计算机硬件的基本部分
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计算机硬件的基本部分范文第1篇
关键字：计算机硬件；维护；创新管理
作者简介：季一鸣（1989-），男，江苏盐城，硕士，初级工程师；研究方向：计算机技术与应用
一台计算机的使用寿命和其是否被经常性地进行维护息息相关。在计算机的实际使用过程中，不定期地对计算机硬件进行维护，可以有效预防和避免计算机发生故障，给正常的工作带来负面影响，保证计算机可以较长时间都处于正常高效的工作状态中，因此日常工作之余对计算机进行硬件维护是十分必要的，也是十分重要的。
1计算机硬件系统
所谓计算机硬件系统，主要是指构成计算机正常运行的各个物理设备，一般而言计算机硬件设备主要由输入设备、输出设备、存储器、控制器和运算器构成，一般包括有常见的键盘、鼠标、显示器、内外存储器、主机中的主板、CPU以及各个电源等等，硬件之间以总线结构方式进行相互连接，是计算机进行正常运行的基础物质设备。计算机硬件故障主要是指由计算机硬件设备的机械故障、接触不良、电气或安装不当等原因导致的计算机硬件设备发生的物理性故障。
2计算机硬件产生故障的产生因素
计算机硬件产生故障通常有两大原因，一是来自计算机内部因素，二是计算机外部因素所致，这两方面的因素都有可能导致计算机硬件产生物理性故障，而一般又以计算机内部因素最为常见。
2.1计算机内部原因
计算机中各类电子元器件故障。计算机中的各类电子元器件和其他配件的质量及制作工艺等都会影响计算机硬件的使用和寿命，元器件的损坏、性能降低等都可能会使计算机无法正常工作。机械故障。机械故障一般产生于计算机设备中，如计算机某些零件或者部件的损坏，零件的变形、断裂、间隙增大以及固定零件的松动等都属于机械故障，这类故障一般容易发生且易于排除。
2.2计算机外部原因
来自计算机外部的因素也经常会导致计算机硬件故障从而使得计算机无法正常工作，如计算机长时间处于过过多的灰尘、静电、潮湿的环境、外部电压不稳、开关电源质量较差、计算机使用者没有经常性的硬件维护等习惯等都有可能导致硬件设备故障。
3计算机硬件维护的基本原则
（1）由易到难进行排查。计算机硬件一般种类较多，一些很容易被忽略的电源问题、设备连接等都有可能导致计算机无法正常工作，因此计算机硬件出现问题的原因往往极为复杂，可能是某一原因也可能是多种原因导致的，例如我们平时常见的电脑黑屏故障，其就可能是显示器电源问题、显卡松动、硬盘数据错损坏等原因导致，因此当计算机发生硬盘故障后，首先从最简单的原因逐一排查，然后再向稍微复杂的方向进行考虑排查，如此可有效节约时间，提高硬盘问题解决的效率。（2）由外到内进行检查。计算机硬件故障发生后，应首先从检查计算机设备入手，如先查看计算机电源是否正常、是否有设备连接松动等，然后再一步步向主机进行排查，有时候计算机无法正常工作可能是由插板解除不良等这种简单的小问题所致，进行排查的时候不可对其进行忽视。
4一些常用的硬件维护方法
掌握一些常用的硬件维护方法可快速排查计算机硬件故障发生部件等，对于进行有效的计算机硬件维护有事半功倍的效果。（1）观察法：观察法主要是工作人员采用看、听、摸等方法来观察和判断计算机硬件设备可能产生故障的部件以及原因，一般看主要是观察计算机的工作环境、外部连接情况，查看计算机显示器上所显示的信息，操作系统、软件安装等方面的情况；听主要是听计算机主机里的CPU、风扇等的转动情况，硬盘工作以及设备启动时的警报声等；摸主要是用手检查CPU、显卡等是否有过热的情况，各个设备的链接是否完整等，这是硬件日常维护的基本方法。（2）插拔法：插拔法也是一种常见的排查硬件设备的方法，主要是来拔掉然后再重新插入各个设备，主要检查故障是否由设备接触不良、松动等情况引起。（3）硬件替换法：替换法是指通过替换可能产生故障部位的硬件设备来确定故障点的方法，如果在硬件替换后计算机可正常工作，则可以确定故障发生的原因和部位。（4）逐一排除法：逐一排除法是指逐一对硬件进行排查以检查发生故障的部件的方法，一般情况下需要保证计算机可正常启动的基本部件如电源、主板、CPU等最基本的硬件模块，然后逐一增加硬件，如果发生故障，则可以确定发生故障的部件。
5计算机硬件设备的维护及创新管理
在对计算机硬件设备进行维护时，应按照计算机硬件设备的五大组成部分来进行逐一维护，尤其是对硬件设备中的核心元件如CPU、内存等要尤为重视。
5.1CPU维护及故障排除
对在设备进行维护和故障解决的过程中，要实现了解相关硬件设备的规格参数，对各个硬件常见的故障等有基本的了解，这是有效应对硬件故障的基础。常见的CPU故障主要有计算机通电源之后只有电源闪动，无其他反应，显示器不显示无法进入操作系统，或者计算机出现经常性的死机现象，系统运行不稳定等。常见的CPU故障排除方法主要有将CPU拆除后检查CPU的针脚及触点等地是否存在锈蚀、弯曲等现象，如有要及时清除锈蚀等杂物，保证CPU芯片和插座接触良好；在对计算机进行硬件选择时，应尽量选择跟CPU相适合的其他硬件如主板、内存等，避免因硬件与硬件之间因兼容性不足而导致的硬件故障；同时定期对CPU进行灰尘清理，避免CPU超频使用，保证CPU外频与倍频在正常状态下，尽量使用高质量的优质导热硅脂，提高散热效率，保证CPU的散热要求。
5.2主板维护及故障排除
一般而言主板中容易出现故障的部位集中在内存条插口，各类总线插槽等，导致主板损坏的原因也有很多，如主板和硬件兼容性差、电源系统不良、元件器故障、工作环境恶劣等，日常进行维护以及故障排除应先从观察主板外观、检查电源、查看各元件器再到内存、显卡、硬盘的顺序逐一进行维护和排查，平时的维护过程中要注意对主板进行不定期清洁、除尘，在除尘的时候，轻取下主板用细软羊毛刷轻拭掉其表面的灰尘，定期对主板进行清洗，在清洗的过程中先把主板放置于干净的清水中，用羊毛刷洗去其表面的灰尘及污垢，然后放在通风处等其表面的水滴风干后再用纸包好放在阳光下，避免主板积尘而腐蚀。
5.3内存的维护及故障排除
内存发生故障后计算机经常会出现死机、主板发出“嘀嘀”的短小警报声、蓝屏、无法启动或无法进入操作系统、经常提示注册表损失等情况，内存发生故障后应根据不同原因进行排除。对于因内存使用时间久发生的氧化而造成的内存与卡槽接触不良造成的内存故障，可将内存取下，使用橡皮擦轻拭去其表面的氧化层即可；对于因兼容性问题导致的，应改用同规格的内存；另外要注意内存安装过程中应避免暴力拔插等人为可能造成的内存损坏行为。
5.4硬盘的维护及故障排除
硬盘是计算机中重要的专门用以存储数据的部件，也是计算机硬件中很容易产生故障的硬件之一，常见的故障有机械故障、盘片故障、操作不当引起的分区表破坏等等，针对不同情况采取针对性的硬盘故障排除方法，如当计算机显示“硬盘C驱动失败，运行设置功能，按F1键重新开始”时，就要判断是因硬盘设置的参数和格式化时所采用的参数不同导致的，这时就需要重新设置硬盘参数，重新分区等方式来解决；此外，在平时应加强对硬盘的日常维护，例如在硬盘还处于工作状态中避免强行关机，因为硬盘在读取数据以及存储数据的过程因为突然断电极易造成硬盘数据丢失和硬盘损坏，同时日常应注意硬盘散热，避免硬盘因温度过高而出现问题，养成定期对硬盘进行扫描以及碎片整理，不要频繁地格式化硬盘，尤其应避免对硬盘进行低级格式化，在使用过程中还应避免硬盘长时间超负荷工作如不间断下载任务等。
5.5显示器的维护及故障排除
显示器的常见故障主要有显示器黑屏、显示错误信息如“超出频率范围”、显示器内有元件烧糊的气味、或者显示器发出异常声音以及显示器显示画面变形扭曲等，针对显示器不同的故障采用不同的排查方法，如开机后显示器出现画面抖动现象，不久即恢复正常，就该考虑是由于显示器内部受潮所致，进行排除时应更换新的显像管高压包；在日常的维护过程中，应保证显示器周围环境干净清爽，避免过于潮湿，并对显示器予以定期除尘，避免长时间开机等。
5.6显卡的维护及故障排除
显卡是计算机硬件的核心元件之一，显卡经常出现的故障主要有开机后有警报声、无法进行自检程序，出现黑屏及蓝屏现象，显卡驱动丢失等，在进行显卡故障的排除时可以从显卡接触、显卡设置、驱动程序、显卡兼容性、显卡是否超频等方面入手进行；为保证显卡正常运行，定期对显卡进行维护是十分有必要的，如不超频使用显卡，定期清理夏卡灰尘，定期更换夏卡散热器上的散热脂，保证夏卡散热器的散热效果，延长显卡使用寿命。除了以上列举的硬件维护以外，其他的例如鼠标、键盘、网卡、ADSL等硬件也都应给予定期的维护，除此以外，应保证计算机整机的工作环境，室温应尽量在20-25℃，有条件的应尽量按照空调，做好计算机整机的除尘工作，保证计算机电源稳定等等，总之计算机使用者应在平时养成良好的计算机使用习惯，提高计算机硬件使用寿命。
[参考文献]
[1]滕雯雯.试论计算机硬件维护及创新管理的研究[J].硅谷，2011（4）：85.
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[4]施骏.计算机硬件维护中的创新管理与综合性策略[J].信息与电脑：理论版，2012（7）：135-136.
计算机硬件的基本部分范文第2篇
一、财会工作使用计算机的前期准备
1、从思想认识方面打破旧的传统观念，树立改革创新精神，并了解计算机处理会计数据具有安全性、保密性、可靠。领导对企业财务部门运用计算机要给予支持与肯定，这样财务部门使用电子计算机能够得到保证，也是能够购买计算机硬件的基础。
2、培养一批既懂财务专业业务又懂计算机语言的复合型人才。
3、选择适应本企业使用的应用软件，优秀的应用软件至关重要。选择软件方面主要应考虑如下几点：
（1）财务记账模块。首先看是否符合财政部会计核算软件基本功能规范的要求，然后看是否适应本企业的账务处理要求，记账方法以及科目的设置范围等。
（2）报表模块。适应内部报表以及对外报表的要求。
（3）打印模块。账簿打印方面能够满页打印的全年连续打印，会计报表的打印除了能打印规定的报表外，还能打印各种特殊报表和有关的分析资料。
（4）安全性和保密性。系统要有各权限的密码设置，起到保密作用，同时防止数据被随意篡改。安全方面主要是数据的备份，以防止电子计算机硬件的损坏以及电脑病毒的破坏。能够用备份软盘迅速恢复损坏丢失的有关数据和信息。
（5）跨年处理。年终结账后，跨年度时能够自动将年末余额，结转到年初余额，并清除有关账户科目的发生额。使用到年终时，年初的数据能够顺利及时结转。
（6）查账功能。能够按记账凭证编号查、按时间查、按余额查、按账户查，以及选择某个条件或选择多个条件查询。
二、实际使用阶段
1、电子计算机初次在财务部门运用时，应考虑账户科目代号设置的科学性。为防止由于账户科目代码随意变动，引起数据错乱，确定后的账户科目不要随意变更。另外，科学设置账户科目代号便于记忆，以便输入汇总分析各种数据和信息。如，甲车间的代号为001，乙车间的代号为002，应付工资、管理费用的账户代号为0211－001，0211－002，0511－001、0511－002，以此类推。
2、建立必要的使用制度和管理办法。如岗位人员职责、操作程序、软盘备份、保管、计算机硬件的保管、维护，严禁外来软盘随意进行拷贝等，防止计算机病毒的感染，确保计算机运行的可靠性和安全性。
3、人员培训要求全部财会人员都能上机进行账务查询操作。大部分财会人员都会进行记账凭证的录入，以及会计报表的编制，避免会计人员不会操作计算机而影响正常的业务工作。
4、经过一段时间试用，计算机处理的数据与手工计算的数据都能够相符，达到最基本的条件后，通过总结、提高、验证后，可脱手工处理账务、报表，正式转入运用计算机处理账务、报表，以达到预期目的。
三、巩固发展，提高阶段
通过一至二年的实际应用，结合计算机理论的学习，对计算机的功能有了较全面的了解，并积累了一定的经验，较全面掌握了计算机软件的功能，财会人员可根据本企业、本部门的特点，自行编制某些应用软件，来弥补专业软件某些不适用的方面。因为计算机中已储存了财会的基本数据和信息，利用这些数据和信息就非常方便和及时，不必再花时间去归集原始数据，自编软件能适合本企业需要，使用整个企业软件运用系统更完善，更能及时提供综合反映本企业的全面信息（如编制责任成本、资金控制、成本分析、资金分析、材料成本核算等软件），使财会人员的工作从繁忙、单调的计算机中摆脱出来，真正为企业起到参谋的作用。
计算机硬件的基本部分范文第3篇
中图分类号：G642
摘要：随着信息技术快速发展，计算机新兴硬件器件及系统设计工具不断涌现，国内外计算机学科教育面临着挑战和机遇。传统课程体系以单门课程为中心，课程之间缺少衔接，学生难以深入理解计算机系统技术，不适应技术发展和社会需要。文章介绍浙江大学计算机学院面向系统设计能力培养的教学改革，采用软硬件课程融会贯通的方法，以数字逻辑设计、计算机组成、操作系统、编译技术等课程为主线，以系统设计能力为统一视图，建立层次化、循序递进。开放式课程群的课程体系和实践体系。关键词：系统设计能力；软硬件贯通教学；教学体系
1 计算机学科教学面临的挑战和机遇
当今世界新技术和新产业迅猛发展，信息产业正成为引领未来经济社会发展的重要力量。信息技术与生物技术、新材料技术、新能源技术的交叉融合和突破，将引发新的产业革命，令计算机学科的教学面临巨大挑战。进行软硬件贯通和面向系统设计能力培养的教学改革，能让学生深入理解计算机，具有利用计算机系统观解决实际问题的能力并提升整体素质，适应社会对人才的需求。这项教学改革在国内具有创新示范作用和重要意义。
1）面临的挑战。
（1）计算架构多样化：①SSD、PCM、GPU、FPGA等新器件层出不穷；②模拟、仿真、可编程硬件、可模拟网络系统等新工具应运而生；③CUDA、Hadoop、MapReduce等新编程语言框架让人应接不暇。
（2）软硬件协同设计成为主流：①硬件、操作系统、编译器、并行计算关系更密切；②硬件多核及并行架构需要支持高效程序运行，编写高效程序必须了解计算机底层结构。
（3）计算机应用问题更复杂，领域更广：①高性能计算；②大数据处理；③大型系统开发与维护；④智能（嵌入式）系统开发等。
这些挑战使得高校人才培养与社会对人才需求之间的差距有不断加大的趋势。摆在高校教师面前的迫切任务是如何改变这种局面，以提升硬件和系统类课程的教学质量和效果，提高学生实践能力并激发其兴趣，解决计算机专业学生应该具备怎样的计算机系统知识、教师应该采用什么样的培养方式和如何适应社会对人才的需求等问题。
2）存在的机遇。
EDA技术的发展降低了硬件设计和应用的难度，更有利于计算机学科（科学、工程、软件）深入运用硬件研究和实现体系结构的创新和优化。硬件描述语言（hardware discribe language）、System C及仿真技术令计算机学科从系统层研究到软硬界面的硬件方向研究进了一大步。计算机体系结构的发展使得师生在系统层教学和科研成为可能，RISC设计思想使CPU设计变化更容易实现，尤其是在嵌入式系统需求上。
FPGA器件采用计算机辅助硬件设计，为开展计算机和软件专业能力型人才培养教学提供非常有效的工具，同时拓宽学生的就业领域，加强计算机硬件人才、软硬件复合型人才和研究型人才的培养，满足企业对于高质量的计算机人才的要求。
3）现状分析。
美国一流大学计算机系统相关课程设置各具特色。MIT采用BOTTOM-UP的设计方法，以汇编为中心，强调底层涉及硬件与操作系统的接口。UC Berkeley采用TOP-DOWN的设计方法，以不同粒度的并行为线索设计各个层次，实验跨度比较大。Standford Univer曲和CMU采用，TOP-DOWN的方法，强调从程序员角度看到的底层内容，重点为C语言的底层支持、程序优化、存储器分配管理。它们有一个最大的共同点就是非常重视实验动手能力，尽量做到课程群之间实验内容前后贯通和实验平台二致。
浙江大学计算机学院从20世纪90年代起就酝酿和实施计算机硬件系统课程的教学改革，多年来坚持围绕“面向系统设计能力培养”这一课程建设核心，以计算机系统设计与实现的实践过程为手段，以深入理解计算机系统和高性能程序设计为目标，以数字逻辑设计、计算机组成、操作系统、编译技术等课程为主线，以系统设计能力为统一视图，建立层次化、循序递进、开放式课程群的课程体系和实践体系。近年来，改革小组相关教师数十次参加全国性计算机系统相关教学研讨会，举办计算机系统设计师资培训班，编写出版系列化教材，受邀参加教育部国家教学指导委员会计算机专业委员会的邀请，参与面向系统设计能力培养的研究报告并取得良好效果。国内其他高校对于面向系统设计能力培养这一观点逐渐形成共识，一些重点高校正在开展相关的教学改革。
2 面向系统能力培养的关键问题
面向系统能力培养的教学改革是一项综合性的改革工程，涉及内容、体制、方法等各方面，重点在教学体系、课程体系、实验体系等方面探索新的方法和手段，关键问题主要有以下几个方面。
1）如何以系统设计为统—视图建立课程体系。
面向系统设计能力培养进行教学改革涉及硬件类和系统软件类很多课程，必须采用软硬件课程贯通的整体设计思路和统一目标视图，汇总核心课程群知识体系并结合实践过程，按课程间、课程内和实践衔接等要求将系统设计分解到各门课程中。课程之间构成输入输出关系，每门课既有独立的知识体系、实验内容和课程设计，又为后继课程提供系统设计需要的基础和部件（子系统），不仅课程群之间和课程之间构成前后递进的层次关系，而且课程内知识点之间也构成递进的层次关系，从而改变以往课程间缺乏直接联系的不足，转向课程紧密联系的整体教学和实验目标设计实现不断完善的渐进过程。
2）如何以统一的实验平台建立实验体系。
在实施统一视图的课程体系教学改革过程中，实验体系也应该随之进行改革，采用统一的教学实践平台。该教学实践平台力求简单而丰富（simple but rich），设计目标明确而开放，实践过程要求完整且有可操作性，针对不同学生群体构成高、中、低3类实现目标。每门课程需要建立实验成果库，不同课程之间的成果还要构成输入输出关系，以构建系列化、递进式的实验体系。
3）如何以社会需求和学生兴趣为切入点激发学生学习热情。
现代社会对计算机硬件人才的需求主要表现在嵌入式技术、高性能技术和多核技术上，这要求计算机系统技术人员懂得更深入的计算机硬件知识，如SOC的实现、FPGA加速、多核编程等。兴趣是创新的动力，教师应不断给学生一些创新点子，激发他们的设计欲望，同时在整个教学过程中鼓励学生将学习的知识与社会需求对比，从社会需求中找问题，让学生解决并改善教学实验方案，以接近社会需求的真实应用。
4）如何针对不同学校的不同专业建立多层次教学方案。
在课程体系设计过程中，教师还需要考虑不同层次学校的要求和不同学生的知识基础，采用开放式层次构架扩展不同属性的相关课程，以适合不同专业方向。在实践体系设计过程中，针对不同学生群体采用高、中、低不同层次实现目标，实践过程要求完整且有可操作性。
3 面向系统能力培养的教学体系
浙江大学计算机学院面向系统设计能力培养进行教学改革的终极目标是使学生能够充分利用和掌握现代最新理论和技术，提高学生深入理解计算机系统和应用计算机系统观的能力，在此基础上以嵌入式系统为综合实践舞台，提高学生根据应用需求设计与实现计算机（嵌入式）系统应用的工程实践能力与创新能力，培养具有软硬协同能力的计算机系统研究、开发和应用型人才，同时引导有兴趣和潜力的学生进入计算机系统结构研究领域。
3.1 以系统设计为统一视图，建立层次化、循序递进、开放式课程群的课程体系
计算机系统设计课程不仅涉及电子线路、数字逻辑、计算机组成、计算机体系、计算机接口等诸多硬件技术，而且还与编译技术、汇编语言、操作系统等计算机系统级软件技术相关联。在传统的课程体系中，各门课程相对独立，内容缺少衔接，学生往往感觉“不该讲的讲了，而该讲的却讲不深入，理解不透”。我们在总结多年的教学经验后，建立了图1所示的层次化、循序递进、统一视图的开放式可扩展课程群的课程体系。这一改革思路与最近一年来国内外兴起的小核心、模块化、大整合等教学改革理念不谋而合。
图1中逻辑与计算机设计基础、计算机组成和计算机体系结构构成核心课程群；核心课程群加上嵌入式系统设计、高级数字系统设计、计算机接口、SOC设计、计算机系统设计等构成硬件课程群；硬件课程群加上操作系统和编译技术构成系统课程群；在系统课程群基础上可以根据专业方向和人才应用需求扩展成更大的课程群。开放式可扩展课程群具有层次构架，可扩展不同属性的相关课程，适合不同专业方向。纵向可扩展系统软件和应用软件课程，横向可扩展专业硬件和应用课程，适应不同方向和应用的人才培养机制，形成学校教学实验与社会人才需求有机结合的培养体系。
1）围绕计算机系统设计建立核心课程群。
围绕计算机系统设计这个统一视图，我们首先建立核心课程群。核心课程群以数字逻辑设计课程为基础前导，重点讲述计算机数字电路原理与设计技术并为后继课程提供基本数字系统器件，如译码器、选择器、加法器、寄存器组和状态机模块等；以计算机组成与设计为群内核心，重点讲述计算机部件的设计技术，如数据通路、RISC指令系统、单周期/多周期控制器、总线架构等处理器集成和应用技术，为后继课程提供可用的多周期CPU；以计算机体系结构为深入提高，重点讲述计算机硬件系统的相关优化技术，如流水线处理器、存储层次优化等，并为后继课程提供流水线CPU。核心课程群统一考虑3门课的教学与实验，构成三位一体、循序递进、紧密耦合的层次关联。
2）引入计算机接口、嵌入式系统和多核设计等课程，形成硬件应用扩展课程群。
在核心课程群基础上，我们引入计算机接口、嵌入式系统、高级数字系统设计等课程，构建硬件范畴的扩展课程群，深化硬件系统的学习与实践。计算机接口主要讲授汇编、CPU与存储器、I/O接口实现技术，为后继课程提供存储器、键盘、鼠标、串口、显示器等构成计算机硬件系统的基本部件；嵌入式系统主要讲授面向特殊领域的计算机软硬件设计技术，是计算机硬件系统的现实应用；高级数字系统主要讲授复杂数字系统设计，以便提高计算机系统应用的专用算法性能。
同时，我们还可引入多核设计，主要讲授多核互连、共享Cache、任务并行等设计技术，以适应现在多核计算机人才的需求。核心课程群和硬件扩展课程群的内容覆盖了整个计算机“裸机”的设计技术。
3）引入编译原理、操作系统与计算机网络等课程，形成完整的计算机系统课程群。
核心课程群和硬件扩展课程群完成的计算机“裸机”，还不能称为真正的计算机系统，就像刚出生的婴儿只有躯干、四肢和基本感知的大脑，但缺乏对环境刺激的高级智能反应，因此我们需进一步引入编译原理、操作系统、计算机网络等课程相关技术并组成计算机系统课程群，在计算机“裸机”的基础上进一步设计实践并加上计算机系统级的软件，以满足“设计简易计算机系统”的要求。
3.2 以统一的实验平台建立实验成果库，构建系列化、递进式的实验体系
计算机硬件和相应系统软件价格相对昂贵，技术资源相当封闭而且更新速度较快，目前国内市场没有对应的实验平台。由于缺少针对性的实验平台或实验平台不统一，国内部分高校有的用模拟器，有的用仿真结果，传统实验教学内容与理论教学内容脱节，学生缺少对计算机系统设计整体流程的感性认识，对理论理解不深，难以满足社会和业界要求。我们经过多年努力，自主研发实验平台并建立实验成果库，构建系列化、递进式的实验体系，实验平台如图2所示，其中最左边5个框内内容为实验平台可扩展功能。
与统一视图的课程体系相配套，以现代硬件描述语言和FPGA为统一的实验平台，实践目标不宜太复杂，力求简易而内容丰富，同时保证所有相关课程在一个平台上实现，便于学生在在校期间逐步设计实现简易但完整的计算机系统或SOC，用自己的计算机系统和系统管理软件运行应用程序。
具体实现方法是以核心课程为主导，课程间不是简单合并，而是融合各部分以构成一个整体。在具体实现时，我们采用模块分解法，这样可简化实现难度和丰富各课程内容，同时能够让学生学会分解问题。各门课程实验设立各模块接口信号和时序标准，设计实现符合质量要求的模块或子系统（产品），前导课为后续课输出合格的模块（功能、性能），最后集成调试完成整体系统。
实际上，计算机系统设计实现的不是一个实验，而是多个大实验，如以核心课为分解方式划分4个大实验；而这4个大实验也由不同的小实验组成，这样就形成了图3所示的实践体系的学习层次。
在这样的层次结构中，整个计算机系统设计实验分成小实验、实验、完整系统集成实验和附加实验4个层次。附加实验是指将系统软件加入整个计算机系统中的实验。
1）层次1：小实验系列。
小实验是基本实验，如处理器设计与实现中的ALU设计、寄存器堆设计、控制器设计、中断控制器设计、Cache设计等实验，均是小实验。小实验构成了处理器的设计与实现（实验1）、流水线的设计与实现（实验2）、存储系统设计（实验3）和交互外设设计与实现（实验4）4个实验。学生要实现更大规模的系统设计就必须先掌握小实验的设计，为整个计算机系统的设计打好基础。当然，相对于其他层次的实验，这些小实验的设计目标比较简单，学生能够较快地完成。层次1是基本的实践体系层次。
2）层次2：实验1—4。
这是计算机系统中处理器的设计与实现、流水线的设计与实现、存储系统设计与实现、交互外设设计与实现4个实验。每个实验都由一系列的小实验构成。要想完成这4个实验，就必须完成每个实验中包含的小实验。这4个实验相对比较复杂，要求学生在学完相应理论内容的基础上具备初步的动手实践能力。层次2能够让学生对计算机系统中每个构或部分都会有比较清晰的了解。
3）层次3：完整系统集成实验。
这是指在前面2个层次实验（层次1和层次2）的基础上，通过总线设计与部件互连模块将前2个层次的实验集成起来，形成一个完整的计算机系统。尽管相对简单，但是实现的工作量可能会很大，该层次是实现计算机硬件系统（具备数据通路、控制单元、存储器、输入和输出5大部分）并且能够实际运行程序的关键阶段，也是学生能够掌握一个完整计算机系统设计的关键阶段。
通过上述3个层次，学生已经学习和掌握计算机组成课程基本知识并具备较好的动手实践能力。在此基础上，学生还可以进一步完成层次4的实验。
4）层次4：附加实验。
实践体系的这个层次为计算机组成课程和相关课程内容掌握得较好的学生提供。当然，所有的学生都可以尝试完成附加实验。附加实验的内容分为两部分：一是要将系统软件加入到系统中，如Bootloader和Min-OS；二是改善系统的逻辑层性能，如实现流水线处理器、中断和Cache等。这一层次实验难度较大，要求学生具有较高的专业综合能力。
这4个层次由简单到复杂，由易到难。在实验过程中，学生通过逐层掌握实验技能以进行深入学习，提高自己的学习水平。同时，由于实践体系是分层设计，学生可以先完成较为简单的实验，不会一开始就受到实验难度的影响，而是对完成实验和理论学习有较强的兴趣，从而更好地进行学习和实验。
3.3 以培养对象为中心确立分类、分层次化、可递进的实现目标
我们针对不同学生群体，根据其特点和背景设立多层次的面向系统能力和计算机系统设计实现的规模和要求。无论哪个层次，我们都力求计算机系统的整体性或某一领域计算机应用的整体性，保证各层次之间的递进关系。我们针对计算机软件工程等专业提出两个层次，以高、中、低3类实现目标规模。
1）层次1：简易但完整的计算机系统设计实现。
支持MIPS或ARM基本整数指令和必要的系统指令，必须支持PS2和VGA显示。二者均为RISC体系架构，MIPS结构简单易上手，但后续支持工具太少；ARM具有更好的后续应用支持工具和应用软件，但体系结构较MIPS复杂，难度较高。
（1）高级要求：设计操作系统管理调度的简易计算机系统，具有Bootloader、OS内核管理、进程调度、文件系统、GUI和一定数量的API函数，提供编译器、汇编器以及一个有实用价值的典型应用。
（2）中级要求：移植操作系统管理调度的简易计算机系统，具有Bootloader、进程调度、文件系统、GUI，提供编译器、汇编器，同时完成一个有实用价值的典型应用。
（3）基本要求：设计系统管理器直接调用单进程应用程序的简易计算机系统，提供编译器、汇编器以及一个有实用价值的典型应用。
2）层次2：简易SOC或微控制应用系统设计实现。
支持MIPS、MSP430或MCS51基本整数指令，至少具有基本GPIO接口。考虑MSP430和MCS51同样是基于后续工具和应用的支持，而MSP430有TI大学计划的嵌入式平台支持，后续支持和应用会更好。
（1）高级要求：设计简易命令管理直接调用运行应用程序，构成简易专用的SOC计算机系统，支持PS2键盘和VGA显示，同时提供一个有实用价值的典型应用程序。
（2）中级要求：CPU直接运行有实用价值的典型应用程序，构成简易SOC，具有应用交互功能和系统自检和测试功能，支持中断、基本GPIO接口、硬件计数器接口、7段码文本（16进制）和图形（由7段显示器构成的图形）接口。
（3）基本要求：设计完成CPU扩展基本GPIO接口和7段码显示接口，直接运行一个有意义的应用程序，构成微控制器应用系统。
4 改革措施
浙江大学计算机学院在计算机硬件教学改革过程中，充分利用学校教学和科研等方商的条件，汇聚政府、行业、企业等各方资源，深入挖掘学院学校、师生、教学科研三者之间的内在关系，积极探索和建立“基地k才一科研”三位一体的有利于激发学生创新热情和创新实践的教学体系和培养机制。
1）成立计算机硬件系统开放实验室，以此为教学实践基地。
除了满足平时教学和实验用教室需求之外，学院还依靠国家相关项目资金支持及企业捐赠等多种资源，专门成立计算机系统设计开放实验室并以此为“基地”。
2）面向各级学生成立兴趣小组，建立人才资源库。
学院针对每届学生专门设立一个计算机兴趣小组班级，单独设立培养方案，以此为“人才”。在基地集中学院的本科生、研究生等各类人才和兴趣爱好者，由硬件课程的各名教师组成导师组，对基地学生进行教学。
3）面向实际需求进行技术研发创新，以此为科研源泉。
针对教学、社会和国家的需求，我们进行技术开发和自主创新，以此为“科研”。这种一体化的培养模式为培养“高、精、宽”的专业人才提供了条件。
5 改革效果
从2005年最初的硬件课程贯通开始到2011年面向系统能力培养模式的形成和初步建立，浙江大学计算机学院经过近10年的教学改革实践，已取得良好的教学效果，学生也受益匪浅。
2005年，日本法政大学计算机系李亚民教授来浙江大学讲学，计算机学院学生在李教授指导下在一周内完成了流水线CPU的设计仿真实现，李教授赞许这是他在国内讲学中学生完成情况最好的一次，同时这也充分体现计算机学院硬件课程贯通的效果。2009年，学生的SRTP项目在FPGA上设计实现了完整的简易计算机系统。2010年，学生兴趣小组项目在20万门FPGA上（Xilinx Spartan 3）完成带有虚拟文件系统的流水线计算机系统。201 1年，学生在该系统上开发了PPT应用程序，受到Xilinx中国Keven和Ram博士的夸奖。2012年，姚元、卢忠勇等同学参加全国开源嵌入式硬件大赛，他们设计的M2M项目获得一等奖，同年获得在美国举行的国际电子设计大赛一等奖。2012年，马岷和江舟同学进入Xilinx公司实习，开发出Xilinx中国的实践教学项目机器人平台，同时参与编写并出版《嵌入式系统软硬件协同设计实战指南》实践教材，毕业后马岷进入Xilinx中国技术开发部工作。2012年开始，改革小组成员受教育部高等学校计算机专业教学指导委员会邀请，参加全国面向系统能力培养的相关报告撰写工作。
通过面向系统能力培养的教学体系建设，浙江大学计算机学院70%以上的学生能够从被动接受知识逐渐发展到主动学习并积极实践，从而提升了教学效果。
计算机硬件的基本部分范文第4篇
1 引言
《计算机组成原理》是一门偏硬的学科，是计算机与科学技术专业的一门核心专业基础课[1]，主要学习计算机内部的各部件的组成结构、工作原理及相互间的联系。随着计算机技术及电子技术的飞速发展，计算机内部部件的高度集成化，复杂化，很多学生普遍感觉《计算机组成原理》这门课程难学、难懂，概念抽象、感性认识差等，如果用传统的教学方法很难达到教学的目标；同时这门课程还是很多院校计算机专业研究生入学考试的考查科目，所以应该找到一种切合实际的教学模式，在达到本科教学目标的同时能够让学生们感觉研究生入学考试这门课程对于他们来说不是一种屏障。鉴于此，我们针对这门课程的特点，从教学内容、方法、手段及实践四个方面做了改革，并取得了较好的效果。
2 教学内容的改革
在教学内容上，主要遵循本科教学大纲来循序渐进该课程的讲授工作，同时要借鉴每年的考研大纲，找出其出入部分，重点内容要重点详尽地讲述，以典型例题来加深学生的理解，难点问题要找到切入点，让学生找到头绪，步步为盈，例如信息通路部分，可以先画一个单总线结构的计算机系统来讲解信息在各部件间的流动过程，然后再针对某一复杂具体机型的计算机来疏导它的信息通路，学生理解起来就会容易的多。对于考研与本科大纲的出入部分作为扩展内容讲解，主要针对有精力或是有考研目标的同学。例如输入输出部分的几种数据传输方式[2]，要深入到每种方式的具体实施过程，而不是局限于表面的了解。
3 教学方法的改革
在教学方法上，采用启发式教学和习题检测等相融合的方法，注重重点的突出、难点的突破。另外，留给学生实践作业，采用课堂鼓励等方式调动学生的兴趣及积极性。使学生能够理解单处理器计算机系统中各部件工作原理、组成结构及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法，最终能运用课堂所学理论知识对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算和分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
4 教学手段的改革
教学手段上主要采用板书加多媒体及Proteus仿真软件并用的方式进行教学。板书尽量用言简意赅的词语来描述问题，让学生学起来达到简单易懂的效果。对于将计算机的比较抽象复杂些的内部结构可以采用多媒体课件及Proteus仿真软件将其工作原理和工作过程直观形象地演示出来。
5 实践教学环节的改革
实践教学环节主要由实验和课程设计两部分组成，因为实验学时有限，可以设计一定数量的实验项目、验证性实验，加深学生对各计算机部件的组成和工作原理的进一步理解； 在课程设计期间可以因材施教，让学生综合运用所学计算机组成原理知识，采用Proteus仿真软件，人为模拟各部件单元中的控制信号实现常用部件电路及之间的信息通路的设计，对于有能力且勇于创新的同学，可以利用EDA技术，自主设计一个组合逻辑控制器模型机，因为EDA技术很多学校计算机专业学生未开设此门课程，所以此实验需要学生有一定的EDA基础才能实现。通过实践教学环节，进一步加强学生理论知识与应用相结合的实践和锻炼，培养了学生分析问题、解决问题和设计的能力。
计算机硬件的基本部分范文第5篇
关键词：计算机接口技术；教学改革；proteus
1引言
《计算机接口技术》课程是计算机科学与技术专业的一门专业主干课程，是大学本科生掌握计算机硬件基础知识和常用接口技术的入门课程[1]。课程由微型计算机工作原理和微处理器、汇编语言程序设计、常用接口技术三个部分组成。该课程目的使学生通过本门课程的学习，掌握计算机系统的构成，建立起整机概念，并培养学生具有一定的独立分析和解决问题的能力，为后续课程的学习以及将来的工作奠定坚实的基础。但由于本门课程是一门实践性很强的课程，并且具有知识点多、概念抽象、理论性强等特点，学生掌握起来并非易事，就以往学生的反应，此门课程学习难度大，知识不易理解，普遍存在“重软件、轻硬件”的现象，大大降低了学生的学习热情，动手实践能力的培养也受到很大的限制，如何能够提高学生学习热情，激发学生的学习欲望，是需要解决的问题，笔者结合多年的教学经验和教学实践，在实验教学过程中进行了一些教学改革的初步探索。
2引用
proteus仿真软件Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是英国labcenterelec⁃tronics公司开发，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。它包括原理图编辑与仿真软件包isis和布线编辑软件包ares两部分组成。Proteus7.5SP3及其以上版本新增对8086CPU及其相关接口芯片的仿真。硬件实验设备由于结构固定、资源有限且成本高、损耗大以及寿命低等缺点，pro⁃teus的引用对于改善教学实验环境，激发学生学习知识的求知欲，以及学习兴趣，提高教学效果，是一个不错的选择，此外，学生只要在自己的电脑上安装proteus软件后，可以不受时间和空间的限制，进行设计仿真操作，既节约了成本，又能充分发挥学生自己的思维和想象，对实验教学来说是一个课堂的延伸[2]。对于8086来说，将其编写好的源程序可通过外加EMU8086编译器生成.exe文件，然后在proteus上进行仿真，达到教学目的。Proteus的引用不仅可在实验教学上使用，也可在理论教学中使用，教师可以在课堂上边讲理论知识，边进行教学演示，直观形象，使学生对生涩难懂的知识进行有效的消化、吸收，是教学的有力的辅助工具。实践证明，引用proteus，达到了提高教学效果的目的，更加利于学生学习兴趣的培养。Proteus是教学的一个有利的补充，但它只是一个仿真软件，不能完全代替实物实践，仿真实验和实验箱上的实验还是有区别的，由于实际电路运行时表现的各种电气特性等，使在proteus上调通的，在硬件上不一定能够成功的实现，基于以上认知，采取proteus仿真实验和实物实验相结合的方法进行教学。要求学生先课下通过proteus软件进行仿真，模拟实验效果，再到实验室进行实际硬件电路的操作，查看实验效果，这种教学搭配，充分利用proteus仿真软件的形象直观性，增强学生好奇心，激发学生学习热情，同时提高学生的学习效率，达到更好的学习效果。
3课时安排
计算机接口技术课程主要分为微机原理、汇编语言程序设计和接口技术三大模块，共64学时，为兼顾各个模块之间的承上启下以及知识的连续性，主要分配学时如下表1：微机原理主要讲授微机基本知识，如微处理器、微型计算机、微机系统的概念以及微机的结构和工作原理、时序知识、指令系统等，汇编语言程序设计涉及内容有汇编语言源程序的格式、变量属性、分支结构、循环结构和子程序设计，接口技术涉及内容有存储器、输入输出接口、常用I/O接口芯片等。实践教学在整个课程中起着重要作用，通过实践，对理论知识进行消化和理解，同时学生的动手能力能够得到很好的锻炼，培养学生分析解决问题的能力，做到理论与实践有效的结合，实践教学总学时16学时，具体分配如下表2，其中汇编语言程序设计部分安排4学时，由于此部分上机实践只需计算机即可，不需其他硬件，学生在课上学习好程序的设计和调试方法后，可以利用课下时间在图书馆或宿舍完成作业和上机实践，节约课上学时，为其他内容的讲授提供充足的时间。接口技术实验共分为6次实验，分别为proteus的使用、8259中断控制器、8255并行接口芯片、8253定时计数器以及A/D、D/A转换。每次实验安排2学时，要求学生课下提前预习，为下次实验做充分的准备，保证每次实验顺利地进行，完成相应的实验任务。其中proteus的使用这一实验安排1次，是因为在本门课程学习之先，学生已学习过《电路制图与仿真》这门课程，此门课程主要介绍proteus软件的使用，因此在proteus的实验主要介绍EMU8086编译器的使用，学会使用proteus进行8086的仿真。常用接口芯片部分的5次实验均设置了基本实验部分和提高部分两个层次，其中基本部分要求每一个学生必须完成，按照电路原理图进行连线，编写实验程序，完成实验效果。提高部分要求学生在完成基本部分后，有余力的学生可对电路进行设计并编写相应的程序改善接口的性能。每一个层次的实验，要求学生进行现场演示。
4实验考核
实验评分标准分为实验操作部分、现场提问环节以及实验报告三个部分组成。学生抽签决定实验考核内容，并进行现场演示，教师根据学生实验操作过程、结果以及对现场的提问回答情况等形式进行现场评分，以激励学生学习主动性，达到教学目的。实验操作部分占实验总成绩的比例为50%，现场提问环节所占比例为30%，实验报告占20%，其中实验报告要求学生重点报告在实验过程中遇到什么问题，以及解决此问题的思路和方法以及实验的心得体会，避免抄袭和实验报告的形式化。
5充分利用多媒体
在进行实验教学过程中，充分利用多媒体，提升教学效果。为提高学生学习的热情，对于在实验过程中难懂的知识点，可以采用动画进行直观形象的演示，使学生更加能够领会实验的内容和目的，便于理解和记忆。
6结论
《计算机接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，对于此门课程的教学也是一个不断学习和探索的过程。对于本门课程的改革实践，实验教学效果有了很大改善，学生主动性、学习热情有所提高。此课程是一门公认的教师难教、学生难学的课程[3]。随着时代的发展，计算机接口技术课程也应与时俱进，需要不断完善教学体系，更新教学内容，寻求新的教学方法，提高教学效果，充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合能力、科学素质，为社会培养更多高素质的复合型人才。本课程的改革是一项长期艰巨的任务，需要不断探索和完善。
作者:鄢艳红 单位:广州中医药大学医学信息工程学院
参考文献：
[1]王志军,杨延军,王道宪.微机原理实验课程内容的层次化设计[J].实验室研究与探索,2012,31(1):105-106.
