计算机硬件系统的概念精选(九篇)

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第1篇：计算机硬件系统的概念范文

[关键词]硬件课程　教学改革　实践教学课程化

1.计算机专业硬件系列课程教学改革的必要性。计算机硬件知识的教与学对于高校计算机专业的重要性是不言而喻的。上世纪五十到八十年代，我国一些学校的计算机及应用专业基本上是以计算机硬件技术的教育为主，致力于计算机硬件技术专业人才的培养。近年来计算机软、硬件，特别是计算机网络快速、蓬勃地发展，我国计算机专业教育的内容、形式也都发生了很大变化，但在广大学生的学习过程中，不论是学习态度还是学习效果，都普遍出现了“重软轻硬”的倾向，在这种倾向的背后，必然隐藏着硬件课程教与学中存在的一些问题，这无疑对国内高校硬件类课程的教学提出了新的更高的要求；提高学生的综合素质，培养目标由知识型向高素质的复合型人才转变，是大学本科计算机专业教学所面临的又一新课题，在计算机硬件系列课程的教学过程中，如何根据计算机技术的高速发展进行知识的合理优化，采用什么方式更有效的进行课堂教学，如何引导学生学习硬件知识的主动性，如何进一步提高学生硬件动手能力等等，所有这些问题只有通过对计算机专业硬件系列课程进行教学改革，才能得以圆满解决。

2.目前计算机硬件系列课程教学存在的主要问题。

2.1　教材与教学内容陈旧、落后，跟不上计算机科学与技术发展的步伐。一方面，随着计算机硬件技术飞速发展，真正能反映当今世界硬件领域技术的教材太少，教学内容大多较旧，计算机硬件课程未能跟上技术的更新，其相应的实验设备和条件几乎为零；另一方面，计算机硬件知识不直观，最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术，讲述起来抽象、枯燥，学生较难学习和理解，因此许多教师偏向于讲述旧的知识。

2.2　学生中存在“重软轻硬”倾向，硬件动手能力较差。目前计算机教育存在着重软轻硬的倾向。很多学生对硬件课程的了解甚少，认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理，在计算机应用当中无关紧要，认识不到硬件技术在应用方面的重要性，再加上相应的实践环节难以保证，课程考试评价体系中对硬件实践能力的不重视，导致学生在学习中缺乏积极性。

2.3　各门课程内容衔接存在问题，教学效率不高。计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统，计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中，硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补，学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用。另外，在硬件课程之间也缺乏充分的衔接，有些知识点重复或缺失，这些都导致了学生的知识体系不系统、结构不健全。

2.4　缺乏创新能力的培养。目前高校中开设的硬件实验课程大多以验证性实验为主，教师往往提供了实验的所有环节，大部分学生在做实验的过程中，基本上不对实验的实用性进行延伸思维，只按设定好的正确线路、程序、步骤、数据一一照做。这样的实践不利于学生创新思维的培养，成了另一种形式的理论学习通过实验达不到理论与实践相结合的目的，达不到培养学生初步科研能力的要求。

3.关于计算机硬件系列课程教学改革的思路。

3.1　改革教学内容，构建科学的、系统的计算机硬件教学体系。

3.1.1　计算机硬件系列课程教材目前存在的主要问题是知识陈旧、落后跟不上计算机科学与技术的发展步伐，这种现象在基础教材中尤为突出。为适应计算机科学与技术飞跃发展的需要，教材丛书应具有先进性和时代特征。并且每隔一二年做一次小的调整，每隔四五年重新修订出版。教材要紧跟计算机科学与技术的飞速发展是不可能的，况且知识的传授不能受教材的制约，因此，计算机硬件系列课程教学中应注重知识的更新，计算机硬件技术的发展、更新速度是惊人的，这要求教师时刻关注最新发展动态，及时了解本学科的新技术、新趋势，及时调整更新授课内容，使该课程能够反映学科的发展前沿。教师授课时注意知识点的延伸性，即从知识点最早出现的基本原理发展到目前技术状态的过程，这样可以减少学生理解的抽象性，从而提高学生的学习积极性。

3.1.2　在充分分析原计算机专业所开设的《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《操作系统》、《汇编语言程序设计》、《计算机接口技术》、《计算机体系结构》、《单片机原理》和《嵌入式操作系统及应用》等硬件课程教学内容和教学时数的基础上，剔除掉不必要和重叠的教学内容或课程，增加新的必须的教学内容或课程，构建出符合现在计算机硬件教学需要的，面向工程应用的课程体系方案和相应的教学内容。如缩减《大学物理》学时，增加((EDA技术》课程，借助EDA技术学生能完成涉及多门硬件类课程的实验，在不同的学习阶段，学生学习了相应的硬件课程后，就可以采用EDA技术，自行设计与本课程相关的实验设计或复杂应用系统设计。将EDA技术的应用贯穿于计算机硬件体系实验教学，使学生调试、验证自己的设计项目成为可能，为学生的自主实验提供广阔的发展空间，学生的自主设计能力和创新意识都得到极大提高，避免了学习的抽象、枯燥，增强学生学习硬件课程的兴趣，提高动手能力，有助于解决学生“重软轻硬”的认识问题。

3.1.3　构建新的硬件课程体系，解决硬件课程之间的衔接问题，提高教学效率。该课程体系由必修课程、选修课程及配套实践三部分组成。必修课包括“组成原理”、“接口技术”、“系统结构”等基础课程。为适应社会需求，在选修课中增加“EDA技术”、“计算机控制技术”、“嵌入式系统”等社会需求较强、实用价值高的应用性课程，同时新开了“模型机设计与组装”、“硬件综合实践”、“嵌入式系统实践”等实践课程，保证课程体系的实用性与先进性。硬件系列课程从体系结构上划分为三个层次：基础层、应用层和提高层，其课程间的关系如图1所示。基础层为“数字电路”与“组成原理”。“数字电路”课程虽然在教学体系上不属于计算机硬件系列课程，但它是计算机硬件系统的技术基础，是必修的前续课：“组成原理”介绍计算机的基本组成和工作原理，解决整机概念；以"EDA技术”的应用为基础，通过“金工电子实习”与“模型机设计与组装”两门实践课程，强化学生的硬件动手能力。在应用层中，通过“接口技术”介绍应用层的接口和相关外设，以“嵌入式系统”等三门实用性强的课程作为选修课，每门课程都配有相应的实验环节，并通过“硬件综合实践”、“嵌入式系统实践”强化学生对基础知识的掌握和综合应用。提高层为“系统结构”及“性能测试与分析”实践课程，通过学习和实践，能够使学生比较全面地掌握计算机系统的基本概念、基本原理、基本结构、基本分析方法、基本设计方法和性能评价方法，并建

立起计算机系统的完整概念。

3.2　改革课堂教学模式和教学方法，提高教学质量。教学实践证明，以课堂理论教学为主，实验教学为辅的培养模式，无法满足计算机硬件系列课程教学的要求，必须改造为以工程应用为目的，以项目驱动案例教学为手段的高效、实用的人才培养模式。教师先讲解相应知识的项目案例，然后设立新项目，由学生去实施和完成。比如《计算机组成原理》课程，可以设立定点运算器、时序发生器及时序分析、计数器设计、微程序控制器设计等一系列项目，采用“课外为主、课内为辅”的方式，即学生领取任务后，通过课余时间进行资料查阅、讨论、设计和实验，以及完成项目保报告书等；然后使用课内少量学时，由教师进行引导，选取部分学生报告项目完成情况，进行简短答辩和讨论。该方式既不影响课堂教学内容和教学进程，又能使学生充分利用业余时间积极、主动地学习，同时，课堂上的适当讨论也能活跃课堂气氛。通过这种项目案例教学模式可以有效地锻炼学生的自主性，提高学生学习的积极性和效率。

3.3　建立实践教学课程化的教学模式，保证硬件设计的连续性。计算机软、硬件设计能力是计算机专业本科必须具备的能力，在一般高校，很多只是注重了软件的设计能力培养，在软件类课程的开设中，保证软件设计的四年不断线，而硬件设计却很难保证。因此，在硬件课程实践教学的安排上也要保证设计不断线，使学生能真正理解计算机结构的系统性并能进行相关的设计。

我们的改革措施是去除与单一理论课程对应的课程设计等实践环节，理论课程内只保留最基本的实验，达到帮助学生理解基本理论的目的，其他实践教学内容进行系统性整合，按照学期单独设课，形成完整的实践教学系统。

3.4　建立科研导师制度。为学有余力的学生，提供一个学习和培养技术特长的机会。由硬件应用系统开发经验丰富并申请有科研课题或技术服务项目的教师担任导师，吸收对该课题有兴趣和能力的学生参加并共同完成，同时负责学生的学习规划制定和在课外直接指导学生的创新性实验、产品制作、参加电子竞赛、软件制作大赛和挑战杯比赛等。学院为特长生提供学习环境和机会，学生通过参加课题来提高自己的实践能力和工作经验，培养其浓厚的学习兴趣和学习主动性。

3.5　改革考试、考查方式。考试方法改革突破了单一的理论知识考核和传统的闭卷考试方式，实现对学生的综合能力和实训过程考核。具体要求为加大平时考核比重；注重实践操作考核；考试方法的改革将促进学生学习的自觉性和主动性。

4.结束语。对计算机硬件课程教学改革，笔者在实践中作了初步的尝试，对推进课堂教学建设，改革课程教学体系，改进教学方法，培养学生的创新精神和实践能力，提高课程的整体教学水平和教学质量起了一定的推动作用。

参考文献

1　宋人杰等，计算机专业硬件系列课程教学改革探讨[J]，东北电力大学学报，2007(5)

第2篇：计算机硬件系统的概念范文

关键词：信息化进程；计算机硬件学科；工业化产业；持续自主创新

中图分类号：TP3-4文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02

Continuous Independent Innovation of the Construction of Computer Hardware Disciplines in the Process of Information

Gong Kun

(Guangdong AIB Polytechnic,Guangzhou510507,China)

Abstract:At present,China's information industry is also in constant rapid development of the process of development of information technology,computer hardware disciplines to join the ranks of its development,and has long adhered to the sustainable development of the innovation concept.This paper first introduces the process of development of information technology,and then analyze the main principles of construction of the discipline of computer hardware innovation,adhere to the last clear exposition of the discipline of computer hardware,the positive measures taken by the continuing innovation in the construction of

Keywords:Information technology processes;Discipline of computer hardware;Industrialization industry;Continuous innovation

一、信息化进程的概况

信息化的概念主要产生在19世纪末二十世纪初，它主要开始应用在财税的信息方面，国家财政部和国税总局根据工作实际， 已经构建和完善了政府财政（税收）管理信息系统，即“金财工程”和“金税工程”。我国的信息化经过多年的发展以来，财税信息化建设取得显著的成绩，初步建立起了电子财税，整体化，以“集中收支”和税友征管软件为核心，以大型数据库为基础，电子化科学管理，更高效，推动信息化时代的新的篇章。

随着网络时代的到来，计算机硬件学科已经不断的更新换代，并融合到了企业的生产和经营管理中，信息化的进程中计算机硬件也在此发挥着越来越重要的作用，给人们的生活也带来更多的便利。

从图表1中我们能看到计算机硬件学科的发展趋势，同时也反映了信息化的促进作用，为计算机硬件学科的持续的自主创新提供了应有动力。

图标1：计算机硬件学科的发展趋势

二、计算机硬件学科建设要遵循的原则

（一）创新发展原则

创新发展是转型升级新动力。要学会对信息化创新发展的学习，要坚持计算机硬件学科创新的发展原则，以创新发展来促进计算机硬件的学科建设、为计算机的学科建设的提供更好的创新的原则和理念。

（二）低碳发展原则

低碳发展是构建工业化产业发展的必备因素。把节能减排作为信息化与工业化融合的重要切入点，加快低碳发展原则的不断深入、计算机硬件的学科建设发展也会不断的推进，逐渐完成低消耗、可循环、可持续计算机硬件学科建设历程，保证信息化高速发展进程中的计算机硬件的不断持续发展的步伐。

（三）智能发展原则

智能发展是现代企业生产的新体系。如何把智能发展原则更好的贯彻到计算机硬件学科建设中，是我们应该努力做到的事情。加强智能化的发展为企业发展提供了更多的智力支持和智能保证。计算机硬件的要持续发展就必须坚持智能发展原则。

（四）和谐发展原则

和谐发展是推动计算机硬件建设的有利环境。要认真的发展企业的引导作用，指引企业将计算机硬件建设作为企业发展策略的重要组成部分，要切实的发挥和调动方方面面的作用，保证和谐原则的落实。提高信息化进程中计算机硬件建设发展的步伐。

三、计算机硬件学科建设长期发展的措施

（一）推进创新“两化”深度融合

推进创新“两化”深度融合是坚持自主创新长期发展的措施之一，要建立创新“两化”深度融合的工作机制，完善企业的计算机硬件设施，合理的对企业的计算机硬件系统进行升级，坚持中央企业首席信息官制度，完善企业计算机硬件的领导机构，构建和谐的有效的企业计算机硬件学科机制。不断地鼓励国家的各个企事业单位计算机硬件机制的合理的创建，要不间断地指引国家的各个企事业单位，根据自己地区的特殊情况确立计算机硬件系统的完善。引导和支持民营企业的创新“两化”深度融合。坚持自主创新长期发展，就要推进创新“两化”深度融合，才能更好的加快计算机硬件建设明天发展的历程。

（二）开展典型示范工作

开展典型示范工作是计算机硬件学科坚持自主创新长期发展的措施之二。在国家新型工业化产业示范基地建设中，围绕改造提升传统产业，加强开展典型示范工作。特别是发展生产业和促进计算机硬件学科的发展，推进“两化”深度融合典型示范发展的路线。组织开展以促进“两化”深度融合为主题的活动，大力宣传各地区、各行业和典型企业的成功经验和有效做法。积极通过媒体、网上展示和博览会等形式扩大推广计算机硬件学科的范围和深度。

（三）完善计算机硬件学科体系

完善计算机硬件学科体系是坚持自主创新长期发展的措施之三。要积极的组织，行业的计算机硬件学科培训和发展计算机硬件学科的规划和计算机硬件学科建设的实施、系统运维和专业培训为一体的计算机硬件学科创新发展体系。发展和完善一批面向工业行业的低成本、安全可靠的计算机硬件学科建设平台。组织实施企业计算机硬件学科建设，提升行计算机硬件学科建设中的解决方案。开展“两化”融合带动国产硬件发展试点示范工作。坚持自主创新长期发展，就要完善计算机硬件学科建设体系，才能更好的加快计算机硬件建设信息服务的健全发展。

（四）培养创新性人才

培养创新性人才是计算机硬件学科建设的持续自主创新的必要前提。不同的时代造就不同的人才，在现代计算机普遍高速发展的时代，伴随着信息技术的不断更新发展，有些企业提出了人才培训的措施，不断的培养创新性人才，使其为企业的经济有新的发展。科学修订信息领域国家职业技能鉴定标准，积极推进行业职业技能鉴定工作和高技能人才选拔工作。鼓励开展信息技术联合创新、应用示范、人才培训和评估认证等领域的国际交流与合作，支持国内相关组织和企业参与相关领域国际标准的制修订。

（五）强化信息化和生产业的融合

强化信息化和生产业的融合，就要建立实用、高效的计算机硬件学科数据库等公共服务项目，提高资源共享的计算机网络平台。鼓励企业工业化生产的规划发展，企业要加对工业化生产的引导。推动计算机硬件的在工业化生产中的应用。合理的整合计算机硬件学科建设的资源，完善信息化和生产的融合，不断的发展数控系统、制造执行系统、保证信息化市场的为计算机硬件设备发展中提供更多信息技术来源。强化信息化和生产业的融合也会为计算机硬件学科建设的持续自主创新提供更好的技术支援。

（六）推动计算机硬件学科建设发展

推动计算机硬件学科建设是信息化进程中的持续自主创新的主要任务。强化计算机硬件学科建设规划方案，提高计算机硬件学科建设中的培训，其是为了更好地推动计算机硬件学科建设，完善计算机硬件学科建设的发展。计算机硬件学科建设的持续自主创新的服务功能相对落后，要明确对其计算机硬件学科建设发展方向，大力支持计算机硬件学科建设，在服务领域的技术的广泛运用，以此同时，要规范信息化领域服务的招投标行为，为计算机硬件学科建设的持续自主创新提供一定的信息支持和保障。

（七）不断强化物联网的使用

积极推动云计算和物联网应用是计算硬件技术研发取得突破，积极面向新的国际化发展和经济发展的不断的需求、不断地为推动云计算和物联网的应用提供了发展平台。主要针对基础设施、工业化发展、物流事业各个领域的应用，进行物联网应用示范。提高物联设置、智能技术、传感器等其他的应用系统的研究以及其产业化。积极推动云计算和物联网应用，为计算机硬件学科建设的持续自主创新奠定基础。

四、总结

信息化进程中计算机硬件学科建设的持续自主创新，我们以工业的信息化发展为例，提出了创新“两化”深度融合推进机制、组织广泛开展典型示范工作、加快发展和完善行业信息化服务体系、加强人才队伍建设和国际交流、加强信息化与生产业融合发展、加强信息化与生产业融合、加快和规范信息服务业发展、积极推动云计算和物联网应用等七个方面的措施。随着信息化进程的推进，创新能力成为高层次人才的必备的基础素质。学校作为高层次人才的培养基地，要重点对人才的培养建立计算机学科建设，只有具备了一流的学科水平，才能培养和造就高素质的创造性人才，才能促进相关学科的科学技术水平的研究；为了计算机学科建设在信息化进程中创新的持续发展，就必须认真的遵守计算机硬件学科建设的原则，就必须采取坚持自主创新长期发展的措施，才能更好的为计算机硬件学科建设的不断持续发展。

参考文献：

[1]马忠锋.计算机应用的现状与计算机的发展趋势[J].黑龙江科技信息,2011,03

[2]杨晔.未来计算机的发展趋势展望[J].黑龙江科技信息,2007,04

[3]曹宝亮.浅析计算机硬件日常维护和硬件发展[J].科技创新论坛,2011,02

[4]叶培松,陈宝明.信息化进程中计算机公共课程教学改革[J].计算机教育,2011,05

第3篇：计算机硬件系统的概念范文

关键词：计算机硬件；集成电路设计；教学改革

信息系统工程教育论坛我院计算机科学与技术本科专业始建于1987年，历经20年的发展，为油田及相关企事业单位培养了大量的计算机应用人才。“具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用”是本专业的培养目标。基于这个培养目标，结合目前计算机硬件技术最新发展现状及趋势，提出本硬件系列课改方案。

一、硬件系列课改的目的及意义

当前，计算机在信息社会中充当了重要角色，也是发展最为迅速的一门学科。随着这门学科的不断发展，目前，计算机核心技术愈来愈集中在集成电路芯片设计和软件设计这两项技术中，其中CPU和OS设计技术是最核心的两项技术，特别是高性能计算机技术一直是衡量国家实力的一个重要标志。在硬件系列课程里，培养学生CPU及相关硬件的设计能力，培养学生自主创新并能够设计出拥有自主知识产权的计算机部件的能力，是当前计算机硬件课程重要的改革方向，也是目前社会迫切需要的计算机硬件人才[1]。因此，适应当前计算机硬件技术的发展及社会对计算机硬件人才的需求，及时调整硬件系列课程的培养方向，既有利于学生及时掌握最新的计算机硬件技术，又有利于学生及时把所学知识转化为社会生产力，对扩大我院学生就业，树立我院计算机科学与技术专业学生良好的社会形象意义深远。

二、硬件系列教学的国内外发展现状及趋势

由于我国的制造业比较落后，一直以来，计算机硬件的核心技术未能被国内掌握。相应地，在计算机硬件教学中，像计算机组成和计算机体系结构等重要硬件课程，传统上仅仅以讲授、分析原理为主，且内容不能适应现代计算机技术的发展[2]。国外一些知名大学非常重视计算机硬件的教学，美国的许多高校本科计算机专业中都无一不是安排了CPU设计方面的课程和实验内容。例如麻省理工学院计算机专业的一门相关课程是《计算机系统设计》，学生在实验课中，须自主完成ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至实现流水线32位MIPS CPU和Cache等的设计。Stanford大学计算机系的本科生也有相似的课程和实验。随着计算机硬件技术的不断发展，国内开展硬件设计技术的条件已逐渐成熟，这主要得益于计算机硬件发展中的两个重要技术，一是大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA的成熟，可以在一个芯片中通过编写硬件描述语言设计CPU和全部的相关硬件电路，减轻了硬件芯片间连接的复杂性，同时消除了硬件制造的限制。二是硬件描述语言的成熟，以VHDL和Verilog VHDL语言为代表的硬件描述语言，可以通过编写程序的方式来描述极其复杂的硬件电路逻辑，大大降低了以前采用手工方式设计硬件电路的复杂性。国内的一些知名大学，在最近几年里，也相应地增加了硬件电路设计在教学中的比重，据我们了解，清华大学、电子科技大学、哈工大、哈理工等一些学校，已经修改了计算机组成原理及计算机体系结构等方面的课程教学内容，把利用CPLD/FPGA和硬件描述语言设计CPU及其相关硬件电路作为重要内容加入到课程体系里，取得了良好的教学效果，大大加强了学生对计算机工作原理的理解及计算机硬件的设计能力，逐步实现了与发达国家高校计算机本科教育的接轨。

三、目前我院硬件系列教学现状及不足

计算机科学与技术本科专业硬件系列主要课程设置始于20年前，期间虽经过部分调整，但基本教学内容依然延续20年前的知识体系。按授课先后次序排列，这些课程包括：《数字逻辑与数字电路》、《计算机组成原理》、《数字系统设计自动化》、《计算机体系结构》、《单片机原理及应用》、《嵌入式系统》、《硬件课程设计》等7门。基于当前硬件课程系列教学现状，我们认为存在以下的不足：1.从整体上看，硬件系列教学内容过于强调基本原理和基本方法，缺少能够验证原理、实际实现这些原理及方法的手段，导致学生缺少动手能力，对原理和方法认识模糊，会说不会做的现象比较严重，创新能力较弱。2.《数字逻辑与数字电路》和《数字系统设计自动化》，这两门课之间存在较大的联系，在内容上存在承上启下的关系，前者是讲述数字电路的基本概念、组合及时序电路的传统分析设计方法，后者则介绍组合及时序电路的现代分析设计方法，基于目前的教学实际情况，可以合并成一门课讲述。3.《计算机组成原理》和《计算机体系结构》是计算机科学与技术本科专业非常重要的两门课，通过这两门课的学习，应使学生能够设计简单的CPU及相关的硬件电路，从而加深对基本原理、基本方法的理解，增强实际动手能力。基于现在的教学内容及教学手段还无法达到上述目的。4.《单片机原理及应用》和《嵌入式系统》两门课存在较大的内容交叉。这两门课都是讲述特定计算机在控制及嵌入式产品中的应用，《单片机原理及应用》这门课介绍的是8位机MCS-51的原理，《嵌入式系统》这门课介绍的是32位机ARM的原理，鉴于目前嵌入式领域的发展现状及趋势，建议取消《单片机原理及应用》这门课，以避免课程内容重复。5.《硬件课程设计》作为硬件系列的最后一门硬件设计课，学生已掌握了较丰富的软硬件知识，因此应该具备设计较复杂的硬件电路的能力，目前的设计内容较简单并与《数字逻辑与数字电路》课程实验存在一定交叉，建议选择有一定复杂度并较实用的设计内容。从而培养学生综合运用硬件知识及硬件设计能力。

四、硬件系列教学新课改方案

针对我院计算机科学与技术专业的实际情况，在保证总的硬件教学学时不变的前提下，对硬件系列教学提出如下建议：1.课程合并：《数字系统设计自动化》是计算机组成原理等的先修课，为保证能及时开课，同时该课和《数字逻辑与数字电路》这门课有密切的联系，合并为一门课，仍称为《数字逻辑与数字电路》，并适当增加学时，建议在大二上学期开课，取消《数字系统设计自动化》这门课。2.《计算机组成原理》：这门课改为《计算机组成及设计》，增加CPU及相关硬件电路设计内容，在讲清楚组成原理的基础上，以设计为重点，建议在大二下学期开课。 3.《计算机体系结构》：适当增加设计内容，原学时保持不变，建议在大三上学期开课。4.《单片机原理及应用》：本课程取消，鉴于目前嵌入式系统涉及软硬件知识较多，难以在一门课程中全面系统学习，因此另开设一门《嵌入式软件开发》课程，重点讲述如何设计编写嵌入式软件程序，建议在大三下学期开课。5.《嵌入式系统》：这门课作为《嵌入式软件开发》的先修课，重点讲述嵌入式系统的基本概念及方法、ARM处理器的硬件工作原理、接口、汇编语言等，而相关操作系统及其程序设计等知识暂不涉及，建议在大三上学期开课。6.《硬件课程设计》：在设计题目中，引入嵌入式系统、FPGA及计算机组成等知识，适当增加设计的综合性和复杂性，建议在大四上学期开课。基于新的硬件系列课程体系，能够有效理顺课程之间的先后关系，并把硬件课程均匀分散到大学四年的学习中，同时对重要的课程及相关的知识进行了加强，例如数字电路设计贯穿在整个硬件系列课程中；舍弃了过时的技术，增加了新技术的份量，例如去掉了单片机，加强了嵌入式系统。因此，我们认为：调整后的硬件系列课程是较合理的，它吸收了当前先进的硬件设计技术，保证了知识的实用性，有一定的前瞻性。

五、结束语

高等教育是为学生提供专业技能和生存本领、服务社会的最后一站，教学内容及方法直接关系到学生的未来发展。通过不断教学改革，保持教学的先进性和实用性一直是高教课改的目标之一。通过这次课改，理顺了我院硬件系列课程的教学关系，增强学生未来服务社会的竞争力，因此很有实际意义。

作者:李军 崔旭 李建平 单位:1.东北石油大学 2.大庆市萨东第二小学

参考文献

第4篇：计算机硬件系统的概念范文

摘要：传统的计算机硬件基础课教学已不适应现代科学技术的发展和社会对人才的需求，本文结合计算机专业的特点，从课程内容、教学体系、教学方法等方面总结了在硬件基础课教学改革中所取得的实际经验和体会。

关键词：硬件基础课；教学改革；整合课程

中图分类号：G642 文献标识码：B

1引言

计算机硬件教学的先修课程是“电路分析”、“模拟电子学”和“数字逻辑与数字系统”。由于历史原因，这些课程大多由电子系开设，是以理论研究为目的的课程体系，存在教学内容陈旧，课程体系老化，理论论述多，占用学时多，前后衔接不好等问题，给后续计算机硬件课的理论教学和实践教学带来了诸多困难和被动。而计算机专业与其他专业相比较，少有的几个优势之一就是对计算机硬件结构的掌握。因此，结合计算机专业的具体情况，在教学体系、教学内容和教学方法等方面对硬件基础课程进行必要的改革就显得尤为重要。

2整合内容、精缩课时

1) 现代科学技术的发展日新月异，计算机技术的发展更是突飞猛进。在大学本科阶段，除了要给学生传授基础理论知识外，还要讲授新技术、新理论，这就使得各高校不断压缩某些传统基础课的课时，增设一些新的课程。在这种形式下，硬件基础课的课程体系和教学内容亟待更新。

2) 课程体系的构建是以理论知识为架构，以实际应用为目标，教学内容则应紧密结合专业核心能力对理论知识的要求。综合时展、专业结构和课程体系的总体考虑，从98年起我们就根据计算机专业的特点，逐渐建立完善了一套硬件基础课的课程体系。首先，在课程内容的组织与建设方面,注重了先修课和后续课程的关系,做到内容上不重复,知识点上不脱节。其次，教学内容力图反映时代的发展，技术的进步。通过编写出版《电路与电子学基础》、《数字逻辑与数字系统》两本教材重新划分课程内容，精缩学时，将原有的64学时的“电路分析”和64学时的“模拟电子学”这两门课程整合为课内48学时、实验20学时的“电路电子学”课程，重新划分、补充了“数字逻辑与数字系统”（课内48学时、实验20学时、三周课程设计）的教学内容。

(1) “电路与电子学”课程。在电路分析部分不再追求研究线性电路的理论体系完整性，删除了部分传统教学内容，只保留直流分析、交流分析和动态电路三大部分。在直流分析中，删掉了“电路分析”教学中关于支路电流法和回路电流法的内容，保留电路系统分析法中的被广泛用于机辅分析的节点电压法。在交流分析中，删除了三相电路内容，而对通信中的谐振电路则详细讲解。动态电路的分析中，只通过一个简单的RC充电回路让学生了解时域分析的基本步骤，而将重点放在三要素法和RC无源微积分电路上。在“模拟电子学”部分，去掉了半导体器件导电原理和反馈的方框图计算法，精简了阻容耦合放大电路（包括多级放大）、小信号动态图解法、差分电路分析等。相应地加强了有源器件MOS管、电流源电路和系统稳定性的介绍，课程着重讲解集成运放的应用。在讲解由运放构成的有源积分电路时，与前面的无源积分电路做比较，这样有助于学生理解并牢固掌握两种电路各自的特点。实践证明，学生在做电子竞赛时对这两种电路的使用都非常恰当。

(2) “数字逻辑与数字系统”课程。教学内容删除了数字电路中各种触发器电路的内部结构和传统设计方法中的设计技巧，精简了中规模器件的内部逻辑介绍，缩减了卡诺图和逻辑简化内容。由于计算机专业的硬件课程“微机原理与接口技术”中将介绍A/D、D/A转换，故这一部分内容就不出现在“数字逻辑”课程的教学中。将教学重点放在各类触发器的逻辑功能触发条件、集成电路外部功能、可编程器件和EDA技术上，要求教会学生如何通过查找器件手册了解器件功能和使用要点。由于计算机硬件中三态门、OC门的重要性，课程加强了对其逻辑功能及应用的举例说明。

(3) 改革组课方式。逻辑门电路是传统“数字逻辑”教学中最难的一章，由于门电路的原理要涉及到电路、模拟电子学等方面的知识，因此在讲述这一部分内容时，必须帮助同学复习有关的知识。在改革课程体系时，我们打破传统的教学体系，将这一部分内容放在“电路电子学”课程中，在讲述半导体器件后引入逻辑门电路，如MOS管可以具有开关和受控源两种类型的功能，根据器件所给偏置条件的不同，在模拟电路中可作为放大器件或在数字电路中作为开关器件。课堂上的师生互动证明，经过这样的调整，学生对有关门电路的问题就很容易理解掌握。通过合理地整合教学内容，改变了过去把电路模型与实际器件（如受控源和晶体管）、开关与放大作用、模拟与数字等研究对象截然割裂的组课方式，而是将它们有机地融合，找出共性和个性，讲清个性，突破难点，这样便于以统一的观点使学生建立完整的概念〔1〕。

3软硬结合与时共进

1) 当前国内计算机专业的普遍现象是“过软”，即强调软件编程，而学生的硬件动手能力非常薄弱。在计算机科学技术飞速发展的今天，计算机系统的软硬件界限开始变得模糊，且采用软件方法来设计硬件， FPGA、VHDL、DSP技术带来了全新设计理念与结构体系，与之相应EDA技术和ISP器件在教学、科研等领域应用越来越广泛。在这种软硬件逐渐融合的背景下，计算机学科的硬件基础课程必须要反映出这种时代的发展。

2)EDA技术分为三级：以PSPICE、EWB、Multisim等为软件平台的仿真分析类辅助设计技术为初级；以MaxPlus II、Quartus II等为软件平台，以FPGA/CPLD为硬件系统目标芯片的电子系统设计EDA技术为第二级；以NC Simulator、Virtuso、Diva等为软件设计开发平台、以集成电路芯片版图设计为目标的ASIC芯片设计为最高级〔2〕。EDA技术的前两级都与计算机硬件基础课密切相关，因此在进行课程体系改革时，应结合实践性教学环节，根据“基础型、应用型、综合型、创新型”的循序渐进的实验课程教学体系，将EDA技术分层次地引入设置在教学中：

(1) 第一级――首先在“电路电子学”教材各章的最后一节给出PSPICE对本章典型电路的仿真实例，教材最后一章加入可编程模拟器件ispPAC。其次，增加了20学时的Multisim仿真及电路设计实验。通过仿真实验，将教学中的难点用直观的图形和曲线表述，降低了数学难度。如通过对模拟放大电路的仿真，可以直接观察到改变电路参数所导致的波形失真，学生就很容易理解并掌握静态工作点变化对放大电路性能的影响。最后，利用仿真平台生动直观方便的特点，让学生掌握先设计、后仿真、再实际的设计方法和理念，在此基础上，将以往的一些验证实验提升为综合设计实验。对每一个实验都要求虚实结合，虚实互动，通过这种训练，极大地提高了设计的成功率。计算机专业的学生取得北京市大学生电子竞赛的3个一等奖，更多的二、三等奖证明，整合后“电路电子学”的教学改革取得了成效。

(2) 第二级――传统的“数字逻辑”课程体系以逻辑代数为基础，采用自底向上（DOWN-TOCTOP）的设计方法，教学内容以门电路－中规模集成电路－大规模集成电路－数字系统为顺序排列。导致学生在学习前面局部知识的时候，缺乏整体系统概念,只会 “搭积木”拼凑式的设计，当后续“组成原理”课程要建立整机、系统这些非常重要的概念时，前面所学的一个个分散的知识点不能被融会贯通〔3〕。现代数字系统的设计以硬件编程语言为基础，采用自顶向下(TOP-TO-DOWN)的设计方法，因此数字电路的教学体系必须重新构建。第二级的EDA技术包含三方面内容：(1)大规模可编程逻辑器件；(2)硬件描述语言；(3)软件开发工具。所以在“数字逻辑与数字系统”的教学体系上，应以逻辑代数与VHDL语言并行为基础，强调自顶向下的设计理念和层次化设计方法，以系统为对象，用VHDL语言描述，在EDA软件平台上，自上而下、逐步细化，最终完成整个系统的设计。依据整体“自顶向下”,细节“自底向上”的教学模式，在教学内容组织上，先给出数字系统的整体架构及逻辑系统的三大部件:存储、处理、控制，让学生有全局、整体的认识。在讲述逻辑系统的每一具体部件时, 仍然遵循“由浅入深，循序渐进”的原则，采用传统的“自底向上”的教学组织方法。在实践教学的综合设计部分中，要求学生必须按照从顶层抽象描述向底层结构描述，最后到可实现的硬件单元描述这一过程进行数字系统的设计。通过这种教学改革，学生的知识结构趋于合理，满足对软硬件结合的人才的需求。

4注重衔接 承前启后

在计算机硬件基础课的教学中，首先应注重介绍该门课程的主要内容、在计算机专业中的地位及与相关课程的关系，激发学生的学习兴趣。其次，应注重与后续课程的衔接。由于当代大学生在入学时就具备了计算机使用的基本知识，因此在授课过程中，要有意识地用计算机硬件电路作为基础课的授课案例。如“电路电子学”课程中，在集成运放构成的比较器一节，就可给出比较器在A/D转换中的应用举例，再指出A/D、D/A是计算机接口中的重要单元电路，这样就埋下一条线索，与后续课程的知识相联系。在“数字逻辑与数字系统”课程中所给出的案例都要尽可能为后续课程使用，如从键盘等引出编码的概念和编码器的作用；在讲三态门时，可进一步给出物理上总线的概念，解释当译码和读写信号设计错误时，CPU访问存储单元数据总线严重冲突会造成死机的原因；在存储逻辑一章，介绍完寄存器队列（FIFO）的逻辑结构后，可让学生设计寄存器堆栈（LIFO）的逻辑电路图。在该课程的实践教学中，所给出的设计题目包括总线缓存器、全加器、键盘扫描电路、硬件控制器等计算机的基本功能部件。通过这种方法引导学生思考，建立必要的知识关联及整体概念，最终达到对计算机硬件系统基本知识融会贯通的目的。实践证明，这种训练对于今后的“组成原理”课程和“嵌入式系统”设计都打下了坚实的基础。

5黑板、多媒体、EDA仿真

高校的教学手段基本都采用多媒体。多媒体图文并茂、生动有趣，但很容易变成另一种形式的照本宣科或“填鸭式”教育。在教学中要综合多种教学手段，注意针对不同的教学内容去寻求最佳的表述方式：黑板＋粉笔、电子教案、实物投影、动画课件、虚拟电路。计算机硬件基础课教学内容多，知识点杂，不容易理解。对于较难理解或学生有争议不明白的问题，传统的“粉笔＋黑板”有其独特的灵活性，既可以表述学生课堂思维的过程，又有利于师生交流互动。在课间让学生自己摆设实物投影，增强学生的感性知识，课间的学习气氛仍生气勃勃。录像CD和动画课件则留给学生自己观看。计算机硬件基础课程的实践性强、信息量大、EDA设计技术应用广泛。在授课时通过EDA仿真将验证实验与理论教学相结合，解决理论与实践的时空分离弊端，通过提问、思考、演示、总结等一系列步骤，循序渐进，调动学生参与教学的积极性，充分发挥学生的主动性。值得注意的是，在此过程中，教师一定要掌控好演示进程，既不能影响教学进度，又要协调好单位时间教学信息量与学生接受理解能力之间的矛盾。

6结束语

硬件基础课的教学改革，涉及课程多、学术性和技术性强，是一项系统工程，需要教师付出不懈的努力，不断学习新技术，及时更新教学内容，完善教学方法，才能更好地提高教学质量，更好地培养适应社会的发展人才。

参 考 文 献

第5篇：计算机硬件系统的概念范文

计算机理论计算机系统集成的发展趋势探析

随着现代社会的不断发展，各行各业也都是现代化的需要。越来越多的单位迫切需要建立一个先进的计算机信息系统。由于不同的单位有自己独特的行业特性。因此，需要的计算机系统的万千变化。从政府系统的医疗单位的管理系统，从工厂的生产管理系统，证券市场证券管理系统。不同系统之间可以说是千姿百态。系统集成应用功能集成，网络集成，软件界面集成等综合技术手段，是指导信息系统的总体规划，逐步实现的一种方法和策略。系统集成是一种思想，概念，哲学，它不仅包括技术集成，更不能缺少艺术构件集成。

计算机系统集成的分类

依据计算机系统集成项目的相关特点，可以把计算机系统集成分为计算机硬件系统总体设计与工程管理服务、计算机硬件设备集成与安装、计算机硬件设备的技术与服务三大类。以下对这三种项目的管理实施进行简要的定义分类解析。

2.1总体设计与工程管理

计算机硬件系统设计和项目管理服务，也可称为整体设计和项目管理，这主要是买方将正确的计算机硬件系统集成项目。一般情况下，购买者的计算机系统集成项目的结构设计以及性能指标，粒度分布有一定的认识。这类项目的实施要求相关服务提供商设计计算机系统在各种领域，它可以覆盖大部分的电脑系统，同时，相关技术人员专业水平的要求也很高。

2.2设备的集成安装

计算机硬件设备的集成和安装也可以称为一体的设备安装。计算机硬件设备的集成和安装是一种最常见的计算机系统集成项目，但大多数消费者比较常用的计算机硬件系统项目建设模式。在计算机系统集成项目的硬件设备建设，集成和安装要求买方应进行全方位的计算机系统集成框架和设备性能管理等定性选择论点。简单来说，相关设备的供应商，只要依据合同标准实施计算机系统集成项目的设备供应商，采购和安装即可。

2.3技术服务

计算机硬件技术和服务也可以称为工程技术服务。鉴于这种类型的项目，其主要是由它的技术和服务为主要内容的系统集成计算机硬件系统的建设项目。设备技术服务通常是在一个特定的服务指标和技术要求为主要目的的。这使得买方设备问题的技术和硬件的疑虑，提供相应的技术服务培训支持。这类项目的实施需要相关的技术解决方案和技术结合有效的论证。

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计算机理论试论信息管理与信息系统专业实践教学改革研究

一、人才培养目标的确定

3、计算机系统集成目前存在的问题

3.1微机系统及工具软件的管理问题

因为目前的电脑系统和软件工具比较大，如果一台设备的问题，需要重新安装操作系统和应用软件，通常需要系统工作了一天。作为一个结果，上网计算机数量巨大，导致系统维护人员疲于奔命，也是很难保证服务质量。

3.2用户管理的问题

用户被限定在固定的机器上，同时，用户的数据和文件也只能保留在该机器上。若要使用其它机器，必须在每台机器上创建该用户帐号，并将用户的文件和数据复制到新机器上。当用户固定使用的机器发生故障时，容易造成用户数据的丢失。

3.3Landmark等专业应用软件方面

在计算机系统集成前，需在每台解释工作站上安装专业应用软件，并创建用户，用户在指定的机器上加载数据，以便开展工作。如此一来，用户和数据与机器捆绑在一起。有些时候，结果有的机器满负荷工作，有的机器却相对闲置。

3.4外设的共享问题

由于彩色绘图仪、彩色激光打印机、磁带机等大型外设价格贵，数量有限，不可能配置到每台机器上，用户只能登录到固定的几台机器使用。

4、计算机系统集成的发展趋势

广泛集成分布式网络环境与市场竞争的全球性激烈，每个企业集成中心也延伸到了企业的整合，使企业应用在分布式网络环境的大型integrated.web为基础的用户界面统一，使部门和地区不同的人，组织，所有用户实现方便，实时获取信息，因此，该网站的用户界面的统一是必然趋势，计算机系统集成。

专业化与多元化系统集成技术，计算机的普及和应用在中国，在很大程度上提高国民综合素质，有越来越多的挑战和机遇。今天的社会是一个网络与信息技术的整合，系统整合模式不再是简单的结构，功能单一，但基于网络结构的复杂和多功能转型。因此，专业化与多元化系统集成技术是发展的必然趋势，计算机系统集成。电子商务与企业信息系统集成，使企业供应链的有机结合，实现信息和资源充分共享，为企业降低成本，提高效率，电子商务可以说赢得了广大民众的支持，与企业信息系统集成已经成为一个必然。

结语

采用现今先进的域管理技术、网络技术、存储技术，对开发研究工作的主要计算机软、硬件平台进行了系统集成，建立了域控制器、远程安装服务器、文件服务器、软件分发服务器、NIS+服务器、数据库服务器、打印服务器、磁带机服务器等十余套应用服务器，实现了操作系统远程安装、应用软件自动分发、用户数据跟随用户网上漫游、用户数据，应用软件集中管理、磁带库系统、远程自动数据备份等。系统集成尽管提高了系统管理工作的技术难度，但却极大地方便了用户的工作，同时最大限度地实现了网络资源的共享。

参考文献

[2][美]Jeffrey A，Ferris．Windows2000部署与桌面管理[M].北京：机械工业出版社，2000．

第6篇：计算机硬件系统的概念范文

关键词：计算机组成原理；现代教育技术；教学方法；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）23-0083-03

一、引言

现代教育技术以计算机为核心的信息技术在教育教学中的理论与技术，是现代教学设计、现代教学媒体和现代媒体教学法的综合体现，以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效益最优化为目的。把现代教育技术引入到教育、教学过程中，可以大大提高教与学的效率。

“计算机组成原理”课程是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程，是以建立整机概念为目的，深入介绍了计算机各功能子系统的逻辑组成和工作机制。从课程的地位来说，它是计算机操作系统、微机原理与接口、计算机系统结构等课程的先导课程，在整个专业课的教学中起着承上启下的作用。但是，由于这门课抽象且逻辑性很强，学生在学习上有相当大的难度。因此，如何充分利用现代教育技术，使得“计算机组成原理”课程的教学取得最优化的效果，是教师在教学中必须深思的问题。结合多年“计算机组成原理”课程教学的体会和经验，本文就现代技术教育环境下的教学中的相关问题进行探讨和研究。[1]

二、明确教学目标，优化教学内容

1. 明确教学目标

教学目标指导和支配整个教学过程，确定准确、合理的教学目标被认为是教学设计的第一环节。现代教育技术强调培养复合型人才，在教育目标的确定问题上，既要满足社会的需求，也要重视学生个人的需求，鼓励学生向复合型人才方向发展。在教学过程中，为了使教学目标充分发挥激励作用，教师应该在研究学生的兴趣、意志、知识和能力水平以及他们的个别差异上下功夫。

国家教指委2005规范规定，计算机相关专业的学生应具有系统的计算机硬件知识，使学生能从本质上来认识计算机的组成及其工作原理，并且初步掌握计算机硬件系统的分析方法，为后续的专业课程打基础，也为将来更好地利用计算机从事科学研究、工程设计等方面的工作奠定知识基础。根据这个规定，“计算机组成原理”课程主要介绍计算机整机的组成和工作原理，培养学生能系统而完整地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，以及对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。

2. 优化教学内容

目前“计算机组成原理”课程在教学中存在如下问题：教材内容滞后于计算机硬件的发展；教学内容概念抽象、难懂；实验教学与课堂教学脱节，等等。所以在教学内容的组织上应以模型机为背景，脱开具体机型，从整体到局部、层层深入、以信息的数字化表示、信息的传送和控制方法为主线，按基础，组成，系统三个层次阐述计算机组成原理，并掌握计算机的工作方式以及计算机内部数据的处理和控制过程，使学生在学习每块知识时，都知道所学内容在整个计算机工作中的作用，对全局的影响，不断诱发学生对尚未学习的部件产生认知的欲望，通过实验教学的配合，加强培养学生动手能力。必须明确课程的重点、难点，对重点内容要讲解清楚，而针对其它内容，授课教师可以根据学生学习情况进行调整，比如有些次要的章节教师不但可以概括讲解，也可以通过教师的合理设计进行课堂提问、讨论等方式让学生自主学习，[2]通过这样详略得当、重点突出的课堂教学，取得更好的教学效果。

三、改变传统教学模式，灵活采用教学方法

1. 改变传统教学模式

教学模式是在一定教学思想指导下建立起来的、为完成某一教学课题而运用的比较稳定的教学方法的程序及策略体系。在选择教学模式时，必须注意不同教学模式的特点和性能，注意教学模式的指向性，必须考虑到学科的特点、教学的内容、现有的教学条件和师生的具体情况，进行细微的方法上的调整，以体现对学科特点的主动适应。

传统教学研究习惯于采取单一刻板的思维方式，比较重视用分析的方法对教学的各个部分进行研究，而忽视各部分之间的联系或关系；或习惯于停留在对各部分关系的抽象的辨证理解上，缺乏教学活动的特色和可操作性。

近年来，随着数字化学习的开展和新一轮课程改革的实施，要求教师的教学方式由传递灌输转向以“启发、诱导、点拨”为特征的启迪诱导方式，教师不再是知识的灌输者，而是教学过程的组织者、指导者，支持学生自主学习、进行自主意义建构的帮助者、促进者；学生的学习方式则要求由被动接受转向以“自主、协作、探究”为特征的主动建构方式，学生不再是知识的存储器，而是信息加工的主体、知识的主动建构者，学习过程的主人。

尤其是在现代教育技术环境下，要充分发挥多媒体教学手段的优势，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。[3]

2. 灵活采用教学方法

第7篇：计算机硬件系统的概念范文

关键词关键词：计算机控制系统；可靠性；抗干扰性；抗干扰设计

中图分类号：TP311

文献标识码：A 文章编号：16727800（2014）002010802

0引言

计算机控制系统是工程项目中的重要组成部分，它关系到工程项目中的众多仪表、机器能否正常、安全、稳定运转。对于如何才能保证计算机控制系统能够安全稳定地运行的问题，设计人员们首先考虑的是在控制系统中添加抗干扰设计，计算机系统中的抗干扰设计是事关项目机器仪表能否正常运转的关键部分。

1计算机控制系统的可靠性

1.1可靠性的定量化

在实际生产操作中，可靠性是个定性的概念，大都以量的多少来计算控制系统的可靠性，在生活中常以维护率、故障率、平均故障间隔时间、平均维护时间、有效度等来表示系统的可靠性。

平均维护时间表示系统经过多次维修后，平均一次维护所需要的时间，平均维护时间越短，表明系统越容易维护，也即更容易修复。

除了上述指标外，还有有效度的概念，表示系统在某一瞬间正常工作的概率，该指标越大则越好。

1.2系统可靠度提升方法

计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，因此，提高计算机系统的可靠性可以从提高计算机硬件系统的可靠性和提高计算机软件系统的可靠性两部分来考虑。由上述定量化描述计算机系统的可靠性可知，提高系统的可靠性需要注重两个方面，一是在系统正常工作时间内减少系统故障发生的次数；二是系统发生故障后要能够及时排除故障。提高计算机硬件系统的可靠性主要考虑计算机抗干扰技术的实现，增强硬件系统对运行环境的适应性，以及使用质量比较好的硬件材料。软件系统的可靠性主要考虑软件的自我测试技术、自我纠错、自我修复等。

1.2.1硬件系统的可靠性

研究计算机系统的最终目的是为了实现一定的功能，所以应当根据计算机的性能和工作要求来决定计算机系统的结构。

（1） 系统的可靠性由系统中各个元件的可靠性决定，只要能满足系统的性能指标，就应尽可能地简化系统结构，减少元件的数量，并简化方案，避免片面追求高性能指标和过多的功能，采用模块化、积木化、标准化结构。在组建控制系统时应当采用类似积木的标准组建模式，根据工程项目的大小和功能要求，采用相应的模块来组建控制系统，尽可能在实现项目工程目标的同时使系统最简化。这样的结构不仅仅可以减少不必要的损失，而且还方便用户备份，一旦在使用过程中出现问题，用户便可以很快地通过备份进行恢复，这对于增加平均间隔时间、缩短平均维护时间具有重要意义，同样可以达到增强系统可靠性的目的。

（2）计算机系统中很多元器件的功能与效率与环境有很大关系，在使用元器件时必须考虑温度因素的影响。因此，要做好电源的配置工作和散热装置的设置。

（3）计算机控制系统受环境的影响不容忽视。这种环境不仅仅是系统的内部环境，还有整个计算机控制系统所处的大环境，如风火雷电雨雪等。必须针对计算机控制系统所处的大环境来进行专门的防护工作，比如系统的防火、防水、防雷击等，确保万无一失。

（4）尽量节省硬件资源。比如，如果一项工作能够适应中央处理器有限的条件，则尽可能通过使用计算机的软件功能来实现。

（5）计算机硬件系统往往由众多的元器件按照一定的功能组建在一起，所以对元器件之间的焊接及接触部位，应进行详尽检查，以防发生故障。同样，有些硬件是故障的高发部位，所以应该有针对性地进行更高频率的检查，把隐患尽可能地消除在发生阶段。

（6）用多重化技术解决隐患。很多情况下，有些元件有重复的部分，应当利用这些多余的元件发挥它们的效用来消除或者减弱已经发生的故障对系统造成的影响。常用的系统包括备用系统、并联系统和表决系统3种。

（7）还有一种很重要的方法就是抗干扰技术的使用，这是提高硬件系统可靠性的关键部分，下文将会详尽介绍。

1.2.2软件系统的可靠性

可以通过采用高质量的元器件、采取比较好的维护防护措施以及采用抗干扰技术来提高计算机硬件系统的可靠性以提高计算机控制系统的可靠性。但是仅仅通过硬件系统可靠性的提高来保证计算机控制系统的可靠性是不够的，还需要通过一些措施来提高软件系统的可靠性以间接提高整个计算机控制系统的可靠性。具体措施如下：

（1）提高应用程序的运行速率。如果编制的程序能够达到一种很高的运行速率，在这种运行速率下程序的运行周期小于断电器等一些保险装置的反应时间，就可以保证一些程序运行过程中不会因小小的失误而造成大的故障。

（2） 通过把输出信号与计算机存储器中的输出量相比较，如果两者不相同则需要再一次输出，如果出现故障则需要报警，同时采取一定的措施来检查并排除故障。

（3）编制一定的程序来监控计算机控制系统。可以通过编制相应测试程序对计算机软件系统进行不断测试，如果发现有运行不正常的地方，则让系统自己发出报警信号并采取一定的安全防护措施保证系统的正常运行。

第8篇：计算机硬件系统的概念范文

关键词：数字逻辑；系统能力；EDA；教学改革

中图分类号：G623.1 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0148-02

《数字逻辑》是计算机及电子信息类专业的一门必修专业课程，是学习计算机硬件系列课程的基础，同时是一门实践性、技术性很强的基础课。随着现代数字电子技术的发展，《数字逻辑》这门课程的教学目标和教学方法也需要不断地调整变化。对于计算机专业的学生而言，学习这门课程的主要目标是为后续计算机硬件系列课程的学习奠定基础，因此，在具体教学内容方面与电子类专业的数字电子技术类课程应该有所区别。本文从计算机专业学生系统能力培养的角度来探讨《数字逻辑》课程的内容调整等教学实践中的一些问题和做法。

一、计算机系统能力培养的内涵与相关课程体系

计算机系统能力指的是对计算机系统进行分析、设计、调优和检错的能力[1]。从本科教学的角度来看，计算机系统能力培养需要包括如下内容：

1.培养学生建立起单机计算机系统（硬件+软件）的整机概念，全面理解计算机系统的层次结构，深入理解操作系统和硬件之间的分工和衔接关系；

2.理解高级语言程序与指令集结构（ISA）和操作系统之间的关系，譬如高级语言语句与具体指令的对应关系、变量（常量）在机器中的表示和存放、嵌套和递归等机制在指令级的实现、堆/栈的结构和动态存储分配机制、程序中的I/O操作和涉及到的系统调用过程等等内容。

3.理解指令在计算机硬件上的执行过程，包括算术逻辑运算部件以及运算指令执行过程、层次化存储结构（Cache、TLB、RAID等）以及访存过程、I/O结构（I/O外设和接口、BUS、网络等）以及I/O过程等。

4.理解构成计算机硬件的基本电路特性和设计方法，具体内容包括布尔代数、逻辑门电路、FPGA和HDL以及集成电路的功耗、延时等概念。

计算机系统能力培养包括计算机软硬件方面的内容，涉及到的课程有《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《微型计算机技术》、《计算机体系结构》、《操作系统》和《编译原理》等。这些课程之间存在着紧密的内在联系，因此，需要在统一的指导思想和培养目标下，全方位系统地构建相关课程的教学内容和实验教学方案，统一规划教学内容，将计算机系统讲深讲透。

二、《数字逻辑》课程教改的几点举措

1.面向计算机系统能力培养的总体目标，在《数字逻辑》课程教学中注意培养学生的计算机整体系统观，使课程的教学更适应计算机专业的要求。从图1可以看出，《数字逻辑》这门课程在系统能力培养过程中处于基础底层，学生对于这部分内容的掌握影响后续课程的学习和对计算机系统底层硬件运行过程的理解。因此，需要在培养计算机系统能力的总体目标下，统一规划相关课程的教学内容，循序渐进地培养学生的系统能力。可以采取从底层到高层螺旋式上升的课程体系，也可以采取从高层到底层自顶向下的课程体系，还可以先从高层（应用程序与算法）和底层逻辑电路两头开始，再到中间核心层的课程体系结构。

2.注意不同课程之间的内容衔接，授课内容面向后续课程的教学，同时注意避免重复。在《数字逻辑》课程教学中，可以选用《计算机组成原理》等后续硬件类课程的内容作为电路设计案例。通过这样的案例设计，不仅巩固了课程教学内容，而且有利于后续课程的学习。由于《数字逻辑》与其它硬件系列课程如《微型计算机技术》、《计算机组成原理》、《计算机系统结构》的内容联系紧密，相互交叉，因此，需要统一规划协同相关内容，避免重复。

3.突出课程教学重点，简化但不摒弃器件原理等基础知识。《数字逻辑》课程内容的重点在于介绍器件应用和数字电路的分析和设计方法，由于受到总课时的限制，对涉及到器件工作原理和其内部电路结构的内容需要简化。但是需要注意的是，简化并不是简单地摒弃，对于课程学习中涉及到的基础知识，必须有所交代和介绍。由于计算机专业大都不开设《模拟电子技术》之类的工科基础课程，因此，学生对于分立元件及其内部工作原理知之甚少，这并不利于《数字逻辑》课程的学习。所以，在课时分配上，需要对二极管、三极管的开关特性、简单门电路的工作原理有所交代。在遴选教材时，可以选择以中规模集成电路芯片应用为主、适当兼顾器件基础知识的教材；而那些以分立元件为主、过多强调内部工作原理的教材则不太适用于计算机专业的教学。

4.充分利用EDA技术，培养学生利用硬件描述语言设计数字系统的能力，为计算机系统能力培养奠定基础。随着现代可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）和电子设计自动化（EDA）技术的飞速发展，数字电子系统设计与实验的方式正在发生变化，越来越多的高校开始将EDA技术引入到《数字逻辑》等课程的实践教学环节[3]，用硬件描述语言等完成数字系统设计，然后由计算机将设计文件进行编译化简、综合、优化布局和仿真，最终完成逻辑编译过程，从而得到和硬件实验十分接近的最终实验结果。基于EDA技术的实验简化了传统数字逻辑设计实验在硬件连接过程中的消耗，节约了实验设备和实验时间，提高了学生的自主动手能力。在将EDA技术引入到《数字逻辑》课程的实践教学环节时，不要孤立、片面地看待问题，而是要以系统的、联系的和发展的观点进行教学，从培养现代计算机系统设计和应用能力的角度出发，全面深入地认识EDA技术对于后续课程学习和系统能力培养的重要意义。当前国内外许多一流大学已经以EDA设计知识为基础，在FPGA实验板上设计流水线CPU和I/O电路，从而全面培养学生的数字系统设计和CPU设计能力。例如，可以通过《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《操作系统》和《编译原理》等课程的学习，逐步让学生完成一整计算机的设计，包括在FPGA实验板上独立设计CPU，完成基本的MIPS指令（多周期CPU方式），进而借助于板上SRAM，在设计完成的机器上实现操作系统和编译器。可以看出，《数字逻辑》课程重在培养学生使用HDL语言进行计算机硬件设计的能力，在此基础上可以帮助学生深入理解操作系统和硬件之间的分工与衔接关系，为分析理解操作系统功能或开发操作系统软件打下坚实基础。

《数字逻辑》是一门实践性较强的课程，随着FPGA技术和EDA技术的应用普及，数字系统的设计具有了极大的灵活性。基于硬件描述语言，在FPGA实验板可以设计验证基本逻辑门电路，进而到各种复杂程度不一的数字系统，直至在FPGA实验板设计验证完整的CPU和I/O电路，实现计算机系统硬件的设计，在此基础上可以完成计算机指令系统、操作系统和编译器的设计，使学生能够建立单机计算机系统（硬件+软件）的整机概念，全面理解计算机系统的层次结构，从而培养计算机专业学生的系统能力。但是对于计算机专业的学生而言，初学《数字逻辑》这门课程时，缺乏一些前导课程的学习，需要讲授较多的理论知识，对于硬件描述语言的学习和数字系统的设计验证则不可能在有限的实验教学时间内完成，因此，可以考虑单独设置一门数字系统设计类型的实践课程，作为《数字逻辑》和《计算机组成原理》的实践内容，在FPGA实验板上用硬件描述语言实现从简单数字系统到完整的CPU和I/O电路的设计验证，为后续能力的培养奠定坚实基础。

参考文献：

[1]袁春风.计算机组成与系统结构[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2][美]M.Morris Mano，Charles R.Kime，著.逻辑与计算机设计基础[M].邝继顺，等，译.北京：机械工业出版社，2012.

[3]刘新元，谢柏青.改革数字逻辑电路实验培养创新人才[J].中国电力教育，2009，（134）：156-157.

[4]刘浩斌.数字电路与逻辑设计[M].北京：电子工业出版社，2007.

第9篇：计算机硬件系统的概念范文

现如今计算机硬件发展速度可以说是日新月异，在计算机硬件快速发展的同时带来的是对旧有计算机硬件的淘汰，如今我国针对淘汰的计算机废弃硬件还缺乏有效的回收利用手段，计算机主板等电子器件中会蕴含一定量的贵重金属，在废弃硬件得不到合理的回收利用时，会产生贵重金属浪费现象，随着计算机应用技术的发展，这种浪费呈现逐年加剧的势态。

2计算及工程应用优势

虽然计算机工程在应用上有一定的问题，但计算机工程给社会发展和科技进步带来的推进力还是不容忽视的。现如今计算机工程已经广泛应用于生产生活的各个领域中，计算机技术已经成为和我们生产生活密不可分的一部分。

2.1计算机工程给日常生活带来的改变信息时代的来临，给我们的生活带来了巨大的变化。随着电脑在人们日常生活中的普及和应用，电子商务已经逐步取代了传统的商务模式，成为当今社会进行商品交流和商务活动的主流。目前B2B、B2C等电子商务模式的兴起，不仅使我们实现了居家办公，足不出户就能够进行商务活动。淘宝、天猫京东等B2C商务平台，还抢占了传统商务模式大部分的市场，使人们足不出户就能通过计算机和互联网技术购买到全世界任何地方所需要的商品。为了迎合电子商务时代的到来，国美、苏宁等电器商业纷纷打起了B2C的战略牌，使冰箱、彩电、洗衣机等大型生活设备也能实现网上购买。另外，房产和汽车也纷纷走上了电子商务的发展道路，随着计算机互联网技术的发展，房产、汽车、珠宝等贵重物品也能享受到电子商务的带来的生活便利，实现线上购买送货上门。

2.2计算机工程在商业活动中的应用优势现如今的大型企业管理中，由于全球化进程的加快给企业带来诸如外贸方面的商机，目前我国的企业已经纷纷踏出国门走向国际化发展的道路。计算技术没有得到普及和应用时，在国际化企业的建设中，由于距离过远带来的企业决策难以及时传达的现象经常给公司的业绩带来巨大影响。随着计算机技术的发展和在企业管理中的应用，市场信息的反馈和决策传达已经突破了距离的限制，通过计算机技术、摄像技术、互联网技术的综合使用，我们能够在国内就对远在千里之外的外阜市场状况进行分析并及时的进行远程任务传达。另外随着大数据概念的兴起，利用计算机技术能够分析庞大的数据并进行结果分析，这种基于数据基础上的分析技术给企业的决策带来巨大的效益。基于大数据所实现的企业正确决策，不仅使企业发展的方向更加清晰，还给提供了另外一种有效的企业商业决策手段和方法，保证了企业的健康发展。

2.3计算机给公共服务系统中的应用优势计算机工程通过对网络技术、红外技术、遥控技术等技术集成运用在公共服务系统中，不仅减少了人力成本，加快了工作效率，而且还方便了人们的生活。将计算机工程运用到公共服务系统中，进一步强化了我们周围生活环境的安全性、舒适性，从根本上解决了公共服务系统对于违法行为不能做到有效监管的问题。例如现如今的铁路旅客网络购票系统，铁路旅客网络购票系统不仅省去了人们去火车站排队买票的时间，还利用计算机数据技术实现了铁路客票的实名制，实名制不仅保障了购票旅客的权益还为公安系统的侦查工作提供了方便。再比如说将计算机工程和摄像技术以及远程控制相结合的天网工程，对我们生活公共环境的24小时监控，通过对监控记录的分析，不仅能提前发现违法活动的迹象，还为已经发生的违法犯罪行为的侦破提供了线索。

3计算机工程发展前景展望

随着科技的进步，各种计算机技术、网络技术的飞速发展，计算机的发展已经进入了一个快速而又崭新的时代，计算机已经从功能单一、体积较大发展到了功能复杂、体积微小、资源网络化等。计算机的未来充满了变数，性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线，计算机的发展还应当变得越来越人性化，同时也要注重环保。