計算機組成原理探討論文

計算機組成原理探討論文

　　為了提高計算機組成原理課程的教學水平，從計算機組成原理自身的特點以及在教學課程中存在的問題進行探討很有必要。下面是學習啦小編給大家推薦的計算機組成原理探討論文，希望大家喜歡!

　　計算機組成原理探討論文篇一

　　《“計算機組成原理”教學探討》

　　摘要：為了提高計算機組成原理課程的教學水平，從計算機組成原理自身的特點以及在教學課程中存在的問題進行了探討。分別從課程教材、課程本身、教師水平、教學方法、實驗室建設等方面提出了若干個課程改革建議。實踐證明這些建議對計算機組成原理的學習具有很好的促進作用。

　　關鍵詞：計算機組成原理;教學水平;教學方法;課程改革

　　作者簡介：向征，男，廣東廣州人，廣東藥學院醫藥信息工程學院，講師;余華芳，女，廣東廣州人，廣東藥學院醫藥信息工程學院，講師。

　　“計算機組成原理”是計算機科學與技術專業本科教學中的一門重要技術基礎課。在計算機科學與技術專業的教學計劃中占有重要的地位和作用。學好該課程對于提高學生的理論認識水平和實踐能力將起到極為重要的作用，因此該課程的教學目標是使學生掌握計算機硬件各子系統的組成原理及實現技術，建立計算機系統的整體概念，對培養學生設計開發計算機系統的能力有重要作用。該課程為今后學習計算機體系結構、計算機網絡、計算機容錯技術、計算機并行處理、計算機分布式處理技術等課程打好基礎。

　　對于該類課程，各高等院校都從自身條件與角度給出了該類課程的教學改革或教學方法。清華大學提出了自己的建設目標和步驟，按照研究型大學的教學理念進一步向研究型教學模式轉化，全面深入地開展教學改革，將本課程建設成教學特色突出、教學效果優良、在全國有較強輻射作用的精品課，進一步增強和完善研究型教學的成效，力爭使學生可以掌握本課程的主要專業知識，具備設計簡單可用的計算機系統的工作能力，培養良好的團隊精神和高度責任心，成為具有開創意識和一定創新能力的高素質人才。[1]

　　廣東藥學院醫藥信息工程學院是個年輕的學院，在建院伊始，為計算機科學與技術專業的學生開設了計算機組成原理的課程，但上課效果一直不是很好。一方面是教師自身水平的問題，一方面是教學輔助材料的問題，當然還有其他問題。為了進一步改進教學質量，有效培育學生，有必要對該課程的教學進行探討。

　　一、“計算機組成原理”的課程特點

　　“計算機組成原理”是計算機科學與技術專業的核心課程，其重要性已經得到廣泛認識。但怎樣才能取得良好的教學效果，這一問題是每一個任課教師不得不面對的問題。要想破解該問題，必須首先全面把握該課程的特點。[2]經過長時間的研究與教學實踐，筆者認為，該課程主要包含以下特點：

　　1.抽象性

　　計算機組成是指如何實現計算機體系結構所體現的屬性，它包括了很多對程序員來說是透明的硬件細節。例如，指令系統體現了機器的屬性，這是屬于計算機結構的問題。但指令的實現，即如何取指令、分析指令、取操作數、如何運算、如何送結果等等，這些都屬于計算機組成問題。因此，當兩臺機器指令系統相同時，只能認為它們具有相同的結構。由于課程涉及到很多計算機體系的技術理論，而這些理論單純理解的話比較晦澀難懂，因此在設計具體實現這些屬性的架構過程中會出現很多理解性的問題，這就是人們經常說的抽象。在實際的上課中，這基本上是最大的問題。

　　2.關聯性

　　計算機組成原理并不是一門獨立的課程，其實要徹底學好弄明白這門課，必須學習其他很多課程，如操作系統、編譯原理、計算機體系結構、匯編語言和微機原理等。只有把這些課程都學過之后才能在腦中有很清晰的概念或者框架，才能知道其所以然，不然總會有模糊不清的地方。另外，由于該課程的核心部分是CPU的設計，因此還要對CPU的發展歷史以及指令集的演化有深入的了解，不然也可能只能觀其一點而不得全貌。這些也間接導致了這門課的難度。

　　3.層次性

　　蘇軾在《題西林壁》中有詩云：橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。對計算機的視野也一樣，不同的人看計算機的時候可能看到的東西是不一樣的。一萬個人讀哈姆雷特有一萬種看法。從普通用戶來看計算機就是一臺電腦，是輔助做事情的，看不出計算機背后的東西;而從程序員的角度看，他可以把計算機分層。分層結構如圖1所示。其中虛擬機器M4是高級語言機器，負責把高級語言程序翻譯成匯編語言程序;虛擬機器M3是匯編語言機器，負責把匯編語言程序翻譯成機器語言程序;虛擬機器M2是操作系統機器，負責用機器語言解釋操作系統;傳統機器M1用微程序解釋機器指令;微程序機器M0由硬件直接執行微指令。從下層向上層發展反映了計算機系統逐級生成的過程，而從下層往上層觀察則有助于了解應用計算機求解問題的過程。因此，“計算機組成原理”的教學必須體現這種層次性。

　　二、計算機組成原理的教材體系及其問題

　　目前最常見的計算機組成原理教材主要有唐朔飛和白中英版，兩者各有特點。其中唐朔飛版采用從整體框架入手，自頂向下、由表及里、層層細化的敘述方法，通過對計算機系統概述、總線系統、存儲系統、輸入輸出系統、中央處理器、控制單元的深入剖析和詳細講解，條理清晰，脈絡鮮明，使讀者能形象地理解計算機的基本組成和工作原理。[3]但經過學習之后感覺作為考試的復習書尚可，想要深入學習的人會發現教材中后面幾章有關模型機的設計部分講得太少，這不利于建立整機觀念。如果只是把計算機的各個部分當成分立的器件來看待，那也就失去了學習組成原理的意義。

　　白中英版本內容包括計算機系統概論、運算方法和運算器、存儲系統、指令系統、中央處理器、總線系統、外圍設備和輸入輸出系統。整本書的架構和唐朔飛差不多，區別在于對計算機個別部分的講解有些不同，但是深入不夠，所以白中英在最新版本中加入了操作系統支持、安騰高性能處理機體系結構、教學實驗設計和課程綜合設計。新版本更利于理論和實踐的結合。[4]

　　無論是唐朔飛還是白中英版都有一個缺點：由于按照計算機的各個組成部分來布局，所以整本書的前后關聯性不強。本科生限于能力很難把整本書融會貫通，這樣不利于學生對計算機體系架構的整體了解。

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