導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇計(jì)算機(jī)的組成和工作原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；教學(xué)手段；主存

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）16-3767-03

1 概述

發(fā)展計(jì)算機(jī)的技術(shù)，硬件設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)不可或缺。若要設(shè)計(jì)某個(gè)部件，首先得了解該部件存在的目的，然后掌握該部件的工作原理，才能設(shè)計(jì)出來(lái)，或改進(jìn)得更好。學(xué)生想要掌握這些知識(shí)，需要學(xué)習(xí)多門(mén)課程，計(jì)算機(jī)組成原理就是其中典型的一門(mén)。計(jì)算機(jī)組成原理需要給學(xué)生講述計(jì)算機(jī)的各種主要組成部件以及它們的工作原理。為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的后繼課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，也是學(xué)生以后從事計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的必修知識(shí)。

計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)了幾十年，根據(jù)不同的需要，產(chǎn)生的部件和理論都是多種多樣。而且計(jì)算機(jī)仍然在迅速發(fā)展中。這些導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)組成原理課程的內(nèi)容繁多。而且由于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)更傾向于系統(tǒng)工程，課程的理論講解若不結(jié)合實(shí)踐設(shè)計(jì)，將使學(xué)生理解膚淺，很難應(yīng)用于實(shí)際。這些情況都給授課教師提出更高的要求。教師如何能夠通過(guò)課程教學(xué)，把原理講清楚，包括整體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的概念，是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

現(xiàn)在大多數(shù)計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)采用馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的部件劃分方式[1]。不可否認(rèn)，運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大部件仍然覆蓋了現(xiàn)在大多數(shù)的計(jì)算機(jī)部件。從模塊來(lái)看，如果能夠掌握各個(gè)模塊的工作原理及其相互作用關(guān)系，對(duì)課程掌握是達(dá)到目的的。但是對(duì)剛開(kāi)始了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在聽(tīng)講各個(gè)模塊孤立的內(nèi)部工作原理時(shí)，將會(huì)覺(jué)得枯燥、不知所措，“學(xué)這些內(nèi)容有什么用”會(huì)一直縈繞心中。

對(duì)五大部件的介紹，需要不斷地提及系統(tǒng)性，關(guān)注各部件之間的關(guān)系。這種講述方式可以以某個(gè)部件為中心或主線。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)是受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展的情況，以運(yùn)算器為中心?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)已轉(zhuǎn)化為以存儲(chǔ)器為中心[2]。從沒(méi)有存儲(chǔ)器的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC到現(xiàn)在的以存儲(chǔ)器為中心的體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，得益于存儲(chǔ)器的不斷發(fā)展。而現(xiàn)在的學(xué)生，如果以后想設(shè)計(jì)出更加先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，從存儲(chǔ)器的理解開(kāi)始，不失為一種可行途徑。唐朔飛老師著的教材[2]就把存儲(chǔ)器放在了中心的位置，但是從內(nèi)容分布來(lái)看，仍然是介紹完一個(gè)部件，再介紹另一個(gè)，而很少顯式地體現(xiàn)出它們之間的關(guān)系，需要教師在介紹的時(shí)候講述、強(qiáng)調(diào)。

本文提出一種以數(shù)據(jù)為主線的計(jì)算機(jī)組成原理課程講述方法，以供大家探討。該方法主要以主存的工作原理、讀寫(xiě)操作、數(shù)據(jù)解析等數(shù)據(jù)操作為主線，以數(shù)據(jù)為中心的軟件模擬為輔助手段，模擬硬件設(shè)計(jì)流程，從而讓學(xué)生由熟知的硬件單元開(kāi)始，不斷逐步擴(kuò)展，了解新的內(nèi)容，直至掌握計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要組成部件的工作原理。

2 教學(xué)模式改革

在一個(gè)學(xué)期的一門(mén)課的課時(shí)里，需要講述計(jì)算機(jī)許多部件的組成、工作原理。由于時(shí)間的限制，不可能引入太多新穎的、時(shí)髦的具體器件介紹來(lái)吸引學(xué)生[3]，因此還是應(yīng)該由淺入深，講清楚各個(gè)部件的基本工作原理，并留下問(wèn)題，拋磚引玉。讓學(xué)生有了一定基礎(chǔ)后，可以對(duì)自己感興趣的內(nèi)容繼續(xù)探索和研究。

基本工作原理是基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)與理解計(jì)算機(jī)組成與運(yùn)行機(jī)制的核心知識(shí)，其特點(diǎn)是穩(wěn)定性（不隨時(shí)間變遷而改變）和通用性（不隨具體機(jī)型而變化），是學(xué)生一定要掌握的重要部分[4]。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的基本功能就是保存數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和表現(xiàn)數(shù)據(jù)。這些功能都要依賴于數(shù)據(jù)。而學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理時(shí)，一般已經(jīng)掌握至少1門(mén)程序語(yǔ)言，對(duì)數(shù)據(jù)已經(jīng)有一定的了解。如果從數(shù)據(jù)入手，將可使學(xué)生由熟悉的內(nèi)容開(kāi)始學(xué)習(xí)，更容易接受。

另外，現(xiàn)在在很多學(xué)校里，由于經(jīng)費(fèi)等原因，計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)缺乏一個(gè)能讓教師和學(xué)生運(yùn)用工程實(shí)踐理念進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[4]。從產(chǎn)業(yè)界來(lái)看，由于硬件設(shè)計(jì)的成本昂貴，很多硬件設(shè)計(jì)的前期都是要經(jīng)過(guò)軟件模擬的驗(yàn)證的，所以軟件模擬也是讓學(xué)生逐步熟悉設(shè)計(jì)的過(guò)程。硬件成本比較高，但簡(jiǎn)單軟件模擬應(yīng)該是可以做到的。

對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理這樣系統(tǒng)性課程，軟件模擬又不能一蹴而就，所以需要形成一個(gè)可以把課程內(nèi)容逐步加進(jìn)去且方便軟件模擬實(shí)現(xiàn)的教學(xué)方式。從軟件模擬的角度，由數(shù)據(jù)入手，可以逐個(gè)講解以下幾個(gè)內(nèi)容：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模擬、數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)的數(shù)值解析、數(shù)據(jù)的指令解析等。

2.1 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模擬

2.2 主存數(shù)據(jù)讀出、寫(xiě)入

圖 3給出了兩種主要的讀數(shù)據(jù)方式，其中“（H）”代表十六進(jìn)制數(shù)，“（B）”代表二進(jìn)制數(shù)。地址分配方式可以選擇大端或小端的方式。從該模擬中，學(xué)生可以了解的讀數(shù)據(jù)必須提供地址，而所讀得的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)可視化的主存觀察到。特別是當(dāng)從同一地址讀出多字節(jié)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，采用不同地址分配方式，將組成不同的字。通過(guò)可視化的主存，讓學(xué)生直接比對(duì)所讀得的數(shù)據(jù)和主存中保存的數(shù)據(jù)，將能夠讓他們更能掌握這方面知識(shí)。另外，還可以加入多個(gè)層次的存儲(chǔ)器，在讀取過(guò)程中，人為地為各存儲(chǔ)器構(gòu)造一些不同長(zhǎng)度延時(shí)，從而講述存儲(chǔ)器速度、容量和位價(jià)，還有高速緩沖器的作用等。

2.3 主存數(shù)據(jù)解析

主存數(shù)據(jù)除了能夠被解析成數(shù)值，還能夠被解析成機(jī)器指令。這同樣需要從主存里讀出數(shù)據(jù)并解析，但是就不像數(shù)值那樣固定，因?yàn)樗唧w的指令系統(tǒng)有關(guān)。不同指令系統(tǒng)，對(duì)于相同的主存數(shù)據(jù)的解釋可能是不一樣的。而提供一個(gè)模擬，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)，從而解析從主存里讀出的數(shù)據(jù)，將可以使他們更能理解指令系統(tǒng)內(nèi)容。類似指令系統(tǒng)，可以定義指令周期、流水線、微指令、控制形成等內(nèi)容。

2.4 學(xué)生的自主模擬實(shí)現(xiàn)

學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理的時(shí)候，應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)編程語(yǔ)言，已經(jīng)可以根據(jù)一些邏輯要求編寫(xiě)和運(yùn)行程序，并得到正確的結(jié)果。那么，教師可以給定《電子技術(shù)》、《數(shù)字邏輯》等在計(jì)算機(jī)組成原理模擬中會(huì)用到的基本模塊，比如存儲(chǔ)單元，然后鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的模擬。產(chǎn)業(yè)界的硬件設(shè)計(jì)也是從軟件模擬檢驗(yàn)開(kāi)始。當(dāng)學(xué)生對(duì)模塊進(jìn)行模擬時(shí)，肯定是建立在掌握其工作原理的基礎(chǔ)之上。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了模擬，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是完成了自己獨(dú)有的設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生成就感，不斷推進(jìn)學(xué)習(xí)。那么再讓他們?cè)O(shè)計(jì)硬件模塊，將能夠更容易上手。

3 結(jié) 論

本文提出了一種以數(shù)據(jù)為主線的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)方法。該方法提出把理論講解和實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)踐除了硬件實(shí)驗(yàn)外，還包括教師提供的模擬平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)不同值的輸入來(lái)了解工作原理，也可以讓學(xué)生進(jìn)行工作原理的自主模擬，加深理解。該方法從學(xué)生熟悉的數(shù)據(jù)開(kāi)始，從存儲(chǔ)、讀寫(xiě)到解析，通過(guò)主存可視化，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)更加直觀、易懂。

參考文獻(xiàn)：

[1] 岳珂娟. 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)中的重要性[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2012（24）：99-101.

[2] 唐朔飛. 計(jì)算機(jī)組成原理[M]. 第2版. 北京： 高等教育出版社， 2008.

篇2

1 引言

《計(jì)算機(jī)組成原理》是一門(mén)偏硬的學(xué)科，是計(jì)算機(jī)與科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門(mén)核心專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，主要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各部件的組成結(jié)構(gòu)、工作原理及相互間的聯(lián)系。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)內(nèi)部部件的高度集成化，復(fù)雜化，很多學(xué)生普遍感覺(jué)《計(jì)算機(jī)組成原理》這門(mén)課程難學(xué)、難懂，概念抽象、感性認(rèn)識(shí)差等，如果用傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)；同時(shí)這門(mén)課程還是很多院校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生入學(xué)考試的考查科目，所以應(yīng)該找到一種切合實(shí)際的教學(xué)模式，在達(dá)到本科教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)能夠讓學(xué)生們感覺(jué)研究生入學(xué)考試這門(mén)課程對(duì)于他們來(lái)說(shuō)不是一種屏障。鑒于此，我們針對(duì)這門(mén)課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、方法、手段及實(shí)踐四個(gè)方面做了改革，并取得了較好的效果。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

在教學(xué)內(nèi)容上，主要遵循本科教學(xué)大綱來(lái)循序漸進(jìn)該課程的講授工作，同時(shí)要借鑒每年的考研大綱，找出其出入部分，重點(diǎn)內(nèi)容要重點(diǎn)詳盡地講述，以典型例題來(lái)加深學(xué)生的理解，難點(diǎn)問(wèn)題要找到切入點(diǎn)，讓學(xué)生找到頭緒，步步為盈，例如信息通路部分，可以先畫(huà)一個(gè)單總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)講解信息在各部件間的流動(dòng)過(guò)程，然后再針對(duì)某一復(fù)雜具體機(jī)型的計(jì)算機(jī)來(lái)疏導(dǎo)它的信息通路，學(xué)生理解起來(lái)就會(huì)容易的多。對(duì)于考研與本科大綱的出入部分作為擴(kuò)展內(nèi)容講解，主要針對(duì)有精力或是有考研目標(biāo)的同學(xué)。例如輸入輸出部分的幾種數(shù)據(jù)傳輸方式[2]，要深入到每種方式的具體實(shí)施過(guò)程，而不是局限于表面的了解。

3 教學(xué)方法的改革

在教學(xué)方法上，采用啟發(fā)式教學(xué)和習(xí)題檢測(cè)等相融合的方法，注重重點(diǎn)的突出、難點(diǎn)的突破。另外，留給學(xué)生實(shí)踐作業(yè)，采用課堂鼓勵(lì)等方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣及積極性。使學(xué)生能夠理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件工作原理、組成結(jié)構(gòu)及相互連接方式，具有完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念，掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)和基本實(shí)現(xiàn)方法，最終能運(yùn)用課堂所學(xué)理論知識(shí)對(duì)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的理論和實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算和分析，并能對(duì)一些基本部件進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。

4 教學(xué)手段的改革

教學(xué)手段上主要采用板書(shū)加多媒體及Proteus仿真軟件并用的方式進(jìn)行教學(xué)。板書(shū)盡量用言簡(jiǎn)意賅的詞語(yǔ)來(lái)描述問(wèn)題，讓學(xué)生學(xué)起來(lái)達(dá)到簡(jiǎn)單易懂的效果。對(duì)于將計(jì)算機(jī)的比較抽象復(fù)雜些的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以采用多媒體課件及Proteus仿真軟件將其工作原理和工作過(guò)程直觀形象地演示出來(lái)。

5 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要由實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分組成，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，可以設(shè)計(jì)一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)各計(jì)算機(jī)部件的組成和工作原理的進(jìn)一步理解； 在課程設(shè)計(jì)期間可以因材施教，讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)，采用Proteus仿真軟件，人為模擬各部件單元中的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)常用部件電路及之間的信息通路的設(shè)計(jì)，對(duì)于有能力且勇于創(chuàng)新的同學(xué)，可以利用EDA技術(shù)，自主設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯控制器模型機(jī)，因?yàn)镋DA技術(shù)很多學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生未開(kāi)設(shè)此門(mén)課程，所以此實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生有一定的EDA基礎(chǔ)才能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和設(shè)計(jì)的能力。

篇3

?掌握設(shè)計(jì)CPU的方法、步驟和具體的技能

?具備邏輯上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的能力

?熟悉現(xiàn)代微機(jī)所采用的新技術(shù)，了解下一代CPU發(fā)展的新動(dòng)態(tài)

為體現(xiàn)深入淺出的教學(xué)方法，本文提出了對(duì)通用CPU進(jìn)行分類的觀點(diǎn)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞　教學(xué)改革設(shè)計(jì)CPU

1計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)大綱都有以下或類似的描述：“計(jì)算機(jī)組成原理課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)各專業(yè)的一門(mén)核心課程，本課程的任務(wù)是使學(xué)習(xí)者掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件部分的組成原理，掌握計(jì)算機(jī)的基本工作原理、計(jì)算機(jī)各主要部件的硬件結(jié)構(gòu)、相互聯(lián)系和作用，從而對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從硬件角度有完整的了解，為本專業(yè)后繼課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！?/p>

顯然這樣的教學(xué)大綱很難培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，更不能滿足我國(guó)“十一五”規(guī)劃關(guān)于提高自主創(chuàng)新能力的長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)對(duì)人才的需求。毫無(wú)疑問(wèn)，所有“211工程”高校應(yīng)為國(guó)家培養(yǎng)出大批具備創(chuàng)新能力的合格人才。

2改革的思路和目標(biāo)

現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，包括專用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)、通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)或電腦），都是基于馮?諾依曼機(jī)（Von Neumann）的理論設(shè)計(jì)并發(fā)展而成的。

馮?諾依曼機(jī)主要由以下五部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。

現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)和馮?諾依曼機(jī)之間的最大區(qū)別是：馮?諾依曼機(jī)以“運(yùn)算器為中心”，現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)以“存儲(chǔ)器為中心”。

馮?諾依曼機(jī)的CPU僅包括運(yùn)算器和控制器。隨著集成電路平面制作工藝的出現(xiàn)，這兩大部分往往集成在同一芯片上。因此，通常將它們合起來(lái)統(tǒng)稱為中央處理器（Central Processing Unit），簡(jiǎn)稱CPU。雖然經(jīng)歷了60年的發(fā)展，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，但其實(shí)現(xiàn)的功能（指令控制、操作控制、時(shí)間控制和數(shù)據(jù)加工）是不變的。

計(jì)算機(jī)的核心是CPU，要想真正掌握計(jì)算機(jī)工作原理，首先要懂得CPU的工作原理。而要懂得CPU的工作原理最有效的途徑就是掌握設(shè)計(jì)CPU的方法、步驟和具體的技能。同理，掌握計(jì)算機(jī)工作原理最有效的方法是學(xué)會(huì)在邏輯上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的技能。為了進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際和拓展同學(xué)們的視野，我們分析和講述了當(dāng)前市場(chǎng)上最先進(jìn)的CPU及微機(jī)所采用的新技術(shù)，如CPU的字長(zhǎng)、Cache 的大小和級(jí)數(shù)、最大和實(shí)際的尋址空間、擁有的流水線條數(shù)、超線程、工藝制程和核心電壓、支持的最高頻率和指令集、最新南北橋主要技術(shù)指標(biāo)及前端總線（FSB）的速度和內(nèi)存帶寬等，拉近了與同學(xué)們的距離并激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)這一思路，提出學(xué)習(xí)這門(mén)課程應(yīng)達(dá)到如下目的：

?掌握設(shè)計(jì)CPU的方法、步驟和具體的技能；

?具備邏輯上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的能力；

?熟悉現(xiàn)代微機(jī)所采用的新技術(shù)，了解下一代CPU發(fā)展的新動(dòng)態(tài)。

講述設(shè)計(jì)CPU知識(shí)，首先要解決同學(xué)們的思想認(rèn)識(shí)問(wèn)題。不要一談到CPU就只想到Pentium 4甚至雙核CPU Pentium D。因?yàn)镃PU有通用、專用、嵌入式系統(tǒng)等多種類型。對(duì)于已經(jīng)發(fā)展了60年的通用CPU大致可分為如下幾類：

① 馮?諾依曼型CPU

運(yùn)算器、控制器

② 現(xiàn)代簡(jiǎn)單CPU

運(yùn)算器、控制器、寄存器（專用和通用）

③ 現(xiàn)代較復(fù)雜CPU

運(yùn)算器、控制器、寄存器（專用和通用寄存器堆）、Cache、流水線

④ 現(xiàn)代復(fù)雜CPU

運(yùn)算器、控制器、寄存器堆、多級(jí)Cache、多條流水線

⑤ 雙核（多核）CPU

我們要求掌握的是現(xiàn)代簡(jiǎn)單CPU設(shè)計(jì)方法、步驟和技能，而非高端產(chǎn)品Pentium 4的技術(shù)。在此基礎(chǔ)上為日后開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用CPU（如專用于空調(diào)機(jī)、微波爐、洗衣機(jī)等）和嵌入式系統(tǒng)的CPU（用于手機(jī)或小汽車等機(jī)電一體化）奠定基礎(chǔ)。據(jù)預(yù)測(cè)到2010年我國(guó)對(duì)這兩類CPU的需求消耗量將達(dá)到6000億元人民幣。這樣，同學(xué)們的視野就開(kāi)闊了。更重要的是學(xué)習(xí)興趣和自信心都大大提高了。這樣一來(lái)，就自然會(huì)把同學(xué)們被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。從而激發(fā)了他們強(qiáng)大的學(xué)習(xí)動(dòng)力，為能達(dá)到這樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)，他們會(huì)認(rèn)真搜集有關(guān)資料，會(huì)努力配合老師的講課內(nèi)容和進(jìn)度做預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。在充分調(diào)動(dòng)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性后，為加強(qiáng)同學(xué)之間的合作精神，我們布置了一個(gè)基于RTL（寄存器描述語(yǔ)言）由兩人一組完成的大作業(yè)――“設(shè)計(jì)一個(gè)現(xiàn)代簡(jiǎn)單CPU”（指令集根據(jù)需要而確定。分別用硬布線和微程序兩種方法，并比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn)）。

完成這個(gè)課題后，同學(xué)們馬上就會(huì)想到如何提高CPU的速度和功能等問(wèn)題，通用寄存器、新的數(shù)據(jù)表示、新的指令（保證向上兼容）、雙總線、三總線、Cache、流水線……這正是他們今后能夠深入并有能力解決的問(wèn)題。

關(guān)于設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，我們可以考慮給出一個(gè)完整的但不十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)主機(jī)板部分作為范例，至少必須包括有CPU、存貯器、I/O端口。這樣同學(xué)們就更容易、更具體地掌握CPU和存貯器連接的三類線(數(shù)據(jù)線、地線線、控制線)；體會(huì)到存貯器組織的幾種方法（存貯器的位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、位字同時(shí)擴(kuò)展）；由于有I/O端口，可分別考慮I/O統(tǒng)一編址和I/O獨(dú)立編址的設(shè)計(jì)。通過(guò)上述兩個(gè)綜合應(yīng)用的實(shí)例能很好地解決同學(xué)們普遍存在的“對(duì)于課本的內(nèi)容拆開(kāi)來(lái)都能理解，但合起來(lái)就不知所云了”這類致命的學(xué)習(xí)問(wèn)題。

絕大多數(shù)同學(xué)在做完設(shè)計(jì)CPU課題后寫(xiě)出了感想，大家的感受都體現(xiàn)了努力后的那“一分耕耘，一分收獲”的成就感和滿足感，且這種感受是無(wú)法用語(yǔ)言表達(dá)的。同時(shí)又發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)CPU不像原先想象中的那么“難以靠近”。2002級(jí)4班有一位同學(xué)這樣寫(xiě)到：“由于以往對(duì)硬件方面的學(xué)多數(shù)只停留在理論，或者是去實(shí)驗(yàn)室作簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，而并沒(méi)有聯(lián)系實(shí)際，去體會(huì)它們的工作原理。特別是像CPU這么核心的技術(shù)，光懂得原理的話，可能過(guò)一兩年又會(huì)忘得差不多了。但是現(xiàn)在，不但可以更深刻地體會(huì)和學(xué)習(xí)CPU的工作原理，而且還掌握了一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，我想所有人過(guò)十年，二十年后還是不會(huì)忘記的。理論離開(kāi)了實(shí)踐，永遠(yuǎn)只是虛無(wú)的理論，猶如紙上談兵。在目前普遍缺少實(shí)踐指導(dǎo)的學(xué)習(xí)上，老師要求我們?cè)鰪?qiáng)實(shí)踐能力，是反映了同學(xué)的心里期望的。盡管這個(gè)學(xué)期任務(wù)非常重，但是大家沒(méi)有半句怨言。所以，這說(shuō)明了設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)CPU是我們心里非常想學(xué)的東西。因此，我強(qiáng)烈希望這樣的措施可繼續(xù)實(shí)施下去，辛苦老師了?！?/p>

3實(shí)施的成效

計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)改革的思路和目標(biāo)在我們學(xué)院已實(shí)施了兩屆（第一次是在2002級(jí)）。2005年12月5日開(kāi)始，教育部對(duì)我校進(jìn)行本科教學(xué)工作水平評(píng)估，并聽(tīng)取了我講授2003級(jí)的該門(mén)課程，得到專家組的一致肯定。此外，還可從這兩屆學(xué)生的體會(huì)、反應(yīng)和圖1數(shù)據(jù)得出，教學(xué)的效果非常理想，教學(xué)的目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。2006年9月在2004級(jí)也實(shí)施這一改革理念。

為了準(zhǔn)確掌握這一改革的真實(shí)情況，對(duì)2002級(jí)（1～6班，回收問(wèn)卷191份）、2003級(jí)（1～5班，回收問(wèn)卷207份）全級(jí)都作了如下的問(wèn)卷調(diào)查：“你認(rèn)為本學(xué)期所進(jìn)行的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)改革是否有必要？”四選一回答：很有必要、有必要、無(wú)意見(jiàn)、無(wú)必要。

結(jié)果是：回答很有必要 302人、有必要 89人、無(wú)意見(jiàn) 5人、無(wú)必要 2人。參看圖1。

4結(jié)束語(yǔ)

上述強(qiáng)調(diào)的“自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU”在非常時(shí)期對(duì)國(guó)家的安全起到了關(guān)鍵性的作用，以導(dǎo)彈和導(dǎo)航系統(tǒng)為例，必須用“有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU”才能從根本上完全掌握和控制其發(fā)射和運(yùn)行軌道的正確性和可靠性。

中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)路甬祥院士在廣州舉行的“第七屆海內(nèi)外設(shè)計(jì)與制造科學(xué)會(huì)議”作報(bào)告時(shí)指出：“如過(guò)多依賴國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)而沒(méi)有自己的創(chuàng)新，自給率低；高層次人才嚴(yán)重缺乏，特別是能參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略科學(xué)家太少。目前制造業(yè)的許多領(lǐng)域還停留在國(guó)際價(jià)值鏈分工的低端，改變這種狀況必須在制造業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造中國(guó)人自己的設(shè)計(jì)理論、方法和先進(jìn)制造工藝技術(shù)，創(chuàng)造具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝備、儀器、工程系統(tǒng)。長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用及研究的專業(yè)人士指出“微處理器的研發(fā)絕對(duì)是一個(gè)國(guó)家的計(jì)算機(jī)水平的尖端體現(xiàn)”。

大家是否有發(fā)現(xiàn)，形形的 OEM和并非少數(shù)的ODM其實(shí)是我國(guó)IT產(chǎn)業(yè)的“”。尤其是在硬件方面幾乎處處出現(xiàn)了瓶頸。究其原因使我們不能不正視產(chǎn)業(yè)中的核心技術(shù)――CPU!!!

中華民族創(chuàng)造的古老文明，可以說(shuō)是地球上唯一歷數(shù)千年而不衰的文明。然而，我們也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，審視我們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，唯獨(dú)缺少誕生在這片土地上的創(chuàng)新貢獻(xiàn)。問(wèn)題出在哪里？其中一個(gè)因素應(yīng)該是我們的大學(xué)到現(xiàn)在還沒(méi)有培養(yǎng)出能掌握這一核心技術(shù)的大量合格人才，離創(chuàng)新的路就更加漫長(zhǎng)了。

我們正是基于這一目的而邁出的第一步。只要堅(jiān)持不懈，中華民族設(shè)計(jì)的各類CPU終有一日能達(dá)到世界先進(jìn)水平。

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篇4

關(guān)鍵詞:螺旋式;模型計(jì)算機(jī);系統(tǒng)結(jié)構(gòu);總線;CPU

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

1引言

人們認(rèn)識(shí)事物總是由表及里,由局部到整體,由具體到抽象,由低級(jí)到高級(jí)循環(huán)往復(fù)逐步提高的螺旋式過(guò)程。在“微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用”的教學(xué)實(shí)踐中,面對(duì)著僅僅學(xué)過(guò)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”和“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”的當(dāng)代學(xué)生,以及伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用不斷涌現(xiàn)出來(lái)的新技術(shù)、新產(chǎn)品和新應(yīng)用領(lǐng)域,如何激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,培養(yǎng)其綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力,一直是大家努力摸索的主題。本文基于多年的教學(xué)實(shí)踐,總結(jié)出突出基本原理、理解實(shí)現(xiàn)技術(shù)、貼近現(xiàn)實(shí)、掌握應(yīng)用方法的螺旋式教學(xué)體系。

2理清課程主線、突出基本原理

2.1從具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)中增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)

圍繞計(jì)算機(jī)的兩個(gè)本質(zhì)特征---存儲(chǔ)程序和自動(dòng)運(yùn)行,構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)化的模型計(jì)算機(jī)。詳細(xì)分析其存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)單元地址碼、字節(jié)(Byte)、字(Word)、存儲(chǔ)器分配等概念,分析CPU的基本組成、結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程,展示如何 由程序計(jì)數(shù)器PC的值從存儲(chǔ)器(ROM)中取出一條指令,將其中的操作碼放到指令寄存器(IR)中,由指令譯碼器(ID)譯碼后經(jīng)控制部件(CON)產(chǎn)生控制字,對(duì)指令中的操作數(shù)完成具體的操作;突出強(qiáng)調(diào)存儲(chǔ)程序和通過(guò)程序計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)指向下一條要執(zhí)行的指令在存儲(chǔ)器中的地址,從而程序啟動(dòng)后就自動(dòng)地由第一條指令執(zhí)行到最后一條停機(jī)指令。結(jié)合其工作過(guò)程的分析,說(shuō)明了連接CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口的總線概念;以建立完整的微型計(jì)算結(jié)構(gòu)、組成和工作原理的概念視圖;進(jìn)一步深入分析控制部件(CON)的組成、工作原理,說(shuō)明指令譯碼器(ID)如何將不同的指令操作碼譯為不同的高、低電平信號(hào),在機(jī)器節(jié)拍的配合下經(jīng)控制矩陣產(chǎn)生出所需的控制字。

隨后給出幾個(gè)程序設(shè)計(jì)示例,全面、直觀、具體地認(rèn)識(shí)微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成、工作原理和應(yīng)用程序設(shè)計(jì);并自然地從提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的角度引入流水線技術(shù)、高速緩沖存儲(chǔ)器技術(shù)(Cache)、虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)在微機(jī)中的應(yīng)用,完成螺旋式認(rèn)知過(guò)程的第一輪循環(huán)。實(shí)踐表明:在此模型計(jì)算機(jī)硬件和指令系統(tǒng)的分析應(yīng)用過(guò)程中,很好的消除了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)概念抽象、工作原理神秘感,達(dá)到了激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的興趣和增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性的目的。

2. 2 適時(shí)引入典型內(nèi)容、做好跨越準(zhǔn)備

以8086CPU為代表的16位微機(jī)系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)32位機(jī)系統(tǒng)提供了技術(shù)踏腳石:

(1) 大容量(1MB)內(nèi)存儲(chǔ)器管理,引入分段技術(shù)

由220 = 1M可知需要20位的地址才能尋址1MB存儲(chǔ)空間,而CPU內(nèi)的段寄存器都是16位的,無(wú)法直接存儲(chǔ)這20位地址;為此將1MB的內(nèi)存空間分成16個(gè)段,每段64KB,這樣就可以在段內(nèi)用16位地址尋址了。

(2) 中斷系統(tǒng),引入了中斷向量表

通過(guò)設(shè)置中斷向量表,使得由中斷類型號(hào)可以方便地獲得中斷向量。

(3)I/O接口系統(tǒng)

引入16位端口地址,使系統(tǒng)可以管理216 = 64K個(gè)I/O端口。

有前面的學(xué)習(xí)內(nèi)容作基礎(chǔ),配合這部分的詳盡原理圖,多數(shù)同學(xué)都能順利完成對(duì)微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、I/O接口設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力的再一次提高;通過(guò)分析程序存儲(chǔ)器,提出了該系統(tǒng)難以對(duì)用戶的應(yīng)用程序提供保護(hù)功能;內(nèi)存容量的進(jìn)一步增大受到限制;一次只能進(jìn)行一個(gè)用戶的一個(gè)任務(wù);系統(tǒng)吞吐量(每秒執(zhí)行指令數(shù))的提高受到限制等,自然引入以Pentium系列微處理器為代表的32位微處理器。

2.3順利過(guò)渡、貼近現(xiàn)代技術(shù)水平

以介紹解決上述問(wèn)題的各種技術(shù)探索為契機(jī),自然地引入32位微處理器Pentium從體系結(jié)構(gòu)上的概念性的改變和革新。如先進(jìn)的CISC和RISC相結(jié)合的技術(shù)、超標(biāo)量流水線技術(shù)和分支預(yù)測(cè)技術(shù),普遍采用流水線和指令重疊執(zhí)行技術(shù)、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)、片內(nèi)二級(jí)存儲(chǔ)管理技術(shù)。

詳細(xì)介紹Pentium的實(shí)地址方式、保護(hù)方式、虛擬8086方式的特征和它們之間轉(zhuǎn)換過(guò)程,以及Pentium的保護(hù)技術(shù),充分體現(xiàn)現(xiàn)代微處理器如何實(shí)現(xiàn)向上兼容、對(duì)多用戶多任務(wù)的實(shí)現(xiàn)和對(duì)各級(jí)程序的保護(hù)等核心技術(shù)。

在其實(shí)現(xiàn)技術(shù)上,通過(guò)段寄存器和描述符以及保護(hù)方式的尋址機(jī)制的介紹,深刻理解和掌握Pentium微處理器的分段、分頁(yè)技術(shù);對(duì)四個(gè)特權(quán)級(jí)的描述,進(jìn)一步從整體上全面認(rèn)識(shí)現(xiàn)代微處理器保護(hù)技術(shù)。

為了增強(qiáng)同學(xué)們對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能力,對(duì)總線技術(shù)的學(xué)習(xí)是必不可少的。在眾多的各類總線技術(shù)中,選擇現(xiàn)在廣泛流行的PCI總線,從其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號(hào)、命令類型、中斷及響應(yīng)、編址及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等方面展開(kāi)學(xué)習(xí);再簡(jiǎn)單介紹外部總線如IDE、EIDE和SCSI及RS―232C等內(nèi)容,使同學(xué)們面對(duì)電腦能夠有條理地進(jìn)行分析和解決一些實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,完成螺旋式認(rèn)識(shí)過(guò)程的又一次飛躍,也為進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和能力打好基礎(chǔ)。

3理解實(shí)現(xiàn)技術(shù),突出工程技術(shù)特點(diǎn)

在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域,長(zhǎng)期存在著教育的發(fā)展滯后于現(xiàn)實(shí)需求的現(xiàn)象,理論是高高在上的思辨,而經(jīng)驗(yàn)則是最基本的實(shí)踐規(guī)則。理論不足以說(shuō)明經(jīng)驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)也無(wú)法凝聚于理論結(jié)構(gòu)之中。

為了走出這一困境,應(yīng)該在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(Computer Architecture)、計(jì)算機(jī)組成(Computer Organization)、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)(Computer Implementation)這三個(gè)層次建立有機(jī)的聯(lián)系。

在以8086/8088為CPU的微型機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,其組成原理相對(duì)經(jīng)典和簡(jiǎn)單,在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)中的核心是各類部件間的接口設(shè)計(jì);通過(guò)分析其工作時(shí)序圖,結(jié)合有關(guān)器件的工作原理尤其是I/O特性、負(fù)載特性等,不難設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn),如針對(duì)8086CPU的 和16位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線,由工作時(shí)序圖就可看出需要由地址鎖存允許信號(hào)ALE控制鎖存器對(duì)其進(jìn)行鎖存。

在以Pentium為CPU的微型機(jī)系統(tǒng)中,其實(shí)現(xiàn)技術(shù)就復(fù)雜得多。只有從各種總線技術(shù)、總線標(biāo)準(zhǔn)和控制芯片組等方面著手,才能清楚地說(shuō)明Pentium微型計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

4深化課程改革,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力

長(zhǎng)期以來(lái),“微機(jī)原理與應(yīng)用”課程相對(duì)于有些課程而言,一直有“老師難教,學(xué)生難學(xué)”的說(shuō)法。經(jīng)過(guò)多年的探索和交流,我們逐步清晰地認(rèn)識(shí)到產(chǎn)生這種結(jié)果的方方面面,除了日新月異的各種微機(jī)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)推動(dòng)、“老師講得多,學(xué)生理解的少”外,最主要的就是老師希冀以包辦的方式來(lái)傳授知識(shí),忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性的培養(yǎng);日積月累,直接導(dǎo)致了教學(xué)效果與目的的背離、壓抑了學(xué)生的創(chuàng)新能力并損害了他們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。只有在現(xiàn)代教育理念指導(dǎo)下,對(duì)教學(xué)體系進(jìn)行切合實(shí)際的改革,才能走出困境。

通過(guò)對(duì)課程自身進(jìn)行縱向和橫向的分析,確定重點(diǎn)和難點(diǎn)。充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段,建設(shè)網(wǎng)上精品課程,在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上向?qū)W生提供教學(xué)大綱、電子教案、網(wǎng)上答疑、并推薦網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源;利用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代教學(xué)手段,打破傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間和空間上的限制;鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題、提出解決方案,課堂上大家進(jìn)行交流。

通過(guò)加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě);對(duì)教學(xué)計(jì)劃中安排有課程設(shè)計(jì)的專業(yè),還通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、方案的開(kāi)放,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放,營(yíng)造一個(gè)激發(fā)同學(xué)們創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的環(huán)境;如本院電氣專業(yè)一位同學(xué)提出了計(jì)算機(jī)在餐飲業(yè)的新應(yīng)用設(shè)計(jì)方案;

Intel公司的創(chuàng)始人之一Gordon Moore曾預(yù)言:“電子計(jì)算機(jī)CPU的性能每18個(gè)月就會(huì)翻一番”。面對(duì)這樣裂變式的知識(shí)爆炸時(shí)代,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法、豐富教學(xué)手段無(wú)疑是所有可采取措施中的首選。

在全方位研究各基本概念和過(guò)程的本質(zhì)特征后,設(shè)計(jì)直觀、簡(jiǎn)明和有深刻印象的方法將它們介紹給學(xué)生,并用類比、演繹、歸納等方法使兩者間建立直觀聯(lián)系,是達(dá)到良好教學(xué)效果的有效途徑;如介紹中斷系統(tǒng)時(shí),將中斷信號(hào)的異步特性比做手機(jī)的鈴聲,何時(shí)會(huì)響鈴聲事先一般是不知道的,一旦響了,就提出了中斷請(qǐng)求,能否響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求是受允許位控制的;若允許響應(yīng),就可暫停當(dāng)前的工作去接聽(tīng)電話,聽(tīng)完后再自動(dòng)回來(lái)接著做原來(lái)的工作;若不允許響應(yīng),就不能夠接聽(tīng),該中斷請(qǐng)求就被屏蔽了。

5結(jié)束語(yǔ)

人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)規(guī)律總是由低級(jí)到高級(jí),由局部到整體,由表象到本質(zhì)循環(huán)往復(fù)、螺旋式上升的;“微機(jī)原理與應(yīng)用”課程直接面對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的新技術(shù)、新產(chǎn)品和新應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)充,如何在安排的課時(shí)內(nèi)使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力并貼近現(xiàn)實(shí),迫切需要有符合認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)體系來(lái)協(xié)同支持。

參考文獻(xiàn):

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[3] 寧飛,王維華,孔宇. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口實(shí)踐[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006.

篇5

關(guān)鍵詞:核心課程;教學(xué)與實(shí)驗(yàn)體系;一體化教學(xué)

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

在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展后,無(wú)論是萬(wàn)億次大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還是小型嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)成大致可以分為硬件、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序三部分。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用中,為了構(gòu)造一個(gè)功能完備、性能優(yōu)良的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮應(yīng)用程序行為、編譯優(yōu)化、操作系統(tǒng)、處理器等各個(gè)環(huán)節(jié),特別是這些環(huán)節(jié)之間的相互作用關(guān)系。與此相對(duì)應(yīng),編譯器、操作系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)硬件(尤其是處理器)三部分已經(jīng)形成了如圖1所示的密切配合、相互影響、彼此滲透的緊密關(guān)系。為此,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須掌握軟硬件一體化設(shè)計(jì)方法。

有鑒于此,我們認(rèn)為合格的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才應(yīng)能夠深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各組成要素及其工作原理,初步掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的新方法與新工具,建立軟硬件一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)觀,掌握計(jì)算機(jī)整體結(jié)構(gòu),并具備一定的工程能力和團(tuán)隊(duì)精神。

1背景及存在的問(wèn)題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及,越來(lái)越多的高校畢業(yè)生進(jìn)入IT領(lǐng)域工作。這些人中不僅有計(jì)算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)生,也有大量其他非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員。在與這些非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的競(jìng)爭(zhēng)中,計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生并未表現(xiàn)出明顯的專業(yè)優(yōu)勢(shì)。

造成這一現(xiàn)象的原因是什么?帶著這個(gè)問(wèn)題,我們對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科核心課程,包括“數(shù)理邏輯”、“數(shù)字邏輯”、“高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)接口與通訊”、“EDA技術(shù)”、“編譯技術(shù)”、“操作系統(tǒng)”、“軟件工程”及“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等,重點(diǎn)在教學(xué)內(nèi)容及課程之間的銜接關(guān)系兩個(gè)方面進(jìn)行了全面深入的分析,同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外20多所研究型大學(xué)特別是Berkeley、MIT、CMU等幾所著名高校的課程設(shè)計(jì)和清華、北大的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)研。 文章內(nèi)容：

調(diào)研結(jié)果表明,當(dāng)前我院本科課程體系所面臨的主要問(wèn)題是各門(mén)課程各自獨(dú)立、封閉、完備,各課程知識(shí)體系間缺乏相互承接,不具備足夠的完整性。具體體現(xiàn)在:

(1) 不同課程知識(shí)內(nèi)容難以建立相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。當(dāng)前課程數(shù)量較多,涉及的知識(shí)內(nèi)容廣泛。但由于整個(gè)課程體系缺乏一體化設(shè)計(jì)的思想,因此各門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立、各成體系,缺乏良好的銜接,部分課程在知識(shí)內(nèi)容講授上甚至存在一定的重復(fù)。

(2) 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先是缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)深度即現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)體系中外特性體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)偏多,而功能設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)不足;其次由于部分課程的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)工具未能及時(shí)更新,因此學(xué)生無(wú)法掌握當(dāng)前流行的設(shè)計(jì)方法和工具,不利于今后的工作和學(xué)習(xí)。

(3) 學(xué)生難以掌握計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件整體核心概念。受教學(xué)內(nèi)容的影響,核心課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互間缺乏足夠的連貫性,致使學(xué)生無(wú)法形成完整的整機(jī)概念,難以理解軟硬件一體化設(shè)計(jì)思想。此外課程門(mén)數(shù)過(guò)多占用了過(guò)多的課時(shí),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)缺乏足夠的課時(shí)。

因此,完善課程體系建設(shè),加大課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的深度和難度,構(gòu)建一體化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系,將更多的工程實(shí)際問(wèn)題引入教學(xué)實(shí)驗(yàn),成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。

2指導(dǎo)思想

在計(jì)算機(jī)學(xué)院的支持下,經(jīng)過(guò)相關(guān)教師的多次討論,形成了一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系改革的總體思路:

(1) 簡(jiǎn)化課程門(mén)數(shù),突出課程教學(xué)深度。通過(guò)簡(jiǎn)化課程門(mén)數(shù),增加核心課程的課時(shí)數(shù)(尤其是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需的課內(nèi)課外時(shí)數(shù)),從而進(jìn)一步突出教學(xué)深度,使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各組成要素能夠更加深入透徹的理解。

(2) 理論與實(shí)踐相結(jié)合,突出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)密切配合,通過(guò)配置各類不同難度的實(shí)驗(yàn),以及在實(shí)驗(yàn)中使用流行的工具設(shè)計(jì)軟件與硬件環(huán)境,不僅使得學(xué)生掌握新方法與新工具,更為重要的是使得學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)得到增強(qiáng)與提高。

(3) 通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)能力。通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)(每組成員3人為宜),培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)代以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的工作環(huán)境中能夠完成一個(gè)復(fù)雜工程系統(tǒng)包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行的全流程,初步具備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程系統(tǒng)所需要的工程能力。

本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系改革共涉及5門(mén)基礎(chǔ)核心課程,包括:“數(shù)理邏輯”、“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“編譯技術(shù)”、“操作系統(tǒng)”。我們擬以MIPS指令系統(tǒng)為基礎(chǔ),讓學(xué)生在本科學(xué)習(xí)過(guò)程中自主開(kāi)發(fā)一個(gè)可實(shí)際運(yùn)行操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的小計(jì)算機(jī)系統(tǒng),使學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各組成要素,深刻理解其工作原理,學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的新方法與新工具,具備計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的基本素質(zhì)。

3目標(biāo)及規(guī)劃

3.1總體目標(biāo)

通過(guò)對(duì)5門(mén)基礎(chǔ)核心課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的一體化設(shè)計(jì),綜合設(shè)計(jì)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,構(gòu)建系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)體系,使得學(xué)生有能力設(shè)計(jì)一臺(tái)功能型計(jì)算機(jī)、研發(fā)一套編譯器和一套操作系統(tǒng),最終形成一個(gè)相對(duì)完整的功能型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

我們期望通過(guò)本實(shí)驗(yàn)體系的系統(tǒng)化訓(xùn)練后,學(xué)生不僅能夠建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀,而且能夠培養(yǎng)工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和能力,并錘煉團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.2以一體化實(shí)驗(yàn)體系為核心的基礎(chǔ)核心課程體系

為了本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的指導(dǎo)思想,形成一體化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。具體方法是,圍繞完成一個(gè)功能型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所必需核心知識(shí),突出重點(diǎn),將目前開(kāi)設(shè)的“數(shù)理邏輯”、“數(shù)字邏輯”、“高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)接口與通訊”、“EDA技術(shù)”、“編譯技術(shù)”、“操作系統(tǒng)”、“軟件工程”及“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程綜合出“數(shù)理邏輯”、“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“編譯技術(shù)”及“操作系統(tǒng)”等5門(mén)基礎(chǔ)核心課程,并形成基礎(chǔ)核心課程體系。其他課程則以此為基礎(chǔ),分別形成面向計(jì)算機(jī)軟件與理論、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用三個(gè)方向的專業(yè)課程體系。計(jì)算機(jī)學(xué)院全體本科生必須學(xué)習(xí)全部5門(mén)基礎(chǔ)核心課程,并根據(jù)各自的方向研修相應(yīng)的方向課程體系。

通過(guò)5門(mén)基礎(chǔ)核心課程的學(xué)習(xí),計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生將能夠深入的理解計(jì)算機(jī)各組成要素的構(gòu)成及其工作機(jī)理,建立正確的整機(jī)觀念,樹(shù)立軟硬件一體化設(shè)計(jì)思想,初步具備從事工程設(shè)計(jì)的能力和團(tuán)隊(duì)精神,為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)各方向課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在5門(mén)基礎(chǔ)核心課程體系中,“數(shù)理邏輯”以布爾邏輯為基礎(chǔ),使學(xué)生掌握根據(jù)需求采用邏輯描述的方法和能力;“數(shù)字邏輯”講授了數(shù)字電路的基本知識(shí)、基本概念,以及數(shù)字系統(tǒng)常規(guī)基礎(chǔ)部件的基本原理;“計(jì)算機(jī)組成原理”講授了包括處理器、指令系統(tǒng)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)硬件基本組成及其工作原理,系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)組織的設(shè)計(jì)和基本框架;“操作系統(tǒng)”講授了操作系統(tǒng)的4大組成及其工作原理,以及并發(fā)性、共享性、虛擬性等操作系統(tǒng)的基本特性;“編譯技術(shù)”講授了編譯器設(shè)計(jì)的主要主題,包括詞法分析、語(yǔ)法分析、中間代碼生成、代碼生成、代碼優(yōu)化等。

篇6

如今，微型計(jì)算機(jī)不但被廣泛使用還影響著人們的工作、生活以及思維方式。在2011年，有人對(duì)在校大學(xué)進(jìn)行過(guò)一個(gè)調(diào)查：如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)，試問(wèn)晚上你會(huì)做什么？就這么一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，居然讓很多人一臉茫然。這個(gè)調(diào)查僅僅在學(xué)校進(jìn)行，事實(shí)上社會(huì)上使用計(jì)算機(jī)的頻率更高。能夠熟練使用微型計(jì)算機(jī)的人比較多，但是又有多少人了解微型計(jì)算機(jī)的工作原理。在這樣形勢(shì)下，探析微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用就必備了現(xiàn)實(shí)意義。

1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

對(duì)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，由軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同組成的。其硬件系統(tǒng)主要是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的電子元器件、電子線路以及機(jī)械裝置等各種物理設(shè)備；而軟件系統(tǒng)主要是程序以及有關(guān)的程序技術(shù)文檔資料。而這兩個(gè)部分僅僅是大劃分，它們下面分別又化成了許多重要的組成部分。

1.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備5部分組成。下面分別就這5部分進(jìn)行適當(dāng)闡述。

1）運(yùn)算器。在微型計(jì)算機(jī)中，運(yùn)算器就是一種執(zhí)行部件，所承擔(dān)的任務(wù)就是對(duì)信息進(jìn)行加工處理；其運(yùn)算的方式主要有加減乘除與與或非、異或、同或以及邏輯運(yùn)算。

2）控制器。該部件主要是微型計(jì)算機(jī)的控制中心。其中最主要的控制部件是cpu，也是整個(gè)微型計(jì)算機(jī)的指揮中心，用來(lái)協(xié)調(diào)整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作，進(jìn)而來(lái)完成程序信息，并經(jīng)過(guò)輸出設(shè)備輸送出去。

3）存儲(chǔ)器。這部分就相當(dāng)于微型計(jì)算機(jī)的倉(cāng)庫(kù)，用來(lái)存放計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與程序；而程序是微型計(jì)算機(jī)用來(lái)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是微型計(jì)算機(jī)用來(lái)操作的對(duì)象。

4）輸入設(shè)備。該設(shè)備的主要功能就是將用戶的信息以指令形式傳送到計(jì)算機(jī)中，傳送過(guò)程中還要將信息處理成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的信息，最具代表性的就是鍵盤(pán)、鼠標(biāo)。

5）輸出設(shè)備。將微型計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果按照一定方式傳送出去，共用戶使用。最具代表性的就是顯示器；

1.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)所包含的內(nèi)容是非常豐富，要對(duì)其具體分類十分困難，因此，按照系統(tǒng)的功能不同，可以劃分為應(yīng)用軟件與系統(tǒng)軟件；所謂的系統(tǒng)軟件主要是指對(duì)微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理、調(diào)度、監(jiān)視以及服務(wù)等，比如操作系統(tǒng)就是典型的系統(tǒng)軟件；而應(yīng)用軟件且是利用計(jì)算機(jī)作為操作平臺(tái)來(lái)解決生活中實(shí)際問(wèn)題的程序，比如outocad軟件就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)畫(huà)圖軟件。

2 微型計(jì)算機(jī)原理

多年以來(lái)，很多人都在對(duì)微型計(jì)算機(jī)的原理進(jìn)行研究。但是相比之下，最為成功、全面的還是1946年由數(shù)學(xué)家馮.諾依曼出來(lái)的工作過(guò)程，如圖1所示。

從該流程中可以發(fā)現(xiàn)，其整個(gè)工作原理可以按照如下進(jìn)行。

首先用戶要將自己的意圖編寫(xiě)成程序，然后將這些程序按照指令形式傳輸給微型計(jì)算機(jī)，就計(jì)算機(jī)就能夠按照這些程序去執(zhí)行程序。當(dāng)輸入設(shè)備將用戶的指令傳送到微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，cpu就會(huì)按照指令的先后順序開(kāi)始執(zhí)行，讓各個(gè)部件自動(dòng)去執(zhí)行。

要探討微型計(jì)算機(jī)原理，就一定要清楚存儲(chǔ)單元，事實(shí)上存儲(chǔ)單元就相當(dāng)于一個(gè)房間（本文就比喻成房間），其中存放的是機(jī)器語(yǔ)言，即二進(jìn)制；對(duì)于存儲(chǔ)單元來(lái)說(shuō)，主要有兩個(gè)特征：①存儲(chǔ)單元這個(gè)房間中存放的僅僅是內(nèi)存中某一個(gè)房間上面的房間號(hào)碼，無(wú)論何時(shí)，這個(gè)房間號(hào)碼都可以任由cpu使用；②存儲(chǔ)單元具備自動(dòng)增加一個(gè)房間的功能。

圖1 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在用例子的形式來(lái)闡述微型計(jì)算機(jī)原理：某用戶通過(guò)程序給微型計(jì)算機(jī)發(fā)出三條指令，這3個(gè)指令就放進(jìn)內(nèi)存中的201、202、203三個(gè)房間之中，那么按照處理順序201首先被放進(jìn)了存儲(chǔ)單元；cpu在微型計(jì)算機(jī)中查詢就只能查到201，就從內(nèi)存之中取出201房間指令并按照要求執(zhí)行；但201房間的指令被執(zhí)行完之后，存儲(chǔ)單元會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)成為了202，當(dāng)cpu再到內(nèi)存之中查詢存儲(chǔ)單元之時(shí)，就會(huì)自動(dòng)到202之中了，就會(huì)從202中取出指令并且按要求執(zhí)行。按照中工作模式，微型計(jì)算機(jī)在無(wú)人參與情況下，就會(huì)自

轉(zhuǎn)貼于

動(dòng)的按照順序執(zhí)行程序，一直到存儲(chǔ)單元中的所有程序全部被執(zhí)行。

3 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，已經(jīng)被人們普及使用了。具體而言，微型計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用在如下幾個(gè)方面。

1）科學(xué)計(jì)算和處理數(shù)據(jù)。在工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理規(guī)劃等行業(yè)中有著復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，比如：處理航天的測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、計(jì)算衛(wèi)星的軌道等，如果依靠人做是不可能完成，就必須要利用微型計(jì)算機(jī)來(lái)處理數(shù)據(jù)。

2）辦公自動(dòng)化和信息管理?，F(xiàn)在很多大型企業(yè)、國(guó)家一些部門(mén)所管理內(nèi)容較多，具有一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。比如：人事檔案管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理以及購(gòu)銷合同管理等。只有科學(xué)合理的使用微型計(jì)算機(jī)，進(jìn)行辦公自動(dòng)化以及信息管理。比如國(guó)家對(duì)人口的身份信息管理就是一個(gè)比較龐大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，過(guò)去依據(jù)人來(lái)管理經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，連身份證號(hào)碼都出現(xiàn)重號(hào)、錯(cuò)號(hào)等現(xiàn)象，但采用微型計(jì)算機(jī)管理之后，不但規(guī)范了管理還大大降低了這些錯(cuò)誤。

3）自動(dòng)化儀表儀器。對(duì)于一起儀表的安裝之中，使用微型計(jì)算機(jī)之后能夠增強(qiáng)儀器儀表的功能，提高其使用性和可靠性，同時(shí)還減小了儀器儀表的體積和重量。

4）教育、文化娛樂(lè)以及家用。在教育中已經(jīng)普遍采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，目前已經(jīng)成為了主要教學(xué)手段，就是使用多媒體技術(shù)也必須要通過(guò)微型計(jì)算機(jī)這個(gè)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且利用微型計(jì)算機(jī)結(jié)合多媒體形成了組合影像設(shè)備，已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，成為了人們生活提高的象征。

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關(guān)鍵詞：CPU；主板；供電電路；電源控制芯片

中圖分類號(hào)：TP307文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 （2010） 14-0000-02

Computer CPU Power Supply Circuit Board Analysis and Repair

Zou Shixi

（Liaoning Mechanic&Electric College,DanDong118000,China）

Abstrct:This paper discusses the computer CPU power supply circuit board composition,work theory,repair process,due to problems caused by the circuit and the causes of common faults analyzes,puts forward ways to deal with the maintenance.

Keyword:CPU;Motherboard;Power supply circuit;Power Control Chip

一、引言

CPU供電電路為CPU提供電能，保證CPU在高頻、大電流工作狀態(tài)下穩(wěn)定地運(yùn)行，滿足正常工作的需要，是計(jì)算機(jī)主板中唯一工作在大電流狀態(tài)的供電電路單元，由于供電電路元器件發(fā)熱量較大，市網(wǎng)的強(qiáng)電磁脈沖及周圍環(huán)境條件因素也能影響到本供電電路，所以它是計(jì)算機(jī)主板中故障率最高的部位。另外一方面，該供電電路是采用脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源，不同計(jì)算機(jī)主板其供電電路結(jié)構(gòu)基本相同，故障也有一定的規(guī)律可尋，只要了解它的電路工作原理，就能掌握該電路的維修技術(shù)，有一定的實(shí)際意義，減少大量的維修時(shí)間。

二、CPU 供電電路的組成與工作原理

CPU供電電路通常采用PWM（Pulse width Modulation，脈沖帶寬調(diào)制）開(kāi)關(guān)電源，該部分電路主要是由場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）、PWM控制芯片、扼流線圈、儲(chǔ)能線圈、濾波電容和電阻等元器件組成。它將12V或5V主電壓轉(zhuǎn)化成高精度的CPU Vcore供電電壓。附圖是某品牌G31芯片組計(jì)算機(jī)主板上CPU供電電路的組成部分，本供電電路采用INTESIL公司生產(chǎn)的ISL6556和HIP6601B芯片組以及場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）等電路所組成。來(lái)完成對(duì)四相供電開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)。ISL6556是高精度多相PWM控制器，它可以支持新一代VRlO處理器的供電需求，ISL6556是主控制芯片，HIP6601B 則是MOSFET開(kāi)關(guān)晶體管的驅(qū)動(dòng)芯片。當(dāng)按下主板上的開(kāi)機(jī)按鍵后，ATX電源就會(huì)輸出+5V的供電電壓，這個(gè)電壓加到PWM控制芯片DU10（ISL6556BCR）的VCC腳，為PWM控制芯片提供工作電壓。

ATX電源輸出的“電源正常”信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)電路處理后，送到PWM控制芯片DUlO（ISI6556BCR）的PGOOD腳，使PWM控制芯片復(fù)位。PWM控制芯片復(fù)位后，內(nèi)部振蕩器開(kāi)始振蕩，從PWM1、PWM2、PWM3、PWM4腳輸出四路PWM波形信號(hào)，

PWM控制芯片DU1O（ISL6556BCR）的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4腳輸出的四路PWM波形信號(hào)，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)相位控制集成電路HIP6601B后，分別輸出8個(gè)反相（4相）的控制信號(hào)，控制16個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通與截止（每相采用4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管兩兩并聯(lián)）。

L2-L5是儲(chǔ)能電感，這些電感的一端分別與每一相電源的控制場(chǎng)效應(yīng)管相連，另外一端并聯(lián)，將這四相輸出電壓并聯(lián)后，再經(jīng)過(guò)多個(gè)電解電容濾波，得到平滑穩(wěn)定的電壓供應(yīng)給CPU。Ll是濾波電感，將CPU輔助供電插座輸入的+5V電壓濾波后，送到電源控制電路。

輸出的四路電壓經(jīng)過(guò)四個(gè)2.7kΩ的電阻，分別耦合到PWM控制芯片DUlO（ISL6556BCR）的ISEN1、ISEN2、ISEN3、ISEN4腳，作為電流檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)DUl0（ISL6556BCR）的內(nèi)部電路處理后，改變輸出PWM脈沖的占空比，使得各相輸出電壓的負(fù)載基本相等，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

PWM控制芯片DUlO（ISL6556BCR）的ENLL腳是“基準(zhǔn)電源正常”信號(hào)的檢測(cè)電路。當(dāng)基準(zhǔn)電源（基準(zhǔn)電源一般由三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到）正常時(shí)，ENLL腳為低電平，內(nèi)部電路開(kāi)始工作，為CPU供電。若基準(zhǔn)電源不正常，則ENLL腳為高電平，內(nèi)部的振蕩器停止丁作，切斷對(duì)CPU的電壓供應(yīng)。

DUlO（ISL6556BCR）的EN腳是使能控制端，該端控制信號(hào)由I/O芯片輸出，正常工作時(shí)，該腳電壓高于1.24V。

目前計(jì)算機(jī)主板比較常用的CPU供電電路主控制芯片還有美國(guó)ANNALOG公司的ADP3168+ADP3418芯片組、RichTeck公司的RT9248A+RT9603芯片組、INTESIL公司的ISL6566單芯片控制電路等，它們的工作原理相同，供電電路也基本大同小異。只要掌握了它們的工作特點(diǎn)，有基本的維修工具，如恒溫焊臺(tái)、熱風(fēng)槍，就能夠順利進(jìn)行故障的排除工作。

三、計(jì)算機(jī)主板CPU供電電路常見(jiàn)的故障分析

（一）供電電路無(wú)輸出電壓導(dǎo)致CPU 不工作

CPU供電電路無(wú)輸出電壓而導(dǎo)致CPU不工作（不開(kāi)機(jī)自檢）是電腦主板最常見(jiàn)的故障之一。這種故障常常是由下列原因所致：

1.電源管理芯片。

電源管理芯片損壞后，也將導(dǎo)致CPU主供電沒(méi)有電壓輸出，在加電情況下，將無(wú)法控制場(chǎng)效應(yīng)管的工作，無(wú)法為CPU供電，首先測(cè)量電源管理芯片工作條件是否滿足，來(lái)判斷芯片是否損壞，導(dǎo)致主板CPU不工作并不一定是由其CPU供電電路引起的，如主板上的石英晶體振蕩器損壞、時(shí)鐘電路工作不正常，CPU自然也就無(wú)法工作了。

2.場(chǎng)效應(yīng)管由于工作過(guò)程中過(guò)載、過(guò)熱等引起擊穿的現(xiàn)象。

場(chǎng)效應(yīng)管損壞，將導(dǎo)致CPU主供電沒(méi)有電壓輸出，一般“低端管”損壞。因?yàn)樵诟叨斯芙刂沟乃查g儲(chǔ)能電感會(huì)產(chǎn)生較高的反峰壓，容易造成低端管的損壞。所以在維修時(shí)應(yīng)首先檢查此場(chǎng)效應(yīng)管是否正常，當(dāng)控制芯片ISL6556檢測(cè)到輸出場(chǎng)效應(yīng)管狀態(tài)異常時(shí)會(huì)停止對(duì)HIP6601B驅(qū)動(dòng)芯片的輸出信號(hào)，確保CPU不被損壞。

（二）電腦使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)重啟現(xiàn)象

這種故障現(xiàn)象有多種原因。首先排除計(jì)算機(jī)軟件故障、硬盤(pán)、內(nèi)存等引起本故障的因素后，就可以打開(kāi)機(jī)箱檢查與CPU插座附近一排電解電容是否有“爆漿”現(xiàn)象。導(dǎo)致CPU供電電壓不正常、不穩(wěn)定均，從而造成本故障現(xiàn)象。如果CPU供電電路元件長(zhǎng)期發(fā)熱或周圍的溫度過(guò)高，容易造成電容的電解液干枯、漏電以至損壞。

CPU是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主板核心部分，是計(jì)算機(jī)三大主要部件之一。CPU正常工作必須要有穩(wěn)定、干凈的直流電源才行。如果CPU供電電路的濾波電容損壞，就會(huì)影響到輸出電壓的平穩(wěn)性，很容易造成死機(jī)等現(xiàn)象

（三）濾波電容導(dǎo)致主板工作不穩(wěn)定

這種故障往往會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常提供CPU供電或主板工作不穩(wěn)定，這種主板故障的電腦往往不能正常啟動(dòng)到視窗工作界面，有時(shí)甚至一開(kāi)機(jī)就死機(jī)或重啟。

四、結(jié)束語(yǔ)

CPU供電電路是主板上極其重要而且容易出現(xiàn)故障的一部分電路。掌握了它的工作原理和故障特點(diǎn)，就能夠比較容易的維修好這部分電路，提高主板維修的效率。

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2、計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)，先從內(nèi)存中取出第一條指令，通過(guò)控制器的譯碼，按指令的要求，從存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的運(yùn)算和邏輯操作等加工，然后再按地址把結(jié)果送到內(nèi)存中去。接下來(lái)，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規(guī)定操作。

依此進(jìn)行下去。直至遇到停止指令。程序與數(shù)據(jù)一樣存取，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動(dòng)地完成指令規(guī)定的操作是計(jì)算機(jī)最基本的工作原理，這一原理最初是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼于1945年提出來(lái)的，故稱為馮.諾依曼原理，馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的工作原理可以概括為八個(gè)字：存儲(chǔ)程序、程序控制。

3、存儲(chǔ)程序：將解題的步驟編成程序（通常由若干指令組成），并把程序存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中（指主存或內(nèi)存）。

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；課程；知識(shí)；系統(tǒng)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課知識(shí)很多，而且錯(cuò)綜復(fù)雜，教材一般是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容按“塊”組織并展開(kāi)的，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。同樣，授課一般也是依教材的內(nèi)容和次序進(jìn)行組織，一塊一塊內(nèi)容、一堂課一堂課講解，因此，學(xué)生積累的是點(diǎn)，最多也就是面的知識(shí)，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)系統(tǒng)，學(xué)生僅僅掌握面的知識(shí)不是課程的目的，把面的知識(shí)變成立體的知識(shí)并形成系統(tǒng)，知識(shí)才能活起來(lái)、才能有用。

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教材均沒(méi)有對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)進(jìn)行梳理、總結(jié)的內(nèi)容。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容介紹完成后，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理總結(jié)很重要。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)采用穿插、聯(lián)系和系統(tǒng)的方法能夠讓學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)形成系統(tǒng)。

1構(gòu)建和配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.1從簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)及其配置說(shuō)起

兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)雙絞線連接起來(lái)，說(shuō)明雙絞線4根線的作用、水晶頭連線的做法、連通檢測(cè)工具，交叉線和直通線用法。兩臺(tái)主機(jī)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼，用Ping檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通，將文件夾作為共享資源。通過(guò)Ping命令的功能復(fù)習(xí)ICMP協(xié)議。

通過(guò)共享集線器或者交換機(jī)連接主機(jī)組成小的

局域網(wǎng)。結(jié)合本校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，配置交換機(jī)的IP地址，配置VLAN，檢查VLAN配置是否正確。據(jù)此，介紹共享集線器工作原理、特點(diǎn)、工作的層、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。介紹交換機(jī)工作原理、特點(diǎn)、工作的層，區(qū)分半雙工和全雙工工作方式，由交換機(jī)組成的VLAN工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)介紹以太網(wǎng)的組成、以太網(wǎng)的擴(kuò)展(包括中繼器、網(wǎng)橋、集線器的級(jí)聯(lián))、高速以太網(wǎng)等。

通過(guò)路由器連接兩個(gè)局域網(wǎng)，結(jié)合本校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，配置路由器的IP地址、靜態(tài)路由表，主機(jī)IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。據(jù)此，介紹路由器的工作原理、路由表及其形成。進(jìn)一步通過(guò)2個(gè)路由器連接3個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中中間是廣域網(wǎng)，并以此作為一個(gè)小的自治系統(tǒng)，配置路由器的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP。在這個(gè)基礎(chǔ)上，總結(jié)自治系統(tǒng)及其內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP。

如果有可能，可以對(duì)幾個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)案例進(jìn)行分析[1]。

1.2從接入互聯(lián)網(wǎng)談起

通過(guò)本地IP地址和全局IP地址，引入服務(wù)器、NAT和VPN。分別介紹它們的工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合、上網(wǎng)的特點(diǎn)。

通過(guò)家庭上網(wǎng)，介紹ADSL工作原理、連接方法。介紹家庭無(wú)線路由器工作原理、連接方法、上網(wǎng)的特點(diǎn)。

介紹一個(gè)單位網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、設(shè)備配置、結(jié)構(gòu)化布線方案和接入因特網(wǎng)方法。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要突出星型結(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)主要突出雙絞線和光纖。以自己熟悉的當(dāng)前運(yùn)行的單位或者政府(例如區(qū))網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行分析。通過(guò)碰撞域和信號(hào)不失真?zhèn)鬏斁嚯x解析采用傳輸介質(zhì)的最大長(zhǎng)度。

介紹工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)典型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)備配置。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要突出總線結(jié)構(gòu)，同時(shí)介紹RS485和CAN總線等。設(shè)備包括PLC、工控機(jī)和嵌入式裝置。

介紹本校校園網(wǎng)的構(gòu)成(包括校內(nèi)無(wú)線網(wǎng))、本城市內(nèi)校園網(wǎng)的連接、如何連入中國(guó)教育與科研網(wǎng)[2]。

2把IP地址及其相關(guān)問(wèn)題聯(lián)系在一起

先提出下列問(wèn)題：“如果學(xué)生宿舍兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)集線器連在一起，如果IP地址分別配置成192.168.1.1和192.168.2.1，這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否無(wú)法打交道？”學(xué)生當(dāng)然是能夠回答的。但如果提出“計(jì)算機(jī)為什么要同時(shí)采用IP地址和硬件地址？”這個(gè)問(wèn)題，有不少學(xué)生說(shuō)不到位。課程總結(jié)時(shí)，通過(guò)第一個(gè)問(wèn)題，復(fù)習(xí)IP地址的分類、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)號(hào)等。通過(guò)IP地址分類的缺限，介紹子網(wǎng)和超網(wǎng)(CIDR)原理、計(jì)算方法及其與它們有關(guān)路由器查找路由算法的變化。通過(guò)IP地址存在的問(wèn)題，對(duì)IPV6主要特點(diǎn)作個(gè)介紹。

通過(guò)第二個(gè)問(wèn)題，介紹IP地址用于找到目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，而在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)采用的是數(shù)據(jù)鏈路層的幀傳輸，而幀采用是硬件地址(封裝在MAC 幀中稱為MAC地址)，通過(guò)ARP可以將目的主機(jī)的IP地址查到對(duì)應(yīng)的硬件地址。

關(guān)于計(jì)算機(jī)在廣域網(wǎng)中的地址，將最簡(jiǎn)單的層次結(jié)構(gòu)地址與EUI-48地址進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明它們的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

在由IP地址得到網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)基礎(chǔ)上，引入單播、廣播、多播。通過(guò)上面的介紹，單播就不需要更多說(shuō)明，主要是廣播和多播。關(guān)于廣播，說(shuō)明IP地址如何表達(dá)廣播地址，硬件地址如何表達(dá)廣播地址，通過(guò)ARP給廣播舉例。關(guān)于多播，介紹IP使用D類地址支持多播，以太網(wǎng)多播地址表達(dá)方法以及它們的映射關(guān)系。關(guān)于多播其他內(nèi)容包括IGMP，因?yàn)閮?nèi)容多，應(yīng)該專門(mén)梳理。

在介紹硬件地址和IP地址的基礎(chǔ)上，引入域名和DNS，域名需要說(shuō)明域名樹(shù)型結(jié)構(gòu)，DNS需要說(shuō)明它的作用、DNS服務(wù)器的分布、由域名查找對(duì)應(yīng)的IP地址的過(guò)程。從而形成了域名――IP地址――硬件地址系統(tǒng)知識(shí)鏈。

3為了提供更好的“服務(wù)”費(fèi)盡心血

3.1理解兩種“連接”服務(wù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從不同層面提供面向連接可靠的服務(wù)和無(wú)連接不可靠的服務(wù)，而且由此產(chǎn)生了很多相關(guān)問(wèn)題，學(xué)生不易理解，認(rèn)為交給目的主機(jī)的所有數(shù)據(jù)都應(yīng)該是正確的和完整的。為了進(jìn)一步理解這兩種服務(wù)的特點(diǎn)，可以先大致介紹文件傳輸、IP電話等工作原理，讓學(xué)生明白，有些應(yīng)用到達(dá)目的主機(jī)的所有數(shù)據(jù)都必須是正確的和完整的，例如文件傳輸。有些應(yīng)用(例如IP電話)實(shí)時(shí)性比可靠性更重要，個(gè)別數(shù)據(jù)包丟失或者不正確并不影響它的使用。在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，為了適應(yīng)不同應(yīng)用的需要，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要同時(shí)提供面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)。然后，從運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層分別展開(kāi)說(shuō)明。

UDP和TCP是TCP/IP體系運(yùn)輸層提供的無(wú)連接服務(wù)和面向連接服務(wù)，在應(yīng)用層，DNS、RIP、DHCP、SNMP、IP電話、流式多媒體通信等都采用UDP服務(wù)，而HTTP、FTP、SMTP、TELNET等都采用TCP服務(wù)。因?yàn)閁DP是無(wú)連接服務(wù)，所以它報(bào)文格式首部比較簡(jiǎn)單。TCP是面向連接服務(wù)，所以它報(bào)文格式首部非常復(fù)雜。TCP為了實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸，傳輸前需要建立連接，連接成功才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸結(jié)束后需要釋放連接。為了可靠建立連接，需要3次握手。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)“窗口”協(xié)調(diào)雙方的傳輸節(jié)奏，通過(guò)檢驗(yàn)和判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確，通過(guò)確認(rèn)報(bào)文通知發(fā)送方已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)情況，等等。傳輸結(jié)束，需要雙向釋放連接。通過(guò)上面UDP和TCP數(shù)據(jù)傳輸穿插和比較，把許多概念聯(lián)系起來(lái)，區(qū)分開(kāi)來(lái)[3]。

TCP/IP體系的網(wǎng)際層提供的是無(wú)連接的IP服務(wù)。

在數(shù)據(jù)鏈路層，以前非常流行的連續(xù)的ARQ協(xié)議是面向連接的可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，所以，需要包含建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接過(guò)程，幀頭部包含序號(hào)字段，用于描述當(dāng)前傳輸?shù)膸木幪?hào)和接收方對(duì)收到的幀確認(rèn)，用FCS字段表達(dá)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，用確認(rèn)幀告訴發(fā)送方接收的幀是否正確。而當(dāng)前流行的PPP協(xié)議的幀格式中沒(méi)有序號(hào)字段，因?yàn)樗菬o(wú)連接的傳輸協(xié)議。同樣，以太網(wǎng)也是采用無(wú)連接傳輸協(xié)議，所以，以太網(wǎng)V2標(biāo)準(zhǔn)和IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)的MAC幀格式都很簡(jiǎn)單。實(shí)際上，無(wú)連接的傳輸協(xié)議并不一定就是不可靠的數(shù)據(jù)傳輸，像以太網(wǎng)本身傳輸很少出錯(cuò)，由于協(xié)議簡(jiǎn)單，所以網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率非常高。

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Interweave, Associate and Systematization:The Practice and Think about the Summary Course of Computer Network

ZHENG A-qi

(College of Computer Science &Technology, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China)

篇10

【關(guān)鍵詞】微機(jī)原理與接口技術(shù) 教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2013）32-0054-02

一 教學(xué)起點(diǎn)分析

1.教學(xué)需要

微機(jī)原理與接口技術(shù)是我院本科學(xué)生必修的一門(mén)課程，是研究微機(jī)基本工作原理及接口電路設(shè)計(jì)方法的重要課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用軟硬件知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力具有重要的意義，能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.學(xué)生情況

本課程涉及相應(yīng)的編程語(yǔ)言，根據(jù)實(shí)際情況，要求學(xué)生有一定的編程和讀程序的功底，但這部分對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)相對(duì)較難掌握，雖然在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程，有了一定的計(jì)算機(jī)操作和編程基礎(chǔ)，但這部分對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)還存在底子薄弱、動(dòng)手能力較低的問(wèn)題。因此，需要針對(duì)實(shí)際存在的問(wèn)題，制定滿足他們學(xué)習(xí)需求的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，雖然學(xué)習(xí)本門(mén)課程存在一定的困難，尤其是在指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言學(xué)習(xí)部分，但只要態(tài)度認(rèn)真，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)還是能夠?qū)崿F(xiàn)。

3.教學(xué)內(nèi)容

本課程由兩大模塊構(gòu)成，第一部分主要是介紹微型計(jì)算機(jī)的各部分構(gòu)件以及它們的使用方法；第二部分主要介紹了8088/8086的指令系統(tǒng)以及匯編語(yǔ)言的完整結(jié)構(gòu)。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，第一部分主要是理論知識(shí)，而第二部分的學(xué)習(xí)過(guò)程中，實(shí)踐性較強(qiáng)。學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)在于第二個(gè)模塊的學(xué)習(xí)中，如果積極引導(dǎo)大部分學(xué)生，可以保持較高的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。

二 教學(xué)目標(biāo)

1.總體目標(biāo)

通過(guò)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能闡述微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本方法，設(shè)計(jì)并上機(jī)調(diào)試匯編語(yǔ)言程序，概括微機(jī)與I/O設(shè)備接口電路的工作原理，設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器及I/O設(shè)備的接口電路，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他計(jì)算機(jī)知識(shí)和進(jìn)行硬件開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2.分類目標(biāo)

知識(shí)與技能：（1）解釋微機(jī)原理的基本概念。其中包括：數(shù)制及其編碼；微機(jī)的基本組成和工作原理；最小/最大模式和系統(tǒng)總線形成的概念。（2）會(huì)使用匯編語(yǔ)言編程及上機(jī)調(diào)試程序，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。其中包括：尋址方式；指令系統(tǒng)；順序、分支、循環(huán)及子程序結(jié)構(gòu)。（3）設(shè)計(jì)接口電路。其中包括：CPU與存儲(chǔ)器的連接；接口芯片與微機(jī)總線的連接應(yīng)用及初始化編程。

過(guò)程與方法：（1）通過(guò)課堂講授、分組討論等教學(xué)環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析，提高分析和解決問(wèn)題的能力。（2）通過(guò)對(duì)實(shí)際需求的分析和討論，設(shè)計(jì)出可行的解決方案，學(xué)會(huì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法和編程方法。（3）通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)程序調(diào)試的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能感受到計(jì)算機(jī)知識(shí)對(duì)生產(chǎn)、生活和工程技術(shù)的影響；關(guān)注計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)；養(yǎng)成獨(dú)立思考、刻苦鉆研、善于質(zhì)疑的良好習(xí)慣以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

三 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

第一部分：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。進(jìn)行二進(jìn)制運(yùn)算；復(fù)述BCD、ASCII碼的編碼方法；闡述CPU寄存器的結(jié)構(gòu)及作用、CPU引腳功能、存儲(chǔ)器分段與物理地址形成；闡述最小/最大模式的概念和系統(tǒng)組建、系統(tǒng)總線形成。

第二部分：8088/8086指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。區(qū)別8088尋址方式；解釋常用8088指令的功能；設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序；上機(jī)調(diào)試程序。

第三部分：存儲(chǔ)器系統(tǒng)。對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行分類；設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器的譯碼電路；繪制存儲(chǔ)器電路連接圖。

第四部分：輸入與輸出和中斷技術(shù)。說(shuō)明I/O端口編址方式；對(duì)I/O數(shù)據(jù)傳送方式進(jìn)行分類；利用給定模塊設(shè)計(jì)I/O接口電路；對(duì)I/O電路進(jìn)行初始化編程。

第五部分：常用外設(shè)及多媒體技術(shù)。說(shuō)出鍵盤(pán)的基本工作原理；知道LCD、LED的原理。

四 教學(xué)策略

在教學(xué)中，嚴(yán)格按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行教學(xué)。采用溫故知新的方式，每次在講新課之前復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容，每章結(jié)束時(shí)復(fù)習(xí)本章重點(diǎn)、難點(diǎn)，詳細(xì)解答課后習(xí)題中出現(xiàn)的問(wèn)題。在課程講授過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，盡量滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。

將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為課堂講授、上機(jī)實(shí)習(xí)、綜合設(shè)計(jì)、考核評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的差異和學(xué)生的特點(diǎn)，以理論知識(shí)為根本，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，從典型問(wèn)題的解決入手，剖析現(xiàn)象，得出結(jié)論，指導(dǎo)應(yīng)用。通過(guò)課堂講授使學(xué)生重點(diǎn)理解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、組成原理、程序及電路設(shè)計(jì)方法；通過(guò)課堂討論，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)；通過(guò)上機(jī)實(shí)習(xí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

五 教學(xué)進(jìn)程設(shè)計(jì)

根據(jù)課程特點(diǎn)和要求，課程教學(xué)由課堂理論教學(xué)和機(jī)房的講練結(jié)合教學(xué)兩部分組成。本課程共計(jì)70學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容分為八個(gè)部分，根據(jù)每個(gè)部分的教學(xué)內(nèi)容和難易程度，具體的教學(xué)實(shí)施安排見(jiàn)附表。

六 實(shí)施建議

1.教材和參考資料

微機(jī)原理與接口技術(shù)教材要以課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的目標(biāo)為選編指導(dǎo)思想。在滿足課程標(biāo)準(zhǔn)基本要求的前提下，教材內(nèi)容應(yīng)盡可能豐富，滿足不同學(xué)生的需要。

教材選編建議：適合本科學(xué)生的需要；突出實(shí)用性、前沿性；充分體現(xiàn)本課程的教學(xué)理念。

教材的使用建議：教師要善于結(jié)合實(shí)際教學(xué)需要，靈活地和創(chuàng)造性地使用教材，對(duì)教材的內(nèi)容、編排順序等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩峄蛘{(diào)整。

2.考核評(píng)價(jià)的主要方式

采取理論考試與上機(jī)考試相結(jié)合的方式進(jìn)行考核，理論

考試成績(jī)占70%，上機(jī)考試成績(jī)占30%。

3.教學(xué)保障條件建議