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計算機硬件系統的概念范文1
關鍵詞：計算機硬件技術基礎；教學改革；教材建設；教材分析
隨著計算機硬件技術的發展和普及，大學生接觸到的計算機硬件設備無論從種類還是功能都比之前有更多的樣式，并具有更快的發展趨勢。計算機硬件有關產品已經成為人們日常生活中必不可少的生活用品，具有明顯的日常化、集成化、工具化的發展趨勢。在計算機硬件新的發展階段，讓學生們掌握基本的計算機硬件原理，熟悉各類硬件接口技術，懂得計算機硬件產品的基本運行方式，是各學科各專業教學體系建設中重要的一個教學和實踐環節。
計算機硬件技術基礎課程是普通高等學校理工科專業的一門重要的計算機技術公共基礎課程，也適合非理工科的其他專業學生選修。該課程是學生學習和掌握計算機硬件基礎知識、了解計算機硬件發展、熟悉硬件原理及接口技術的主要課程。
1課程現狀和問題分析
2006年，教育部高教司將微型計算機原理和微機接口技術等課程精簡整合為計算機硬件技術基礎，并明確提出了該課程是針對大學非計算機專業的理工類本科生設置的6門典型核心課程之一。
2009年，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會將“微機原理與接口技術”確定為計算機基礎教學的核心課程之一。該課程建議面向電類專業授課70學時，實驗20學時；面向非電類專業授課48學時，實驗10學時。[1]
課程名稱及學時上的變化，一方面顯示教學指導委員會對計算機硬件類課程的重視，同時也反映出在大學課堂上如何引入計算機硬件公共基礎課程還存在爭議。事實上，計算機硬件類課程在實際實施中存在很多實際困難和問題，導致全國大多數高等學校沒有開設此類計算機基礎課程，部分開設微機原理與接口技術課程的學校往往由非計算機類專業教師開設并講授，不歸屬于計算機基礎教學范疇。主要有以下三方面原因。
1) 課程定位不清晰，學時很難落實。計算機硬件技術基礎課程如果作為計算機技術基礎課程，應該主要放在大二，兼顧大三授課，面向沒有數字電子基礎的學生，作為選修課，以32學時為宜。然而，計算機基礎課程教學指導委員會規劃的微機原理與接口技術主要面向大三、甚至是大四學生開設，學時數量超過60，甚至在90，還需要數字電子方面的先導課，很多高校在學時、先導課等角度都無法將該課程編排進教學大綱。
2) 現有實驗條件落后，學生難有興趣，硬件投入較大。傳統授課中，計算機硬件技術基礎所安排實驗需要借助定制的實驗箱完成實驗[2]，而實驗箱的投入成本較高，新實驗開發受限，使用效率較低，教師和學校往往都沒有熱情開設該課程。另外一些課程僅以匯編語言或單片機技術作為實驗內容，技術廣度不足，僅適合小部分特色專業。
3) 教學內容落后，教材急需建設。無論是計算機硬件技術基礎還是微機原理與接口技術，講授內容仍然以計算機專業的80x86、匯編語言、可編程接口芯片等內容為主，沒有結合計算機硬件近10年來新技術和新產品的發展。由于課程面向非計算機專業學生，這種專業性很強的內容很難符合學生們的學習預期?？v觀5年內新出版的相關教材，所講授內容的絕大部分與10年前(2000年左右)教材的教學內容一致，教材改革和建設需求迫切。
本文從面向大二兼顧大三的計算機公共基礎課角度出發，全面分析整理了2005年后出版的《計算機硬件技術基礎》相關教材的教學內容和實驗內容，客觀還原已出版教材現狀，尋找教材建設的薄弱環節和問題，從而為進一步教材建設理清思路。同時，本文結合北京理工大學的教學改革情況，給出了進一步加強教材建設的思路和方法，希望能夠為計算機硬件類公共課更為廣泛的進入大學課堂提供參考建議。
2教材情況概述
為了全面還原計算機硬件技術基礎課程教材建設情況，我們對2005年之后出版的相關教材進行了匯總，合計34本，如表1所示。
從表1可以看出，34本教材來自于13個出版社，其中，正式本科教材26本，教學實驗指導書等教輔類教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高職高專教材2本。后面，我們將主要對本科和高職高專共28本教材進行分析。
3教材分析與問題匯總
3.1教材組織和定位分析
課程教材定位指教材的受眾面，我們根據教材介紹中作者對教材的定位說明分成四類：電學為主的理工類專業、非電學為主的理工類專業、非理工類專業、各學科專業(內容難度偏低，適用于所有學科開展教學)。其中存在一本教材劃分到多個類別的情況。
表1中教材(含本科和高職高專教材)共28本，根據上述劃分，各教材定位如表2所示，其中，高職高專教材由于教學內容較為實用，被劃分到各學科專業類別中。
根據教材的不同定位，圖1和圖2分別給出了教材章節數、頁數、實驗數的統計值。
從這兩個圖中可以看出，針對電學為主的理工科類專業(編號為A)的計算機硬件技術基礎教材頁數最多，章節最多，實驗最少(數量為0)?？梢钥闯觯壳斑@類教材主要以理論講授為主，定位中缺少實驗內容，內容覆蓋面廣泛但缺乏實踐性。實際中，這類課程是從“微機原理”精簡而來，內容變化不大。
針對非電學為主理工類專業(編號為B)的教材章節最少，平均實驗數為1?？梢钥闯觯@類教材的建設思路是講授基本的計算機硬件知識，簡單的開展少量實驗。實際中，這類專業往往在大三、大四會講授“嵌入式系統開發”、“單片機”等硬件類相關課程，為此，針對大二為主的計算機硬件技術基礎類教材在內容上比較基礎并為后續課程有所保留。
對于非理工類和各學科專業的教材，章節數量相對較多，實驗數量也比之前有所增加?？梢钥闯觯@類教材的建設思路是使學生掌握較為全面的硬件知識，并有一定的動手訓練。實際中，非理工類專業在本科階段最多能夠學習一門計算機硬件技術相關類課程，為此，教材建設思路反映了全面性和實用性。
綜合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《計算機硬件技術基礎》相關教材主要針對四類不同的受眾學生，教材組織上偏重于內容講解(尤其是針對理工科學生的教材)，總體建設思路還停留在講授計算機原理的階段，無法體現當今計算機硬件日?；⒓苫?、工具化的發展趨勢。突出問題是教材配套實驗很少，實踐性差。
3.2教材實驗分析
表1中28本教材和6本實驗指導書一共記錄了109個實驗。根據各實驗特點，我們將所有實驗分為四類：實驗箱實驗、芯片實驗、匯編語言實驗和PC機實驗。各分類描述如下：
實驗箱實驗：指依托于特定實驗箱的實驗，針對該課程的實驗箱往往是從其他課程的實驗箱中裁減下來的，種類較多且良莠不齊，沒有公認的標準；
芯片實驗：指基于單片機或者接口芯片的實驗，包括：8051系列單片機、計數器芯片8253、定時器芯片8254、并口芯片8255A、中斷芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。這類實驗專業性強，應用性差，適合特定專業或者大三以上的學生；
匯編語言實驗：指匯編語言程序設計實驗，編程訓練不是該課程的主要目的，這類實驗盡管能夠讓學生對計算機硬件有一定了解，但程度有限；
PC機實驗：基于PC機的實驗，包括：model安裝、存儲器測試等。目前，這部分實驗內容受到學生喜愛，可以鍛煉實際能力，易于推廣，但如何讓學生了解到CPU、存儲器等核心部件內部的工作原理，需要創新性設計。
圖3給出了109個實驗在組織結構、運算控制器、存儲器、IO和其他等6個方面的統計。從圖中可以看出，大部分實驗都集中在IO方面，反映出這部分實驗內容很重要，也是教材的主要內容。相比較而言，實驗箱類和PC機實驗能夠覆蓋到計算機硬件的各個部分，而芯片實驗主要針對IO，缺少對運算控制器、存儲器等其它部件的覆蓋，匯編語言實驗主要針對運算控制器。
圖3教材中實驗的分類
基于以上分析，針對計算機硬件技術基礎課程，匯編語言實驗和芯片實驗數量較多但比較重視接口，無法讓學生對計算機各組成部分有更深入的理解。實驗箱實驗針對性很強，但前期投入大，靈活性不強。我們認為，隨著PC機的廣泛應用(學生們幾乎人手一臺PC機)，基于PC機的創新性實驗是該課程的發展方向，同時，這類實驗還能較好的引導學生在課余時間完成實驗，并激發學習興趣。
3.3教材內容分析
對于教材內容，我們主要分析和匯總講述的重點知識點，還原現有教材的主要內容組織。全部教材為28本，其中4本(、、、)沒能找到原書，為此沒有統計在內。表3給出了24本教材中知識點的排序。
從表3可以看出，所有教材都有存儲系統內容的講授，大部分教材(19本)都包括匯編語言，18本包括80x86，半數以上教材都講授了8259A和8255A等內容。圖4給出了這些內容在原書中平均的頁數，可以看出，匯編語言、80x86、單片機等內容都超過了25頁，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的講授內容也在10頁以上，成為某些教材的重點授課內容。
縱觀2005年至今出版的全部相關教材，《計算機
硬件技術基礎》教材還是以《微機原理與接口技術》、《匯編語言》等課程的內容簡化為主，仍然以很大的比重講授80x86、匯編語言、單片機等內容。這些內容對于某些專業十分必要，但對于面向非計算機專業的計算機公共基礎課程來說，這些內容相對陳舊，而且無法與計算機硬件的最新發展相結合。
教材具有教學的引導作用，在教材建設上，這種內容組織方式的落后需要引起重視。
4教材建設建議
4.1教材定位建設
我們認為，面向計算機公共基礎課程，教材名稱確定為《計算機硬件技術基礎》比較合適，表明教材內容是計算機硬件的基礎內容，以全面了解計算機硬件知識為主，掌握計算機硬件的基本概念和原理。
教材應結合計算機公共基礎課程的實際情況，以32學時(含6～10實驗學時)為宜，適度擴展到54學時，實驗學時擴展到12學時(實驗學時占總學時的25%)。這種學時設計有利于各學校將該課程以校公選課、通識課、實驗課等形式安排到教學大綱中。
針對大二學生的教材，前導課程為計算機基礎(或者大學計算機基礎)等計算機基礎類公共課程，不需要學習數字電子等課程。教材內容適度增加相關的數字電子知識。
教材應該充分利用該課程特點，以增強學生的實踐興趣為根本，通過實踐環節使學生們主動學習教學內容。為此，在教材設計中，應該以實驗建設為導向，注重讓學生們理解計算機硬件的基本工作原理，為學生們進一步理解其他硬件技術和實踐硬件設計打好堅實基礎。
過去十幾年來，在計算機硬件相關課程講解過程中，教師們主要關心接口技術，并引導學生們在該方向進行實驗。隨著計算機硬件種類、功能和應用程度的增加，我們認為，學生們應該綜合了解計算機硬件組成，理解各部分的工作原理，而不是側重某一方面。使學生在課程學習和實驗實踐后能夠分析新技術和新方法在整個計算機硬件發展中的作用和價值。
4.2教材實驗建設
《計算機硬件技術基礎》教材應該更加重視實驗建設，使學生能夠在實踐中理解計算機硬件的基本概念。[3]為此，我們建議教材中的實驗能夠覆蓋計算機硬件結構的各個領域，并且能夠有一定趣味性，以了解基本的硬件原理為主。
與此同時，教材中的實驗應該能夠與學生們的實際生活結合起來，設計創新實驗，將數字消費類電子產品(MP3、手機等)、互聯網、物聯網、藍牙、PC外設接口等融入計算機硬件實驗的設計，引導學生興趣，同時適應計算機硬件技術的發展，使得學生通過教材學習能夠掌握對計算機硬件的正確認識，并解決一些基本實際問題。
在這里，我們建議將實驗分為：基礎實驗和提高實驗兩類，以適合不同專業的學生。經過北京理工大學2010年的教學反饋，表4中的實驗得到了學生們的歡迎。
在教材建設過程中，考慮到各院校建設計算機硬件實驗室的實際情況，進一步結合學生興趣，我們基于PC機和少量配件設計了一些候選實驗。初步的教學實踐表明，這種實驗設計完全能夠創新性的激發學生興趣，使學生掌握更為實際的計算機硬件知識，并通過實踐理解計算機硬件基本原理。
候選實驗包括三類：測試類、開發類和操作類。例如：存儲系統性能測試(測試類)、CPU和GPU性能測試(測試類)、BIOS定制刷新(開發類)、串口短信收發(開發類)、并口液晶點陣控制(開發類)、基于PSOC的物聯網結點(開發類)、計算機認知和組裝(操作類)等。
4.3教材內容建設
在教材內容建設上，我們認為《計算機硬件技術基礎》教材應該全面講解各類計算機硬件原理，以理解計算機硬件部件功能為主，注重理解基本概念和基本運行規律，并結合實際硬件器件分析，以不變的理論應對萬變的計算機硬件產品。
為此，教學內容 以“基本概念+基本部件”方式組織，例如：存儲系統與存儲器，其中，存儲系統是基本概念，理解起來有一些抽象，需要課堂講授；而存儲器(內存等)則是基本部件，學生們平時接觸較多，通過適當的實踐教學，學生們不僅可以很快認識硬盤、Flash存儲器、光存儲器等設備，還可以通過測試類實驗了解各設備的工作速度和基本模式，易于將存儲系統和實際硬件有機的關聯起來，達到較好的教學效果。
5結語
計算機硬件技術基礎課程建設是近年來計算機公共基礎課建設中面臨的一個重要的難點問題，《計算機硬件技術基礎》教材更是教改所面臨的最大問題。如何合理定位該教材，并有效地選取適合高等院校開展該課程的內容是我們的進一步工作。在回顧2005年后出版的34本教材的基礎上，我們驗證了該課程和教材建設中存在的一些具體問題，并給出了解決問題的一些建議。我們將在2011～2012年度北京理工大學的教學實踐中檢驗教材建設的初步效果。
參考文獻：
[1] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會. 高等學校計算機基礎核心課程教學實施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009: 137-183.
[2] 鄒逢興. 關于創新計算機硬件技術基礎課程教學的實踐和思考[J]. 計算機教育,2004(2):81.
[3] 嵩天,李鳳霞. 計算機硬件技術基礎課程實驗的改革與實踐[J]. 計算機教育,2010(10):65-68.
Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals
SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan
(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
計算機硬件系統的概念范文2
【關鍵詞】計算機技術 發展 創造
1 計算機技術的興起與發展
當世界上第一臺計算機被應用在軍事方面的時候，極少有人會意識到這個創造能在若干年后廣泛的被應用于國計民生的各個環境中，尤其是借助了互聯網作為平臺之后，“地球村”已經絕非再是一種概念，憑借計算機各個終端中的相互關聯，已經完全演繹成為一個實實在在的真實場景。互聯網環境在不斷的發展，無線數據信號傳輸所帶來的便利帶動了計算機技術的革新，越來越快的信息處理器僅僅是從硬件方面對計算機技術的提升，軟件方面的計算機技術應用與推廣也是日新月異。
2 計算機技術發展過程中的創造
回顧計算機技術的發展過程，可以明顯的看出其有著鮮明的時代背景特點，在所謂“冷戰”時期又有計算機被大量的應用在了軍事方面，由于涉及到了海量的數據運算，因此對計算機硬件技術的革新極為重視，在相當長的一段時間里，計算機硬件技術一直是各大硬件廠商技術攻關的重點。而當互聯網平臺搭建起來之后，計算機又被快速的融入到了國計民生的各個環節中，需要不同的軟件尤其是操作系統來作為計算機應用的根基，因此一大批的計算機軟件開發團隊甚至是個人又引領了計算機技術發展的潮流。
總而言之，在軟硬件兩個不同的發展歷程中，計算機技術借助信息處理器和操作系統兩方面里程碑式的創造，讓世人的生活完全邁入了計算機信息化時代。當歷史的車輪駛入了二十一世紀的時候，與互聯網技術結合之后，進而衍生出了互聯網+時代的生活。
3 計算機技術發展過程中的選擇
針對目前計算機技術發展的分析來看，計算機技術的發展過程已經逐步的趨于理性化，雖然在宏觀上來說仍然本著軟硬件兩個方向分別開展技術革新與創總工作，但是相互之間的融合甚至是依附關系也逐步的日漸明顯。歸納起來說，計算機技術發展過程中的選擇本著四個原則：
3.1 計算機硬件技術發展不再盲目的追求“速度”
計算機的廣泛應用的確需要硬件技術達到一定的高度作為支撐。但是相對于以往盲目的追求利用硬件技術的革新來提升其運行與計算速度而言。目前的計算機硬件技術發展的選擇已經不再盲目強調這一點了。一是，計目前計算機硬件技術已經發展到了一定的水平上，無論是處理器還是內存，精巧的體積與超高的性能在一般的民用層面上已經完全能夠達到相關的要求，除了極為專業的運算之外，硬件技術已經沒有再進行大規模提升的空間；二是，通過對計算機硬件運行速度的破壞性實驗數據來看，當其運算速度長期保持臨界值狀態的時候，會導致其大大的縮短使用壽命，頻繁的更換計算機硬件的話，對于系統的穩定性并不是好事；三是，目前計算機硬件的原材料采購成本已經相對穩定，如果在此基礎上再進行技術革新，勢必會讓其成本激增，這樣反倒不利于現有硬件的普及與推廣。
3.2 計算機軟件技術發展不再盲目的追求“簡單”
當微軟的視窗操作系統還處于3.1時代的時候。諸多計算機業內人士就大膽預言說計算機軟件技術已經到了“一鍵式”時代了。的確，視窗操作系統完全顛覆了計算機軟件技術的“個體式”發展格局，把軟件技術完全囊括在視窗操作系統的“配套式”發展模式下。不過，隨著計算機軟件技術的日臻完善，這種發展模式所帶來的弊端也較為明顯的顯現出來，因為視窗系統的漏洞導致的大規模病毒擴散、數據泄漏等問題已經引起了相關部門的重視和關注。目前的計算機軟件技術發展已經也不再盲目的追求這一點了。一是，視窗操作系統的簡便操作給系統的穩定帶來很多的隱患。黑客大規模的利用視窗操作系統的漏洞來竊取相關核心數據已經并非個案，而視窗操作系統對對應措施僅僅是在事后做出技術修補，這對于大多數專業化運行體系而言絕對是一種巨大的阻力；二是，視窗操作系統商業化概念炒作的盛行導致了更新速度的提升，但是在這種系統更新的背后其核心技術并沒有在一定程度上實現突破，反倒是客戶需要因此支付高額的費用，從節約成本的角度上考慮，過度依賴視窗操作系統并非明智之舉。
3.3 計算機軟硬件技術發展之間存在交叉與融合
黑客問題一直是計算機技術發展過程中一個繞不過去的矛盾點。在軟硬件技術各自為戰的時期，雖然都在這方面進行了一些嘗試，但是效果并沒有太明顯，但是將軟硬件技術融合在一起之后，采用硬件防火墻與軟件防病毒系統兼容的形式，可以極大的提升計算機運行終端的穩定性，這就讓軟硬件技術在發展的過程中抓住了融合與交叉的切入點。在此基礎上，衍生出來的“城域網”技術已經在很多領域得到了廣泛的應用，可以說是計算機軟硬件技術發展過程中的一個典型優勢。
3.4 計算機軟硬件技術發展都考慮了外部環境因素
互聯網無線環境的推廣與應用，給計算機軟硬件技術的發展指引了一個明確的方向，軟件需要配合在無線環境下確保各應用系統的信息處理穩定，硬件需要在無線環境下確保數據終端傳輸信號的過程中精準。因此，目前全球各大計算機軟硬件供應商都將計算機技術發展的目標圍繞著適應外部因素的變化作為一個全新的“風向標”。這樣做一方面可以從技術的角度上滿足計算機的實際運行與應用，一方面可以從營銷的層面上滿足軟硬件設備的市場需求，最主要的一方面是，在無線環境下，計算機軟硬件的技術都區域模塊式發展的新方向，廣泛的參與其中之后，對于未來計算機技術的發展完全能夠把握先機。
4 結束語
計算機技術的應用改變了人們的生活方式，計算機技術的革新提升了人們的生活質量，隨著時代的發展，人們對計算機技術的創造也會越來越重視實用性和技巧性，這是計算機技術發展的規律，更是時展的潮流。
參考文獻
[1]康文德.計算機技術在面向市場需求中的應用[J].電子技術與軟件工程， 2016（01）.
[2]段彩霞.論述通信中計算機技術的應用[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2016（01）.
[3]孫艷杰.論計算機技術發展中的創造與選擇[J].西部素質教育，2016（03）.
計算機硬件系統的概念范文3
關鍵詞：VerilogHDL；數字邏輯；計算機組成原理；計算機硬件
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)07-1682-02
Analysis on Fusion in VerilogHDL and Computer Hardeware Subject
CHENG Gui-hua，QI Xue-mei，LUO Yong-long, ZUO Kai-zhong
(College of Mathematics and Computer Science,Anhui Normal University, Wuhu 241000, China; Engineering Technology Research Center of Network and Information Security, Anhui Normal University，Wuhu 241000, China)
Abstract: In this paper,it is analyzed with modern electronic product design technology and Describing methods and characteristics of circuit system in VerilogHDL, according recent years teaching practice, combining the characteristics of computer speciality, experience and understanding are summarized with verilogHDL into "digital logic" and "principles of computer organization" teaching methods.
Key words: VerilogHDL;digital logic; Computer Organization Principle;computer hardware
1概述
隨著計算機技術和電子技術的飛速發展，EDA技術的興起與應用使計算機硬件設計的理念與方法發生了巨大變化。計算機硬件課程的教學應緊隨技術前沿，將EDA[1]關鍵技術和核心內容引入硬件課程教學，有利于學生掌握計算機硬件設計、制造、調試和運行維護等多方面的技能；培養和訓練學生的動手能力、創新能力；提高計算機專業畢業生的“硬”功夫。
EDA的關鍵技術之一是采用硬件描述語言（HDL）描述電路系統，通過開發工具進行功能仿真、綜合、優化、布線后可轉換為FPGA碼流文件[2]，通過FPGA實現電路功能。對于FPGA來說，常用的HDL有VHDL和Verilog HDL[3],因VerilogHDL在門級描述的底層具有更強的功能，且具有類似于C語言的表達風格而被廣泛選用。
“數字邏輯”是計算機專業的硬件基礎課程，“計算機組成原理”是計算機專業的硬件主干課程，起承上啟下的作用[4]，將VerilogHDL納入“數字邏輯”和“計算機組成原理”教學計劃，并貫穿于整個教學過程，是目前計算機硬件課程教學的主流方向，更有利于提高學生創新能力與綜合素質。
2 VerilogHDL與“數字邏輯”課程融合
2.1重構數字邏輯教學內容
隨著技術的進步，絕大部分電子產品采用了數字技術，電子產品的設計利用VerilogHDL完成。因此，數字邏輯課程應弱化中小規模集成電路芯片內部電路、觸發器內部工作原理、狀態化簡、異步時序內容的教學，精簡布爾代數和卡若圖傳統化簡方法的教學；應結合VerilogHDL描述電路系統的方法與特點，重新組織數字邏輯課程教學內容。
VerilogHDL采用系統結構的設計思想、自頂向下的設計方法設計電路，可逐個模塊分別描述、仿真與優化，簡化整個電子系統的設計與實現。因此，“數字邏輯”課程的教學應突出功能模塊設計的特點，強化芯片外部邏輯功能和時序特性的分析，FPGA原理的講解與應用。在教學中以邏輯代數與VerilogHDL為基礎，綜合應用“自頂向下”，和“自底向上”的方法設計和實現教學案例。教學案例可選用計算機中的基本邏輯部件[5]，如譯碼器、編碼器、數據選擇器、比較器、加法器組合邏輯與多功能移位寄存器、計數器、存儲器時序邏輯等基礎知識。通過課程的學習，初步建立計算機基本邏輯部件設計的概念，為后續硬件課程的學習奠定基礎。
為鞏固理論知識，可適當安排中小規模集成電路芯片設計應用性實驗，如用138譯碼器設計端口尋址電路，用三態門和寄存器設計數據端口。然后，可安排基于VerilogHDL的功能模塊的設計，通過FPGA完成超前進位加法器、串并轉換、數碼顯示控制、優先級管理等計算機計基本模塊的功能。實驗教學采用開放模式[6]，實驗時間開放、實驗環境開放、實驗方案開放，教師重在實驗方案上給予個性化的指導、激發學生的學習興趣、注重學習動機的引導與思維方式的培養；加大實驗考核的力度，考核實驗方案的靈活性、學員對實驗原理理解的深度及實驗的可擴展性。
2.2適時引入VerilogHDL
在計算機專業領域，基于FPGA設計實現運算器、控制器、存儲器、I/O接口、甚至整個計算機已很常見，因此在“數字邏輯”教學過程適時引入VerilogHDL，使兩者融為一體至關重要。
首先，合理安排講課順序。將VerilogHDL的講解安排在時序邏輯之后，結合基本邏輯電路圖的分析與設計講解VerilogHDL的相關知識，以便學生首先建立邏輯電路的概念，然后再將VerilogHDL與邏輯電路建立關聯，深入了解VerilogHDL描述電路的必要性與優越性。
其次，重點講解VerilogHDL與C語言的區別與聯系。計算機專業的學生在一年級開始學習C語言，經過訓練已具備良好的C語言編程經驗與能力，而VerilogHDL具有C語言的表達風格，對于VerilogHDL的語法知識，學生容易掌握和理解，同時也容易混淆。
VerilogHDL與C語言的本質區別：一是VerilogHDL的描述必須與邏輯電路緊密聯系，要求學生對所要描述的電路的功能、輸入、輸出、時序、狀態轉換等信息要有全面透徹的了解，通過分析與VerilogHDL程序對應的電路圖講解輸入變量的賦值方法、解讀輸出變量、時序及狀態轉移等信息；二是語句執行機制不同,C語言完全是順序執行機制，VerilogHDL的語句有順序和并行機制之分，并行機制中語句描述的電路功能模塊同時運行、與語句的先后順序無關。
VerilogHDL與C語言的關聯性：VerilogHDL主要針對硬件電路進行描述，算法表達不方便，而C語言因使用廣泛，相應C語言的開發環境也就更加完善。因此,C語言與VerilogHDL可以互相配合使用，即利用VerilogHDL對硬件描述的精準性，借助C語言開發環境的完整性，快速高效設計電路系統。利用C語言的靈活性、查錯功能強的特點設計功能正確的模塊，然后將程序改為并行結構的程序段，調試正確后，再用VerilogHDL關鍵字替換C語言關鍵字，進入VerilogHDL環境，進行編譯、仿真，并比較兩種模塊的輸出結果，以便及時發現錯誤，重復上述過程直到正確為止。
最后，精心設計教學案例。教學案例的選擇應綜合考慮學生的興起和課程的延續性。為激發學生的學習興趣，可用VerilogHDL設計控制器使布置在圓周上的若干個發光二極管逆時針、順時針或閃爍點亮且其時間間隔是可調的；為保持課程的延續性，可用VerilogHDL設計ALU、寄存器堆、多功能移位寄存器、單脈沖發生器等計算機計本邏輯功能部件，為“計算機組成原理”課程的學習奠定基礎。
3 VerilogHDL與“計算機組成原理”課程融合
計算機組成原理是計算機專業硬件主干課程，在整個課程體系中起著承上啟下的作用，課程中涉及的知識面廣，有些理論抽象難懂，將課程中難點與重點整合為教學案例，利用VerilogHDL進行描述，通過設計、調試、仿真與模塊功能的實現可使學生深入理解課程中的重點難點，為后續課程的學習打下基礎。
在計算機組成原理課程中融入VerilogHDL，重點是教學案例的設計，難易適中兼具漸進性和系統性。首先，利用VerilogHDL描述運算器，綜合ALU、寄存器堆、多功能移位寄存器功能模塊，再增加少量的狀態寄存器即可完成，難度適中，同時充分利用數字邏輯課程中已實現的案例，通過調試、仿真使學生更好地理解運算器的工作原理；其次，利用VerilogHDL描述存儲器；最后，利用VerilogHDL描述微程序控制器，微程序控制器是計算機組成原理課程的一個難點，由于微程序控制單元看不見、摸不著，涉及許多概念，如：微程序入口地址、微指令格式、下址等概念難以理解，通過設計、調試、下載和驗證過程，可以深刻理解微程序控制計算機的本質，了解軟硬件協同工作的原理，建立整機的概念。
4結束語
近年來，計算機硬件設計的理念與方法變化巨大，對計算機硬件課程的教學提出了更高的要求。實踐證明，將VerilogHDL融入計“數字邏輯”和“計算機組成原理”課程教學過程，可以培養了學生理論聯系實際的的能力，通過訓練使學生掌握計算機硬件設計、制造、調試和運行維護方面的技能，提高學社實踐與創新的能力。
隨著計算機和電子技術的進步，計算機硬件課程的教學仍然還有很多工作值得我們去研究和實踐，只有不斷探索與總結才能有效地提高實驗教學質量，使計算機硬件課程教學緊跟技術前沿。
參考文獻：
[1]魯鵬程,易小琳,方娟,等.在計算機組成原理課程中培養學生動手實踐能力[J].計算機教育,2011(12):52-54.
[2]夏宇聞.Verilog數字系統設計教程[M].2版.北京：北京航空航天大學出版社，2008.
[3]彭保,范婷婷,馬建國.基于Verilog語言的FPGA設計[J].微計算機信息2004,20(10):80-82.
[4]唐朔飛.計算機組成原理[M].2版.北京:高等教育出版社,2006.
計算機硬件系統的概念范文4
關鍵詞：計算機硬件；信息安全；創新技術
在現階段中，世界已成功步入信息時代、科技時代，我國也不甘落后，我國有關計算機的科技技術也在迅猛發展，然而隨著發展速度的加快計算機硬件的問題逐漸顯現出來，相較于計算機的發展來說較為落后，尤其引起人們關注的就是計算機硬件設計安全問題，這是一個很嚴肅的問題，這個問題會對計算機系統、人們的信息數據造成或大或小的影響，所以，解決計算機硬件設計安全問題勢在必行。
1計算機硬件安全的概述
在使用計算機的過程中，外部環境對計算機有很大的影響，所以對計算機運行時外部環境的要求很苛刻，要求計算機外部環境清潔度較高，計算機溫度不能過高要適中，計算機四周電壓要保持穩定，做到這些并保證外部環境良好就能夠盡可能確保計算機硬件正常運行、不出故障。保證計算機硬件安全還有一個很重要的技術，這個技術叫做加固技術，計算機在設計生產中使用加固技術加固后能夠防震、防腐蝕以及防水，這樣的計算機能夠一整天在野外工作，所以加固技術是一個很重要的技術。計算機的硬件除了自身有問題會影響自身安全外也會有其他多方面因素對計算機系統造成安全影響。例如，計算機的中央處理器內部都會存在一系列集成保密的指令代碼，雖然說這些指令代碼是保密的，但是到底是否是絕對保密、安全的并不能得知。據悉，我國的中央處理器或許存在著病毒指令代碼或者陷阱指令代碼，外國能夠通過無線代碼激活中央處理器內部的各種指令，使得計算機內所有的信息、資料泄露，同時也可能會使計算機崩潰，并且這一崩潰將是毀滅性的，一旦這一消息是真實的，那么我國的計算機系統將隨時可能會被攻擊，導致硬件泄密、信息泄露，甚至更嚴重的是硬件泄密還會很大程度上影響電源安全，從而導致產生電源泄密的情況。電源泄密是什么呢？電源泄密是計算機所發出的電磁信號順著市電電線被傳導出去后被人為使用特殊的手段和工具把這一電磁信號攔截下來并加以還原。其實，計算機就像是人的身體，有很多零部件，計算機中的零部件每一個皆是能夠控制的，所以又出現了一個專業名詞就是可編程控制芯片，一旦這一可編程控制芯片的程序被準確破解，那么就能夠控制計算機，所以現在要做的就是保證芯片是不能夠被控制的，因此，要做好計算機硬件安全防護工作，保證計算機硬件安全，保證計算機硬件的設計安全。綜上所述，可以看出，計算機硬件的最主要也是最重要的安全問題就是信息安全問題，信息安全重點工作就是保密、集成、實用，想要保證信息是安全的，就需要工作人員教授計算機購買用戶操作計算機的方式方法，從而確保計算機硬件安全以及整個系統信息的保密安全。計算機硬件一直在發展中，它的發展過程比較漫長，通過它的發展過程能夠知道一點，那就是計算機硬件安全是什么，它指的就是一個安全系統，這個安全系統是由以下三點結合在一起產生的，這三點分別是集芯片設計、電路設計以及工程設計。
2計算機硬件的設計安全發展現狀
計算機系統中有各種各樣的元件，這些構件組合起來構成了物理部件，也就是所謂的計算機硬件。根據分析調查得出，現階段，計算機硬件發生的安全問題基本上可以分為三種，相應的，產生問題的原因也大概能分為三種，包括輸入設備、儲存介質、輸出設備。首先，就輸入設備來說，以它為源頭產生的計算機硬件安全問題大致有兩種，一種是所輸入的信息資料、數據資料存在問題引發安全威脅，一般情況下發生這種情況是因為輸入的信息存在木馬病毒，從而導致計算機系統信息數據安全受到一定程度的威脅。另一種是在輸入過程中沒有依法進行運作而造成安全問題爆發，一般情況下發生這種情況都會導致計算機內部信息數據被破壞與泄露，后果嚴重。其次，就儲存介質來說，以它為源頭產生的安全問題主要是計算機系統內部的儲存介質沒有給信息資料、數據資料提供安全保障，安全保護層沒有搭建起來就會導致信息數據在面臨被破壞以及非法拷貝時毫無抵擋之力。最后，就輸出設備來說，以它為源頭產生的計算機硬件安全問題主要是輸出設備自身具備的記憶性能會導致信息數據輸出時的操作動作留下痕跡被復制下來，這在一定程度上使得信息數據處于危險狀態下。
3計算機硬件的設計安全分析
在信息時代迅猛發展的潮流下，計算機硬件設計安全問題逐步顯現出來，相應解決這些安全問題的方案也逐漸被提出來，其中有一些新興安全方案設計精妙，實用性高，并且成本不高、功耗不高，這類新興安全方案的主要代表有設計多樣性以及獨特數字簽名等。除此之外，在新興安全方案出現的同時還有一大批新興技術產生，如納米技術、光纖技術、射頻互聯技術以及等離子技術等，新興技術的出現使得新興安全方案發揮出更大的作用，但是任何事物都有兩面性，內在變異有好的一面也有壞的一面，它能夠使得檢測惡意攻擊行為的復雜程度大大提升[1]?，F階段已普及使用的硬件系統主要有新的安全原語設置、硬件木馬檢測、新型綜合技術、物理不可復制技術、硬件安全協議等。
3.1硬件木馬
根據上述可知硬件木馬檢測已被普遍應用于計算機，硬件木馬與病毒相似，都會對計算機硬件、計算機系統安全造成威脅，是一種較為惡意的程序，這一惡意程序主要針對的是計算機原始芯片，它會惡意改變原始芯片。盡管在現階段看來僅有少部分硬件木馬被發現，但是由于硬件木馬對計算機硬件、計算機系統安全影響程度很大，所以現階段大部分有關研究人員都積極對硬件木馬進行研究。研究人員在研究過程中選用的研究模型有很多種，所以每個研究人員研究的難易程度不同，普遍情況下，那些過于標準規范的結構以及性能檢測無法有效檢測木馬攻擊。如果將工程變異忽略不計，那么檢測木馬的工作實際上就是針對一截輸入序列的有關功耗進行測量，主要測量的功耗有兩個方面，一方面是開關功耗，另一方面是泄漏功耗，然后將測量結果與研究所用的模擬模型進行對比。但是，之前忽略不計的工程變異對于硬件木馬的檢測工作來說，使得檢測工作的困難程度以及復雜程度大幅度加大。若在不是關鍵的路徑上安放木馬，或者讓已有的門電路和硬件木馬連接在一起并且將其隱藏起來，會使得硬件木馬檢測工作難度、復雜度加大，這時對硬件結構或者對旁道進行的檢測都無法達到預期效果。在近期又有新的檢測方法被提出，它們能夠避免前面提到的傳統檢測方法的弊端進行木馬檢測，如熱調節技術。硬件木馬檢測方法仍在不斷被提出，這對計算機硬件設計安全具有很大的意義。
3.2物理不可復制技術
計算機硬件設計安全發展至今普遍被研究的還有一個課題就是物理不可復制技術，物理不可復制技術是一個新興的比較新的概念，物理不可復制技術前景廣闊，它能夠提供一組特殊的映射，該映射與芯片的制造工藝間存在依存關系，這種映射的方向是從輸入開始到輸出結束。其實物理不可復制技術采用數學或者是統計的方式實現逆向工程是很難的，這正是由于物理不可復制技術中存在的依存關系，除此之外，芯片的映射還存在不可預測的問題，這也使得實現逆向工程變得更加困難?，F階段，隨著對計算機硬件設計安全問題以及物理不可復制技術的研究深入，越來越多的物理不可復制技術被研究人員提出，并加以試驗，最終成功實現，然而，在很多現在被提出的物理不可復制技術方案里，仍舊存在輸入到輸出的映射數量有限、芯片結構存在線性或者偏低非線性特性等問題，這些問題使得物理不可復制技術的安全水平大幅度降低[2]。通常情況下我們所知道的物理不可復制技術的結構都或多或少存在一部分弊端，例如輸入到輸出數據庫的指數級不穩定時常變化。物理不可復制技術中有一種是公開物理不可復制技術，它是一種能夠輕易被反向工程的特殊物理不可復制技術，能夠制造出一種剛剛興起的加密系統，這種系統被叫做非對稱加密系統。這種非對稱加密系統里，相應的加密和解密密鑰是不一樣的。非對稱加密技術中，加密密鑰和解密密鑰不相同。在很多種狀態下，需要像物理不可復制技術或者公開物理不可復制技術以某種方式集成到設備電路的安全原語，有很多方式能夠實現集成。
4計算機硬件設計安全的策略
4.1做好內置安全確認工作
想要很好保證計算機硬件設計安全，第一個需要做的事情就是做好內置安全確認工作，內置安全確認工作重點是在測試和制造計算機芯片時使用物理不可復制技術和外延平面集成電路技術以電路設計形式來保護硬件網絡之間互聯的協議也就是IP。那么怎樣來進行內置安全確認工作呢？計算機硬件內置安全確認工作、保護工作的程序大概是下面的幾步，首先，使用物理不可復制技術將最初設計好的集成電路在集成電路制造工廠中進行制造，在制造后能夠獲得一種發生變異的公開物理不可復制技術序列，再通過電子設計自動化工具進行編譯工作，從而能夠得到新的產物也就是物理版圖，把前面已獲得的公開物理不可復制技術序列和已經過加密處理的集成電路信息進行合成然后得到校驗密鑰，接下來就在剛剛得到的集成電路的物理版圖中挑選關鍵區域，把校驗密鑰進行加密處理后得到驗證模塊，隨后把驗證模塊加在最初設計好的已形成保護層的集成電路的物理版圖上，最后將其應用到集成電路產品的生產制造中[3]，從而就完成了內置安全保護工作。有關工作者通過對內置安全保護工作的了解和認識能夠更好進行內置安全確認工作，從而更好保障了計算機硬件設計安全。
4.2檢測外置輔助安全
想要更好改善現存的計算機硬件設計安全問題還需要采取的策略就是做好外置輔助安全檢測工作?，F階段，大多數都會使用可靠性R、可用性A、可維修性S3個指標也就是RAS技術來進行對外置輔助安全的檢測工作，與此同時，外置輔助安全檢測工作還要依賴可以信任的密鑰關機部門制造公開密鑰以及私用密鑰，其中公開密鑰一般是被把信息數據進行加密然后保存在電路里面，而私用密鑰一般被安置在用于檢測外置輔助安全的密鑰儲存器內。
4.3研發時注重安全設計
計算機硬件設計安全問題是多方面存在的，所以在進行計算機安全設計的整個過程里不僅僅需要加強對技術領域的監管檢測，還需要關注多方面，避免因為設計方案、設計想法、設計工作者以及實施工作時的重點這些因素產生計算機硬件設計安全問題。除此之外，現階段存在的一個問題是計算機硬件的設計研發工作者不夠了解計算機硬件，認識計算機硬件的程度不深，所以還需要提高他們對計算機硬件的了解與認識，與此同時，還需要更加注重計算機硬件的設計安全功能[4]?？傊?，在設計研發中要注意內置以及外置，搞好設計安全，制定計算機硬件設計安全檢測制度以及相關檢測程序，除此之外，還要注意評估輸入設備、儲存介質與輸出設備，以便發現問題、解決問題。
4.4注重創新技術
計算機硬件設計安全問題的出現追根究底還是由于相關技術水平還有待提高，在目前來看無法適應時代的進步，所以，想要解決計算機硬件設計安全問題重點需要注意創新技術，進一步完善計算機硬件的安全設計技術。
5結語
綜上所述，計算機硬件設計安全問題需要引起設計人員、研究人員、使用人士的廣泛注意，不可以忽略問題、輕視問題，要敢于面對問題并采取正確的方式，研究更為有效的技術來解決問題，保證計算機硬件設計安全，保護計算機系統內部的信息數據。
參考文獻
[1]曾顥.計算機硬件的設計安全分析[J].數字技術與應用,2016(4):222.
[2]王科超.計算機硬件的設計安全探究[J].山東工業技術,2015(8):135-136.
[3]劉亮.計算機硬件設計安全問題分析[J].黑龍江科技信息,2015(17):232.
計算機硬件系統的概念范文5
關鍵詞： 計算機教學 教學改革 硬件教學 教學實踐
自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。
1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題
由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。
2 計算機硬件科技發展的背景
從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。
3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則
3.1 將理論和實踐操作進行有機結合
首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。
3.2 以學生就業需求為教學目的
隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。
4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納
4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望
不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，
有助于學生對硬件的理解和記憶。
4.2 盡最大努力多安排實訓課時
計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。
4.3 給學生多提供實踐操作的機會
學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。
4.4 考核體系的完善
在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的citt）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。
5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求
前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。
但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。
同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。
參考文獻
[1]萬曉冬.計算機硬件系列課程體系改革探討[j].電氣電子教學學報,2007:29.
[2]張珍.職業中專計算機教學及目標[j].西北職教,2009:5.
計算機硬件系統的概念范文6
關鍵詞：硬件技術基礎 課程整合 教學方法 考核方法 教材建設
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0141-02
對計算機偏軟專業而言，在教學培養目標方面，掌握必要的計算機硬件基礎知識非常重要，能促進培養全面發展的、具有扎實功底的系統設計和開發的高級人才，但具體開設哪些硬件課程？在本科的哪些階段開設？學生需要掌握哪些硬件知識？掌握到什么程度？具備哪些硬件實踐能力？這些問題都是培養方案中需要切實解決的、非常重要的問題。
《計算機硬件技術基礎》是我院軟件工程、網絡工程、信息安全等專業必修的一門專業基礎課程，其目的是對于計算機偏軟專業如軟件工程、信息安全等只需要通過一門計算機課程精煉的學習，就能夠掌握必備的計算機基本的硬件知識，從而培養具有扎實硬件基礎的 高級設計開發人員。
該文通過該課程的定位分析，圍繞課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方法等方面對該課程的教學改革進行了一系列的探索和實踐。
1 課程的定位
本課程定位在大專院校計算機偏軟專業如軟件工程專業、軟件學院各專業、網絡工程專業、信息安全專業等對計算機硬件基礎需要有一定了解，同時也無需安排多學時、多門課程的教學要求，以《計算機組成原理》課程教學大綱為主線，涵蓋數字邏輯與設計、微型計算機與接口技術和計算機系統結構等相關硬件課程的內容并進行有機的銜接，達到一門課程完成對計算機硬件系統涉及內容講解的目標。課程圍繞如何理解和構建一臺簡單的計算機硬件系統為目標，全面而系統地講解計算機組成的工作原理，同時以最具代表性的Intel 8086為背景，簡要講述微處理器及常用的接口電路的原理，并從計算機系統結構的角度講述了提高計算機系統性能的各種方法和技術[1]。
目前，這門課程安排在大一的下學期開設，先導課為《計算機導論》，共80課時，除了理論教學和實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。
2 課程改革的具體措施
2.1 重視課程內容的建設，突出應用性
《計算機硬件技術基礎》課程涉及的知識點非常多，且內容比較抽象、枯燥，難以理解。內容主要涉及到《數字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統結構》等四門課程的相關內容，通過調整教學大綱，減少重復度，把上述四門課程整合為一門課程《計算機硬件技術基礎》[2]，從而通過一門課程的學習，就能覆蓋計算機偏軟專業所需掌握的硬件知識；同時對教學內容進行優化和調整，精煉教學內容，突出重點，以注重能力培養為目標，重點講述計算機組成的工作原理，并強調微機原理及接口技術的應用。另外，增加目前廣泛使用的32位機的硬件技術，確保教學內容與時俱進，激發學生的學習興趣。
2.2 改善教學手段、改革教學方法
不斷改革教學方法和教學手段，改變傳統的灌輸式教學模式，根據教學內容，提倡啟發式、討論式教學方式，在教學過程中，注意學生學習能力的個體化差異，注重因材施教。另外，在課程教學中積極探索研究性教學方法，改變傳統教學以教師為主的現象，體現以學生為主導，激發學生的學習興趣，提高學生自主式、探究式學習能力。
2.3 加強實踐教學、提升動手能力
該課程的實踐教學環節除了實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。在實驗教學環節，改革實驗教學內容與體系，不斷更新實驗項目、實驗內容；在課程設計環節，突出綜合性、應用性，不斷提高學生的動手能力、實踐能力。
2.4 改革考核方法、實行“教考分離”
改革傳統考試中的“誰任教，誰出卷”的考核方法，課程組通過多次研討，規范課程的教學大綱、重點、難點，建立《計算機硬件技術基礎》試題數據庫，并每年更新10%的試題，每次考試前根據題型、知識點、難度等從試題庫中抽題組卷，從而對課程實行“教考分離”，避免了任課教師不同，試卷的要求和難度不同的情況。課程考核后，課程組還需進一步對試卷進行分析和對課程進行考試后的總結，并以此促進下一輪課程教學質量的提高。
2.5 依托網絡教學平臺、豐富網絡教學資源
在課程建設的同時，不斷加強網絡教學平臺的建設，制作了多媒體課件，并逐步完成課堂教學視頻的制作。依托揚州大學網絡教學平臺，本課程的教學資源如教學大綱、教案、課件、教學視頻、實驗指導、習題等全部上網，并設置了疑難解答[3]。通過網絡教學平臺，彌補了課堂教學受時間、空間控制的不足，方便了師生間的交流，提高了教學效果。另外，制定了網絡教學資源更新計劃，更新比例要求每年不低于10%。
2.6 強化師資隊伍的建設、不斷提高教學水平
結構合理的師資隊伍是課程建設的關鍵，是合格人才培養的基礎和保證。通過成立《計算機硬件技術基礎》課程組，建立了一支由教學水平高、工程能力強的、教授領銜的，副教授、講師等教師組成、老中青搭配的硬件教學團隊[4]，保證了課程建設的連貫性。課程組注重培養骨干教師，尤其加強對青年主講教師的培養，積極鼓勵青年教師參加各類學術會議和培訓，通過老教師指導、課程組研討、督導聽課、學生反饋等手段不斷提升教師的教學水平，同時鼓勵青年教師積極參與企業工程項目，提高工程實踐能力，以實踐促進教學。
3 成效
近幾年來，課程組對《計算機硬件技術基礎》課程不斷進行深入的改革與探索，在課程建設方面開展了一系列工作，取得了以下成效。
3.1 整合教學內容、優化課程體系
針對計算機偏軟專業的培養要求，課程組通過多次研討，對該專業所需掌握的硬件知識進行歸納、整理，并重新制定了教學大綱。在課程的內容方面，圍繞“硬件”這條線，整合了《數字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統結構》等四門課程的相關內容，減少了重復度，突出了重點，突出了應用性，同時在教學中穿插介紹當前最新的計算機知識點，確保教學內容與時俱進。
3.2 構建了多層次的實踐教學體系
本課程實踐性、應用性比較強，為加強課程的實踐教學，構建了課程實驗、課程設計等多層次的實踐教學體系。在實驗環節，主要完成數字邏輯實驗、計算機部件實驗、微機接口等方面實驗，為提升學生的動手能力，在實驗項目設計方面，既有簡單的驗證性實驗，又有一定難度的設計性實驗和綜合性實驗，通過實驗難度的不斷提高，循序漸進地培養學生的思考能力、創新能力。在課程設計環節，突出應用性，把匯編程序、FPGA、硬件設計等內容結合起來，進一步培養了學生的動手能力和綜合能力。
3.3 加強了實驗室的建設
現有的硬件技術基礎實驗設備比較落后，遠遠滯后于現代計算機技術的發展，通過多方調研，及時維護現有實驗設備，同時更新、引進先進的硬件設備，從而大大改善了實驗室的硬件設備，實現教學與時俱進，為培養高質量的人才奠定必要的基礎。為滿足對學生課后開放實驗室的需求，同時為提高實驗室設備的技術含量和使用效率，下一步，將制定創新性、開放式實驗室規劃及開放計劃，鼓勵學生利用課余時間到實驗室來積極參與實驗及科研項目，從而進一步加強學生的動手能力、綜合能力[5] 。
3.4 強化了教材建設
為配合課程體系、教學內容的改革，課程組結合多年的教學經驗，編寫了兼具“實用”和“創新”特色的教材《計算機硬件技術基礎》，2011年由機械工業出版社出版。本教材共分為11章，第一章概述；第二章介紹數字電路與邏輯設計的基本知識；第三章至第八章重點講述了計算機組成原理的內容，介紹了運算器部件、存儲器部件、控制器部件、總線和指令系統等；第九章到第十章以Intel 8086微處理器為背景，講述了微型計算機的基本原理以及常用的接口電路及其使用方法；第十一章討論了指令流水線、多處理機系統等基本概念和工作原理[1]。
通過對全書內容進行精心編排，使得教材內容銜接流暢、深淺適當、通俗易懂；覆蓋知識面寬、敘述簡練、重點突出；滿足了一門課程涵蓋計算機硬件系統涉及內容的講解要求。目前該教材在我院軟件工程專業已使用四輪，學生使用效果較好，后續還將繼續對教材內容進行更新，確保教學內容與時俱進。
4 結語
《計算機硬件技術基礎》是一門理論性、實踐性都很強的課程，如何針對不同專業的培養目標，適應不同層次學生的教學要求，做到因材施教，提高學生創新能力，課程改革是關鍵，該課程為計算機偏軟專業的學生通過一門課程的學習，掌握必備的硬件知識作了有益的探索。在課程教學過程中，由于涉及知識點較多，要注意突出重點，強化應用，另外在教學過程中要及時反映硬件發展的新技術，做到與時俱進。
參考文獻
[1] 李云，葛桂萍.計算機硬件技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2011.
[2] 孫德文.計算機硬件課程改革與建設探討[C]//大學計算機課程報告論壇論文集.2006.
[3] 黃偉，馮徑.《計算機硬件技術基礎》課程教學改革探索[J].現代計算機，2011（5）：36-37.
