计算机组成原理基本知识范文第1篇

摘要：本文介绍了天津大学计算机科学与技术专业在修订2007级培养方案时遇到的一些问题和采取的解决方案，给出了“离散数学”和“计算机组成原理”课程的具体调整办法。

关键词：专业规范；培养方案；离散数学；计算机组成原理

中图分类号：G642

文献标识码：B

1引言

在天津大学计算机科学与技术专业2005级之前的本科生培养方案中，一直没有设置专业方向。从2005级培养方案开始设置专业方向，包括计算机软件与理论、计算机工程、计算机网络与安全、可视计算与多媒体等方向。在修订2007级培养方案时，计算机科学与技术学院提出参照教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会制定的专业规范设置专业方向，将计算机科学与技术专业中的专业方向调整为计算机科学、计算机工程、计算机与信息技术等三个专业方向；软件工程方向放在软件学院的软件工程专业。计算机科学、计算机工程、计算机与信息技术三个专业方向的学生统一按照计算机科学与技术专业招生，培养方案按照专业方向分模块设置，学生在不同模块中自行选择。

尽管2005级培养方案和2007级培养方案都是分方向培养方案，但是在修订2007级培养方案时还是遇到了一些很难处理的问题。其中一个突出的问题就是，2005级培养方案中各个专业方向有相同的公共基础课和学科基础课，不同专业方向之间的差别主要体现在学科基础选修课上；而2007级培养方案中除了公共基础课完全一样外，由于各个专业方向对知识领域的要求各不相同，所以学科基础课在原来的课程框架下很难达成一致，加上有培养方案总学时的限制，使得问题更加突出。

2不同专业方向对知识领域的不同要求

为了便于比较计算机科学、计算机工程和信息技术三个专业方向对知识领域的不同要求，将专业规范中三个专业方向的知识领域要求集中在表1中。为了便于分析，将知识领域中相同或相近的知识领域进行归并，划分出11类知识领域。表1列出了专业规范中计算机科学、计算机工程和信息技术三个专业方向的知识领域和最小核心学时数。

从表1中可以看出，三个专业方向在知识领域的覆盖上差别不是很大，但是三个专业方向在对不同知识领域的要求方面差别比较明显。特别是表现在数学、电路与电子技术、程序设计基础、计算机体系结构和组织等学科基础知识方面的差别很大。三个专业方向在知识领域上显示出的这些差别，体现出了三个专业方向的不同侧重和不同要求。但是，这些差别，特别是表现在学科基础知识方面的差别，为制定计算机科学与技术专业分方向的专业培养方案带来了一定的问题和困难。

3不同专业方向对学科基础的不同要求

不同专业方向对学科基础的要求表现在很多方面，这里仅就离散结构和计算机系统结构与组织这两个知识领域的不同要求进行分析。

(1) “离散数学”课程

计算机科学方向给出的“离散结构”(CS-DS)为最少72学时；计算机工程方向给出的“离散结构”(CE-DSC)为最少43学时；而信息技术方向没有给出相应的课程，只是在信息技术基础(IT-ITF)课程中有不超过3学时的离散结构相关内容。表2摘录了专业规范中三个专业方向在离散结构方面的要求。从表2中可以看出，在计算机科学方向和计算机工程方向除了“图和树”这一部分内容的学时要求一样外，其他内容的学时要求都不一样。

(2) 计算机体系结构与组织

计算机科学方向给出的计算机体系结构与组织(CS-AR)为最少82学时；计算机工程方向给出的计算机体系结构和组织(CE-CAO)为最少63学时；而信息技术方向没有给出相应的课程，只是在平台技术(IT-PT)中包含了最少3学时的计算机组织和结构(PT.ao)，以及选修的硬件(PT.har)内容。表3摘录了专业规范中三个专业方向在计算机体系结构与组织以及数字逻辑方面的要求。

表面上看，好像计算机科学方向对计算机体系结构与组织知识领域的要求比计算机工程方向的要求还要高，但是仔细分析就会发现在计算机科学方向的计算机体系结构与组织(CS-AR)知识领域中包含16学时的数字逻辑与数字系统(AR1)知识单元，而计算机工程方向的计算机体系结构和组织(CE-CAO)知识领域中并不包含数字逻辑与数字系统的内容，而是把数字逻辑单独作为一个知识领域看待，在计算机工程方向中数字逻辑(CE-DIG)为最少57学时的知识领域。

如果计算机科学方向和计算机工程方向都考虑数字逻辑内容的话，那么计算机工程方向的数字逻辑(57学时)加上计算机体系结构和组织(63学时)就是最少120学时，远远大于计算机科学方向的最少82学时；如果计算机科学方向和计算机工程方向都不考虑数字逻辑内容的话，计算机科学方向的计算机系体结构与组织(82学时)减去数字逻辑与数字系统(AR1,16学时)就是最少66学时，与计算机工程方向的最少63学时基本相等。

4制定分专业培养方案时提出的解决方案

通过前文的分析，三个专业方向之间的差别已经很清楚了。在培养方案制定过程中，如何在体现专业方向之间差别的同时，还能有一个比较合理的课程体系的支撑就是需要解决的关键问题。

(1) 信息技术专业方向知识领域要求的调整

在研究专业规范中的信息技术专业方向知识领域时，明显感觉到如果完全按照专业规范的要求，很难把信息技术专业方向与计算机科学专业方向和计算机工程专业方向统一到一个专业培养方案下。所面临的主要问题是信息技术专业方向在很多被认为是计算机科学与技术专业非常基础的知识单元的要求方面明显少于计算机科学和计算机工程专业方向。同时也发现信息技术专业方向知识领域的最小学时数只有290学时，远远少于计算机科学专业方向(560学时)和计算机工程专业方向(551学时)的最少学时数要求，估计是为安排特定应用领域相关内容留出的空间。

我们有这样一个认识，即信息技术专业方向无论如何都应该具有计算机科学与技术专业的核心基础知识。基于这样的认识，对信息技术专业方向知识领域的要求提出了如下调整原则：在核心的知识领域，取计算机科学和计算机工程两个专业方向中相同知识领域要求低的作为信息技术专业方向的知识领域要求,实际上是在计算机科学与计算机工程两个专业方向之间取了一个折中。对信息技术专业方向知识领域进行这样的调整，加强了信息技术专业的核心基础知识，同时不会带来明显的问题。

(2) 离散数学课程的改变

在天津大学计算机科学与技术专业，以往设置的离散数学课程是按照课程内容的先后顺序划分为离散数学I和离散数学II，共计80学时。从表2可以看出，计算机科学和计算机工程两个专业方向在离散结构知识领域中知识单元的覆盖面基本相同，只是对不同知识单元的程度要求和学时要求上有所差异；信息技术专业方向对离散结构要求很少，按照前文提出的调整原则，基本上可以靠拢到计算机工程专业方向的要求上。

基于这样的认识，为了在课程体系上能够尽可能满足各个专业方向各自的要求，将离散数学课程从原来的按内容的先后顺序划分课程的方法，改变为按内容难易程度的分层次划分课程的方法，即开设一门离散数学导论(48学时)和一门离散数学(64学时)。离散数学导论为各专业方向必修课，能够满足计算机工程方向和信息技术方向对离散结构知识领域中知识单元的要求；离散数学为计算机科学方向限选课，离散数学课程在离散数学导论课程基础上对一些知识单元做更深入的介绍，从而达到计算机科学方向对离散结构知识领域中知识单元的要求。

离散数学课程的这种改变面临着两个主要问题，一是没有现成的、适合于离散数学课程的教材，因此缺少合适的教材是离散数学课程的一个问题；二是离散数学为了课程内容的连贯性，不得不花一些时间重复离散数学导论课程中已经讲过的部分内容，从而导致离散数学总学时增加的问题。

(3) 计算机组成原理课程的改变

在天津大学计算机科学与技术专业，计算机体系结构与组织知识领域的内容一直都由两门独立的课程支撑，即计算机组成原理课程(88学时)和计算机体系结构课程(24学时)。但是计算机组成原理课程需要有数字逻辑课程(64学时)作为基础。根据对专业规范中计算机科学方向和计算机工程方向各自对计算机体系结构与组织知识领域要求的分析和理解，并且把信息技术专业方向对计算机体系结构与组织知识领域的要求靠拢到计算机科学专业方向的要求上，提出了一种兼容各个专业方向的课程调整方案。

课程的调整主要体现在两个方面：一是在计算机组成原理课程内容中增加一些数字逻辑与数字系统的内容，大致可以覆盖CS-AR.AR1的主要内容，使得计算机组成原理成为一门不依赖于数字逻辑课程的独立课程；二是将原来计算机组成原理课程中涉及到的有些体系结构的内容适当简化，比较深入的内容留给计算机体系结构课程讲述。经过这样的增删调整后，计算机组成原理课程的总学时基本保持不变。

课程体系的调整主要体现为计算机组成原理(88学时)作为各专业方向必修课；数字逻辑课程(64学时)和计算机体系结构课程(40学时)仅作为计算机工程专业方向必修课，总学时从原来的176学时增加到192学时。

对课程和课程体系进行这样的调整后，主要面临着两个问题，一是由于数字逻辑课程和计算机组成原理课程在数字逻辑知识单元存在着一部分重复内容，使得计算机工程专业方向的学生在数字逻辑课程和计算机组成原理课程中会重复学习数字逻辑知识单元中的部分内容；二是由于计算机组成原理中的一些与体系结构相关的内容被简化，同时计算机体系结构课程又仅作为计算机工程专业方向的限选课，使得计算机科学方向在计算机体系结构与组织知识领域的要求有所降低。

5总结

在学习和研究教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会制定的专业规范和CC2005基础上，结合天津大学计算机科学与技术专业的定位和多年的教学积累，提出和制定了天津大学计算机科学与技术专业本科生2007级分专业方向的培养方案。本文介绍的信息技术专业方向知识领域要求的调整、离散数学课程的改变和计算机组成原理课程的改变等只是我们在制定分专业培养方案过程中遇到的很多问题的一部分，也是我们研究讨论比较多、认识比较深的几个问题。由于2007级分专业培养方案刚刚开始执行，具体效果和存在的问题都还有待实践的检验。

感谢教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会秘书长蒋宗礼教授在我们研讨和制定培养方案过程中两次到天津对专业规范进行的讲解和指导。

计算机组成原理基本知识范文第2篇

关键词：计算思维；大学计算机基础；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7672-02

1 概述

2006年，美国卡内基・梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授在《Communications of the ACM》杂志上提出了计算思维（Computational Thinking）的概念，即“运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为”，并提出计算思维应是在阅读、写作和算术之外的另一个重要的基本能力，倡导在计算机基础教育中加强计算思维能力的培养，随后，国内外著名高校普遍对在非计算机专业学生中培养计算思维能力有了充分的关注和认可。

回顾国内大学非计算机专业计算机基础教学的发展历程，1997年，教育部颁发了“加强非计算机专业计算机基础教学的工作意见”（简称155号文件），明确提出高校将计算机课程纳入基础课的范畴，并且提出了计算机基础教学的三个层次（即计算机文化基础、计算机技术基础和计算机应用基础）。随后又颁布了“关于进一步加强高等学校计算机基础教学的几点意见”，提出了高校当前计算机教学的1+X体系，并给出了具体的教学基本要求。

如何将计算思维能力的培养融入到高校计算机基础教学中，已经成为一个重要的教学改革课题，现就计算思维能力的培养和大学计算机应用基础课程的教学设置，提出一些想法。

2 当前“大学计算机基础”课程教学中存在的问题

2.1 课时安排的问题

教育部关于“关于进一步加强高等学校计算机基础教学的几点意见”明确提出了“大学计算机基础”课程的教学目标，即“了解计算机的硬件结构与组成原理、了解操作系统的功能与其中一些重要概念、了解计算机网络、数据库、多媒体等技术的基本概念、技术和应用”。并且给出了具体的教学内容和要求，和课程实施建议，教学总学时64课时，其中讲课32-48课时，上机32-16学时。

在近年的教学实践中，教学内容和进度大致安排如下：

1） 理论知识

（1） 计算机概述，介绍计算机和电子技术的发展历史和二进制的基本运算，6学时。

（2） 计算机组成原理，介绍CPU、内存、输入/输出设备的基本工作原理，6学时。

（3） 计算机软件，介绍操作系统、算法和程序设计语言，6学时。

（4） 计算机网络，介绍数据通讯知识、TCP/IP协议作用、因特网服务，6学时。

（5） 数字媒体技术，介绍文本、图像、音频、视频的原理和方法，6学时。

（6） 信息系统与数据库，介绍信息系统的开发和数据库的操作，6学时。

2） 上机操作

学习Office办公自动化相关的软件的操作和使用，包括Word、Excel、Powerpoint、Frontpage、Access，共五个应用软件，上机30学时，平均一个应用软件上机操作6学时。

在上述教学安排的具体实践中，上机操作部分能较好的达到预期的目标，通过安排的教学内容的学习和练习，学生基本能掌握相应软件的基本操作，达到相应软件的使用要求，并且能达到相应的国家（或省级）计算机等级考试一级考试的操作要求。

在理论知识教学的实践中，存在一些问题，最大的问题就是预期目标和实际效果的脱离，从教学内容的安排中能看出，各章节计划课时平均只有6学时，其中还需要穿插安排上机操作的课堂讲解，所以实际的各章理论知识的课时不足6学时。在短短6个学时不足的课堂教学中，很难真正完成相应章节基本知识和理论的讲解，同时，学生也很难在这样短的时间里领会相应章节的基本知识和基本原理。

教育部“关于进一步加强高等学校计算机基础教学的几点意见”中提出，“大学计算机基础”课程应该类似于大学物理、大学化学等其他基础课程，内容较为稳定、规范和系统。

但是在实际教与学中很难达到这样的目标，仅就知识概念而言，“大学计算机基础”理论知识几乎涵盖了计算机专业的大部分知识概念，各章节在不足6学时里，仅仅概念的陈述都很难做到透彻，更不要说深入细致的讲解和反复的练习和巩固了。实际的教学状况往往是，教师在课堂上赶进度，而学生往往反映听不懂、或者听不透，来不及消化、理解和记忆，甚至使得一部分学生对课堂学习失去兴趣，对课程学习目标茫然。这种状况亟待解决，课程的学习效果，与课程内容的科学设置密切相关，有必要重新审视“大学计算机基础”课程内容的设置和安排是否合理和科学。

2.2 教材内容组织的问题

目前各高校“大学计算机基础”教材版本较多，基本都是按照教育部的颁布的对该课程的教学基本要求组织编写的，其内容基本都是计算机专业各门课程的简化和浓缩，其中涵盖了“计算机组成原理”、“数字逻辑”、“算法与程序设计”、“操作系统原理”、“计算机网络”、“多媒体技术”、“数据库原理与应用”等课程的基本知识和概述，这些课程中，每一门课程的学习都需要50-60课时以上的学习时间，“大学计算机基础”课程教材内容，相当于把300-400课时以上的多门课程的内容，压缩到一门课程中，要求在30-40课时中掌握，即使只是要求掌握最基础的部分，也是很难做到合理安排的。

目前各版本的教材的内容，基本就是大量名词和概念的简单罗列，知识体系不够完整和科学，加上计算机科学发展迅速，知识更新很快，一些课本知识很容易变为陈旧，很难做到像大学数学、物理、化学那样稳定、规范和系统，学生在阅读教材时，容易陷入“似懂非懂”的状态，或者只能是“走马观花式”阅读，很难做到对具体内容的透彻理解和掌握。

如何组织好“大学计算机基础”课程的教材内容，做到像大学数学、物理、化学课程那样的稳定、规范和系统，这也是一个需要研究的课题。

3 结合计算思维能力的培养探讨“大学计算机基础”课程内容设置

大学课程教学的目的是为了让学生掌握知识和原理、提高解决问题的能力，所谓“学以致用”，即为了实际应用而学习，所以是否能解决实际问题，成为检验学习效果的一个重要考量，所以课程内容的设置，应该以“可理解的、可运用的、可验证的”作为选取思路。

其中“可理解的”知识，是指学生在已有知识储备情况下，确实能理解其含义。“可运用的”知识，是指该知识能解决一些典型问题；“可验证的”是该知识能用来举一反三，解决实际工作或者未来工作的一类或者几类问题。

计算思维能力的培养，之所以受到关注和认可，是因为计算思维强调运用计算机科学中的概念与方法来解决现实中的各种问题，符合“学以致用”的理念，当今世界，计算机技术在各行各业都有应用，各行各业的专业人员都需要学习和掌握计算机的使用，更需要运用计算机科学中的解决问题的方法和思路来解决各自专业中的问题，所以计算思维能力的培养和大学计算机教学的目标是一致的。

计算思维的核心是“抽象与分解”，结合大学计算机基础课程的内容，也需要“抽象和分解”，简单的说就是需要提取课程中的基本原理，重点介绍，化简和舍去无用的枝叶，以是否能解决实际问题作为目标，改革课程内容的设置。

将课程内容的设置分为两部分，理论课讲解不变的理论，实验课实践最新的计算机应用。具体来说，针对理论学习和实验操作有如下两个建议：

3.1 在理论课中保留不变的理论

对计算机科学来说，不变的部分是计算机组成原理，即“程序存储控制”原理，几十年来没有变化，算法的基本思想几十年来没有变化，而这些基本原理正是计算思维中的重要思想方法，将这些计算思维的基本原理，作为理论知识，通过课堂详细讲解，要求达到理解和能运用计算思维解决和分析实际问题的程度，即在理论课上只讲计算机组成原理和算法的基本思想。

3.2 把变化快的计算机具体应用技术安排在上机操作中

计算机科学的应用技术，往往更新较快，例如，计算机网络应用、多媒体技术应用、数据库应用，这些知识内容变化快，新的技术不断涌现，旧的技术很快淘汰，对于这部分内容不必详细讲解，只需通过安排相应的实验操作，尽量选取最新的应用技术，让学生在实践中去体会和掌握。同时，对于新的技术应用也可结合不同专业应用的需要，以开设选修课的方式进行安排。

3.3 教材内容的组织

对于教材内容的组织来说，同样分为两个部分。要求理论教材内容少而精，充实符合计算思维的计算机科学基本思想，即计算机硬件的基本原理和软件（算法）的基本思想。将变化更新快的计算机应用技术部分，放在上机操作指导当中，在上机操作课中，简单介绍概念，强调通过实际操作，解决实际问题，来体会和了解和认识计算机最新的应用技术。

4 小结

本文探讨了将计算思维融入当前的“大学计算机基础”课程教学当中，尝试提出一种教学改革思路，即在理论课上保留和加强计算思维能力的培养，而将计算机应用技术和知识放在实验操作中去学习和体会。

计算机组成原理基本知识范文第3篇

关键词：精品课程；课程建设；教学方法

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，结合我国的实际情况，确定了我国计算机科学专业的15门核心课程、计算机工程专业的16门核心课程、软件工程专业的24门核心课程和信息技术专业的15门核心课程，并给出了各专业包括的知识领域及知识单元。按照各个专业方向核心知识体系的要求，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。2008年4月国家教育部公布，从2009年起，计算机专业考研中的专业基础课实行全国统一命题，专业基础课由数据结构(占45分)、计算机组成原理(占45分)、操作系统(占35分)、计算机网络(占25分)四个部分组成，并于2008年8月公布了统一的考试大纲。

计算机组成原理是计算机科学与技术的核心专业基础课，是学生接触的第一门较全面地介绍计算机组成及工作原理的硬件课程，它与数据结构、汇编语言程序设计、微机接口技术、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机控制技术等计算机学科核心课程关系紧密。要建设一门既符合CC2005核心课程知识体系，又符合研究生入学考试全国统考大纲要求的计算机组成原理精品课程就显得格外重要。为此，本文从课程建设的定位与目标出发，从精品教材建设、教学内容规划、实践创新能力培养、教学方法与手段改革和教学团队建设等方面进行了探索与实践。

1　课程的定位与目标

计算机组成原理课程的定位是以基础理论知识为本、实践以及应用并重、反映学科最新成果、兼顾不同层次对象，培养学生科学思维、工程应用以及创新能力的精品课程。

课程的教学目标是通过该课程的学习，使学生理解计算机的组成和工作原理，掌握计算机整机设计的思想和方法，以及提高计算机整机性能所采用的核心技术，培养学生整机调试、故障分析、故障检测与故障排除的能力，为今后学习微机接口技术、计算机体系结构、计算机网络、并行与分布式处理等课程及计算机系统的硬件研究打下坚实的基础。

2　课程的内容和过程

2.1　建设精品教材，满足专业规范和考研大纲要求

通过分析CC2005、高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)和计算机科学与技术专业研究生入学考试专业基础课全国统一命题考试大纲对计算机组成原理知识点的要求，我们新编了《计算机组成原理》教材，并于2009年2月由西安电子科技大学出版社正式出版。该教材在系统地讲述计算机最基本的组成和工作原理、分析方法和设计技术的同时，还介绍了有关的先进技术在计算机组成方面的最新进展。教材具有基础性强、内容组织合理、取材先进、注重实践、便于自学等特色。实践证明，新教材的使用加深了学生对计算机组成和工作原理的理解，提高了学生的学习兴趣和独立思考的能力，收到了良好的学习效果。

2.2　合理规划教学内容，注重基础理论知识与新技术的结合

根据计算机组成原理的定位和教学目标，以及计算机科学与技术专业教学指导委员会给出的专业规范和研究生全国统考大纲的要求，我院将此课程规划为72学时，其中实验占12学时，讲授占60学时，课程设计单独占32学时。基础理论知识及讲授学时规划如下。

1)计算机系统概论部分占4学时，主要讲授计算机的发展历程，计算机系统层次结构，计算机系统的组成，计算机的工作过程，计算机性能，计算机的典型分类方式。

2)运算方法和运算器部分占12学时，主要讲授数值数据和非数值数据的表示方法，定点数的运算方法和运算器，浮点数的运算方法和运算器，数据校验码。

3)存储系统部分占10学时，主要讲授存储器的基本概念，半导体随机读写存储器和半导体只读存储器的组成及工作原理，半导体存储器的容量扩展，双端口RAM，多模块交叉存储器，相联存储器，Cache存储器，虚拟存储器。

4)指令系统部分占8学时，主要讲授指令系统的发展与性能要求，指令格式，指令和数据的寻址方式，指令格式的分析与设计，CISC、RISC、退耦CISC／RISC和后RISC的基本概念。

5)中央处理器部分占12学时，主要讲授CPU的功能和组成，指令周期，时序产生器，微程序控制器，硬连线控制器，流水线技术。

6)总线结构部分占6学时，主要讲授总线的基本概念，总线标准，总线仲裁和总线通信。

7)输入／输出设备部分占4学时，主要讲授典型输入／输出设备的工作原理和常见的性能指标。

8)输入／输出系统部分占4学时，主要讲授I／O系统的基本概念，I／O接口的功能和基本结构，I／O端口及其编址，以及I／O设备数据传送控制方式。

为了让学生了解理论知识在新一代计算机系统中的应用，我们在计算机的发展趋势、计算机的典型应用、指令系统的发展、提高单机系统指令级并行性的措施、总线标准举例等知识点中引入了近几年来较新的计算机技术。例如在“提高单机系统指令级并行性的措施”这一知识点中，我们分别补充介绍了在单机系统中目前比较广泛使用的五种技术，即超标量、VLIW、超流水、超标量超流水、EPIC技术，并简要介绍了这些技术在现代微处理器中的具体应用。

2.3　加强综合性和创新性实践环节，培养学生的实践创新能力

计算机组成原理课程不仅是一门理论性很强的专业基础课，而且也是一门实践性很强的实践课程。要清楚地理解计算机组成原理的精髓，亲自动手进行计算机各部件和模型机设计是相当重要的。我们通过加强综合性和创新性实践环节，不仅让学生理解了抽象的概念及原理，而且也提高了学生分析问题、解决问题的能力，以及实际动手的能力。

这门课程的综合性实验项目包括数据通路实验、操作控制器实验、高速ALU设计实验和浮点运算器设计实验，其目的是为了让学生掌握计算机运算部件、控制部件的组成和工作原理，加深学生对理论知识的融会贯通与理解，锻炼运用EDA技术进行计算机硬件设计的能力和硬件调试的能力。

创新性实践环节单独安排为一个课程设计，其内容是运用理论知识、硬件描述语言和EDA软件QuartusII进行模型机的设计。尽管在理论教学时，已分章节介绍了计算机的组成、指令的解释过程、指令周期、微指令格式、微程序的设计方法，以及时序控制方式和微处理器的设计步骤，但是实现相同的功 能，在微处理器的内部结构设计时方法也是多种多样，比如微处理器内部寄存器的个数设置、是否采用片内指令Cache和数据Cache，采用什么样的指令格式和寻址方式、设计哪些指令、指令如何解释、采用微程序操作控制器还是硬连线控制器、是否采用流水线技术等。创新性实践环节涉及的知识面广、设计方案多样、设计方法灵活，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力和实践创新能力。

2.4　科学合理地改进教学方法，提高教学质量和教学效果

教学内容的组织采用了整体“自顶向下”、细节“自底向上”的教学方法，从计算机硬件系统入手到分别介绍计算机硬件的五大部件及相互联系，再将内容的展开，分别讲授每一个部分的组成和工作原理。在涉及到各组成部分具体细节的知识点时，采用了“自底向上”的教学方法，讲授内容由浅入深、循序渐进、由简单到复杂，在讲清基本概念和基本原理的基础上，再进行分析和设计。这种教学方法既让学生正确理解和掌握了各部件的组成及工作原理，让学生掌握了计算机中各部件的设计方法和相互之间的联系，建立了整机的概念。

教学任务的安排是将不同的专业分别定为一个教学班，以小班上课的方式进行，促进了讲授、提问、讨论、练习等多种教学方式的开展。同时要求每个教学班的主讲教师必须参加理论课的辅导工作，并要求每个实验必须参加一批实验辅导。青年教师必须先经过实验辅导和理论课辅导两年后，才能根据试讲情况确定其是否能胜任主讲教师资格。理论课辅导教师主要负责作业批阅、答疑、上习题课、网上教学交流等工作，实验课辅导教师主要负责讲授实验目的、实验要求、实验内容、实验步骤，并指导学生完成实验的全过程。

教学方法的改进，有助于各专业主讲教师根据本专业的课程结构和学生能力水平，以及课堂交流、作业和辅导、实验操作等情况的反馈信息，及时将出现的问题与所有学生沟通，以便随时调整教学方法、教学进度和补充教学内容，提高了教学质量和教学效果。

2.5　利用现代化教学手段，提高学生的学习兴趣和学习主动性

利用课件教学，使得计算机各部件抽象的工作原理直观地展示在学生面前，大大地增加了课堂教学的信息量，提高了学生的学习兴趣。例如通过动画模拟机器指令的取指和执行过程，来解释中央处理器的组成和工作原理，让学生更直观地了解CPU内部控制信号的产生、指令和数据的流动过程、在指令执行过程中CPU内部各寄存器的变化情况等。通过使用QuartusII仿真软件进行实践教学，可以清楚地理解CPU的组成和详细设计，可以将CPU的顶层电路图逐层解剖，看到CPU内部的各组成部分及VHDL描述。通过微处理器执行某一个具体功能的机器语言程序，调出仿真波形，可以让学生清楚地看到CPU内部程序计数器、地址寄存器、指令寄存器、微地址寄存器、通用寄存器、数据暂存器、状态条件寄存器、主存储器、输出总线的内容随着时间的推移而发生变化的情况，将理论教学与实际设计充分结合，提高了学生的学习兴趣。

通过课程网站辅助教学，丰富的教学资源和交互式教学平台提高了学生的学生主动性，促进了师生之问的互动。课程网站采用Dreamweaver MX、Flash MX、Photoshop、ASP和SQL Server等软件开发，为学生提供了全方位的学习辅导支持，包括教学大纲、学习指导、教学视频、课件下载、在线测试、难点解析、动画演示、虚拟实验室、在线答疑、学生论坛等。这些内容可以帮助学生全面地理解和掌握计算机组成原理课程的教学内容，了解该课程涉及的新知识和新技术。

2.6　建设合理的教学团队，重视对青年教师的培养

建设由课程负责人、主讲教师、辅导老师和实验指导教师组成的教学团队是极其必要的。我们的计算机组成原理课程教学团队由8名教师组成，主要成员均长期从事本课程及相关课程教学和相关课程的教学和学术研究，其中教授1人、副教授3人、博士1人、硕士6人；35～45岁年龄段的中青年教师占75％，具有计算机相关专业教育背景7人、通信相关专业教育背景1人，所学专业涵盖了计算机应用技术、通信与信息工程、自动控制等。教学团队成员分别来自上海理工大学、中山大学、桂林电子科技大学。在知识结构、年龄结构、职称结构、学缘结构等方面形成了较合理的结构配置，教师队伍在理论教学、教学研究和学术研究等方面已开展了较多卓有成效的工作。

课程教学团队充分发挥高学术水平和高教学水平骨干成员的传、帮、带作用，通过合理规划、创造条件、培育环境、严格要求等多种机制，实施青年教师的培养，具体措施包括选派青年教师到国内知名大学参加培训、实行骨干成员为核心的导师制、组织开展教研讨论和科研活动。

通过以上措施，青年教师得到迅速成长、能够很好地胜任本课程的教学任务。在近几年的学生评教中，教学团队的学生评教成绩一直保持在优良以上，深受学生欢迎。近五年来，课程组承担和完成了国家自然科学基金、广西自然科学基金和横向科研项目16项，发表学术论文24篇(EI、ISTP收录10篇)，出版专著／教材4部，获得计算机软件著作权4个；承担教学改革与教学研究项目10项，发表教学研究论文16篇，获得教学改革与研究成果7项。

计算机组成原理基本知识范文第4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输出过程，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：

计算机组成原理基本知识范文第5篇

关键词：教学手段；教学模式；教学内容

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10862-02

1 引言

计算机组成原理是计算机专业学生的核心硬件课程，属于必修的专业基础课，在人才培养目标的定位上起着举足轻重的作用。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，使学生在熟悉计算机各功能部件的基本组成及工作原理的基础上，掌握计算机的工作过程及各部分之间的联系，明确数据流和控制流在机内的流动，从而建立起整机概念，为学习其它专业基础课和专业课打下一个良好的基础，并通过面向问题求解能力的培养提高学生的创新能力。理论教学注重培养学生基本问题的解决方法、基本系统的分析方法、设计方法，从而掌握基本的计算机理论与概念。实验教学注重培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力，从而提高学生的系统设计方面的能力。同时，该课程是国内许多高校的考研课程，学好本课程也为今后学生报考研究生打好基础。

针对课程特点，我认为要上计算机组成原理这门课可以从教学手段、教学内容和教学模式等方面进行改革。

2 教学手段

高等教育当前面临着一个新形势，1998年以来，在政府及社会各界的努力下，高等教育有了巨大的发展，普通高校在校大学生的人数从1998年的628万增加到2006年的1600万，但是高等教育的师资却几乎没有增加或增幅不大。在学生急剧增加而师资增加不多的情况下，这实际上是一种挖潜式的、最大限度利用原有资源的一种扩招，这就势必要求进一步解放思想，想新的措施，采取新的办法，进一步采取新的手段开创新局面，才能解决这样一个大量的学生的需求和比较少的教师资源之间的矛盾。

2.1 多媒体教学手段

该课程课时由原来的4学时压缩到3学时，而且计算机的发展日新月异，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。因此很有必要采用多媒体教学手段，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。但是由于多媒体信息量太大，有时候最好与板书相结合，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。

2.2 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、哈佛结构芯片、新的总线技术、ASIC、VHDL等）也必须加进去，而教改又压缩了课内学时，这些要求在有限的课堂教学时间内无法满足，为此有必要开发课程网站以提供有利支撑。通过网站，教师可以把上课的讲义放到站上供学生浏览或下载；同时可以通过网站布置作业，学生通过网站提交作业，教师在线进行批改；另外教师还可提供在线答疑以便了解学生的掌握情况等。

2.3 实验教学手段

2005年学校购进南京伟福公司的Cop2000实验仪，该实验仪软件集成编辑器，汇编器、调试器，可完全模拟实验机的所有功能，具有独一无二的“模拟调试”能力。“模拟调试”为让实验室向学生寝室、实验课时向业余时间延伸提供了条件，同时也确保了实验室的有效管理，因为“模拟调试”只需给学生一张光盘即可，并可任意复制。

同时Cop2000在硬件上对用户的实验设计也具有完全的开放性。Cop2000的运算器和控制器都采用EDA技术设计，随机出厂时，已经提供了一套已装载的方案，用户如不满意，自己可用Xilinx公司的软件进行设计，并通过JTAG口下载。

目前市场上大部分实验仪都引进了EDA技术，也就是通过EDA技术来实现组成原理中的大部分实验包括验证性实验和设计性实验；借助Cop2000实验仪软件和硬件的先进性，大部分的实验学生都可以在宿舍完成，这样实现了硬件实验软件化的目的，学生在学习组成原理的同时，不知不觉学会了嵌入式系统中的一部分知识，为今后的课程打下了一定的基础。

3 教学模式

“教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下，在一定环境中教与学活动各要素之间的稳定关系和活动进程的结构形式”。所以教学模式是教学思想，教与学理论的集中体现。改变教学模式必将导致教育思想、教学观念、教与学理论的根本变革，甚至引起教育体制的根本变化。

3.1 小组合作学习

小组合作学习在形式上成为有别于传统教学一个最明显特征。它有力地挑战了教师＂一言堂＂的专制，同时也首次在课堂上给了学生自主、合作的机会，目的是培养学生团体的合作和竞争意识，发展交往与审美的能力，强调合作动机和个人责任。但是在小组合作学习课堂中缺的不是活泼有余的教学情境，不是热热闹闹的教学气氛，也不是表面的小组合作形式，而是充分利用小组合作学习提高教学效率的小组合作学习理论和策略。那么，如何使小组合作学习确确实实落到实处，获得良好的效果呢？

在教学实践中我悟出教学中不能为了合作学习而进行合作学习，应根据教学内容和学生的实际情况选择恰当的时机进行，才能发挥其最大的作用。

总之，小组合作这种学习方式符合学生乐于交往的心理需求，符合课改精神，有利于调动起全体学生参与到学习的全过程，也有利于培养学生团结协作和社会交往的能力。但一切均应从实际效果去考虑，防止走过场。

3.2 实施探究性学习的形式

探究性学习是指通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能的学习方式。实施探究性学习的形式有两种：一是“动手做”学习，在这种方法的学习中，通过设置适当的课程设计活动和任务，使学生投入到真实的设计实践中去，在亲自动手操作的实践过程中学习知识，掌握科学的思维方法，培养对科学的积极态度。在这一过程中，学生们通过亲自参加活动、实验、讨论而自主构建知识。教师可以提出建议引导学生而不是替代他们去做。二是情境探索学习，此类学习形式是以“例题+ 问题+ 小结”的形式组织学习材料，使学生自主地获取知识。采用这一方法，教师不需要通过讲解传授知识，而是为学生创造良好的学习条件，引导学生通过考察实例和解决问题，自主地归纳和发现所学的知识[6]。

4 教学内容

多年以来，我国高校计算机教育是按照培养计算机科学研究者来进行的，我国高校的计算机教材，通常都是偏重于所谓的理论教育和素质教育，即注重讲授知识产生的来龙去脉和体系背景，而忽视了新技术的日新月异的突破和发展。当计算机技术以一日千里的速度迅猛发展，而高校计算机教学却仍然停留在计算机技术的初期阶段，目前高校基本上是围绕基础理论加通用PC机来进行计算机教学的。事实上计算机技术已获得了空前的发展，其应用已渗透到社会生产、生活的各个方面。伴随着计算机技术与行业应用的紧密结合，通用PC已经不再是IT舞台的主角，像嵌入式计算机系统、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。抓住计算机发展的新趋势，我们在教学内容上相应地做了一些探索。

4.1 教材使用与建设

课堂教材：我们广泛选用国内名校名家的教材，并优先选用国家优秀教材。如：《计算机组成原理》，唐朔飞编，高等教育出版社；《计算机组成原理》，白中英编，科学出版社；等。但是，我们也不拘泥于教材，课堂教学中根据不断变化的新形势增添新内容，补充新知识，既为同学们学习后续课程创造好条件，又适当地保证教学内容的先进性。

配套实验教材：根据实验教学的需要，自编了《计算机组成原理》实验指导书，实验教材将随着实验内容和实验设备的变化，重新编写更新，一般每两年修订或更新一次。

目前课程组准备自编适合自己学生和特色的教材，希望新教材能囊括计算机近年来快速发展的新知识、新技术。

4.2 促进学生主动学习的扩充性资料使用情况

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。为了开阔学生的视野，我们随时整理计算机硬件发展的前沿知识，以电子文档的形式发给学生，网站建成后，则把它们挂在了网上，由课程组指定专人及时更新。

我们初步建立了“计算机组成原理”教学网站。网站提供了许多扩充性资料，供学生开展课后复习和主动学习。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等。借助网站，学生可以根据自己的学习情况，选择所需内容随意阅读，还能灵活方便地与老师进行交互。网站的建立，很好地满足了学生主动学习的需要。本课程还提供了许多国内外与“计算机组成原理”相关的教学资源，包括网站、参考文献资料、教材、PPT讲稿等。

4.3 配套实验教材

编写实验教材的目的在于加强课程实践教学环节的教学指导。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，从而提高学生的自行设计、调试分析不同电路的工作能力，达到在实践教学中应用理论知识的目的。借助实验教材，可使学生步步为营，层层加深，最后使学生将原理知识系统掌握，全面贯通，同时可使他们积累一些实验经验和技巧，熟悉一些中大规模集成电路的使用及分析方法，为开设的实验和今后的工作打下坚实的理论基础。

5 结语

通过几年来的实践，我们深化了教学改革，提高了教学水平，完善了教学质量，促进了课程的建设与发展。这对培养学生的硬件设计能力和解决实际问题的能力起到了积极作用，为学生学好后续课程、从事工程设计工作打下了良好的基础。但是教学改革涉及的面很广，社会的发展需要改革，科技的发展和学科的建设需要改革，广大学生和教师自身的发展也需要改革;而且教学手段、教学内容、教学模式的改革是相互关系的，方法上的改革必然牵动内容，内容上的改革必然推动体系更新，反之亦然。因此教学改革不会一蹴而就，它是一个逐步深化的长期过程。教学改革的效果应该是教学质量的不断提高和教学效率的不断上升[2]。

参考文献：

[1]王化兰.计算机组成原理实验教学模式的改革[J].实验室研究与探索.1999（5）：40-42.

[2]徐爱萍，刘建英，吴松梅.计算机组成原理课程教学改革研究[J].重庆：高等建筑教育.2004（1）：54-55.

[3]唐景莉，温小乐.教育部高教司司长谈高教“质量工程”[DB/OL]. .

[4]唐朔飞主编.计算机组成原理.北京：高等教育出版社[M].2000.

[5]白中英主编.计算机组成原理.北京：科学出版社[M].2000.