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計算機原理范文第1篇

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計算機理論計算機病毒的原理與防范研究

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計算機原理范文第2篇

關(guān)鍵詞 計算機控制技術(shù) 特點 設(shè)計

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

1計算機控制系統(tǒng)的組成

計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計算機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。軟件系統(tǒng)是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制機才能按設(shè)計的要求正常地工作?？刂茩C的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對外進行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。應(yīng)用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的服務(wù)程序。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用軟件正向標準化、模塊化的方向發(fā)展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期，提高了應(yīng)用軟件的可靠性。

2計算機控制系統(tǒng)的特點

計算機控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機，所以計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。其具有以下幾種特性：

（1）計算機控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計；

（2）計算機控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對控制方案進行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性；

（3）計算機控制系統(tǒng)中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式而同時控制多個回路；

（4）采用計算機控制，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高；

（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入，對采集到的被控量進行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進一步的的控制過程，根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。

3計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1系統(tǒng)方案設(shè)計

我們依據(jù)設(shè)計任務(wù)書進行總體方案設(shè)計，對體系的硬件、軟件的構(gòu)造考察它的要求，推算出合適的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。設(shè)計人員也可以組織自己設(shè)計的模式，但是要控制體系結(jié)構(gòu)，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計與調(diào)試的基本內(nèi)容。

3.2控制任務(wù)

我們要對超控設(shè)備進行調(diào)研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標，數(shù)據(jù)流量還有準確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，要嚴格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。

3.3軟件設(shè)計

計算機軟件的設(shè)計要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調(diào)試，各種表格分別實驗調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關(guān)系將它們正確組合、互相連接、實驗和調(diào)試。

3.4現(xiàn)場安裝調(diào)試

首先要按設(shè)計計劃合理組裝，對體系結(jié)構(gòu)進行大體的演練和比較準確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系和儲存數(shù)據(jù)進行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統(tǒng)一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系數(shù)據(jù)調(diào)整試驗要在現(xiàn)場進行。

在計算機控制系統(tǒng)中，用計算機代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新?？傊S著計算機軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計算機的操作控制正逐步進入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。

計算機原理范文第3篇

關(guān)鍵詞：計算機組成原理；教學改革；教學實踐；實驗教材

0 引言

“計算機組成原理”是普通高等院校計算機科學與技術(shù)專業(yè)本科生必修的核心骨干課程之一，在先修課（數(shù)字邏輯）和后續(xù)課（計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微計算機接口技術(shù)）之間起著重要的承上啟下作用（見圖1）。一方面，通過“計算機組成原理”（以下簡稱組成原理）課程的學習，把“數(shù)字邏輯”課程中的基本數(shù)字邏輯單元組合成具有一定獨立功能的計算機部件；另一方面，從微處理器數(shù)據(jù)通路設(shè)計角度引入指令集及軟硬件功能分界面的概念，對學生理解計算機系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計思想產(chǎn)生深刻的影響，從而為后續(xù)的“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”分析系統(tǒng)性能優(yōu)化所需硬件支持，并在系統(tǒng)復(fù)雜度、性能、成本問進行折中等內(nèi)容提供知識準備。

當前的計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、龐大和集成化，學生普遍感到組成原理難懂、概念抽象、感性認識差。在教學中，僅僅使用傳統(tǒng)的教學方法和手段很難實現(xiàn)教學目標，如何改革組成原理教學過程、吸引學生興趣、改善教學效果和效率并緊密結(jié)合計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢成為任課教師亟待解決的問題。經(jīng)過多年的教學改革實踐，我們探索出一些激發(fā)學習興趣、提高理論知識的掌握與理解程度、增強實踐動手能力的教學改革措施。

本文剖析了當前組成原理課程教學中面臨的教與學、多樣化教材和統(tǒng)一考試、重實用和重基礎(chǔ)幾個方面的挑戰(zhàn)，闡述了在教學內(nèi)容、方法、手段、實驗教材編寫等方面進行教學改革的思路和方法。

1 “計算機組成原理”教學中面臨的挑戰(zhàn)

1.1難教與難學的困境

計算機微體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展使得新概念、新技術(shù)層出不窮，為了確保授課內(nèi)容貼近本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的前沿，任課教師需要不斷地跟蹤學習國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻，以掌握微處理器設(shè)計的核心技術(shù)并滲透于教學內(nèi)容中，大大增加了備課的難度。從學生的角度來說，由于組成原理中類似離散數(shù)學的證明、推導(dǎo)較少，也缺乏類似數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的算法，學生覺得組成原理課“理論性、規(guī)律性不強”，“知識點零散”，“復(fù)習時無從下手”等，而且，在學習計算機各組成部分的硬件電路及其工作原理時，有時要用到數(shù)字電路、數(shù)字邏輯等先修課程的相關(guān)知識，學生對這些知識掌握得不夠深入、基礎(chǔ)薄弱，綜合運用時就會感到吃力，因而興趣不高。這種雙方面的困難造成了組成原理課程既難教又難學的困境，往往教師課外花費大量的時間備課，課堂教學時卻很難真正引起學生的興趣。

1.2多樣化教材與全國統(tǒng)考的矛盾

目前，國內(nèi)主流的“計算機組成原理”教材很多，側(cè)重點各有不同。自2009年計算機專業(yè)研究生入學考試改為全國統(tǒng)一考試以來，在專業(yè)基礎(chǔ)綜合卷中所占比重較大的課程，如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“操作系統(tǒng)”，分別擁有比較經(jīng)典的、被國內(nèi)大多數(shù)高校廣為采用的教材，而組成原理課程的教材仍然是處在群雄混戰(zhàn)的局面。經(jīng)過認真分析考試大綱，發(fā)現(xiàn)其中的知識點涵蓋了多本相關(guān)教材，并不局限于某一本教材。在目前考研人數(shù)居高不下的形勢下，如何精心選擇一本適合的教材并兼顧其他，使學生廣采眾家之長，在就業(yè)和考研競爭中占有優(yōu)勢，是任課教師在教學中面臨的又一個難題。

1.3“重實用”與“重基礎(chǔ)”的矛盾

上課時經(jīng)常遇到學生提問：學習本課程對以后工作有什么用處？對此，需要教育學生重視夯實專業(yè)基礎(chǔ)，不要為流行一時的應(yīng)用技術(shù)迷惑，只有真正理解和掌握了計算科學的實質(zhì)才能在今后的研究和工作中選準方向。當前國內(nèi)計算機硬件人才培養(yǎng)弱化，軟件人才需求旺盛且待遇較高的現(xiàn)實情況，也造成了學生“重軟件、輕硬件”的認識。在課堂教學中，要注意糾正學生的這種偏見，強化軟件性能取決于軟件設(shè)計者對系統(tǒng)中硬件的理解程度、操作系統(tǒng)的設(shè)計者也需要有較強的計算機組成與設(shè)計的背景知識等意識。

2 教學改革與實踐

經(jīng)過多年來對組成原理課程進行的教改實踐，為達到培養(yǎng)學生具有扎實的理論基礎(chǔ)和良好的動手能力的教學目的，本文從以下幾個方面對該課程的教學進行了一些有益的探索。

2.1合理組織教學內(nèi)容

在教學內(nèi)容的安排上，將“計算機組成原理”課程的重點放在指令系統(tǒng)、運算器、控制器的設(shè)計上，對于重點內(nèi)容講深、講透，其他部分則通過學生自學或討論課講授。對于核心教學內(nèi)容，按照基本原理、簡明示例、真實計算機系統(tǒng)舉例3個層次逐層遞進安排。

2.1.1基本原理是基礎(chǔ)

基本原理是學習和理解計算機組成與運行機制的核心知識，具有穩(wěn)定性和通用性，是學生一定要掌握的內(nèi)容。例如，對于“馮·諾依曼計算機的基本組成”這一基本原理的講解，設(shè)計了如下的教學步驟：首先說明計算機系統(tǒng)是對人腦功能的模擬；然后分析人腦具有的感知、存儲、分析、輸出和協(xié)調(diào)能力，從而引出馮·諾依曼計算機與上述功能對應(yīng)的5個主要功能部件：輸入設(shè)備、存儲器、運算器、輸出設(shè)備和控制器；接下來，在后續(xù)章節(jié)的教學中，不僅分析各功能部件的組成方式，還注重介紹各部件之間的聯(lián)系和相互影響，使學生能夠牢牢抓住本課程的基本原理，不至于淹沒在繁復(fù)的細節(jié)中。通過精心設(shè)計教學步驟，將計算機的組成與人腦自身的功能形成類比，學生覺得概念和原理都鮮活了起來，理解更加深入和持久。再如，在介紹尋址方式時，強調(diào)所謂“尋址就是根據(jù)指令中的地址碼信息找到操作的對象的過程”這一基本原理，從操作數(shù)可能的存儲位置出發(fā)分析各種尋址過程，突出尋址方式與數(shù)據(jù)通路設(shè)置的相互作用關(guān)系，從而引出計算機內(nèi)部兩種主要信息流之一——“數(shù)據(jù)流”的概念。

2.1.2模型計算機作為簡明示例

模型計算機系統(tǒng)處于基本原理和真實計算機系統(tǒng)兩個層次之間，具有基本的計算機系統(tǒng)功能而刪減了性能、成本等，優(yōu)化了技術(shù)細節(jié)，學生運用所學習的基本原理知識就可以完成模型機的設(shè)計和分析。通過設(shè)計實現(xiàn)一臺簡單的模型計算機系統(tǒng)，增加學生對所學知識的理解深度和應(yīng)用能力。例如，在介紹尋址方式的概念后，通過擬定模型計算機指令系統(tǒng)、設(shè)計模型計算機數(shù)據(jù)通路的實踐，學生對指令格式與尋址方式、尋址方式與數(shù)據(jù)通路設(shè)計之間作用關(guān)系的理解更加深刻，在印證理論知識的同時加深了對基本原理的理解。

2.1.3以真實計算機系統(tǒng)作為實例

以真實的計算機系統(tǒng)舉例，不但可以運用課堂所學的基本原理，還可以貼近計算機硬件設(shè)計的技術(shù)發(fā)展前沿。在教學中，我們分別以精簡指令集（RISC）和復(fù)雜指令集（CISC）兩種處理器架構(gòu)的代表MIPS和Pentium為例，說明不同的計算機系統(tǒng)設(shè)計理念產(chǎn)生了不同的寄存器設(shè)置、內(nèi)部數(shù)據(jù)通路設(shè)計、時序控制方式及中斷等外設(shè)控制方式。例如，在尋址方式部分，通過x86系列計算機和MIPS計算機的機器指令集的具體示例，深刻揭示CISC架構(gòu)和RISC架構(gòu)計算機的區(qū)別，為后續(xù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程學習打下良好基礎(chǔ)。一方面提高了學生的學習興趣，另一方面彌補了教材與實際系統(tǒng)的縫隙，既注重基礎(chǔ)又體現(xiàn)了時代特性。

2.2靈活運用多種教學方法

根據(jù)組成原理課程特點，我們采用了以下教學方法，取得了較好的教學效果。

2.2.1課堂教學多采用問題驅(qū)動

在講授新的單元內(nèi)容之前，先對上一個單元進行簡單扼要的總結(jié)，然后利用“接下來的內(nèi)容將要解決的是什么問題”或者“還有什么更先進的方法”等問題引起學生興趣，導(dǎo)出新的教學單元。例如，在講授補碼加減法時，教師通過分析原碼加減法操作過程中需要比較操作數(shù)絕對值大小，使學生認識到原碼表示法不適合于加減運算，從而引入補碼表示法和補碼加減運算的內(nèi)容；同理，在介紹乘除法器設(shè)計時，也通過設(shè)問方式，讓學生自主選擇適合的機器數(shù)表示形式及運算方法。通過提問，促使學生主動思考問題，進而比較自己的解決方法和已有方法的不同，發(fā)現(xiàn)好的思維方法，促進學生學習的主動性。

2.2.2突出理論知識的實際應(yīng)用

在教學過程中，講授計算機基本組成和工作原理的同時，注意使所學的理論知識用于指導(dǎo)實踐操作，激發(fā)學生學習的積極性和主動性。例如，在講授控制器內(nèi)容時，教師在講授完控制器的基本組成和工作原理后，可以通過一個只能執(zhí)行幾條指令的最簡單模型機的示例來說明控制器設(shè)計的5個基本步驟：擬定指令系統(tǒng)、確定數(shù)據(jù)通路、安排時序、編寫微操作時間表和微命令序列、控制邏輯實現(xiàn)。然后，讓學生獨立完成對該模型機的功能擴展，通過實踐比較不同方式實現(xiàn)可擴展性的難易程度。

2.2.3合理設(shè)置課后習題

為方便學生課后復(fù)習，我們遵循驗證所學、啟發(fā)思考的選題思路，選取有代表性的習題編輯成《計算機組成原理知識要點及習題解析》。習題主要包含兩部分：一是針對理論課教學中一些比較抽象的、容易混淆的基本概念和基本原理而設(shè)計的習題；二是針對基本理論的運用和應(yīng)用而設(shè)計的習題。教師通過了解第一類習題的完成情況，可以及時發(fā)現(xiàn)教學中的問題，對于學生普遍掌握不好的內(nèi)容可以采取適當?shù)姆椒ㄟM行補充，以達到單元教學的目的；對第二類習題，教師組織學生討論，進行集體學習，在各種解決方案的提出、論證、分析以及評估過程中，通過解決已有問題并提出新的問題的學習活動，使學生們的獨立思考能力得到很大的鍛煉和提高。

2.3充分利用多種教學手段

組成原理課程中介紹的很多工作過程都發(fā)生在芯片內(nèi)部，內(nèi)容很抽象。本文利用計算機動畫演示各部件連接關(guān)系、數(shù)據(jù)流、控制流以及工作時序等內(nèi)容，不僅能把高度抽象的知識直觀地顯示出來，而且借助于聲音、圖像的多重作用幫助學生加深理解。例如，通過動畫演示指令執(zhí)行的全過程，包括取指、分析譯碼及在微命令控制下各部件執(zhí)行指令流程等內(nèi)容，使學生迅速地了解CPU的整個工作過程并且課下還可以反復(fù)觀看，提高了知識傳授效率。此外，還建設(shè)了組成原理課程網(wǎng)站，把講課的視頻、相關(guān)資料和自測系統(tǒng)放到教學網(wǎng)站上，方便學生課后學習和進行自我評價。另外，提供一些相關(guān)的硬件知識網(wǎng)站和論壇的鏈接，鼓勵學生通過網(wǎng)絡(luò)自主學習，擴大知識面。

2.4加強實踐教學環(huán)節(jié)

“計算機組成原理”屬于工程 性、技術(shù)性和實踐性都很強的課程，因此在開展理論教學的同時，也要非常重視實踐教學環(huán)節(jié)。哈爾濱工程大學計算機科學與技術(shù)學院的組成原理教學團隊一直致力于計算機硬件系列課程教學內(nèi)容的研究，并在原有講義的基礎(chǔ)上編寫了系列實驗教材。

2.4.1實驗課程設(shè)置

實驗教學內(nèi)容可分為3個層次：基礎(chǔ)驗證型實驗、設(shè)計應(yīng)用型實驗和綜合設(shè)計型實驗。3類實驗難度依次遞增，分別在組成原理實驗箱和FPGA開發(fā)板上進行（見圖2）。

1）基礎(chǔ)驗證型實驗。

該類實驗利用計算機組成原理教學實驗箱完成，包括運算器實驗、存儲器實驗、總線傳輸實驗和微程序控制器實驗，實驗?zāi)康氖亲寣W生掌握實驗系統(tǒng)單元模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)集成電路芯片的基本邏輯，理解單元模塊的工作原理及該模塊在整機系統(tǒng)中的作用。通過基礎(chǔ)驗證型實驗，學生加深了對理論課教學內(nèi)容的理解。

2）設(shè)計應(yīng)用型實驗。

該類實驗要求學生利用硬件描述語言VHDL進行功能部件的邏輯設(shè)計，在計算機上功能仿真通過后，再下載到可編程邏輯器件中進行物理測試。例如，在基于FPGA的運算器設(shè)計實驗中，學生設(shè)計并實現(xiàn)一個16位運算器，實現(xiàn)基本的算術(shù)和邏輯運算，完成后下載到FPGA開發(fā)板上測試。學生對于這類實驗課的積極l生很高，提出了一些獨特的設(shè)計方案。

3）綜合設(shè)計型實驗。

在前面已完成的各功能部件邏輯設(shè)計的基礎(chǔ)上，要求學生設(shè)計一個16位RISC架構(gòu)的模型計算機，并在FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)。該類實驗幫助學生掌握微程序控制計算機的設(shè)計方法，加深了解微程序的特點，理解指令流和數(shù)據(jù)流的流動過程，建立起整機概念。微程序設(shè)計技術(shù)是計算機組成原理理論教學中的一個難點，核心內(nèi)容是理解在微程序的控制下處理器如何完成基本數(shù)據(jù)的通路操作。內(nèi)容涉及時序安排、微指令編碼方式、微程序設(shè)計等許多概念，學生感覺難以理解。綜合設(shè)計實驗使學生從微觀角度分析微程序執(zhí)行的整個過程，并通過親手解剖一個小小的“麻雀”來了解微程序控制單元的設(shè)計方法。

2.4.2實驗教材

課程組教師在實驗課程講義的基礎(chǔ)上，整理編寫了《基于FPGA的硬件系統(tǒng)設(shè)計實驗與實踐教程》，該書已由清華大學出版社出版發(fā)行。該書基于可編程邏輯器件開發(fā)平臺，配合“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程的實驗內(nèi)容，通過浮點運算電路、有限狀態(tài)機、RISC模型機設(shè)計等實驗用例的訓(xùn)練，使學生了解數(shù)據(jù)在計算機中的表示、傳輸、處理，以及控制信息是如何完成對計算機系統(tǒng)進行控制的，建立起計算機系統(tǒng)的整機概念。采用FPGA芯片實現(xiàn)硬件設(shè)計實驗，具有開發(fā)速度快、方便、可靠等優(yōu)點，并且基于SRAM工藝的FPGA芯片可以反復(fù)編程，幾乎沒有器件損耗，大大降低了實驗室的維護成本。另一方面，基于FPGA的計算系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)在無線通信、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。在計算機專業(yè)硬件課程的實驗教學環(huán)節(jié)中引入相關(guān)內(nèi)容，對于提高學生實際動手能力和就業(yè)競爭力都有非常大的幫助。

計算機原理范文第4篇

一、教改探討

信息社會的到來給全球帶來了信息技術(shù)飛速發(fā)展的契機，信息技術(shù)的應(yīng)用引起了人們生產(chǎn)方式、生活方式和思想觀念的巨大變化，推動了人類社會的發(fā)展和人類文明的進步；信息系統(tǒng)的建立已經(jīng)逐漸成為社會生活各個領(lǐng)域不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，信息化水平已經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度和綜合國力的重要標志。為了適應(yīng)這一要求，我們在本科生高年級階段開設(shè)了計算機網(wǎng)絡(luò)原理這一課程。這一課程面向計算機專業(yè)高年級本科生，以學生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本知識、基礎(chǔ)理論為目的，同時具備一定的實際動手操作能力，能夠開發(fā)設(shè)計、使用、維護網(wǎng)絡(luò)、能夠基于網(wǎng)絡(luò)開發(fā)應(yīng)用程序，為學生成為網(wǎng)絡(luò)方面的專業(yè)人才奠定基礎(chǔ)。對于一所大學而言，培養(yǎng)學生具有國際化的視野和尖端知識，培養(yǎng)出在思想、知識、技能方面，在國際上具有競爭力的人才是重中之重。為此，我們這門課采取的具體措施是加強外語教學，課堂采用英語課件、中文講解的方式，在選擇的教材上直接引進國外原版教材進行教學。通過原版教材的學習，可以達到幾個目的：

1.提高學生的外語水平。通過采用英語原版教材，使得學生在掌握專業(yè)知識的同時加強了英語的學習。同時，我們在考試環(huán)節(jié)，采用英語試卷的形式，在客觀上，督促學生平時著眼于原版教材的學習，掌握英語閱讀的同時，掌握大量的計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)詞匯，從而達到專業(yè)知識和英語能力的同步提高。

2.使學生了解國際前沿技術(shù)。雖然我們國家近幾年隨著經(jīng)濟上GDP的快速提升，科研水平達到了前所未有的進步，但和發(fā)達國家相比，還是有一定的差距。反映在知識體系上，就是教材的內(nèi)容和更新不夠快，不能緊跟世界先進技術(shù)和科學研究方向的發(fā)展。而國外原版教材在這些方面要優(yōu)于國內(nèi)教材。我們從幾年之前就開始一直選擇高等教育出版社出版的英語影印版教材，并且隨著版本的不斷更新，講授的內(nèi)容也和國外的大學同步，這樣使得我們的學生能以更快的速度接近計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的前沿，對學生將來工作以及進一步的深造打下了良好的基礎(chǔ)。

二、整合教學內(nèi)容、改進教學方法

在我校計算機專業(yè)本科生的低年級階段，已經(jīng)選修過數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、計算機組成原理等課程。計算機絡(luò)原理是計算機專業(yè)重要的專業(yè)必修課。在課堂教學方面，我們重點介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的基本知識。該課程基于Internet，目的在于讓學生了解計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和工作原理。Internet是熟知的公用網(wǎng)絡(luò)，以此網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議為模型，貼近學生生活和學習，使學生充分結(jié)合實際生活，了解基本的概念和原理。在課堂教學中，將教師的科研內(nèi)容融合到教學內(nèi)容中，采用研究型教學方法和傳統(tǒng)教學方法相結(jié)合，教師教授與學生研究型探索相結(jié)合，充分調(diào)動學生自主學習的積極性，為學生發(fā)散型、創(chuàng)新型能力發(fā)展提供了空間。在以Internet協(xié)議TCP/IP為基礎(chǔ)的內(nèi)容中，通過學生設(shè)計web服務(wù)器、郵件服務(wù)器、根據(jù)各種路由算法親自動手編程、配置路由器和交換機，掌握協(xié)議的工作原理及工作過程。在課時分配上，采用48學時課內(nèi)講授，16學時的實驗環(huán)節(jié)，使學生充分掌握理論知識的同時，增強其親自動手的實驗?zāi)芰ΑＳ嬎銠C網(wǎng)絡(luò)需要較強的實踐能力，這就要求我們課堂教學中應(yīng)該與實踐相結(jié)合。在學校的大力支持下，我們搭建了《計算機網(wǎng)絡(luò)原理》課程的實驗教學環(huán)境。該實驗環(huán)境提供了網(wǎng)絡(luò)實驗的平臺。該平臺可以達到高等院校和科研機構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)的基本水平。在教學方法上，我們針對教學內(nèi)容自行設(shè)計了多媒體課件，將抽象的原理和工作過程以動畫的形式演示出來，增強教學效果。多媒體教學是實現(xiàn)提高教學質(zhì)量和教學效率的有效手段。我們自行設(shè)計了Internet協(xié)議各個層次協(xié)議工作過程的flash動畫演示，提高了學生學習的興趣，同時使理論更加形象。如講授HTTP協(xié)議工作原理時，把從發(fā)出網(wǎng)頁瀏覽的請求到接收到所請求內(nèi)容的過程，通過flash演示，將連接的建立、請求和響應(yīng)的發(fā)送過程一一呈現(xiàn)，使得抽象的概念得以形象化，易于學生的記憶理解和掌握。把課堂講授和自學結(jié)合起來，注重培養(yǎng)學生獲取知識和運用知識的能力。課堂的教學活動是學生在教師引導(dǎo)下的師生互動的過程，學生是教學過程中知識接受的主體。因此我們在課堂教學中采用教師教授和學生討論相結(jié)合的方法[1]，針對難以理解的概念組織學生分組討論，加深學生對基本概念和基本理論的理解，有助于學生在以后的設(shè)計中結(jié)合實際具體應(yīng)用。同時我們自行設(shè)計編寫了相關(guān)實驗的教學指導(dǎo)書，加大了本科生網(wǎng)絡(luò)系列課程教學的實踐力度。根據(jù)學生的實際情況，由淺入深地安排了一系列實驗，提高了他們的實際動手操作能力。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗的對象和環(huán)境是一個模擬了計算機網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，主要由硬件環(huán)境和運行在硬件上的軟件所構(gòu)成。主要由組成計算機網(wǎng)絡(luò)的主機通過各種接入設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接入介質(zhì)以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)運行的硬件環(huán)境，然后由運行在主機以及終端設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、用戶安裝的各種應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備上的軟件構(gòu)成的軟件環(huán)境的有機結(jié)合構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成計算機網(wǎng)絡(luò)的各種功能和服務(wù)。我們設(shè)計的所有實驗都運行在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。我們設(shè)計的實驗主要分為四大類：設(shè)計型實驗、驗證型實驗、綜合型實驗和創(chuàng)新型實驗。

三、精選國外優(yōu)秀教材，采用雙語教學

由于國外計算機技術(shù)的發(fā)展比較迅速，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面也積累了大量的實際經(jīng)驗，優(yōu)秀教材的選擇是培育高質(zhì)量高效人才的必要條件。而在國內(nèi)采用的一些教材大多內(nèi)容相對滯后，另外，現(xiàn)階段各個高校也都在大力提倡學生閱讀國外原版教材，特別是對于計算機專業(yè)的學生，通過閱讀原版教材能夠很快地跟蹤國外最新技術(shù)發(fā)展，同時提高了英語專業(yè)閱讀的能力。我校計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程組通過多年的實踐以及搜集大量的國內(nèi)外優(yōu)秀教學資料，選用了大學計算機教育國外著名教材教學用書的影印版作為計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學用書。在課堂教學中采用雙語教學的方式[2]，原版教材閱讀和中文課堂講解相結(jié)合，對學生閱讀原版教材中較難理解的部分重點講解，使學生充分領(lǐng)悟教材的內(nèi)容，同時考試采用英文實體，中英文解答，考核學生對課程的理解掌握程度。

四、實驗環(huán)節(jié)設(shè)計

實驗是計算機網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗不同于其他計算機課程的實驗，需要獨立的實驗環(huán)境。我校計算機學院配備有大型綜合實驗室，針對我院本科生各門課程開放實驗室，除了配置了上機的相應(yīng)軟件環(huán)境之外，還在獨立的空間配置了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗必備的硬件設(shè)備和環(huán)境，包括有線和無線的局域網(wǎng)，各種交換和路由設(shè)備，為實驗的開設(shè)提供了環(huán)境的支持。通過課程的學習，可以達到：認識并了解網(wǎng)絡(luò)理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作原理使用網(wǎng)絡(luò)維護管理網(wǎng)絡(luò)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最終目的。

學生在學習了相關(guān)的理論課程之后，可以通過實驗驗證、設(shè)計相關(guān)的實驗內(nèi)容，提高實踐能力。我們自行編寫并設(shè)計了驗證型、設(shè)計型、創(chuàng)新型的各種實驗，鞏固教學中的相關(guān)內(nèi)容，在教學中配以相應(yīng)的課題，解決實驗中遇到的問題，提高學生的實踐能力與發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，使學生真正能夠獨立完成網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計和開發(fā)。

1.實驗預(yù)習。因為實驗中需要了解的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識多，所以預(yù)習工作非常重要，是整個實驗必不可少的步驟。在預(yù)習環(huán)節(jié)中，需要學生明確試驗?zāi)康?，通過閱讀相關(guān)資料理解并掌握實驗原理，熟悉實驗用到的硬件和軟件環(huán)境。我們要求學生提前閱讀實驗指導(dǎo)書中的實驗方法和操作步驟，并參閱相關(guān)理論和有關(guān)設(shè)備的說明書，寫出預(yù)習報告。包括：實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗環(huán)境、實驗步驟和預(yù)期效果，并對可能出現(xiàn)的運行結(jié)果進行理論分析。

2.實驗操作。進入實驗室進行實驗操作前，應(yīng)將預(yù)習報告提交實驗指導(dǎo)教師審查，獲得實驗指導(dǎo)教師許可后領(lǐng)取相應(yīng)實驗設(shè)備進行登記后才可進行實驗操作。實驗過程中，要認真觀察實驗結(jié)果，實驗結(jié)束后，交由實驗指導(dǎo)教師檢查合格后才能結(jié)束實驗。

計算機原理范文第5篇

傳統(tǒng)的《計算機組成原理》課程的教學，大多是以教師為中心，一般采用理論講授的教學方式，實驗項目也大部分以驗證性實驗為主，學生對這門課普遍感到既抽象又枯燥，造成的結(jié)果是教師難教和學生畏學。基于以上問題，我們進行了課程教學改革，主要解決的問題是：在教學大綱規(guī)定的有限課時內(nèi)，緊緊把握課程的主線和重點，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標，充分激發(fā)學生的主觀能動性，徹底改變當前計算機專業(yè)學生存在的怕硬件的現(xiàn)象，使學生不僅掌握計算機系統(tǒng)各部件的工作原理，而且具備較強的實踐動手能力。

1 吃透教材，合理組織教學內(nèi)容

目前，高校《計算機組成原理》課程普遍存在教學內(nèi)容多、課時少的特點。作為計算機科學與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)研究生全國統(tǒng)考的必考課程之一，為了讓學生全面掌握《計算機組成原理》的考研知識點，挑選一本內(nèi)容條理，組織得當?shù)慕滩姆浅Ｖ匾０凑瘴以航虒W計劃的安排，本著考研第一的教學理念，我們選擇了唐朔飛教授的編寫的《計算機組成原理》作為主要教材。

在教學內(nèi)容的編排上，從計算機系統(tǒng)整體概念出發(fā)，以計算機五大組成部件為主線，按照教學大綱，對每一章的知識點都進行分類，哪些是重點，哪些是難點，哪些要精講，那些要選講，在備課的過程中都做了詳細安排。精講的內(nèi)容主要由教師講授，對于一些細節(jié)一定要講透，讓學生徹底掌握。同時要求教師要了解與本課程有關(guān)的前沿知識，在課堂上作為知識的補充。這樣既提高了學生的學習興趣，又彌補了教材的不足；對于選講部分，可讓學生利用課外時間進行自學或討論，教師安排專門的時間進行總結(jié)，既彌補了課時不足的缺點，又能培養(yǎng)學生的自學能力。

2 以學生為主體、采用理論推導(dǎo)為主的教學方法

上世紀九十年代以后，建構(gòu)主義的教學模式逐漸發(fā)展起來。這種教學模式提倡以學生為教學主體，在整個教學過程中，教師的作用是組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進者，利用情境、協(xié)作、會話等學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學生有效地實現(xiàn)對當前所學知識的意義建構(gòu)的目的。

《計算機組成原理》是一門基礎(chǔ)理論課，內(nèi)容多而抽象，學生理解起來較難，很多學生在學完整個課程后仍似懂非懂，不得要領(lǐng)。究其原因，主要是學生在學習過程中處于被動地位，他們被動地聽老師講課，被動地記憶一些知識點，被動地做題，而不是主動地參與到學習過程中去。所以對于知識點學生不能很好地整體把握，不能形成計算機系統(tǒng)的整體框架。

因此，在教學過程中，我們必須遵循建構(gòu)主義的教學思想，讓學生作為教學過程的主體，采用理論推導(dǎo)為主的教學方法來徹底改變的教學效果。

在具體實施過程中，對于每一個新內(nèi)容，教師在講授前都要對該內(nèi)容作簡明扼要的介紹，關(guān)鍵要把該內(nèi)容與課程體系的關(guān)系告訴學生，幫助學生對新學知識點進行定位。接下來承前啟后地提出每一節(jié)課將要解決的問題以及解決該問題要采用的方法，對于某些知識點，還可以漸進地幫助學生分析用這種方法解決問題所存在的缺點，進而提出還有哪些更先進的方法。把這些作為每節(jié)課的任務(wù)布置給學生。學生就有了明確的學習目標和知識定位，就會在學習過程中充分發(fā)揮自己的主觀能動性。這樣既節(jié)省了時間，又提高了學習效率，還能培養(yǎng)學生的自學能力和創(chuàng)新能力。

3 改變教學手段，提高學習效率

目前，大部分《計算機組成原理》教材雖然都配套多媒體教學課件，但只是對課本內(nèi)容的羅列，知識點較亂，重點不突出，實用性差。因此，要求教師在課下必須大量查閱相關(guān)資料，把了解和掌握的計算機科學發(fā)展的前沿技術(shù)作為必要的知識補充。備課時，教師要對計算機體系結(jié)構(gòu)進行重新梳理和歸納，按照自己的理解補充課件內(nèi)容，這樣才能充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢，創(chuàng)造一個良好的學習環(huán)境。

在實施過程中，我們以導(dǎo)學為主，以任務(wù)驅(qū)動法、啟發(fā)式教學法、案例教學法等多種方法相結(jié)合為輔，貫穿于理論教學、課堂討論、集體答疑、實踐活動等各個教學環(huán)節(jié)。在多媒體課件的輔助下，教師不再照本宣科，課堂教學不再枯燥無味，而是變得更加生動形象，學生的學習興趣提高了，學生的積極性調(diào)動起來了。同時，教師還必須加強對學生課外學習的輔導(dǎo)和督促，要督促學生獨立地完成作業(yè)和實驗，教師要及時進行評分并反饋給學生，對表現(xiàn)好的同學要表揚，強化他們學習自主性的意識，對表現(xiàn)不好的學生要多鼓勵和幫助，引導(dǎo)他們自主學習。

4 建立試題庫，夯實教學質(zhì)量

為了讓學生更好地把握重點和難點，根據(jù)教材及大綱要求，建立了《計算機組成原理》課程的試題庫。試題庫共30份，包括填空題、選擇題、判斷題、簡答題和計算題5種題型。我們教學的目的是讓學生掌握每一個知識點，所以試題庫要向?qū)W生公開。試題庫基本涵蓋了大綱規(guī)定的所有知識點，尤其是重點和難點，要從不同題型體現(xiàn)，才能讓學生真正掌握。學生如果對試題庫中的題目真正做到會選擇、會回答、會判斷、會計算，我們的教學目的就達到了。在期末考試試卷中，為了避免少數(shù)學生死記硬背題庫中的試題，在試卷中除了一部分題庫的試題外，還必須補充一定比例的新題。通過建立試題庫，學生明確了自己的學習目標，教師減輕了工作量，教學質(zhì)量也得到了保證。

5 理論和實踐相結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

長期以來，我們一直都重視課程的知識傳授，而對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、提高學生的綜合素質(zhì)卻做得遠遠不夠。而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，綜合素質(zhì)的提高，需要實驗教學環(huán)節(jié)的加強。為此，經(jīng)過多方的調(diào)研，我們從2004年開始陸續(xù)購買了北京精儀達盛科技有限公司生產(chǎn)的《計算機組成原理》實驗系統(tǒng)，逐漸建立并完善了《計算機組成原理》實驗室，同時把《計算機組成原理》的課程教學分為理論教學、實驗教學、課程設(shè)計三大模塊。

理論教學模塊包含的內(nèi)容如表1所示。

由于課時及相關(guān)知識欠缺等原因，對于《計算機組成原理》的課程設(shè)計，結(jié)合我系學生實際情況，我們在《計算機組成原理》相關(guān)課程全部開設(shè)后，在大三第二學期開設(shè)一門《硬件課程綜合設(shè)計》實踐課，旨在讓學生對硬件類課程的內(nèi)容梳理融合，進行一些設(shè)計性試驗。

由于學生基礎(chǔ)較弱，完成以上設(shè)計性實驗的難度很大，大部分同學在規(guī)定的課時內(nèi)不能按時完成，所有我們必須充分利用周六和周日來開放實驗室，讓學生有更多的時間完成實驗，這樣就有效地解決了課時和能力培養(yǎng)之間的矛盾。