《计算机硬件技术基础》教学

计算机硬件技术基础是大学计算机相关专业开设的一门讲解微机原理的课程,在计算机课程中占主导地位.它是培养学生利用计算机从事科学研究和科技开发工作的技术基础课之一,其目的是培养学生利用计算机硬件技术知识解决本专业及相关领域中问题的能力,使其成为具有较强实际动手能力和科研开发能力的应用型人才.

大部分高校的计算机硬件教学是很薄弱的部分,其主要表现在：(1)计算机硬件技术发展日新月异,造成计算机教学内容和实验设备的滞后.“莫尔定律”指出：集成电路上的晶体管集成度每隔18个月就会翻一番,芯片性能提升一倍,而则降低一半.这一规律已延续了数十年,至今仍未减缓.现在,Pentium4已广泛普及的情况下,而高校中的计算机硬件教学还仍停留在8086或80386阶段,学生甚至能明显感觉到知识的滞后性.而且处理技术、存储技术早已飞速发展,而硬件教学中确难以得到反应,因此新技术难以进入教材,造成教学内容的沉旧.(2)计算机体系具有很强的系统性,但计算机硬件课程的教学和实验却缺乏系统性.目前高校中的计算机硬件教学大多是以课程为中心,而不是以计算机系统的体系结构为主线.在教学和实验中,应注重和其他课程如数字逻辑电路、汇编语言、接口技术等课程的联系,用体系的观念来指导教学.(3)计算机教学培养的方向是具备软件和硬件结合设计的能力,软件学习学生较易产生兴趣,而硬件却很难做到,培养学生软硬结合的能力就更是困难.因此,在充分学习计算机硬件基本原理的基础上,如何结合计算机硬件技术的发展,并充分体现其系统性,是当前高校硬件基础课程教学中所面临的问题.

针对以上问题,我们对大学计算机硬件基础教学作如下探讨：

1.先进的教材

随着计算机硬件技术的飞速发展,计算机硬件的教材也应该是先进的、能反映目前微机领域内硬件新技术、新成就的知识,应该体现出知识性、先进性和系统性.计算机硬件的知识应涵盖目前世界上微机领域内最先进的技术及知识,包括新近出现的技术,像分支转移预测技术、超标题执行技术、微机流水线操作技术、高速缓冲存储器技术、虚拟存储器技术、浮点数据处理技术、高速总路线传输技术等.这些技术为微型计算机提供了卓越的性能,也为计算机软件提供了优质的载体.同时,计算机硬件知识的先进性就表现在启迪学生的想象力、创造力方面,摒弃那些沉旧的、落后的内容,教材内容就紧跟世界计算机技术潮流,给求知欲强的学生以最先进的知识,让学生享受掌握新知识的乐趣.

2.优化相关课程体系的组织

计算机硬件相关课程的设计上,首先以基本原理教学为主,而后的课程中体现计算机技术的发展.数字电子技术,该课程应弱化器件,强化逻辑电路的设计,除了数字电路的基本内容之外,还应加入与EDA有关的内容.微机原理与汇编语言,该课程中微机原理实际上是汇编语言的一个先导内容,其内容的设置应以汇编语言的需要为原则,不必涉及太多,否则会与后面的课程产生交叉.计算机系统设计,该课程主要讲授计算机的基本构成,即CPU、存储系统、输入输出系统、系统总路线等,其中强调的是学生的系统设计能力.微机接口,主要从应用的角度,按照技术的发展进行扩展,在计算机的基本组成上进行性能的提升,内容上与计算机硬件技术的发展前沿紧密衔接,因此在课程上要体现计算机新技术的发展.

3.强化课程设计

计算机教学目的是培养学生软、硬件综合设计的能力.在很多高校,只是注重了学生软件能力的培养,课程设计也能够体现科学性与连续性,而且学生学习兴趣较高,因此软件能力提升较快.因此,在硬件课程的教学上也应保证培养学生的硬件设计能力,使学生深入了解硬件系统的构成及基本原理,透彻掌握相关知识,具备相当的硬件能力.

数字电子技术课程的设计内容是整个课程体系的基础,通过该设计学生能正确且直观地了解硬件设计和软件编程的差别.在硬件设计中需要考虑诸多因素,如时序、频率、干扰等.同时,设计还使学生了解到软硬件的相通之处.汇编语言是使学生掌握计算机最底层的编程方式,直接对存储空间以及寄存器等进行操作,使学生对计算机的存储、运算、控制等功能的实现有着比较透彻且直观的认识.计算机接口与设计体现的是在计算机外部设计的应用,计算机外设是计算机部件的外部扩展,因此它也是计算机系统设计一个必不可少的组成部分,其设计能使学生明确设计的方向,激发学生的创造能力.

4.加强实验教学

对于计算机硬件课程,有着抽象、难以理解的特点,因此通过实验,给学生一个直观的认识就显得尤为重要.因此在课时安排上,计算机硬件技术基础课程应安排1/3左右的实验课时.在验证性实验教学中应着重培养学生以下三种能力：

(1)培养学生的实验能力.要求学生在尽短的时间内掌握各种仪器设备的性能、配置及使用方法,提高独立使用实验设备的能力.通过实验,使学生得以尽快熟悉实验基本原理,操作程序和注意事项,培养学生独立完成实验的实际动手能力.

(2)培养学生的观察能力.观察是思考的前提,是发现问题的必经之路.要求学生在实验的过程中,认真观察实验现象,认真记录实验结果,以便思考实验中遇到的问题,总结实验经验,更好地完成实验报告.

(3)培养学生的思维能力.思维能力是一个人在事业上能否有成就的标志之一.实验就是要培养学生在实验过程中遇到问题,并且自己通过思考解决问题的能力.通过长期的训练,学生就会形成整套的思维方法,为其今后分析问题、解决问题提供一定的基础.

5.结语

计算机硬件结构的系统性是学习计算机硬件技术的基础,在计算机硬件的教学中应始终贯穿系统性的思想,使学生明确硬件学习的发展方向和研究方法,从而能够开发思想,调动学生的创造力,从而成为计算机行业的优秀人才.