计算机的组成和工作原理精选(九篇)

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第1篇：计算机的组成和工作原理范文

【关键词】纸上原型 工作原理 抽象 计算机课程

【Abstract】Computer Courses always include contents about abstract principles. Only by teachers’ describing and explaining these principles， students are hard to learn them， and they often give feedback that the principles are too abstract to be understood. We have found that paper prototypes are useful tools to help students to learn the principles. Paper prototypes are system models which are made by painting on paper and by paper-cutting. Paper prototypes can connect abstract concepts with concrete products. Not only are paper prototypes have as much power of expression as diagrams， but they are able to show the working progress of systems dynamically. It is cheap， time-saving and handy to make paper prototypes， so every student can try paper prototyping. This paper describes two examples of application of paper prototypes in the Human-Computer Interaction course and in the Foundation of Computer course， and points out other occasions to apply paper prototypes.

【Keywords】Paper Prototypes， Work Principles， Abstract， Computer Courses

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0204-02

1.前言

相信每一位上过计算机基础课程的老师都曾遇到过这样一个问题，就是不论如何变着花样反复多次地向学生讲解某一工作原理，学生还是吃不透、抓不住。多数学生会反馈说，“太抽象，不好懂。”理解工作原理一般要理解若干新概念，熟悉系统的构成并形成关于系统工作过程的完整认知。对缺少知识背景的学生而言，以讲授的方式来帮助他们理解抽象的工作原理确实是一件难事。

“抽象的、难以理解的”工作原理存在于众多计算机课程中。下面列举一些。

①大学计算机基础可以说是一门大杂烩课程。计算机工作原理、内存访问过程、网络协议工作原理、Web工作原理、数据库系统工作过程和摆渡攻击等既是难点又是核心内容。

②操作系统原理课程中，中断机制、页式存储机制、缺页中断处理、进程管理机制和文件系统工作原理等都是难点。

③网络原理课程中，OSI体系结构及其工作原理、TCP/IP工作原理、TCP连接过程、http协议工作原理、域名解析和网络路由机制等都是重点和难点。

④计算机组成原理课程中，图灵机工作原理、计算机工作过程、指令流水线工作原理、加法器工作过程和Cache工作原理等是难点。

经过多年的教学探索，我们发现纸上原型是帮助学生掌握理解抽象的工作原理的好工具。纸上原型能起到化虚为实的作用，也就是把抽象的概念映射成具象的纸制品。除了拥有绘图的表达力之余，纸上原型还能动态演示系统工作过程。纸上原型的其他优点是制作成本低、时间可控，门槛低，便于学生参与。

本文下一节介绍纸上原型的概念。接下来的两节描述纸上原型在人机交互课程和大学计算机基础课程中的应用案例。相信读者能从两个案例中体会到纸上原型的价值，并能够举一反三地应用到其他场合。最后一节是结束语。

2.纸上原型

原型[1， 2]是系统的外观或内部结构的模型。纸上原型是通过在纸上绘图和剪纸制作而成的纸质实体模型[3， 4]。我们在计算机基础课程中采用的纸上原型大多用来刻画系统的内部结构。同时，串联若干幅纸上原型，能动态展示系统的工作过程。下一节给出的例子能清晰地表明这一点。

事实上，纸上原型不是一个新概念。人机交互课程上通常都会讲授纸上原型这一原型工具[1， 3， 5]。这一工具在人机交互设计（如软件或网站界面设计）中得到了广泛的应用。在交互设计中，纸上原型主要用于呈现软件或网站的外观和功能接口。通过串联多幅“屏幕（或叫页面、或叫窗口）”，纸上原型动态地演示了软件或网站的界面流程。尽管有众多的原型设计工具可供选择，但纸上原型始终是交互设计师偏爱的一个选择。这是因为它具有快速构建、轻松修改、关注流程、便于用户参与和抛弃成本低等优点[4]。

经过尝试，我们发现纸上原型适合用于帮助老师讲授抽象的工作原理，也适合用于帮助学生理解掌握抽象的工作原理。如果安排学生参与构建纸上原型，学生将会有更多主动的思考，对抽象的工作原理的理解将更加深刻。纸上原型这一工具值得推广应用到更多课程中。

3.在人机交互课程中的应用

人机交互课程讲授如何设计出好用的软件或网站界面，向用户提供优质的用户体验。原型设计是人机交互设计前期采用的方法和技术。设计出来的原型是软件或网站界面的模拟物。人机交互设计中，原型用作探索、交流的媒介。由于具有快速构建、轻松修改、关注流程、便于用户参与和抛弃成本低等优点，纸上原型广受青睐。

纸上原型不但能够呈现软件或网站界面的布局和外观，还能够演示软件或网站界面的流程。图1～4是纸上原型的一个示例。它演示了一款名为“时钟”的手机应用程序的设置闹钟功能的界面流程。

如何用上述纸上原型动态地演示时钟程序的添加闹钟功能呢？表1列出界面跳转动作与纸上原型演示动作之间的对应关系。表1 界面跳转动作与演示动作的关系

4.在计算机基础课程中的应用

《大学计算机基础》是一门难讲的课。学生的反馈中经常包含抽象、枯燥、不系统、散乱和不知所云等词语。讲解计算机工作过程是一个难点中的难点。

理解计算机工作过程涉及一系列抽象概念。CPU组成方面，控制器、运算器、程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）和通用寄（R0， R1， …）存器等都是看不见摸不着的。内存模型方面，字节、内存地址和字长等概念和内存的作用需要吃透。程序方面，程序、机器指令、操作码、操作数等概念和程序的存储方法需要充分理解。总线方面，涉及数据总线、地址总线和控制总线等抽象概念。要学透如此之多的抽象概念，光靠阅读文字描述来熟悉他们确实是一道难题。

采用纸上原型来讲解计算机工作过程，能使局面发生改观。针对计算机工作过程的纸上原型的制作步骤说明如下。

①绘制CPU组成图，见图5-a。讲授计算机工作过程时，我们有意忽略大量与CPU组成相关的细节，目的是突出重点。

②绘制内存模型图，见图5-b。图中表格的每一单元格代表4个字节，表格左边的数字代表内存地址。

③绘制连接CPU和内存的总线，见图5-c。这里不展开总线的细节内容。若需要，可以分别制作数据总线、地址总线和控制总线。

④在内存模型图中，手写“1加到10”汇编语言程序，见图5-b。为便于书写，我们假定每条指令的长度是32位（4个字节）。讲课时，告诉学生指令不见得是固定长度的。

⑤裁剪6条与图5-b中的单元格等高等宽的纸条，依次书写“1加到10”汇编语言程序的指令，如图6，称之为“指令纸条”。

⑥模拟程序执行的起始阶段。假设程序起始地址为800，在程序计数器方框内用铅笔书写800。

⑦模拟CPU取指令动作。用一张空白字条，抄写程序计数器上的内容（称之为指令地址纸条）经过总线移动到内存。定位指令地址纸条的地址值所对应的指令“MOV #0， R0”，把写有该指令的指令纸条经过总线移动到CPU的指令寄存器中。

⑧模拟程序计数器自动计算下一条指令的地址（下一指令的地址 = 当前指令的地址 + 指令的长度）。在程序计数器方框内用铅笔书写第二条指令的起始地址804，见图7。

⑨模拟执行指令。把指令“mov #0， R0”从指令寄存器IR移动到控制器，然后在通用寄存器R0格子内用铅笔书写0，见图7。

⑩依次地，照步骤7，8，9模拟第二条、第三条以及后续指令的取指令、计算下一指令地址和执行指令的步骤。

利用纸上原型，能动态演示程序的执行过程。表2列出程序执行动作与纸上原型演示动作之间的对应关系。

对于以上步骤，可以由老师边讲解边演示，这样做时间开销最少。但学生不见得能深刻理解计算机工作原理。如何让学生学到更多？下面是一些选择。

①教师提供纸上原型素材，学生讲解演示。这样学生自己在脑子里组织程序执行流程并讲述出来，而不是坐着听一听而已。

②学生自己制作纸上原型素材，并讲解演示。这一做法使学生动手，既有机会让学生了解CPU的组成、内存模型的构成和总线的作用；也有机会让学生熟悉计算机工作过程。

③使用另外一个汇编程序。这一做法是指教师以一个汇编程序作为示例，讲解演示计算机执行程序的过程；然后要求学生走通另一个汇编程序的执行流程。

5.结束语

在讲授抽象的工作原理的时候，仅仅依赖口头讲述，效果往往不佳。学生总是反馈“太抽象，不好懂。”此时，纸上原型是一个选择。事先经过精心设计和准备，邀请学生参与制作和演示纸上原型，学生将会把抽象的概念和过程与纸上原型实物和演示动作映射起来。这样会起到化虚为实的作用。

纸上原型既有图形的表达力，又能动态地演示系统运行流程，还有制作成本低、时间可控，门槛低等优点。纸上原型可以应用到大学计算机基础、操作系统原理、网络原理、计算机组成原理和数据库原理等课程。

参考文献：

[1]Carolyn Snyder. Paper Prototyping[M]. Morgan Kaufmann. 2003. Vol.55（8）. P.26-28.

[2]Chandler， C. D.， G. Lo， and A. K. Sinha. Multimodal theater： Extending low fidelity paper prototyping to multimodal applications[J]. Proceedings of Conference on Human Factors in Computing Systems： CHI '02， 2002. P. 874-875.

[3]陈媛媛. 浅析交互设计中的纸上原型设计[J]. 设计技术研究. 2013. 第2卷. 第4期. P.41-44.

[4]阿里巴巴UED团队. 纸上原型设计方法说明及使用规范[R]. 2009.

[5]宁涛，霍利. 纸面原型设计方法在虚拟仿真系统开发的应用[J]. 计算机工程与设计. 2008. 第29卷， 第20期.

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第2篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：教学研究；计算机组成原理；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0046-02

《计算机组成原理》是高校计算机科学与技术、物联网工程等专业核心的基础课程。该课程要求学生掌握计算机内部各部件的主要组成结构和基本工作原理，在整个计算机专业课的教学体系中具有承上启下的作用。该课程具有知识面广、内容多、难度大等特点，教师教学难度高、学生学习难度大。因此对《计算机组成原理》课程进行教学研究，探索更有效的教学方法和教学手段是必不可少的。

一、课程教学中存在的问题

1.《计算机组成原理》课程的特点。《计算机组成原理》课程概念繁多、结构复杂，涉及计算机内部的运算器、控制器、存储系统、指令系统和输入输出系统等各部件的组成结构和工作原理，授课过程中需要分析各种运算方法、结构图、信号流程图等，所讲授的内容都集中于芯片的内部，看不见、摸不着，非常抽象。这些特点要求教师不仅对基本概念要清楚，还要有较强的系统性和逻辑性，同时要能及时反映计算机发展的新技术和新动向，更必须根据学生对课程教学的反应，总结经验和教训，改进授课方法，使教与学达到完美的结合。

2.传统教学模式的弊端。传统教学模式更多的依赖“灌输”式教学，教师将授课内容通过课本、PPT原封不动的传授给学生，学生被动接收这些抽象的计算方法、部件结构和信号流程，难以理解、毫无兴趣，渐渐失去了对课程的学习积极性，这非常不利于培养学生的自学能力和创新能力。所以针对课程的特点和传统模式的弊端，教师必须吸取经验、扬长避短，在授课过程中注意对学生的引导，让学生在学习过程中变被动为主动，学会主动思考，从而启迪学生思维，激发学生学习的主动性，提高其学习兴趣和学习效率。

3.实践环节不够重视。针对《计算机组成原理》课程的特点，学生要理解封装在芯片内的部件结构和原理，模拟和实验是非常重要的方法，所以实践课程在整个教学工作中是必不可少的教学环节。但是传统的教学过程中，对实践环节仍然不够重视，表现为：①实验课时太少。将理论教学作为主要的教学环节，导致学生的实践动手能力得不到充足的锻炼。②实验题目设置不够合理。学生只做几个验证性实验，缺乏设计性、综合性实验来培养学生的思考能力和动手能力。③实验环境有待改善。实验系统和装置更新速度慢、技术落后，无法完成整机实验和设计性、综合性实验，难以实现培养学生能力的目标。

二、教学改革的探索

1.精选教材、教参，合理组织教学内容。首先，选好教材和教参是首要任务。目前《计算机组成原理》可选择的教材很多，在课程的内容安排、章节衔接、表述方式等方面都有所不同。我们选取白中英主编的《计算机组成原理》（科学出版社）作为主教材，该教材内容全面、系统性强，使学生在掌握计算机的组成结构和功能原理的基础上能建立整机概念，有合理的知识结构并力图反映新技术和新动向，非常符合本门课程的教学要求。另外选用唐朔飞主编的《计算机组成原理》（高等教育出版社）作为辅助教材。其次，合理组织和安排各项教学内容。针对《计算机组成原理》课程在课程体系中的地位和作用，在教学初始就要对授课内容做好规划。在课程内容组织过程中注重其承上启下的内容安排，对于《数字逻辑电路》等先修课在课程教学之初即要求掌握，同时在教学过程中体现该课程对后续课《计算机系统结构》、《微机原理与接口技术》、《嵌入式系统》等课程的重要性。必须严格要求课程教学大纲、教学日历、教学课件和教案等各项教学文件，以课程大纲为基础，明确教学要求和学时分配，合理组织各部分内容，突出重点、说明难点，在教学日历、课件和教案中具体体现。课程考核与成绩评定也是课程教学的重要环节。对于该课程的考核，需要从学生的课堂表现、实验情况以及期末考试等多个方面综合考量，真正考查学生的掌握情况和理解程度，锻炼学生解决问题的能力。

2.改革教学手段。《计算机组成原理》涉及的结构图和逻辑图较多，抽象性和技术性非常强，学生很难理解。而对于在结构图上介绍的各组成部分的工作原理，学生学起来更是难上加难。如果是传统的照本宣科的讲解方式，只会抹杀学生的学习兴趣。所以，我们将多媒体技术应用到课程教学当中。对于复杂的、抽象的逻辑结构或工作流程，通过动画演示的方式加以表述，原本枯燥生硬的内容变得生动形象了，复杂难懂的结构原理也变得简单易懂，这大大提高了学生的学习积极性，教学效果明显改善。另外，实物展示也是很好的教学辅助手段。在讲解计算机的各个组成部分时，都可以通过展示实际部件来进行说明，从而让学生主动探索各部件的内部结构和原理。

3.教学方法的改革。让学生在学习过程中变被动为主动，需要教师正确引导学生，鼓励学生多思考、多讨论，锻炼其解决问题的能力。因此我们在教学过程中，需要多种教学方法相结合，取长补短，以提高教学质量。①采用启发式教学方法。首先，突出重点、确定难点；其次，讲解时针对重点难点知识提出问题，启发学生主动思考；然后，再一起分析问题，由学生提出解决方案；最后解决问题。例如：在讲解第五章“中央处理器”时，大部分人都知道CPU对于整个计算机的重要性，但是对CPU内部的组成结构与工作原理却不清楚，而这部分却是本门课程中非常重要的一个知识点。对这部分的讲解可以通过几条典型指令的指令周期来实现，这里就可以首先提出问题，让学生考虑指定位置的指令怎么处理，并让大家简单描述处理过程，这时激发了学生的学习主动性，最后通过对典型指令处理过程的学习加深了学生对CPU工作原理的认识和理解。②采用形象化教学方法。将课程中复杂抽象的概念以及重要部件的结构和原理，用通俗易懂的例子进行类比，或用生动形象的动画效果来演示。例如：上面所说的CPU原理的讲解，每一条指令的每一个处理过程都可以通过动画效果演示给学生看，这大大提高了学生的学习兴趣。另外在讲解浮点运算器的流水技术时，可以以工业加工中的流水线做类比。将浮点运算的各个运算步骤对应到牛奶装盒流水线，简化现实牛奶装盒流程，假设有封装奶盒、杀菌消毒、盖印日期三个步骤，对应浮点加减运算的对阶、尾数加减、规格化三个步骤，类比讲解流水技术的实现过程，使得课程中枯燥、抽象、难懂的内容变得形象易懂，大大激发了学生的学习兴趣，加深了学生的理解和认识。③运用讨论式教学方法，培养学生的参与性。针对课程中的重点和难点知识，也可以通过讨论的方式，让学生各抒己见，提出解决办法，从而加深对知识的理解和掌握，并锻炼其思考能力和团队意识。通过讨论也培养了学生的独立思考和分析判断问题的能力。

4.强化实践教学环节。为了让学生学好理论知识，提高实践动手能力，必须加强实验教学改革。首先，改善实验环境。我校针对组成原理课程，专门建设了计算机组成和结构实验室，可以完成基础性实验、综合性实验和研究性实验，充分锻炼学生的实践动手能力，并培养其思考问题和解决问题的能力。其次，合理安排实验教学课时。我们将组成原理课程的实验课时设置为18学时，利用9周的时间可以让学生不仅实现简单的验证性实验，还能在此基础上完成设计性实验和综合性实验，让学生对计算机的硬件组成和原理由浅到深逐步掌握。再次，合理划分实验小组，有效完成实验考核。课后提交实验报告，并做实验总结。对于设计性和综合性实验，一般安排3人一组，每个小组做好分工。实验老师课上检查实验成果，课后小组提交实验报告，说明分工情况以及实验过程，并做实验总结。通过合理的分组和考核方式，每个学生都积极参与到实践环节，动手能力大大提高，团队意识得到加强。

《计算机组成原理》课程的教学研究和改革需要从教学活动的各个环节出发，作为一名教育工作者，一定要静下心来、虚心请教，探索更加行之有效的教学方法和改革措施，这是一项需要严谨对待并持之以恒的长期工作，也是需要不断学习的过程。

参考文献：

[1]白中英.计算机组成原理[M].北京：科学出版社，2002.

[2]王忠华，屈会芳.“计算机组成原理”课程教学的改革与实践[J].计算机教育，2007，（13）：251-252.

[3]陈越.《计算机组成原理》课程教学研究[J].福建电脑，2008，（2）：209.

第3篇：计算机的组成和工作原理范文

【关键词】　调频广播发射机 计算机监控

目前国内使用的调频广播发射机一般都安置在地势较高的地方，大多数在山上，为工作人员长期监控工作带来了很大的不便。以往工作人员在监控过程中容易由于人为因素，导致调频发射机工作时效果差强人意，容易出现事故。计算机监控系统的出现有效的解决了这一难题，减轻了监控人员的监控压力，提高了整体监控效率，也减少了事故的发生。

1　调频广播发射机计算机监控系统的组成

目前国内应用较为广泛的调频广播发射机计算机监控系统一般主要分为三大模块：系统前端模块、传输系统模块和系统终端模块，其数据流程如图1所示。

在每台调频广播发射机内加装计算机通信接口和监控模块后组成计算机监控系统的前端模块。主要功能是对调频广播发射机的发射功率、工作电压、工作电流、工作状态、工作参数等相关数据进行采集，发送给计算机监控主机。并能够接受计算机监控主机的指令，对调频广播发射机进行开、关机等操作。计算机监控通过监控模块与调频广播发射机进行数据交流，与原有的控制保护模块互不干扰，不影响调频广播发射机原有的正常功能。

调频广播发射机计算机监控系统的传输模块主要是指连接调频广播发射机计算机通信接口的RS-232串口、通信服务器、数字微波通信系统、RJ-45接口及光纤等共同组成的信息传递线路。这一模块的主要作用是对整个调频广播发射机计算机监控系统的数据、信息以及控制命令的传输。

计算机监控主机和远程监控网络共同组成了调频广播发射机计算机监控系统的系统终端模块。监控人员通过计算机监控主机和远程监控网络能够实时查看调频广播发射机的发射功率、工作电压、工作状态、工作电流、工作参数等相关数据，如果发生突发性问题，能够及时预警，操作人员就能够通过系统终端命令，远程控制改变调频广播发射机的工作状态，调整相关失误，保证调频广播发射机的正常运行。

计算机监控主机通过RS-232串口对每台调频广播发射机进行自动监控和管理，通过远程监控网络连接各个计算机监控主机，实现计算机监控系统的集中监控和管理，形成便捷、有效的调频广播发射机监控网络，以满足实际监控需求。

2　调频广播发射机计算机监控系统的工作原理

2.1　调频广播发射机数据和信号采集工作原理

调频广播发射机数据和信号的收集是实现调频广播发射机计算机监控的基础。收集调频广播发射机的数据和信号不需要对调频广播发射机内部的详细电路进行深入了解，仅需要设置一个独立系统的监控模块，就可以在不影响调频广播发射机正常运行的工作状态下进行信号和数据的采集工作。数据和信号的采集内容主要包括三大类型：运行参数、状态和报警指示以及控制输出。

首先，对调频广播发射机运行参数的收集工作进行分析。维护调频广播发射机正常运转，从根本上来说是需要对调频广播发射机的功放管进行保护，需要监控的运行参数主要包括输出功率、反射功率以及各主要电路电流和电压等。具体设置可以根据自身的实际情况酌情调整。上述所说的所有调频广播发射机运行参数都能够在调频广播发射机的显示屏上进行准确显示。可以通过监控模块获取显示屏的信号，将信号放大或分压，从RS-232串口向计算机监控主机输送。

其次，对调频广播发射机工作状态和报警指示数据的收集工作进行分析。调频广播发射机的工作状态及报警指示都是通过调频广播发射机控制面板上的许多指示灯显示的。对调频广播发射机工作状态和报警指示数据进行收集工作时可以采取光隔离器并联调频广播发射机控制面板指示灯，获取指示灯的显示信号，通过监控模块发送至计算机监控主机。当调频广播发射机控制面板指示灯亮时，光隔离器处于联通状态，电信号输出较低；反之，电信号输出较高。

最后，对调频广播发射机控制输出数据收集工作进行分析。很多调频广播发射机的实际操作较为简单，仅有开、关机，开、关高压的操作。对调频广播发射机进行远程监控需要将监控模块的4个继电器与调频广播发射机的四个控制开关并联。有计算机监控主机命令，通过监控模块控制调频广播发射机的开、关机操作。

2.2　调频广播发射机监控模块工作原理

监控模块需要安装在每台调频广播发射机内部，一般采取市面上常用的80C552单片机作为控制核心，性价比较高，而且损坏时容易更换。采用大规模集成电路，附带备用恢复电路，在系统发生意外死机时能够自动恢复运行，防止计算机监控主机无人看管时发生意外。

2.3　调频广播发射机监控主机工作原理

计算机监控主机采用当前较为高端的基础配置，进行实时监控和数据记录，具备打印、自动存档、智能控制等多方面的功能。实现自动处理数据、自动开、关机操作，从而在计算机监控主机无人看管的情况下依然能够实现对调频广播发射机进行监控。

3　结语

随着计算机技术的大范围普及应用，许多难以解决的技术问题已经取得突破。以计算机为核心的智能控制系统以及监控系统的开发已经较为成熟，功能也较为完善。实现调频广播发射机计算机监控能够减少不必要的人工浪费，减少人工操作失误引发的事故，实现调频广播发射机的智能化控制，提高工作效率和监控质量。当然，调频广播发射机的计算机监控系统并不局限于在调频广播发射机上应用，其他的同类型设备也可以进行改造和使用，具有较为广泛的应用价值。

参考文献：

[1]刘永洪.调频广播发射机实现计算机监控[J].西部广播电视，2002，（10）：52-54.

第4篇：计算机的组成和工作原理范文

DCS（Distributed control system）过程控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统，它是集计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，将DCS过程控制技术引入污水处理项目也新时代新技术的具体体现。现代化的大型污水处理项目的工艺流程大体分为：粗格栅处理、泵房提升、细格栅处理、旋流沉砂处理、曝气池处理、二次沉淀池处理、污泥回流、消毒池、污泥脱水、等工艺单体。

一、 DCS过程控制系统概述

根据市政污水处理工艺流程的实际情况及工艺要求，DCS过程控制系统在市政污水处理项目中即定义为采用“集中监控、管理，分散控制”的集散型系统。整个系统由信息层（管理层）、监控层、现场控制层组成。由设在中央控制室的监控计算机和现场控制分站（可编程控制器PLC）组成全厂实时工业控制网，运行协议为（TCP/IP）。

二、 DCS过程控制系统的组成

根据市政污水处理工艺流程的实际情况及工艺要求，DCS过程控制系统在市政污水处理项目中主要为三部分组成

（1）中央监控管理级

中央控制室设有两台互为备用的管理监控计算机、信息打印机，UPS电源、模拟屏等构成。

在厂内中央控制室设置两套中央监控计算机，它主要完成对污水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。

在中央控制室设一块马赛克镶嵌式模拟屏，屏上印制整个污水厂工艺流程图，用于显示全厂各工艺流程段的实时工况，使调度人员对全厂生产情况及设备运行状况一目了然。

（2）现场控制级

现场控制级设有采用可编程控制器（PLC）的分站。根据工艺控制流程，全厂可设数套PLC分站系统，一般可分别设置在机械处理段（PLC1），生物处理段（PLC2），污泥处理段（PLC3），中央控制室（PLC4）。

（3）就地控制和总线级

现场工艺设备的控制箱采集设备的运行、故障、手动/自动、各个仪器仪表的数字量/模拟量信号等过程状态信号通过现场总线及带现场总线接口的设备构成现场总线系统，采用现场总线可以节约大量电缆。

三、 DCS过程控制系统的工作原理

1、 中央控制管理计算机的工作原理

DCS过程控制系统中的中央控制管理计算机俗称“上位机”，在上位机中为用户提供了良好的系统监视画面和简单的用户操作画面。用户可以方便地监视到现场包括设备、仪表、工艺参数在内的所有有效信息，同时也可以根据生产的实际，随时对现场设备的工作状态作出相应的调整。

2、 现场控制级的工作原理

DCS现场控制级是污水处理项目信息采集的环节，它将各个工艺设备的现场控制柜（箱）的运行、故障、手动/自动、各个仪器仪表的数字量/模拟量信号等过程状态信号通过现场总线传输到中央控制监控计算机上，全厂工艺设备的控制可以通过以下三种方式。（一）就地手动（二）远程PLC自动控制（三）远程中控室监控计算机手选控制。PLC自动控制和监控计算机上手选控制的转换通过计算机上人工点选实现。

3、 现场仪器仪表的工作原理

为配合污水处理工艺的参数要求，在全厂各工艺段设置与工艺流程相适应的仪表检测系统，各仪表的标准电流信号送至各现场计算机，再转送至中央控制室监控计算机和模拟屏，仪表选用带现场显示变送器的智能化仪表。全厂除配有流量、压力、温度、液位等仪表外，还配置了溶解氧、PH值、SS值、浊度、COD等检测仪表。

4、 现场控制总线的工作原理

DCS过程控制系统在市政污水处理项目中监控计算机、办公计算机等主要是通过工业以太网（Ether Net网）构成全厂通讯系统，运行协议为（TCP/IP），在现场各个PLC分站之间常采用的是Profibus通讯协议实现控制级的数据通讯，可以根据污水处理项目的重要性，设置带有冗余特性的通讯网络结构，大大地提供了DCS过程控制系统的稳定性和可靠性。

5、 DCS过程控制软件系统工作原理

DCS过程控制软件系统是整个控制系统的灵魂，目前，根据工业控制市场上常采用的是西门子系列（上位机为wincc6.0，下位机为STEP7）、AB系列（上位机为RSVIEW32，下位机为RSLOGIX500）等等，选择的依据主要是参考工程项目的控制对象的变量数，通讯的兼容性等方面予以考虑。其主要工作过程为：

（1） 根据控制对象建立变量函数

（2） 建立设备的对应变量函数表

（3） 建立设备的图形画面

（4） 连接设备函数表与图形画面的对应

（5） 编写事件脚本语言

（6） 建立和编写项目的数据动态库

6、 DCS过程控制硬件系统工作原理

DCS过程控制硬件系统是整个控制系统的数据采集环节，目前，根据工业控制市场上常采用的是西门子系列（S7-200、300）、AB系列（SLC500、SLC1500）等等。其主要工作过程为：

（1） 根据控制对象建立变量函数

（2） 建立设备的对应变量函数表和数据库

（3） 根据控制功能选择控制指令

（4） 建立PLC梯形图、指令、功能框图

（5） 建立模块间的通讯

（6） 下载程序到PLC模块

四、 DCS过程控制系统的综述

DCS过程控制系统是一个全集成的、结构完整、功能完善，结合最先进的计算机软、硬件技术,面向整个生产过程的过程控制系统。 DCS过程控制系统的技术特点：

高度的可靠性、稳定性

高速度，大容量的控制器

客户/服务器的结构

集中的，从上到下的组态方式

能灵活、可靠地与原系统相兼容

集中的，友好的人机界面

含有配方功能的批量处理包

开放的结构，可以同管理级进行通讯

同现场总线技术溶为一体

第5篇：计算机的组成和工作原理范文

    论文摘 要 计算机组成原理是计算机专业的一门基础核心专业基础课程,在该专业的课程体系中起着打地基的作用,学好这门课程对于提高学生的理论认知水平和实践能力有着极为重要的作用。本文从用简单的问题切如枯燥的学习知识;把抽象的知识具体化;通过学生讲解来验证教学效果,三个方面的方法来讲解如何教授中专计算机组成原理这门课程。

    计算机组成原理的教学内容强调以计算机硬件部件和和整机系统知识为主的同时,还必需适当兼顾与硬件关系最密切的基础软件知识的学习。那种把计算机组成原理完全作为纯硬件课来处理,是陈旧的认识和过时的做法,不符合当今计算机研究和教育发展的潮流。学好这门课的目的是为了了解计算机的构成及基本工作原理。学生应能抽象出一个计算机模型,在此基础上,理解计算机是如何工作的。但是计算机组成原理这门课专业性很强,很抽象,也很枯燥。而现在的中专学生基础差,缺乏学习主动性,学习新知识时理解能力也相对比较薄弱。本文针对中专学生的这一特征,提出了怎样教授计算机组成原理这门课程。利用一种以培养学生的理解、联系实际能力为核心的教学模式,并就该模式下的课堂理论教学、课后练习与辅导、教学效果检验等三个环节进行详细的阐述。

    一、用简单的问题切如枯燥的学习知识

    在讲解十进制数与二进制数之间相互转换这个问题时,我并没有直接讲转换算法,而是先提问了一个学生们都认为很简单,但是又回答不正确的问题,来引起学生们的学习兴趣,我提问的问题是:计算机用的是直流电还是交流电,对此问题,我让同学们进行讨论,并说出你回答的答案的依据,几乎所有的学生都认为,计算机用的是交流电。依据是计算机的电源插在220V的交流电源上。我就告诉学生们你们的答案都是错的,计算机用的是直流电,学生们很好奇,就急于想听我讲出这个答案的依据,这样我就引进了二进制数的概念,告诉学生,计算机中所有的数值、文字、符号、语音、图形、图像等等统为称数据,在计算机内部,都必须用数字化编码(基二码 二进制编码)的形式被存储、加工和传送。并且讲解了二进制码的基本点符号0和1。采用0和1的优点是:符号个数最少物理上容易实现;与二值逻辑的真假两个值的对应简单;用二进制码表示数值数据运算规则简单。然而在我们的现实生活中所用的数值都是十进制数,那么接着就讲了十进制数如何转换成二进制数。十进制数分为整数和小数。对于十进制的整数转换成二进制数的法则是:除以2取余。对于十进制的小数转换成二进制的法则是:乘以2取整。相反二进制数如何转换成十进制数呢?我先举了一个简单的例子引入了概念按阶展开,例如十进制数650按阶展开就是650=6*100+5*10+0*1=6*102+5*101+0*100。。十进制数按阶展开是用数字乘以十的次方数,那么以此类推二进制数的按阶展开就应该是用数字乘以二的次方数,例111101按阶展开就是1111101=1*26+1*25+1*24+1*23+1*22+0*21+1*20。然而二进制数转换成十进制数就是把二进制数按阶展开然后计算出数值。

    二、把抽象的知识具体化

    讲解CPU的工作原理时,我首先讲解CUP的全称central processing unit 即中央处理器,有人也称它微处理器。顾名思义,CPU就是电脑的中央核心部分,负责处理各种硬件装置传送进来的资源,经过判断计算后,再下指令将资料送到正确的装置上执行。讲完这些以后学生都很迷茫,因为太抽象了。我就用现实中做广播体操的例子来把抽象的问题具体化。做广播体操的整个过程是,首先我们的耳朵听到指令,然后再把指令传送给我们的大脑,大脑经过分析判断后再把指令传送的我们的肢体,以此来确定肢体的动作。紧接着我就用了计算机如何打印文件这个例子与做广播体操相对照。当我们要打印一份文件时,首先通过键盘或者鼠标输入打印的指令,CPU收到指令经过分析判断后知道我们要打印文件,就会下达指令将资料传送给打印机,然后由打印机执行打印工作。通过这个例子使学生们联想到可以把CPU比喻成人类的大脑它不但要负责接收外界输入的信息资料,而且还要负责处理这些资料,然后将处理后的结果传送到正确的装置上。几乎大大小小的工作,都需要CPU来下达命令,传送到其他设备上来执行。通过举例子的讲解方式使学生们了解了CPU的工作原理。把抽象的复杂的问题具体化简单化,增强了学生学习的信心。

    三、通过学生讲解来验证教学效果

    课堂上教师讲解一个系统的知识点后,为了了解学生的掌握情况,我就采用了先挑一些程度好,理解能力强的学生将刚才讲的知识再讲解一遍的训练方法,这样我就可以了解到学生们的理解与我讲解的偏差在哪儿,还有什么地方没有理解到位。我可以就此问题重新的再做解释。然后,再挑一些程度不好的且理解力相对比较差的学生,再来讲解同样的问题,如果讲解的比较到位,就证明这个问题几乎所有的学生都已经掌握了。因为这门课程我同时教授了四个班,为了避免我讲课大意和重复,我就随机挑刚教授过的班级的学生到第二个班去讲,这样刚学过的学生害怕到其他别的班级如果讲的不好丢人,就会好好复习反复练习,这样就激发学生学习的主动性和积极性。然而对于第二个班的学生来说,他们就抱着好奇的态度来听别的班学生的讲解,想看看别的班的学生讲的和老师讲的到底一样吗?这样就调动了学生的听课兴趣,课堂纪律也会好很多。还有现在的中专学生在家中基本都是独生子女,集所有家里人的宠爱与一身,所以他们都非常自我,不懂得如何尊重别人。

    结束语:在计算机组成原理这门课的教授过程中我想尽了各种办法,运用多种教学手段,设计有趣的教学活动来激发学生的学习兴趣,培养学生积极的学习态度,与学生建立相互信任,相互尊重,平等交流的师生关系,让学生充满激情,主动投入到学习过程中。

第6篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：计算机组成原理；教学改革；教学方法；教学模式

文章编号：1672-5913（2013）07-0046-04

中图分类号：G642

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的核心硬件基础课程，是全国计算机专业硕士研究生入学考试的重点专业考试课程之一。它在计算机及其相关专业本科教学课程体系中起着承前启后的作用。该课程内容涵盖计算机系统的基本硬件部件构成和组成方式，包括基本的运算操作原理和单元设计思想、操作方式及其實现等。

通过对该课程的学习，不仅可以帮助学生理解单处理器计算机硬件系统的基本组织结构和工作原理，掌握单处理器计算机硬件系统的基本分析和设计方法及相互关系，还使学生了解计算机系统的层次化结构概念，明晰硬件与软件之间的接口界面，建立起一个完整的计算机系统的整机概念，为后续相关硬件课程如计算机体系结构、微型计算机系统原理与接口等课程的学习打下良好的基础。

1 课程教学现状

1.1教材建设问题

计算机组成原理课程教学课时相对较少，但是其理论性强、知识面广、内容多且更新快，教师难教，学生难学。现有计算机系统内部都是由超大规模集成电路组成，缺乏和书本相一致的硬件电路帮助学生加深认识。如果在没有相关基础知识的前提下，直接介绍现有的较复杂的新技术、新方法和新知识，学生熟悉和掌握有一定困难。

1.2教学方法存在的问题

由于“计算机组成原理”课程的知识点较多，现有的教学课时数较少，所以教师在教学过程中基本采用传统的“填鸭灌输式”教学方法，虽然教学工具从“粉笔+黑板”逐渐转变为“黑板+课件”，提高了教学效率，使教学内容更加紧凑，但仍然存在许多弊端，比如因为内容较多，学生在听课时没有充分思考的时间，缺乏足够的课堂交互，过分依赖拷贝教师的课件，不注重课堂理解，使教学效果较差。

1.3實践教学问题

计算机组成原理课程的實践教学在整个课程教学中有着重要作用，其主要實验内容包括运算器、存储器、控制器等各部件實验以及基本模型机的课程设计實验。但在现有的實践教学过程中，基本是由老师给出實验步骤，学生负责验证完成實验，对其中用到的相关知识及工作原理学生不能完全理解，缺乏对實验过程中出现错误的分析和解决能力。如果改用FPGA平台采用VHDL或Verilog语言进行设计型實验，虽然相对验证型實验而言，實验内容得到了改进，但由于学生个体差异较大，有的学生在相对有限的實验时间内无法完成，實际效果大打折扣。

2 教学改革

针对以上问题，笔者所在的课程教研组从教材建设、教学内容组织、教学模式、教学方法、實践教学等几个角度出发，进行了一系列教学改革和實践。

2.1教材建设

通过分析CC2005教程体系、《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范和计算机科学与技术专业研究生入学考试专业基础课全国统一命题考试大纲》对计算机组成原理课程知识点的要求，笔者所在的教研组重新编写了课程教材，将重点放在讲述一般性原理，不针对任何具体的商业机型，综合国内外计算机类型中较为成熟的先进技术，兼顾计算机发展的新技术、新成果，力求做到深入浅出。同时，为了避免一般性的抽象原理不利于分析理解，该教材即反映了不同的典型结构，也有深入的分析，点面结合；通过一个模型机的實例将相关章节联系起来，最终形成一个整机的概念，系统性较强。新教材紧密联系實践环节，加深了学生对所学知识的理解深度和应用能力，提高了学生的学习兴趣，取得了良好的学习效果。

2.2教学内容组织

计算机组成原理课程教材的内容覆盖范围广、知识点多、理论性强，但是在当前课时日益减少的情况下，不适合不加取舍地照本宣科，如何站在计算机硬件系统课程群的角度对课程内容进行适当取舍，对前导课程计算机基础、数字逻辑电路已经讲过的相关内容可以略过，以习题或课堂提问的方式引导学生回忆曾经学习的内容。对于将在后继课程中讲到的内容，比如流水线技术、虚拟存储技术、通道输入输出方式等，只提及基本概念、结构和工作原理，不需要精讲分析，将相关内容留给后继课程去讲解。

2.3教学模式选择

改革现有的以课堂教学为主的教学模式，辅以多媒体、网络教学。在多媒体课件设计的过程中，竭力避免大段抄袭教材内容的课件，强调概括突出章节知识要点，针对课程内容抽象、實物演示存在难度的特点，课件主要内容以动态演示为主，生动形象地描述地址流、数据流、指令流在计算机内部的操作过程，让学生能以更直观的方式理解计算机内部的信息处理过程，提升课堂教学效果。此外，在网络上提供一个以学生为中心的网上学习环境，除了實现课程相关资源上网以外，针对每个章节设置试题库，考核学生对相关知识点的掌握情况，并设置板块对历年考研试题进行解答分析，安排任课教师轮流在网络上对学生反馈的相关学习问题进行答疑解析，使学生与老师的互动不受时间和地点的限制。

2.4教学方法改革

传统的教学方法是灌输式的，笔者在对中西方教学方法进行了解和比较后，探索将启发式教学、类比式教学、案例教学等多种教学方法综合应用到计算机组成原理课程教学当中。

现有的情境教学、启发式教学强调创设适合问题的情境。所谓问题的情境是指不能直接使用自身已有的知识处理，但可以间接利用已有知识处理的情境。这就需要教师根据本课程的教学内容，围绕特定的课程主题，设计合适的问题，激发学生的求知欲，强化其学习兴趣，引导其主动探求更多的新知识。在教学过程中，教师需要鼓励学生敢于质疑，敢于提问，而且要从不同角度提出问题、思考问题。例如在讲解运算器ALU的时候，可以先提出问题，为什么衡量计算机运算速度可以采用每秒钟多少次加法这个性能指标？加减乘除四则运算之间是否可以合并化简？从而让学生思考计算机的算术运算功能的實现主要依靠什么部件，是否存在同一个部件能够同时完成所有的四则运算功能？这就可以引申出加法器的基本概念，使学生明白在计算机中用来實现运算的核心部件是加法器。在實际教学过程中，还需要尊重学生的个性思维，给予他们开放式的答案，这对于提升学生的学习兴趣，保持学生持续的学习动机非常有帮助。

类比教学是指在讲授过程中将一些概念、策略和思想等比较抽象的内容与现實生活中的生动事例进行关联、类比，从而将学生可能认为抽象的概念、理论形象化、生动化，使其掌握知识更牢固。例如，将日常生活中最简单的接电话与中断处理过程相联系起来，在日常的工作过程中，突然出现的手机铃声就是中断请求信号，打进电话的呼叫者就是发送请求的中断源，因为被呼叫者无法预知呼叫的时间，所以打进电话的过程是个随机事件，具有和中断相同的特征——随机性。手机的分组铃声和来电显示可以用来区分呼叫者的身份，是用来识别不同中断来源的标志，这个过程是个中断识别的过程。而被呼叫者中止当前正在执行的工作，选择接听或者挂断电话的过程是中断响应的问题，接听是响应中断，挂断则是不响应。如果设置了来电过滤的黑名单和白名单属于中断屏蔽的问题，黑名单上的呼叫者将会被屏蔽掉，白名单上的则不会受影响。被呼叫者接听电话回应呼叫者的过程属于中断处理过程。接听完毕，挂断电话，重新开始原来被中断的日常工作属于中断返回。整个过程和中断处理过程如出一辙，通过这样一件简单的日常事例，学生可以由此及彼的掌握整个中断过程。

案例教学法在一些法学、管理类教学中早已广泛运用，它是通过實际案例来反映教学内容中的一些基本原理和方法，提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，重视培养学生学习兴趣的一种教学方法。案例教学法关键在于选择合适的案例，案例必须具有典型性，具有普遍意义，这样的實例在教学过程中值得花费精力讨论和设计。计算机组成原理课程内容比较抽象，案例教学对CPU数据通路的教学非常有效，特别是指令执行过程部分，通过对模型机案例的信息流分析以及和现代计算机硬件系统结构的直观对比，介绍计算机系统的新理论和新技术，加深学生对计算机硬件系统各功能部件的基本原理、基本结构的理解和掌握。

2.5實践教学改革

2.5.1實验内容改革

学院从过去的固定结构實验平台下的验证性實验，过渡到FPGA實验平台下的设计性實验，使實验项目更加灵活，實验内容与教材内容保持一致，避免實验与课堂教学脱节的问题，做到课堂教学与實践环节的统一，巩固教学效果。

2.5.2實践教学方法改革

从2004年开始，笔者所在的教研组针对不同类型的学生，采用了层次化教学法，并在后续的實践中，陆续采用了任务驱动式實践教学，建立實践教学平台等多种方法提高教学效果。层次化教学法是针对学生的个体差异，在教学大纲允许的范围内，将實践任务分成基本、常规、提高3个层次，基本层次完成原理验证型實验，常规层次完成给定框架内的设计并进行验证，提高层次鼓励学生综合所学知识，實践自己的创新设计。课程组在编写指导书时就对不同层次分别指导，如课程设计指导书中基本层次完成CPU的微程序设计，着重于理解指令的實现过程，常规层次还要完成CPU的硬件设计，从设计的角度理解计算机的工作原理。在實施中采用学生申请、指导老师审核的方式选择层次，层次的选择不影响成绩的档次，保证每个学生都能通过實验有所收获。

任务驱动式教学就是把所要学习的知识转化为对应的任务，教师通过引导学生分析任务、通过主动探求完成任务来實现所要达到的教学目标。它符合探究教学模式，强调知识和技能的传授应以完成典型“任务”为主，强调学生在密切联系学习、生活和社会實践的有意义的“任务”情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能、形成能力。在计算机组成原理课程的實践教学过程中，以模型机CPU的设计作为實践教学的核心任务。之所以选择CPU，主要是由于CPU对大多数计算机专业学生而言，是既陌生又熟悉的一个具有神秘感的硬件，能够充分调动学生的学习兴趣；同时CPU又是整个计算机系统的控制处理中心，负责指令的解释执行，實现了对计算机系统中各个功能部件的管理控制，可以帮助学生深入理解计算机的工作原理。在整个實践教学过程中，这个核心任务被分解成若干个环环相扣的子任务，如伴随课堂教学进度进行的运算器、高速缓存、控制器等部件设计，由浅入深、循序渐进，在期末课程设计的时候，由学生设计實现各种不同结构和功能的CPU。学生可以将所学知识融会贯通、综合运用到CPU设计过程中，给有潜力的同学留下了足够的创新空间，对于培养学生的创新能力、创新思维有着较大帮助。

第7篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：计算机基础；教学改革；分类别教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）37-0036-02

一、我校计算机基础教学基本情况

《计算机基础》是各高校面向全体非计算机专业开设的一门公共基础课，是大学生素质教育中的基础性课程，具有很强的实践性。通过本课程的学习，学生获得良好的信息素养，增强信息安全意识和信息社会责任，为学习《程序设计基础》和其他与计算机应用相关的专业课程打下了良好的基础。湖北文理学院（原襄樊学院）是设在鄂西北的湖北省第二大城市中的一所综合型本科院校，有着文、理、工等8大学科门类，46个本科专业、12个专科专业，每年招收本专科学生近4000人，来自全国20多个省市自治区。我校计算机基础课一直根据教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会的要求进行设置，经历了从《计算机应用基础》、《计算机文化基础》、《计算机基础》的变迁。课程学时也经历了多次变化。地方性综合型本科院校的生源是多种多样的。大一学生已有的计算机水平和专业差异为计算机基础的教学组织带来了挑战。同时，计算机基础课程的操作性很强，传统的理论与实验分开的教学方式存在很多弊端，已不能适应《计算机基础》课程的教学需要。

二、我校计算机基础教学的改革与实践

1.教学方式的改革与实践。传统教学中，课程设置一般是一周2节理论2节实验，先在教室上2节所谓的理论课后，再在另外的时间安排2节实验课。教师在实验室组织学生进行操作练习，来巩固理论教学的内容。在2节理论课的讲课过程中，教师要讲到很多内容。往往是老师在讲课时学生理解了所讲的内容，但因为没有及时的深化，又很快忘记。上课时老师的操作演示也不少。往往是老师在讲课时学生知道如何操作了，但进到实验室后又无从下手。这都是本课程的操作性很强的缘故。只有老师讲解了操作要领后马上组织学生练习才能起到巩固作用。基于此，我校从2007年起进行《计算机基础》的课程教学改革。经过公共计算机教学部的反复研讨，经学校教务处同意，我们将本课程的教学全部安排到实验室，在保证总体理论学时与实验学时符合课程教学大纲的要求、教学进度符合学期初统一制定的课程教学进度的前提下，采取不严格区分理论课与实验课，老师“边讲边练、讲讲练练”的教学方式，即老师可根据某次课教学内容的特点，在讲解、演示一个知识点后（一般20～30分钟），马上组织学生进行巩固式的操作练习，老师进行巡回检查指导，等大多数学生完成后（一般也在20～30分钟），再进行下一个知识点的讲解与练习。在教学安排上，考虑到学生在新老校区间的走动，我们一次安排4节课连上。这样，在一次上课中，可以有4次讲练结合的机会，收到了良好的教学效果。

在教学过程中，为防止学生在教师讲课中间不认真听讲，而是自己操作计算机的情况出现，我们采取了两种预防办法：一是使用电子教室软件，由教师机来控制学生机的显示。这种方式使得学生必须跟随老师讲课的进度进行学习，在投影仪效果不好的情况下十分有效，但要保证计算机及网络线路的完好，否则对于不能控制的计算机，学生还是可以操作；二是在老师讲课时断开学生机电源，使得学生只能通过投影仪来听讲。这种方式要求投影仪显示效果要好，但学生进行练习时开机时要浪费一些时间，讲练次数较多时尤为明显。针对这两种方式各存在的问题，本人的教学实践是通过严格管理的方式来控制讲练过程。当要讲课时，提示学生直接将显示器的电源关闭，一方面要求实验技术人员来协助进行督促，同时友情提示显示器关闭可减少电磁辐射，对身体尤其是面部皮肤有好处。对少不数不关闭显示器的，一经发现，进行适当的批评，并要求邻座的同学注意提醒这些同学。练习时，学生只需打开显示器电源，几秒钟后即可进行操作练习。

2.教学内容的改革与实践。在教学内容的处理上，我们考虑到大一学生已有的计算机水平和专业差异性，在已有《计算机基础》（2007版）课程教学大纲与考试大纲的基础上，充分考虑各个不同专业的人才培养目标和对计算机应用能力的不同要求，分理工类、艺术体育类、文史类，分别对《计算机基础》（2007版）课程教学大纲与考试大纲进行了修订。在保证大纲总体要求符合国家教育部高等学校计算机基础教育教学指导委员会的相关规定的前提下，我们针对不同类别的专业，在教学内容上进行了一些相应的增减，并提出一些与专业特点相适应的特别的教学要求。如对理工类专业，我们要求学生掌握计算机的基本组成原理与工作原理，掌握操作系统的基本原理，掌握计算机网络的结构与工作原理，并增加二进制的相关教学内容；对艺术体育类专业，我们只要求学生了解计算机的基本组成结构，了解操作系统的基本功能，了解计算机网络的基本工作原理；对其他文史类专业，我们要求学生熟悉计算机的基本组成结构和基本工作原理，熟悉操作系统的基本原理与功能，熟悉计算机网络的基本工作原理。由于教学内容有所不同，我们在教学进度的制定上，也做到分类安排。如对理工类专业，我们在计算机基本知识、操作系统原理、计算机网络的结构与工作原理等部分，适当增加学时，并增加二进制相关内容2学时，但对Windows及Office操作部分，则缩减部分学时，并安排学生课外自主学习；对艺术体育类专业，我们在计算机基本知识、操作系统原理、计算机网络的结构与工作原理等部分，适当减少学时，只要求教师作基本介绍，但在Windows及Office操作部分，则相应增加学时；而对文史类专业的学时安排，则在二者之间进行适当地安排。

由于教学内容与教学要求的不同，我们在教学准备工作方面，采取了必要的措施，如在教研活动中进行有针对性地讨论，商定不同类别的教学进度安排与教学内容处理方式；在任课教师中组建不同类别的集体备课组，进行有针对性的备课。

3.经验与体会。通过采用在实验室授课、讲练结合的教学方式，我校《计算机基础》课程的教学取得了较明显的教学效果。一是教师能更好地控制教学过程，二是学生在学习中能理解教学内容并能及时进行巩固练习。分类别进行有针对性地教学，极大地调动了学生的学习积极性。如何充分考虑地方性综合型本科院校生源的多样性、中学阶段信息技术课开设的普及性，以及地区差异和城乡差异导致的学生知识起点的差异性，采取更有针对性的教学方式，是本课程下一步教学研究和实践的重点。

参考文献：

[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[Z].北京：高等教育出版社，2009.

[2]国家级计算机实验教学示范中心“计算机基础实验教学课程建设”项目组.高等学校计算机基础实验教学课程建设报告[R].北京：高等教育出版社，2010.

第8篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：应用型本科；教学改革 ；教学效果

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）06-0305-02

前言

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的专业基础课，也是计算机学科的考研课程之一，在计算机专业的课程体系中有着十分重要的地位。计算机组成原理是我院信息技术系开设的课程，介于我院是培养应用型专门人才为主要任务的特点，即使学生能尽快地融入到实际工作的应用中。因此，该课程必须不断地调整完善提高教学效果以适合实际需求。

一、《计算机组成原理》课堂教学效果的提高

1.培养目标的确立。中国各个高校都根据自己学校的特点研究制定了自己学校的人才培养目标。所培养出来的人才一般分为研究型、应用型、实用型三种类型。培养应用型人才的学校称之为应用型学校，培养应用型人才的本科专业称之为应用型本科。应用型人才将主要为社会承担把科学理论和技术转化为解决实际问题、服务生产的方法和方案的任务，其特点是学用结合、学做结合、学创结合。发展应用型本科教育是社会发展的要求建设新时期，实现社会主义现代化，科技是关键，教育是基础。国内大多数的本科院校确定了以培养应用型专门人才为主要任务，但是如何培养适合社会需求的应用型专业人才还处于摸索研究阶段，因此以应用型人才培养为教学目标的普通高等学校，都必须积极进行应用型人才培养的教学研究与改革。

2.教学内容的改革。传统上，《计算机组成原理》是计算机及相近专业的专业基础课，而《汇编语言》是计算机专业（本、专科）学生必备知识，其内容往往体现在《汇编语言程序设计》或《微机原理与汇编语言程序设计》等课程中。以前，我院和许多院校一样，将《计算机组成原理》单独开设，另开设《汇编语言程序设计》或《微机原理与汇编语言程序设计》。一方面，《计算机组成原理》一直是一个比较难教、难学的课程，是一门内容中技术性、工程性很强的课程。传统的做法都是以教师课堂授课为主，学生被动地听课，即主要通过教课方式向同学强行灌输，教师往往按照教材的内容一般性地讲述原理，学生只是完成一些简单的验证性的教学实验。课程内容显得抽象枯燥，学生学习后总感到有些朦胧，甚至于觉得本课程没什么实用价值，没有兴趣学。而另一方面，汇编语言的学习和掌握与计算机的硬件组成与工作原理密切相关。因此，分设两门课，一方面造成了部分内容的重复讲授，浪费了宝贵的学时， 另一方面给学生的学习造成了一定的困难。因此，在我院领导和教务处的大力支持下，自2006年开始，我系对这两门课程进行了课程改革试验，先是在《计算机组成原理》课中增加汇编语言的内容，并逐步增加汇编语言的有关内容，课程名改为《计算机组成原理与汇编语言》。经过对几届学生的教学实践，效果明显。一是学时数显著减少，二是充分利用了二者之间的有机联系，学生对知识的理解程度和运用能力有所提高。

3.传统的教学手段和多媒体教学手段相互补充。传统的教学手段是板书，这种方式的缺点就是教师要花很多时间进行板书，学生看到的 是死板的黑底白字，其优点是教师边写边讲，容易和学生形成互动，而学生在做笔记的过程中也能加深对所学内容的理解，同时还能让学生养成做笔记的良好习惯。随着科学技术的发展，绝大多数教师都利用多媒体课件进行教学，这种手段改善了传统教学的不足，但同时也出现了一些弊端。有些教师上课时过分依赖幻灯片，讲课时就照着课件念，速度一快，学生根本没有思考的余地，也没法做笔记，直接后果就是学生也过分依赖教师的课件，大部分同学上课不做笔记，上课也不好好听讲，就等着下课以后把课件拷贝回去看，大大降低了课堂教学的效果。为此，我们在教学时采用“课件+板书”的教学手段，大部分内容在课件上出现，但细节部分在黑板上给予适当补充，而且课件内容要保证重点突出，语言精练，这样既能让学生记下重点内容，也能让学生避开幻灯片的干扰，集中注意力听教师的讲解，提高课堂教学质量。

二、《计算机组成原理》实验课教学效果的提高

为体现“学生主体地位”和“参与式教学”等教育理念，从“计算机组成原理”开课开始我们就我院培养应用型人才的特点，加大了实验课的比重，打破其他学校的惯例，按照1∶1的比例安排理论和实验课，取得了很好的教学效果。我们重新整合的课程为《计算机组成原理与汇编语言》，增加了汇编程序部分的实验。实验部分继而分成了计算机组成原理与汇编语言两部分。

1.计算机组成原理实验。目前高校计算机组成原理实验方式主要有两种：一种是利用固定结构的实验平台，这些实验平台将 CPU 的各个组成部件全部做好，学生按要求连线、拨动相应输入或控制开关来完成实验；另 一种是应用 EDA 技术进行实验。我院购买了计算机组成原理实验箱，采用了第一种形式。这种固定结构的实验平台可帮助学生深刻理解计算机主要部件的工作原理。首先，学生可以实际动手操作。其次，学生可以把理论知识与社会生产实践相结合，在实际工作中得到锻炼和提高，使学有所用。这样，一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。

2.汇编语言实验汇编语言。实验部分，采用上机编程的形式。通过实验，使学生了解80x86计算机组织，掌握8086/8088指令系统和寻址方式，掌握汇编语言程序设计基本方法，能进行汇编语言程序的设计、调试。对计算机组成原理有了全方位的认识。实验教学重点解决学生掌握硬件专业知识基础、汇编语言基本设计方法和增加教学内容实用性等三个方面。使学生通过对计算机各功能部件的逻辑组成、工作机制、程序设计的学习及实验，建立完备的单台计算机整机概念。使学生通过高性能计算机、新一代计算机等知识，进一步学习了解计算机广泛采用的新技术、新工艺、最新研究成果和发展应用趋势。使学生通过汇编语言程序设计的学习，了解所用计算机硬件及使用软件扩大功能的实现方法，进一步真正理解计算机的基本组成原理以及工作过程。并为后继课程及今后工作中解决实际问题，打下一个良好的基础。使学生通过实验课的学习，受到软硬件实验的初步训练，实验操作能力得到提高。掌握编程的基本方法，培养分析和解决问题的能力以及掌握使用计算机的基本技能。

三、考核方法及效果

为了进一步调动学生的积极性，把每次实验的成绩列入平时成绩，最终纳入期末成绩，总成绩＝30％平时成绩 + 70％期末考试成绩。使学生不仅仅注重最后一张卷子，而是更注重平时的学习与积累，注重自己真正学到了知识和技能。这种方式也得到了学生的认可。学生成绩也有了大幅提高（见表1）。

四、加强课程认识，建立完整的课程体系

由于学生正处于学习阶段，对计算机组成原理这门课程在整个专业课程体系以及该课程与其他课程之间的联系没有一个直观、感性的认识，使得学生在思想上轻视了对这门课的学习。因此，上课时，教师首先应该明确本课程的地位和重要性，让学生从思想上重视起来。通常，教师在教学时基本上都有这个环节，但大部分只是“简单的、概括性的”说明，没有详细地探讨该课程和其他课程的联系，学生有种“知其然，而不知其所以然”的感觉。为了加强学生对课程重要性的认识，可以设置一些问题，通过对这些问题的思考，让学生能深刻体会到本课程和其他课程的联系，加深对该课程地位的感性认识。并且我对该课程群中的相关课程在教学内容上做了一次大跨度的整合、更新，开设出《嵌入式系统》课程，使课程群中的课程更能反映出现代计算机的新发展。

结论

要提高应用型本科计算机组成原理课程教学效果，分析应用型计算机专业人才特点，量身定做教学方案，使用先进的教学手段，加之以科学的管理，是应用型计算机专业人才培养的有效途径。总之《计算机组成原理》课程教育也应与时俱进，开拓创新，不断地研究改进。课程一定要想方设法地吸引学生兴趣，不断改革教学内容、方法及手段，采取多种途径，提高教学效果是一个教育工作者永远的目标和追求。

参考文献：

[1] 苏英，路来智.计算机组成原理实验教学改革的探讨与研究[J].科技信息，2009，(5).

[2] 王志晓，夏战国，王凯.《计算机组织与体系结构》教学改革与探索[J].福建电脑，2009，(2).

第9篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：计算机；网络控制系统；工作原理；发展趋势

计算机网络控制系统是计算机技术和自动控制技术二者的结合，是二者发展到一定阶段上的产物。人们为了方便工作，用计算机来控制自动控制系统中的功能，于是就形成了计算机控制系统。它以计算机作为控制主体，并通过一些辅助部件将被控对象与计算机相连接，从而达到具有一定控制目的的系统。这里的辅助部件主要包括：输入输出接口、检测装置和执行装置等。它与被控对象的连接和部件间的连接通常有两种方式：有线连接、无线连接。以达到使被控对象的状态、运动过程达到某种指定的要求，也可以是使目标达到最优化。

一、计算机网络控制系统的工作原理

我们常说的计算机控制系统主要由硬件组成和软件两部分组成。在计算机控制系统中，一般都有专门的数字--模拟转换设备和模拟--数字转换设备。由于一般都是对系统进行实时控制，所以有时候对计算机硬件配置的要求并不是很高，但对于计算机可靠性、反应速度有着一定的要求。计算机控制系统的工作原理大致可分为以下三个阶段：(1)实时数据采集：对被控制对象工作的瞬时数据进行检测分析，并由传感器传输给计算机。(2)实时决策：对采集到的实时数据进行分析并与被控制对象的系统状态进行分析，并按已有的控制规律，决定下一步的控制过程。(3)实时控制：根据第二步的决策，适时地对执行部位发出信号，进而完成控制任务。这三个过程在一个控制系统中不断重复，使整个系统按照规定的标准进行工作，并对被控对象和设备本身的进行随时监控，一旦产生异常系统会及时作出处理。

二、计算机网络控制系统的应用

当今世界，要想提过一个国家的综合国力，就必须首先提高这个国家的科学技术上，尤其应该把重点放在提高产品的创新和开发能力上。在高科技信息技术应用方面，要充分将各种新技术、新材料、新能源相结合，并根据市场的需求来综合应用，力求工业设计与工程设计统筹兼顾的原则，使两者在实际应用中逐步融合，最终实现以为人服务为核心、控制一体化的智能控制体系。从目前工业发展的状况来看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的逐渐发展和应用，使得人们对设计过程有了新的认识，对设计的思维有了更广阔的发挥空间。从产品的设计与制造过程来看，并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法引领了现代产品设计模式的发展方向。随着科技技术的不断发展，在信息化的推动下，产品设计模式必然朝着数字化、集成化、网络化、智能化的趋势发展。

三、计算机网络控制系统的发展趋势

（一）网络控制系统更加先进化

为了方便工业环境应用，人们设计出一种可编程序控制器(PLC)的微机系统。它利用可编程序的存储器来存储用户下达的指令，并将指令转化为数字形式，通过对数字进行分析来完成预定的逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能。近年来可编程序控制器大多都采用计算机作为主要控制器，且存储器采均采用集成电路的形式，因为集成电路具质量可靠可靠、功能稳定、价格便宜、体积比较小等优点，且人们对集成电路的应用技术较为成熟。近些年来由于智能的I/O模块的出现，使PLC除了具备原来的逻辑运算、逻辑判断等功能外，还具备数据自动处理、故障自行诊断、PID运算及网络等新功能，从而大大地扩大了可编程序控制器的应用范围。

（二）网络控制系统更加集成化

计算机控制系统的核心是中央处理器，就像人的大脑一样，指挥真个系统的运行。人们把处理器、数据通信系统、显示操作装置、输入/输出接口、模拟仪表等众多原件有机地集成在一起，就形成了计算机控制系统，它的出现为生产的自动化提供了可能。在实际生产中采用集成化的控制系统，会使生产成本更低、生产过程更加便利、产品质量更加可靠。因此，在新时期计算机集成系统会朝着更加集成化的方向发展。

（三）网络控制系统更加智能化

智能控制一直是人们追求的目标，是指不需要人的参与就能够自主地驱动智能机器实现预期的目标，是用机器代替人工的前提条件。智能控制由众多系统综合形成，包括：识别控制系统、分级控制系统、综合分析系统、控制系统和神经网络控制系统等。以计算机级基础，将智能控制技术和自动控制技术有机结合，可以实现工业生产系统的自动化的要求，这对推动科学技术进步有着重大意义。计算机技术的进步直接影响了智能控制系统的发展。虽然目前智能控制只能较为浅显的模拟人类大脑的思维判断过程，但是随着计算机技术的不断发展，未来控制系统会更加的智能化。

（四）网络控制系统更加网络化

当今时代，计算机网络技术的全面应用，催动着控制系统的变革，也加速了新的控制理论的产生。控制系统更为网络化，已经成为当前控制技术发展与创新的主要方向。网络技术的应用不仅能够实现数据资源的共享，它还可以应用于控制现场，并将控制与管理综合化、一体化。因特网的应用已经不仅仅局限于传统的信息浏览、查询、，人们现在可以利用因特网技术跨越地理因素，直接对现场设备进行远程监测与控制。现代我们所用到的控制系统是由网络构成信息和控制综合网络系统两部分组成。现场控制网络是将工作中的设备通过网络连接，形成分布式控制系统。通过因特网实现远端计算机对现场控制设备的远程监测与控制。在科技迅速发展的今天，网络控制系统的发展不仅仅局限于此，在未来会朝着更加网络化的方向发展。计算机网络控制系统正朝着智能化、集成化和网络化的趋势发展。更为先进集成电路的引用，提高了网络控制系统的可靠性和工作效率，使计算机网络控制系统在生产生活中的应用也越来越普及，在计算机技术高速发展的今天，网络控制技术的发展将会有更为美好的前景。

作者:唐金晖 单位:新疆光源电力实业总公司

参考文献：

[1]于海生.微型计算机控制技术[M].清华大学出版社,1999.

[2]何克忠主编.计算机控制系统[M]．清华大学出版社,1998.