计算机组成与体系结构

计算机组成与体系结构（精选12篇）

计算机组成与体系结构 第1篇

一、信息化社会发展需要教学改革

1. 社会发展需要传统教育到能力培养的转变。

在计算机日益普及的今天, 信息化的社会需要什么样的计算机人才, 高校如何根据信息化社会的发展及时调整计算机专业的培养方案及教学方法, 培养符合社会需求的计算机类人才是值得关注的一个重要问题。信息化社会的教育不但要为学生传授知识, 更重要的是要培养学生的信息技术应用能力, 对于计算机科学与技术专业的学生培养, 更要侧重于此。因此, 必须改变传统教育方式, 重视对学生的知识、能力、素质培养, 加强学生对新知识、新技术的快速捕捉与掌握及综合应用和解决实际问题能力的培养。

2. 学校特色与学生特点。

北京农学院是北京市属农业高校, 学校的办学定位, 应以发挥市属农业高校学科在培养创新型人才、科学研究、推广农业信息化新技术以及服务北京都市现代农业建设中的作用为最终目标。计算机科学与技术专业学生的培养, 应该既要满足信息化社会进程的需要, 又要满足首都农业信息化建设的需要, 为都市农业培养应用型人才。我校学生大部分来自于北京, 但也有一部分学生来自于偏远贫困地区。我们进行了关于计算机专业学生现状的调查, 分析了目前的问题:大学新生入学时所具备的计算机知识能力水平参差不齐。另外, 从生源水平来看, 北京农学院是第二批次招生的北京市属高校, 学生入学时的成绩相对于第一批次招生高校的学生要低一些, 从一定程度上反映了学生的学习能力与学习的积极主动性, 这是在教学过程中必须考虑到的。显然, 《计算机组成与体系结构》课程的教学, 必须结合北京农学院学校的办学定位、学生的实际情况进行教学改革, 探索出一套行之有效的课程改革之路。

3. 教学理念、教学内容、教学方法要与时俱进。

信息技术的快速发展, 使得传统高等教育中一些与信息化社会的要求不相适应的问题导致了教学效果方面的不适应, 其结果是对学生的综合能力素质培养不全面。与信息技术密切相关的计算机专业学生培养, 更要解决这些不适应, 注重学生对知识的应用能力、对新知识技术的学习掌握能力、独立解决问题能力以及合作交流能力的培养, 全面提高学生的水平。 (1) 教育理念的改革。信息化社会的高等教育要树立现代的学习观、教师观和学生观。教师在教学过程中要注意调动学生学习的积极主动性, 使学生在主观能动性的驱使下进行自主学习, 而不是无奈地接受知识灌输[2]。 (2) 教学内容的改革。《计算机组成与体系结构》的教学内容必须及时反映计算机组成与体系结构发展的最新知识技术成果, 有助于培养学生创新能力、适应学生自主学习的目标实现。 (3) 教学方法的改革。教学方法的改革是关键。教学过程中应充分利用信息技术辅助教学, 提高教学质量和效果。

二、课程教学体系的设计

修改教学计划, 改革教学内容。在2011年进行了新一轮的本科计算机类人才培养方案、教学计划修订, 在教学计划中进一步压缩理论教学学时, 由2007年的2630学时压缩为2396学时, 学分由2007年的188学分减为174.5学分。对于《计算机组成与体系结构》课程, 由原来的理论课80学时, 改为理论课64学时, 实验课16学时, 再加上一周的课程设计, 加大了实践教学的比例。精简了理论学时后, 要求教师结合实际把最基本、最能代表学科前沿的内容和思维方法教给学生;授课内容要重点突出, 力争做到“少、精、宽、新”, 提高课堂效率;通过采用先进的教学手段, 增加教学的生动性、直观性和灵活性;坚持研究型、开放式的教学方法, 培养学生的参与和创新意识。课程考核重在考查学生对基本原理和概念的掌握, 以及分析问题和解决问题的能力。提高课堂讨论、作业、实验在总成绩中的比重, 将过去的平时成绩占总成绩的20%, 改为课堂讨论、作业成绩占总成绩的30%;实验成绩占总成绩的20%, 体现全过程考核, 促进学生对课程重点内容的把握及对学习过程的重视。将计算机系统组成的思想移植到对学生知识、能力、素质的培养之中, 以晶体管级 (管) 、逻辑门级 (门) 、寄存器级 (器) 、系统级的方式贯穿于教学的全过程, 通过由“管”组“门”、由“门”到“器”、由“器”达“系统”的实践教学过程完成学生能力的培养。“管”是针对与学生知识、能力相关的本门课程的知识点及相应的单项性实验项目, 如:运算器的组成与工作原理、微程序控制器的设计与实现等;“门”是以课程内各个知识点之间的内在关系为线索, 开设的课程综合性实践项目, 包括课程设计、专业认识实习等;“器”是针对课程之间的通融性和共性、按课程群而设置的专业综合性实践项目, 如主存储器的组成原理, 便与《计算机导论》、《数字逻辑》课程密切相关, 根据这些课程设置综合性的实验内容及课程设计等;“系统”是指对学生的知识、能力、素质进行立体训练的综合性实践项目, 包括本课程的学习及后续的毕业实习与毕业设计、校内模拟实习与校外顶岗实习、工程与社会应用实践、本科生科学研究项目等。通过这样完整的系统工程, 使学生得到全面的培养。

三、调动学生主体的学习积极性

改革教学方式是大学生能力培养的重要内容。改革教学方式, 变“教学过程”为“学习过程”。在课堂教学中, 以教学内容为媒介, 实现教师与学生及学生之间的交互, 以促进学生高效地掌握课程的重要原理、思想方法, 促进其全面提高。

1. 将抽象理论形象化。

针对《计算机组成与体系结构》课程的概念多, 理论性、抽象性、逻辑性强, 理解难度大的特点, 在教学过程中采用由浅入深层层递进、将抽象理论转为形象化的例子、加大学生提问互动力度等方法, 功课教学的重点难点。如在教学课件中多加入插图及动画, 例如将计算机的核心部件运算器、控制器的组成结构及工作过程制成动画, 因为图及动画的具体、直观、形象化, 不像书本中的概念那样抽象, 所以会立刻引起学生的兴趣, 建立感性认识, 以帮助学生达到理解的目的。用讲台上的几个粉笔盒形象化地再现堆栈的操作, 用团体操的和谐统一说明时序控制问题, 用教学楼的格局帮助理解总线的结构等等, 通过大量学生熟悉的丰富生动的例子, 将抽象理论形象化, 把复杂问题分解, 使之简单化。多进行课堂互动, 在每一个重要知识点都要鼓励学生提问题, 师生共同探究, 形成课堂教学的师生互动。如讲到定点数的加减法运算时, 教师给出运算规则, 由学生给出运算题目, 师生共同完成例题、探讨溢出的原因及判断方法。作业讲评由学生自己完成, 每次都根据自愿的原则, 安排学生代表讲评作业中的难题, 提高学生参与教学的积极性。

2. 增强学生参加实验的主动性。

注重在实验过程中调动学生的积极性。在实验课程依据《计算机组成与体系结构》课程在知识体系中的位置与性质, 实验分为三个层次:基础实验、综合实验、设计型实验, 且将三个层次的实验进行融合。每个实验基本内容完成后, 都有深一层次的选做内容供学生选择完成, 以进一步深化训练。实验课程做到由浅入深, 由易到难, 由简单到综合, 逐步提高动手能力, 着力培养学生的学习兴趣、创新意识、创新精神和解决问题的能力。在实验过程中学生遇到问题时, 教师要善于用启发诱导的方式让学生自己找到问题所在, 鼓励学生做一下, 通过做一下探索解决问题的方法或找到答案, 让学生最大限度地发挥自身的能动性, 培养学生的创新精神及科研能力。使学生从一个小问题的解决中获得成就感, 更愿意自己积极努力学会解决问题, 培养主动学习、独立思考、举一反三的能力。

四、分类指导, 分层次教学

在教学过程中对所有的学生, 不断增强计算机专业教育, 加强学生的专业意识, 使其意识到计算机组成与体系结构理论与实践在自己知识、能力、素质培养过程中的重要意义。要满足各层次学生求知的需要, 适应学生的个性发展, 促进为学生能力和素质的提高。课堂讨论不仅让那些掌握知识好的学生发表意见, 也经常鼓励面露难色的学生给教师出题, 由教师与学生共同解题。这样, 学习较差的学生也欣喜地看到自己提出的问题得到解决, 增强了自信与参与的积极性。在实验课中更是注重根据学生的具体情况分类指导, 分层系教学。对实验能力稍差点的学生需要更多的关注与指导, 教师根据他们现有的水平提供动手练习的机会, 便于他们及时掌握基本操作, 养成实验中思考的习惯, 为进一步的实验打好基础。对大多数中间水平的学生, 教师加以鼓励和引导, 多让他们进行思考, 拓展其实验能力。例如在控制器实验中, 提出将程序中的几条指令用另外的指令代替会怎样?让学生针对这个问题进行设计, 在运行中发现问题, 探讨分析原因, 提出解决的办法。这使得学生既增加了实验兴趣, 又看到了自己跳一跳得到的果实, 会促进其向上努力的自觉性。对于理论理解及实验能力很强的学生, 教师应积极引导他们进行更深层次的探索研究。在每个规定实验完成后, 鼓励这部分学生设计一个相关的实验, 对他们的想法给予肯定, 可提供与研究性、设计性实验相关的设计思想、实验方案, 帮助他们基本独立完成设计实验的过程。能使学生兴奋的是他们通过根据已掌握知识技术的努力研究、一次又一次地尝试, 终于找到了解决问题的办法[3]。

通过几年来对《计算机组成与体系结构》课程教学改革的不断努力探索、实践, 在教学过程中, 实现双向互动的循环, 教学相长。学生的学习积极性、课堂活跃度显著增强, 学习效率得到提高, 学习成绩也有所提高。以往很多学生都不能通过课程的考核, 教学改革后, 学生的通过率明显的提高, 为后续专业课的学习奠定了良好的基础。2011年计算机科学与技术专业学生参加“全国软件人才开发与设计大赛”, 获得北京赛区二等奖1名, 三等奖5名;2010年, 在“情系e乡”全国大学生乡村信息化创新大赛中, 经过层层闯关, 在一万多个代表队中脱颖而出, 获得前50名的好成绩。计算机科学与技术专业毕业的村官共同建设了延庆镇大学生村官网, 帮助村庄进行计算机模拟规划图设计, 积极为农户开通网上绿色通道, 搭建农业市场与农民之间信息桥梁。

参考文献

[1]周济.注重培养创新人才增强高水平大学创新能力[J].中国高等教育, 2006, (15/16) :4-9.

[2]秦必瑜, 田杰.信管专业实践能力培养模式研究[J].中国电力教育, 2008, (12) 上:135.

计算机组成与体系结构 第2篇

1、网络操作系统

网络操作系统是网络软件中最主要的软件,用于实现不同主机之间的用户通信，以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口,便于用户使用网络。目前网络操作系统有三大阵营：UNIX、NetWare和Windows。目前，我国最广泛使用的是Windows网络操作系统。

2、网络协议软件

网络协议是网络通信的数据传输规范，网络协议软件是用于实现网络协议功能的软件。目前, 典型的网络协议软件有TCP/IP协议、IPX/SPX协议、IEEE802标准协议系列等。其中, TCP/IP是当前异种网络互连应用最为广泛的网络协议软件。

【例题】TCP/IP协议的含义是()

A、局域网传输协议

B、拨号入网传输协议

C、传输控制协议/网际协议

D、OSI协议集

【解析】C。

3、网络管理软件

网络管理软件是用来对网络资源进行管理以及对网络进行维护的软件，如性能管理、配置管理、故障管理、记费管理、安全管理、网络运行状态监视与统计等。

4、网络通信软件

是用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件，使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下，控制应用程序与多个站进行通信,并对大量的通信数据进行加工和管理。

5、网络应用软件

“探秘物质的组成与结构”教学探讨 第3篇

“探秘物质的组成与结构”项目中，活动以化学发展史为背景线索，将学生的学习活动依托在科学史的背景下，体现阅读的思维活动，并注重从中学习科学研究方法；重视模型建构，通过搭建和绘画等方式外显学生模型建构的过程与结果。

本文以本项目任务一为例，介绍“认识水分子，构建分子模型”项目的实施策略。

一、任务一的地位及活动

项目“构建微观模型——物质的组成与结构”旨在让学生从两方面认识物质。（1）物质是由微粒构成的。①从认识水分子到构建分子模型：从分子角度认识物质分类（纯净物、混合物）及变化。②打开原子结构内部，从原子结构的角度认识组成物质的规律：由认识原子的内部结构到关注核外电子排布，进而理解原子構成分子的核心规律——化合价。（2）物质是由元素构成的。从原子的角度连接对元素的认识，建立宏观与微观之间的关联。进而从元素角度认识物质组成，认识元素质量与物质质量的关系。

（一）任务一在本项目中的地位

任务一是项目的重要组成部分，在整体安排上，任务一选择了常见物质水的组成研究作为学习活动的主要素材，从熟悉的物质切入，学生比较容易进入状态。在科学方法方面，从宏观物质水到微观水分子，在实验探究中根据宏观实验现象推理分析物质的微观构成，再利用模型模拟引导学生通过建立模型的方式认识并研究物质的微观结构，进而更深入地理解宏观物质的性质，搭建宏观与微观研究的桥梁，形成从微观视角看物质的角度。在学习过程中首次融入大量化学史阅读活动，希望在教师的示范和引导的基础上，能帮助学生提高阅读技能，通过阅读完成相应的活动任务。在学生的认知体系方面，任务一将学生的认知引入到了微观世界中的分子和原子的层面，研究了分子及分子的变化、原子的重组等学科核心知识，与后续的原子结构及元素的学习形成逐渐深入、连贯一体的认知体系。

任务一中的核心活动实验探究、模型模拟、阅读等是本项目后续学习中常用的学习方式，因此，任务一在学习方法和学习思路方面为后续学习作了比较细致的铺垫。

（二）任务一的核心活动

本任务分为三个活动：活动一，探究水的组成，提炼科学方法，获取科学证据；活动二，模拟水的分解和化合过程，构建分子模型，建立假说与模型；活动三，读科学史故事，学科学智慧。阅读对物质微观组成的研究历史，分析假说、模型、证据之间的关联，理解科学本质。

活动一有两个核心活动：一是科学阅读、重返对水的研究，进一步巩固科学阅读的方法，提炼研究水的科学方法；二是在理解科学方法的基础上提出水的电解实验探究。活动二包含两个核心活动：一是从模拟水的分解和合成实验，构建水分子模型；二是从水分子模型到构建分子模型，从分子的角度来认识物质与反应。活动三有两个核心活动：一是科学史的阅读，让学生进一步反思活动二中分子模型的建立的假说前提，进一步明确阅读方法；二是通过交流研讨活动，体会科学家的研究过程，让学生理解科学的本质。活动三可以随着教学需要进行调整。可以在活动二教学之前，让学生在阅读资料的基础上构建水分子模型，并明确分子模型构建的前提。也可以放在活动二教学之后，让学生反思分子模型构建的前提。

二、任务一中的活动二教学实录

本项目的教学中最重要的是把握化学史的教学和模型构建的教学。活动二模拟水的分解和化合过程，构建分子模型，是在提炼化学史核心研究思路的基础上，结合对常见物质“水”电解现象的微观构建，其中模型建构的教学是本项目的最有特色的核心活动，对活动三的核心教学策略有重要的指导意义，因此，我们详细记录活动二的教学实录，并进行效果评价和反思。

教学实录

第一阶段：启动活动

【师】通过电解水及相关实验，我们获得了哪些认识？还存在哪些疑问？

【生】水是由氢、氧两种元素组成的，通电可以使水分解为氢气和氧气，两种气体的体积比为2：1，氢气可以在氧气中燃烧生成水，由此确定了水的组成。正极产生氧气，负极产生氢气，两种气体都是无色的。化合和分解都是化学变化。

存在的疑问：水分子的微观构成是什么样的？为什么实验中氢气和氧气的体积比为2：1？

【师】你们对两种气体的体积比为2：1有什么猜想？

【生】可能等于质量比，可能等于分子数目比，可能等于分子体积比……

【师】今天我们尝试用模型模拟的方法继续认识水及相关问题，请大家先阅读教材中模型模拟中的内容。

第二阶段：活动过程

【学生活动一】模拟水的分解和合成。

根据已有的知识和前面实验探究的结果进行模型模拟活动。

1.分组活动后模拟的结果及解释：

叙述你的依据：

水电解时产生氢气和氧气，且氢气和氧气的体积比为2：1。

2.交流与讨论。

意见一：两个方案都对，都符合氢氧2：1。

意见二：方案二更准确，因为氧气是O2，应该是两个氧原子构成一个氧分子。

意见三：两个方案都有疑问，氢气和氧气的体积比一定等于它们的分子数目比吗？ 分子有大有小，体积可能由分子本身的大小决定。

有的提出问题：H2O和O2中的数字2是什么意思？

3.阅读资料并进行模型修正。

修正后的结果一：方案一错，方案二对。

结果二：好像只有气体的体积与分子数目成正比，是不是气体有特殊性？

结果三：联想到气体分子间间隔很大，所以气体在计算体积时分子本身的大小差异可以忽略了。

结果四：化学式中元素符号右下角的数字表示每个分子中含有几个该原子，右下角没有数字的表示1。

4.活动小结。

【生】我们认识了水是由氢、氧两种元素组成的，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。我们认识了常见的气体单质氧气、氢气、氮气等都是由两个相同的原子构成一个分子。认识了化学式的含义。

【生】上小学的时候就知道氧气和水这样常见的物质的分子式，也常常觉得自己知道分子和原子是怎么回事，通过今天的活动才真正理解了分子式的含义，明白了理解和记忆的区别。

【生】气体体积是宏观的结果，分子是微观世界，宏观世界与微观世界的联系很紧密也很奇妙。

【生】在科学史上科学家是怎么发现这样的规律的？

【学生活动二】搭建分子模型，认识物质与反应。

在认识了水、氢气、氧气等分子的基础上我们来模拟更多的分子，通过活动获取更多认识。

1.模拟情况及学生获得的认识成果。

（1）根据图中的分子模型都能顺利完成模拟任务。

【生】分子是有一定的空間构型的，不同的分子空间构型不同。

【生】分子中原子组成的比例不同。

【生】组成元素相同但比例不同，则是不同种分子，例如水和过氧化氢。

【生】如果把分子拆开，物质就发生变化了。

对于将各组的氨气分子堆在一起，将各种不同的分子堆在一起的活动，学生说：同种分子放在一起这种物质是纯净物，不同的分子放在一起就是混合物。

对于将分子紧密堆积在一起和分散开来，学生说：固体和液体分子之间距离小，气体分子之间距离大。如果将液体加热沸腾蒸发，分子不变，但分子之间的距离变大，如果气体冷凝为液体，分子之间距离变小，这样的变化是物理变化。

（2）模拟氢气和氯气生成氯化氢的过程后，学生说：每个氯气分子由两个氯原子构成；化学变化是将原有的分子拆成原子，然后原子再组合成新的分子的过程。

2.小结活动成果并结合书中资料梳理学习内容。

（1）认识了分子的定义、原子的定义。

（2）认识了分子组成、分子式含义等知识。

（3）认识了纯净物与混合物的本质区别。

（4）认识了物理变化与化学变化的本质区别。

3.活动小结。

模型建构是一种常用的非常有效的学习方法，在我们认识微观世界时，由于其微小到看不见摸不着，借助模型建构可以将微观世界中的某些信息清晰地展现出来，这样可以帮助我们建立认识，展开想象，也给我们提供了进一步深入研究的阶梯。

第三阶段：师生总结

【师】我们在做实验观察实验现象的过程中，既需要关注定性的信息，更需要关注定量的信息。实验结论中的定量信息往往会引导我们认识事物的本质。其实在科学史上构建分子模型的历程也经历了很多曲折。在后续活动中我们可以通过阅读活动来了解科学家们建立分子模型的历程。今天的活动中同学们能够积极参与，敢于质疑，激烈讨论，这些都是非常棒的科学研究必备的素质，希望大家在后续学习中坚持并做得更好。

【生】通过实践活动完成学习很有意思，这样的活动可以让学习中思考的东西更多，原来以为化学式背下来就行了，没有意识到化学式里还有这么复杂的问题。

【生】通过今天的活动轻松且清晰地认识到原来学过的两组概念：纯净物、混合物；化学变化、物理变化。从分子的角度认识到了两组概念的本质区别，使概念的学习有了通透感。

三、教学效果评价与反思

1.学生的表现给我们的启发。

在此搭建模型的过程中，我们发现，其实在生活中学生都知道水分子的组成是H2O，而且学生内心是认可元素守恒的，因此学生才能够提出方案一。此时，学生可能并没有和宏观的体积比例建立关系。所以此时教师应该让学生充分表达在模型构建中每一个图形以及其比例关系（如2：1）的意义。这样的讨论加深了学生的思维活动程度，体现项目学习中学生为主体的特点。而且，在这样的活动中学生基于活动体验建构知识，从原来的记忆物质的化学式到理解化学式的含义方面有了非常大的转变。例如学生都记得氧气的化学式，但在推理的过程中却只有少数学生能正确应用化学式辅助推理，在讨论过程中当有的学生提出一个氧分子是由两个氧原子构成的观点时，大多数学生才恍然大悟地意识到氧气（双原子分子）化学式的含义在这里的重要作用，并通过该过程更多地理解了化学式的含义。项目教学中更要关注学生的起点和发展点。

2.教材的教学转化。

在教材向教学转化中教师需要把握活动的逻辑关系，这是保障活动顺利推进的线索，并且可以根据学生的表现随时调整活动的进程以保证关键点的进行。如推理开始之前对宏观事实的深入回忆，是搭建从宏观到微观的重要纽带。在活动中，教材为教师搭建台阶，让学生画出氢分子、氧分子和水分子的模型，进而模拟水的分解。教学中，教师应该在活动中充分给学生表达的空间，外显学生的认识。如果所有学生只提出方案一，教师可以给出方案二，让学生充分讨论质疑。如果有学生同时提出方案一和方案二，可以让学生之间充分论证。这样学生在充分表达的过程中，为自己的猜想进行辩论，找证据再论证，经历理论研究的过程。活动中教师可以追问水的示意图，将学生的元素守恒观念外显；通过调整活动的线索将核心点进行外显。

计算机组成与体系结构 第4篇

《计算机组成与结构》属于技术性和实践性都特别强的一门课。通过本课程的学习使学生掌握单台计算机的基本组成与运行原理。由于该课程涵盖面广, 既涉及到电子电路的知识, 又涉及到数字逻辑以及汇编语言类的知识等, 而且内容复杂, 概念抽象, 直观感差, 从而理解起来比较困难, 因此笔者认为需要一套完善的教学过程, 才能保证学生正确理解基本概念, 掌握计算机内部构造和工作原理, 从而建立起系统级的整机概念。

2 多样化的理论教学

2.1 多媒体课件和传统板书有效结合

由于本课程概念抽象, 内容复杂, 信息量大, 如果没有多媒体课件, 课堂内容根本无法有效的灌输给学生, 所以笔者制作了符合教材内容和有利于课堂互动的多媒体课件, 除了POW-ERPOINT文件, 还有CAI课件, 多媒体课件的动画形式可以将计算机内部构造和抽象的工作过程形象的演示出来, 比如在讲授指令的执行过程的时候, 通过CAI课件的演示, 可以完整的展示出计算机中各种信息的流动过程, 学生有身临其境的感觉, 加深了对知识的理解。

虽然课件有生动形象, 展示的信息量大等优点, 但课件也不能完全代替板书, 比如在讲解定点乘法运算时, 由于计算机的运算方法是通过分析手算过程得出的, 所以首先在黑板上把例题的手算过程写出来, 分析手算过程的特点, 如果用计算机实现会遇到哪些问题, 通过什么样的方法来解决等等, 从而引出计算机进行定点乘法运算的方法, 再用多媒体课件演示计算机进行乘法运算的过程, 而且可以分步对比黑板上的手算过程, 有利于帮助大家掌握计算机进行乘法运算的方法[1]。

2.2 类比法与对比法结合

由于课程内容抽象的特点, 所以在课堂教学中经常采用恰当的比喻, 可以使得抽象的概念直观化。比如如果把计算机比作一个工厂, 那么运算器可以比作生产车间, 控制器可以比作生产科输入设备可以比作供应科, 输出设备可以比作销售科, 存储器可以比作仓库, 亦或是控制器比喻为人的大脑, 存储器中的存储单元可以比作有编号的抽屉等等[2]。

另外, 在适当的环节应该对相似的概念进行对比总结, 比如时钟周期、工作周期和总线周期, 三个周期的概念比较相似但所表示的时间段是不同的, 时钟周期是CPU内部一次数据通路传送操作所用的时间;而总线周期指的是经过总线传送一次数据所用的时间, 通常包含若干时钟周期;工作周期指的是指令周期的一个操作阶段, 可以包含多个总线周期[3]。

2.3 课堂良好互动

为激发学生主动思考和积极性, 笔者采用启发互动式教学, 比如讲到显示器的时候, 会先让学生由显示器联想问题, 诸如平时见到的显示器都有哪些类型, 购买显示器的时候, 我们需要考虑哪些参数指标, 显示器怎么显示字符, 怎么显示图形等等一系列问题, 然后在课堂上逐一对这些问题讲解。

2.4 任务驱动法

为了提高大家的学习积极性, 我通常给在每次下课的时候布置下一次课的预习作业, 让学生在课堂上带着问题去听课, 课后布置书面作业以及调查作业, 比如让同学们去市场上去做相应调查, CPU的发展状况, 性能, 速率, 品牌, 总线、显示器等, 然后对调查情况进行讨论分析并形成总结。这样会让学生对各个功能部件有更深入的认识。

2.5 利用教学网站实现课下互动

由于课时有限, 除了课堂上完善的教学过程, 还要鼓励学生课下利用网络资源进行自学, 比如说笔者创建了计算机组成与结构教学网站, 可以实现答疑、提交作业、批改作业以及在线测试等等。

3 硬件实现和软件模拟相结合的实验方式

3.1 硬件实现

对于基础实验部分, 包括寄存器实验、运算器实验、存储器EM实验等, 由天惶公司的THTJZ-2 型实验箱来完成, 通过寄存器实验, 可以使学生了解模型机中各种寄存器的结构、工作原理以及控制方法;运算器实验可以使学生对运算器的工作过程有一定的认识;主存储器EM实验, 可以使了解程序存储器EM的读写原理以及控制方法。通过基础实验项目, 对学生深入理解理论知识, 提高学生动手能力起到很好的作用[4]。

3.2 软件模拟

计算机组成原理是一门实践性很强的学科, 长期以来学时的紧缺成为该科目的主要矛盾。学校即使能做到“人手一机”, 也不可能让学生把实验设备带出实验室。“软件模拟”是指无硬件的情况下, 只利用THTJZ-2 型实验软件输入、修改程序, 汇编成机器码, 由软件控制程序实现单指令执行、单微指令执行、全速执行、设置断点, 并可以在软件上观察指令或微指令执行过程中数据的走向、各控制信号的状态、各寄存器的值。

4 教学效果分析

以上的教学方法已经应用到中国地质大学长城学院计算机专业的计算机组成原理课程的教学中, 学生对计算机的基本原理有了一定的了解, 对整机概念有了较深刻的理解, 学生在实验期间, 所学知识在现场得到了实践, 方便了学生理论联系实际, 更好地掌握计算机设计和工作的基本原理, 同时以上教学经验和方法也得到同专业其他教师的认可, 提高了本身的专业技能和研究水平, 无论是对本校教学质量提升还是对兄弟院校同专业的教学均具有较好的推广价值。

参考文献

[1]王爱英.计算机组成与结构[M].北京, 清华大学出版社, 2013.

[2]袁春风, 黄宜华等.”计算机组成与体系结构”课程群建设实践.计算机教育2010 (13) .

[3]白中英, 戴志涛.计算机组成原理[M].北京, 科学出版社, 2013.

计算机组成与体系结构 第5篇

实验一 了解微型机系统的基本组成与

配置

实验目的1．了解微型机系统的硬件组成与配置

2．培养对微型机硬件各组成部件的识别能力

3．为实验二计算机硬件的组装奠定基础

实验内容

开机观察机箱内的计算机硬件配置

实验步骤

1．注意开机后系统自检的屏幕提示和系统配置表（可按Pause键暂停），将该微型机的硬件配置如：显示卡的型号和显示缓存的容量、内存容量、CPU类型、硬盘容量、软驱类型和接口情况等记录下来。如果不能正确启动系统，记下故障现象。

2．切断电源，将一台微型机的机箱打开，重点了解其硬件基本配置和连接方式。

（1）了解认识机箱重点。认识机箱的作用、分类；机箱的内部、外部结构和机箱前、后面板的结构等。

（2）了解认识电源。重点认识电源的作用、分类、结构、型号、电源输出/输入电压和电源连接器等。

内存

（3）了解认识CPU。主要包括CPU的型号、类型、主频、电压、厂商标志、封装形式，以及CPU性能等。

AMD CPU微星主板

（4）了解认识内存。认识了解微型机系统中的RAM，ROM，Cache等不同的功能特点和容量的大小，并进一步加深对内存在微型机系统中的重要性的认识。

（5）了解认识主机板。了解并认识微型机主板的生产厂商、型号、结构、功能组成、采用的芯片组、接口标准、跳线设置、在机箱中的固定方法，及其与其他部件连接情况等。

（6）了解认识软驱、硬盘、光驱

•软驱：主要包括生产厂商、作用、类型、型号、外部结构、接口标准（数据及电源接口）以及与主板和电源的连接方式等。

•硬盘：主要包括生产厂商、作用、分类、型号、外部结构、结构标准及其与主板和电源的连接情况等。

•光驱：包括光驱的作用、分类、型号、外部结构、接口标准、主要技术参数及其与主板和电源的连接情况等。

三星主板网卡

同时，要了解认识软驱、硬盘、光驱等设备与主板的连接数据线的特点，并加以区别。

（7）了解认识常用插卡件。主要了解认识包括对显示卡、网卡、声卡、多功能卡、内置调制解调器等卡件的作用、型号、主要技术参数和特点等，并能对上述卡件加以区别。

（8）了解认识常用外部设备。重点对显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪、外置调制解调器、音箱等常用外设的作用、分类、型号、主要接口标准及其与主机的连接方法等方面的认识。

（9）其他。包括组装维修计算机的常用工具、辅助工具的了解和使用等，如螺丝刀、尖嘴钳、镊子、螺丝钉、电烙铁、万用表等。实验小结：这次实习是我们算机硬件知识的第一课，我学会很多计算机的硬件知识，如微型计

（9）其他。包括组装维修计算机的常用工具、辅助工具的了解和使用等，如螺丝刀、尖嘴钳、镊子、螺丝钉、电烙铁、万用表等。

计算机组成与体系结构 第6篇

【关键词】能力培养；教学方法；基础课教学；创新能力

1.引言

计算机组成原理与汇编语言是计算机相关专业的专业基础课，而且又是非常重要但又十分难学的课程，我校从2009年以来将计算机学科并入电子与信息工程学院，逐渐体现计算机学科在信息工程领域的重要作用，而这门课程同为其他学科如电子、自动化等课程的先修课，采用了学科交叉，其目的是为了拓宽学生的知识面，培养复合型人才，提高学生的就业率和学生的基本素质。现代教学论认为：学习的过程不能单纯的依靠教师的讲授，而是要师生交流与合作，采用互动式教学模式，改变传统教学中教师主导、学生被动学习的状态，通过教学实验的改革逐步深化知识，通过教师指导，由学生自行设计《计算机组成原理与汇编语言》综合实验，利用汇编语言编程实现计算机组成原理基本功能模型，充分提高了学生的自主学习和认知能力，加深了印象，更有利于对两门课程知识点的融合。

2.《计算机组成原理与汇编语言》课程改革方法

2.1 明确目标，遵循大纲

利用目标指导教学，授课内容严格遵循课程大纲要求，由浅入深。首先让学生明确目标，提高学生学习的方向性，因此，上课开始时利用2分钟时间介绍本节课的学习目标和授课计划，让学生知道本节课学习的重点和知识的结构，学习到什么程度，这样师生都明确本节课的学习目的后，才能更好的配合，为后面的“互动式”教学模式打下良好的基础，充分发挥授课计划和大纲的目标导向作用。

2.2 师生互动，灵活“反馈”

教师在上课过程中，应该时刻掌握课堂节奏，注意调节课堂气氛，随时注意观察学生在听课过程中的面目表情，尤其是眼神，如果学生能根据教师讲授做出相应的回应，眼睛能够随着教师的肢体语言灵活转动，那么此学生处于积极的思考，可以跟上课堂的节奏；如果发现学生异常反馈，如目光呆滞，走神留号等，应该及时的调整课堂讲课的节奏，适当放缓，并针对学生难于理解的知识点进行重点讲解，因此灵活运用“反馈”机制也是提高教学互动效果的一个重要因素。

2.3 实践与理论相结合，杜绝照本宣科

教师首先要熟悉掌握课程的知识点，以书本理论为基础，但是在讲课过程中一定要杜绝照本宣科，充分发挥教师在教学过程的主导作用，教与学是一对矛盾体，教是主要方面，教师的关键作用在于引导和激发学生的学习动力，充分发挥其主动创造性思维。对于互动式教学方法，教师不仅要有广博的专业知识，而且要具有丰富的工程实践经验。在授课过程中，教师把实践与理论相结合，将自己的实践经验与书本理论有效组织、融会贯通后毫无保留的传授给学生，将相关知识遵从“理论——实践——理论”这样一个有序的过程，理论联系实践，让理论与实践不脱节，应用到课堂教学后，学生不会觉得书本理论的枯燥无味了，而且也会学得书本之外更为重要的实践经验，增加了学生学习的积极性具有十分重要的意义，这是提高互动式教学的有一个非常有效的方法。

2.4 发挥多媒体教学优势，将板书与多媒体充分结合

与普通教学相比，多媒体教学有很多优势，如：直观性、动态性、图文声像并茂、可重复性等。在《计算机组成原理与汇编语言》教学中，可以利用计算机边讲解，并演示，尤其是在汇编语言程序设计中，单纯的依靠板书在讲解程序设计效果不明显，而教师利用多媒体现场直接编写程序可以更好的调动学习的积极性和主动性，教师可以和学生一起完成对某个问题的程序设计，这样可以从中发现实际编程中的问题，引发学生的思考，提高学生的兴趣，学生可以带着问题进行下一步学习。而对于难于理解的问题，教师再加上板书的讲解，可以更加帮助学生去理解掌握，例如在本门课程中对存储器的扩展（字扩展、位扩展、字位同时扩展）、运算器和控制器设计、指令设计等章节中，教师可以充分的利用多媒体的直观性和动态性，对其进行图文并茂的讲解，同时利用板书对其分步骤讲解，可以加深学生的印象，让学生跟着老师的课堂步骤走，对提高教学效果有重要的作用。

2.5 充分利用实验教学，优化实验教学过程

对于《计算机组成原理与汇编语言》这门课程来说，光掌握理论是明显不够的，一定要理论与实验相结合才能更好的掌握知识点。教师要设计好每次实验，给出实验指导书，让学生明确每次实验的目的、实验方法，督促学生独立撰写实验报告。本门课程中“计算机组成原理”部分理论知识较强，而“汇编语言”部分实验要求较高，因此教师要把握好两者之间的结合，作者采用的方法是，利用汇编语言来实现计算机组成原理的基本组成、功能，例如在计算机组成原理输入输出系统章节中，可以通过汇编语言编程模拟实现计算机输入輸出过程，观察整个输入输出系统是如何从键盘输入数据，送入主存单元，数据是如何在内存中存放，CPU如何调入数据并通过运算单元进行计算，CPU如何将计算的结果送入到存储器，如何送入到输出设备（如显示器）进行显示等一些列过程，通过这些实验，学生可以更好的理解计算机组成结构以及各组成部件在计算中的功能，可以提高学生积极性和主动性，而且培养学生的动手能力，让他对着门枯燥的课程充满学习的兴趣。

3.教学效果

在教学改革的实践中，由于采用以上的教学方式和方法，使教与学这对矛盾体有机的统一起来，不在相互排斥，教师和学生能够默契的配合。课堂教学气氛变得活跃，将原本枯燥的课程变得生动有趣，充分发挥学生和教师的最佳状态，提高了学生的主动学习能力和创新动手能力，从几年来学生在创新创业等项目上的良好表现证明《计算机组成原理与汇编语言》课程通过互动式教学方法培养学生的学习能力、分析能力、动手能力和创新能力。

参考文献

[1]张培芝.多媒体教学软件的教学设计方式探讨[J].改革与开发，2009（08）：34-35.

[2]田子德.计算机课程多媒体教学设计[J].白城师范学院学报，2003（04）.：80-81

[3]李飞.多媒体教学设计的心理学基础[J].通化师范学院学报，2012（05）：75-76.

[4]马秀珍.《计算机组成原理》课的教学方法改革初探[J].中央民族大学学报（自然科学版），2010.8（3）：94-95.

[5]冯梅.多媒体实验室计算机教学系统设计研究[J].科技信息，2007（29）：33-34.

[6]陈亮.多媒体教学设计中的心理学原则[J].乐山师范学院学报，2011（07）：40-42.

作者简介：

丁宁（1981—），男，博士研究生，辽宁科技大学电子与信息工程学院计算机系教师，主要从事计算机组成原理、汇编语言等课程教育。

“计算机组成原理”教学探索与改革 第7篇

计算机组成原理是普通高等院校计算机相关专业本科生必修的核心课程之一,其先修课程有电路基础、数字逻辑、汇编语言,后续课程包括计算机系统结构、微计算机接口技术、操作系统,本课程在其中起着承上启下的作用。因此,计算机组成原理是一门重要的硬件基础性课程,其主要以冯·诺依曼结构为基础,详细介绍计算机五大部件的组成、结构、工作原理、设计思想等,着重培养学生对计算机底层硬件的分析、应用、设计创新能力。

2007年6月,教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会计算机专业规范研究小组在对计算机科学、计算机工程、软件工程和信息技术知识体系和CC2005 核心课程进行研究的基础上,给出了程序设计、离散结构、数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统和数据库系统等7 门课程作为这四个专业的公共核心基础课程[1]。2009年以来,计算机专业硕士研究生入学考试中专业课实行统考,计算机组成原理被定为四门必考课程之一,在总分150 分中占45 分,由此可见该课程在计算机专业中的重要性。未来软件设计人员对与软件系统一起工作的基本硬件技术的理解程度,将严重影响软件系统的性能和能效[2]。现代计算机技术需要各种计算方面的专家,他们不仅能理解软件,还要能理解硬件。因此,计算机组成及原理是从事计算机相关行业必须掌握的知识,该课程是重要的专业基础课程。

2计算机组成原理教学现状

计算机组成原理自开设以来,教学水平和教学质量一直不高,出现“难教”“难学”尴尬局面。究其原因,我认为主要有以下几点:

1)教学内容量大、复杂

该课程主要讲解硬件的工作原理,这些内容看不见、摸不着,主要靠跟随老师思路想象,内容抽象枯燥;课程中涉及电子元件及其表示符号较多,需要有扎实的电路基础知识,但实际上,学生对以前所学知识遗忘较多,造成课上还要随时复习一些所需知识,课堂内容无形中增加了很多,没有过多课时开设综合实验;Moore定律一定程度上揭示出硬件技术本身发展之快,新知识、新技术不断出现,加之工程技术性较强,需要教师时刻关注、学习前沿知识和技术,实验仪器也需要不断更新换代,这也造成该课程教学的困难。

2)教学建设力度不够

我国计算机硬件技术发展滞后,教材内容不能及时更新,通过其他渠道搜集可借鉴的资源相对困难,实验平台多采购而来,造成教学资源建设相对落后;另外,教师潜意识缺乏积极创新的想法,不能紧跟技术潮流,搜集、整理资料,不断充电,缺乏自主研发实验平台的想法和能力;校领导对师资队伍建设不重视,教师的实践经验较少,创新设计、开发能力较低。国内的教学模式基本上都是采用“课堂教学+验证性实验”的模式,理论和实践脱节,教学效果不理想,很难能达到计算机组成原理课程的教学目标[3]。

3 教学改革与实践

3.1 教学内容的重组

1)综合多本教材内容,取长补短,因地制宜,进行内容优化

在教学准备过程中,熟读经典教材和优秀的新教材、外文教材,通过综合这些教材内容,写教案,制作多媒体课件,将教学内容以从整体到局部,从简单到复杂,从一般到特殊的规律进行细化、重组,以满足学生认知过程,提高教学效果。实际教学中,我把唐朔飞主编的《计算机组成原理》(第2 版)作为教材,主要参考白中英主编的《计算机组成原理》(第五版•立体化教材)和国外翻译著作有《计算机组成与设计:硬件/软件接口》(原书第4版),依据学生信息与计算专业特点和基础水平,结合核心知识体系的要求,从这些书中摘录重点内容和案例,有些内容关联性大的就合并,比如第8章CPU结构和功能与之后两章的控制单元合并讲解,再介绍必要的理论知识基础上,以一个简单CPU设计实例贯穿讲解,舍掉细枝末节,保留主要内容。

2)关注科技前沿,实时增加新内容

现在并行性技术是硬件的主要技术,由此产生了多核处理器、并行存储系统、磁盘冗余阵列等,相应软件方面也出现了并行编译器、并行编程语言等,在教学中适当补充这些内容的介绍,并随着时间的推移,不断增加新内容。比如,介绍完cache地址映射、替换策略等基础知识后,补充多核处理器条件下cache数据一致性等内容。另外,现代计算机基本都是电子数字计算机,随着其发展瓶颈的增多,未来计算机可能会出现量子计算机等,对于这些内容也要给学生加以介绍,激发学生从事研究和设计的欲望和积极性,培养学生科学研究的责任感和使命感。

3.2教学方法和手段的多样化和灵活运用

2015年《教育部、国家发展改革委、财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》指出要全面推行案例教学、项目教学,将现代信息技术全面融入教学改革,推动信息化教学、虚拟现实技术、数字仿真实验、在线知识支持、在线教学监测等广泛应用。计算机组成原理课程内容抽象,教学中要采用多种教学方法和手段,并根据具体情况灵活运用,这样才能提升教学质量。

1)启发式教学

启发式教学是指教师有意识地提出一些需求、现象或问题,引导学生主动去思考、探索与讨论,让学生真正成为教学过程中的主体[4]。课堂上先进行一般技术的介绍,着重分析其弊端并设疑,由此应发学生深思,随后给出解决方案,这样能够激发学生的学习兴趣,深化思维训练。比如,介绍输入输出系统的信息传送控制方式时,先讲解CPU直接控制,后引入接口,再不断增加接口电路,每一步讲解都分析其缺点,让学生想想解决方法,后引入新知识。在讲解过程中,学生能够被老师提出的问题所吸引,也好奇怎样解决,在这样的氛围中引入新内容以解决之前提出的问题,但还会有新问题出现,再引入新的解决方法,由此不断循环地“提问题-解决问题”,在这种启发式教学下形成完整的知识链,思路清晰,易于学生掌握。

2)类比教学法

类比教学法是应用类比推理来进行教学的方法。运用类比教学法可以启发学生的思维,使学生从一个事物联想到另一个事物,可以帮助理解抽象的概念,同时推动学生去推理、分析,使得学生的联想思维、抽象逻辑思维、灵感思维、创性思维得到进一步培养。本课程本身部件内部组成复杂,要把复杂的知识以简单易懂形式讲解,需要用生活实际和旧知识等作类比源,帮助学生理解。比如,讲解存储器、存储单元、存储字长等,可以将存储器想象为宾馆,存储单元即为客房,存储字长就是客房容量;计算存储器容量时,联想成计算宾馆容纳客人数,很容易就学会了计算方法。再比如,DMA接口与系统的连接方式与总线判优控制进行类比,用旧知识迁移理解掌握新内容。

3)案例教学法

案例教学法是围绕一定目的把实际中真实的情景加以典型化处理,形成供学员思考分析和决断的案例(通常为书面形式),通过独立研究和相互讨论的方式,来提高学员的分析问题和解决问题的能力的一种方法。由于该课程原理性太强,学生对于“填鸭式”的知识灌输并不感兴趣,通过案例教学可以调动学生学习热情和求知欲望,使教学活动顺利开展。对于指令系统和CPU组成及控制单元的设计等内容可以以一个案例逐步讲解,该案例就是设计一个包含几条简单指令的CPU。为实现这一目标,要想学习指令格式、寻址方式,然后分析CPU的组成元件及连接,最后设计控制单元,这样通过教师集中讲解和学生自学、分组讨论,最终在学习知识的过程中也设计出接近真实的CPU,学生愿意思考,教师教学轻松。

4)多媒体和传统教学相结合

信息技术的发展给教学带来了很多便利,组成原理课程中各部件工作过程十分抽象,可在课件中用动画演示其数据流、控制流动过程,再加上声音效果,这样把高度抽象的知识直观显示出来,吸引学生的注意力。另外,各部件的组成从整体到局部一一用动画呈现,它们之间的连接也可以按步骤用动画演示,很多元器件使用图片或视频形象给出。对于计算性较强的内容,充分发挥黑板的作用,教师一步步演算,学生跟随教师的思路学会计算方法和步骤。比如,cache与主存的地址映射的相关计算适合在黑板进行,主存、磁盘的容量等计算也适合用黑板,而主存内部芯片与CPU连接适合用动画演示。

3.3 实践教学的创新

以上指导意见还指出要创新应用型技术技能型人才培养模式,建立以提高实践能力为引领的人才培养流程和产教融合、协同育人的人才培养模式;统筹各类实践教学资源,构建功能集约、资源共享、开放充分、运作高效的专业类或跨专业类实验教学平台。计算机组成原理工程技术性较强,实验中涉及硬件较多,加上使用购买的实验箱由于技术的不公开性使学生无法从实验中深入领会教学内容,使得实践教学没有太大进步和意义,学生对机械式地做实验失去信心。为了走出实践教学的困境,应用CDIO工程教育模式[5],分组实验。实验分段分层次进行,除了一些验证性实验,加入部件设计的综合性实验,对有能力的学生可以加整机设计、开发的实验,实验完成后加强实验评价。比如学习主存时,初级实验是用编程方式验证数据在机器中的存放方式,等知识掌握足够多时,设计一个主存的结构。

该课程现有实验平台和实际教学需求的差异较大,计算机教师可与电气类相关专业教师交流,共同开发适合本校的实验平台,促进学生的应用能力的提高,培养本科应用型人才。

参考文献

[1]教育部高等学校计算机科学与技术指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程[M].北京:清华大学出版社,2007:45-47,53-70.

[2]David A.Patterson John L.Hennessy,著.康继昌,等,译.计算机组成与设计:硬件/软件接口(原书第4版)[M].北京:机械工业出版社,2011,11.

[3]郭超峰.计算机组成原理课程教学模式改革与创新[J].计算机教育,2012,24:45-48.

[4]曲大鹏,薛建生,范铁生.启发式教学法在“计算机系统结构”教学中的应用[J].辽宁大学学报(自然科学版),2010,37(3):218-220.

指挥信息系统体系组成与建设内容 第8篇

随着高科技信息技术的发展, 21世纪初期的战场形态表现出远距离、大纵深作战的非线性特性和高度的不确定性, 形成了高技术条件下局部联合作战的基本战争形态, 与之相应的整个作战系统从平台中心战向网络中心战过渡。数字化、一体化的指挥信息系统是战争形态和作战样式发生变化的“催化剂”, 也是把广泛分散的、多种多样的兵力联接成一个信息网络, 提高军队互联、互通、互操作能力的“倍增器”。导弹武器系统作为现代战场上联合作战的重要组成部分, 在联合火力突击、抗敌反制和抵御强敌军事干预等行动中承担着极其重要的作战任务。信息化战场条件下, 导弹武器系统作战更强调信息共享和协同作战, 发展相适应的信息化、网络化导弹武器作战需求的指挥信息系统, 成为当务之急。

现代战争离不开指挥信息系统产品及其技术。在现代信息化战争中, 军队永远需要指挥信息系统产品和技术, 都需要有通信、执行命令、收集情报的能力。随着网络中心战概念的出现及其环境的发展, 推动了军队对指挥信息系统技术的极大需求, 指挥信息系统正变得越来越重要, 表现在战场上, 对战场态势的感知能力正逐步变得越来越重要。

一、指挥信息系统体系组成

指挥信息系统体系构成如图1所示, 包括:

(1) 为实现领土防御与打击所需的闭环数字战场环境的各个要素环节, 形成一个由各种相互配合的资源所组成的网络, 包括传感器平台、通信平台、信息处理平台、指挥控制平台、武器系统等; (2) 包括信息基础设施、情报监视侦察系统 (ISR) 和指挥控制系统; (3) 依托信息基础设施, 实现“目标--情报侦察监视--指挥控制--火力打击--目标”的闭环链路。

在体系结构设计时, 综合考虑与各类武器系统的铰链, 与我军防空体系、海防反舰作战体系、对地打击体系和无人作战体系间的结合。

二、构建网络中心化的信息基础设施

2.1信息基础设施的组成。指挥信息系统体系信息基础设施是以通信和计算机系统为依托, 以统一数据接口、实现各种具有不同体系结构信息在体系内的传输与共享为最终目的。通信系统基础设施包括依靠光纤链路、微波通信设备等构成的骨干网络和依靠短波电台、超短波电台、数据链端机等构成的战术互联网络;利用计算机系统建立包括网络规划/管理、网络操作系统、数据库系统、保密安全系统、信息的定阅与分发平台在内的统一公共操作环境与服务平台, 保证各类信息的一致性。

2.2网络化作战环境下的指挥信息系统体系。为满足数字化战场上多兵种和不同指挥层次的信息获取、信息分配、快速决策和协调作战的需求, 利用信息基础设施构建适合各级各类指挥机构和作战单元使用的指挥信息系统网络。构建由联合侦察监视网络、联合交战网络和联合数据分发网络在内的三级可互操作的联合作战网络结构, 这三级网络互相配合、互相协助, 共同构成了网络化作战环境下的指挥信息系统体系。

三、联合预警探测系统

3.1构建联合预警探测系统。联合预警探测系统利用各种预警探测与情报侦察手段, 对敌方进行侦察监视, 获取敌方武器装备、兵力部署、作战指挥等重要情报, 从而达到提前预警, 提前准备, 获取战场信息优势的目的。空基、陆基和海基传感器信息网、各级情报数据中心、情报信息融合中心共同构成了指挥信息系统体系的联合预警探测系统, 其探测手段和核心业务如图3所示。

(1) 传感器网络的构建。指挥信息系统体系的联合预警探测系统应该具备多类信息的接入能力, 通过与防空、地地、飞航和无人机体系传感器网络的结合, 建立包括空基、陆基和海基的传感器网络, 实现覆盖国土范围的监视侦察。

(2) 情报信息融合中心的构建。情报信息融合中心负责完成多情报源、多传感器的数据融合处理, 与人工情报相结合, 向指挥控制系统及各级指挥官提供及时、准确、合成的战场综合态势信息, 使系统具有对目标识别的能力;为任务规划和打击效果评估等系统决策提供数据支持, 为及时精确打击敌方目标创造有利条件。

(3) 数字仿真平台的构建。通过联合预警探测系统数学模型开发、情报融合软件模型和态势生成软件模型开发, 构建指挥信息系统体系数字仿真平台, 并利用该平台验证情报融合算法的正确性、验证体系结构设计的正确性。

3.2关键技术研究

(1) 多传感器时空配准技术。由于各传感器系统工作机理不同、探测能力差异很大, 而且传感器获取数据过程是空间和时间独立的, 由于节点时钟的不同步, 还会导致对时间、空间观测和理解的不一致, 因此需要基于作战空间的监视与分析、作战空间可视化及感知与分发过程, 开展相应时空配准技术研究, 包括坐标转换、误差传递分析、时间同步、时延补偿等。

(2) 多传感器预警探测信息融合技术。在指挥信息系统体系中, 要实现对各传感器探测信息的有效利用, 获得对战场态势的实时感知, 需要在多传感器时空配准的基础上, 对数据进行处理, 获得有用信息。开展多传感器预警探测信息融合技术研究, 使预警探测网中的各传感器相互配合、协调一致, 获得对敌我双方形势的准确理解和实时把握。

(3) 实时态势生成技术。开展态势综合技术研究, 利用地理信息系统, 在统一的平台上, 实时标绘各类参战节点的态势信息, 包括目标信息、指挥控制信息、武器系统信息等, 使指挥控制人员需要能清楚的了解各类信息的数量和质量, 并根据作战任务、作战进程正确预测信息需求, 高效的区分有用、无用信息, 从而提高应用信息的能力, 实现获取信息优势到决策信息优势的转化。

四、指挥控制系统

4.1构建指挥控制系统。指挥控制系统是实现联合打击作战体系的核心系统, 它是实现ISR系统与武器系统铰链的纽带, 担负着实现海、陆、空三军联合作战的指挥使命。

(1) 指挥控制系统的组成及功能。在指挥信息系统体系下, 建立包括国家级联合指挥中心、区域联合指挥中心的各级指挥中心。各级指挥中心均采用模块化设计思想, 以功能模块作为基本的组成单元, 采用统一的接口设计, 可根据指挥中心的级别和功能需求灵活、快速的定制。各级指挥中心应具备的功能, 包括:实时战场态势综合与威胁评估、快速联合作战任务规划、正确高效的信息分发、打击效果评估。见图4。

(2) 三级指挥体制。建立三个层次的指挥体系结构, 其中, 国家级联合指控中心是指挥信息系统体系的最高指挥层, 负责根据国家级情报融合中心提供的目标情报保障信息及各类武器系统平台的作战能力和部署情况;二级指挥层包括情报融合中心、区域联合指控中心和保障系统控制中心;三级指挥层包括区域情报融合中心和各军兵种指控中心, 根据上级下发的行动计划, 展开相应的作战任务。

在二级指挥层中, 情报融合中心负责对国家级ISR系统和各区域情报融合中心上报的目标信息进行融合处理, 实现对目标的识别、探测和持续跟踪, 并接收联合指挥中心的命令, 完成对国家级ISR系统的指挥调度;区域联合指控中心负责接收上级联合指挥中心的命令, 结合区域情报融合中心的目标情报信息和管辖范围内的武器平台部署信息, 制定联合作战任务清单, 实现对各军兵种指控中心的指挥控制;保障系统负责完成通信、后勤保障等各类保障系统的调度和指挥。

(3) 数字仿真平台的构建。通过不同级别指挥控制中心数学模型开发、多系统联合作战任务规划软件模型开发和指挥控制软件开发, 构建指挥信息系统体系数字仿真平台, 并利用该平台验证联合作战任务规划设计的正确性、验证体系结构设计的正确性。

4.2关键技术研究

(1) 战场态势综合与威胁评估技术。通过对国家威胁模式的研究, 构建各种威胁模型, 并根据目标情报信息和各类武器系统的状态信息, 完成战场态势综合, 开展威胁等级评估, 并可根据实时的战场态势, 实时更新威胁等级指标, 为指挥员的最终决策提供支持。

(2) 联合任务规划技术。各级指挥中心, 可以根据目标情报信息、各类武器系统的状态信息等完成战场态势综合、威胁评估, 并可实时更新战场态势的变化情况;根据战场态势信息、上级或下级指挥中心的信息、以及各类武器系统的作战能力模型, 完成联合作战任务规划、协同计划, 生成联合任务清单, 实现跨兵种各类武器系统的协调作战。

(3) 实时信息分发技术。按照作战进程, 正确地实时地分发信息, 实现作战资源共享和多种武器平台的联合作战, 发挥作战体系整体的最佳作战效能。

(4) 打击效果评估技术。根据攻击后情报监视侦察系统提供的实时信息, 完成打击效果评估;根据评估结果和实时目标信息, 开展下一轮攻击作战方案的制定和实施, 从而构成整个数字化战场的闭环攻击环境。

五、重点关注指挥信息系统核心能力的建设

(1) 网络为中心的战术ISR能力。战术ISR主要集中在战术威胁告警、制定任务计划、目标识别和战场评估方面。最重要并且使用最普遍的威胁评估是在战术层次上, 主要包括当前态势评估、防御与突破分析和告警。网络为中心的战术ISR集中于开放式架构, 提高互操作性, 降低全寿命周期费用。

(2) 基于能力的战术ISR能力。集成多智能解决方案, 提高感知、评估和对战场环境响应的能力。

(3) 时敏目标跟踪的战术ISR能力。时间敏感目标打击就是将发现、锁定、跟踪、瞄准、打击、评估等各个环节构成的攻击链实现闭环, 从而形成发现即摧毁的能力。实现动态地集成多传感器, 提高地理上的定位精度和对高优先级目标的跟踪。

(4) 信号情报处理能力。先进的信号情报传感器处理和开发应用, 为部队指战员提供面对威胁能快速响应的能力。

(5) 地面系统支持与开发能力。多传感器任务处理, 使命规划, 可部署地面站的开发和分发。

(6) 大规模情报系统分析能力。包括关于智能系统和应用互操作性的系统架构, 包括技术标准和基本的基础设施环境, 比如支持互操作的操作和培训系统

(7) 安全、消息管理能力。提供在采集系统、处理器和用户之间的通信连接, 包括物理通信信道, 如网络、协议和软件、数据库和服务器。

(8) 战术消息收集能力。集成各种组织、梯队、服务和情报部门的采集系统, 包括基于地面的战术电子战系统、无人航空飞行器和空间系统。

(9) 信息融合能力。具有丰富的数字和模拟接口实现对于多传感器信息的有效采集、预处理和融合已成为新一代导弹武器系统的基本要求。

(10) 战术通信能力。支持可移动的、安全的、能生存的、无缝的能力, 支持战场多媒体战术信息系统的能力。

(11) 导弹协同数据链能力。导弹武器与协同数据链的接口已成为我军新一代导弹武器的基本要求。利用协同的远程数据链系统实现与指挥信息系统系统的交联, 实现目标信息的实时加载, 实现导弹探测信息的回传, 从而有效解决时敏目标打击和打击效果探测等问题。

结束语

美国把指挥信息系统称为“兵力倍增器”, 并与武器系统同等看待;俄罗斯则把指挥信息系统看成是“继核武器和洲际弹道导弹武器之后军事上的第3次革命”。如何借鉴美军在建设指挥信息系统中成熟的经验、先进的技术和管理理念, 并结合我国实际情况, 少走弯路, 扬长避短, 是摆在我们面前的一个重要课题。在21世纪核威慑条件下, 要打赢现代信息化战争, 我国在指挥信息系统体系的建设和发展上还有很长的路要走。

摘要：提出构建以信息基础设施、联合预警探测系统、指挥控制系统等为主的指挥信息系统体系组成结构, 提出以指挥信息系统核心能力建设为主的主要建设内容。

关键词：指挥信息系统,网络化,指挥控制,ISR

参考文献

[1]任连生, 等.基于信息系统的体系作战能力概论[M].军事科学院作战理论和条令研究部, 2010.

[2]Lockheed Martin Corp.[EB/OL].www.lockheedmartin.com.

[3]Rafael Advanced Defense Systems Ltd[/OL].www.rafael.co.il.

计算机组成与体系结构 第9篇

兴趣是最好的老师, 只有让学生感兴趣, 学生学习起来才会得心应手, 不背动应付, 学习效率倍增。要增强学生的学习兴趣, 首先要让学生认识到本课程的重要性和实用性。目前, 计算机已广泛应用于各行各业, 社会上需要大量的计算机组装与维修人才, 特别是现在学生就业形势紧张, 因此学好本课程对将来的就业尤为重要。其次作为计算机专业毕业生, 学会计算机组装与维修是专业的起码要求。另外现在的计算机使用的普及, 计算机的软硬件件故障率越来越高, 计算机维修技能显得越来越重要。通过给学生讲这些道理, 让学生充分认识到本课程的重要性和实用性, 增加对课程的兴趣, 从而大大提高学习兴趣。

2 采用实物与多媒体相结合教学, 增强学生的感性认识

在讲计算机硬件组成时, 要带上相关的硬件, 如主板、CPU、内存、硬盘、光驱、网卡、声卡、显卡、鼠标、键盘等, 让学生对这些硬件有更加直观的认识, 在讲到每个硬件时, 除了要讲清他们的结构、功能、特点、性能指标及选购方法, 还要充分利用多媒体、网络, 由于多媒体具有直观、形象、生动, 利用多媒体把课堂上不容易讲清的知识形象生动地展示出来, 再利用网络穿插一些相关的资料加以补充说明, 以扩大学生的视野。比如讲主板, 除了讲清主板的作用, 分类, 结构, 性能指标及工作原理等, 还要讲主板与CPU、主板与内存、主板与显卡的搭配, 主板支持的平台是intel平台还是AMD平台, intel主板采用的芯片组从G41、H61、X58、Z68、P67等, AMD采用的芯片组从N61、N68、880G、870、A75、A55等, 通过多媒体的演示, 使学生对计算机的主要硬件 (主板、内存、CPU、硬盘、光驱、显示卡、显示器) 的性能指标, 工作原理有一个感性的认识, 给学生布置一个作业, 进行市场调研, 要求学生写出计算机硬件的调研报告, 去电脑门市配三台不同配置的电脑, 通过电脑门市技术人员的讲解, 使学生进一步搞清楚这些配件的性能指标、搭配方法和性价比, 使学生从感性上对计算机组装产生兴趣。

3 合理调整讲课内容, 补充新内容, 改变讲课方法, 提高授课效率

计算机组装与维修是计算机专业的一门实践性很强的专业课程, 由于现在计算机的发展很快, 真可畏日新月异, 不论是硬件还是软件变化都很快, 因此要求内容新、更新快, 对教师的要求也更高, 需要不断学习和提高。针对本课程的特点, 除了认真备好课之外, 我改变以往的只讲不练、讲完再练, 而是采用先讲后练, 在充分利用实验室现有计算机资源的基础上, 进行实验内容和考核方式的改革, 采取先练后讲, 或者是边讲边练的教学模式, 极大的提高了授课效率。

4 通过目标教学, 完成计算机硬件组装

目标教学法是一种以教学目标为核心和主线实施课堂教学的方法, 是一种以教师为主导、以学生为主体、教学目标为主线的教学方法。教师以教学目标为导向, 在整个教学过程中围绕教学目标展开一系列教学活动, 并以此来激发学生的学习兴趣与积极性, 激励学生为实现教学目标而努力学习。运用目标教学法, 给学生一个广阔的空间, 可以充分发挥他们的想象力和创新能力来完成教学目标规定的学习任务。而且在较短的时间内使学生享受到自己学习成功的喜悦感和成就感, 进一步激发学生学习兴趣, 促使学生更加努力地学习。我们技工教育传统的课程设置具有学科化、理论化倾向, 而忽视了专业化、职业化的训练, 讲的多练的少。以《计算机组装与维修》课程为例, 教学大纲中更强调了对概念的把握、原理的认识, 而实用知识讲述、直接动手的实践操作少, 学生对于学习这样的课程将来有什么用途, 还没有直观的认识, 往往在教学中难以激发学生的学习兴趣, 学习效果往往并不如意。因此技校要注重培养学生的实用性、可用性技能。针对目前技校生的素质以及学校的设备情况, 本人通过目标教学理念进行教学, 真正做到全面提高学生的综合职业素质。

目标教学使我们的学习目标十分明确。在某一学习阶段, 紧紧围绕这一既定的目标, 了解相关的知识和兴趣。当然, 一个“任务”完成了, 一个目标达到了, 会产生新的问题:如要组装一台电脑:怎样选择机箱, 怎样选择电源, 怎样选择CPU, 怎样选择内存, 怎样选择硬盘, 怎样选择图形处理卡, 怎样选择光驱, 怎样选择合适的主版。选好配件怎样去安装, 把学生分成组, 每组安装一台电脑, 先按课本上讲的步骤进行, 在安装的过程中, 学生会遇到一些问题, 随着一个个问题的解决, 他们将逐步消除对电脑的神秘感, 而且会不断地体会到电脑的乐趣。目标教学法, 符合计算机系统的层次性和实用性, 为我们提出了由表及里、逐层深入、逐步求精的学习途径, 便于由浅入深、循序渐进地学好计算机的知识和技能。而且, 采用这种学习方法, 伴随着学习者的是一个跟着一个的成就感, 学生们学习起来兴趣昂然, 极大地提高了学生们的学习兴趣。

以上是我关于如何上好《计算机组装与维修》课程教学的一些思考, 希望能起到抛砖引玉的作用, 希望更多的教师能够深入探究, 创新我们的教学方法, 使我们的教学更贴近市场, 贴近实际, 以便学生走出校门后能快速胜任工作, 推动职业教育的进一步发展。

摘要：《计算机组装与维修》是技工学校计算机应用专业的一门实践性和操作性都很强的专业课程, 学习本课程的目的是能够熟练进行计算机硬件的组装和软件的安装, 认识常见的报错信息, 掌握计算机故障的检测方法, 学会计算机日常的维护和保养, 能够快速处理各种常见的计算机软硬件故障。我在教学过程要注重培养学生的实际动手操作能力, 我采用目标教学、兴趣教学法有利于培养学生的动手能力, 并将理论与实践有机地结合起来。

关键词：兴趣教学,多媒体,调整讲课顺序,目标教学

参考文献

[1]马海云, 张少刚, 刘春明.计算机组装与维修 (第2版) [M].国防工业出版社,

计算机组成与体系结构 第10篇

《计算机组成原理》课程是高校计算机相关专业本科生必修的一门核心专业基础课程,在整个专业课程中具有重要的地位。进行年来,计算机技术无论在软件还是在硬件方面都得到了飞速的发展,计算机系统在人们生产、生活的各个领域都得到了越来越多的应用。《计算机组成原理》课程为这些应用提供了必不可少的基础理论。然而,我们不得不面对这样一个实际情况,那就是《计算机组成原理》课程偏向于计算机硬件,其理论性强,抽象,学习难度大。而我校的教学定位于培养应用型人才,因此,计算机相关专业的学生普遍存在着重视软件相关知识的学习,而轻视硬件相关知识的学习的心理及现状。如何通过课程实验教学的合理组织与安排,达到提高学生学习的主动性,培养学生学习的兴趣,提高课程教学的效果的目的,是一个需要迫切解决的问题。本文结合课程理论教学的实践,从实验课程的理论教学内容的设置、实验教学内容的设置,实验教学过程的设计以及实验教学方法等方面,对实验课程的内容和教学方式进行介绍,并结合实验教学的效果进行了归纳总结,以期为《计算机组成原理》课程实验教学提供思路和借鉴。

2 课程理论教学内容的设置

《计算机组成原理》课程的教育目标定位于使学生掌握单CPU计算机的组成原理与内部运行机制,包括计算机系统的基本组成与结构,计算机硬件的功能部件的组成及工作原理,为学习理解高级语言编写的程序如何被执行的过程和原理提供理论基础。具体教学要求如下:

1)理解各大部件互连构成整机系统的技术以及计算机系统的概念性结构和功能特性。

2)理解单CPU计算机的完整硬件组成、基本运行原理、内部运行机制。

3)能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。

4)在知识、能力两方面都得到提高。

课程理论课的教学内容按照冯·诺依曼结构划分,包括:

1)计算机中的数据表示和运算方法,包括:定点数的表示和运算、浮点数的表示和运算;

2)计算机中的运算器部件,包括:算术逻辑单元、定点运算器结构、浮点运算器结构;

3)存储系统,包括:存储系统的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、其他形式的高速存储器、虚拟存储器系统、辅助存储器;

4)总线,包括:总线信息传输、总线的工作方式、总线仲裁、总线标准;

5)指令系统,包括:指令格式、寻址方式、指令类型;

6)控制器,包括:控制器的功能和基本结构、指令的执行过程、微程序控制器、硬布线控制器;

7)输入/输出系统,包括:外围设备、输入/输出接口、输入/输出信息传送控制方式。

3 课程实验教学内容的设置

实验教学内容按照理论教学进程安排,以单元实验为主,每一章节的理论教学内容都对应安排相应的实验教学内容,并再最后安排一次贯穿课程全部内容的综合性实验内容。理论课教学内容与实验项目对应关系如表1所示。

如表1 所示,《计算机组成原理》课程的实验由三大类构成,即验证性实验、设计性实验和综合性实验。验证性实验、设计性实验和综合性实验的构成比例为4:3:1。实验内容与理论教学内容紧密结合,目的是加深学生对理论知识的理解。同时,通过合理地安排实验教学过程,培养学生的基本设计能力和实践能力。通过合理的设计教学内容和形式,既帮助学生对计算机硬件系统的各组成部分的结构原理和工作过程有了充分的理解,又提高了学生的学习兴趣,取得了良好的教学效果。

4 实验教学过程的设计与实验教学方法

不同实验性质的实验内容采用不同的教学过程的设计和教学方法。

1)验证性实验的教学过程和教学方法

验证性实验的教学过程包括:学生课前预习,实验课前检查→实验内容及要求的讲解→实验原理的讲解及实验芯片的介绍→操作步骤讲解及示范→学生动手实验,教师个别辅导答疑→实验验收,评定验收成绩。

2)设计性实验的教学过程和教学方法

设计性实验的教学过程包括:学生课前预习,实验课前检查→实验内容及要求的讲解→课程理论教学相关原理的回顾→实验方法的讲解→学生进行实验过程的设计→学生设计成果检查→学生动手实验→教师实验总结→实验验收,评定验收成绩。

3)综合性实验的教学过程和教学方法

综合性实验是将前面几个实验中的单元电路组合在一起,构成一台简单的模型计算机。使用的单元电路主要包括运算器、存储器,以及微程序控制器。实验模型机是用微程序控制器实现数据通路的控制,通过执行由机器指令组成的简单程序体现模型机的功能。其教学过程包括:学生课前预习,实验课前检查→实验内容及要求的讲解→课程理论教学相关原理的回顾→模型机工作原理以及操作步骤的讲解→操作示范→学生动手实验,教师个别辅导答疑→实验验收,评定验收成绩。

最后,通过验收成绩和实验报告成绩,综合给出课程实验成绩。

5 结束语

近五年的教学实践表明,《计算机组成原理》实验教学调动了学生做实验的积极性,使学生在实验过程中能主动上手,将抽象的理论知识进行了具体又直观的展示,使理论教学内容得到了形象化和具体化,有利于理论内容的消化理解,有效地提高了学生分析问题、解决问题以及动手实践的能力。

参考文献

[1]蔡晓燕,袁春风,张泽生.计算机组成原理实验初探[J].计算机教育,2013(21):74-78.

[2]杨泽雪,闵莉,王建伟.计算机组成原理课程实验教学探讨[J].计算机教育,2015(4):107-110.

[3]杨欣宇,李诚,宋广军,等.计算机组成原理实验教学改革探索[J].计算机教育,2013(18):45-47.

[4]蒋本珊.计算机组成原理[M].北京:清华大学出版社,2013.

[5]白中英,戴志涛.计算机组成原理[M].北京:科学出版社,2013.

计算机组成与体系结构 第11篇

关键词：空气悬架；侧倾姿势控制；防俯冲控制；防后坐控制；速度感测控制

LS430汽车采用空气悬架系统作为标准配置，通过空气弹簧（具有减振作用）和减振器（能够快速有效地作出回应）的组合使用，该系统实现了良好的车辆稳定性和乘坐舒适性。

空气悬架系统采用非线性 H∞（H 无穷大）控制。这样保证良好的乘坐舒适性。采用霍尔集成电路型高度控制传感器。空气悬架系统使 VDIM（车辆动态综合管理）和碰撞预测安全系统协同控制以优化减振力。空气悬架系统包括悬架控制ECU、AFS ECU、HV ECU、四个高度控制传感器、高度控制继电器、四个悬架控制执行器、压缩机和干燥器总成、前后两个加速度传感器、前后两个高度控制器、转向角传感器、横摆率和减速度传感器、高度控连接器、制动灯开关、高度控制指示灯、悬架控制指示灯、主警告灯、减振模式开关和高度控制开关等组成，该系统主要实现的功能主要有两大功能：一是减振力的控制其中包括侧倾姿势控制、防俯冲控制、防后坐控制、速度感测控制，二是车辆高度控制其中包括自动调平控制、高速控制等功能。

一、空气悬架系统的组成

LS430空气悬架系统主要包括悬架控制ECU、AFS ECU、HV ECU、四个高度控制传感器、高度控制继电器、四个悬架控制执行器、压缩机和干燥器总成、前后两个加速度传感器、前后两个高度控制器、转向角传感器、横摆率和减速度传感器、高度控连接器、制动灯开关、高度控制指示灯、悬架控制指示灯、主警告灯、减振模式开关和高度控制开关等组成。

二、空气悬架工作原理分析

LS430汽车空气悬架系统主要可实现两大功能，一是减震器减震阻尼力的控制，二是车身高度的控制，其中减振力的控制包括汽车防后坐控制、防俯冲控制、侧倾姿势的控制、速度感测控制、半主动控制，车身高度的控制其中包括自动调平的控制、高速控制。

1、防后坐控制功能

当汽车在路面上行驶时悬架ECU接受车速传感器的信号、方向盘转角以及角速度的信号、加速度传感器的信号、横摆率和减速度传感器等信号，通过这几个信号来感知汽车现在处于什么状态，当驾驶员踩下油门加速行驶的时候，悬架ECU通过加速度传感器输出的信号电压和节气门位置传感器信号得知汽车正处于加速状态，此时悬架ECU控制左后悬架控制执行器使电流从RAL+端子到RAL-端子导通，此时左后悬架控制执行器内的连接杆开始转动，并且直接带动减震器内控制阻尼孔的连杆，使其阻尼孔逐渐关小，相应的阻尼力就会增加使减振力变得更强，悬架控制执行器能够控制九级阻尼力的大小，RAL+与RAL-两端子导通的时间越长，阻尼力就会变得越大，同样的右后悬架控制执行器也是同样动作，使RAR+与RAR-导通电流流入，使减震器内的阻尼孔逐渐关小，增大减震器的阻尼力，该控制抑制车辆在加速过程中尾部后坐并将车姿变化限制到最小。相反如果悬架ECU将左后悬架控制执行器RBL+与RBL-端子导通，右后悬架控制执行器的RBR+与RBR-端子导通，则两个减震器的阻尼力将减小。

2、防俯冲控制功能

当驾驶员踩制动刹车时，悬架ECU接受到刹车开关的信号，以及车速传感器信号得知汽车制动时为了防止汽车前部向下俯冲，此时悬架ECU控制左前悬架控制执行器的FAL+与FAL-两端子导通流入电流，则左前减震器的阻尼力将逐渐增大同样右前悬架控制执行器的FAR+与FAR-导通，则右前减震器的阻尼力将增大，该控制抑制车辆在制动过程中点头并将车姿变化限制到最小。相反如果悬架ECU将左前悬架控制执行器FBL+与FBL-端子导通，右前悬架控制执行器的FBR+与FBR-端子导通，则两个减震器的阻尼力将减小。

3、侧倾姿势的控制功能

当驾驶员向右转动方向盘时，汽车右转弯时因为离心力的作用车身外侧将有向上翘的趋势，此时悬架ECU通过方向盘转角传感器和横摆率传感器得知车身的实际状态，同时为了减小车身外侧向上的趋势，悬架ECU控制左前悬架控制执行器和左后悬架控制执行器将两侧减震器的阻尼力变大，防止车姿变形。当汽车向左转弯时情况则相反。该功能调节转向过程中车辆侧倾角和纵倾角之间的差值，从而实现平稳性和极好的操控性。车辆侧倾角和纵倾角之间的差值较小时，车身侧倾平稳而舒适。相反，差值较大时，车身无法平稳舒适地侧倾。

3、速度感测控制功能

当汽车行驶时，悬架ECU通过车速传感器得知汽车的实际车速，汽车低速行驶时为了得到较好的乘坐舒适性，悬架ECU控制四个悬架控制执行器将减震器的阻尼力变小，当汽车高度行驶时为了保证汽车的行驶稳定性，悬架ECU将是四个减震器的阻尼力变大，同时车身高度将被降低，这样提高的汽车的空气动力学性能和汽车的行驶稳定性。

4、半主动控制（非线性 H∞控制）

根据路面颠簸情况，该控制采用三个加速度传感器检测弹簧加速率并应用非线性 H ∞ 控制计算目标减振力。线性控制是减振力与弹簧加速率成比例的线性变化，与线性控制不同非线性 H ∞控制实现了更高的减振性能。从而，保证了在任何路面或任何行驶状态下极好的乘坐舒适性。

5、车身高度控制功能

无论乘客和行李的重量如何，都可使车辆高度保持不变。操作高度控制开关可将车辆目标高度调至 “正常”或 “高”的位置。具体控制过程如下，汽车行驶时如果驾驶员将高度控制开关按到“高”的位置上时，悬架ECU通过安装在汽车悬架臂上的四个高度控制传感器得知汽车的实际高度，当汽车的实际高度低于设定的目标高度时，悬架ECU将高度控制继电器的线圈通电，继电器触点闭合，压缩机电机通电开始工作产生高压气体，同时悬架ECU将提供给前高度控制阀SLFL和SLFR两端子电流，后高度控制阀SLRL和SLRR两端子电流，使压缩机产生的高压气体与左前气动缸、右前气动缸、左后气动缸、右后气动缸的通道连通，高压气体进入四个气动缸内车身高度将升高。当汽车承载的重量减少时车身高度将升高，此时四个高度控制传感器将车身升高的信号提供给悬架ECU，ECU将供给高度控制排气阀SLEX端子电流，排气阀打开，四个气动缸内的高压气体被排入到大气中，同时由于高压气体在排入大气的过程中会经过干燥器，此时干燥器的水分一同被排入大气中去。

总之，即使在最恶劣的情况下，LS430空气悬架系统的全部功能，也能为驾驶者提供能够良好操纵的转向稳定性，以及确保乘客的舒适度。

参考文献：

[1] 李铁军.柴油机电控技术使用教程[M].北京：机械工业出版社，2009.

计算机组成与体系结构 第12篇

计算机组成原理是高校计算机科学与技术专业的重要专业基础课之—, 也是与计算机相关的其它专业的必修课程之一。从课程特点而言, 它既有自身的理论体系, 又有很强的实践性。通过本课程的学习, 能使学生在熟悉构成计算机的各功能部件及工作原理, 并较好地掌握计算机系统的工作过程及各部分之间的联系, 建立起计算机系统的整机概念, 这为学习其它专业基础课和专业课打下一个良好的基础, 从而培养提高学生的创新能力和实践动手能力。

目前, 随着大规模集成电路技术的迅速发展, 计算机内部已经超大集成化, 课程设计中很难直观地了解各硬件的内部结构, 学生学习时普遍感到课程中概念抽象、感性认识差、内容多、难度大。因此, 如何改革计算机组成原理课程的教学模式, 以提高其教学效果和教学质量, 使它跟上计算机技术的发展, 是我们当前亟待解决的问题。针对课程特点, 我认为要大幅提高计算机组成原理的教学效果, 迫切需要从这门课可以从教学内容、教学手段、教学方法等方面进行改革, 形成既符合传统的冯·诺依曼计算机结构, 又符合新技术发展的课程教学模式。

2、教学内容的改革

改革教学内容, 需要体现当代科学技术发展特征, 要将多学科知识交叉与渗透的趋势和动向反映到教学内容中来。对于计算机组成原理这门课程主要是讲解计算机内部各功能部件的结构和工作原理。在教学实践中, 如何在结合应用技术, 讲清基本知识, 并将新的知识融会进去, 使学生能够利用基本原理来解决在学习过程中所遇到的新问题, 以增强学生的学习兴趣, 使他们感到学有所用, 这是计算机组成原理课程教学模式改革成败的关键所在。

目前高校基本上是围绕计算机的基础理论+通用PC机来进行计算机教学的。然而, 事实上计算机技术已获得了空前的发展, 其应用已广泛渗透到社会的各个方面。伴随着计算机技术与行业应用的紧密结合, 一些新技术, 如:嵌入式计算机系统、并行计算、网格计算、集群计算、智能控制等新技术, 正逐渐成为计算机发展的新潮流。因此, 在教学实践中, 我们结合计算机新技术的发展, 突出其应用特色的基本, 从以下几方面进行教学内容改革。

(1) 教材使用与建设

在教学中, 选用普通高等教育“十一五”国家级规划教材, 并优先选用优秀精品教材作为学生自学材料。如:《计算机组成原理》, 蒋本珊编, 清华大学出版社;《计算机组成原理》, 唐朔飞编, 高等教育出版社等。并且, 在教学过程中, 我们又不拘泥于教材, 而是根据不断变化的新技术不断增添新内容, 补充新知识, 这样, 既可保证课程整体结构的科学性, 又能保证教学内容的先进性。

(2) 强化课堂教学课程效果, 提高课堂质量

在课堂教学中, 为激发学生的学习兴趣, 有意识地扩充计算机组成原理的衍射知识, 同时还在课堂上指导学生阅读相关的书籍、报刊及文献。主要包括:大量精心制作的动画学习课件, 功能完备的在线动画模拟实验系统, 精选参考文献资料、教材、PPT讲稿等。并且, 随时整理计算机硬件发展的前沿知识, 并及时传递给学生学习。学生可以根据自己的学习情况, 选择所需内容进行阅读, 并与老师进行实时交互。从而不但较好地提高了课堂教学效果, 而且极大地促进了学生学习的主动性。

(3) 精选配套的实验教材

通过实验教材的学习能够培养和训练学生对计算机各功能部件的分析设计能力、动手能力, 并有效提高学生的自行设计、调试分析不同电路的工作能力, 从而达到在实践教学中应用理论知识的目的。并且, 借助实验教材, 可使学生将课程内容步步为营, 层层加深, 最后使学生将原理知识系统掌握, 全面贯通, 同时可使学生熟悉一些中大规模集成电路的使用及分析方法, 为今后的工作打下坚实的基础。为此, 我们在教学中, 结合计算机应用技术, 选择西安唐都仪器设备公司的计算机组成原理实验箱TDN CM+, 并结合专门的实验指导书, 设计实用而内容新颖的实验指导书, 经强化学生实践动手能力的培养。

3、教学手段的改革

目前, 由于计算机计算机技术日新月异的发展, 理论上需要补充许多相关的内容, 如再采用传统的板书, 势必无法完成本课程的教学任务。因此, 结合新的要求, 我们从教学手段上进行改革, 从而达到更好的教学效果。

(1) 突出多媒体教学手段

为了提高授课效率, 加大课堂信息的输出量;而且采用多媒体教案形象直观地表达课程中的重点难点, 有利于学生集中精力于知识的理解, 可避免抄笔记造成的精力分散。当然, 在教学过程中, 由于多媒体信息量太大, 应与板书相结合, 在黑板上给出演算过程, 这样既可以使学生不感觉枯燥, 又能使学生的思考与教师同步;这是在多媒体教学中应该注意的一点。

(2) 突出网络教学手段

随着Internet技术的发展, 学校已经建立起完善的校园网, 学生宿舍大多有宽带, 这为网络教学提供了可能。另一方面由于课程内容较多, 又是第一门硬件课, 难度较大, 需要详细讲解。同时计算机硬件发展的新技术 (如智能芯片、量子芯片、新的总线技术、ASIC、VHDL等) 也必须加进去, 这要求在有限的课堂教学时间内无法满足, 我们把上课的讲义放到站上供学生浏览或下载;同时可以通过E-mail布置作业, 学生通过网络提交作业, 教师在线进行批改;另外教师还可提供在线实时答疑以便了解学生的掌握情况等。

4、教学方法的改革

(1) 采用启发式教学法

启发式教学法就是教师启发学生积极思维, 使学生主动地掌握知识。为了达到完美的效果, 我们在课前做了充分备课, 一方面吃透计算机组成原理的基本理论, 另一方面了解其最新发展和应用情况。在讲课过程中, 我们注重把所讲知识用相应的思维方法连串起来、熟练地表达出来, 使学生感到这些知识是从教师大脑思维中自然流出的, 从而集中注意力, 跟随教师的思维一起思考, 掌握所学知识和相应的思维方法。同时, 在这个过程中, 还不失时机地提出一些问题, 引导学生积极思考。这种教学方法让学生带着问题去学, 不仅提高了学生的学习兴趣, 更重要的是, 培养了他们发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。

(2) 突出理论的实际应用

作为专业基础课, 由于其理论性强, 重点、难点多, 在专业课中所占的分量又重, 如何改进教学方法, 使学生树立起浓厚的学习兴趣, 提高课堂教学效果是关键。我们在教学内容深入讲解原理的基础上, 着重分析原理的应用, 这样学生能用所学的知识解决实际问题。实践证明, 这种理论与实际相结合的教学方式能激发学生的学习兴趣, 能让学生变被动学习为主动学习。

(3) 强化学生学以致用的培养, 成立相关工作室

在相关部门和教师的指导下, 鼓励学生将学习的知识转化为动手能力, 并为社会服务, 为此, 在团总支、学生会的指导下, 成立“计算机信芯工作室”, 并以此为平台, 将学生所学知识应用到实践中, 这样, 较大地提高了学生对相关计算机知识的学习热情。一方面培养了学生的实践动手能力, 另一方面, 引导学生主动学习的积极性。

5、结语

通过几年来的课程教学实践, 认识到计算机组成原理课程的教学是一个逐步深化的长期过程。并且, 由于计算机科学技术日新月异的发展, 我们在教学中, 一方面要结合新技术的发展与应用, 另一方面突出系统的教学方法与实现, 注重改革教学模式, 才能取得良好的教学效果。

参考文献

[1]蒋本珊.计算机组成原理.清华大学出版社.2008.9.

[2]陈智勇.计算机系统结构.西安电子科技大学出版社.2007.5.