重视实践教学贯穿于人才培养的全过程，已成为提高高职院校人才质量的关键。因此，探索高职教育中的实践问题已成为当务之急。《现代化办公技能》就是符合实践性原则的一门课程。随着电子商务、电子政务的迅速发展，各级政府部门对熟悉现代办公技能人才的需求极为迫切，结合现代办公室工作的实际情况，高职院校开设了《现代办公技能》这门课程，旨在通过这门课程的学习，使学生掌握现代文秘工作的相关技术基础，具备胜任实际工作的技能，满足学生应聘公务员、记者、编辑、企业文秘人员、管理人员等的就业需求。
二、教学内容解析
（一）硬件技能。
硬件技能的内容包括两部分：第一部分是现代办公设备（除计算机之外的其他设备，包括打印机、传真机、复印机等)的使用。这部分的学习要求学生掌握办公设备的操作流程，了解这些设备的基本工作原理。其中，要掌握操作规程，除知识学习之外，实地操作和使用也非常重要。虽然这些设备不像计算机的使用那样复杂，但也需要必要的实践。第二部分是计算机的硬件知识，包括计算机的硬件结构和基本部件，计算机由哪几部分组成、每个部分都有些什么作用和功能，等等。有些同学认为这些知识不属于秘书专业的要求范围，所以一略而过。其实这些知识非常基础，是一个秘书或者说普通计算机用户应该掌握的知识。举例来说，运行一个新软件时，系统可能显示“内存不足”，有同学会说：“老师，我的硬盘是不是需要增加容量啊？”这就是硬件知识缺乏造成的错误，其实“内存”和“硬盘”是两个完全不同的硬件，花大价钱买来再大的硬盘对问题也毫无帮助。
（二）软件技能。
系统软件主要是操作系统软件，如windows操作系统。学习windows操作系统包括要掌握文件管理、桌面设置、控制面板的使用等，其中最为重要和基础的是文件管理。因为文件管理指出了信息在计算机上的组织和管理的一般模式，秘书人员平时最常用的功能就是文件管理的功能。操作性软件，如word和excel等，属于应用软件。应用软件要分两个层次来进行学习。
第一个层次是应用层次，学习软件的使用。软件的学习要求可参考全国计算机等级考试或各地区计算机等级考试标准（江苏省秘书等级考试中有《计算机运用》科目）。这些考试的大纲对知识点的涵盖比较全，考查内容简单实用，非常适合秘书专业的同学参照学习。而且，很多企业和机关对秘书工作的应聘者也有考试证书的要求。
第二个层次是理解层次，学习软件操作过程中需要有意识培养自己“举一反三、触类旁通”的能力。学生一定要避免一种错误的学习方法，就是死记硬背操作步骤。每个应用软件都有自己庞大的命令体系，要记住所有命令的具体功能和位置十分困难，更不要说是更加复杂的操作步骤序列了。这样学习的同学往往在考试之后就把相关操作忘了十之八九。因此学生应该积极总结和发现软件使用的一般途径。
三、现代办公技能课程的教学现状
（一）教学观念跟不上时代的发展。
目前计算机教育与许多学科一样，仍改不了教师一味灌输、学生拿着“口袋”一股脑装的传统模式。《现代办公技能》课程主要是办公软件或硬件的基础知识与应用操作，使很多教师走进一个“硬背、硬学”的教学误区。例如在word里面有很多功能快捷键可以加速处理操作文档的速度，老师通常会要求学生死记下来，殊不知这已经让学生把计算机当成了负担而不是工具。更理想的解决办法是要求学生在平时的实践和使用过程中尽量多地使用这些快捷方法，让他们在体会到计算机所带来的方便的同时自然地掌握这些知识。
（二）教材不合适，教学内容跟不上知识的更新。
当前市面上现代办公技术的教材很多，但层次参差不齐，多数属于理论性教材或是培训性教材，不能符合高职教学要求。理论性的教材，重理论讲解，轻实训练习，完全不符合高职实践教学要求，可选性低；培训性的教材，多数是侧重某一类专业的，或是纯案例式的演练综合题集，虽然有实践的要求，但不符合高职公共基础课要求。要不专业性能太强，要不综合性太强，不利于教师依据专业需要，层层递进分解讲授的要求。因此，大多数市面上的现代办公技能教材，只能是作为高职课程的参考教材，而不适合做课程主教材。此外我们的教学内容和课程设置不能尽快吐故纳新，国际上1978年的计算机教程我们花了5年才跟上，1991年的教程也用了2年才“接轨”。一本教材连续使用多年的现象在许多职业高校普遍存在，导致我们一直是用昨天的知识教今天的学生做明天的事。《现代办公技能》是一本新版的教材，所讲授的内容却都是一些过时的软件或知识，这就需要我们在写教案时处处做好以旧呈新的工作，例如书本上只是讲解了word2003，必要时我们需要讲解一下word2007或更新版的不同之处，以引导学生掌握新知识。
（三）教学手段跟不上社会的要求。
当前《现代办公技能》教学还是比较偏重大容量知识灌输，给学生实际操作的机会较少；再有就是不太注重学生独立思考和自主创新能力培养，留给学生自由发挥的空间较小。《现代办公技能》其实更注重的是一种熟练教学，只有在不断的实践过程中才可以做到全面掌握了解课程知识点，而不是过了计算机一级考试就是合格。例如在powerpoint文件打包中，可以采取在机房授课，一边讲解理论知识和用途，学生一边操作，使学生明白什么情况下需要打包，打包到底有什么优点，如何打包；又如在讲授复印机操作方法和日常维护，以及简单故障排除时，可以让学生在教师的指导下分组亲临操作，不致让学生在课程结束时还不知道复印机长什么样子。
（四）学生对课程的认识问题。
现代办公技能作为一门技能实训课，高职院校一般在第二、三个学期间开设，即在学生学习完《计算机文化基础》课程，并参加省计算机一级考试后开设。而从课程的内容上看，《现代办公技术》和《计算机文化基础》两课程中有部分内容是相同的，即office软件相关知识。所以，当学生一看到教材内容后，经常会提出一个疑问：这些内容很多我们已经学过了，为什么还要重复开课呢？事实上，两课程是有本质区别的。《计算机文化基础》是《现代办公技能》的基础，两者侧重点是不同的。《计算机文化基础》是为了解决学生对计算机的基础认识问题，而《现代办公技能》是为了解决学生计算机的基本处理技能问题。因此，如果教师在开课之初没有向学生解释清楚开课目的，在开课过程中没有很好地设计实践环节，学生就会失去对该课程的学习积极性。
（五）其它问题。
由于地区差异、学校差异和学生基础差异，学生的计算机水平参差不齐，对打印机、复印机等办公设备的认识程度也不同，这给教学增加了难度。
四、《现代办公技能》课程的教学探索
（一）采用以学生学为主体的教学模式。
改变过去教师讲学生听的教学模式，提倡问答型教学，多在机房、实训室上课，提高学生兴趣。“授之以鱼，不如授之以渔”，教师要改变教育观念，提倡创新教育，在教学过程中体现“学生为主体，教师为主导，训练为主线，思维为核心”的教育思想。教师的主要职责是“导”，而不是“教”；学生学习的不只是“知识”，而是学习知识的方法，因此教师应以培养学生学习方法、训练学生创新能力为目的。事实证明“讲得多，练得多，考得多”的方法已经不再适用，只有以课堂教学目标为牵引力，引导学生由浅入深，才能使学生循序渐进地掌握课程知识。例如巧妙利用“四阶段教学法”，通过准备阶段、教师示范阶段、学生模仿阶段、归纳练习阶段，以达到循序渐进逐步加深、理论联系实际步步为营、归纳总结实践提高教学目标。我们应最大限度地提高学生兴趣，让兴趣来当学生的老师，充分激发学生的求知欲，把重点由“教师教”转换为“学生学”，尽量把教学安排在机房和实训室，教师一边讲，学生一边操作，然后让学生单独完成某个相关应用问题以巩固复习知识点。例如在word文字字体格式的教学中，可以教师讲解字体字号的设置方法，同时让学生在电脑上按要求操作，然后要求学生将一段文字按要求进行字体字号设置，或是结合以前的知识要求学生制作一张卡片以达到复习巩固的目的，这就是“渔犹胜于鱼”。
（二）充分利用实践教学手段，帮助学生提高实际操作能力。
《现代办公技能》课程本身决定了实践操作的重要性。它是目前高职院校文经管类专业普遍开设的一门公共基础课，是一门集理论和实践于一体的可操作性很强的课程。无论学生今后从事何种工作，都必须具备一定的现代办公技能。打印机、复印机会不会用？会不会用电脑制作excel表格、ppt文件？这些都能很好地检验学生的现代办公技能水平。而现代办公技能实践教学所提供的实践练习，有利于学生通过仿真实例了解专业所需、社会所需技能要求，缩短课本理论教学与社会实践教学的距离，有效解决教学内容与实际相脱离的问题。此外，仿真实践训练有助于学生思维能力的训练，通过在动手实践中发现问题、分析问题和解决问题，从而积累实践经验，提高工作效率。
（三）适当引用案例，让学生对所学知识有具体感性的认识。
当讲授新的知识时，要探索和遵循各相关知识点之间的内在联系，在讲授过程中循序渐进，环环相扣，优化压缩，合理安排教学内容。讲授应多多采用实际的案例进行演示说明，并在演示过程中逐步引出各个相关知识点和概念。这样既容易激发学生的学习兴趣，又有利于学生迅速掌握抽象的概念。例如，在“电子表格及excel2003”教学中，我用一个学生易懂的案例“学生成绩表”引出excel2003的许多概念及功能。把excel2003强大的电子表格与word2003中的表格进行比较，强调“单元格”与程序设计语言中“变量”的相似点，并特别强调单元格中“数据类型”及“数据类型决定数据存储和数据运算”的概念。通过“名次”列的填写，引出“排序”概念，并指出“排序”是“数据库管理系统”的基本功能，引出了excel2003强大的“数据处理”功能，还可进一步简单介绍“关系即二维表”及关系型数据库的概念，并说明excel2003虽不是关系型数据库管理系统，但具有数据库管理系统的一些基本的数据处理能力，再进一步引出数据库管理系统软件access2003。通过引用案例的课堂教学方法，枯燥、抽象的概念变得生动、具体，学生能迅速获得感性认识，再经过教师的归纳和总结上升为系统的理论知识，从而达到了快速获取和掌握知识的目的。
参考文献：
［1］孙善清.陶庆萍“办公自动化”课程改革小议.中国职业技术教育，2003，（31）.
计算机硬件系统的概念篇10
关键词:计算机组成;计算机系统结构;课程群建设;教学改革
随着多核/众核处理器以及可重构计算技术的出现,计算机体系结构技术面临重大改变,给相关课程的教学提出了新的问题和新的挑战。如何在教学内容中体现技术的发展?如何利用FpGa技术提升实验水平?如何统一规划相关课程的教学?特别是在不久的将来,计算机体系结构可能发生重大变革的情况下,如何为那些将要在新型体系架构下从事计算机科学和技术研究和开发的学生打下良好的专业基础?这些都是我们近年来一直考虑的问题。带着这些问题,我们跟踪了美国几个一流大学近几年来相关课程的教学内容及实验方法。对照国际一流大学的先进做法,结合我校计算机人才的培养目标,我们提出了“计算机组成与体系结构”课程群建设思路,并根据实际情况对相关课程进行了教学改革实践。
1国外一流大学相关课程教学情况
通过对UCBerkeley、Stanford和mit等多个美国一流大学在相关课程方面教学情况[1-5]的跟踪,我们发现,这些大学对相关课程教学都进行了调整,通过开设新课程或调整相关课程教学内容加入了多核/多线程处理器的相关内容,特别强调学生对HDL、FpGa、SoC、并行体系结构、并行程序设计等技术的掌握。这些大学在相关课程教学内容和实验内容方面基本相同,都是以典型的四段或五段流水线CpU设计技术和存储器层次化结构为核心内容,教学理念和教学思路也非常相似,都是站在计算机系统的高度阐述计算机硬件系统的结构和设计思想,强调软件与硬件的关联,使学生能很好地在高级语言程序、汇编语言程序、机器指令代码和硬件机器结构之间建立相互的对应转换关系,以建立对计算机系统的整体认识。
图1给出了美国UCBerkeley大学2009年相关课程的设置概况,图中箭头反映课程开设先后关系。
图1UCBerkeley大学相关课程设置[2]
CS61C(machineStructure)主要包括C语言程序设计、指令流水线和存储器层次结构等方面的基础内容,以“C语言mipS汇编mipS目标代码mipS处理器设计”为主线组织内容,以“高级语言程序设计”实验和“模拟器”实验为手段,使学生建立单处理器计算机系统的整机概念。
CS150(ComponentsandDesigntechniquesforDigitalSystem)主要介绍数字逻辑电路基础知识和eDa设计技术,2009年以前的实验主要是在FpGa开发板上进行视频解码及播放电路设计开发,从2009年开始改为“流水线CpU设计”,要求学生采用流水线方式设计实现16条mipS指令,以串行接口方式从pC上装入程序到FpGa开发板,并通过pC调试程序,最终通过VGa接口,将FpGa板连接到一个显示器上,在该显示器上显示由所设计的CpU执行的一个游戏程序的执行结果,如图2所示。
图2UCBerkeley大学CS150课程综合实验内容[3]
CS152(Computerarchitecture&engineering)着重介绍多处理器并行计算机体系结构,包括多核/众核处理器、多处理器计算机系统以及各类并行处理机制等。
CS194为新开设的本科生课程,是一门基于FpGa的以计算机系统结构实验为主的课程。在开设新课程的同时,该校还对相关课程内容进行了调整,从2009年开始,将CS152中基于FpGa的流水线CpU设计实验移到了CS150课程中,把原来研究生课程CS252中的很多内容移到了CS152。
由此可见,在这类课程的教学中,UCBerkeley近两年有一个明显变化,就是在保留传统课程内容的同时加强了基于FpGa的硬件设计能力的培养。此外,在本科教学中加深了并行体系结构方面的教学内容,而且教学内容的调整是在对相关几门课的统筹规划下进行的。
2课程群建设思想
随着多核/众核处理器技术的出现,我们意识到,必须对计算机组成与体系结构方面的教学内容进行调整。我们首先对本系开设的所有课程的教学内容进行了梳理。结果发现,由于课程间缺乏统一规划和协调,教学存在内容大量重复或缺失、课堂教学和实验内容不匹配、课程之间内容脱节等问题。有必要将相关课程组成一个课程群,以便在一个完整的框架体系下统一规划、相互协调,构建科学合理的计算机组织与体系结构相关课程教学体系。为此,从2007年开始,我们提出并实施了“计算机组成与体系结构”课程群建设方案。
2.1课程群教学目标
根据本课程群在计算机系统中的重要位置,结合我系的生源情况和培养目标,我们提出课程群的基本教学目标为:提高学生对计算机系统的全面认识水平和系统设计能力,建立计算机整机概念,全面理解计算机系统的层次结构。具体包括以下几个方面:了解计算机指令集体系结构的设计原则和设计原理;具备使用HDL进行计算机硬件设计的基本能力;深刻理解oS和硬件之间的分工和衔接关系;掌握从硬件角度出发进行编译优化的基本技术;深刻理解从硬件角度出发编制高效程序的基本原理;提高利用硬件知识进行程序调试的能力。
2.2课程群建设思路
课程群建设的总体思路为:1)根据课程群建设总体目标,规划好课程群涵盖的知识结构和框架体系,合理定位各门课程的教学目标,把每个知识点落实到具体课程中。2)根据课程群知识点总体框架,拟定课程之间知识点衔接方案,并在教学过程中明确各知识点在不同课程之间的关系。3)根据规划分头编写或修订教材及教案,并在统一的框架下建设相关课程网站。4)在保留各课程独立实验平台的同时,构建一个课程群公共实验平台,并使各课程实验内容按照一定的关系有机联系起来。
3课程群教学改革实践
我们首先对现有课程进行了调整。将原先模拟电子技术部分内容合并到数字逻辑电路设计中,形成数字逻辑与数字系统课程;将原先的计算机组成原理和计算机系统结构内容合并,形成计算机组织与系统结构课程;同时建设一门新课高级并行体系结构。通过对相关课程的调整,我们构建了以“计算机组织与系统结构”为核心的课程群,如图3所示。
图中箭头表示课程前后关系,其中计算机系统概论、数字逻辑和数字系统、计算机组织与系统结构为必修课;微机原理与接口技术、嵌入式系统原理、高级并行体系结构为选修课。此外,为了加强对学生FpGa、eDa、数字系统和流水线CpU等方面设计和实践能力的培养,课程群教学规划中专门设置了数字逻辑电路设计和计算机组成原理必修实验课。
3.1各课程在课程群教学中的定位
围绕课程群教学目标,根据课程之间的相互关系,我们确立了各课程在课程群教学目标中的定位:1)计算机系统概论从宏观上介绍计算机系统涉及到的各个层次的内容,让学生从整体上了解计算机系统的全貌和相关知识体系。2)数字逻辑与数字系统围绕组合逻辑设计和时序逻辑设计两大核心内容,在逻辑门到功能部件这两个层次展开。以后续课程中用到的功能部件作为设计实例,采用“实例化”教学思路组织教学内容。3)计算机组织与系统结构从寄存器传送级以上层次介绍单处理器计算机系统设计的基本原理,实验重点在CpU设计和存储器方面。该课程处于课程群中核心地位,一方面,先行课程中学生感到似是而非的问题在此要明确;另一方面,需要运用先行课程的基本功能部件构建更大规模和更强功能的部件;此外,本课程中提出的设计原则和实现原理要在后继课程的计算机系统实例中得到体现。4)微机原理与接口技术定位为计算机组织与系统结构的基本原理在pC上的实例化教学课程,主要以目前流行的基于ia-32体系结构的pC为实例,实验重点内容在pC的i/o接口技术。5)嵌入式系统原理定位为计算机组织与系统结构的基本原理在嵌入式系统方面的实例化教学课程。实验教学重点是基于aRm处理器和Vxworks及CoS-Ⅱ操作系统的简单嵌入式软件开发技术。6)高级并行体系结构主要在更高层次上介绍多核/众核CpU、多处理机系统、集群系统等不同粒度和规模的多处理器并行计算机系统的工作原理、实现方式及其应用领域。
3.2各课程教学内容的关联和衔接
课程群中的课程之间有很多关联,必须合理处理好关联内容,使课程之间能有机衔接。对于关联内容,我们的主要处理思路如下:
1)数据的表示。
对于进位计数制及其相互之间的转换、aSCii码
表示、逻辑数据表示、汉字编码、无符号数表示、带符号数表示,要求学生在计算机系统概论课程中掌握,而在后继课程中作为“回顾”内容;各种BCD码的介绍和相关电路设计内容在数字逻辑与数字系统中讲解;补码特性和浮点数的表示则在计算机组织与系统结构中详细介绍。
2)功能部件。
逻辑门电路、半加器、全加器、加法器、比较器、编码器、译码器、触发器、寄存器、移位器、内存储器的实现技术由数字逻辑和数字系统详细介绍;计算机系统概论课程仅作概要性的功能说明和解释;计算机组织与系统结构课程则运用这些基本电路来构建更大的功能部件。
3)外存储器。
有关磁盘信息的存储、磁盘存储器的构造、磁盘驱动器和磁盘控制器的接口、磁盘存储器的性能指标等内容主要在计算机组织与系统结构中详细介绍;计算机系统概论课程仅作概要性说明;微机原理和接口技术中不再讲解。
4)i/o设备及其接口。
计算机系统概论课程从计算机硬件系统组成的角度简单提一下常用的外部设备的功能;计算机组织与系统结构主要介绍各种外设抽象出来的一个通用结构,以及外设控制器的通用结构,并着重解释清楚“外设―i/o接口(外设控制器)―i/o总线―主机”的连接关系;微机原理与接口技术则具体介绍pC机所用的一些接口电路、i/o总线及其互连。
5)虚拟存储器。
计算机组织与系统结构主要介绍虚拟存储器的基本概念和mmU中涉及的地址变换、页表和段表结构、快表,以及如何发现“缺页”和发生“缺页”时处理器中进行的一系列处理步骤;微机原理与接口技术具体介绍pentium系列处理器对虚拟存储器的支持,包括段选择子、段描述符/描述符表、逻辑地址―线性地址―物理地址的转换等。对于“缺页”处理过程中涉及的问题,操作系统课程将会作详细介绍。
3.3课程实验内容的规划和实施
课程群的实验教学思路是,将各课程中相关实验内容规划在统一平台上实现,使得实验内容相互依托、避免重复,由低层逐步向高层过渡,最终使学生全面建立计算机系统的整机概念。
统一实验平台是alteraDe2/70开发板,其上拥有70000个逻辑单元的Cyclone®ii系列2C70型FpGa芯片,并配有软核处理器niosii和相应的开发软件:Quartusii、SopCBuilder、niosiiiDe、DSpBuilder等,可以开展以下五个层次的实验:功能部件CpU+存储器软核处理器+存储器+总线+i/o软核处理器系统+oS软核处理器系统+oS+多媒体编码等应用。
在alteraDe2/70统一实验平台上开展的实验主要有以下几个方面:
1)数字逻辑电路实验。
利用Quartusii实现基于HDL和FpGa的组合电路、时序电路和简单数字系统设计实验。
2)计算机组成原理实验。
利用Quartusii实现基于HDL和FpGa的aLU、寄存器组、桶型移位器、乘/除法器,单周期CpU、多周期CpU和流水线CpU的设计实验。
3)微机原理与接口实验。
基于软核处理器和SopC开展总线、存储器和i/o接口实验。例如,通过总线实现外设和SRam相连;利用UaRt实现轮询、中断和Dma方式i/o。
4)嵌入式系统原理实验。
主要包括两类实验:(1)基于niosii+μCoS操作系统的实验,例如七段数码管显示实验、小型GUi
移植实验和文件系统读写实验等;(2)基于niosiiiDe的简单应用系统开发实验,例如简单C语言编程实验、简单DSp处理实验等。
有些课程除了在以上统一实验平台上开展实验以外,还要求完成其他实验,如计算机组织与系统结构的编程实验,微机原理与接口的汇编程序设计实验,嵌入式系统原理的基于aRm处理器的实验等。
4结语
经过近年来的课程群教学改革实践,我校相关课程的教学内容在广度和深度上都有提高;课程间知识点的衔接更加合理,减少了重复,弥补了缺失。通过统一规划,课堂教学内容和实验内容相得益彰;在对课程群统一的教学实验平台和统一实验内容的规划下,我们实现了各课程间实验内容的有机衔接。
由于课程群的建设时间较短,需要开展的工作还有很多,今后几年,我们主要在以下几个方面继续进行课程群教学改革实践:编写相关课程教材以开展课程群系列化教材建设;加强实验教学内容,增加和完善各类模拟器实验;开设计算机系统综合设计实验课程。
相信通过以上一系列的教学改革措施,一定会改变学生“喜软怕硬”的心理。学生对计算机组织与体系结构方面知识的掌握水平和运用能力将会有较大提高,为后续课程的学习打下坚实基础。
参考文献:
[1]UCBerkeley.machineStructure[eB/oL].[2008-07-09].inst.eecs.berkeley.edu/-cs61c/su08/.
[2]UCBerkeley.Computerarchitectureandengineering[eB/oL].[2009-05-07].inst.eecs.berkeley.edu/-cs152/sp09/.
[3]UCponentsandDesigntechniquesforDigitalSystems[eB/oL].[2009-02-16].inst.eecs.berkeley.edu/-cs150/sp09/.
[4]StanfordUniversity.Computerorganization&Systems[eB/oL].[2009-06-15].stanford.edu/class/cs107/.
[5]mit.ComputationStructures[eB/oL].[2009-05-08].6004.csail.mit.edu.
ConstructionandReformof“Computerorganizationandarchitecture”CoursesGroup
YUanChun-feng,HUanGYi-hua,wUGang-shan,YUJian-xin,wUHai-jun
(DepartmentofComputerScienceandtechnology,nanjingUniversity,nanjing210093,China)