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計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的概念范文第1篇

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；計(jì)算機(jī)專業(yè)；硬件體系；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1計(jì)算機(jī)硬件類實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題

計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展，若計(jì)算機(jī)硬件類實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開設(shè)自主性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)就面臨一些問題和困難。

1.1硬件設(shè)備投入高，硬件項(xiàng)目開發(fā)周期長(zhǎng)

硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)需要大量的資金投入，而且硬件類實(shí)驗(yàn)消耗很大，需要持續(xù)的資金投入做保障。此外，硬件課程建設(shè)周期也較長(zhǎng)，硬件實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)也非一蹴而就，實(shí)驗(yàn)教師需要完備的理論知識(shí)和扎實(shí)的電子學(xué)知識(shí)，而且需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和長(zhǎng)期的實(shí)踐，才能自如的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，這一過程比掌握一門計(jì)算機(jī)語言或一種計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)工具要難得多和慢得多。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新速度及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目長(zhǎng)周期開發(fā)難以滿足新技術(shù)、新方法的更新步伐。

1.2教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)，硬件線路相對(duì)固定，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受硬件設(shè)計(jì)的制約

很多教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)，是針對(duì)某門課程而開發(fā)設(shè)計(jì)的，硬件線路部分相對(duì)固定，其擴(kuò)展性很有局限，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受硬件設(shè)計(jì)的制約。硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備的高投入和實(shí)驗(yàn)器件的大消耗，在沒有足夠資金投入的情況下，在現(xiàn)有硬件設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，開設(shè)自主性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)。

1.3硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)彼此脫節(jié)，缺乏系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)體系

計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類課程必修課程一般包括數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選修課程一般包括單片機(jī)原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等。這些課程之間彼此存在內(nèi)在的聯(lián)系，學(xué)生通過這些課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)能逐步建立起整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念，掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握計(jì)算機(jī)的控制應(yīng)用。但在具體課程和實(shí)驗(yàn)安排中，卻往往忽略并割裂了這種內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有從模塊化、系統(tǒng)化的角度整體考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制應(yīng)用的要求。因此，分析這些課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計(jì)階段性、模塊化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建立計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用設(shè)計(jì)能力十分重要和必要。

2構(gòu)建基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

EDA技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及可編程邏輯器件PLD的出現(xiàn)及不斷推舊出新，為解決上述矛盾提供了一個(gè)良好的契機(jī)。EDA技術(shù)不僅是一種先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，而且將在計(jì)算機(jī)專業(yè)的硬件體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮其重要作用。采用EDA技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)軟件化，其實(shí)以軟件實(shí)驗(yàn)替代硬件實(shí)驗(yàn)的方法也將是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向，在美國一些著名大學(xué)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室，包括計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)早已不用那種傳統(tǒng)接插式箱式實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用EDA技術(shù)進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)，通過可編程邏輯器件進(jìn)行修改和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)編程和硬件邏輯設(shè)計(jì)的軟件化，設(shè)計(jì)方法較靈活。由于所有的實(shí)驗(yàn)都在計(jì)算機(jī)上利用軟件來完成,不需連接導(dǎo)線，修改測(cè)試極為方便，可大大提高實(shí)驗(yàn)效率。與通常的實(shí)驗(yàn)手段相比，“軟件化”實(shí)驗(yàn)無器件損耗，可節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，并減輕實(shí)驗(yàn)管理人員的維護(hù)工作量。采用EDA技術(shù)將為學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供廣闊的發(fā)展空間的同時(shí)，全面提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)硬件設(shè)計(jì)的興趣。因此，構(gòu)建EDA技術(shù)貫穿于計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系十分必要。

2.1研究計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類課程之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)遞進(jìn)層次的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)

要合理設(shè)置計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課的結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課之間的邏輯順序的同時(shí)，注意知識(shí)內(nèi)容的相互銜接，上下呼應(yīng)，以保證學(xué)生知識(shí)的增長(zhǎng)、學(xué)生能力的發(fā)展和社會(huì)需求三者之間的統(tǒng)一。建立基于EDA技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、應(yīng)用研究設(shè)計(jì)三個(gè)遞進(jìn)層次的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：主要掌握基本技能、基本方法的運(yùn)用，加深對(duì)理論知識(shí)理解。例如，數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課程中組合邏輯和時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程中功能部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)接口實(shí)驗(yàn)課程中I/O接口部件的設(shè)計(jì)，學(xué)生用EDA軟件原理圖和硬件描述語言的方法在設(shè)計(jì)或描述這些功能時(shí)，必須清楚部件的結(jié)構(gòu)與性能，充分理解理論知識(shí)。以基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)替代驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生掌握基本技能和方法，更能透徹理解理論知識(shí)。

綜合設(shè)計(jì)：綜合所學(xué)的知識(shí)，應(yīng)用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。如將計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合，學(xué)生用硬件描述語言完成中斷控制器、總線控制器的設(shè)計(jì)，及RISC、CISC的CPU優(yōu)化設(shè)計(jì)。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以在單科單個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將計(jì)算機(jī)硬件課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打通，建立統(tǒng)一的平臺(tái)，完成多科目的綜合應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的融會(huì)貫通。

應(yīng)用研究設(shè)計(jì)：進(jìn)行軟、硬件綜合設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)需要設(shè)計(jì)出一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例，此時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)就不僅僅是單個(gè)或綜合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)了，而是一個(gè)總的計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目或軟、硬件綜合設(shè)計(jì)。學(xué)生以接近于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，完成高質(zhì)量綜合設(shè)計(jì)為訓(xùn)練手段，使學(xué)生建立系統(tǒng)的概念與工程的概念。如基于SOPC的嵌入式設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以掌握計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為主要訓(xùn)練目的，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的整個(gè)硬件系統(tǒng)、軟件環(huán)境有較全面、較系統(tǒng)的掌握，才能完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

2.2以EDA技術(shù)為紐帶構(gòu)建階段性、層次化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

仔細(xì)研究計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類課程之間的關(guān)系，構(gòu)建階段性、層次化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)體系。EDA技術(shù)好比紐帶，將那些分散的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類課程有機(jī)地連接起來。具體可構(gòu)建如下幾個(gè)層次的實(shí)驗(yàn):

(1) 數(shù)字邏輯層次實(shí)驗(yàn)

完成常用組合邏輯和時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，以及具有一定實(shí)用功能的邏輯系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。通過這些實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉EDA設(shè)計(jì)的的全過程。

(2) 計(jì)算機(jī)組成原理層次實(shí)驗(yàn)

主要完成運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、CPU等大規(guī)模器件的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)的功能部件或整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程，鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

(3) 計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)層次實(shí)驗(yàn)

完成計(jì)算機(jī)I/O接口部件的設(shè)計(jì)，側(cè)重于硬件邏輯實(shí)現(xiàn)，如定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器、DMA 控制器、并行接口、串行接口和VGA顯示器的控制電路等。

(4) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)層次實(shí)驗(yàn)

完成諸如RISC、CISC和總線控制器等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的各種組成部件或整機(jī)系統(tǒng)，追求結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和性能的提高，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行性能分析和測(cè)試的能力。

(5) 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次

主要完成嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件的設(shè)計(jì)和軟硬件綜合設(shè)計(jì)、多機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多機(jī)并行算法設(shè)計(jì)等，使學(xué)生能熟練進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)和運(yùn)用嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和管理，最終設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)。

3實(shí)現(xiàn)基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)體系的措施

3.1增設(shè)EDA技術(shù)課程是當(dāng)務(wù)之急

EDA技術(shù)課程以應(yīng)用為主，主要介紹當(dāng)前可編程邏輯器件PLD設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)方法，以及PLD的體系結(jié)構(gòu)、硬件描述語言HDL、EDA開發(fā)工具和數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是EDA課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過一系列由淺入深的、不同層次(如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型、應(yīng)用研究型)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可在較短時(shí)間內(nèi)掌握EDA技術(shù)的原理和方法，熟悉EDA設(shè)計(jì)的全過程。

EDA是以PLD及其開發(fā)板為硬件平臺(tái)，以硬件描述語言HDL和EDA技術(shù)為開發(fā)工具，以軟件設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)硬件的功能。EDA課程的意義不僅僅在于教會(huì)學(xué)生掌握某種HDL語言和某種EDA工具的使用，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生掌握現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與思想，能夠用形式化的方法來描述硬件電路，并能綜合運(yùn)用先進(jìn)的EDA技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真、綜合和測(cè)試、驗(yàn)證，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)能力。國外加州大學(xué)伯克利分校、斯坦福大學(xué)、威斯康辛大學(xué)等高校早已經(jīng)在計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用EDA技術(shù)進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和CPU的設(shè)計(jì)。國內(nèi)著名高校近年也在計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)了EDA技術(shù)課程，開始應(yīng)用EDA技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用EDA技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)于還沒有開設(shè)EDA技術(shù)課程或在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)還不能自如應(yīng)用EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)專業(yè)，應(yīng)該盡早增設(shè)EDA技術(shù)課程。

3.2精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)置

精選一些基本的實(shí)驗(yàn)作為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的必修內(nèi)容。在內(nèi)容選取上，可以打破傳統(tǒng)的模式，如以基礎(chǔ)設(shè)計(jì)替代驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以訓(xùn)練的性質(zhì)、層次進(jìn)行分類。在實(shí)驗(yàn)類型的設(shè)計(jì)上，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，擬定方案、調(diào)試方法等由學(xué)生獨(dú)立完成，使學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能上得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，提高學(xué)生的主動(dòng)性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，應(yīng)開展多種類型、多種層次、多種目的實(shí)驗(yàn)，如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新設(shè)計(jì)型或應(yīng)用研究型。合理設(shè)置計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課的結(jié)構(gòu)，注意知識(shí)內(nèi)容的相互銜接，前后呼應(yīng)。如在計(jì)算機(jī)組成原理層次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需掌握EDA技術(shù)的原理和方法，熟悉EDA設(shè)計(jì)的全過程；在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需掌握嵌入式處理器組織結(jié)構(gòu)，如NiosII CPU軟核或MicroBlaze CPU軟核。

3.3抓好計(jì)算機(jī)硬件師資隊(duì)伍建設(shè)

要培養(yǎng)高質(zhì)量的學(xué)生，就必須有高水平的教師。教師是實(shí)踐教學(xué)改革的關(guān)鍵，其知識(shí)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)素質(zhì)、實(shí)踐能力、敬業(yè)精神將影響學(xué)生久遠(yuǎn)。從事計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的教師需要具備豐富的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)、扎實(shí)的理論功底、一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。值得思考的是，在當(dāng)今實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容更新迅速，實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)難度加大，社會(huì)用人單位急需實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才的情況下，高等工科院校的實(shí)踐教學(xué)教師仍然被定義為“教輔人員”，在崗位津貼、晉升職稱、項(xiàng)目申報(bào)等方面仍然處于弱勢(shì)地位。這種現(xiàn)象與重視實(shí)踐教學(xué)和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量并不合諧一致。需要盡快轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念，抓好計(jì)算機(jī)硬件師資隊(duì)伍建設(shè)，一方面積極引進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件人才；另一方面定期進(jìn)行新技術(shù)培訓(xùn)、實(shí)踐教學(xué)方法培訓(xùn)；此外，加強(qiáng)與企業(yè)單位橫向合作，鼓勵(lì)老師走向社會(huì)，多參加科研項(xiàng)目的研究，不斷更新知識(shí)，提高業(yè)務(wù)水平，為實(shí)踐教學(xué)改革與應(yīng)用型人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4建立開放式EDA實(shí)驗(yàn)室

可編程片上系統(tǒng)SOPC(System On a Programmable Chip)使得在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成為可能。SOPC集成了硬核或軟核CPU、DSP、存儲(chǔ)器、I/O及可編程邏輯，采用基于SOPC的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生調(diào)試、驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目成為可能，為學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)提供廣闊的發(fā)展空間。比如軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，面向DSP等實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，基于SOPC嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生能夠應(yīng)用EDA技術(shù)完成大型硬件的原型設(shè)計(jì)，或進(jìn)行創(chuàng)新性課題的研究。

由于PLD自身的特點(diǎn)，學(xué)生最初完全可以在計(jì)算機(jī)上借助于EDA工具完成設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真和綜合，這樣學(xué)生在普通的計(jì)算機(jī)上即可完成PLD設(shè)計(jì)的大部分工作，最后再到EDA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行編程下載和驗(yàn)證。借助EDA技術(shù)學(xué)生能完成涉及多門硬件類課程的實(shí)驗(yàn)，在不同的學(xué)習(xí)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了相應(yīng)的硬件課程后，就可以采用EDA技術(shù)，自行設(shè)計(jì)與本課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

采用這種模式開設(shè)硬件系列實(shí)驗(yàn)，建立一個(gè)一定規(guī)模的EDA實(shí)驗(yàn)室，配備一定數(shù)量的SOPC實(shí)驗(yàn)臺(tái)和配套的計(jì)算機(jī)。這并不需要很大的實(shí)驗(yàn)室，也無須與學(xué)生規(guī)模相配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上安裝各種成熟高效的EDA工具，實(shí)驗(yàn)室作為開放式實(shí)驗(yàn)室，可以是實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放，為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提供一個(gè)良好的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。EDA技術(shù)的應(yīng)用貫穿于計(jì)算機(jī)硬件體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)將得到極大提高，這無疑對(duì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的人才有著重要的作用。

4結(jié)束語

計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)且發(fā)展迅猛的學(xué)科，實(shí)踐環(huán)節(jié)是計(jì)算機(jī)學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的重要組成部分。構(gòu)建合理

的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)，提高學(xué)生設(shè)計(jì)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力至關(guān)重要。構(gòu)建系統(tǒng)的EDA技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于增加新技術(shù)、新方法的實(shí)踐應(yīng)用；有利于隨時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開設(shè)自主性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。建立EDA技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系必將極大地推進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式的改革，為創(chuàng)新人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。

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計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的概念范文第2篇

早期計(jì)算機(jī)性能低下，最初的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中沒有操作系統(tǒng)軟件，計(jì)算機(jī)的主要功能也只是提供科學(xué)計(jì)算，所以初期的計(jì)算機(jī)完全需要人工操作，通過硬件線路的連接來實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序的運(yùn)行。后來由于計(jì)算機(jī)硬件速度的快速發(fā)展和新的對(duì)信息處理能力需求，操作系統(tǒng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的軟件平臺(tái)。

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)可以幫助工作人員管理計(jì)算機(jī)硬件資源，調(diào)度任務(wù)，同時(shí)可以人性化的將任務(wù)的處理過程和結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給用戶。操作系統(tǒng)的產(chǎn)生改變了人們對(duì)計(jì)算機(jī)使用方式的定義和認(rèn)知，是邁向信息時(shí)代的第一步。

計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，硬件速度越來越快，操作系統(tǒng)越來越復(fù)雜功能越來越強(qiáng)大，幾乎可以處理任何一種數(shù)據(jù)信息，而人們又對(duì)計(jì)算機(jī)的性能有了新的需求。

當(dāng)計(jì)算機(jī)功能越來越強(qiáng)大的同時(shí)管理維護(hù)的成本也在逐漸增大，其安全性和穩(wěn)定性已經(jīng)變成了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最主要技術(shù)指標(biāo)，高容錯(cuò)性和系統(tǒng)快速恢復(fù)能力成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究的主要方向，而虛擬機(jī)技術(shù)的完善使得這些新需求的滿足有了更可行的捷徑。

最早計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)完全由軟件實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行速度緩慢而且功能單一，虛擬設(shè)備，程序虛擬運(yùn)行環(huán)境都屬于這一類。但是這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用的需求。因此在軟件虛擬技術(shù)成熟的基礎(chǔ)之上一些大的軟件公司開始研究虛擬操作系統(tǒng)的產(chǎn)品，VMware就是這類產(chǎn)品的代表。

VMware用軟件模擬計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，這樣一來在一個(gè)真實(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上(包括操作系統(tǒng)軟件)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬操作系統(tǒng)，這些虛擬操作系統(tǒng)可以是和真實(shí)系統(tǒng)相同的系統(tǒng)軟件，也可以是完全不同的系統(tǒng)軟件。比如在一臺(tái)裝有WindowsXP操作系統(tǒng)的PC機(jī)平臺(tái)上安裝VMware，然后再用VMware虛擬機(jī)安裝linux操作系統(tǒng)，這樣一來，用戶可以在同一個(gè)硬件平臺(tái)上同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全不同的操作系統(tǒng)。這種計(jì)算機(jī)的應(yīng)用方式被許多教學(xué)單位采用，以構(gòu)建低成本的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

但是用軟件模擬硬件的技術(shù)有它先天的局限性，比如虛擬機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行速度受到很大限制，對(duì)外部設(shè)備的支持差等原因，使得純軟件模擬實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)環(huán)境不適合商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了突破這一瓶頸，許多硬件廠商和軟件廠商都為此做了大量研究。例如Intel已經(jīng)在其新的CPU中集成了VT功能，這種功能通俗的解釋就是：可以讓一個(gè)CPU工作起來就像多個(gè)CPU并行運(yùn)行，從而使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)中同時(shí)產(chǎn)生運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境成為可能。

與軟件模擬硬件技術(shù)不同，這種以硬件功能為主的虛擬技術(shù)可以大大提高虛擬機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，而且可以方便的解決早期純軟件模擬技術(shù)條件下虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)中的許多復(fù)雜設(shè)計(jì)。

目前許多虛擬機(jī)軟件開發(fā)商都采用了這種VT技術(shù)，其中VMwareworkstation、Virtual PC、Xen、Linux KVM都采用了這一一技術(shù)，目前對(duì)這一類虛擬化技術(shù)，人們統(tǒng)一稱之為硬件輔助虛擬化。

Xen

Xen是在劍橋大學(xué)作為一個(gè)研究項(xiàng)目被開發(fā)出來的，它已經(jīng)在開源社區(qū)中得到了極大推動(dòng)。Xen是一款半虛擬化(paravirtualizing)VMM(虛擬機(jī)監(jiān)視器，VirtualMachine Monitor)，這表示，為了調(diào)用系統(tǒng)管理程序，要有選擇地修改操作系統(tǒng)，然而卻不需要修改操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序。

雖然VMWare等其他虛擬化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全的虛擬化(它們不必修改使用中的操作系統(tǒng))，但它們?nèi)孕枰M(jìn)行實(shí)時(shí)的機(jī)器代碼翻譯，這會(huì)大大影響性能。

Xen采用了VT技術(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)底層虛擬化功能，它很充分的發(fā)揮了硬件輔助虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不再將虛擬機(jī)模型建立在真實(shí)機(jī)操作系統(tǒng)之上，而是在硬件平臺(tái)上構(gòu)建一套類似于中間件(并不是真正意義上的中間件)的軟件邏輯層，所有操作系統(tǒng)都建立在這個(gè)“中間件”之上。

其中有一個(gè)DomO(1inux)操作系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理其他Guest虛擬操作系統(tǒng)，但是原理上這個(gè)負(fù)責(zé)管理的linux操作系統(tǒng)與其它虛擬機(jī)系統(tǒng)是平等的。

這種計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)模型的優(yōu)點(diǎn)在于，用戶可以通過設(shè)置或開發(fā)擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件資源被所有虛擬操作系統(tǒng)共享，虛擬機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)硬件資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度和管理(完全軟件模擬虛擬化技術(shù)中，虛擬機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)硬件資源沒有權(quán)利占有，只能依賴虛擬機(jī)軟件提供的使用接口實(shí)現(xiàn)調(diào)用功能)，用戶可以指定每個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)所占有的系統(tǒng)資源，比如內(nèi)存、外存、CPU個(gè)數(shù)等等。

Xen采用qemu模擬計(jì)算機(jī)硬件，qemu提供了虛擬機(jī)操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件的數(shù)據(jù)交互和控制功能，這樣一來多個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)可以同時(shí)擁有并使用同一個(gè)硬件。

如果用戶對(duì)Xen進(jìn)行內(nèi)核及的擴(kuò)展性開發(fā)，還可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)完全占有硬件的能力，也就是說一個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)可以對(duì)一個(gè)或幾個(gè)計(jì)算機(jī)硬件資源完全占有，就好像這段時(shí)間內(nèi)這個(gè)虛擬操作系統(tǒng)是直接安裝在這些硬件上的，無論性能還是穩(wěn)定性都會(huì)大幅度提高。中國國內(nèi)目前已經(jīng)有許多公司開發(fā)出了類似的功能擴(kuò)展。

完全虛擬化技術(shù)的不利因素就是它們的性能，因此半虛擬化的思想已經(jīng)成為了目前計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的主流，其性能度量和它達(dá)到的高效性成為一個(gè)突破。運(yùn)行Xen的系統(tǒng)開銷確實(shí)非常小，大約占3％，這在完全虛擬化技術(shù)時(shí)代是不可想象的。

Xen的半虛擬化技術(shù)與硬件輔助虛擬化技術(shù)所描述的概念不同，半虛擬化技術(shù)主要指的是軟件層面上的特點(diǎn)，而硬件輔助虛擬化技術(shù)指的是計(jì)算機(jī)硬件為了實(shí)現(xiàn)虛擬化所作的輔助設(shè)計(jì)。

Xen是在linux系統(tǒng)內(nèi)核代碼的基礎(chǔ)上修改添加了許多用來支持計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的功能，這樣一來Xen本身便成了一個(gè)獨(dú)立存在的系統(tǒng)軟件(也可看作是系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)之間的一個(gè)類似中間件的邏輯部分)，標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)如Windows或linux等都運(yùn)行在它的基礎(chǔ)上。

如果直觀的解釋，那就是Xen在linux系統(tǒng)內(nèi)核與計(jì)算機(jī)硬件之間封裝了一層功能接口，這些接口用來管理虛擬機(jī)操作系統(tǒng)，為虛擬機(jī)操作系統(tǒng)提供硬件資源并建立數(shù)據(jù)交互機(jī)制。這樣的軟件層的實(shí)現(xiàn)，使得虛擬機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性更加優(yōu)良。

但是只有這些是不能完全實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)全部的功能，因?yàn)樽鳛楸惶摂M的操作系統(tǒng)，他們自身是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，因此它們沒有對(duì)X en的依賴概念，Xen的特殊性和被虛擬操作系統(tǒng)的獨(dú)立性之間便會(huì)出現(xiàn)許多矛盾，為了解決這些問題，Xen除了內(nèi)核上的修改之外還提供了許多服務(wù)性質(zhì)的軟件。

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的概念范文第3篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)；改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)27-6724-03

An Exploration of Computer Hardware Experiment Teaching and Management

JIANG Hao

(Ningxia Bureau of Civil Aviation Air Traffic Control, Yinchuan 750009, China)

Abstract: Experimental computer hardware in the computer science teaching is a core of basic courses in the country's overall course in computer hardware and software plays a supporting role, as computer technology continues to develop in China, as well as the upgrading of computer hardware continues to accelerate, computer hardware experimental teaching computer education has become an extremely important part, but it also faces serious challenges. In this paper, to solve this problem a series of computer hardware education reform measures, so as to achieve continuous improvement of quality of teaching and the practical ability of students to become 21st century's new talent.

Key words: computer hardware teaching; reform; experiment teaching

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國的不斷發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施的更新?lián)Q代速度不斷加快，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為我國計(jì)算機(jī)教學(xué)的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，但同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此我們必須不斷對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理進(jìn)行研究與探索，從而不斷提高教學(xué)的質(zhì)量，以達(dá)到不斷提高學(xué)生能力的目的。

1 概述

計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)是計(jì)算機(jī)學(xué)科中的一門核心的基礎(chǔ)課程，在我國的整體計(jì)算機(jī)軟硬件課程中起著支撐的作用，可以幫助學(xué)生理解一些計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成以及工作原理，從而不斷培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)開發(fā)能力。

目前計(jì)算機(jī)教學(xué)模式主要以教師灌輸為主，學(xué)生缺乏足夠的批判性和創(chuàng)新思維，而且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，很難將課堂所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。例如在計(jì)算機(jī)組成這樣的教學(xué)中：課堂上采用的教學(xué)模型主要是以16位機(jī)為主，而我們生產(chǎn)和生活實(shí)踐中卻以32位機(jī)為主，這樣就造成了理論與實(shí)際的偏差。另外，計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)所選用的教材必須既要能講述清楚一些重要概念、原理、結(jié)構(gòu)，而且必須脫離具體機(jī)型，可以讓學(xué)生了解一般計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

隨著信息時(shí)代的到來，我們的各種觀念都在發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變，因此計(jì)算機(jī)教學(xué)觀念也要發(fā)生相應(yīng)的變化，必須改變傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的課堂，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位。另外要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的重要性，將一些抽象、難懂的概念與學(xué)生日常生活中較為熟悉的食物進(jìn)行類比，給予學(xué)生充分的思考時(shí)間，，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

由于計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的實(shí)踐性很強(qiáng)，因此必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量高低直接關(guān)系到學(xué)生的動(dòng)手能力的提高，關(guān)系到學(xué)生是否能夠培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，對(duì)于學(xué)生的分析、解決問題以及獨(dú)立工作能力的提高都有著十分重要的作用。因此在基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩手抓，兩手都要硬，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)數(shù)，而且要構(gòu)建全新的實(shí)驗(yàn)體系，將實(shí)驗(yàn)分為：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上，可以將開放式實(shí)驗(yàn)與封閉式實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生可以根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)對(duì)一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自主的設(shè)計(jì)，從而學(xué)以致用，將自己所學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，不斷培養(yǎng)自己的綜合技能，提高自身動(dòng)手和創(chuàng)新能力。

總之，隨著信息化的不斷普及，我們傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)也遭受到了巨大的挑戰(zhàn)，需要我們結(jié)合新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的需要，不斷地對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)進(jìn)行改革，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，提高學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力，不斷將自己所學(xué)知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，從而提高我國計(jì)算機(jī)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為我國的信息化的普及奠定基礎(chǔ)。

2 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施

計(jì)算機(jī)技術(shù)以及半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展使得一些新穎的電路設(shè)計(jì)方法以及各種功能齊全的器件層出不窮，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)無法適應(yīng)這種改變，無法培養(yǎng)出社會(huì)需要的計(jì)算機(jī)人才，更加無法跟上當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平，為此我們根據(jù)這種現(xiàn)狀必須不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等各方面的改革，從而讓學(xué)生掌握先進(jìn)的技術(shù)，不斷跟上時(shí)代的需求，為社會(huì)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。為此，目前高校的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以進(jìn)行以下方面的改革：

2.1 加強(qiáng)多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的構(gòu)建

計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的構(gòu)建是一個(gè)逐步建設(shè)的過程，從而加強(qiáng)對(duì)課程體系系統(tǒng)性和完整性的構(gòu)建。在這個(gè)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程設(shè)置不應(yīng)該間斷，相反應(yīng)該不斷提高其難度，內(nèi)容應(yīng)該逐步遞進(jìn)，從而可以達(dá)到硬件實(shí)踐訓(xùn)練層次化、系統(tǒng)化的目的，并且不斷加強(qiáng)學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。在課程的開設(shè)上應(yīng)該理清各個(gè)課程之間的順序，避免課程設(shè)置的遺漏和前后順序的顛倒，從而使得整個(gè)硬件課程體系系統(tǒng)、完整，硬件實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置可以參照表1。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革主要可以分為4種：驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型以及探索型，這四部分內(nèi)容的難易度由淺入深，貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程中，一般實(shí)驗(yàn)課程主要由50%的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、20%的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、20%的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、10%的探索實(shí)驗(yàn)組成，從而形成了一個(gè)“驗(yàn)證型-設(shè)計(jì)型-綜合型-探索型”的多層次實(shí)踐教學(xué)模式，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)使為了加強(qiáng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生了解一些基本的電路設(shè)計(jì)及其調(diào)試方法，綜合性實(shí)驗(yàn)的是為了培養(yǎng)學(xué)生的一些綜合應(yīng)用能力，提高他們分析問題和解決問題的能力，而探索型實(shí)驗(yàn)的設(shè)置目的主要在于培養(yǎng)學(xué)生的自主能力，讓他們能夠獨(dú)立地設(shè)計(jì)一些課題，并且不斷查閱大量的資料，獨(dú)立地分析問題和解決問題，在這個(gè)過程中培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力，最終使得整個(gè)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程能夠達(dá)到整體性和系統(tǒng)性的統(tǒng)一。另外，驗(yàn)證性課程的布置，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一些預(yù)實(shí)驗(yàn)方案，在課堂上，除了驗(yàn)證教材上的一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還可以驗(yàn)證自己編寫設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性。比如脫機(jī)運(yùn)算器(AM2901芯片)實(shí)驗(yàn)，不僅要做實(shí)驗(yàn)教材規(guī)定的11種運(yùn)算功能，還要求學(xué)生自己根據(jù)AM2901芯片的功能設(shè)置(I8-I0)設(shè)計(jì)出5~8種運(yùn)算，從而加深對(duì)運(yùn)算器的理解?？傊?，加強(qiáng)學(xué)生自主的實(shí)踐過程可能會(huì)遇到一定的困難，但是卻對(duì)學(xué)生形成一定的吸引力，只要學(xué)生持之以恒，就一定能夠充分地應(yīng)付這些實(shí)驗(yàn)操作，從而不斷提高自身的操作技能。

2.2 增強(qiáng)配套設(shè)備的獨(dú)立性，增加循環(huán)次數(shù)

計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的依賴性非常強(qiáng)，因此要想提高教學(xué)的質(zhì)量必須不斷改善教學(xué)設(shè)備的性能和數(shù)量，從而改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。目前高校中實(shí)驗(yàn)設(shè)備和師資力量不足，因此學(xué)生無法充分接觸到一些設(shè)備，有的甚至是三四個(gè)人合用一臺(tái)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法取得預(yù)期的效果，我們只能采取分批上課的方法來解決這個(gè)困難，

一個(gè)實(shí)驗(yàn)分8~10批，一個(gè)學(xué)生一臺(tái)設(shè)備，同時(shí)將學(xué)生與設(shè)備編號(hào)對(duì)應(yīng)。這樣學(xué)生能有足夠的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且能夠獨(dú)立冷靜地去面對(duì)解決試驗(yàn)中遇到的問題。教師在實(shí)驗(yàn)課程中也能夠更好輔導(dǎo)學(xué)生，同時(shí)學(xué)生與設(shè)備配對(duì)后，為實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理提供了方便。但是這種教學(xué)方法也存在自己的問題，那就是對(duì)師資力量要求較高，而且課時(shí)數(shù)也較多。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的開放，不斷拓寬學(xué)生的思路

學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要是在硬件實(shí)驗(yàn)室中得到培養(yǎng)的，因此加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理可以幫助學(xué)生水平的提高以及學(xué)校聲望的不斷提高。要想提高實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效果，有一個(gè)很關(guān)鍵的因素就是必須不斷加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)資料的整理，主要是一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料以及設(shè)備檔案的整理。

每門硬件實(shí)驗(yàn)課程都要結(jié)合理論課程認(rèn)真組織研究，以基本原理為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)基本原理進(jìn)行擴(kuò)充和結(jié)合，從而設(shè)計(jì)出一套由淺入深的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，結(jié)合一系列教學(xué)資料進(jìn)行修改，例如相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)講義、實(shí)驗(yàn)教案、參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，最終形成一套讓學(xué)生認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)資料。

硬件實(shí)驗(yàn)室的開放可以不斷加大學(xué)生接觸設(shè)備的幾率，提高學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)。由于硬件實(shí)驗(yàn)課程相對(duì)來說比較復(fù)雜，學(xué)生無法單純地依據(jù)教學(xué)大綱去真正理解和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，因此要求實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)單的開放必須靈活，讓學(xué)生可以有選擇、有計(jì)劃地去安排自己的實(shí)驗(yàn)，從而提高自身的主動(dòng)性。另外，硬件課程相對(duì)來說也是比較抽象的，讓學(xué)生多加接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)備有助于學(xué)生更直觀地去理解和掌握一些硬件的原理和構(gòu)成，而且還能夠根據(jù)自己的興趣愛好，自主地設(shè)計(jì)一些課程以外的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而不斷提升實(shí)驗(yàn)的效果。例如，我們?cè)O(shè)立數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成原理和微機(jī)接口等開放實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)生做到實(shí)驗(yàn)設(shè)備開放、元器件開放。這樣吸引學(xué)生參與實(shí)踐，學(xué)生均表現(xiàn)出較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造能力，取得良好的教學(xué)效果。

2.4 加強(qiáng)學(xué)生在教師科研中的參與度，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力

為了不斷提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力以及面對(duì)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力，我們必須加大對(duì)大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)和科研的支持力度。在一項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)中我們發(fā)現(xiàn)，有將近20%的大學(xué)生有很明顯地科研創(chuàng)新的欲望，教師針對(duì)這種情況必須給予不同程度的支持和鼓勵(lì)，給學(xué)生提供機(jī)會(huì)，讓他們參與到教師的可養(yǎng)活動(dòng)中去，從而不斷提高自身的科研創(chuàng)新能力。讓學(xué)生參加這些科研活動(dòng)，不僅可以幫助他們不斷鞏固自己的所學(xué)理論知識(shí)，而且可以不斷激發(fā)學(xué)生的科研開發(fā)能力，不斷發(fā)掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)他們的興趣，發(fā)揮主觀能動(dòng)性。當(dāng)然，由于學(xué)生的時(shí)間、

精力和經(jīng)驗(yàn)都比較少，失敗也很常見，及時(shí)有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法達(dá)到預(yù)期的效果，但是只要學(xué)生在試驗(yàn)中能夠?qū)W習(xí)到一些知識(shí)，并且分析問題和解決問題的能力得到提高，那么實(shí)驗(yàn)的目的就算已經(jīng)達(dá)到了。我們經(jīng)常就不同的科研項(xiàng)目成立不同的學(xué)生研發(fā)小組，集中對(duì)于失敗的實(shí)例進(jìn)行講解、分析和討論，重新設(shè)計(jì)，探索新實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)于成功的實(shí)例也要進(jìn)行討論，進(jìn)一步修改完善，以期待達(dá)到最佳效果。這一措施促進(jìn)了個(gè)性發(fā)展，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)活潑主動(dòng)、開放交流的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，創(chuàng)造一個(gè)具有科研能力、創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展平臺(tái)。

3 學(xué)校在加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)系統(tǒng)性與實(shí)踐性的統(tǒng)一中的作用

3.1 根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)來進(jìn)行改革，以促進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的實(shí)踐性與系統(tǒng)性的提高

高校中的學(xué)生相對(duì)于一些職業(yè)高校來說稍微好一點(diǎn)，然而一些中等職業(yè)學(xué)校的生源較差，學(xué)習(xí)方法不科學(xué)、興趣低下，計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)質(zhì)量明顯不高。面對(duì)這種情況，中等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)硬件教師必須以科學(xué)的教學(xué)方式與教學(xué)模式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，從而不斷提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，以期待計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

3.2 加強(qiáng)對(duì)理論教學(xué)的歸納與總結(jié)

提高學(xué)生硬件實(shí)踐能力的基礎(chǔ)是要對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的系統(tǒng)灌輸，為了加強(qiáng)學(xué)生的理論知識(shí)，教師在教學(xué)過程中必須不斷對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行歸納和總結(jié)，從而為其實(shí)踐能力的提高奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，而且在理論教學(xué)過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到老舊型號(hào)計(jì)算機(jī)與實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)不配套的情況，因此教師必須對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展、改革情況進(jìn)行系統(tǒng)的講解，從而幫助學(xué)生在實(shí)際工作中面對(duì)這些問題打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 促進(jìn)教學(xué)一體化模式的發(fā)展

計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，為了幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，學(xué)校應(yīng)該以教學(xué)一體化的模式來壓縮單純的理論課，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐指導(dǎo)，而且將兩者有機(jī)結(jié)合，從而提高學(xué)生的積極性，培養(yǎng)其實(shí)踐能力，促進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)系統(tǒng)性與實(shí)踐性的統(tǒng)一。

3.4 加強(qiáng)課堂的高效性，來促進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的實(shí)踐性與系統(tǒng)性的統(tǒng)一

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的一個(gè)主要陣地，同樣在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中也要加大對(duì)課堂的重視程度，以有限的教學(xué)課時(shí)來提高教學(xué)質(zhì)量。通過學(xué)生親自參與配置計(jì)算機(jī)，體驗(yàn)選購計(jì)算機(jī)硬件的過程，以及教師設(shè)置的常見問題等加深他們對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成思考與感悟，從而激發(fā)學(xué)生探究創(chuàng)新的興趣和愿望。在整個(gè)教學(xué)過程中，加強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)性，使學(xué)生自主活動(dòng)，勤于動(dòng)腦動(dòng)手，形成積極的學(xué)習(xí)方式。通過教學(xué)方式、方法的改革提高課堂教學(xué)的高效性，促進(jìn)學(xué)生理論知識(shí)系統(tǒng)性及實(shí)踐能力的提高。

4 結(jié)束語

硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)硬件基本知識(shí)的成效。因此我們必須不斷對(duì)其進(jìn)行改革，在這個(gè)過程中不能完全依附于課堂教學(xué)，而應(yīng)該在緊密配合課堂教學(xué)的前提下，開放實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身的特點(diǎn)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的優(yōu)勢(shì)。另外，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，因此我們必須注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。如何讓他們充分將自己所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，培養(yǎng)自身的動(dòng)手能力，從而成為21世紀(jì)的新型人才，是擺在我們面前的問題，我們必須不斷對(duì)其進(jìn)行探索和研究。

參考文獻(xiàn)：

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計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的概念范文第4篇

（一）計(jì)算機(jī)硬件的概念

計(jì)算機(jī)硬件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子、機(jī)械和光電元件等組成的物理裝置總稱。這些物理裝置按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體為計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

（二）計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以目前最為經(jīng)典的馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)為架構(gòu)來說，計(jì)算機(jī)硬件主要包括：CPU、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、總線、其他部件。具體介紹如下：1.CPU也稱中央處理器，是計(jì)算機(jī)最重要的組成部分，用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)的執(zhí)行單位。2.存儲(chǔ)設(shè)備具有記憶功能，分為內(nèi)存和外村。內(nèi)存也稱主存儲(chǔ)器，與CPU直接相連，是計(jì)算機(jī)中的工作存儲(chǔ)器，存取速度快，但存儲(chǔ)容量??；外存也稱輔助存儲(chǔ)器，容量大，例如計(jì)算機(jī)硬盤、光盤、U盤等。3.輸入輸出設(shè)備簡(jiǎn)稱I/O設(shè)備，是計(jì)算機(jī)與外界聯(lián)系的橋梁。其中輸入設(shè)備是指能向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入信息的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、掃描儀；輸出設(shè)備是指能把計(jì)算機(jī)處理結(jié)果顯示出來的設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀。4.總線是連接CPU、內(nèi)存、外存、輸入、輸出設(shè)備的一組物理信號(hào)線及其相關(guān)的控制電路，是計(jì)算機(jī)中用于在各部件間運(yùn)載信息的公共機(jī)構(gòu)。其他部件也很重要，影響著計(jì)算機(jī)的日常使用，如主板、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、物理加速器等。

二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成

（一）控制設(shè)備。計(jì)算機(jī)的控制中心由控制設(shè)備擔(dān)當(dāng)，控制器根據(jù)人們事先給定的指令，通過自身功能將指令傳達(dá)給其他部件，有條不紊地控制著計(jì)算機(jī)其他各個(gè)部分的正常運(yùn)作。在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，控制器有著指揮的作用，它的功能對(duì)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化程度有深遠(yuǎn)影響。

（二）存儲(chǔ)設(shè)備。內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備，經(jīng)常把它稱為存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器是由半導(dǎo)體等材料做成的，并由電路和CPU相連接。計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)工作時(shí)，首先要把用戶需要的程序或者相關(guān)數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存，然后CPU到內(nèi)存中讀取相關(guān)的指令與數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)果的處理上，CPU會(huì)將結(jié)果寫入內(nèi)存。所謂的外存儲(chǔ)器，就是用戶用來放置需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)，這也是外存儲(chǔ)器的一大優(yōu)點(diǎn)。

（三）運(yùn)算設(shè)備。所謂的運(yùn)算設(shè)備，就是計(jì)算機(jī)在運(yùn)算過程中要用到的，并且能夠根據(jù)不同的運(yùn)算、算數(shù)裝置進(jìn)行各種算數(shù)處理，使數(shù)據(jù)信號(hào)得到全面處理的設(shè)備。在人們的日常生活中，運(yùn)算設(shè)備的使用范圍較廣，它能夠使復(fù)雜困難的計(jì)算變得簡(jiǎn)單，極大地節(jié)約了工作的時(shí)間，并提高相關(guān)工作的效率，同時(shí)也提高了計(jì)算機(jī)運(yùn)算的準(zhǔn)確性。

（四）輸入設(shè)備。計(jì)算機(jī)與人之間所進(jìn)行的會(huì)話是靠計(jì)算機(jī)中的輸入設(shè)備完成的，輸入設(shè)備是接受人的命令或接收數(shù)據(jù)時(shí)需要的必備設(shè)備，它的主要功能是將各種信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再由內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行相關(guān)處理。常用的輸入設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)等工具，另外，常用到的輸入形式有數(shù)據(jù)、程序等。

（五）輸出設(shè)備。輸出設(shè)備主要功能是將計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理過的信息輸出計(jì)算機(jī)，并將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以一種人們能夠看懂的方式輸出的設(shè)備。要想得到一個(gè)精確地計(jì)算結(jié)果，必須要借助計(jì)算機(jī)相關(guān)的輸出設(shè)備。然而，輸入設(shè)備是將人為的命令以及編程等以計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部當(dāng)中，供計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)以及計(jì)算或者進(jìn)行輸出等。

三、如何對(duì)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備進(jìn)行維護(hù)

（一）對(duì)硬件進(jìn)行日常維護(hù)

計(jì)算機(jī)硬件是PC的重要組成部分，更是核心部分，對(duì)硬件設(shè)備做好日常維護(hù)，才能保證計(jì)算機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。在對(duì)硬件進(jìn)行維護(hù)時(shí)應(yīng)該遵循硬件和軟件兼顧的原則。計(jì)算機(jī)軟件和硬件設(shè)備相輔相成，軟件的正常運(yùn)行對(duì)硬件設(shè)備有良好的促進(jìn)作用。此外，要注意為計(jì)算機(jī)營(yíng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境，注意定期對(duì)計(jì)算機(jī)中的各種設(shè)備進(jìn)行除塵。一個(gè)干凈的工作環(huán)境可以增加計(jì)算機(jī)設(shè)備的使用壽命，降低故障發(fā)生的概率。

（二）對(duì)硬件維護(hù)的具體內(nèi)容

對(duì)計(jì)算機(jī)維護(hù)人員來說，對(duì)硬件故障進(jìn)行正確的判斷是維護(hù)工作中的重要內(nèi)容。維護(hù)人員要結(jié)合計(jì)算機(jī)的內(nèi)部情況和外部問題對(duì)其進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確定位故障位置，從而及時(shí)解決問題。判斷故障方法：首先，檢查電源情況。要認(rèn)真觀察計(jì)算機(jī)本身的電源、插座或者電源線是否出現(xiàn)故障。其次，檢查系統(tǒng)是否正常。硬件設(shè)備由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支配，所以需要檢查計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)問題。

（三）硬件維護(hù)的步驟

第一，要定期對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行檢查，要注意電磁干擾方面的影響問題。第二，安排合理的檢查順序，做到從軟件到硬件的檢查。因?yàn)楹芏嗟挠布收隙际怯绍浖鸬?，所以要先檢查軟件的情況，這樣可以有效提高工作的效率。第三，注重對(duì)電源的檢查。電源的性能好壞直接影響計(jì)算機(jī)的正常工作，如果電源出現(xiàn)損壞，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法穩(wěn)定運(yùn)行。所以在檢查時(shí)，維修人員要先確定電源沒有問題了，再對(duì)其他部件進(jìn)行檢查。

四、計(jì)算機(jī)硬件的維護(hù)原則、內(nèi)容及一般步驟

（一）計(jì)算機(jī)硬件的維護(hù)原則

計(jì)算機(jī)硬件有其敏感性和特殊性特征，因此維護(hù)保養(yǎng)顯得尤其重要。在維護(hù)計(jì)算機(jī)硬件時(shí)，要遵循以下基本原則：第一，確保軟件和硬件兼容、匹配的原則。計(jì)算機(jī)軟件和硬件是相互聯(lián)系的兩方面，不兼容的軟件和硬件會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件造成極大的傷害。第二，確保計(jì)算機(jī)有良好的運(yùn)行環(huán)境。首先，保證計(jì)算機(jī)電壓的穩(wěn)定，使計(jì)算機(jī)硬件遠(yuǎn)離頻繁跳槽或者電壓不穩(wěn)的電路環(huán)境中；其次，定期清理計(jì)算機(jī)灰塵；再次，及時(shí)更新計(jì)算機(jī)硬件，確保計(jì)算機(jī)整體功能的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）計(jì)算機(jī)硬件的維護(hù)內(nèi)容

在維護(hù)計(jì)算機(jī)硬件故障時(shí)，要盡可能選擇科學(xué)的手段和方法。計(jì)算機(jī)維護(hù)人員要切實(shí)提高自身素質(zhì)，對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷和分析，科學(xué)確定故障原因和位置，及時(shí)妥善處理好各種計(jì)算機(jī)問題。系統(tǒng)或者電源問題會(huì)在一定程度上造成計(jì)算機(jī)硬件故障，就電源而言，可以對(duì)電源線和電源接口進(jìn)行檢查；而就系統(tǒng)而言，要熟悉各種硬件故障。

（三）計(jì)算機(jī)硬件維護(hù)的步驟

維護(hù)計(jì)算機(jī)硬件時(shí)要遵循如下步驟：第一，定期檢查。及時(shí)檢查計(jì)算機(jī)硬件，發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)和問題，從根源上避免硬件損壞。第二，在檢查過程中遵循先軟件后硬件的基本原則。大部分情況下，計(jì)算機(jī)硬件故障都是由軟件故障引發(fā)的。第三，主機(jī)檢查在外部設(shè)備檢查之后進(jìn)行。第四，首先從電源檢查開始，接著進(jìn)行其他部件的常規(guī)檢查。

五、對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行故障排查的方法

對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行故障排查的方法有直接觀察法、最小系統(tǒng)法、對(duì)最小系統(tǒng)進(jìn)行逐步增減法、組件替換法、組件比較法、隔離嘗試法六種。直接觀察法即對(duì)硬件的工作環(huán)境及本身的配置狀況進(jìn)行觀察。一旦出現(xiàn)無法正常工作的情況，則可判斷是最基本的運(yùn)行所需要的軟硬件出現(xiàn)了問題，可以進(jìn)行故障隔離。如果要判斷出現(xiàn)問題的硬件與狀態(tài)良好的硬件，在配置與環(huán)境設(shè)置方面有哪些區(qū)別，也可以直接對(duì)兩整的計(jì)算機(jī)展開對(duì)比。隔離嘗試法即通過屏蔽可能導(dǎo)致問題發(fā)生的軟硬件，來判斷是否存在軟硬件之間的沖突，進(jìn)而解決問題。在具體隔離過程中，可以通過卸載或停止運(yùn)行的方式來屏蔽軟件，通過禁用設(shè)置或?qū)⒃撚布?qū)動(dòng)程序卸載的方式來屏蔽硬件。

六、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的概念范文第5篇

論文摘要文章從當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件科技高速更新的角度入手，對(duì)如何順應(yīng)潮流進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)更新實(shí)踐進(jìn)行了論述，為新一步的計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提供參考。

自上世紀(jì)末90年代末開始計(jì)算機(jī)科技技術(shù)的發(fā)展日新月異，與之同步的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)也在不斷順應(yīng)著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行著高速的改朝換代，從而達(dá)到匹配其需求的目的。時(shí)至今日，隨著人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)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(chǎng)，這都給計(jì)算機(jī)硬件組裝的教學(xué)工作提出了新的挑戰(zhàn)，如何使計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)順應(yīng)計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展是擺在計(jì)算機(jī)教育工作者面前的一個(gè)嶄新的課題。

1 當(dāng)前計(jì)算硬件組裝教學(xué)上存在的主要問題

由于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)相對(duì)于軟件教學(xué)來說，教學(xué)知識(shí)概念比較繁復(fù)，而且一些硬件與具有著高集成化的特點(diǎn)，這就是說計(jì)算機(jī)硬件在教學(xué)內(nèi)容本身上就存在著學(xué)習(xí)的硬傷，再加上教學(xué)時(shí)許多問題比較抽象，如果不親自動(dòng)手操作很難讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)同感，這就導(dǎo)致了當(dāng)前學(xué)生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時(shí)，由于許多軟件教學(xué)課程實(shí)踐中并沒有和硬件產(chǎn)生必要的聯(lián)系，這就容易讓一些計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生產(chǎn)生輕視硬件組裝課程學(xué)習(xí)的心理。而且計(jì)算機(jī)硬件組裝的教學(xué)實(shí)踐中，往往受到課時(shí)因素、場(chǎng)地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應(yīng)在探索和實(shí)踐中進(jìn)行理解和消化的教學(xué)內(nèi)容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學(xué)方式不符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，也不容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，這些就是當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)所面臨的最嚴(yán)重問題。

2 計(jì)算機(jī)硬件科技發(fā)展的背景

從學(xué)生的就業(yè)形式上來考慮，學(xué)生們所學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)硬件組裝知識(shí)，必須是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品最前沿的產(chǎn)品，所以制定計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)實(shí)踐并不是一個(gè)靜態(tài)的過程，而是要時(shí)刻關(guān)注計(jì)算機(jī)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，了解計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的最新發(fā)展以及相應(yīng)配件的換代情況。但這對(duì)于計(jì)算機(jī)學(xué)校的財(cái)力要求比較高，要盡量協(xié)調(diào)資源，盡量避免用廢棄教學(xué)機(jī)或是淘汰落后品來進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)實(shí)踐的情況發(fā)生。同時(shí)，從2010年對(duì)我國計(jì)算機(jī)維修市場(chǎng)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中顯示，只有5%的硬件維修任務(wù)是出在硬件實(shí)質(zhì)損傷維修/維護(hù)上，也就是說有95%的的硬件故障任務(wù)用簡(jiǎn)單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費(fèi)資源，這客觀反映出當(dāng)前我國計(jì)算機(jī)硬件市場(chǎng)急需硬件專業(yè)技術(shù)人才，這也為計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)工作提供了動(dòng)力。

3 以計(jì)算機(jī)科技發(fā)展為基進(jìn)行硬件組裝教學(xué)的原則

3.1 將理論和實(shí)踐操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合

首先由于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)所涉及到的教學(xué)內(nèi)容，如：電子電路基礎(chǔ)、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關(guān)硬件的匹配原理等都是具有著極強(qiáng)知識(shí)性和極強(qiáng)實(shí)踐性的知識(shí)內(nèi)容，需要通過多課時(shí)、多層次的實(shí)訓(xùn)教學(xué)才能達(dá)到理想化的教學(xué)目的。因?yàn)閷⒗碚摵蛯?shí)踐操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合是以計(jì)算機(jī)科技發(fā)展為基進(jìn)行硬件組裝教學(xué)的首要原則。

3.2 以學(xué)生就業(yè)需求為教學(xué)目的

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生就業(yè)形式的日趨嚴(yán)峻，以就業(yè)為主導(dǎo)向的職業(yè)人才培養(yǎng)教育形式已經(jīng)成為了專業(yè)人才培養(yǎng)的核心思路。同樣的，計(jì)算機(jī)硬件行業(yè)也迫切需要適合計(jì)算機(jī)科技發(fā)展需求的高素質(zhì)、高聚合性、技能過硬的復(fù)合型人才，要達(dá)到這樣的人才培養(yǎng)效果，在計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)設(shè)計(jì)初期，就要以學(xué)生的就業(yè)需求為教學(xué)根本原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 針對(duì)計(jì)算機(jī)科技發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件組裝實(shí)訓(xùn)改革措施歸納

4.1 靈活應(yīng)用調(diào)研/多媒體手段，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)欲望

不可否認(rèn)的事實(shí)是，當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件組裝課程時(shí)，絕大多數(shù)是被動(dòng)式學(xué)習(xí)，只能通過機(jī)械的反復(fù)操作，反復(fù)記憶達(dá)到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態(tài)。這種方式很容易造成對(duì)計(jì)算機(jī)硬件組裝學(xué)習(xí)的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學(xué)實(shí)踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當(dāng)然如果能找到硬件實(shí)物則更為理想）模擬制作相應(yīng)的硬件實(shí)體課件，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，主動(dòng)的作到知識(shí)點(diǎn)與實(shí)物結(jié)合。同時(shí)，要盡量用多媒體課件代替相對(duì)枯燥的板書教學(xué)，讓學(xué)生在單位時(shí)間內(nèi)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(jìn)行全體教師的調(diào)配，大家分章節(jié)制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進(jìn)行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機(jī)內(nèi)容盡量生動(dòng)地展示給學(xué)生，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望。而且還要盡量多安排學(xué)生在課余時(shí)間做一些相關(guān)的硬件信息調(diào)研或市場(chǎng)調(diào)研任務(wù)，這樣學(xué)生在進(jìn)行實(shí)際調(diào)研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價(jià)值所在，有助于學(xué)生對(duì)硬件的理解和記憶。

4.2 盡最大努力多安排實(shí)訓(xùn)課時(shí)

計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)最忌諱的教學(xué)效果，就是培養(yǎng)出的學(xué)生“眼高手低”，所有的操作知識(shí)步驟都能靠著反復(fù)死背而記牢，但當(dāng)進(jìn)行實(shí)際操作或是出現(xiàn)一些靈活問題時(shí)就變得不著頭緒。因此，要盡學(xué)校最大的努力多安排計(jì)算機(jī)硬件組裝的實(shí)訓(xùn)課程，這樣在學(xué)生鞏固所學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)還大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，為以后就業(yè)工作實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 給學(xué)生多提供實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)

學(xué)?？梢愿鶕?jù)自身的情況，與專業(yè)公司協(xié)商，承接一些計(jì)算機(jī)硬件維修任務(wù)。初期讓學(xué)生在老師的帶領(lǐng)下完成任務(wù)，后期達(dá)到獨(dú)立完成維修任務(wù)的目的。這樣通過具體的問題，學(xué)生可以用心的思考所學(xué)過的知識(shí)技能，并將其用在實(shí)處；將課堂上所學(xué)到的技能代入到實(shí)際存在的故障中，將實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)容和社會(huì)中所存在的相關(guān)問題相結(jié)合，讓學(xué)生在這樣的環(huán)境中鍛煉成長(zhǎng)。并可以和市場(chǎng)上一些專業(yè)公司合作，推薦一些在實(shí)踐操作中比較優(yōu)秀的學(xué)生，去該公司進(jìn)行實(shí)習(xí)，進(jìn)一步刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將學(xué)習(xí)與以后走入社會(huì)生存聯(lián)系到一起，讓學(xué)生對(duì)自己的人生提前作出規(guī)劃。

4.4 考核體系的完善

在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝考核體系中，學(xué)生的成績(jī)基本都是由實(shí)踐操作報(bào)告來進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定的，這樣得出的分?jǐn)?shù)與該學(xué)生的實(shí)際操作能力有很大出入，因?yàn)榭己怂M(jìn)行的操作部分題目大多是驗(yàn)證型題目，學(xué)生比較容易通過完成，這樣所得出的分?jǐn)?shù)不能客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的計(jì)算機(jī)硬件組裝能力。因此為了針對(duì)計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展需求，對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)的考核體系也應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)化，比如制定相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件組裝維護(hù)考核標(biāo)準(zhǔn)，或是組織學(xué)生參加一些國家統(tǒng)一的認(rèn)證考試，比如：全國計(jì)算機(jī)信息高新技術(shù)考試（即通常說的CITT）、信息產(chǎn)業(yè)部推出的硬件工程師認(rèn)證考試等等。

5 虛擬實(shí)訓(xùn)室的建立，符合計(jì)算機(jī)科技發(fā)展需求

前文已經(jīng)提到過根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件科技發(fā)展的情況，學(xué)校應(yīng)該及時(shí)更新實(shí)訓(xùn)用計(jì)算機(jī)硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現(xiàn)在計(jì)算機(jī)職業(yè)院校多為私立辦學(xué)形式，這種理想化的硬件組裝實(shí)訓(xùn)形式無法達(dá)到。所以虛擬實(shí)訓(xùn)室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發(fā)展了，通過市場(chǎng)調(diào)研將最新的硬件配件進(jìn)行編程模擬，這樣在簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作程序的同時(shí)，也大大彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)資源的不足。而且突破了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件裝機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過分受到時(shí)間和空間制約的事實(shí)，完成了教學(xué)模式的更新。在對(duì)市場(chǎng)上新出現(xiàn)的硬件產(chǎn)品進(jìn)行編程虛擬時(shí)，一定要與模擬實(shí)體保持一致，對(duì)于設(shè)備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進(jìn)行模擬，讓學(xué)生達(dá)到身臨其境的效果。

但必須要強(qiáng)調(diào)的是，普通的計(jì)算機(jī)職業(yè)院校是無法達(dá)到硬件模擬高度仿真指標(biāo)的，因此，虛擬實(shí)訓(xùn)室不能完全的代替實(shí)物實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)。

同時(shí)，虛擬實(shí)訓(xùn)室是一個(gè)依賴硬件實(shí)物模擬單元和操作模擬程序存在的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，它從根本上解決了由于經(jīng)費(fèi)緊張而無法實(shí)現(xiàn)的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統(tǒng)操作，其實(shí)訓(xùn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)物實(shí)訓(xùn)，而且由于其實(shí)驗(yàn)所用單元完全虛擬，將不會(huì)受到規(guī)格和品種不全的限制。但由于要求實(shí)訓(xùn)過程的逼真，其中各個(gè)硬件單元組裝教學(xué)的過程必須用連續(xù)動(dòng)畫效果表示，這些動(dòng)畫的制作非常繁瑣。最后要強(qiáng)調(diào)的就是，虛擬實(shí)訓(xùn)所操作的效果都是將操作進(jìn)行理想化模式進(jìn)行的，在和實(shí)際操作接軌時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)手動(dòng)失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實(shí)物實(shí)訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

[1]萬曉冬.計(jì)算機(jī)硬件系列課程體系改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007:29.