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计算机系统原理及应用论文

2023-02-11 02:55 来源:学术参考网 作者:未知

计算机系统原理及应用论文

计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。下面是我给大家推荐的计算机组成原理相关论文,希望大家喜欢!

计算机组成原理相关论文篇一

《浅谈计算机组成原理》

摘要:计算机组成原理是计算机科学与技术专业的主干硬件专业基础课,本书突出介绍计算机组成的一般原理,不结合任何具体机型,在体系结构上改变了过去自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,即采用自顶向下的分析方法,详述了计算机组成原理,使读者更容易形成计算机的整体概念。此外,为了适应计算机科学发展的需要,除了叙述基本原理外,本书还增加了不少新的内容,书中举例力求与当代计算机技术相结合,考虑到不好学校不设外部设备课程,故本书适当地增加了外存和外部设备的内容。通过本书的学习,可以对计算机的原理有个整体的概念,能有个大概的了解,对待不同的机型以后也会好掌握的。

关键字:计算机组成原理;课程;作用

在计算机普及的今天,现代信息技术飞速发展,计算机的应用在政治、经济、文化等方方面面产生了巨大影响。而计算机的知识更新的速度非常的快,这就使得我们这些学计算机的面临着要不断的更新自己关于计算机的知识,以适应市场的需要。其实在大学四年里,我们并不能学到很多的知识,我们学习的只不过是如何学习的能力,大学就是培养学生各种能力的地方。在大学里学到的知识很多是你以后走上社会用不到的。这就要求我们在学习课本上的理论知识的同时,还应从中学习到学习的能力。

计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程,是计算机专业重要的专业基础课,它对其它课程有承上启下的作用,它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”,它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理,培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系,又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。

课程主要内容和基本原理

(一)本书的主要内容

该课程主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制,包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统(总线与接口等)与输入/输出系统设备,围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍。

(二)本课程的特点

这本书摆脱了传统,死板的编写方法,采用从整体框架入手,自顶向下,由表及里,层层细化的叙述方法,通过对计算机系统概述,总线系统等的深入剖析和详细讲解,使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应计算机科学发展的需要,除了叙述基本原理外,书中还增加了新的内容,书中举例力求与当代计算机技术相结合。

而且该课程的工程性、实践性、技术性比较强,还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能,这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成,要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。

(三)本课程的作用

计算机组成原理课,对于许多必须学习这门课的学生来说都会感到困难和不理解,为什么要学习这门课,本人在这里可以打个比喻。在过去每个人都会造人,但是都不清楚他的详细过程,现在由于科学家的工作,使得我们都清楚了他的过程,就使得我们能够创造出来比较优良的人来了。用计算机的过程和这个差不多,当我们明白了计算机的组成和工作原理以后,我们就可以更好的使用好计算机,让它为我们服务。

1、实际应用

首先我认为在《计算机组成原理》这本书中学到的有关计算机原理方面的知识,对我们以后了解计算机以及和计算机打交道,甚至在以后应用计算机时,都可能会有很大的益处,计算机原理的基本知识是不会变的,变也只是会在此基础上,且不会偏离这些最基本的原理,尤其是这本计算机组成原理介绍的计算机原理是一种一般的计算机原理,不是针对某一个特定的机型而介绍的,下面我们来谈谈系统总线的发展和应用。

2、定义

总线,英文叫作“BUS”,即我们中文的“公共车”,这是非常形象的比如,公共车走的路线是一定的,我们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子信号,这就是为什么英文叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然,从专业上来说,总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式,是一类信号线的集合,是子系统间传输信息的公共通道[1]。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中,它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过主机相连接,外部设备通过相应的接口电路再于总线相连接。

3、工作原理

系统总线在微型计算机中的地位,如同人的神经中枢系统,CPU通过系统总线对存储器的内容进行读写,同样通过总线,实现将CPU内数据写入外设,或由外设读入CPU。微型计算机都采用总线结构。总线就是用来信息的一组通信线。微型计算机通过系统总线将各部件连接到一起,实现了微型计算机内部各部件间的信息交换。一般情况下,CPU提供的信号需经过总线形成电路形成系统总线。系统总线按照传递信息的功能来分,分为地址总线、数据总线和控制总线。这些总线提供了微处理器(CPU)与存储器、输入输出接口部件的连接线。可以认为,一台微型计算机就是以CPU为核心,其它部件全“挂接”在与CPU相连接的系统总线上。这种总线结构形式,为组成微型计算机提供了方便。人们可以根据自己的需要,将规模不一的内存和接口接到系统总线上,很容易形成各种规模的微型计算机。

4、分类:

总线分类的方式有很多,如被分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线等等,下面是几种最常用的分类方法。

(1)按功能分

最常见的是从功能上来对数据总线进行划分,可以分为地址总线、数据总线、和控制总线。在有的系统中,数据总线和地址总线可以在地址锁存器控制下被共享,也即复用。

地址总线是专门用来传送地址的。在设计过程中,见得最多的应该是从CPU地址总线来选用外部存储器的存储地址。地址总线的位数往往决定了存储器存储空间的大小,比如地址总线为16位,则其最大可存储空间为216(64KB)。

数据总线是用于传送数据信息,它又有单向传输和双向传输数据总线之分,双向传输数据总线通常采用双向三态形式的总线。数据总线的位数通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位,其数据总线宽度也是16位。在实际工作中,数据总线上传送的并不一定是完全意义上的数据。

控制总线是用于传送控制信号和时序信号。如有时微处理器对外部存储器进行操作时要先通过控制总线发出读/写信号、片选信号和读入中断响应信号等。控制总线一般是双向的,其传送方向由具体控制信号而定,其位数也要根据系统的实际控制需要而定。

(2)按传输方式分

按照数据传输的方式划分,总线可以被分为串行总线和并行总线。从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式,但其成本上会有所增加。通俗地讲,并行传输的通路犹如一条多车道公路,而串行传输则是只允许一辆汽车通过单线公路。目前常见的串行总线有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而并行总线相对来说种类要少,常见的如IEEE1284、ISA、PCI等。

(3)按时钟信号方式分

按照时钟信号是否独立,可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据,也就是说要用一根单独的线来作为时钟信号线;而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的,通常利用数据信号的边沿来作为时钟同步信号。

5、发展简史

计算机系统总线的详细发展历程,包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速串行总线。从PC总线到ISA、PCI总线,再由PCI进入PCIExpress和HyperTransport体系,计算机在这三次大转折中也完成三次飞跃式的提升。

与这个过程相对应,计算机的处理速度、实现的功能和软件平台都在进行同样的进化,显然,没有总线技术的进步作为基础,计算机的快速发展就无从谈起。业界站在一个崭新的起点:PCIExpress和HyperTransport开创了一个近乎完美的总线架构。而业界对高速总线的渴求也是无休无止,PCIExpress2.0和HyperTransport3.0都将提上日程,它们将会再次带来效能提升。在计算机系统中,各个功能部件都是通过系统总线交换数据,总线的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此,总线被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显卡、内存、硬盘等功能部件,总线技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中,总线只进行三次更新换代,但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一新。

6、心得体会

自从上了大学后,进入这个专业后才能这么经常的接触到电脑,才能学到有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚,所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得,计算机组成原理确实很难,随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天,新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内.在理解掌握基本知识技能的基础上。学习新知识、新技术,很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。

当进入第四章,存储器的学习时,各种问题就不断的出现,尤其在进行存储器容量扩展时,很多的问题都是似懂非懂的,在做题目时,也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中,对于I/O设备与主机交换信息的控制方式中的程序查询方式,程序中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法,这个没太搞懂,像定点运算中的乘法运算和除法运算,又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之,我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程序设计,这个知识点也是不太懂,总的来说这门课程,学得不是很好。可是通过这门课的学习,我也学习到了很多以前不知道的知识:计算机都有些什么硬件,都有哪几类总线,总线在计算机中又扮演着什么角色。计算机中的存储器有哪些等等。让我对计算机有了一个大致的了解。至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。

结语:

通过学习这门课程,我们能够从中得到有关计算机方面的知识,但是更多的是这门课程可以培养我们以下能力:

1、系统级的认识能力。建立整机概念,掌握自项向下的问题分析能力,既能理解系统各层次的细节,又能站在系统总体的角度从宏观上认识系统,然后将系统很好的分解为功能模块。这种理解必须超越各组成部分的实现细节,而认识到计算机的软件系统和硬件系统的结构以及它们建立和分析的过程,这一过程是应该以深入理解计算机组成原理为基础的。

2、培养学生理论联系实际的能力。计算机实践教学是计算机课程的重要环节,学好计算机仅靠理论知识是不够的,课堂讲授是使学生掌握计算机的基本知识和基本技能,而计算机实践教学的目的是要通过实际操作将所学到的知识付诸实际,是课堂教学的延伸和补充。计算机设计与实践就是从理论、抽象、设计三个方面将计算机系统内部处理器、存储器、控制器、运算器、外设等各个部分联系起来,达到互相支撑、互相促进进。

参考文献

[1]唐硕飞主编计算机组成原理高等教育出版社

[2]陈金儿,王让定,林雪明,等.基于CC2005的“计算机组成原理与结构”课程改革[J].计算机教育,2006(11):33-37.

[3]郑玉彤.《计算机组成原理》课程实现的比较研究[J].中央民族大学学报,2003,12(1):79-82.

[4]刘旭东,熊桂喜.“计算机组成原理”的课程改革与实践[J].计算机教育,2009(7):74-76.

[5]赵秋云,何嘉,魏乐.对《计算机组成原理》课程教学模式的探讨[J].电脑知识与技术,2008,4(3):693-694.

[6]姚爱红,张国印,武俊鹏.计算机专业硬件课程实践教学研究[J].计算机教育,2007(12):29-31.

计算机组成原理相关论文篇二

《计算机组成及其控制单元》

摘要:本论文主要论述了冯-诺依曼型计算机的基本组成与其控制单元的构建方法,一台计算机的核心是cpu,cpu的核心就是他的控制单元,控制单元好比人的大脑,不同的大脑有不同的想法,不同的控制单元也有不同的控制思路。所以,控制单元直接影响着指令系统,它的格式不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响机器的适用范围。而冯诺依曼型计算机是计算机构建的经典结构,正是现代计算机的代表。

关键字:冯诺依曼型计算机,计算机的组成,指令系统,微指令

一.计算机组成原理课程综述:

本课程采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,先是介绍计算机的基本组成,发展和展望。后详述了存储器,输入输出系统,通信总线,cpu的特性结构和功能,包括计算机的基本运算,指令系统和中断系统,并专门介绍了控制单元的功能和设计思路和实现措施。

二.课程主要内容和基本原理:

A.计算机的组成:

冯诺依曼型计算机主要有五大部件组成:运算器,存储器,控制器,输入输出设备。

1.总线:

总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束,按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。总线按功能和规范可分为三大类型:

(1)片总线(ChipBus,C-Bus)

又称元件级总线,是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。

(2)内总线

又称系统总线或板级总线,是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。(3)外总线又称通信总线,是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路,如EIARS-232C、IEEE-488等。其中的系统总线,即通常意义上所说的总线,一般又含有三种不同功能的总线,即数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。

2.存储器:

存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。计算机中全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器,计算机才有记忆功能,才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存),也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等,能长期保存信息。内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,但仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。

存储器的主要功能是存储程序和各种数据,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。

存储器是具有“记忆”功能的设备,它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符,例如英文字母、运算符号等,也要转换成二进制代码才能存储和操作。

按照与CPU的接近程度,存储器分为内存储器与外存储器,简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器(简称主存),属于主机的组成部分;外存储器又常称为辅助存储器(简称辅存),属于外部设备。CPU不能像访问内存那样,直接访问外存,外存要与CPU或I/O设备进行数据传输,必须通过内存进行。在80386以上的高档微机中,还配置了高速缓冲存储器(cache),这时内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机,主存即为内存。

3.I/O系统:

I/O系统是操作系统的一个重要的组成部分,负责管理系统中所有的外部设备。

计算机外部设备。在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备(外围设备、I/O设备)。I/O设备:用来向计算机输入和输出信息的设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。

I/O设备与主机交换信息有三种控制方式:程序查询方式,程序中断方式,DMA方式。程序查询方式是由cpu通过程序不断的查询I/O设备是否做好准备,从而控制其与主机交换信息。

程序中断方式不查询设备是否准备就绪,继续执行自身程序,只是当I/o设备准备就绪并向cpu发出中断请求后才给予响应,这大大提高了cpu的工作效率。

在DMA方式中,主存与I/O设备之间有一条数据通路,主存与其交换信息时,无需调用中断服务程序。

4.运算器:

计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。

运算器由:算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。与运算器共同组成了CPU的核心部分。

实现运算器的操作,特别是四则运算,必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的性能,也关系到运算器的结构和成本。另外,在进行数值计算时,结果的有效数位可能较长,必须截取一定的有效数位,由此而产生最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。在选择计算机的数的表示方式时,应当全面考虑以下几个因素:要表示的数的类型(小数、整数、实数和复数):决定表示方式,可能遇到的数值范围:确定存储、处理能力。数值精确度:处理能力相关;数据存储和处理所需要的硬件代价:造价高低。运算器包括寄存器、执行部件和控制电路3个部分。在典型的运算器中有3个寄存器:接收并保存一个操作数的接收寄存器;保存另一个操作数和运算结果的累加寄存器;在运算器进行乘、除运算时保存乘数或商数的乘商寄存器。执行部件包括一个加法器和各种类型的输入输出门电路。控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制信号,使数据经过相应的门电路进入寄存器或加法器,完成规定的操作。为了减少对存储器的访问,很多计算机的运算器设有较多的寄存器,存放中间计算结果,以便在后面的运算中直接用作操作数。

B.控制单元:

控制单元负责程序的流程管理。正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制器0C三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

1.指令系统

指令系统是计算机硬件的语言系统,也叫机器语言,它是软件和硬件的主要界面,从系统结构的角度看,它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力,也决定了指令的格式和机器的结构。对不同的计算机在设计指令系统时,应对指令格式、类型及操作功能给予应有的重视。

计算机所能执行的全部指令的集合,它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响到机器的适用范围。

根据指令内容确定操作数地址的过程称为寻址。一般的寻址方式有立即寻址,直接寻址,间接寻址,寄存器寻址,相对寻址等。

一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码用来表示该指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等),其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作对象,它或者直接给出操作数,或者指出操作数的存储器地址或寄存器地址(即寄存器名)。

2.微指令

在微程序控制的计算机中,将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令,按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序,而一个微程序就对应了一条机器指令。因此,一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之,一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成,由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。微指令格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。

从指令与微指令,程序与微程序,地址与微地址的一一对应关系上看,前者与内存储器有关,而后者与控制存储器(它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。其中,微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分)有关。同时从一般指令的微程序执行流程图可以看出。每个CPU周期基本上就对应于一条微指令。

三.心得体会;

在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。这种层次化的让我体会到了,凡事要从小做起,无数的‘小’便成就了‘大’。

现在计算机仍以惊人的速度发展,期待未来的计算机带给人们更大的惊喜和进步。

四.结语:

自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来,计算机技术迅猛发展,CPU的速度越来越快,体积越来越小,价格越来越低。计算机界据此总结出了“摩尔法则”,该法则认为每18个月左右计算机性能就会提高一倍。

越来越多的专家认识到,在传统计算机的基础上大幅度提高计算机的性能必将遇到难以逾越的障碍,从基本原理上寻找计算机发展的突破口才是正确的道路。很多专家探讨利用生物芯片、神经网络芯片等来实现计算机发展的突破,但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上,因为过去几百年,物理学原理的应用导致了一系列应用技术的革命,他们认为未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。

五.参考文献:

【1】计算机组成原理,唐朔飞

【2】计算机组成原理,白中英

计算机组成原理论文

计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、 操作系统 等专业课的学习基础。下面是我给大家推荐的计算机组成原理论文,希望大家喜欢!

计算机组成原理论文篇一

《计算机组成原理课程综述》

摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、操作系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计 方法 及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬件系统级的整机概念,培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬件系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬件系统以及软件系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软件、硬件的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连接构成整机的方法。

关键词:计算机系统;硬件结构;软件结构;控制单元

一、计算机组成原理课程综述

顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。现今绝大部门都是此类型计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。

二、课程主要内容和基本原理

(一)计算机系统

计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓硬件是指计算机的实体部分,它由看得见摸的着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成,如主机、外部设备等。所谓软件,它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘、甚至纸袋),他们通常存放在计算机的主存或辅存内。

(二)系统总线

计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连接;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上,称为总线连接。

总线是连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息,势必导致信号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

总线分为片内总线、系统总线和通信总线。片内总线是指芯片内部的总线;系统总线又可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线。

总线的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段。

总线与计算机所有的器件数据传输都离不开关系,是计算机工作的基础。

(三)存储器

存储器按存储介质分类:半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器。按存取方式分类:随机存储器RAM、只读存储器ROM、串行访问存储器。按在计算机中的作用分类:主存储器、辅助存储器。按在计算机系统中的作用分类:主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache、控制存储器。其中静态RAM是用触发器工作原理存储信息,因此即使信息读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原存储信息丢失。动态RAM是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,信息也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或刷新。

由于单个存储芯片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩展和字扩展。存储芯片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与存储芯片的低址线相连。

同样,CPU的数据线数与存储芯片的数据线也不一定相等。此时,必须对存储芯片扩位,使其位数与CPU的数据线相等。

高速缓冲存储器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址映射关系有:直接相联映射、全相联映射、组相联映射。

(四)输入输出系统

I/O设备与主机的联系方式:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是存储器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的,所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有串行传送和并行传送。I/O设备与主机信息传送的控制方式有三种:程序查询方式(主机与设备是串行工作的),程序中断方式(程序与主机是并行工作的)和DMA方式(主机与设备是并行工作的)。DMA方式工作:1、中断 cpu 访存,2、挪用周期,3、与CPU交互访存。输出设备有打印机, 显示器 等。

(五)计算方法

计算机的运行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进制原码和补码的加减乘除运算。

(六)指令系统

指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源操作数的地址(一个或两个)、结果的地址以及下一条指令的地址。指令寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种。其寻址方式分为10种,分别是:立即寻址,直接寻址,隐含寻址,间接寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,基址寻址,变址寻址,相对寻址,堆栈寻址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。

(七)CPU的结构与功能

CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的寄存器有用户可见寄存器:通用寄存器,数据寄存器,地址寄存器,条件码寄存器。控制和状态寄存器:存储器地址寄存器,存储器数据寄存器,程序寄存器,指令寄存器。指令流水处理减少了运行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设置的中断,程序性事故,硬件故障,I/O设备,外部事件。中断判优可用硬件实现,也可用软件实现。中断服务程序入口地址的寻找方法:硬件向量方法和软件查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断屏蔽技术主要用于多级中断,屏蔽技术可以改变优先级。

(八)控制单元的功能

控制单元具有发出各种微操作(即控制信号)序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,1.PC->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->IR5.OP(IR)->CU6(PC)+1->PC。间址周期:1.AD(IR)->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->AD(IR).执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循环左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存存储器。

1、加法指令ADDX。

2、存数指令STAX(3)取值指令LDAX。转移类指令:

(1)无条件转移指令JMPX。

(2)条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的事件发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程序入口地址以及硬件关中断的操作。控制信号的外特性:a.输入信号:时钟,指令寄存器,标志,来自系统总线的控制信号。b.输出信号:CPU内的控制信号,送至系统总线的信号。

常见的控制方式有同步控制,异步控制,联合控制和人工控制。

(九)控制单元的设计

组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由门电路和触发器构成的复杂树形网络形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制对象不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程序的设计:采用微程序设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程序,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程序。微指令的基本格式共分为两个字段,一个为操作控制字段,该字段发出各种控制信号;另一个为顺序控制字段,它可以指出下条微指令的地址(简称下地址),以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程序首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........循环。微指令的编码方式:直接编码方式,字段直接编码方式,字段间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网络形成,由硬件产生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。

三、实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期,大规模集成工艺日趋成熟,微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的性能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器(如80MFLOPS的CRAY)变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200MFLOPS),至于对性能不高的微处理器芯片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,数据处理等传统领域扩展到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远程 教育 等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人 文化 生活和家庭生活的各个角落。

四、 心得体会

计算机科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。

五、结语

通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软件和硬件技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。

六、参考文献

1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版

计算机组成原理论文篇二

《计算机组成原理的探讨》

摘要:计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。本课程侧重于讲授计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理以及部件和单元的设计思想等。但计算机硬件技术的发展十分迅速,各类新器件、新概念和新内容不断涌现,这就要求我们要与时俱进,自主学习新知识。计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。本文从《计算机组成原理》基础课程的各个方面对计算机组成原理做了详细的解释。

关键字:构造组织方式;基本运算;操作原理;设计思想

(一)、计算机组成原理课程综述

随着计算机和通信技术的蓬勃发展,中国开始进入信息化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。因此掌握计算机的组成原理就显得尤为重要,这就要求课程的编写要深入浅出、通俗易懂。本课程在体系结构上改变了自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法。这样便更容易形成计算机的整体观念。

该课程总共分为四篇十章,第一篇(第1、2章)主要介绍计算机系统的基本组成、应用与发展。第二篇(第3、4、5章)详细介绍了出CPU外的存储器、输入输出系统以及连接CPU、存储器和I/O之间的通信总线。第三篇(第6、7、8、章)详细介绍了CPU(除控制单元外)的特性、结构和功能,包括计算机的基本运算、指令系统和中断系统等。第四篇(9、10章)专门介绍控制单元的功能,以及采用组合逻辑和微程序方法设计控制单元的设计思想和实现 措施 。

(二)、课程主要内容和基本原理

《计算机组成原理》是“高等学校计算机基础及应用教材”中的一本硬件基础教材,系统地介绍了计算机单处理机系统的组成及其工作原理。

主要内容包括:计算机系统概论,运算方法和运算器,存储系统,指令系统,中央处理器,总线及其互联机构,输入/输出系统。它是一门理论性强,而又与实际结合密切的课程,其特点是内容覆盖面广,基本概念多,并且比较抽象,特别是难以建立计算机的整机概念。本书以冯·诺依曼计算机结构为主线,讲授单处理机系统各大部件的组成、工作原理以及将各大部件连接成整机的工作原理。从教学上,本课程是先导课程和后续课程之间承上启下的主干课程,是必须掌握的重要知识结构。

(三)实际应用:科学计算和数据处理

科学计算一直是计算机的重要应用领域之一。其特点是计算量大和数值变化范围大。在天文学、量子化学、空气动力学和核物理学等领域都要依靠计算机进行复杂的运算。例如,人们生活难以摆脱的天气预报,要知道第二天的气候变化,采用1MIPS的计算机顷刻间便可获得。倘若要预报一个月乃至一年的气候变化,是各地提前做好防汛、防旱等工作,则100MIPS或更高的计算机才能满足。现代的航空、航天技术,如超音速飞行器的设计、人造卫星和运载火箭轨道的计算,也都离不开高速运算的计算机。

此外,计算机在 其它 学科和工程设计方面,诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、土 木工 程设计等领域内,都得到了广泛的应用。

数据处理也是计算机的重要应用领域之一。早在20世纪五六十年代,人们就把大批复杂的事务数据交给了计算机处理,如政府机关公文、报表和档案。大银行、大公司、大企业的财务、人事、物料,包括市场预测、情报检索、经营决策、生产管理等大量的数据信息,都有计算机收集、存储、整理、检索、统计、修改、增删等,并由此获得某种决策数据或趋势,供各级决策指挥者参考。

(四)心得体会

这学期我们学习了计算机组成原理这门课,通过对这门课程的学习,让我对计算机的基本结构,单处理机的系统的组成与工作原理有了更加深入的了解和体会。下面我就对这学期的学习做个 总结 ,讲讲有关学习计算机组成原理的心得。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业一门核心专业基础课,在专业课程内起着承上启下的作用。这门课程是要求我们通过学习计算机的基本概念、基本结构,对组成计算机的各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识,形成较完整的计算机组成与工作原理模型。

计算机组成原理第一章——计算机系统的概论。计算机是由硬件和软件组成的,计算机的硬件包括运算器,存储器,控制器,适配器,输入输出设备的本质所在。计算机系统是一个有硬件和软件组成的多层次结构,它通常由微程序级,一般机器级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级组成,每一级都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。

计算机组成原理第二章——计算机的发展与应用;简要介绍了计算机的发展史以及它的应用领域。计算机的应用领域很广泛,应用于科学计算和数据处理;工业控制和实时控制;办公自动化和管理信息系统等等。

计算机组成原理第三章——总线系统。计算机总线的功能与组成,总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念的基本功能都需要有深入的了解。

计算机组成原理第四章——存储系统。应重点掌握随机读写存储器的字位扩张情况,主存储器的组成与设计,cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。

计算机组成原理第五章——输入/输出系统以及外围设备。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述,显示器设备,针式打印机设备,激光印字机设备;以及磁盘设备的组成与运行原理,磁盘阵列技术。输入/输出系统的功能与组成;教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式,中断与DMA的请求、响应和处理。

计算机组成原理第六章——运算方法和相关的运算器。尽管有些计算比较麻烦,可这些是学习的基础。以及相关的指令系统和处理器的工作原理。使我们在概论的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。

计算机组成原理第七章——指令系统。控制单元必须要发出相应的指令,机器才能完成相应的操作。本章介绍了指令的一般格式和寻址方式,不同的寻址方式操作数的有效地址计算也是不同的。

计算机组成原理第八章,是重点的重点——中央处理器。重点掌握到内容很多:CPU的功能与基本组成,微程序控制器的相关与微程序设计技术。

计算机组成原理第九章——控制单元的功能。指令周期分为4个阶段,即取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。控制单元会为完成不同指令所发出的各种操作命令。

计算机组成原理第十章——控制单元的设计。有两种设计方法:组合逻辑设计和微程序设计。

通过本课程让我了解到,本课程是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理。当我第一次接触这门课程时有些枯燥、乏味,学起来很吃力,但我还是决心努力学好这门课程。因为它不仅是专业课,而且以后也是 考研 科目,而且它的具有重要的承上启下的作用,如果学不好,那在以后专业课的学习中就会遇到更多的难点和困惑,很容易形成破罐子破摔的情形。

现在一个学期就快要过去了,基本的课程也已结束。由于老师细致全面的讲授和我自己课下的反复学习,这门课已经在我心里形成了一个大概的理解和知识体系,有种“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的感觉。

结语

计算机组成原理是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理,学习计算机设计中的入门性知识,掌握维护、使用计算机的技能。计算机组成原理是计算机专业的基础课。

通过对计算机组成原理知识的整理和实际应用,我深刻了解到掌握计算机组成原理的重要姓,了解到了计算机组成原理学基础在生活、工作等生活各个方面的重要姓和不可缺少姓。另一方面,通过学习也认识到了计算机组成原理学在一些微小方面一些不足和亟待于解决的问题或者小缺陷,这是我通过整理计算机组成原理而获得的极大收获。我相信这次的学习会对我以后的学习和工作产生非常大的影响力。

这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用,对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。

(六)参考文献

[1]唐朔飞.计算机组成原理[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2]唐朔飞.计算机组成原理:学习指导与习题解答[M].北京:高等教育出版社,2005.

[3]孙德文,等.微型计算机技术[M].修订版.北京:高等教育出版社,2006.

[4]张晨曦,等.计算机体系结构[M].2版.北京:高等教育出版社,2006.

[5]白中文,等.计算机组成原理[M].3版.北京:高等教育出版社,2002.

[6]STALLINGSW.ComputerOraganizationandArchitecture:DesigningforPerformance[M].7thed.NewYork:PrenticeHall,2005

计算机应用基础毕业论文

计算机应用基础课程是提高高职学生计算机文化水平的公共必须课。下面是我为大家整理的计算机应用基础毕业论文,供大家参考。

湘西职院地处武陵山区与湖北、重庆、贵州三省接壤的吉首市,受自然条件和历史因素的制约,当地的经济发展水平和文化素质远远落后于其他地区。学院现有四种类型的学生。一是初中起点的三年制中专生(在校学习两年,校外实习一年),二是初中起点的五年一贯制大专生(在校学习四年,校外实习一年),三是以周边中专和高中学校为主要生源的通过自主招生的高职生,四是通过高考录取的三年制高职生。学院作为地方职业院校担负着武陵山区农村人才的培养任务,承担着着武陵山区农村人才扶贫攻坚的任务。计算机应用基础课程在中高职教学中都属于必修的公共课。通过课题组多年的一线教学,研究发现计算机应用基础课程在中高职课程标准上缺乏对接与整合,导致中专教中专的,大专教大专的,或中专大专一个模式教,中高职教学之间缺乏沟通协调,研究中高职计算机应用基础课程的有效对接、协调发展是当务之急。

一、中高职计算机应用基础课程教学状况及问题

课题研究组通过对周边几所中职学校和湘西职院的计算机应用基础课程进行调研,对中高职计算机应用基础课程的课程设置、教学内容的深度与广度进行研究分析,总结出以下状况及问题。

(一)中高职教学内容存在重复性

根据中职计算机应用基础教学大纲,要求学生掌握计算机基础知识、操作系统的使用、互联网的应用、文字处理软件的应用、电子表格的应用、演示文稿软件的应用。根据高职计算机应用基础教学大纲,要求学生掌握计算机系统概述、windows操作系统的使用、计算机网络及internet的应用、Word软件的应用、excel软件的应用、powerpoint软件的应用。我们在表1将中职与高职教学内容作出对比。中职计算机基础教学在教学过程中有理论课、上机实训课,高职计算机基础教学在教学过程中有理论课、上机实训课,有的院校对计算机专业还安排了实训周。通过表1的对比我们不难发现:从文字上看,课程描述虽然不同,但在实际教学过程中基本上是相同的内容,高职只是在深度与广度上作了点加深和拓展,说明中高职计算机应用基础课程存在较大的重复性,针对以中专和高中学校为主要生源通过自主招生的高职生和通过高考录取的三年制高职生来说,进入高职院校后所接受的内容感觉基本上都学过,存在重复教学,使之放松学习,进一步对学习失去兴趣。

(二)中高职教学方法没有体现出差异性

在学生的类型中有初中起点的三年制中专生,有初中起点的五年一贯制大专生,这两类学生起点低,文化素质不高,学习主动性不强,与中专和高中学校为主要生源通过自主招生的高职生和通过高考录取的三年制高职生相比无论是文化素质,还是学习主动性都存在很大的差距,通过调研发现很多中高职院校的计算机应用基础课程采用统一的教学大纲、统一的教材、统一的考试试卷,在教学方法中采用理论授课与上机实训相结合的传统方法,有的学生一提就会,有的学生多次教也教不会,差距太大,难以实施真正的因材施教,难以调动学生的兴趣,使一些学生上机的时候第一时间想到的就是游戏.

(三)中高职教学过程单一呆板

课题组调研发现,很多学校计算机应用基础课程在教学过程中按照教材的顺序、项目从头到尾地进行教学,先理论授课,再上机实训。没有研究当代学生的特点,特别是初中起点的中专生和五年制高职生,如果教学过程单一,缺乏新意,没有走进学生的生活,很多学生就提不起兴趣而不想学。

二、“2+3+4”中高职计算机应用基础课程对接改革研究

“2+3+4”中的“2”是指对初中起点的三年制中专生(在校学习两年,校外实习一年),在在校期间的两年中采取的教学模式。“3”是指对以中专和高中学校为主要生源通过自主招生的高职生和通过高考录取的三年制高职生采取的教学模式。“4”是指对初中起点的五年一贯制大专生(在校学习四年,校外实习一年)采取的教学模式。湘西职院通过对这三种教学模式进行整合,确立各自的培养目标,按各种类型的学生对职业能力的要求,对课程进行整体设计、统筹安排,实施分阶段教学的模式。

(一)针对中专生的计算机应用基础教学

三年制中专生,学生文化素质低,学习主动性不强,但并不代表他们对电脑一点都不懂,随着电脑的普及,很多学生从小就开始玩电脑并很喜欢玩电脑。针对这种类型的学生,教师就要更多地分析学生的兴趣,因为兴趣是最好的老师,引领他们快乐而学,而不是任务式、填鸭式的教学方式。在教学过程中可以不按传统的常规教学模式来教学,可适当打乱教材顺序以适应学生学习的需要。首先,针对喜欢上网,但对互联网应用只懂皮毛,又有着学习愿望的学生。就先完成互联网知识的教授与实训,使其学会搜索资料、在网上寻找教学资源、交流与下载素材。在教学过程中授课教师有意识地引导学生查看别人的相册、动画等,使学生萌生自己创作的念头。其次,给学生传授演示文稿的内容,在幻灯片制作的讲授之后,指导学生进行实训,实训的题材不限,由学生自己选择,让学生创作出自己喜欢的作品,在创作过程中很快乐地学到知识点。提醒学生把自己的作品上传到自己的空间展示,或者拍成照片发到朋友圈中,进一步增强他们的学习积极性和成就感。再次,在给学生统计平时成绩或评价时有意向学生展示电子表格的方便性,引起学生的注意,激发他们的学习兴趣,这样很自然地进入到了电子表格的内容。在完成了演示文稿的作品和电子表格的应用后,要求他们用Word写出自己的学习心得与总结。在这过程中相当于与授课老师有了书面交流,不仅了解到了学生的学习情况,而且还应用到了文字处理软件,讲授与指导学生对文字进行设置、图文混排、表格的制作等。最后,通过上面几个项目的学习,学生会感觉到文字输入速度变慢,电脑存放了很多有无用文件,从而引入到操作系统的知识与文字输入的内容。只有用过电脑或电脑出现过毛病才能引起学生对计算机基础知识的重视,激发起对硬件知识的学习愿望。通过一个学期的教学,让学生在兴趣与好奇的驱动下完成了一个个的作品,使他们感觉到学到了本领,增添了成就感。这不是传统的按部就班、填鸭式教学。

(二)针对高职生的计算机应用基础教学

针对以中专和高中学校为主要生源通过自主招生的高职生和通过高考录取的三年制高职生,教学模式要在中专生教学的基础上有所改动,深度和广度都要加强,突出专业化,以培养高级型应用人才。这种类型的学生具有一定的计算机操作水平,但知识没有系统化与专业化。在教学过程中可按照教材顺序进行项目教学,但不能仅限于软件的简单应用,要突出内容的严谨、专业化和系统化。把中高职教学模式对接工作做好可以促使中职学生从兴趣向专业化转变,最终成为高级应用型人才。

(三)针对大专生的计算机应用基础教学

针对初中起点的五年一贯制大专学生,这类学生处于夹心层,起点低,又要达到与三年制高职生一样的专业文化层次,所以更要做好中职与高职之间的对接转变。因为起点低,计算机应用基础课程如果按中专生模式教学,教学完成后肯定达不到三年制要求的专业文化层次。因为没有计算机操作基础,如果按三年制模式教学,最后造成“学与没学一个样”的结果。针对这种情况,在教学学时的安排上不能采用中专的模式,不仅要体现出中专生在兴趣与好奇的驱动下完成计算机应用基础课程基本知识的学习,而且还要在此基础之上完成三年制高职要求的知识专业化和系统化学习。由此,将计算机应用基础课程的教学周期安排为一个学年,从而促使学生从兴趣向专业化转变,成为高级应用型人才。

三、“2+3+4”中高职课程对接改革的意义

2010年中央颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》就提出了要建立“现代职业教育体系”,并要求解决好建设现代职业教育体系的切入问题,关键点就在于如何使中等职业教育与高等职业教育的协调发展,解决中高职教育过程中内容重复、教学模式不清、专业技术水平断层问题。“2+3+4”中高职课程对接改革解决了在同一专业上教学的连续性问题。因起点不同,专业技能要求不同,计算机基础应用课程教学的具体模式也应该有所不同。中职学生在校学习时间只有2年,强调的是培养有一技之长,主要为企业培养初、中级专业人才,以流水线操作工或初级管理人员为主,所以教学的重点是在实践中积累经验、提升专业技能。高职生是在中职生的基础之上进一步学习,强调的是培养高素质管理型和高技能应用型人才,就要帮助学生从兴趣向专业化转变,成为高级应用型人才,更好地适应企业发展。“2+3+4”中高职课程对接改革还解决了中高职课程教学内容重复的问题,对中高职课程标准进行准确的定位,使中高职课程标准形成有效的连贯对接和协调机制。对不同类型的学生采取不同的教学模式,教学方法和过程也丰富多样,体现出了差异性。也避免了在教学过程中因没有一个明确的课程标准和有效的对接,导致培养出的学生既没有很强的实践能力,又不是能深入研究的高级应用型人才.

为了满足对高素质人才的培养要求,计算机应用基础课程应该注重培养学生的计算机应用能力,使计算机技术变成一种有效的辅助工具,不仅能为学生学习其他专业打下良好基础,还能为学生解决生活中的实际问题带来帮助。新的教学课程改革中要求课堂的教学应该以“实践”为中心,提高学生对知识的应用能力。

1计算机应用基础课程的教学现状

计算机应用基础课程中主要涵盖计算机操作系统的基本操作和管理、常用办公软件的使用与管理、多媒体技术的应用及网站的建立与维护等知识。学生通过对计算机应用基础课程的学习,可以基本掌握音视频剪辑处理和网页制作的能力。但是,由于目前课程的设置还不够完善,所有非计算机专业的学生都会统一学习这门课程,实际上不同专业学生毕业后所要面临的工作岗位对计算机应用能力的要求是不尽相同的,而计算机应用基础课程的设置却没有关注到这一点。因此,目前计算机应用基础课程的教学还处于所有专业使用同一种教材和类似教学手段的阶段,需要尽快增加计算机应用基础课程教学模式的多样性。

2项目教学与传统教学的对比优势

项目教学与CDIO人才培养模式提出的全新教学理念基本统一,CDIO模式的核心观点是“构思、设计、实现与运作”,即学生要参与项目开发的整个过程,从项目的构思一直到最后产品的生产学生都亲自参与和体验,提高教学的质量与实际应用能力。项目教学中,学生是学习的主角,教师主要负责引导学生进行项目的实践操作,在探究过程中激发学生的学习兴趣和创新思维。项目教学与传统教学相比主要有以下优势。

2.1教学目标更为科学

在传统教学方式中,教师是教学的主角,学生只是配合教师的节奏进行知识的学习,这种填鸭式的教学方式中学生需要被动接受知识,教师的教学目标也只是把知识讲给学生,最后教学考核的标准主要是学生对知识的记忆程度;项目教学的教学目标更加科学,项目教学的目标是教导学生运用已有知识解决实际问题,最终的考核标准是学生对知识的运用程度。

2.2教学过程更加活跃

项目教学的课堂往往在保持课堂秩序的前提下更加自由和开放,课堂氛围比较轻松,教学过程更加活跃。教师不再运用传统教学方式给学生演示一遍规范操作,然后让学生跟着自己做一遍,而是让学生根据自己的理解先进行尝试,教师对学生的操作进行修正和建议,整个过程主要由学生自己动手完成。教学的形式也比较多样,学生可以形成兴趣小组,主动探究一些知识原理。

2.3教学成果更为出色

传统教学的教学方式比较单一,课堂中教师虽然会与学生进行互动,但由于这种互动也是由教师提问学生作答的模式开展,显得过于沉闷,学生只是一味地听从教师的安排进行学习,无法对知识开展自主学习与创新。但是在项目教学中,学生可以通过亲身参与体验到知识的魅力和完成项目后获得的成就感。因此,项目教学的教学成果比传统教学更加显著,教学质量更高。

3项目教学在计算机应用基础课程中设计案例

以电子工程专业对人才的计算机应用能力的实际需求为基础,可以在计算机应用基础课程的项目教学设计过程中参考如下设计思路。在进行操作系统这部分知识的教学时,可以将操作系统中的文件与文件夹管理、安装与卸载应用程序这两个知识点设计为两个实践项目,分别是企业技术资料的管理和AutoCAD软件的使用;在进行常用办公软件的使用知识教学时,可以将PPT的设计、动画渲染和美化效果的知识点与电工实训中学生做过的产品相结合,让学生进行一次实训产品发布展示训练;在进行网页设计教学时,可以通过“个人主页”网站设计项目让学生充分发挥创造力,在项目中学习网页的编辑、制作和发布知识,还可以在项目中提高学生的语言表达能力和综合素养,让学生练习如何更好地表达自我,凸显自己的专业魅力和人格魅力。

4项目教学在计算机应用基础课程中实施方法

4.1明确项目目标,制定计划

首先,教师要让学生们明确要学习的知识点,从而明确项目的目标,制定出合理的项目计划。项目计划可由学生分组完成,培养学生的团队协作能力。

4.2制定方案并完成项目任务

根据项目目标和项目计划开展实践,离不开项目解决方案的支持,教师应该给学生准备一些可以参考的资料,但不要完全讲出解决办法,要让学生自己找到解决问题的思路,独立完成项目任务。

4.3课堂实践之后开展课外实践

教师在课堂上讲解完知识点以后,就要组织学生在课堂上进行实践,教师可以先演示一遍规范操作,然后让学生自己动手再操作一遍,感兴趣的学生可以在课外进行实践,根据课堂上学到的知识解决实际生活中的问题。

4.4项目结束后的评价反思工作

教师在项目教学中扮演着很重要的角色,在项目结束以后,为了让学生更全面地认识自己,教师可以做出一些客观评价,然后让学生自评和互评,反思自己在项目中的不足,提出改进措施。对于学生表现出的创造性思维成果,教师应该给予学生充分的肯定和赞扬。

5结语

微型计算机系统原理及应用 杨素行 pdf

本书主要面向高等院校工科非计算机专业的学生。本次修订注意强化计算机近年来的最新发展和应用的内容,同时删减比较陈旧的内容和非教学重点的内容,进一步加强实用性和教学适用性。全书正文包括6章,内容分别是微型计算机基础、微型计算机指令系统、汇编语言程序设计、半导体存储器、数字量输入输出以及模拟量输入输出。

本书结合大量实例来讲述微型计算机的系统原理和应用,内容简明扼要,深入浅出,循序渐进,便于学生自学,可以作为高等院校的教材,也可作为工程技术人员自学计算机知识的参考书。

第1章 微型计算机基础1

1.1 概述1

1.2 计算机中的数制和编码3

1.2.1 无符号数的表示及运算3

1.2.2 带符号数的表示及运算7

1.2.3 二进制编码11

1.2.4 计算机中数的定点表示和浮点表示12

1.3 微型计算机系统的组成、分类和配置14

1.3.1 微型计算机系统的组成14

1.3.2 微型计算机的分类16

1.3.3 IBM PC及PC/XT的配置16

1.4 微处理器18

1.4.1 Intel 8086/808818

1.4.2 Intel 8028626

1.4.3 Intel 8038627

1.4.4 Intel 8048628

1.4.5 Pentium系列微处理器29

1.4.6 Core及Core2--酷睿及酷睿2微处理器34

1.4.7 核心类型38

1.4.8 移动计算技术--迅驰39

1.4.9 Intel Celeron赛扬41

1.4.10 AMD微处理器41

习题143

第2章 微型计算机指令系统44

2.1 寻址方式44

2.1.1 立即寻址44

2.1.2 寄存器寻址44

2.1.3 直接寻址45

2.1.4 寄存器间接寻址46

2.1.5 变址寻址47

2.1.6 基址寻址48

2.1.7 基址变址寻址48

2.2 8086指令系统52

2.2.1 数据传送指令53

2.2.2 算术运算指令64

2.2.3 逻辑运算和移位指令79

2.2.4 串操作指令88

2.2.5 控制转移指令94

2.2.6 处理器控制指令103

2. 3 80486扩充及增加的指令105

2. 3. 1 80486扩充功能的指令105

2. 3. 2 80486增加的指令107

习题2114

第3章 汇编语言程序设计119

3.1 汇编语言源程序的格式120

3.2 汇编语言语句的组成121

3.2.1 名字121

3.2.2 助记符和伪操作122

3.2.3 操作数122

3.2.4 注释127

3.3 伪操作命令127

3.3.1 处理器方式伪操作128

3.3.2 数据定义伪操作128

3.3.3 符号定义伪操作130

3.3.4 段定义伪操作132

3.3.5 过程定义伪操作135

3.3.6 模块定义与连接伪操作136

3.3.7 宏处理伪操作137

3.3.8 条件伪操作142

3.4 DOS和BIOS调用145

3.4.1 概述145

3.4.2 DOS软中断及系统功能调用147

3.4.3 BIOS调用156

3.5 汇编语言程序设计举例170

习题3185

第4章 半导体存储器188

4.1 概述188

4.1.1 存储器的分类188

4.1.2 半导体存储器的分类188

4.1.3 半导体存储器的主要指标190

4.2 随机读写存储器190

4.2.1 静态RAM191

4.2.2 动态RAM192

4.2.3 双口RAM198

4.3 只读存储器200

4.3.1 掩膜ROM201

4.3.2 可擦可编程只读存储器201

4.3.3 电可擦可编程ROM204

4.3.4 闪速存储器208

4.4 CPU与存储器的连接212

4.4.1 连接时应注意的问题212

4.4.2 典型CPU与存储器的连接213

4.4.3 IBM PC/XT中的存储器215

4.5 微型计算机的扩展存储器及其管理218

4.5.1 存储器体系的分级结构218

4.5.2 高速缓冲存储器219

4.5.3 微型计算机的内存配置222

4.5.4 存储器管理223

习题4224

第5章 数字量输入输出228

51 概述228

511 I/O信号的形式228

512 I/O接口229

513 I/O编址231

514 I/O的控制方式 232

52 系统总线及接口234

521 总线概述234

522 系统总线标准235

523 总线信号与接口的连接243

53 中断控制系统249

531 中断的基本概念249

532 可编程中断控制电路252

533 Intel 8259A的应用260

534 高档微机的中断系统263

54 计数定时接口264

541 基本概念264

5.4.2 可编程计数/定时电路265

543 Intel 8253的应用272

544 其他可编程计数/定时电路275

55 并行输入输出接口275

551 可编程并行接口Intel 8255A275

552 Intel 8255A的应用281

56 串行输入输出接口282

561 基本概念282

562 可编程串行接口电路Ins 8250286

563 Ins 8250的应用举例296

5.6.4 其他串行接口298

57 直接存储器存取DMA300

571 DMA控制器基本功能300

572 可编程DMA控制器Intel 8237301

573 Intel 8237的应用310

58 高档微机中的I/O接口电路311

581 82380的结构311

582 82380的DMA功能312

583 82380的中断功能313

584 82380的定时器313

习题5314

第6章 模拟量输入输出318

6.1 模拟量的输入与输出通道318

6.1.1 模拟量输入通道的组成318

6.1.2 模拟量输出通道的组成319

6.2 D/A转换器320

6.2.1 D/A转换器的工作原理320

6.2.2 D/A转换器的主要技术参数323

6.2.3 典型的D/A转换器芯片324

6.2.4 D/A转换器与微处理器的接口329

6.3 A/D转换器332

6.3.1 A/D转换器的工作原理332

6.3.2 A/D转换器的主要技术性能336

6.3.3 典型的A/D转换器芯片337

6.3.4 A/D转换器与CPU的接口343

6.3.5 V/F转换器346

6.4 多路转换器349

6.4.1 多路转换器的作用和要求349

6.4.2 几种常用的多路开关集成电路芯片349

6.4.3 多路开关的主要技术参数351

6.5 采样保持器352

6.5.1 采样保持器的工作原理353

6.5.2 常用的采样保持器集成芯片354

6.5.3 采样保持电路主要技术参数的含义355

6.6 数据采集系统356

6.6.1 模拟量输入通道的技术要求356

6.6.2 高集成度的数据采集系统356

6.7 采样定理358

习题6359

附录362

附录1 IBM PC ASCII码字符表362

附录2 8086指令系统363

附录3 MASM伪操作命令表384

附录4 DOS系统功能调用(INT 21H)387

附录5 BIOS调用391

附录6 IBM PC 键盘扫描码396

附录7 字符的扩充码396

附录8 IBM PC/XT的中断矢量表397

附录9 部分习题参考答案398

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