计算机组成原理探讨论文
为了提高计算机组成原理课程的教学水平，从计算机组成原理自身的特点以及在教学课程中存在的问题进行探讨很有必要。下面是小编给大家推荐的计算机组成原理探讨论文，希望大家喜欢!
计算机组成原理探讨论文篇一
《“计算机组成原理”教学探讨》
摘要：为了提高计算机组成原理课程的教学水平，从计算机组成原理自身的特点以及在教学课程中存在的问题进行了探讨。分别从课程教材、课程本身、教师水平、教学方法、实验室建设等方面提出了若干个课程改革建议。实践证明这些建议对计算机组成原理的学习具有很好的促进作用。
关键词：计算机组成原理;教学水平;教学方法;课程改革
作者简介：向征，男，广东广州人，广东药学院医药信息工程学院，讲师;余华芳，女，广东广州人，广东药学院医药信息工程学院，讲师。
“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要的地位和作用。学好该课程对于提高学生的理论认识水平和实践能力将起到极为重要的作用，因此该课程的教学目标是使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。
对于该类课程，各高等院校都从自身条件与角度给出了该类课程的教学改革或教学方法。清华大学提出了自己的建设目标和步骤，按照研究型大学的教学理念进一步向研究型教学模式转化，全面深入地开展教学改革，将本课程建设成教学特色突出、教学效果优良、在全国有较强辐射作用的精品课，进一步增强和完善研究型教学的成效，力争使学生可以掌握本课程的主要专业知识，具备设计简单可用的计算机系统的工作能力，培养良好的团队精神和高度责任心，成为具有开创意识和一定创新能力的高素质人才。[1]
广东药学院医药信息工程学院是个年轻的学院，在建院伊始，为计算机科学与技术专业的学生开设了计算机组成原理的课程，但上课效果一直不是很好。一方面是教师自身水平的问题，一方面是教学辅助材料的问题，当然还有其他问题。为了进一步改进教学质量，有效培育学生，有必要对该课程的教学进行探讨。
一、“计算机组成原理”的课程特点
“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的核心课程，其重要性已经得到广泛认识。但怎样才能取得良好的教学效果，这一问题是每一个任课教师不得不面对的问题。要想破解该问题，必须首先全面把握该课程的特点。[2]经过长时间的研究与教学实践，笔者认为，该课程主要包含以下特点：
1.抽象性
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包括了很多对程序员来说是透明的硬件细节。例如，指令系统体现了机器的属性，这是属于计算机结构的问题。但指令的实现，即如何取指令、分析指令、取操作数、如何运算、如何送结果等等，这些都属于计算机组成问题。因此，当两台机器指令系统相同时，只能认为它们具有相同的结构。由于课程涉及到很多计算机体系的技术理论，而这些理论单纯理解的话比较晦涩难懂，因此在设计具体实现这些属性的架构过程中会出现很多理解性的问题，这就是人们经常说的抽象。在实际的上课中，这基本上是最大的问题。
2.关联性
计算机组成原理并不是一门独立的课程，其实要彻底学好弄明白这门课，必须学习其他很多课程，如操作系统、编译原理、计算机体系结构、汇编语言和微机原理等。只有把这些课程都学过之后才能在脑中有很清晰的概念或者框架，才能知道其所以然，不然总会有模糊不清的地方。另外，由于该课程的核心部分是CPU的设计，因此还要对CPU的发展历史以及指令集的演化有深入的了解，不然也可能只能观其一点而不得全貌。这些也间接导致了这门课的难度。
3.层次性
苏轼在《题西林壁》中有诗云：横看成岭侧成峰，远近高低各不同。对计算机的视野也一样，不同的人看计算机的时候可能看到的东西是不一样的。一万个人读哈姆雷特有一万种看法。从普通用户来看计算机就是一台电脑，是辅助做事情的，看不出计算机背后的东西;而从程序员的角度看，他可以把计算机分层。分层结构如图1所示。其中虚拟机器M4是高级语言机器，负责把高级语言程序翻译成汇编语言程序;虚拟机器M3是汇编语言机器，负责把汇编语言程序翻译成机器语言程序;虚拟机器M2是操作系统机器，负责用机器语言解释操作系统;传统机器M1用微程序解释机器指令;微程序机器M0由硬件直接执行微指令。从下层向上层发展反映了计算机系统逐级生成的过程，而从下层往上层观察则有助于了解应用计算机求解问题的过程。因此，“计算机组成原理”的教学必须体现这种层次性。
二、计算机组成原理的教材体系及其问题
目前最常见的计算机组成原理教材主要有唐朔飞和白中英版，两者各有特点。其中唐朔飞版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、存储系统、输入输出系统、中央处理器、控制单元的深入剖析和详细讲解，条理清晰，脉络鲜明，使读者能形象地理解计算机的基本组成和工作原理。[3]但经过学习之后感觉作为考试的复习书尚可，想要深入学习的人会发现教材中后面几章有关模型机的设计部分讲得太少，这不利于建立整机观念。如果只是把计算机的各个部分当成分立的器件来看待，那也就失去了学习组成原理的意义。
白中英版本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、总线系统、外围设备和输入输出系统。整本书的架构和唐朔飞差不多，区别在于对计算机个别部分的讲解有些不同，但是深入不够，所以白中英在最新版本中加入了操作系统支持、安腾高性能处理机体系结构、教学实验设计和课程综合设计。新版本更利于理论和实践的结合。[4]
无论是唐朔飞还是白中英版都有一个缺点：由于按照计算机的各个组成部分来布局，所以整本书的前后关联性不强。本科生限于能力很难把整本书融会贯通，这样不利于学生对计算机体系架构的整体了解。
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