鉴于大家对其他类别十分关注，我们编辑小组在此为大家搜集整理了“ 计算机硬件教学的系统性与实践性探讨 ”一文，供大家参考学习!
计算机硬件教学是高校计算机科学与技术专业教学的重要组成部分,但目前对大多数高校而言又是很薄弱的部分, 其主要原因有三:(1)计算机硬件技术的发展极其迅速,造成了计算机硬件教材和实验设施的滞后性。处理器技术、存储技术及网络技术等每天都有新的进展和变化,但这些变化很难及时地反映到计算机硬件的教材和实验设备上,因此难以体现发展中的新技术和教材之间的关联。(2)计算机体系结构有很强的系统性,但计算机硬件理论和实践教学却缺乏系统性。目前,高校的计算机硬件教学大多是以课程为中心,而不是以计算机系统的整个体系结构为主线。(3)计算机科学与技术专业的培养目标要求具备软件和硬件设计的能力,前者一般能够较好地实现,而后者却很难达到,主要是因为当前的硬件实验设备大多是由实验箱构成,不能很好地体现硬件的设计性。因此,在充分学习计算机硬件的基本原理的基础上,如何结合计算机硬件技术的发展,并充分体现硬件技术的系统性和实践性,是当前高校计算机硬件教学所面临的重要问题;也是真正实现计算机科学与技术专业培养目标所必须解决的问题。下面从理论教学、课程设计和实验室建设三个方面来分析和探讨这一问题。
从教材建设入手,构建科学的计算机硬件教学体系目前,计算机科学与技术专业的硬件课程主要体现在以下两个方面:(1)教材内容划分不明确,相互重叠现象比较严重,比如:关于微型计算机基本原理和指令系统的内容在教材中几乎都有出现。(2)每门教材只注重了教材所涉及到的内容的逻辑性,而未考虑整个计算机硬件技术的系统性。构建科学的计算机硬件教材体系,要用发展的观点分析整个计算机硬件体系。在计算机技术发展的过程中,计算机硬件技术的基本原理和工作过程没有大的变化,其发展主要体现在两个方面:一是电子元器件的发展,计算机发展阶段的划分就是根据元器件的发展来进行的,因为电子元件是属于电子技术的范畴,所以不作讨论;二是计算机性能的提升,包括流水线、超标量及向量机及多处理机系统等。计算机的指令系统及相应的汇编语言是计算机硬件技术中“软”的部分,由于计算机硬件基本原理的不变性,所以它们的变化较小。
还有与计算机硬件紧密相关的技术就是接口与外设,这些更多的是体现在应用层面,所以发展变化较快。根据上述分析,可以按照图1来重新构造计算机硬件课程体系。图1中课程分三个层次,其中箭头表示课程之间的先后顺序。在课程的内容上,一、二层次应以基本原理为主; 第三层应体现计算机技术的发展。具体可以按如下方式划分硬件课程内容:(1)数字逻辑,该课程应弱化器件,强化逻辑电路的设计。除了传统的数字电路的内容外,还应增加与EDA 有关的内容。(2)微处理机的基本原理与汇编语言,该课程中 “微机基本原理”部分实际上是作为“汇编语言”的一个先导内容,因此其内容的设置应以“汇编语言”的需要为基础,不要涉及太多,否则又会与后面的课程的内容交叉,其中应包含指令系统的内容。(3)计算机的组成原理与设计,该课程内容主要包括计算机的组成部分,即:CPU、存储系统、系统总线、输入/ 输出系统等,其中要强调系统的设计。(4)微机接口与外设, 主要从应用的层面,可以根据技术的发展进行扩展,在安排该课程教学计划时可以预留与新技术有关的课时。(5)高性能计算机系统结构,该课程与“计算机组成原理与设计”一脉相承,主要是在计算机的基本组成上进行性能的提升,在内容上与计算机硬件技术发展的前沿紧密相关。
