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计算机系统结构是计算机专业本科生的一门专业必修课程。课程的目标是提高学生从系统和总体结构的层次来理解和研究计算机系统的能力。下面是我给大家推荐的计算机系统结构论文范文，希望大家喜欢!

《计算机系统结构教学探索》

摘要：计算机系统结构是计算机专业的一门专业基础课，本文根据计算机结构的课程特点，从教学方法、教学手段、实践环节方面，提出以学生为主体，利用多媒体教学等手段来提高学生的学习兴趣和主动性，从而提高了学习效果。

关键词：计算机系统结构动画演示法联系比较法实践环节

0 引言

计算机系统结构是计算机专业本科生的一门专业必修课程。课程的目标是提高学生从系统和总体结构的层次来理解和研究计算机系统的能力，帮助学生建立整机系统的概念;使学生掌握计算机系统结构的基本知识，原理和性能评价的方法，了解计算机系统的最新发展。使学生领会系统结构设计的思想和方法、提高分析和解决问题的能力。但是在教学中一直存在教学内容中原理和概念较多，综合性强，比较抽象，难学难懂，实验的硬件条件缺乏，学生学习兴趣等不高问题。笔者在多年的教学过程中，不断吸取其它高校的教学经验，对计算机系统结构教学进行改进和总结。

1 课程的内容和特点

课程内容

计算机系统结构课程本科教学时长安排为50学时，实验为22学时。根据国内外其它院校的教学思路，结合对计算机人才知识结构的要求，课程内容包括概论;指令系统;输入输出系统;存储体系;流水线技术;并行处理机;多处理机和课程实习。重点讲授内容为存储体系和指令级并行技术，存储系统是体系结构设计中的瓶颈问题，是系统成败的关键;指令级并行技术为计算机体系结构中的经典问题流水线、并行性等设计。而对并行计算机，多处理机只作简单介绍。从而突出了基本知识，注意和先修课程内容的贯通。

课程特点

(1)综合性强。计算机系统结构开设在第7学期，先修课程有：汇编语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、操作系统、编译原理等课程。教学中要求学生综合应用各课程知识，教学难度较大。(2)理论性强。内容抽象复杂，概念多，学生感到学习难度大，教学处理不好的话，学生的学习积极性不高。(3)缺乏实验环境，学生无法获得对计算机系统结构性能改进的直观认识。由于大多数高校硬件条件不满足，故许多高校在开设这门重要课程时，仅仅停留在理论讲授上，相应的实践教学是空白，学生面对枯燥理论，学习兴趣缺乏，不利于提高教学质量。

2 教学的探讨

根据本课程的特点，教学大纲的要求，从培养学生能力的目标出发，明确目标，积极引导学生，采取动画演示、联系比较、启发式教学法，加强实践教学，提高了学生学习的兴趣和主动性，从而有效地提升了教学效果。

明确学生的认识

要想提高学生的学习的主动性，首先要让学生明确该课程的重要性。一部分学生认为该课程与计算机组成原理，操作系统等课程存在一定的重叠，认为只是前面知识的重复。另一部分学生由于面临就业和考研压力，只求通过考试而忽略能力的培养。针对第一部分在学习本课程时阐明该课程与其它课程的关系和区别。计算机组成原理从硬件系统方面来解释计算机各组成部分的工作原理。而计算机系统结构跨越了硬件和软件层次，让学生理解计算机系统结构的基本原理，这样编程时才能考虑更周全，编写更加高效的程序。针对第二部分学生让其认识到学习不只是为了考试，我们不仅要提高程序和系统的开发设计能力，还应提高从总体的架构去分析和解决问题的能力。

明确教学目标

计算机系统结构就是通过采用不同的软硬件技术设计高性价比的计算机系统，面临硬件性能达到极限，我们主要从存储系统、指令系统、指令并行性来分析和评价计算机系统设计，使学生理解计算机性能的提高的方法。例如， 提高CPU计算速度可以采用方法： 一种是提高处理器的主频;第二种方法是提高指令执行的并行度，当前CPU中都采用超标量超流水线技术，流水线结构其实就是一种提高并行度的方法。CPU不像以前通过提升主频来提升速度，因为硬件速度的提高是有限的，最大只能是光速，所以CPU还通过多核的技术来提升速度。这样，学生在学习时运用所学的知识来分析，有利于培养他们发现问题、分析问题、解决问题的能力。

采取合理的教学方法和教学手段

(1)动画演示。教学中采用大量的动画来系统解析教学内容，包括系统的结构、工作的原理、工作流程以及一些算法等，把以往抽象、枯燥的解说变为形象生动的动画动态展示和讲解。这些动画动态的把讲解内容展现在学生面前，突出知识的核心思想和关键知识点，容易理解和提升学习的兴趣。(2)联系比较法。把本课程中的一些概念、策略和思想与现实生活中的事例进行联系比较，如与生产流水线相联系。目的是使学生更好地理解和掌握教学内容，抓住关键思想，联系实际，从而提高了教学效果。(3)启发式教学法。由于高年级学生都有很好的自学能力，在教学中积极地根据学习的内容提出一些问题，让学生通过查阅资料，讨论学习某个问题。如RISC和CISC相比较，在理论上RISC处理器占有优势，但在实际微处理器中主要是CISC处理器;计算机处理器的发展提高到一定的主频后，主要过多核设计来提升CPU性能等。极大地提高了学生的学习的兴趣和积极性。

加强实践教学

国内外高校计算机系统结构的实验一般分为偏重软件的程序员角度和偏重硬件设计人员角度。计算机科学专业开设的实验课程一般偏重软件人员，强调从程序员的角度去了解整个计算机系统如何运行，为程序的优化，可靠性的保证等提供基础知识，实验课程一般用高级程序语言和模拟器实现。而计算机工程专业开设的实验课程一般偏重硬件，强调从硬件设计人员的角度如何设计和实现整个处理器系统，实验课程要求用相关的硬件描述语言实现系统，在FPGA上测试验证。①我们是偏重于软件的，为了让学生应用流水线技术，尝试改进流水线性能的新技术，提高学生对现代计算机系统的认识，引进了DLX虚拟处理器实验。利用DLX虚拟处理器可以进行处理器指令系统的设计，流水线的设计与实现、并行处理的设计与实现等带有新一代处理器思想和技术的实验。从而充分调动学生的能动性，提高了学生的学习兴趣，以及分析问题、解决问题的能力。

3 结束语

本课程具有内容综合性强、理论多、难度大等特点，教师对课程明确教学目标和定位的基础上，重视教学方法和多媒体手段，加强了实践教学，积极引导学生，提高了学生对本课程的兴趣，达到了较好的教学效果。

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在DOS操作中，我们所谈及的文件称之为外部文件。外部文件是存储在外部设备上， 如：外存储器上，可由计算机操作系统进行管理，如用dir、type等命令直接对文件进行操作。 Pascal所谈及的文件，称之为内部文件。内部文件的特点是文件的实体（实际文件）也是存储在外存储器上，成为外部文件的一分子，但在使用时必须在程序内部以一定的语句与实际文件联系起来，建立一一对应的关系，用内部文件的逻辑名对实际文件进行操作。内部文件的逻辑名必须符合PASCAL语言标识符的取名规则。 Pascal中的文件主要用于存放大量的数据。如：成绩管理，原始数据很多，使用文件先将其存入磁盘，通过程序读出文件中的数据再进行处理，比不使用文件要来得方便、有效。 Pascal中的一个文件定义为同一类型的元素组成的线性序列。文件中的各个元素按一定顺序排列，可以从头至尾访问每一个元素，从定义上看，文件与数组相似，但它们之间有着明显不同的特征，主要表现在： （1）文件的每一个元素顺序存贮于外部文件设备上（如磁盘上）。因此文件可以在程序进行前由Pascal程序或用文字编辑软件，如edit、ws、Turbo Pascal的edit命令等产生，或在运行过程中由程序产生，且运行完后，依然存贮在外部设备上。 （2）在系统内部，通过文件指针来管理对文件的访问。文件指针是一个保存程序在文件中位置踪迹的计算器，在一固定时刻，程序仅能对文件中的一个元素进行读或写的操作，在向文件写入一个元素或从文件读取一个元素后，相应的文件指针就前进到下一元素位置。而数组是按下标访问。 （3）在文件类型定义中无需规定文件的长度即元素的个数，就是说元素的数据可动态改变，一个文件可以非常之大，包含许许多多元素，也可以没有任何元素，即为一个空文件。而数组的元素个数则是确定的。 使用文件大致有以下几个步骤； （1）说明文件类型，定义文件标识符； （2）建立内部文件与外部文件的联系； （3）打开文件； （4）对文件进行操作； （5）关闭文件。 Turbo Pascal将文件分为三类：文本文件（顺序）、有类型文件（顺序或随机）和无类型文件（顺序或随机）。下面将介绍这些文件及其操作。 一、文本文件 文本文件又称为正文文件或行文文件，可供人们直接阅读，是人机通信的基本数据形式之一。文本文件可用文字编辑程序（如DOS的edit或Turbo Pascal的编辑命令edit）直接建立、阅读和修改， 也可以由PASCAL程序在运行过程中建立。 1、文本文件的定义： 文本文件的类型为TEXT，它是由ASCII字符组成的，是Pascal提供的标准文件之一。标准文件 TEXT已由Pascal说明如下： TYPE TEXT=FILE OF CHAR； 因此，TEXT同标准类型INTEGER、READ等一样可以直接用于变量说明之中，无需再由用户说明。 例如： VAR F1，F2：TEXT； 这里定义了两个文本文件变量F1和F2。 2、文本文件的建立 文本文件的建立有两种方法： （1）直接用Turbo Pascal的Edit建立原始数据文件。 例1 将下表中的数据存入名为的文件中。 3 4 29 30 50 60 80 90 70 75 60 50 70 45 操作步骤： ①进入Turbo Pascal的编辑状态； ②输入数据； ③存盘，文件名取。 此时，已将数据存入文本文件中。文本文件也可用DOS中的Edit等软件建立。 （2）用程序的方式建立中间数据或结果数据文件。 用程序的方式建立文件操作步骤为： ①定义文本文件变量； ②把一外部文件名赋于文本文件变量，使该文本文件与一相应外部文件相关联； 命令格式：ASSIGN(f，name) f为定义的文本文件变量 name为实际文件文件名 如：ASSIGN(F1,``) 或：ASSIGN(F1,`PAS\`) 这样在程序中对文本文件变量F1的操作，也就是对外部实际文件``或``的操作。上例中文件``是存贮在当前目录中，而文件``则是存贮在PAS子目录中。 ③打开文本文件，准备写； 命令格式1：REWRITE(f) 功能：创建并打开新文件准备写，若已有同名文件则删除再创建 命令格式2：APPEND(f) 功能：打开已存在的文件并追加 ④对文件进行写操作； 命令格式：WRITE(f，<项目名>) 或：WRITELN(f，<项目名>) 功能：将项目内容写入文件f中 ⑤文件操作完毕后，关闭文件。 命令格式：CLOSE(f) 例2 从键盘上读入表的数据，用程序写入名为的文件中。3、读取文本文件 文本文件内容读出操作步骤： ①定义文本文件变量； ②用ASSIGN(f，name)命令，将内部文件f与实际文件name联系起来； ③打开文本文件，准备读； 命令格式：READ(f，<变量名表>) READLN(f，<变量名表>) 功能：读文件f中指针指向的数据于变量中 文本文件提供了另外两个命令，在文本的操作中很有用处，它们是： EOLN(f)：回送行结束符 EOF(f)：回送文件结束符 ⑤文件操作完毕，用CLOSE(f)命令关闭文件。 例3 读出例建立的文本文件，并输出。由于文本文件是以ASCII码的方式存储，故查看文本文件的内容是极为方便，在DOS状态可使用 DOS中TYPE等命令进行查看，在Turbo Pascal中可以象取程序一样取出文件进行查看。 4、文本文件的特点 （1）行结构 文本文件由若干行组成，行与行之间用行结束标记隔开，文件末尾有一个文件结束标记。由于各行长度可能不同，所以无法计算出给定行在文本文件中的确定位置，从而只能顺序地处理文本文件，而且不能对一文本文件同时进行输入和输出。 （2）自动转换功能 文本文件的每一个元素均为字符型，但在将文件元素读入到一个变量（整型，实型或字符串型）中时，Pascal会自动将其转换为与变量相同的数据类型。与此相反在将一个变量写入文本文件时，也会自动转移为字符型。 例4 某学习小组有10人，参加某次测验，考核6门功课， 统计每人的总分及各门的平均分，将原始数据及结果数据放入文本文件中。 分析 （1）利用Turbo Pascal的EDIT建立原始数据文件存贮在磁盘中，其内容如下： 10 6 1 78 89 67 90 98 67 2 90 93 86 84 86 93 3 93 85 78 89 78 98 4 67 89 76 67 98 74 5 83 75 92 78 89 74 6 76 57 89 84 73 71 7 81 93 74 76 78 86 8 68 83 91 83 78 89 9 63 71 83 94 78 95 10 78 99 90 80 86 70 （2）程序读入原始数据文件，求每人的总分及各门的平均分； （3）建立结果数据文件，文件名为. 程序：例5 读入一个行长不定的文本文件。排版，建立一个行长固定为60个字符的文件， 排版要求：(1)当行末不是一个完整单词时，行最后一个字符位用'－'代替， 表示与下一行行头组成完整的单词；(2)第一行行头为两个空格，其余各行行头均不含有空格。 分析 （1）建立原始数据文件。 （2）程序边读入原始数据文件内容，边排版。 （3）每排完一行行长为60字符，并符合题中排版条件，写入目标文件中。 设原始数据文件内容如下： Pavel was arrested. That dat Mother did not light the stove. Evening came and a cold wind was blowing. There was a knock at the window. Then another. Mother was used to such knocks,but this time she gave a little start of joy. Throwing a shawl over her shoulders,she opened the door. 程序：对文本文件运行程序得到排版结果文件内容如下： Pavel was dat Mother did not light the stov- evening came and a cold wind was was a knock at the was used to such knocks,b- ut this time she gave a little start of a shawl over her shoulders,she opened the door.二、有类型文件 文本文件的元素均为字型符。若要在文件中存贮混合型数据，必须使用有类型文件。 1、有类型文件的定义 有类型文件中的元素可以是混合型的，并以二进制格式存贮，因此有类型文件（除了字符类型文件，因为它实质上是文本文件）不象文本文件那样可以用编辑软件等进行阅读和处理。 有类型文件的类型说明的格式为： 类型标识符＝File of 基类型； 其中基类型可以是除了文件类型外的任何类型。例如： FILE1=FILE OF INTEGER; FILE2=FILE OF ARRAY[1--10] OF STRING; FILE3=FILE OF SET OF CHAR; FILE4=FILE OF REAL; FILE5=FILE OF RECORD; NAME:STRING; COURSE:ARRAY[1--10] OF READ; SUN:READ; END; 等等，其中FILE2,FILE3,FILE5中的数组、集合、记录等类型可以先说明再来定义文件变量。 例如： VAR F1:FILE; F2,F3:FILE3; F4:FILE5; 与前面所有类型说明和变量定义一样，文件类型说明和变量定义也可以合并在一起，例如： VAR F1:FILE OF INTEGER; F2，F3:FILE OF SET OF CHAR; F4:FILE OF RECORD NAME:STRING; COURSE:ARRAY[1--10] OF REAL; SUM:READ; END; Turbo Pascal对有类型文件的访问既可以顺序方式也可以用随机方式。 为了能随机访问有类型文件，Turbo Pascal提供如下几个命令： 命令格式1：seek(f,n) 功能：移动当前指针到指定f文件的第n个分量，f为非文本文件，n为长整型 命令格式2：filepos(f) 功能：回送当前文件指针，当前文件指针在文件头时，返回，函数值为长整型 命令格式3：filesize(f) 功能：回送文件长度，如文件空，则返回零，函数值为长整型 2、有类型文件的建立 有类型文件的建立只能通过程序的方式进行，其操作步骤与文本文件程序方式建立的步骤相仿，不同之处：（1）有类型文件的定义与文本文件的定义不同；（2）有类型文件可以利用SEEK命令指定指针随机写入。 3、有类型文件的访问 有类型文件访问的操作步骤与文本文件的程序访问操作步骤相仿，区别之处：（1）有类型文件的定义与文本文件的定义不同；（2）有类型文件可以利用SEEK命令访问文件记录中的任一记录与记录中的任一元素。 例6 建立几个学生的姓名序、座号、六门课程成绩总分的有类型文件。 分析：为简单起见，这里假设已有一文本文件，其内容如下： 10 li hong 1 89 67 56 98 76 45 wang ming 2 99 87 98 96 95 84 zhang yi hong 3 78 69 68 69 91 81 chang hong 4 81 93 82 93 75 76 lin xing 5 78 65 90 79 89 90 luo ze 6 96 85 76 68 69 91 lin jin jin 7 86 81 72 74 95 96 wang zheng 8 92 84 78 89 75 97 mao ling 9 84 86 92 86 69 89 cheng yi 10 86 94 81 94 86 87 第一个数10表示有10个学生，紧接着是第一个学生的姓名、座号、6科成绩，然后是第二个学生，等等。 从文本文件中读出数据，求出各人的总分，建立有类型文件，设文件名为，文件的类型为记录studreco，见下例程序。 程序：例7 产生数1－16的平方、立方、四次方表存入有类型文件中， 并用顺序的方式访问一遍，用随机方式访问文件中的11和15两数及相应的平方、立方、四次方值。 分析：建立有类型文件文件名为，文件的类型为实数型。 （1）产生数1－16及其平方、立方、四次方值，写入，并顺序读出输出； （2）用SEEK指针分别指向11和15数所在文件的位置，其位置数分别为10×4和14×4（注意文件的第一个位置是0），读出其值及相应的平方、立方、四次方值输出。 程序：程序运行结果如下：另外，Turbo Pascal还提供了第三种形式文件即无类型文件，无类型文件是低层I/O通道，如果不考虑有类型文件、 文本文件等存在磁盘上字节序列的逻辑解释，则数据的物理存储只不过是一些字节序列。这样它就与内存的物理单元一一对应。无类型文件用128个连续的字节做为一个记录（或分量）进行输入输出操作，数据直接在磁盘文件和变量之间传输，省去了文件缓解区，因此比其它文件少占内存，主要用来直接访问固定长元素的任意磁盘文件。 无类型文件的具体操作在这里就不一一介绍，请参看有关的书籍。三、综合例析 例8 建立城市飞机往返邻接表。文本文件内容如下： 第一行两个数字N和V； N代表可以被访问的城市数，N是正数＜100； V代表下面要列出的直飞航线数，V是正数＜100； 接下来N行是一个个城市名，可乘飞机访问这些城市； 接下来V行是每行有两个城市，两城市中间用空格隔开，表示这两个城市具有直通航线。 如：CITY1 CITY2表示乘飞机从CITY1到CITY2或从CITY2到CITY1。 生成文件，由0、1组成的N×N邻接表。 邻接表定义为：分析 （1）用从文本文件中读入N个城市名存入一些数组CT中； （2）读入V行互通航班城市名，每读一行，查找两城市在CT中的位置L、K，建立邻接关系，lj[l,k]=1和lj[k,j]=1； （3）将生成的邻接表写入文本文件中。 设内容如下： 10 20 fuzhou beijin shanghai wuhan hongkong tiangjin shenyan nanchan chansa guangzhou fuzhou beijin fuzhou shanghai fuzhou guangzhou beijin shanghai guangzhou beijin wuhan fuzhou shanghai guangzhou hongkong beijin fuzhou hongkong nanchan beijin nanchan tiangjin tiangjin beijin chansa shanghai guangzhou wuhan chansa beijin wuhan beijin shenyan beijin shenyan tiangjin shenyan shanghai shenyan guangzhou 程序：得到文件内容如下： 10 1 fuzhou 2 beijin 3 shanghai 4 wuhan 5 hongkong 6 tiangjin 7 shenyan 8 nanchan 9 chansa 10 guangzhou 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 例9 对例的文件内容按总分的高低顺序排序。 分析： 文件的排序就是将文本文件的各分量按一定要求排列使文件有序，文件排序有内排序和外排序二种，内排序是指将文件各分量存入一个数组，再对数组排列，最后将该数组存入原来的文件。外排列不同于内排列，它不是将文件分量存入数组，而是对文件直接排序，内排序比外排序速度要快，但当文件很大时，无法调入内存，此时用外排序法较合适。 本程序使用过程SEEK，实现外排序。 程序：习 题 1、编一程序，计算文本文件中行结束标志的数目。 2、计算文本文件的行长度的平均值、最大值和最小值。 3、一文本文件存放N个学生某学科成绩，将成绩转换成直方图存入文件中。 如内容为: 5 78 90 87 73 84 得到直方图文件内容为: 5 ******** ********* ********* ******* ******** 4、银行账目文件含有每一开户的账目细节：开户号、姓名、地址、收支平衡额。写一程序，读入每一开户的账目，生成银行账目文件。 5、通讯录文件每个记录内容为：姓名、住址、单位、邮编、电话，编一程序按姓名顺序建立通讯录文件，要求先建立文件，再对文件按姓名顺序进行外排序。

最好是自己想，学习是自己的事！如果实在不行，可以参考别人的，也不要依样画葫芦!!