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對計算機硬件的認識范文1
關鍵詞：課程體系建設；計算機硬件；教學質量
中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-00××-××
在當前高校計算機專業本科生中普遍存在這樣的問題：對計算機硬件課程的學習不感興趣；認為有些計算機硬件課程很抽象，不知道怎樣才能學好；與已經從事計算機技術開發的畢業的同學交流后，認為學校對計算機硬件課程的設置不合理，對將來從事計算機技術開發幫助不大，而對將來從事計算機技術開發幫助很大的計算機專業課程學校反而不重視，教學時間太短，沒有深入地教學；④教學方式缺乏對本科學生發現問題、分析問題、解決問題的能力的培養。學生對計算機硬件課程的學習積極性不高，學習效果差。高校的計算機專業學生中重視軟件課程的學習，而輕視硬件課程的學習，其結果是許多學生的硬件能力比較差，不能勝任計算機硬件方面的技術設計。因此，對于如何設置計算機專業硬件課程，已成為我們要重點關注的一個問題。計算機科學與技術學科除了具有較強的科學性外，還具有較強的工程性，因此，它是一門科學性與工程性并重的學科。如何合理地調整計算機硬件課程設置，為計算機專業學生將來從事計算機硬件方面的相關技術設計奠定具有發展潛力的基礎，是擺在計算機專業老師面前的一個重要問題。計算機專業學生在進行工程設計，計算機硬件技術開發時，普遍感到所掌握的計算機理論知識與實際工作能力存在不足。主要體現在沒有實際工作經驗；缺乏項目的開發能力；缺乏團隊協作精神；缺乏與同事溝通方法。如何在計算機本科生教育階段培養和提高學生的素質與能力，是老師重點關注的問題。
在傳統教學模式中，教師就是向學生傳播知識。而在現代教學模式中，教師不僅向學生傳播知識，更重要的是培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。為培養21世紀計算機硬件高技術人才就必須加強學生計算機硬件創新能力的培養，不斷完善計算機硬件課程教學改革專業課程體系建設。
為此，本文針對當前計算機專業硬件課程設置存在的問題，根據計算機專業各研究方向對計算機硬件課程建設，構成完整的計算機硬件課程體系建設，對本科生教學方式教學改革，培養本科生發現問題、分析問題、解決問題的能力，激發學生的學習熱情，培養創新素質進行研究。
一、計算機硬件課程體系建設
（一）充分認識計計算機硬件課程建設的重要性
計算機硬件及應用技術已是IT領域不可缺少的支柱技術，已經廣泛滲透到移動通訊、消費電子、無線網絡、工業控制和軍事國防等各行各業，無時無處不在影響每個現代人的生活。能夠綜合應用軟件和硬件，系統研發的工程師成為計算機行業最為緊俏的人才，其培養也越來越受到高校、企業、研究機構與培訓中心的重視。
（二）計算機硬件課程體系建立
ACM和IEEE-CS共同推出了Computing Curricula 2001，系統地列出在計算機專業學生應該掌握的課程，我們以此為藍本，并根據我院在計算機硬件研究領域和研究方向，建立計算機硬件課程體系中的主干課程：《計算機原理與匯編語言程序設計》，講授計算機組織和工作原理，以及匯編語言程序設計；《微型計算機原理及接口技術》，講授微型計算機的基本知識、基本組成、體系結構和工作模式；《計算機控制》，講授計算機控制的理論知識和設計技術；《單片機與嵌入式系統》，講授單片機工作原理和編程方法、嵌入式系統基本概念和設計技術移植；《計算機系統結構》，講授計算機體系結構的基本思想、基本概念、設計原理、設計方法與評價分析方法。由這5門課程構成計算機專業硬件課程體系。
當今計算機硬件和軟件技術飛速發展，計算機專業基礎課程體系教學在成熟和穩定的同時，要不斷加入新的內容和新的技術。為此，必須對主干課程設計其課程的主線，并沿主線更新教學內容、突出新技術。
二、改進教學方法，提高學生的創新能力
人類具有學習的自然傾向或學習的內在潛能，學習是學習者內在潛能的發揮。所以教學的任務是為學習者創設的一種有利于學生學習潛能發揮的情境。教師不應該采用權威式的教學方式，不應采用強制式的指導教學。教學活動是教師和學生共同活動的過程，教師在教學過程中發揮著設計，主持，調整教學過程的主導作用，調動學生的主動性和積極性。學生是教學過程中認識活動的主體。在教學過程中應體現學生的主體地位，發揮著教師的主導作用。
對計算機硬件的認識范文2
關鍵詞：計算機硬件 設計安全 策略分析
中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）04-0000-00
當下我國計算機軟件相關技術發展迅速，但是計算機硬件的發展卻相對滯后，尤其是在硬件設計安全方面存在的問題還是比較多的。只要保證計算機硬件的設計安全，就能加快計算機硬件的發展速度，盡快與軟件發展齊步。
1 計算機硬件安全的概述
計算機硬件安全的關鍵點是實現計算機內部的信息安全，而信息安全主要是保密、實用和集成三個方位建成的一個安全體系。做好信息安全，就是需要引導用戶掌握使用產品的方法，進而保證計算機系統的信息安全。從計算機硬件安全的發展史來看，計算機硬件安全是以集成電路為主的集芯片設計、電路設計和工程技術設計于一體的安全系統。常采用的應用和技術主要有數據中心、通信系統和傳感器網絡等。
2 計算機硬件的設計安全現狀分析
2.1 計算機硬件的設計安全發展現狀
計算機硬件通常是指構成計算機系統的各類電子和機械以及電元件組成的物理部件。計算機硬件的安全問題大體上有三類，問題源也相應的有三類：輸入設備、儲存介質和輸出設備。輸入設備帶來的安全問題具體有輸入信息數據造成的安全問題和輸入時非法操作兩種情況。前者主要是指輸入的信息數據可能有木馬病毒等，引起本身計算機系統內的信息數據的風險系數增大；后者主要會引起計算機的數據信息遭到破壞等問題。儲存介質帶來的安全問題主要是指計算機的儲存介質本身不能對計算機內部的數據信息形成安全保護層，對暴力破壞和非法拷貝等不合法操作沒有抵抗力。輸出設備帶來的安全問題主要是存在一部分的輸出設備具備記憶功能，會對計算機內數據信息或操作動作進行復制，給計算機系統帶來較大的風險?？傊嬎銠C硬件的設計安全現狀還是較為嚴峻的，有較多問題亟待解決。
2.2 計算機硬件的設計安全分析
計算機硬件安全絕大部分取決于硬件的設計，多樣設計是當下提升計算機硬件安全性能的主要手段，主要用來降低成本減少能量損耗。此外，工程變異中的CMOS技術和離子技術也廣泛應用到提升計算機硬件的安全上，解決芯片老化等問題。但是這些都無法檢測木馬病毒。目前的硬件安全設計主要是以處理硬件木馬為主的。硬件木馬主要攻擊原始芯片，對其進行修改惡意破壞行為。同時，不可復制技術也提高了計算機硬件的安全系數?？傊嬎銠C硬件在設計階段的安全性設計決定了計算機在以后運行時的硬件安全性。
3 計算機硬件設計安全的策略分析
3.1 做好內置安全確認工作
內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用PUF（Physical Unclonable Functions）技術和EPIC（Ending Piracy of Integrated Circuits）技術通過電路設計方式來保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠采用PUF技術后得到芯片變異了的PUF ID，經過EDA工具編譯后得到物理版圖，先前得到的PUF ID與加密后的IC數據信息合成得到校驗密鑰，接著可以在IC的物理版圖中預先選擇關鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關的工作人員可以做好確認內置安全工作，保證計算機硬件的設計安全性。
3.2 檢測外置輔助安全
目前外置輔助安全的監測工作主要采用RAS技術進行，依靠可信的密鑰管理部產生公開密鑰和私用密鑰。公開密鑰主要是加密芯片的數據信息并將其集成儲存到標簽電路中，私用密鑰主要儲存在密鑰儲存器里，而密鑰儲存器主要用于外置輔助安全的檢測。此外，安全驗證芯片也是用于檢測外置輔助安全的。檢測時，密鑰儲存器主要經RFID讀取芯片上集成的標簽電路的數據信息，進而通過安全驗證芯片的檢測來檢測芯片。
3.3 在計算機硬件研發中注重安全設計
在計算機硬件的安全設計過程中，不單單要注意技術層面的保護檢測，更要注意其他方面的問題，比如設計理念、工作側重點和設計人員等。在計算機硬件的研發進行時，質量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計，形成計算機硬件安全性評估機制，做好對硬件安全性能的評估，同時從輸入、存儲和輸出設備三個方面進行評估，及時發現安全風險解決隱患。
3.4 在計算機硬件設計安全中注重創新技術
計算機硬件的安全設計之所以會出現較多的問題，是由于計算機硬件的安全設計技術發展滯后，適應不了時代的發展。因此，需要注重創新技術，完善并發展現有計算機硬件的安全設計技術，結合實際情況和實踐經驗，及時完善不足之處。同時，建立起完整的計算機硬件安全技術系統，做好計算機硬件各部分的有機結合，加強各技術的協助。此外，還需要開展新型的計算機硬件安全技術，可以將微生物理論、光學理論和量子理論應用到計算機硬件安全技術中，這樣才能實現計算機硬件安全性能的快速提升。
4 結語
綜上所述，計算機硬件的種類較多，存在著較大的差異，需要根據各自的安全問題采取適當的解決策略、因此，在計算機硬件的安全設計中，需要在技術層面上確認好內置安全和檢測好外置輔助安全，同時注重形成安全保護的設計理念，研發工作側重安全保護，創新計算機硬件的安全設計技術，最終高效促進計算機硬件的安全性能提高。
參考文獻
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[2]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）：157.
[3]潘曉偉.改進的鐵路信號安全計算機硬件結構設計[J].電腦知識與技術，2015，11（3）：232-233.
對計算機硬件的認識范文3
1概述
隨著計算機技術的迅速發展及其應用的不斷深入，計算機類專業的培養方向趨于多樣化。在諸多培養方向中，大部分專業是基于軟件理論與應用方向的偏軟件專業或軟件工程專業，而在這些計算機類專業的本科課程設置中又以軟件教育為主。計算機硬件相關課程具有理論性強，不易理解、應用范圍廣、與實際工程聯系緊密等特點。扎實的硬件知識基礎是計算機類人才正確理解計算機，掌握軟件開發機理的關鍵，也是本科教育人才區別于短期培訓軟件開發人員的重要標志。但由于學生普遍存在著“重軟輕硬”的現象，同時，目前我校的計算機硬件知識教育在知識體系和內容等方面存在著不盡如人意的地方,使得部分學生畢業后無法勝任計算機硬件方面的相關設計和應用工作。其中，具體問題如下：
1.1課程教學缺乏系統性。
計算機是一個由硬件和軟件組成的龐大的復雜系統，計算機知識有著很強的系統性。而在目前的教學中，硬件課程知識與軟件課程知識之間缺乏足夠的交叉和互補，學生無法深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統中的作用。另外，在硬件課程之間也缺乏充分的銜接，有些知識點重復，有些知識點缺失，這些都導致了學生的知識體系不系統、結構不健全。
1.2缺乏創新能力的培養。
目前我校中開設的硬件實驗課程大多以驗證性實驗為主，教師往往提供了實驗的所有環節，大部分學生在做實驗的過程中，基本上不對實驗的實用性進行延伸思維，只按設定好的正確線路、程序、步驟、數據一一照做。這樣的實踐不利于學生創新思維的培養，成了另一種形式的理論學習，通過實驗達不到理論與實踐相結合的目的，達不到培養學生初步科研能力的要求。
1.3在認識方面存在著重軟輕硬的傾向。
目前學生中普遍存在著重軟輕硬的現象，很多學生對硬件課程的了解甚少，認為硬件課程只是學習計算機的內部工作原理，在計算機應用當中無關緊要，認識不到硬件技術在應用方面的重要性，再加上相應的實踐環節難以保證，課程考試評價體系中對硬件實踐能力的不重視，導致學生在學習中缺乏積極性。針對以上問題，通過教學改革方案的實施，努力提高計算機類專業學生的硬件知識理解與應用能力，培養具備軟硬件開發能力的人才。同時，注重創新能力和科學精神的培養，使學生具備創新思維與工程實踐能力。
2硬件系列課程體系建設
2.1建設思路。
硬件課程體系建設的核心任務是全盤考慮各門計算機硬件課程，把他們捆綁起來，統一建設。在教學內容方面，根據學生的具體情況，修訂教學大綱，既要避免課程內容重復講授現象的發生，又要做到各門課程的無縫銜接。在教師方面，定期開展研討活動，提高任課教師的教學水平，搞好課堂教學。在實驗方面，充分利用現有實驗設備，做好驗證型實驗的同時，加大興趣導向的實驗開發力度，努力提高學生的動手能力。
2.2建設方法。
本課題組采用的課程建設方法，按照“整合─分科執行─融合”三個階段實施。在課程整合階段，對匯編語言、計算機組成與結構、單片機、嵌入式系統設計這幾門課程進行大綱及教案的修訂工作，并重點在如下幾方面進行整合：a.《匯編語言》和《計算機組成與結構》的整合。在《匯編語言》和《計算機組成與結構》中，側重于計算機硬件的五大部件、尋址方式和指令系統。這樣有利于把“計算機組成原理”中介紹的一般性的知識和具體的微機系統聯系起來，給學生打下牢固的理論基礎。b.《匯編語言》和《單片機及接口技術》、《嵌入式系統設計》的整合。整合中側重于硬件編程能力的培養，讓學生認識到不同種芯片的指令與功能共通性。這樣有利于學生透徹地了解目前普遍使用的微機系統，并具備扎實的硬件編程基本功，有利于單片機和嵌入式相關課程的學習。在分科執行階段，依照整合階段所確定的大綱及教案，對學生實施理論知識教育，同時結合各課程實際情況，在課堂中引入課程認識教育，使學生了解本課程在計算機學科中的地位，調動學生對硬件課程的學習積極性。在融合階段，在實驗課程中添加例如萬年歷電子表設計、貪吃蛇游戲機設計等集趣味性、設計性、綜合性于一體的實驗，注重培養學生綜合運用所學知識的能力，使學生受到更為實際、更加全面的科學研究的訓練。此階段實驗的特點是沒有現成的模式可循，學生需要融合所學硬件相關知識，獨立完成硬、軟件設計和調試。
3結論
本文闡述了面向計算機專業的硬件系列課程體系建設方法，本方法將硬件相關課程通過整合-分科執行-融合的過程，使計算機專業學生在理論上掌握晦澀的硬件知識，同時將硬件知識融會貫通，將所學知識應用于實驗、競賽，提高動手能力。為評價本學習系統的有效性，課題組將此系統引入了教學實踐中。根據課后對學生的調查，學生普遍反映通過課程系統的建立，學生對硬件知識有了深刻的了解，學習興趣有所提高，起到了良好的效果。
參考文獻
[1]洪霞,李云,張煒.改革計算機硬件課程教學內容,構建科學的系列課程體系[J].實驗技術與管理,2009,11:144-147.
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[4]惠麗,吳玲.計算機硬件系列課程教學改革的研究與實踐[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2010,1:78-79.
對計算機硬件的認識范文4
關鍵詞：計算機硬件；設計安全；策略分析
雖然我國自改革開放以來，各項技術不斷的發展的進步。但是當前計算機發展側重于軟件技術，對于硬件的設計安全問題，并沒有過多的考慮，這就造成計算機硬件和軟件的發展不在一個層面上，而且硬件的整個安全性問題會影響到計算機的正常使用，所以僅僅是發展軟件技術是遠遠不行的，沒有計算機硬件作為載體軟件就沒辦法運作，這對計算機今后的發展非常不利。現階段希望部分計算機相關的設計人員，能將工作的重點轉移到硬件的安全設計上，保證軟件技術和硬件安全同時進行，這樣也對計算機在今后的順利發展打下堅實的基礎，本文計算機硬件的安全問題進行舉例研究，并對計算機安全設計進行理論分析，希望能夠對計算機硬件的安全設計有所幫助，以下內容僅供參考。
1 計算機硬件所面對的安全隱患
隨著計算機應用的普及，計算機的安全問題受到廣泛的關注，對于現階段的計算機硬件系統當中主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個邏輯部件，計算機的輸入設備和輸出設備的安全問題我們不做過多討論，計算機運行當中最重要的三個部件控制器、存儲器和運算器影響著整個計算機的系統運行。在計算機硬件系統中，CPU（中央處理器）、硬盤等處理系統的安全設計問題是關注的重點，計算機硬件的安全性主要包括信任度、信息內容的隱私性、版權管理等多個方面，主要體現在外部對于計算機硬件的影響，今年來信息泄露問題是有發生，攻擊者以直接或間接的方式獲取計算機的信息資料，或是損壞其內部的處理系統造成計算機的整體癱瘓的狀態，這樣對于計算機的安全非常不利。隨著使用人群的增多，計算機的硬件安全問題，也會由于使用者的操作失誤，造成整體的硬件系統癱瘓，或是信息外泄的現象，這樣對于計算硬件的安全問題也會產生一定的影響。
2 計算機硬件安全的概述
對于計算機的硬件的主要的設計安全，是對于內部信息的安全問題考慮。主要的信息安全就是對于信息的處理、應用和保密三個部分的設計安全，同樣使用這對于計算機的安全問題也會造成一定的影響，這就需要在一方面加強使用者的安全意識，也就是避免使用盜版的軟件或是瀏覽不安全的網站，這樣就能在基礎上保證計算機的信息安全。再加上相關設計人員對于信息網絡安全的控制這樣就能夠充分保證硬件的安全問題。
3 計算機硬件的設計安全現狀分析
3.1 計算機硬件的設計安全發展現狀
現階段計算機的設計安全問題，主要體現在傳輸信息的安全以及計算機內部的安全防御。首先對于傳輸信息的安全，由于計算機屬于龐大的網絡信息終端，使用者通過計算機作為媒介瀏覽網絡的信息，由于網絡信息數量較大，而且涉及范圍較廣，人們在獲取到信息的同時也會有一定的安全問題，這其中在現實生活中較為常見的就是，網絡病毒的侵入，造成計算機硬件安全隱患問題。主要通過人們平常瀏覽信息網頁的時候，部分惡意病毒就會通過網絡入侵到使用者的計算機當中，主要就會造成一定的信息泄露情況。
上述問題隨著現階段技術的發展，通過相關殺毒攔截軟件可以解決，但是在部分殺毒軟件當中也會存在一定的安全隱患問題，下面就是針對內部的安全防御問題進行討論，現階段的計算機內部安全防御軟件多種多樣，不同的軟件開發公司針對不同的計算機系統進行相應的設計，但是在安全防御軟件在防御過程中，對于病毒信息庫沒有升級更新或是其他原因，造成無法識別信息是否具有危險，這樣就造成內部的防御系統受到損壞病毒入侵導致信息泄露的情況發生。
3.2 計算機硬件的設計安全分析
對于現階段的計算機的硬件設計，這要針對于計算機的應用功能和節約成本的相關問題，對于安全的設計較少，在目前的網絡環境當中，計算機的硬件安全設計主要針對木馬病毒的惡意侵蝕系統的問題，木馬病毒能夠攻擊原始芯片，并產生一定的惡劣問題，導致整個計算機系統的癱瘓，會是芯片的內部信息泄露，所以計算機硬件的安全設計直接影響了硬件的安全性和整個系統的正常運行。
4 計算機硬件設計安全的策略分析
4.1 做好內置安全確認工作
內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用PUF技術和EPIC技術通過電路設計方式來保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠采用PUF技術后得到芯片變異了的PUFID，經過EDA工具編譯后得到物理版圖，先前得到的PUFID與加密后的IC數據信息合成得到校驗密鑰，接著可以在IC的物理版圖中預先選擇關鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關的工作人員可以保證計算機硬件的設計安全性。
4.2 檢測外置輔助安全
對于目前的檢測外置輔助安全問題，隨著技術的更新和發展，新階段采用的RAS技術也就是遠程訪問服務，利用遠程操控的方式，結合可信的密鑰管理，并配合其內部的公開密鑰和私用密鑰對加密芯片的相關信息存儲到標簽電路當中，私用的密鑰一般存儲在密鑰存儲其內，對于外部安全問題主要是密鑰存儲器產生作用。
4.3 在計算機硬件研發中注重安全設計
在計算機硬件的安全設計過程中，不單單要注意技術層面的保護檢測，更要注意其他方面的問題，比如設計理念、工作側重點和設計人員等。在計算機硬件的研發進行時，質量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計。
4.4 在計算機硬件設計安全中注重創新技術
社會的不斷發展和進步，對于現階段的計算機硬件安全設計應該考慮到當前網絡大環境信息多樣化的問題，網絡信息不斷的更新當中，之所計算機硬件的安全設計會出現許多問題，是因為相關的設計設計人員對于當前的信息網絡沒有完全掌握，從而使當前的計算機硬件安全設計無法滿足社會的需要。尤其，對于計算機硬件設計安全應當注重創新，也就是跟隨當前的網絡環境，掌握網絡信息發展趨勢，并且對于計算機硬件的安全設計做出一定的改善，建立健全計算機安全信息系統，利用科學技術手段對于計算機硬件的安全性做最大程度的提升，從而有利于計算機的使用和今后的發展。
結束語
通過以上的敘述，對于計算機硬件的安全設計有一定的了解，為了保證計算機的信息安全問題，需要對計算機硬件的安全設計進行多方面的考慮，掌握網絡發展方向，做好內部系統的更新維護工作，再加上日常生活中相關人員對于網路的安全維護，這樣就能夠保證計算機今后的硬件系統的安全與穩定。只有保證計算機硬件信息的安全，再加上軟件技術的發展，才能夠使我國的計算機技術水平穩步提升，從而有利于今后人們的安全使用。
參考文獻
[1]王科超.計算機硬件的設計安全探究[J].山東工業技術，2015.
對計算機硬件的認識范文5
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?，這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。可以看出，這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常化、集成化、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.
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[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)
對計算機硬件的認識范文6
【關鍵詞】計算機硬件 發展 問題 管理與維護
隨著計算機越來越成為人們生活和工作中必不可少的應用工具，而且網絡技術的快速發展，使得計算機也在向小型和微型的方向發展，但是在發展的過程中也使得計算機的硬件常常受到惡意病毒和木馬的干擾，從而使得我們的計算機出現各種各樣的問題，因此計算機的更新和維護就變得尤為重要。
1 計算機硬件的概述
首先，計算機硬件的內涵，計算機的硬件主要是由計算機中的各種光電元件和各種電子以及機械配件等原件組合而成的裝置，這些原件的相互配合組成了計算機這個有機整體；其次，計算機硬件的組成部分計算機的硬件主要是由輸入設備、輸出設備、存儲器、運算器、控制器這五部分構成的，這五個部分都是缺一不可的，只有它們共同運行才能構成計算機這個有機整體。
2 計算機硬件的發展態勢
2.1 計算機的輸出和輸入設備的發展
由于上世紀中葉的時候剛剛出現的計算機界面上只是一些乏味和繁雜的數據，讓人們覺得很枯燥，而且當時以計算機的硬件設備為主導，輸出和輸入設備則發展較慢，更新的速度也較慢，而現代的數據技術的不斷發展，使得計算機的輸出和輸入設備逐漸向智能化和高效化的方向發展，而且計算機的界面和外觀設計也更趨于多樣化和人性化，而且計算機的硬件上的設計也在向科技化的方向發展，如在計算機的設計上通過高科技材料和技術的應用，更加注重節約成本，在一定程度上為計算機的硬件的發展開辟了道路。
2.2 計算機存儲器的發展
人們在工作和生活中創造和應用的數據數量的不斷擴大，而且傳播的速度也越來越快，人們對存儲器的要求也越來越高，而且存儲的硬件設備的好壞直接關系到數據的安全性。因此未來的計算機存儲器主要應該考慮的問題是存儲的安全性和可靠性，以及存儲傳輸的速度和外觀設計。在未來的存儲器的發展應該向小巧、智能、可擴展的方向推進。相對于以往的易失性存儲器，現代的非易失性存儲器的外觀較為很小，而且時尚，容易攜帶，存儲數據速度較快，而且成本較低，消耗的能量較小，符合現在的發展形勢的要求。
2.3 中央處理器的發展
根據目前市場和中央處理器的發展態勢分析，未來的中央處理器應該向多核的方向發展，使得計算機的功能更加強大，而且處理數據的速度也會不斷地加快，我們深信未來的發展前景會更加廣闊。中央處理器應該是向更加人性化的方向發展。
3 計算機硬件常出現的問題
（1）對軟件問題進行檢修。在計算機出現故障之后，應該注意軟件出現的問題進行維護和管理，在排除了計算機系統中毒或者是文件異常丟失、系統注冊表受到損壞硬盤主引導記錄損壞的情況之后，再來檢查是否為硬件設備的問題。
（2）對計算機進行及時的監控。首先觀察計算機所出現故障時顯示器顯示內容同正常情況下相比，是否出現異常；其次，電腦內外所表現出來的一系列的物理情形特征等；再次是觀察計算機的環境，包括所在位置以及環境溫度和濕度，最后應該注意電腦的軟硬件配置和系統資源的使用情況等。
（3）排除外部設備的問題。計算機外設故障出現的部件主要有顯示器、UPS電源、打印機等。顯示器的問題多數是由于長時間開機，散熱不均勻，致使顯示主板元件被燒壞，也使其他顯示元件受到不同程度地損壞；鼠標鍵盤故障主要因為過多使用造成UPS故障常見的是無法給電腦正常供電，主要是紅燈長亮，蜂鳴器長鳴或電壓不穩，造成UPS損壞打印機故障主要是因長時間使用造成的打印頭耗損或墨粉不足等原因引起的。
4 計算機硬件管理維護的對策
（1）中央處理器的維護。在計算機硬件安全維護中最為關鍵的部分是中央處理器，這一系統的好壞可以保證計算機系統的正常運行。當中央處理器接收到完全加密的系統程序指令后，立即進行解密處理，按照解密后的指令要求執行相應的任務。另一方面中央處理器不會將解密之后的系統程序的密碼和命令泄露，同時還可以防止外界人員入侵計算機內的機密文件或者惡意篡改程序內的文件和數據，所以必須要用中央處理器將處理過的數據信息在錄入和存儲之前進行加密。
（2）內存區域的維護。計算機硬件的內存區域也是計算機安全設備的一個主要組成部分，在該區域內能夠形成與外界安全隔離、存儲敏感數據的內存區域地帶，更能快捷高效的對用戶的個人隱私和數據進行加密保護，而且存儲在這個被隔離內存區域的數據信息只能夠被所屬的程序訪問，其他外界的應用程序沒有權限訪問他的數據，計算機其他外界設備都沒有辦法從這個區域內調出數據，因此更加能夠保障計算機應用程序的安全高效的運行。
（3）計算機硬件設備維護創新。計算機硬件外部設備的維護應該主要放在計算機顯示器的維護和管理上，這樣可以很好的避免顯示器的使用功能遭到損害。需要注意的是不要隨意地打開和關閉計算機，經常用專用的清潔劑和抹布進行清潔處理。對于電腦上的灰塵，應該使用專用的工具進行清理。使用鼠標時避免用力點擊鼠標，免損壞鼠標的彈性開關。
（4）計算機CPU維護和管理。在進行CPU的維護過程中，還應該注意對于CI刀的通風散熱裝置做好灰塵清潔工作，避免造成通風散熱故障。最后還要保證CI刀的運行頻率，從而確保CI刀的工作運行頻率正常，避免折損CI刀的使用壽命和計算機系統的正常使用。
5 結語
隨著社會的持續發展，人們對計算機使用的頻率也在不斷的增大，因此計算機硬件維護和管理的好壞直接影響著計算機的正常使用，關系到數據和存儲文件的安全，我們要想提高計算機的使用效率，就必須在日常及時發現使用中的問題，及時將其排除，從而讓電腦的優勢充分的發揮出來。
參考文獻
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