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計算機的組成和工作原理范文1
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）09-0247-02
一、課程建設中存在的問題
近年來，多數高等院校計算機科學與技術專業都以必修課的形式開設了“計算機組成原理”這門課程。雖然各院校講授的內容各不相同，但是他們對該課程的性質、地位、作用及重要性都有了一定的認識。由于“計算機組成原理”課程覆蓋的專業較多，因此各校在進行教學時在一些問題上還存在不同的認識，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”是系統介紹了計算機組成與系統結構的基本原理、基本設計與實現方法。通過本課程的學習使學生對計算機的組成與系統結構有較全面的認識，使學生從理論和實踐上掌握計算機系統的設計與開發的方法，進而提高學生進行計算機應用系統設計開發的能力，培養學生的綜合素質。因此，“計算機組成原理”課程在計算機科學與技術專業及相關專業中具有舉足輕重的作用。
三、課程體系的構建
（一）課程概述
本課程主要從計算機的基本概念、基本組成結構分析著手，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，分析計算機系統的一般特點，使學生掌握有關軟、硬件的基本知識，尤其是個基本組成部件有機連接構成整機系統的方法，為培養學生對計算機系統的分析、設計、開發和使用能力打下基礎。
（二）課程性質
適用專業類：高等院校計算機科學與技術及相關專業
授課時數：54學時
實踐時數：18學時
先修課程：數字邏輯、數據結構與算法、C++語言程序設計。
（三）課程內容
本課程對教學內容的要求分為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，有些內容還要求會應用?！罢莆铡北取袄斫狻币蟾?，有些知識必須熟記。對要求“了解”的內容應當知道基本概念和基本原理?！坝嬎銠C組成原理”課程體系應由理論知識、實驗兩大部分組成。
1.理論知識
① 計算機系統概述 （4學時）。主要內容： 計算機系統軟硬件的組成與層次結構、 計算機系統的設計技術與評價標準、 計算機的發展和應用。
②計算機的邏輯部件 （6學時）。主要內容：布爾代數的基礎知識、 計算機中常用的組合邏輯電路、時序邏輯電路。
③數據表示、運算方法與運算部件 （10學時）。主要內容： 數字化信息編碼、 計算機中數據的表示、轉換和運算、 二進制乘法和除法運算、 浮點數的運算方法、 運算部件、 數據校驗碼。
④主存儲器 （6學時）。主要內容： 主存儲器概述、 讀/寫存儲器、 非易失性半導體存儲器。
⑤指令系統 （6學時）。主要內容： 指令格式與數據表示、 尋址方式、 指令類型與指令系統的兼容性、 RISC和CISC、 指令系統舉例。
⑥中央處理部件 （6學時）。主要內容： 計算機的硬件系統、 控制器的組成、 微程序控制的工作原理、 流水線工作原理。
⑦存儲器系統 （6學時）。主要內容： 存儲器系統概述、 高速緩沖存儲器、 虛擬存儲器、 相聯存儲器和存儲保護。
⑧輸入輸出系統 （6學時）。主要內容： 輸入輸出系統概述、 程序中斷、 DMA輸入輸出方式、 通道控制方式、 總線結構、 外設接口。
⑨計算機系統結構 （4學時）。主要內容： 計算機系統概述、 多媒體計算機、超級流水線處理機和超長指令計算機、 計算機網絡簡述。
理論共54學時，3學分，成績比例70%。
2.實驗
通過做實驗讓學生加深對所學學科知識的理解和掌握，同時培養學生的動手能力和分析問題的能力，為后續課程的學習奠定基礎。具體內容如下：①運算器實驗（6學時）②存儲器實驗（4學時）③微程序控制器實驗（2學時）④模型機組成與指令執行實驗（4學時）⑤輸入輸出實驗（2學時）。
共18學時，1學分，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：指令的執行和存儲空間的擴充。
四、加強課程構建的具體設想及主要措施
（一）在教學環節中突出本課程的實踐環節
“計算機組成原理”是計算機科學與技術類專業的一門重要專業基礎課。本課程的學習將為學習“操作系統”、“微機原理”等后續課程和研制開發各種系統和應用軟件打下扎實的理論和實踐基礎，因此可以將“計算機組成原理”課程的知識結構結合相應的實踐環節來鞏固并加深所需的知識點的理解。在教學過程中，即注重學生基礎理論知識的掌握，也注重學生動手能力、設計能力的培養，使本課程在處理知識面的寬度和深度上，既滿足作為基礎課的要求又達能到課程突出實踐環節的特色。
（二）教學方法的整改策略
實驗教學分層次組織：以能力培養為宗旨，根據難度分為達到“實驗設置基本要求”和“實驗設置較高要求”的實驗。教師根據學生情況分層次組織實驗，既能掌握基礎性實驗，也能體驗有一定難度的實驗，使不同程度的學生都能從中受益，并提高學生的學習興趣。
（三）教學手段的改進
“計算機組成原理”充分地利用了學校網絡資源，將教學課件、教輔材料及習題集等資源上網，使學生方便地下載，了解本課程的教學安排、計劃和要求、考試題型及考核方式，便于學生課下的復習自學、鞏固知識點，并對學生課余主動學習提供了很大的方便。使用這樣先進的教學手段，既提高了教學質量，又取得了良好的教學效果。
五、結束語
該課程體系是在分析和研究部分高等院?！坝嬎銠C組成原理”課程教學實踐基礎上構建的，但是由于多數院校開設“計算機組成原理”課程授課的學生層次和研究方向、專業特色的不同，教學內容、教學方法、教學手段、實驗環節等還處于探索階段。因此其科學性、合理性和實用性有待實踐的進一步檢驗和完善。
參考文獻：
計算機的組成和工作原理范文2
關鍵詞：計算機組成原理；教學方法；教學模式；實踐環節
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）03-0107-02
計算機組成原理這門課是計算機專業的核心基礎課程之一，也是計算機專業碩士研究生入學考試的統考科目之一[1-2]。圖1展示了它與其他關聯課程的聯系，它的重要性是不言而喻的，但該課程卻是“教師難教，學生難學”的一門課程。
圖1 計算機組成原理與關聯課程的聯系
計算機組成原理著重講述單CPU計算機硬件系統各個部件的工作原理、邏輯實現、設計方法及互連構成整機的技術，對學生建立計算機整機概念，了解計算機的工作過程和內部運行機制，研究各個功能部件的結構組成及邏輯設計都有重要的指導價值[3]。最近，對該課程的理論和實驗教學改革都取得了不少的成效。例如利用多媒體和EDA等手段來輔助教學，可以大大豐富課堂教學的信息量；以flas形式將比較抽象的工作過程和原理直觀形象的展示在學生面前，使復雜問題變得簡單化和直觀化[4]。但就目前我校計算機組成原理課程的教學現狀而言，教學效果并不容樂觀，不管是理論教學還是實驗教學都存在很多問題。如何有效提高和改善該課程的教學質量，培養出具有扎實理論知識和創新能力的高素質綜合人才是擺在我們課程組面前的一項艱巨而繁重的任務。
1 理論和實踐教學中存在的主要問題
1.1 基礎要求高，課程內容繁雜
對于大多數同學來說，他們剛接觸到計算機組成原理這門課程時，因為對計算機內部工作原理和運行機制充滿了好奇，所以學習勁頭十足。但是，隨著學習的進行，需要學生具備一定的模擬電子技術、數字電路、匯編語言等知識，學生對這些相關課程的知識點學習時掌握的就不夠牢固，基礎相對薄弱，更談不上能夠靈活運用了。另外，計算機組成原理課程本身內容就比較多，包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備等五大功能部件，而且每一功能部件的工作原理和設計思路完全不同，且涉及的知識面廣、內容難度較大、概念也比較抽象，由于學生在學習過程中缺乏對所學知識的直觀型驗證方法，感覺知識點艱澀難懂，無法建立計算機單機系統的整體認識。因此，學生學習起來比較費勁，對課程慢慢地失去了學習的興趣和激情，從而形成了“學習時似懂非懂，考試時死記硬背，考完后一切全忘”[5]的惡果。
在實際課堂教學過程中，基本上是以教師為中心，也就是教師在講臺上講，講得很是陶醉，學生坐在下面聽。一方面，有少數學生根本就沒有認真聽，他們只是人來而心沒來。另外一方面就算學生聽了，這種方法也無法幫助學生搭建他們自己的知識結構，他們往往只是采用表層的學習方法來記住教師所傳授的知識點，并不能靈活的運用它們，更談不上融會貫通了。另外，由于受課時量的限制，教師只是忙著趕課時，忙著將知識點趕快講完，因此在課堂教學中互動很少甚至沒有，致使很多學生在學習過程中遇到的一些問題不能得到及時的解決，逐漸就形成了一個惡性循環，學生不懂的越多聽課就越困難，越困難就越不愿意聽，更懶得問問題了，或者說是沒有問題可問了，極大地扼殺了學生的學習興趣和積極性。
1.2 實踐環節薄弱
實踐教學在計算機組成原理的整個課程教學中有著非常重要的作用，它是對理論教學必不可少的補充環節[6]。由于該課程理論性較強、涉及的內容比較多、概念及原理又比較抽象，致使學生學習和理解上的困難。通過動手實踐操作、證、設計和觀察結果能激發學生學習興趣和熱情，讓學生能夠真正理解和掌握理論課程中涉及的計算機各部件構造及其工作原理、設計方法。目前，我校計算機組成原理實驗是采用專用實驗箱TDN-CM++來完成的，具體實驗項目包括運算器實驗、存儲器實驗、控制器實驗、總線實驗等各部件實驗以及簡單的模型機設計實驗。實際實驗時，教師給出實驗要求、連線圖及步驟，學生只要按老師給出的連線圖進行連線并按照實驗步驟撥動實驗箱上的相應控制開關，觀察信號燈顯示情況就可以完成實驗，對實驗原理學生有時并不能完全理解，更是缺乏對實驗過程中出現的錯誤進行分析和解決能力。另外，我校計算機組成原理實驗課基本上是兩至三個學生共用一個實驗箱。具體是由其中一個學生負責連線和操作，其他學生只做簡單的配合工作，更有甚者在旁觀看或是玩手機。以上諸多問題導致學生學習興趣下降，動手能力較差，更談不上準確地分析問題和解決問題。
2 課程教學改革的探索和實踐
多年來，為了提高計算機組成原理課程的教學質量，讓學生能夠具備扎實的理論知識，同時擁有較強的動手實踐能力，具備一定的創新思維能力，我從多個方面對計算機組成原理的理論和實踐教學進行了積極的研究和實踐。
2.1 擴充新知識提高學生學習興趣
計算機學科發展極其迅速，尤其是硬件的更新換代更是日益頻繁。因此，教師在實際課堂教學過程中，在突出重點知識的同時可以讓學生了解一些最新的前沿動態和硬件成果，這樣一方面可以極大地提高學生學習該課程的興趣，另外還可以增加他們學習的動力，幫助他們明確今后學習和努力的方向。
2.2 改進教學模式，優化教學方法
計算機組成原理課程的教學目標是讓學生掌握計算機的工作過程，理解各個功能部件的工作原理、設計方法，建立整機概念[7]。該課程最大的特點就是內容較多、知識面較廣、概念比較抽象、難度較大。如果我們還是采用傳統的“填鴨式”教學模式，硬性地將知識點灌輸給學生，并不能達到課程的教學目的，我們更應該給學生傳授的是學習這門課的思想和方法，也就是教會學生如何學好這門課，即一種學習的思想、一種學習的方法。首先，我們應該調動學生的學習興趣，讓他們克服那種畏懼心理，變被動學習為主動學習。因為“要我學”和“我要學”是完全不同的兩種學習態度。這種積極性的調動一方面靠老師的正確引導，讓學生對學習充滿興趣，能夠樂于學習，從學習中感知快樂和成功；另一方面靠老師講清楚該課程的地位和作用，同時一定要有一個引人入勝的開頭，即讓學生對該課程充滿好奇心和求知欲。其次，我們應該教會學生如何去學習這門課。在整個課程的學習過程中要有質疑的精神，即能夠不斷提出問題，進而分析問題、解決問題，從而加深對知識點的理解和融會貫通，不斷培養學生的創新思維能力和計算機思維方式。
好的教學模式必須要有行之有效的教學方法作為支撐。教師的教學方法直接影響學生的學習方法。目前，對于計算機組成原理這門課，我校仍然采用以教師為中心的教學方法，這種方法雖然可以使學生快速獲得對該課程知識點的理解，但卻不能幫助學生搭建自己的知識框架和結構，他們往往只是采用表層的學習方法來記住教師所講授的知識點，而不能靈活的運用這些知識點，更談不上融會貫通。針對計算機組成原理課程的內容和特點，作者認為我們應該改善教學方法，可以采用“啟發式”和“形象化”相結合的教學方法。所謂“啟發式”教學就是教師通過課堂提問和適當引導，讓學生理解相關知識點和教學內容，并提高他們分析問題和解決實際問題的能力。比如在講解控制器之前，可以引導學生去思考，機器指令究竟是如何執行的，執行過程中的每一個操作控制信號是如何產生的呢？可以讓學生帶著這個問題繼續下面微程序控制器工作原理的學習。所謂“形象化”教學方法，主要是針對計算機組成原理課程中艱澀難懂的概念、原理等，通過借用生活中比較通俗易懂的例子，讓學生通過類比去理解相關知識點。例如，教師在講到內存和cache的地址映射問題時，可以將全校的全體學生比作內存塊，而將學校的閱覽室比作cache。全體學生的數量是明顯多余閱覽室中座位的數量。在全相映射中，映射規則就是任何一個學生可以坐到閱覽室中的任何一個座位上，只要這個座位是空的，相聯存儲器CAM可以看著閱覽室門口的登記表。再比如在講解總線定時方式時，可將其比作4*100接力賽，是采用同步定時還是異步定時看具體情況。
2.3 搭建微信平臺，分享教學資源
隨著智能手機的普及，現在所有的學生幾乎是人手一部，而且都有微信號，基于這個現狀，我們可以考慮創建一個計算機組成原理課程學習的微信平臺，共享學習資源，讓學生可以隨時隨地訪問該課程資源，隨時隨地進行自主學習。在該平臺上教師可以公布與計算機組成原理課程相關的所有資源，包括理論資源和實驗資源，讓學生及時了解你的課程進度安排、教學計劃等相關內容。另外，通過微信平臺，教師還可以提供全天候的在線答疑，避免學生學習過程中問題的累積。通過該平臺還可以建立相關知識的鏈接，最大程度地擴大教學空間，讓更多的學生通過網絡平臺能夠更好地進行學習，更加靈活學習計算機組成原理這門課。
2.4 實踐環節
計算機組成原理這門課程對實驗要求比較高，實踐教學對深化理論教學、促進學生更加深入理解相關知識點具有非常重要的作用，也是培養學生學習能力、工作能力和創新意識的重要途徑[8] 。針對目前我校實驗教學存在的弊端和問題，作者提出了兩點改革建議。一是加強實驗課堂的管理，要求學生做好實驗課前的預習和課后的總結，預習不好的不讓進實驗課堂。在實驗過程中，老師可以針對具體實驗提不同的問題，將學生的回答情況作為實驗考核的一部分。同時，實驗過程中還可以通過小組之間的互相提問和回答加深對該實驗原理和操作的理解。二是增加實驗課時，即增加計算機組成原理課程設計，具體可將課程設計安排在緊隨課程開設學期之后的假期中。通過課程設計，讓學生完成一個綜合的設計型實驗，比如復雜模型機的設計，可以8條指令為例。學生分組合作完成，最終可以答辯和實驗報告形式提交結果。這樣既能使學生加深對理論知識點的理解和掌握，提升學生硬件設計能力，又能培養學生綜合運用所學知識來分析和解決實際問題的能力。
3 結束語
計算機組成原理作為計算機及相關專業的核心課程，面 （下轉第113頁）
（上接第108頁）
臨諸多問題。本文針對該課程在理論和實踐教學過程中存在的主要問題，從教學模式、教學方法、教學內容和實踐環節等方面進行了改革研究和探討，提出在教學中結合最新進展擴充教學內容，改進教學模式，優化教學方法，以提高教學質量，培養學生的創新思維能力。但要從根本上解決問題，還需各方面的共同努力，必須大力提高任課教師的教學和設計開發能力，以提高學生的創新思維能力為首要任務，才能培養出全面發展的綜合性人才；同時需要對培養體系和培養目標進行合理的定位，以適應計算機發展的需求。
參考文獻：
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計算機的組成和工作原理范文3
關鍵詞:考研;計算機組成原理;課程改革;教學方法
2009年以前計算機考試是各個學校自己命題,根據各個學校對考生的要求和學校老師的研究方向確定不同的考試科目。一般從數據結構、組成原理、操作系統、計算機網絡這四門課中挑選兩到三門來考。不同學校的試題難度相對不同學校的學生存在有非客觀的因素。為使學生在計算機專業課考試中有一個客觀的評價,教育部針對這個問題提出了統考科目。眾所周知,計算機學科整個課程體系粗略可以分為軟件理論和硬件理論兩部分?！皵祿Y構”是軟件課程的基礎,“計算機組成原理”是硬件課程的基石。在這兩門課程的基礎上,操作系統講述的是如何使計算機展現給用戶強大而易用的功能。隨著網絡應用的興起,計算機網絡運行基本原理也顯得越發重要起來。因此,將這四門課被選定為計算機專業研究生入學考試考查的課程還是比較科學的。計算機專業考研統考給我們的計算機教學提出了新的要求。
1 “計算機組成原理”考研大綱解析
1.1大綱考查目標
首先我們要知道考研大綱的考查目標,大綱中明確指出了課程的考查目標為:
(1) 理解單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式,具有完整的計算機系統的整機概念。
(2) 理解計算機系統層次化結構概念,熟悉硬件與軟件之間的界面,掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法。
(3) 能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法,對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析,并能對一些基本部件進行簡單設計。
1.2大綱解析
從大綱的考查目標以及近兩年的真題中可以看出“計算機組成原理”課程的教學內容不僅要傳授有關硬件設計的課本知識,更要重視理論知識與實踐過程的結合,將知識綜合靈活運用,重視學生綜合能力和創新能力的訓練和培養。本課程應該著重培養學生關于計算機硬件系統方面的3種能力:即計算機硬件系統的認知能力、設計能力與創新能力。課程主要通過對計算機各功能部件的組成及運行原理的分析、講解和配套實驗,培養學生對計算機硬件的系統級認知能力。通過對數據的機器表示、運算方法及運算部件的組成等知識點的講解和實驗,使學生掌握計算機的運算特征;通過指令系統的相關知識,使學生掌握計算機系統匯編級的結構特征和基本操作描述方法;通過存儲系統的詳細講解和實驗,使學生能從容量、速度和成本的角度理解多層次存儲系統的組織結構和工作原理;通過CPU及控制單元的功能和結構的詳細分析,結合指令執行控制的深入講解和實驗,使學生理解計算機系統指令執行的實質和控制單元的基本實現方法;通過總線、輸入輸出接口及外部設備等知識的講解,使學生了解計算機系統內部、計算機系統與外部的交互方式。
2教學方法探討
2.1教學內容設計
通過對大綱及其所涉及的知識點的分析來看,“計算機組成原理”考研大綱首先要求學生了解各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式,具有完整的計算機系統的整機概念。也就是要求學生既能夠從全局或宏觀的角度掌握計算機硬件系統的整體結構和工作原理,又能從局部或微觀的角度理解計算機各個部件的工作過程和交互方式。任課教師不但要使學生清晰地了解所學內容在課程知識結構中的位置以及和其他部分之間的關系,還要使學生對所學內容具有清晰的脈絡和思路,這對學生全面地掌握本課程的知識具有十分重要的作用。因此,有必要研究并實踐一種有效的教學模式,使學生從微觀層面掌握課程知識單元、從宏觀層面建立該課程知識體系,進而培養學生關于計算機硬件系統的認知能力、設計能力和創新能力[1]。
在實踐中,我們從知識與能力兩個層次,課堂與實驗兩個環節對“計算機組成原理”課程與實驗體系進行了詳細設計,采用自頂向下的教學思路,建立了一種從整體功能推進到局部組成、從微觀實現抽象到宏觀結構的層次化課程內容設計模式。通過提出問題、分析問題、分析功能需求、探討解決思路、總結功能特征、介紹設計與實現細節的教學內容展開模式,分別對存儲系統、計算單元、控制單元和輸入輸出系統的教學內容進行設計,貫徹局部組成體現整體功能、微觀實現體現宏觀結構的教學內容設計思路,同時突出“功能分析”和“結構設計”兩條主線。
2.2教學方法
在實際教學過程中,有些學生,甚至老師認為各硬件課程之間的銜接并不緊密,互不相干。有的教師講到的知識點如果用到了前導課程的知識,很多老師在這里就只是一筆帶過,沒有將前導課的知識點和本課程銜接和過渡起來,而知識之間的貫穿、聯系去靠學生自己去領悟,這樣的教學效果可想而知。因為課程與課程之間的聯系內容對同學們對舊知識的加深和對新知識的理解起著非常重要的作用,教師明確將這種銜接和過渡告訴學生,學生才能在大腦里形成一個嚴密完整、一環扣一環的硬件體系[2]。
在培養學生對計算機硬件的系統級認知能力的基礎上,我們通過對運算部件、存儲系統、指令系統、控制單元、整機硬件系統的設計方法等知識的講解,結合相應設計實驗,培養學生對計算機硬件系統的理解和設計能力。在設計能力培養的具體方式上,可通過課堂講授、課后練習、配套實驗等形式分層次實現。如課堂講授可重點介紹系統和部件的設計方法和設計過程等內容;課后練習可進行框架性設計;配套實驗可圍繞規范、典型的模型系統,從功能部件的實現開始,直至最終設計出一臺具備基本運算能力和存儲能力、支持有限指令集的計算機設備。從而達到驗證功能部件和系統的功能,掌握必要的硬件描述語言、設計工具及仿真環境,體驗計算機硬件系統的設計過程,掌握相關硬件設計技術與方法等目的。
課堂教學和實驗應著力培養學生的創新意識和創新能力,在培養學生認知和設計能力的基礎上,通過對計算機硬件系統不同階段面臨的問題及其技術發展的分析和探討,體會在特定的技術條件下的創新思維;針對計算機硬件系統面臨的新問題和新需求,結合新技術向學生介紹該領域的技術發展趨勢,引領學生突破思維定勢,以此培養學生的創新意識。通過集成計算機組成原理、操作系統、編譯技術等課程知識內容的綜合課程設計,培養學生的基本創新能力。
3教學方法實踐
在教學中筆者還有意識地運用以下一些方法。
3.1多媒體教學
“計算機組成原理”傳統的教學方法是采用粉筆加黑板的教學方式,教學手段單一。很多工作過程都發生在芯片內部,看不見也摸不著,內容很抽象,而且電路圖、時序圖也非常多。如果總是空講或是單憑老師在黑板上畫是遠遠不能滿足授課需要的。要解決這個問題,就得充分利用現代的多媒體手段,上課的時候通過多媒體課件,使同學們有一個直觀的、感性的認識,同時擴大學生的知識面。比如:要講解CPU執行指令的時候,最好制作一個能反映 CPU每一步工作流程的動畫,動畫生動地反映了計算機指令被執行的詳細過程,指令如何流動,數據如何獲取,結果如何存放。這樣就能使同學們直觀地獲得感性認識,同時也加深了大家對理論知識的理解和記憶。
3.2啟發式教學
啟發式教學是指教師有意識地提出一些現象或問題去引導學生思考。例如,講解加法器的時候引導學生思考:ALU內部有加法器,那么有減法器嗎?教師進一步引導:補碼出現的意義是什么,補碼如何實現減變加?經過啟發引導,學生把前后兩個看似孤立的知識點有機聯系在一起,構成完整的知識體系。
3.3類比教學
類比教學是在授課過程中將一些概念、策略和思想等與現實生活中的生動事例進行關聯、類比。使學生更容易理解和牢固掌握教學內容、抓住關鍵思想。例如:為了便于理解指令尋址方式,用生活事例類比:你想找張三,如果張三與你在同一辦公室,在辦公室可直接找到他,這相當于立即數尋址;如果張三與你不在同一單位,但你知道他的家庭地址。根據地址到張三家可以找到他,這是直接尋址:如果你不知道張三的地址,但是你知道李四的地址,而李四知道張三的地址,可以通過李四找到張三,這就是間接尋址。再如,把存儲層次中的映像規則與閱覽室的位置分配進行類比;把局部性原理與衣柜里存放什么衣服以及電腦的桌面放什么圖標相關聯;把流水線技術與工業流水線進行類比等[3]。
還有在講述計算饑存儲系統時,學生對Cache在計算機系統中的作用不能準確把握,此時可以列舉:假沒學生要找一個同學的電話號碼,一個途徑是從整個城市的電活號碼薄中去查,另一個途徑是在自己隨身攜帶的手機通訊錄中去查,顯然在手機通訊錄中去查會快得多。這例子形象地說明了在Cache中獲取數據會比在主存中獲取數據更快,另外也說明了Cache的另一個特點:雖然存儲容量有限,但所存儲的信息是較常用的。又例如教學總線寬度的慨念,可借助于城市道路寬度來類比說明。
3.4根據教材內容補充最新的實用知識
計算機技術的迅速發展和教材的出版周期的不協調,使得教材中部分知識顯得較老或過時,這也是造成學生學習興趣不高的原因之一。因此,教學過程的每一環節,都盡量補充一些當前最新技術的發展情況和新型元器件的介紹。讓學生不但能在該課程中學習到理論知識,還能開闊眼界并學習到實用的知識,從而有效提高學習積極性[4]。如:在講述內存的存儲單元工作原理和讀寫工作周期時,也可以補充一些與當前流行的計算機內存的相關知識,如SDRAM、DDR、DDRII等,以及內存工作參數如PC150、DDR266、DDRII800等。又如:講存儲器時,也可以補充ROM、PROM、EPROM、EEPROM,使學生在比較中了解這幾種存儲器的區別和發展歷史。在輸入輸出系統教學中,需要指出哪些技術和設備已經過時,讓學生清楚了解輸入輸出系統的發展過程。同時補充一些當前最新的輸入輸出設備的發展、技術和性能,如 U盤和串行硬盤存儲系統、液晶顯示系統等。由于這些最新的技術和產品是學生經常接觸到的,相關知識容易吸引他們的興趣,讓學生清楚地理解教材內容究竟有哪些實際應用,可以讓學生在學習理論知識的同時也學到一些與實踐和應用相關的知識。這樣,使學生對知識的記憶不再孤立,而能進行關聯記憶,產生較好的教學效果。
4結語
總體來說“計算機組織原理”課程的難度還是較高,在計算機專業課里占到45分。在學習的時候要特別注意以下幾點,第一要正確理解大綱的基本概念,掌握概念的一些要點;第二把概念和原理聯系起來,不要孤立學習某一部分,要關聯起來,因為計算機各個部件之間本來就是一個相互聯系的整體;第三要把握重點、難點,主次分清。
以上是筆者在多年“計算機組成原理”教學改革摸索過程中的一些心得體會,歸納起來就是:通過合理組織硬件課程的知識內容,使它們詳略得當,突出重點;充分結合實際,引入當前的許多實例來豐富學習的內容,提高同學們的學習興趣;采用新的教學方法,使用多種教學工具充分調動同學們學習的積極性和主動性,提高學生對計算機組成的實際分析、設計和動手操作能力。通過以上這幾個方面來提高課程的教學水平和教學質量,促進課程的建設與發展。在教授知識的同時,作為教師也應該不斷學習提高,加強學科科研,立足教學,只有這樣教師才能把“計算機組成原理”課程講好,學生才能更加深入地理解和掌握課程內容,對考研大綱所要求的各個知識點才能更加融會貫通,當然也能夠取得較為理想的考試成績。
參考文獻:
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Discussion of Teaching Method to the Principles of Computer Organization
under the Environment of National Unified Exams
WANG Ding-lei
(Anyang Normal University, Anyang 455002, China)
計算機的組成和工作原理范文4
關鍵詞：計算機；瓶頸；兼容性
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)12-2805-01
1計算機各硬件工作原理
計算機按工作原理分為：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備。這樣的分類，難以理解，通俗點來說，整個計算機的工作流程是：由輸入設備接受到外界信息，然后交由運算器和控制器（稱為CPU）處理信息，運行的臨時數據存儲在內存里，而應用程序和用戶數據則存儲在外存設備（如硬盤）里，再由輸出設備將處理結果送到外部設備。
2計算機應用的需求
這個應用的需求分為專業用戶和一般用戶，專業用戶對于硬件的要求是有獨特性的；比如圖形處理專業用戶對于顯卡的性能要求比較高，一般都選擇專業顯卡比較合適。而一般用戶對于硬件的要求是偏向于商務和娛樂兩個方面的。雖然并非專業，但是現在鋪天蓋地的3D游戲，全高清視頻，對計算機硬件性能的要求也并不低。
3計算機各設備如何搭配問題
首先，計算機的重要三大件:CPU、內存、硬盤。如果只是一般用戶，現在的新款CPU大概都能滿足需求，而內存早已經是白菜價格，2G以上的容量似乎是標配，至于硬盤，瓶頸就在于此。很多人不明白還是在一味的強調CPU的性能，硬盤速度跟不上，結果整體的性能并沒有得到發揮。傳統機械硬盤的速度早已被內存的速度甩的遠遠的，而SSD（固態硬盤）價格普遍比較高昂，但是性能絕對比機械的硬盤要好很多倍以上。所以我們可以選擇小容量的SSD搭配大容量的機械硬盤來組成外部存儲器，這樣一來，SSD可以作為系統盤，而龐大的數據存儲在機械硬盤，整體性能就得到很大的提高。除此之外，顯卡和主板也很重要，顯卡決定了圖形性能，而主板更加是為整個硬件系統的穩定運行提供保障。顯卡應根據自己的需求而酌情選配，主板應該選擇同性能級別中做工中上乘以上的型號，絕對不可以忽視了它的重要性。
4計算機硬件兼容性問題
1）從U談起——那些在售CPU的接口。
如今主流CPU接口分為四大類：LGA 1155接口、FM1接口、LGA 2011接口、Socket AM3+接口，這四種接口分別對應相應型號主板：LGA 1155接口推薦選配H61主板、H67主板、Z68主板；APU系列處理器，原生FM1接口設計，FM1新接口讓上代AMD 8系列主板無法兼容，所以APU整合平臺需要選用兼容APU接口的A55/A75主板；LGA 2011接口兼容的主板型號是X79；Socket AM3+接口需要搭載AMD 890主板。
2）獨顯很重要——顯卡兼容看尺寸。
獨立顯卡發展至今其處理器圖像的性能成指數增長，如今高端非公版、公版獨立顯卡尺寸只能用巨大來形容。顯卡散熱量也是一個需要考慮的問題，無論是組建顯卡交火、SLI多卡的都需要注意顯卡的熱量排放空間、排放效率。大尺寸機箱是獨立顯卡首先應該考慮的，大尺寸機箱內擁有保障顯卡正常散熱的風道。顯卡與顯卡風扇的兼容性問題也是需要關注的。顯卡風扇在顯卡運行時會保持非常高的轉速運行這也導致顯卡散熱器損耗。尤其是在灰塵大的地區顯卡風扇壽命會進一步縮短，選擇一個兼容顯卡的顯卡散熱器是值得注意的。顯卡散熱器要綜合機箱空間、機箱風道等因素進行選擇，必要時可以選擇給顯卡使用水冷散熱器。
3）內存不可或缺——內存兼容分型號。
閱讀CPU、主板說明書（查看其支持的內存型號），摸清支持的內存型號頻率，再挑選內存。如今DDR3內存價格非常便宜，再加上Windows 7、Windows 8系統內存占用率高于XP系統，建議以4G容量作為起步。
4）杜絕小馬拉大車——電源需匹配。
如果整機搭配一款輸出功率小于本機最低需求的功率時，該機器在運行游戲、軟件時都會出現運行不穩定現象（自動重啟、藍屏）；小馬拉大車機器長期運行甚至可以導致機器原件損壞，主板、顯卡、硬盤壽命與電腦電源供電穩定性有很大關系。
5結束語
了解計算機的工作原理，根據自己的需求，合理的去搭配各硬件的組成，分析各設備之間的兼容性問題，從而使一部完整計算機發揮出最大的性能潛力，更好的幫助我們去完成各項工作。
參考文獻：
計算機的組成和工作原理范文5
關鍵詞：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專業本科生必修的核心骨干課程之一，在先修課（數字邏輯）和后續課（計算機系統結構、微計算機接口技術）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“數字邏輯”課程中的基本數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，從微處理器數據通路設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的軟件和硬件設計思想產生深刻的影響，從而為后續的“計算機系統結構”分析系統性能優化所需硬件支持，并在系統復雜度、性能、成本問進行折中等內容提供知識準備。
當前的計算機內部結構日趨復雜、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，僅僅使用傳統的教學方法和手段很難實現教學目標，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合計算機技術的發展趨勢成為任課教師亟待解決的問題。經過多年的教學改革實踐，我們探索出一些激發學習興趣、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、多樣化教材和統一考試、重實用和重基礎幾個方面的挑戰，闡述了在教學內容、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
1.1難教與難學的困境
計算機微體系結構的不斷發展使得新概念、新技術層出不窮，為了確保授課內容貼近本領域技術發展的前沿，任課教師需要不斷地跟蹤學習國內外相關技術文獻，以掌握微處理器設計的核心技術并滲透于教學內容中，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學的證明、推導較少，也缺乏類似數據結構中的算法，學生覺得組成原理課“理論性、規律性不強”，“知識點零散”，“復習時無從下手”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，有時要用到數字電路、數字邏輯等先修課程的相關知識，學生對這些知識掌握得不夠深入、基礎薄弱，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考的矛盾
目前，國內主流的“計算機組成原理”教材很多，側重點各有不同。自2009年計算機專業研究生入學考試改為全國統一考試以來，在專業基礎綜合卷中所占比重較大的課程，如“數據結構”和“操作系統”，分別擁有比較經典的、被國內大多數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的局面。經過認真分析考試大綱，發現其中的知識點涵蓋了多本相關教材，并不局限于某一本教材。在目前考研人數居高不下的形勢下，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，在就業和考研競爭中占有優勢，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”的矛盾
上課時經常遇到學生提問：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基礎，不要為流行一時的應用技術迷惑，只有真正理解和掌握了計算科學的實質才能在今后的研究和工作中選準方向。當前國內計算機硬件人才培養弱化，軟件人才需求旺盛且待遇較高的現實情況，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計者對系統中硬件的理解程度、操作系統的設計者也需要有較強的計算機組成與設計的背景知識等意識。
2 教學改革與實踐
經過多年來對組成原理課程進行的教改實踐，為達到培養學生具有扎實的理論基礎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合理組織教學內容
在教學內容的安排上，將“計算機組成原理”課程的重點放在指令系統、運算器、控制器的設計上，對于重點內容講深、講透，其他部分則通過學生自學或討論課講授。對于核心教學內容，按照基本原理、簡明示例、真實計算機系統舉例3個層次逐層遞進安排。
2.1.1基本原理是基礎
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，具有穩定性和通用性，是學生一定要掌握的內容。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，設計了如下的教學步驟：首先說明計算機系統是對人腦功能的模擬；然后分析人腦具有的感知、存儲、分析、輸出和協調能力，從而引出馮·諾依曼計算機與上述功能對應的5個主要功能部件：輸入設備、存儲器、運算器、輸出設備和控制器；接下來，在后續章節的教學中，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，不至于淹沒在繁復的細節中。通過精心設計教學步驟，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，強調所謂“尋址就是根據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，從操作數可能的存儲位置出發分析各種尋址過程，突出尋址方式與數據通路設置的相互作用關系，從而引出計算機內部兩種主要信息流之一——“數據流”的概念。
2.1.2模型計算機作為簡明示例
模型計算機系統處于基本原理和真實計算機系統兩個層次之間，具有基本的計算機系統功能而刪減了性能、成本等，優化了技術細節，學生運用所學習的基本原理知識就可以完成模型機的設計和分析。通過設計實現一臺簡單的模型計算機系統，增加學生對所學知識的理解深度和應用能力。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、設計模型計算機數據通路的實踐，學生對指令格式與尋址方式、尋址方式與數據通路設計之間作用關系的理解更加深刻，在印證理論知識的同時加深了對基本原理的理解。
2.1.3以真實計算機系統作為實例
以真實的計算機系統舉例，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計的技術發展前沿。在教學中，我們分別以精簡指令集（RISC）和復雜指令集（CISC）兩種處理器架構的代表MIPS和Pentium為例，說明不同的計算機系統設計理念產生了不同的寄存器設置、內部數據通路設計、時序控制方式及中斷等外設控制方式。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架構和RISC架構計算機的區別，為后續的系統結構課程學習打下良好基礎。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的縫隙，既注重基礎又體現了時代特性。
2.2靈活運用多種教學方法
根據組成原理課程特點，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動
在講授新的單元內容之前，先對上一個單元進行簡單扼要的總結，然后利用“接下來的內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容；同理，在介紹乘除法器設計時，也通過設問方式，讓學生自主選擇適合的機器數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，發現好的思維方法，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實踐操作，激發學生學習的積極性和主動性。例如，在講授控制器內容時，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行幾條指令的最簡單模型機的示例來說明控制器設計的5個基本步驟：擬定指令系統、確定數據通路、安排時序、編寫微操作時間表和微命令序列、控制邏輯實現。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可擴展性的難易程度。
2.2.3合理設置課后習題
為方便學生課后復習，我們遵循驗證所學、啟發思考的選題思路，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計的習題；二是針對基本理論的運用和應用而設計的習題。教師通過了解第一類習題的完成情況，可以及時發現教學中的問題，對于學生普遍掌握不好的內容可以采取適當的方法進行補充，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生在芯片內部，內容很抽象。本文利用計算機動畫演示各部件連接關系、數據流、控制流以及工作時序等內容，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行指令流程等內容，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觀看，提高了知識傳授效率。此外，還建設了組成原理課程網站，把講課的視頻、相關資料和自測系統放到教學網站上，方便學生課后學習和進行自我評價。另外，提供一些相關的硬件知識網站和論壇的鏈接，鼓勵學生通過網絡自主學習，擴大知識面。
2.4加強實踐教學環節
“計算機組成原理”屬于工程 性、技術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節。哈爾濱工程大學計算機科學與技術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容的研究，并在原有講義的基礎上編寫了系列實驗教材。
2.4.1實驗課程設置
實驗教學內容可分為3個層次：基礎驗證型實驗、設計應用型實驗和綜合設計型實驗。3類實驗難度依次遞增，分別在組成原理實驗箱和FPGA開發板上進行（見圖2）。
1）基礎驗證型實驗。
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，實驗目的是讓學生掌握實驗系統單元模塊的內部結構及相關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中的作用。通過基礎驗證型實驗，學生加深了對理論課教學內容的理解。
2）設計應用型實驗。
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的運算器設計實驗中，學生設計并實現一個16位運算器，實現基本的算術和邏輯運算，完成后下載到FPGA開發板上測試。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計方案。
3）綜合設計型實驗。
在前面已完成的各功能部件邏輯設計的基礎上，要求學生設計一個16位RISC架構的模型計算機，并在FPGA開發板上實現。該類實驗幫助學生掌握微程序控制計算機的設計方法，加深了解微程序的特點，理解指令流和數據流的流動過程，建立起整機概念。微程序設計技術是計算機組成原理理論教學中的一個難點，核心內容是理解在微程序的控制下處理器如何完成基本數據的通路操作。內容涉及時序安排、微指令編碼方式、微程序設計等許多概念，學生感覺難以理解。綜合設計實驗使學生從微觀角度分析微程序執行的整個過程，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上，整理編寫了《基于FPGA的硬件系統設計實驗與實踐教程》，該書已由清華大學出版社出版發行。該書基于可編程邏輯器件開發平臺，配合“數字邏輯”、“計算機組成原理”和“計算機系統結構”等課程的實驗內容，通過浮點運算電路、有限狀態機、RISC模型機設計等實驗用例的訓練，使學生了解數據在計算機中的表示、傳輸、處理，以及控制信息是如何完成對計算機系統進行控制的，建立起計算機系統的整機概念。采用FPGA芯片實現硬件設計實驗，具有開發速度快、方便、可靠等優點，并且基于SRAM工藝的FPGA芯片可以反復編程，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的計算系統設計已經在無線通信、工業控制等諸多領域得到實際應用。在計算機專業硬件課程的實驗教學環節中引入相關內容，對于提高學生實際動手能力和就業競爭力都有非常大的幫助。
計算機的組成和工作原理范文6
關鍵詞：計算機組成原理 教學大綱 實驗內容
《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業的一門專業核心課程，在整個專業課的教學中起到了承上啟下的作用。通過對這門課的學習可以使學生掌握計算機硬件的基本設計與分析方法，建立起計算機整機工作的概念。
隨著計算機技術快速發展，計算機的硬件不斷更新換代，《計算機組成原理》課程呈現知識面廣、內容多、更新快的特點，學生普遍感到這門課程難學、概念抽象、感性認識差。學生在學習上表現為一是興趣不足，二是方法不當，三是自控能力弱。本文就如何開展計算機組成原理的教學與實踐，進行一些粗淺的嘗試與探討。
一、因材施教，制定特色的教學大綱
教學大綱是規范教學工作、科學嚴謹地指導教學的一個重要依據。教學大綱制定的好壞，直接關系到教學執行情況和教學質量的優劣。制定出切實可行的教學大綱，是課程建設的重要工作之一。在教學過程中，筆者嘗試從教學內容的改革、課程時間的分配、實踐內容的修改三個方面來制定合適的大綱。
1.教學內容的改革
本課程的基本教學內容主要討論了計算機單機系統的組成原理及其內部工作機制，包括各大部件的工作原理、邏輯實現、設計方法及其互連構成計算機整機的技術。主要強調計算機的基本原理、基本知識和基本技巧的訓練。通過本課程的學習，要求學生掌握計算機硬件的設計與分析方法，建立起計算機整機工作概念。要實現教學內容改革要以基本教學內容為基礎，針對本課程的特點和學生特點來進行。
由于課時從80學時減少為56學時，這就要求教師以課程的基本要求和課程的重難點為出發點，在有限的時間內精煉教學內容，從而完成教學大綱的要求。例如：兩位乘法運算和除法運算可以根據教學進度少講或不講。由于計算機組成原理和計算機網絡兩門課程都有循環冗余校驗碼的內容，在教學時，循環冗余校驗碼的內容重點可放在計算機網絡課程中，計算機組成原理在課程中可少講。
2.課程時間的分配
課程時間的安排要體現一些原則，重點、難點內容應該加大時間和比重，尤其對習題課比重需加大。加重習題課的比重，一方面能夠提高學生理解能力和創新能力，另一方面能夠提供豐富的教學反饋信息。
在習題課上主要針對理論課教學過程中學生尚未理解透徹、容易混淆的概念及學生自學中沒有解決的問題，進行分析和討論。通過一題多解和分析，加深學生對基本概念和基本理論的理解，起到了舉一反三、觸類旁通的作用，有助于學生在以后的課程設計中結合實際進行具體應用。在討論問題的同時，學生又會提出新的問題，如此良性循環，學生的獨立思考能力可得到培養和鍛煉。
3.實踐內容的修改
實踐內容對于培養應用型人才至關重要，是培養動手能力的主要手段。主要從三個方面著手：精心選擇實踐項目，合理設置實踐思考，增加實踐預習環節。
首先，精心選擇實踐項目，對實踐內容合理調整。例如：減少復雜模型機的實踐項目，加重基本模型機的實踐項目，雖然總體上降低了難度，但是通過巧妙設計實驗內容，加重實踐設計能力，提高學生動手能力的培養，引導學生在實驗中創新能力的培養。
其次，在實驗中合理設置實踐思考，要求學生在實驗過程中對實踐思考點做出回答。通過回答這些思考點，培養學生獨立思考能力和創新能力，拓展學生的知識面。帶著問題做實驗并且鼓勵學生自己發現問題，能夠調動學生的積極性，激發他們的學習興趣，讓他們自己學會解決問題。
再次，增加實驗預習環節，在預習環節中設置一些與實驗內容相關的基礎問題。這些問題的設置，能加深他們對實驗內容的理解。在實驗過程中，既加深了感性認識，又理解了抽象的概念，對理論教學也起到了一定的促進作用。
二、多樣化的教學方式，提高教學效果
1.充分利用類比方法，培養學生理解能力。
類比法是以相似比較為基礎的一種科學研究方法，是利用兩種事物之間某種相似關系而進行的推理。運用類比的方法，能將抽象、難以理解的模型的某個特性的理解轉換為對比較具體、形象的容易理解的模型的對應特性的理解，可以使學生加強對內容的理解，也是培養學生學習方法的一種重要手段。通過類比方法可以發現它們的共性和異性，這會使學生更好地加深對教學內容的理解和掌握。
講授CPU章節過程中，為了幫助學生建立數據通路的概念，可借助于城市自來水管網模型，它們之間有很多共性：水流通路和數據通路之間有很多類似的地方。
講解輪詢和中斷兩種程序控制方式時，借助于教師依次收作業和科代表收齊作業的事例來幫助學生理解這兩種方式的特點。
2.適當介紹本學科新技術，拓展學生的知識面。
因為計算機發展迅速，課本知識更新速度不快，所以有必要在課堂上補充新技術。例如：組織學生討論如何購買計算機，需要考慮哪些因素，在他們討論中適當引導，將硬件新技術融入到討論中。然后，布置學生查找計算機硬件發展狀況的文章。通過這次作業，學生查找文獻的能力提高了，對計算機硬件的興趣提高了，對當前新技術也有所了解了。
講解校驗碼時，引入ECC（Error Checking and Correcting，錯誤檢查和糾正）內存新技術的應用。講到CISC（complex instruction set computer，復雜指令集計算機）和RISC（reduced instruction set computer，精簡指令集計算機）指令風格時，注意介紹兩個技術的最新應用，指出技術發展是交替發展的。
3.采用多媒體技術，激發學生的興趣。
多媒體教學方式能夠使教學形象化、生動化。《計算機組成原理》課程的教學內容具有較強的抽象性和技術性，相當一部分內容是用傳統教學手段無法直觀、形象地描述的。例如：計算機內部組成的工作過程和原理，這些內容難以通過課堂講授完全讓學生理解和掌握。所以，在教學準備過程中應精心制作多媒體動畫，從而更好地提高教學效果。在指令執行的過程這一教學環節中，可以利用Flas形式讓學生更清楚地看到讀取指令、分析指令到執行指令的各種信息流的流動過程。
講解IEEE754單精度浮點數標準時，課堂上利用多媒體演示在Visual C++6.0環境下單精度浮點數在計算機中的表現形式，如：float num=5.0/32，查看反匯編結果。從而讓學生切身感受到IEEE754的應用。
講解海明校驗碼的編碼規則和校驗時，先通過講解一個8位二進制海明校驗碼的C語言實現的程序，然后讓學生編制出一個7位二進制海明校驗程序，不光將前后學過的知識融會貫通，又加深了對海明校驗碼這個知識點的理解。
多媒體手段可以運用精確、逼真、動態的圖像、視頻、聲音等多種媒體全方位調動學生的積極性，激發學生的學習興趣，強化學習效果。
4.借助網絡技術，提高學生自學能力。
現代的社會是信息化社會，網絡無所不在，已經融入到社會的各個方面。采用網絡技術，組織教學自學延伸了教學活動。由于網絡中有豐富的教學資源，在教學過程中，積極推薦學生課后上國家級精品課程網站，開展課后學習。在自學的過程中，學生的困惑可以通過電子郵件、QQ等形式與教師進行有效的交流。通過網絡途徑，不僅豐富了教學內容，而且彌補了教學的不足，提高了學生的自學能力。
三、多層次的實驗內容設置，注重學生動手能力的培養
在實驗進度安排上采用循序漸進的學習方式，形成三個層次的實驗內容。將實驗內容分為驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗，形成從部分到整體、從接受知識型到綜合能力型逐級提高的實驗內容。
1.驗證性實驗
驗證性實驗主要學習基本實驗儀器的使用，掌握基本的實驗方法和技術，了解實驗機系統結構的組成。通過設計一系列小實驗的驗證和應用，要求學生掌握實驗系統單元模塊的內部結構及相關電子芯片的基本邏輯，理解單元模塊的工作原理及該單元模塊在整機系統中的應用。
2.綜合性實驗
綜合性實驗讓學生建立整機思想，在掌握單元模塊工作原理的基礎上，掌握計算機整機系統地協調運行。為了達到這一教學目的，我們在教學內容中安排一定量的綜合設計實驗，要求學生通過一系列此類實驗，掌握整機運行模式，讓學生通過實踐，建立牢固的整機思想，進一步深刻理論知識。
3.設計性實驗
設計性實驗是原理應用能力的培養階段。通過這一階段的系列實驗，要求學生能利用在第二階段建立的整機思想，對指導教師提出的課題任務，提出解決方案，陳述原理的應用，自主設計實驗所用的單元模塊以及實驗步驟，進而通過實踐得出實驗結論。學生在這一階段，通過自主實驗的設計，從成功與失敗交替中受到訓練，得到整體素質提高。比如：指令系統的設計，要求學生根據設計中對計算機功能和組成的要求來完成對指令系統的設計。
總結
本文主要從教學大綱的制訂、多種教學方式的融合、多層次實驗內容設置三個方面進行了計算機組成原理教學與實踐一些初步嘗試。在教學過程中，應從培養學生的學習興趣入手，加強學生學習動機的培養，以學生為中心，發揮教師和學生的積極性，提高計算機組成原理的教學質量，努力培養應用型、創新型人才。同時，我們也清楚認識到教學改革是一個逐步深化的長期過程，廣大學生和教師自身的素質有待發展和提高。
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