计算机硬件相关专业

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计算机硬件相关专业范文第1篇

一、信息技术相关专业实践教学的目前现状

信息技术相关专业课程的实验内容相对基础，各门课程的综合型实验数量不多，单门课程的实验相对独立，学生的实践教学环节的专业知识面相对狭窄。通常包括硬件设计、软件设计、系统开发等几个方面。目前，高校中“软件的学生不懂硬件，硬件的学生对软件不屑”这一现象特别突出。打破常规的实践教学理念，将相关专业的实践课程进行协同教学改革，多方共同参与同一个综合实践项目。为了进行信息技术相关专业实践教学综合改革，我们对信息技术专业各实践教学进行了相关性分析，这种综合教学改革是非常可行的。如表1。

二、多专业协同实践教学改革的内容

多专业协同实践教学改革以信息技术最新发展方向为切入点。目前，嵌入式系统、物联网、3D打印技术、机器人等相关课程，都涉及硬件、软件及系统，相关项目也是非常多，这些课程实践教学内容也非常丰富，适合引入到实践教学中。如图1，嵌入式系统设计的项目中，硬件层中包含主板电路板设计，嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、Flash等）选择，接口芯片的选择，CPLD/FPGA设计等，就构成了一个嵌入式核心控制模块。在这部分的设计中，与电子信息工程和自动化控制专业的一些课程相关，比如：电路设计与仿真、单片机与接口技术、传感器技术、嵌入式系统开发、CPLD/FPGA设计、硬件测试技术等。硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层，它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。系统软件层由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组成。这部分内容主要包括：BootLoader的移植、操作系统的选择与裁剪等，这部分与自动控制底层设计有很大的关系，对于硬件知识需要一定的了解。同时，也与计算机科学与技术和软件专业的课程相关，比如：操作系统、数据结构、编程语言等。应用软件层设计部分，主要是基于嵌入式硬件系统和嵌入式操作系统之上开发的应用程序。相关的应用软件一般包括管理系统、控制系统、监控系统、图形界面、游戏、网络程序等。这部分项目设计与计算机科学与技术、软件工程、自动控制等专业相关，相关的课程有：软件工程、算法分析与设计、软件测试技术、语言开发、数据库技术、计算机网络等。

三、结束语

高校是培养创新创业型人才的综合平台，结合课程体系改革、实践基地创建等工作促进信息技术创新型人才的培养。加强实践教学有利于创新人才的培养，实践教学改革是高校教学改革的一个重要组成部分。通过信息技术相关专业协同实践教学，有利于培养学生的对信息技术软件、硬件及系统的项目整体意识，有利于培养学生的协助精神，有利于培养学生的系统级项目研发能力。

作者:王振华 洪泓 张玉清 单位:中国地质大学

参考文献：

[1]何红旗,常瑞,张有为,等.计算机硬件类课程实践教学的困境与思考[J].计算机教育,2016,(2).

[2]王志英,周兴社,袁春风,等.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育,2013,(09).

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[4]盛建伦,巩玉玺,刘淑霞,等.计算机专业硬件基础课程实验教学体系的研究[J].实验室研究与探索,2013,(10).

计算机硬件相关专业范文第2篇

关键词：计算机硬件；维护与管理；硬件故障；创新理念

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）09-0035-02

1 概述

计算机硬件的维护与管理是一个长期的过程，管理人员需保障计算机硬件处于良好工作状态，使其作为重要的应用工具更好的服务人类。首先，管理人员应加强自身综合技能的培养，多参加单位提供的培训机会，熟练掌握计算机软件与硬件方面的专业知识。其次，计算机的硬件故障维护中，管理人员需灵活采用各种排障方法，及时恢复硬件正常功能。最后，管理人员应遵循预防为主的原则，需好好养护计算机硬件，做到保证供电电源安全可靠、保持硬件所在环境通风干燥、及时清理硬件灰尘以及以及避免硬件带病作业等。

2 计算机产生硬件故障的原因

2.1 外部因素

计算机发生硬件故障的外部因素主要指供电电源不稳定、其它用电设备电磁干扰等。计算机供电电压突然中断或电压不稳定，不仅影响计算机的正常使用，还会对硬件造成一定的损害，甚至造成计算机电源、主板、CPU、显卡等硬件严重受损；其它用电设备如变压器、高压线、电弧焊以及变频器等都能对计算机产生电磁干扰作业，如果计算机抗干扰能力差可能会出现意外重启状况，同时强大的电磁干扰会影响显示器的正常工作，显示器磁化会使显示画面出现偏转发生偏色故障。

2.2 内部因素

内部因素包括计算机各个硬件性能的好坏、使用年限长短、硬件之间匹配与否以及软件与硬件合适与否等。

计算机的正常运行离不开软件这一重要载体，计算机的许多硬件故障都是软件使用不当造成的。例如主板的BIOS存储着硬件中重要数据但比较脆弱容易受到CIH病毒损害造成系统无法正常运行；病毒的存在可能导致光驱不能正常读盘。

硬件不匹配问题会导致计算机无法正常运行。例如显卡与主板不匹配时会导致显卡温度过高，显卡驱动程序会出现丢失现象影响系统运行稳定性或出现死机；声卡与其它插卡发生使用冲突时会出现声卡发声障碍，需要调整即插即用（PNP）卡使用的系统资源，消除各卡之间的相互干扰作用；主板与高频率内存条不能兼容时Windows容易自动进入安全模式。

3 将创新理念融入计算机维护与管理的措施

3.1 提高管理人员综合能力

管理人员应熟练掌握计算机软件与硬件相关专业知识，计算机出现故障后，应遵循先软件再硬件的故障排除原则，所以熟练掌握软件相关知识是工作人员必备技能。软件故障类型包括系统软件故障、网络故障以及应用软件故障，常见软件故障包括安装与卸载故障、启动与关机故障、局域网无法连接、浏览器不能正常访问、系统文件异常丢失、系统中毒、系统注册表损坏以及硬盘主引导记录损坏等。维护人员应先结合专业知识与工作经验排除软件故障后再进行硬件维修工作。应定期为管理人员提供进修机会，进行专业知识培训以进一步提高他们的专业水平；举行各种故障维护技能赛，鼓励管理人员积极学习专业技能保持专业知识与时俱进，管理者应给予优胜员工物质与精神两方面的奖励。

除了熟练掌握专业知识，管理人员需要掌握常见的计算机使用常识，以保持计算机处于较好状态进而提高计算机的使用寿命，例如尽量避免在雷电暴雨等恶劣天气下使用网络系统，以免计算机被雷电击中；计算机的摆放除了需遵循美观方便原则，还需保证干燥通风便于计算机散热；避免频繁启动或关闭计算机，以延长计算机硬件使用时间；尽量使用正版软件，避免不正规软件给电脑带来的伤害等等。

3.2 灵活使用各硬件维护方法

硬件维护过程中排除硬件障碍的方法很多，常见的有直接观察法、最小系统法以及逐步增减法等方法，管理人员需具备灵活使用各种方法的能力。

（1）直接观察法

直接观察法是计算机硬件维护环节最直接的方法，该方法有效与否与管理人员的专业知识和工作经验密切相关。管理人员要熟练掌握计算机硬件设施、计算机软件配置以及计算机周围环境等具体情况。

（2）最小系统法

最小系统法的原理是计算机硬件维护时先判断计算机硬件是否具有开机或正常运行的最基本功能，此方法通常与逐步增减法一起使用，实现快速锁定硬件故障提高维护效率的目的。

（3）逐步增减法

逐步增加法一般以最小系统法为基础，最小系统法快速锁定硬件故障后，通过逐渐添加或删减计算机系统组件/设备的方式排除故障。

（4）组件替换法

此方法就是用具有正常性能的硬件替代可能受损的硬件，若系统故障消失证明该硬件功能受损。在硬件故障维护过程中，先采用其他方法锁定故障大致方向，再根据经验对可能受损的硬件进行同型号或相近型号替换，在替换过程中遵循先易后繁的原则：先考虑插线是否接触不良，再考虑组件破损与否；先考虑内存故障，再判断CPU与主板是否出现故障；打印故障先考虑打印驱动是否正常安装，再考虑打印机连线是否牢固以及打印机与电源是否正常连接。

（5）隔离尝试法

隔离尝试法是管理人员结合工作经验与专业技术对故障进行一定判断将可能出现问题的硬件或软件屏蔽，再观察计算机其它功能是否正常。软件屏蔽就是停止软件的运行或直接删除软件，硬件屏蔽是将该硬件设为禁止使用状态或卸载该硬件的驱动程序。

3.3 预防为主的管理原则

相关经验表明，绝大多数计算机硬件故障的发生都是由于使用不当，所以要合理使用计算机并且计算机硬件的维护与管理应遵循预防为主、防止结合的方针。计算机的使用时间不要过长，硬件长期出于发热状态使用性能和使用寿命都会受到较大影响；通过通风或室内设置空调等方式保持实验室温度在18度到30度之间；避免计算机长期处于阳光直射环境，以免显示屏受损；实验室湿度应保持在合适范围，过于潮湿的环境会促使电路板引线、元器件以及触点等出现发霉现象，过于干燥的环境会导致计算机使用过程受到静电危害出现短路或断路状况；先插上电源再启动计算机，可以缓解计算机电源老化；尽量避免强制关闭计算机，强制关机会加剧硬件的损害；计算机使用介绍后做到关机关电源，不仅可以节约用电还可以预防火灾。总之，养成良好的计算机使用习惯是预防计算机故障的最有效方式。

4 结束语

计算机的维护与管理工作是一个长期繁琐的工作，计算机硬件性能的好坏与计算机的工作效率息息相关，管理人员应该掌握计算机硬件软件知识以及遵循计算机维护与管理原则，最终实现保障计算机处于良好使用状态并适量延长计算机使用寿命的目的，使得计算机作为不可缺少的应用工具更好的服务人类。

参考文献：

[1] 李智峰. 计算机硬件维护与管理创新研究[J]. 科技传播， 2014（13）.

[2] 张文平. 计算机硬件维护原则与方法问题探讨[J]. 煤炭技术， 2012， 31（1）：251-253.

[3] 赵金伟. 计算机硬件维护原则与维护方法分析[J]. 计算机光盘软件与应用， 2014（5）：307-307.

计算机硬件相关专业范文第3篇

职责：

1、负责指导项目实施工程师进行项目的实施，解决项目实施过程中的问题。

2、协助部门经理进行运维项目的服务能力改进，过程优化，进行总结，归档。

3、协助部门经理或独立处理客户遇到的技术问题及故障。

4、对驻场运维工程师的技术指导和培训。

5、对项目突发事件进行沟通和应急处置或应急处理人员分配。

6、负责相关客户运维技术方案的编制。

任职要求：

1、大专以上相关专业学历，有___年以上数据中心实施及运维相关工作经验者优先;

2、了解国家相关政策，熟悉运维管理体系、IT基本知识以及IT项目管理流程;

3、熟悉弱电系统中的其中___个以上子系统的技术，对其他子系统了解;

4、具有一定的主流厂商的设备维护能力(IBM,HP,ORACLE,浪潮,华为等);

5、熟悉主流操作系统(windows、Linux

unix)的安装、配置、调优及故障处理;

6、熟悉Oracle、mysql

、SQL

Server数据库的安装、配置、调试、优化及故障处理;

7、了解HP/AIX/SUN/LINUX小型机、服务器中任意___种平台;

8、以上技术能力具备越多，薪资越高;不强制要求全会，入职后会有不定期培训和指导;

9、具备良好的沟通协调能力。

it技术支持工程师的职责2

职责：

1、负责维护服务器、网络、强弱电、计算机设备等。

2、负责项目软硬件的安装与调试，硬件：服务器、计算机、交换机等，软件：业务系统、Window、网络等。

3、提供技术支持、客户培训等;

4、收集客户需求，处理客户协调工作;

5、编写技术支持相关文档和方案;

6、配合完成项目实施、培训、验收工作。

岗位要求：

1、计算机相关专业，专科以上学历;因工作涉及需要沪语沟通，限招上海户籍。

2、___年以上IT技术支持工作经验，有相关行业背景优先;

3、具备专业的IT软硬件知识：服务器、网络、计算机设备、操作系统、机房设施等;

4、熟悉软硬件系统集成，精通安装环境配置，系统安装、调试过程;

5、良好的沟通协调能力;

it技术支持工程师的职责3

职责：

1.

员工PC、打印机等办公设备的日常维护及管理;

2.

协助部门主管完成维护公司服务器、存储设备、网络设备等工作;

3.

负责日常工作台账记录;在部门主管指导下完成技术、规范等文档的编写工作。

任职要求：

1.

大专及以上学历，计算机等相关专业;

2.

熟悉个人计算机软硬件，可独立进行系统安装、故障配件排查和替换;

3.

熟悉Windows等操作系统的正常使用和简单管理，对Linux系统有一定了解更佳;

4.

熟悉局域网的维护，对路由器、交换机等网络设备有基本的了解;

5.

有良好的英语阅读能力及较优秀的中文文档编写能力;

6.

学习能力强，较好的沟通、协作能力及执行力，具备良好的服务意识;

7.

工作主动性强，耐心细致，有责任心，具备团队合作精神。

it技术支持工程师的职责4

职责：

1、快速判断并解决孩子电脑IPAD中视频/音频相关问题，保证课程顺利进行;

2、协助解决孩子课程后遇到的技术问题并做正确的记录;

3、执行课前孩子上课环境测网工作;

4、公司各类IT客服支撑平台的建设;

5、教师培训制度建设与落实，教师设备环境管理制度建设与落实;

6、应用人工智能语音系统，呼叫中心云服务系统，业务相关的智能分析系统;

7、管理公司权限系统和内部业务系统的访问;

8、做为研发和业务部门之间的沟通桥梁，高效快速解决系统问题。

任职要求：

1、本科及以上学历，熟悉Window、Mac等系统，有计算机硬件故常排除能力;

2、良好的沟通能力，能够快速有效地从业务反馈的问题中获取有效信息，给出易于沟通的话术和方案;

3、抗压、热情、有服务意识和团队精神;

4、良好的文档撰写能力、对数据分析和统计敏感;

5、对孩子的教育事业感兴趣，对互联网在线教育的创业公司感兴趣;

6、具备一定的管理能力，开拓创新能力，用户思维，产品能力;

7、有过开发经验或者熟悉研发流程为加分项;

8、客服经验者、教育培训行业经验者、计算机相关专业者优先录取。

it技术支持工程师的职责5

职责：

1.网络和服务器专业设备维护(故障处理、变更升级和例检);

2.负责场地内网络规划，机房基础环境优化及日常运维;

3.负责新大型场地筹建IT支持;

4.完成指定的专项工作指标;

5.上网行为规范管理，基础架构相关工作报告;

6.紧急故障外勤(现场服务器及网络维护)。

任职要求：

1.大专以上学历，计算机等相关专业;

2.三年以上网络运维相关工作经验，精通TCP/IP协议，具备CCNP/CCIE/HCIE认证者优先;

3.具备较强的网络设计及搭建、维护、管理能力;

4.精通网络设备的配置和管理，包括Cisco/H3C/华为/Juniper等品牌的路由器、交换机、防火墙等产品;

5.掌握OSPF、静态路由等常用路由协议;

6.熟悉WINDOWS、LINUX系统及ORACLE数据库的配置及运维;

计算机硬件相关专业范文第4篇

(一)计算机软件故障

计算机对数字化档案数据进行一定的处理，要依靠于计算机操作系统及信息数据处理的相关软件，数字化档案信息数据的完整性及安全性与计算机软件的性能有着直接的关系，随着数字化档案信息系统的不断完善，对计算机软件的要求也在不断的提高，所以，计算机软件的性能无法满足现阶段数字化档案信息系统的要求，在计算机软件使用的过程中也无法保证相关软件性能的稳定性。虽然计算机软件故障直接影响数字化档案信息系统的操作，但是与计算机硬件故障相比较，其发生故障的几率较小。

(二)数字化档案的信息安全管理策略

数字化档案工作是不同于一般的档案，数字化档案工作者应具备的专业的管理知识，也要熟悉计算机信息网络安全技术。然而，普通的数字化档案工作人员要么只了解档案管理知识，但是这些工作人员不了解网络安全对数字化档案管理的重要性，在工作中不重视安全管理，导致数字化档案信息数据出现泄漏或者损坏等问题。据相关机构通过调查得知，在数字化档案信息安全管理中，出现安全问题原因大多数源于档案管理内部泄密，根本原因就是档案管理工作人员不注重安全问题。

(三)管理制度缺失带来的风险

在我国，数值化档案建设工作刚刚起步，不同于以往的数字化档案管理机制，国家没有颁布相关的法律法规来规范和调整数字化档案信息管理。几乎所有的数字档案管理工作的法人，国家机构和社会组织因为没有法律保护承担着更大的数字化档案信息管理的安全风险，在我国现阶段，当前的计算机和数字化档案相关的法律法规不能满足现代数字化档案信息安全管理方的需求。一旦黑客或者恶意攻击都会对数字化档案相关数据存在一定的安全隐患，法律规范难以发挥有效的作用，且相关案件的证据是很难获得的，即使是依靠政府相关部门的帮助，也无法有效的实现。同时，发生类似案件后，往往会对国家的先关组织机构甚至国家造成严重的损害，而侵权人往往逍遥法外。

二、数字化档案的信息安全管理策略

针对数字化档案信息安全管理不仅要选择一个可靠的硬件设备，采用先进科学技术对数字化档案进行保护，更要对数字档案信息安全进行全方位的管理，只有这样，才能有效地解决数字化档案信息安全存在的相关问题，提高数字化档案信息的完善性及安全性。以下就现阶段数字化档案信息安全存在的问题所提出相关的解决措施：

(一)硬件设备安全管理

据调查了解计算机硬件发生故障率是非常频繁的，对数字化档案信息安全给管理有着至关重要的影响，在数字化档案信息安全管理中的首要任务是科学的选择和管理的计算机的硬件设备。应根据数字化档案信息系统的实际情况选择性能良好的的计算机硬件和软件。在选择计算机硬件和软件的过程中应注重计算机的品牌和服务器，全面对计算机硬件的兼容性和可扩展性进行一定的审核，这样做的目的是为了避免当计算机系统在升级时数字化档案信息的相关数据丢失。

(二)信息技术安全管理

依靠数字化档案信息安全管理人员在强度安全管理是不够的，还需要现阶段科学信息技术援助。为了保证数字化档案信息数据的安全，在数字化档案信息安全管理工作中可以运用一些先进的科学信息技术来提高数字化档案信息安全。例如，可以设置信息的访问认证，防病毒系统，同时也对数字化档案信息相关机密数据进行加密操作，以数据加密的形式，可以有效地防止数字化档案信息数据被一些木马病毒和被非法网站入侵，进行安全管理对保护数字化档案信息安全是非常有效的。

(三)提高管理人员的安全意识

相关的工作人员利用电子设施在网络环境中开展对应的相关工作，对相关的数字档案实现有效地管理，也就是个相关人员自身的能力大小对相关的数字档案工作的安全性有着比较大的影响。这就要求在具体的工作中，相关的数字档案管理人员要熟悉管理方面的相关专业理论，还要在具体的工作中树立其较强的管理安全意识，不断充实自己，提高数字化档案安全管理的实践工作技能。在工作中如果发生外部入侵的行为，相关的工作人员要及时的采取相应措施进行解决，以此有效地维护数据信息的安全；一旦是在工作中内部成员想要泄露档案信息，相关的管理人员就要切实提高警惕，有效的增强风险思想，确保信息在实际的工作中受到严密的保存；与此同时，有关的组织机构还要组织针对性的人员培训活动，有效地提高相关管理人员的安全理念，以此达到万无一失。

(四)完善信息安全管理制度

要维护数字信息的安全，不仅要依靠技术手段，除此之外，还要做好对信息的管理工作，通过制定一系列的严密并且合理的管理规范与措施，从而保证数字信息的完整。真实和可靠。要充分保证数字化档案信息的安全，就需要通过制定一系列的规章制度来进行规范。第一，就是要建立人员安全的管理制度，主要包括有岗位安全考核制度、安全审查制度、安全培训制度等；第二是建立文档的管理制度，按照一定的密级对易经存储的数字信息进行分类，对于机密新信息和敏感信息需要进行加密并且脱机存储在安全的地方，以防信息被窃听、毁坏或者变更；三是建立起系统运行安全环境安全管理制度，主要包括有环境条件保障管理、防护设施管理、自然灾害防护、电磁波与磁场防护、机房出入控制等；第四是建立应用系统运营安全管理制度主要包括有，操作权限管理、操作责任管理、安全管理、操作规范管理、操作监督管理、应用备份管理、操作恢复管理、应用软件维护安全管理等。运用技术措施，防止文件被认为的进行修改，保证电子文件的可靠性与凭证性。

三、结束语

计算机硬件相关专业范文第5篇

关键词:硬件课程实验;实验方法;层次结构;仿真技术

上世纪八十年代以来,计算机的迅速普及带动了各高等院校计算机专业学科点的快速增加,特别是各高校的扩招、职业教育的推进等活动,更加速了计算机教育的推广和普及。目前,在设有计算机学科教学点的大专院校,都必须开设相关课程的实验。一般而言,计算机学科开设的硬件课程有:“电子技术”、“数字逻辑”、“组成原理”、“系统结构”、“控制技术”、“微机接口技术”、“单片机应用技术”、“EDA设计技术”等。为了完成这些课程的实验教学,各院校又必须增加相关的实验仪器和实验设备,这些实验仪器和设备功能相对单一,实验环境或场地又相对分散,实验仪器或装置更新速度很快,造成了各高校资金的重复投入,实验场地、工作人员的分散设置。本文力

求通过对现有计算机硬件课程的设置、课程实验内容的安排及创新型人才的培养要求等方面的研究,找出一种集多功能于一体、综合创新型实验方法,替代功能分散型、实验验证型方法的现状。

1计算机硬件课程实验现状

1.1课程设置与实验

以武汉大学计算机科学与技术专业为例,共开设硬件课程(包括实验)14门,其中基础硬件课程8门、系统硬件课程6门。在这些课程教学中,课程实验为260学时,实践144学时,分别占全学科(基础课实验除外)总实验学时和实践学时的59.1%和57.6%。各硬件课程学时分配如图1所示。

图1硬件课程设置

基金项目:2008年湖北省高等学校省级教学研究项目(NO:2008024)。

作者简介:高辉(1956-),男,高级工程师,本科,研究方向为智能控制。

很显然,这些课程设置的目的在于:一方面让学生掌握宽厚的基础知识,特别是硬件基础知识;另一方面是注重学生的实践环节,努力培养其动手能力,并通过实验和实践活动,培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

据相关资料分析,国内外知名大学的计算机及其相关专业,在实践教学上都加大了时间和资金投入,并且都在努力做到理论教学与实践相结合,教学科研与产业发展的无缝对接。

1.2实验仪器与实验方法

由图1可以看出,各硬件课程基本设置有课程实验和实践环节,占总学时数的45.3%。计算机硬件实验课程的考核注重理论和实践两方面能力的培养,要求学生在掌握抽象理论的同时,要能把它们运用到具体的实验中去。

然而,这些课程活动的实施必须依靠实验仪器和实验设备进行,不仅如此,还得加上正确的实验方法或手段。目前各高校正在使用的实验装置,绝大多数都是由不同的实验仪器生产厂商所提供,部分实验仪则是自行研制并生产。这些实验仪器或装置,没有统一的生产许可证,也没有国家统一的生产标准或行业标准,操作方法或实验手段各不相同,甚至在实验内容上都有所不同。

这些实验仪器的特点如下:

(1) 功能的分散性。为了完成各门课程的实验,每一门课程必须配有一种独立的、功能相对单一的实验仪器。这不仅增加了学校的经济负担,而且给学生的实验过程增加了难度,每门课程实验学生都要花不少时间熟悉和掌握某种实验仪的操作方法或步骤,不利于将主要精力放在内容设计上。

(2) 内容的重复性。各课程之间实验设置经常出现重复现象,如模/数、数/模转换实验,在“数字逻辑”实验、“微机接口技术”实验、“控制技术”和“单片机应用技术”等实验课程中都有设置。功能的重复直接带来的是资源的浪费。

(3) 实验方法的验证性和技术的滞后性。目前几乎所有的课程实验仪,其实验过程基本上是“验证”过程,学生按照实验指导书上的实验步骤,一步一步完成各单元实验,调动不了学生的主观能动性,滋生了学生之间相互抄袭实验结果的现象。不仅如此,实验手段仍然采用原始的“牵线”、“搭桥”技术,这种方法既费时又完全与当今EDA设计技术相脱离。

更重要的是,各科实验方法和手段完全依赖厂商所提供的方法,或根据原始版本重新简单编写。这些实验方法或手段严重地脱离了当前各高校特别是研究型大学正在实施的“创新型”、“设计型”人材培养的宗旨[1]。

2研究方法与思路

2.1层次结构体系

根据各高校硬件课程实验内容调查结果显示,每门课程都要开设6～12个单元实验。综合各科课程实验内容分析,发现可以划分为“基本单元电路”、“功能模块电路”和“系统级电路”实验等多个层次。以“数字逻辑”、“计算机组成原理”和“计算机系统结构”3门课程为例,各课程实验内容组成如图2所示的层次结构图。其他课程的实验内容也都可划分为这3个基本的层次结构。

图2硬件课程层次结构图

层次结构体系给我们两个方面的启示:一是说明硬件课程的教学过程是一个由简到繁、由易到难的循序渐进的过程,符合基本的教学规律;二是硬件课程的实验和实践教学也必须遵循这个规律,并可按照这一规律去合理安排实验内容、寻找科学的实验方法或手段。使整个教学过程沿着“先分析”、“后设计”、“再创新”的正确轨道向前迈进。

2.2充分发挥计算机仿真技术的作用

计算机仿真技术的发展和应用为计算机及其相关专业课程实验提供了非常大的帮助。目前许多高校都已将这一技术使用到不同实验中,各计算机仿真软件可应用于计算机专业的课程实验对应如表1所示。

表1计算机仿真软件应用于课程实验对照表

序号 仿真软件 实验输入方法 适合课程 参考文献

1 Altera:MAX+plus Ⅱ、Quartus 数字单元电路:图形输入 数字逻辑

计算机组成原理 文献[2]、文献[3]

2 IIT:Multisim 数字与模拟电路 电子技术与电路 文献[4]、文献[5]

3 Lab:Proteus 总线与接口 单片机应用技术

微机接口技术 文献[6]、文献[7]

4 SimpleScalar 系统级设计 计算机系统结构

EDA设计技术 文献[8]、文献[9]

下面对表1中所列各仿真软件简略介绍如下,详细应用请参考表中所列参考文献。

MAX+plus和Quartus是Altera公司EDA软件,主要用于FPGA和CPLD电路的设计,具有图形输入和硬件程序设计语言等多种输入方式。由于该软件包含有电路仿真功能,故也可应用于数字电路的教学实验中。

Multisim是加拿大IIT公司的电路设计与仿真软件。该软件具有如下显著特点:

(1) 图形工作界面友好、易学易用、操作方便,直接利用其绘图功能设计模拟/数字电路图,并设置各种虚拟测量仪器;

(2) 强大的分析功能,可提供14种不同的分析工具,并根据测量参数及时调整电路参数,也可人为设置故障模拟;

(3) 强大的虚拟仪器功能,这些功能特别适合于模拟电子单元电路的快速设计与调试。

Proteus是英国Labcenter公司的电路分析与仿真软件。该软件的主要特点:一是支持多种类型(如果8051、68000、AVR、PIC等系列)的单片机仿真;二是可实现单片机及接口电路(如串口RS232、IIC和SPI、LCD等)的仿真;三是支持第三方的软件编译和调试环境(如Keil uVision2),还具有路原理图绘制功能。这些特点应用于单片机系统、微机总线与接口的设计与实验是非常有用的。

SimpleScalar是Wisconsin-Madison大学的一个开放性软件,由于源代码是公开的,且具有良好的可移植性和可扩展性,能够支持不同层次设计人员的要求,因而得到广泛应用。该软件可用作于计算机专业高年级本科生或研究生,作为系统设计模拟软件。

2.3硬件实验与虚拟实验相结合

按照“层次结构”的思想,为了将所有的硬件课程实验集中在一个实验载体上完成,同时又要遵循

“体积小、操作方便、性价比高”的设计原则,作者分析和研究了目前国内主要厂家生产的多种教学仪器:清华科教仪器厂生产的TEC系列,唐都科教仪器公司生产的TDN系列,启东计算机总厂生产的DICE系列等。本人提出如下设计思想:第一,硬件实验的软件化,即在微型计算机上加装相关软件完成部分实验。以上仪器的技术性能与传统仪器相比总体上都有明显提高,部分仪器的实验方法或手段也融入了现代EDA的新方法。如采用MAX3000/7000系列CPLD器件完成“单元层次”级的数字电路(如计数器、译码器等)实验,因为在EDA设计软件中,图形输入法是极易理解和掌握的设计方法,非常适合低年级学生使用,配合其内部的仿真软件,可很好地帮助学生理解并完成各单元电路的实验。第二,可将硬件实验与多媒体技术相结合。如在计算机组成原理的“模块层次”级实验中,学生很难通过硬件实验“看到”处理器内数据与信号的传输过程,但可以采用动漫技术,将硬件实验中的这一传输过程在计算机屏上跟踪与显示出来,达到非常好的效果[10]。第三,对于部分硬件电路实验(如存储器、模/数、数/模转换、接口电路等)可以采用全硬件、也可以采用软硬件相结合的方法实现。由于“系统层次”级的实验,各院校对实验深度要求难以统一,可设计成适应面更广、实验内容和功能较多的实验仪器,以供选择。但有一点是相同的,那就是用软硬件相结合的方设计出开放式、高性能的实验仪[11]。

3结语

现在微型计算机已是相当普及,而且是各高校常用的实验“设备”。依据“层次结构”的思想,充分利用当今的计算机软件技术、计算机仿真技术,采用“PC机+硬件实验仪”模式,完全有可能将多个硬件课程分散的实验仪集中在一起,并提高其性能,完善实验方法。但它不是一个简单的“积木”组合,需要做的工作相当多。例如,是否需要国家有关部门着手制定统一的教学实验大纲、统一的实验仪生产行业标准和生产规范,以及统一的实验方法或手段?由此可见,它不仅仅是一个技术层面的问题,还需要各级领导者的高度重视和支持,包括组织多个职能部门的相互配合和技术攻关。

参考文献:

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The Multi-function Comprehensive Experimental Methods Studies

GAO Hui

(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079, China)