計算機的組成原理論文(2)
計算機的組成原理論文
計算機的組成原理論文篇二
《計算機組成原理課程體系的研究與探索》
【摘要】“計算機組成原理”課程是一門實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)目的是掌握程序和數(shù)據(jù)在計算機中如何存儲，以及指令在計算機中的執(zhí)行過程，并掌握計算機與外部設(shè)備之間的接口技術(shù)與原理，了解計算機外部設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，能夠用課程中所學(xué)到的知識，對計算機系統(tǒng)硬件進行初步設(shè)計、組裝和調(diào)試。本文分析了“計算機組成原理”課程性質(zhì)、地位、作用及存在的問題，并結(jié)合高等教育特點及近幾年的教學(xué)實踐構(gòu)建了其課程體系。
【關(guān)鍵詞】計算機組成原理 課程體系 構(gòu)建
【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)09-0247-02
一、課程建設(shè)中存在的問題
近年來，多數(shù)高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)都以必修課的形式開設(shè)了“計算機組成原理”這門課程。雖然各院校講授的內(nèi)容各不相同，但是他們對該課程的性質(zhì)、地位、作用及重要性都有了一定的認(rèn)識。由于“計算機組成原理”課程覆蓋的專業(yè)較多，因此各校在進行教學(xué)時在一些問題上還存在不同的認(rèn)識，其中的有些問題還需要進一步探索。
二、課程的地位及作用
“計算機組成原理”是系統(tǒng)介紹了計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本原理、基本設(shè)計與實現(xiàn)方法。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生對計算機的組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較全面的認(rèn)識，使學(xué)生從理論和實踐上掌握計算機系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)的方法，進而提高學(xué)生進行計算機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，“計算機組成原理”課程在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)中具有舉足輕重的作用。
三、課程體系的構(gòu)建
(一)課程概述
本課程主要從計算機的基本概念、基本組成結(jié)構(gòu)分析著手，對計算機各個基本組成部件及控制單元的工作原理進行討論，分析計算機系統(tǒng)的一般特點，使學(xué)生掌握有關(guān)軟、硬件的基本知識，尤其是個基本組成部件有機連接構(gòu)成整機系統(tǒng)的方法，為培養(yǎng)學(xué)生對計算機系統(tǒng)的分析、設(shè)計、開發(fā)和使用能力打下基礎(chǔ)。
(二)課程性質(zhì)
適用專業(yè)類：高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)
授課時數(shù)：54學(xué)時
實踐時數(shù)：18學(xué)時
先修課程：數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、C++語言程序設(shè)計。
(三)課程內(nèi)容
本課程對教學(xué)內(nèi)容的要求分為3個層次，分別是：“掌握”、“理解”和“了解”。對于要求“掌握”和“理解”的內(nèi)容，要做到概念清楚，原理明白，并具有分析和計算能力，有些內(nèi)容還要求會應(yīng)用。“掌握”比“理解”要求更高，有些知識必須熟記。對要求“了解”的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)知道基本概念和基本原理。“計算機組成原理”課程體系應(yīng)由理論知識、實驗兩大部分組成。
1.理論知識
?、?計算機系統(tǒng)概述 (4學(xué)時)。主要內(nèi)容： 計算機系統(tǒng)軟硬件的組成與層次結(jié)構(gòu)、 計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)、 計算機的發(fā)展和應(yīng)用。
②計算機的邏輯部件 (6學(xué)時)。主要內(nèi)容：布爾代數(shù)的基礎(chǔ)知識、 計算機中常用的組合邏輯電路、時序邏輯電路。
?、蹟?shù)據(jù)表示、運算方法與運算部件 (10學(xué)時)。主要內(nèi)容： 數(shù)字化信息編碼、 計算機中數(shù)據(jù)的表示、轉(zhuǎn)換和運算、 二進制乘法和除法運算、 浮點數(shù)的運算方法、 運算部件、 數(shù)據(jù)校驗碼。
?、苤鞔鎯ζ?(6學(xué)時)。主要內(nèi)容： 主存儲器概述、 讀/寫存儲器、 非易失性半導(dǎo)體存儲器。
?、葜噶钕到y(tǒng) (6學(xué)時)。主要內(nèi)容： 指令格式與數(shù)據(jù)表示、 尋址方式、 指令類型與指令系統(tǒng)的兼容性、 RISC和CISC、 指令系統(tǒng)舉例。
?、拗醒胩幚聿考?(6學(xué)時)。主要內(nèi)容： 計算機的硬件系統(tǒng)、 控制器的組成、 微程序控制的工作原理、 流水線工作原理。
?、叽鎯ζ飨到y(tǒng) (6學(xué)時)。主要內(nèi)容： 存儲器系統(tǒng)概述、 高速緩沖存儲器、 虛擬存儲器、 相聯(lián)存儲器和存儲保護。
?、噍斎胼敵鱿到y(tǒng) (6學(xué)時)。主要內(nèi)容： 輸入輸出系統(tǒng)概述、 程序中斷、 DMA輸入輸出方式、 通道控制方式、 總線結(jié)構(gòu)、 外設(shè)接口。
?、嵊嬎銠C系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (4學(xué)時)。主要內(nèi)容： 計算機系統(tǒng)概述、 多媒體計算機、超級流水線處理機和超長指令計算機、 計算機網(wǎng)絡(luò)簡述。
理論共54學(xué)時，3學(xué)分，成績比例70%。
2.實驗
通過做實驗讓學(xué)生加深對所學(xué)學(xué)科知識的理解和掌握，同時培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。具體內(nèi)容如下：①運算器實驗(6學(xué)時)②存儲器實驗(4學(xué)時)③微程序控制器實驗(2學(xué)時)④模型機組成與指令執(zhí)行實驗(4學(xué)時)⑤輸入輸出實驗(2學(xué)時)。
共18學(xué)時，1學(xué)分，30%。
(四)課程的重點和難點
重點：掌握計算機的各個組成部件的工作原理。
難點：指令的執(zhí)行和存儲空間的擴充。
四、加強課程構(gòu)建的具體設(shè)想及主要措施
(一)在教學(xué)環(huán)節(jié)中突出本課程的實踐環(huán)節(jié)
“計算機組成原理”是計算機科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的學(xué)習(xí)將為學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”、“微機原理”等后續(xù)課程和研制開發(fā)各種系統(tǒng)和應(yīng)用軟件打下扎實的理論和實踐基礎(chǔ)，因此可以將“計算機組成原理”課程的知識結(jié)構(gòu)結(jié)合相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)來鞏固并加深所需的知識點的理解。在教學(xué)過程中，即注重學(xué)生基礎(chǔ)理論知識的掌握，也注重學(xué)生動手能力、設(shè)計能力的培養(yǎng)，使本課程在處理知識面的寬度和深度上，既滿足作為基礎(chǔ)課的要求又達能到課程突出實踐環(huán)節(jié)的特色。
(二)教學(xué)方法的整改策略
實驗教學(xué)分層次組織：以能力培養(yǎng)為宗旨，根據(jù)難度分為達到“實驗設(shè)置基本要求”和“實驗設(shè)置較高要求”的實驗。教師根據(jù)學(xué)生情況分層次組織實驗，既能掌握基礎(chǔ)性實驗，也能體驗有一定難度的實驗，使不同程度的學(xué)生都能從中受益，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(三)教學(xué)手段的改進
“計算機組成原理”充分地利用了學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源，將教學(xué)課件、教輔材料及習(xí)題集等資源上網(wǎng)，使學(xué)生方便地下載，了解本課程的教學(xué)安排、計劃和要求、考試題型及考核方式，便于學(xué)生課下的復(fù)習(xí)自學(xué)、鞏固知識點，并對學(xué)生課余主動學(xué)習(xí)提供了很大的方便。使用這樣先進的教學(xué)手段，既提高了教學(xué)質(zhì)量，又取得了良好的教學(xué)效果。
五、結(jié)束語
該課程體系是在分析和研究部分高等院校“計算機組成原理”課程教學(xué)實踐基礎(chǔ)上構(gòu)建的，但是由于多數(shù)院校開設(shè)“計算機組成原理”課程授課的學(xué)生層次和研究方向、專業(yè)特色的不同，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實驗環(huán)節(jié)等還處于探索階段。因此其科學(xué)性、合理性和實用性有待實踐的進一步檢驗和完善。
參考文獻：
[1]《計算機組成與體系結(jié)構(gòu)》，王誠等編著，北京：清華大學(xué)出版社，2003;
[2]《計算機組成原理》(第二版)，唐朔飛等編著，北京：高等教育出版社，2008。
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