計算機的組成和工作原理精選(九篇)
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第1篇：計算機的組成和工作原理范文
【關鍵詞】紙上原型 工作原理 抽象 計算機課程
【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
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0204-02
1.前言
相信每一位上過計算機基礎課程的老師都曾遇到過這樣一個問題，就是不論如何變著花樣反復多次地向學生講解某一工作原理，學生還是吃不透、抓不住。多數學生會反饋說，“太抽象，不好懂。”理解工作原理一般要理解若干新概念，熟悉系統的構成并形成關于系統工作過程的完整認知。對缺少知識背景的學生而言，以講授的方式來幫助他們理解抽象的工作原理確實是一件難事。
“抽象的、難以理解的”工作原理存在于眾多計算機課程中。下面列舉一些。
①大學計算機基礎可以說是一門大雜燴課程。計算機工作原理、內存訪問過程、網絡協議工作原理、Web工作原理、數據庫系統工作過程和擺渡攻擊等既是難點又是核心內容。
②操作系統原理課程中，中斷機制、頁式存儲機制、缺頁中斷處理、進程管理機制和文件系統工作原理等都是難點。
③網絡原理課程中，OSI體系結構及其工作原理、TCP/IP工作原理、TCP連接過程、http協議工作原理、域名解析和網絡路由機制等都是重點和難點。
④計算機組成原理課程中，圖靈機工作原理、計算機工作過程、指令流水線工作原理、加法器工作過程和Cache工作原理等是難點。
經過多年的教學探索，我們發現紙上原型是幫助學生掌握理解抽象的工作原理的好工具。紙上原型能起到化虛為實的作用，也就是把抽象的概念映射成具象的紙制品。除了擁有繪圖的表達力之余，紙上原型還能動態演示系統工作過程。紙上原型的其他優點是制作成本低、時間可控，門檻低，便于學生參與。
本文下一節介紹紙上原型的概念。接下來的兩節描述紙上原型在人機交互課程和大學計算機基礎課程中的應用案例。相信讀者能從兩個案例中體會到紙上原型的價值，并能夠舉一反三地應用到其他場合。最后一節是結束語。
2.紙上原型
原型[1， 2]是系統的外觀或內部結構的模型。紙上原型是通過在紙上繪圖和剪紙制作而成的紙質實體模型[3， 4]。我們在計算機基礎課程中采用的紙上原型大多用來刻畫系統的內部結構。同時，串聯若干幅紙上原型，能動態展示系統的工作過程。下一節給出的例子能清晰地表明這一點。
事實上，紙上原型不是一個新概念。人機交互課程上通常都會講授紙上原型這一原型工具[1， 3， 5]。這一工具在人機交互設計（如軟件或網站界面設計）中得到了廣泛的應用。在交互設計中，紙上原型主要用于呈現軟件或網站的外觀和功能接口。通過串聯多幅“屏幕（或叫頁面、或叫窗口）”，紙上原型動態地演示了軟件或網站的界面流程。盡管有眾多的原型設計工具可供選擇，但紙上原型始終是交互設計師偏愛的一個選擇。這是因為它具有快速構建、輕松修改、關注流程、便于用戶參與和拋棄成本低等優點[4]。
經過嘗試，我們發現紙上原型適合用于幫助老師講授抽象的工作原理，也適合用于幫助學生理解掌握抽象的工作原理。如果安排學生參與構建紙上原型，學生將會有更多主動的思考，對抽象的工作原理的理解將更加深刻。紙上原型這一工具值得推廣應用到更多課程中。
3.在人機交互課程中的應用
人機交互課程講授如何設計出好用的軟件或網站界面，向用戶提供優質的用戶體驗。原型設計是人機交互設計前期采用的方法和技術。設計出來的原型是軟件或網站界面的模擬物。人機交互設計中，原型用作探索、交流的媒介。由于具有快速構建、輕松修改、關注流程、便于用戶參與和拋棄成本低等優點，紙上原型廣受青睞。
紙上原型不但能夠呈現軟件或網站界面的布局和外觀，還能夠演示軟件或網站界面的流程。圖1～4是紙上原型的一個示例。它演示了一款名為“時鐘”的手機應用程序的設置鬧鐘功能的界面流程。
如何用上述紙上原型動態地演示時鐘程序的添加鬧鐘功能呢？表1列出界面跳轉動作與紙上原型演示動作之間的對應關系。表1 界面跳轉動作與演示動作的關系
4.在計算機基礎課程中的應用
《大學計算機基礎》是一門難講的課。學生的反饋中經常包含抽象、枯燥、不系統、散亂和不知所云等詞語。講解計算機工作過程是一個難點中的難點。
理解計算機工作過程涉及一系列抽象概念。CPU組成方面，控制器、運算器、程序計數器（PC）、指令寄存器（IR）和通用寄（R0， R1， …）存器等都是看不見摸不著的。內存模型方面，字節、內存地址和字長等概念和內存的作用需要吃透。程序方面，程序、機器指令、操作碼、操作數等概念和程序的存儲方法需要充分理解。總線方面，涉及數據總線、地址總線和控制總線等抽象概念。要學透如此之多的抽象概念，光靠閱讀文字描述來熟悉他們確實是一道難題。
采用紙上原型來講解計算機工作過程，能使局面發生改觀。針對計算機工作過程的紙上原型的制作步驟說明如下。
①繪制CPU組成圖，見圖5-a。講授計算機工作過程時，我們有意忽略大量與CPU組成相關的細節，目的是突出重點。
②繪制內存模型圖，見圖5-b。圖中表格的每一單元格代表4個字節，表格左邊的數字代表內存地址。
③繪制連接CPU和內存的總線，見圖5-c。這里不展開總線的細節內容。若需要，可以分別制作數據總線、地址總線和控制總線。
④在內存模型圖中，手寫“1加到10”匯編語言程序，見圖5-b。為便于書寫，我們假定每條指令的長度是32位（4個字節）。講課時，告訴學生指令不見得是固定長度的。
⑤裁剪6條與圖5-b中的單元格等高等寬的紙條，依次書寫“1加到10”匯編語言程序的指令，如圖6，稱之為“指令紙條”。
⑥模擬程序執行的起始階段。假設程序起始地址為800，在程序計數器方框內用鉛筆書寫800。
⑦模擬CPU取指令動作。用一張空白字條，抄寫程序計數器上的內容（稱之為指令地址紙條）經過總線移動到內存。定位指令地址紙條的地址值所對應的指令“MOV #0， R0”，把寫有該指令的指令紙條經過總線移動到CPU的指令寄存器中。
⑧模擬程序計數器自動計算下一條指令的地址（下一指令的地址 = 當前指令的地址 + 指令的長度）。在程序計數器方框內用鉛筆書寫第二條指令的起始地址804，見圖7。
⑨模擬執行指令。把指令“mov #0， R0”從指令寄存器IR移動到控制器，然后在通用寄存器R0格子內用鉛筆書寫0，見圖7。
⑩依次地，照步驟7，8，9模擬第二條、第三條以及后續指令的取指令、計算下一指令地址和執行指令的步驟。
利用紙上原型，能動態演示程序的執行過程。表2列出程序執行動作與紙上原型演示動作之間的對應關系。
對于以上步驟，可以由老師邊講解邊演示，這樣做時間開銷最少。但學生不見得能深刻理解計算機工作原理。如何讓學生學到更多？下面是一些選擇。
①教師提供紙上原型素材，學生講解演示。這樣學生自己在腦子里組織程序執行流程并講述出來，而不是坐著聽一聽而已。
②學生自己制作紙上原型素材，并講解演示。這一做法使學生動手，既有機會讓學生了解CPU的組成、內存模型的構成和總線的作用；也有機會讓學生熟悉計算機工作過程。
③使用另外一個匯編程序。這一做法是指教師以一個匯編程序作為示例，講解演示計算機執行程序的過程；然后要求學生走通另一個匯編程序的執行流程。
5.結束語
在講授抽象的工作原理的時候，僅僅依賴口頭講述，效果往往不佳。學生總是反饋“太抽象，不好懂。”此時，紙上原型是一個選擇。事先經過精心設計和準備，邀請學生參與制作和演示紙上原型，學生將會把抽象的概念和過程與紙上原型實物和演示動作映射起來。這樣會起到化虛為實的作用。
紙上原型既有圖形的表達力，又能動態地演示系統運行流程，還有制作成本低、時間可控，門檻低等優點。紙上原型可以應用到大學計算機基礎、操作系統原理、網絡原理、計算機組成原理和數據庫原理等課程。
參考文獻：
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[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]陳媛媛. 淺析交互設計中的紙上原型設計[J]. 設計技術研究. 2013. 第2卷. 第4期. P.41-44.
[4]阿里巴巴UED團隊. 紙上原型設計方法說明及使用規范[R]. 2009.
[5]寧濤，霍利. 紙面原型設計方法在虛擬仿真系統開發的應用[J]. 計算機工程與設計. 2008. 第29卷， 第20期.
作者簡介：
第2篇：計算機的組成和工作原理范文
關鍵詞：教學研究；計算機組成原理；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）29-0046-02
《計算機組成原理》是高校計算機科學與技術、物聯網工程等專業核心的基礎課程。該課程要求學生掌握計算機內部各部件的主要組成結構和基本工作原理，在整個計算機專業課的教學體系中具有承上啟下的作用。該課程具有知識面廣、內容多、難度大等特點，教師教學難度高、學生學習難度大。因此對《計算機組成原理》課程進行教學研究，探索更有效的教學方法和教學手段是必不可少的。
一、課程教學中存在的問題
1.《計算機組成原理》課程的特點。《計算機組成原理》課程概念繁多、結構復雜，涉及計算機內部的運算器、控制器、存儲系統、指令系統和輸入輸出系統等各部件的組成結構和工作原理，授課過程中需要分析各種運算方法、結構圖、信號流程圖等，所講授的內容都集中于芯片的內部，看不見、摸不著，非常抽象。這些特點要求教師不僅對基本概念要清楚，還要有較強的系統性和邏輯性，同時要能及時反映計算機發展的新技術和新動向，更必須根據學生對課程教學的反應，總結經驗和教訓，改進授課方法，使教與學達到完美的結合。
2.傳統教學模式的弊端。傳統教學模式更多的依賴“灌輸”式教學，教師將授課內容通過課本、PPT原封不動的傳授給學生，學生被動接收這些抽象的計算方法、部件結構和信號流程，難以理解、毫無興趣，漸漸失去了對課程的學習積極性，這非常不利于培養學生的自學能力和創新能力。所以針對課程的特點和傳統模式的弊端，教師必須吸取經驗、揚長避短，在授課過程中注意對學生的引導，讓學生在學習過程中變被動為主動，學會主動思考，從而啟迪學生思維，激發學生學習的主動性，提高其學習興趣和學習效率。
3.實踐環節不夠重視。針對《計算機組成原理》課程的特點，學生要理解封裝在芯片內的部件結構和原理，模擬和實驗是非常重要的方法，所以實踐課程在整個教學工作中是必不可少的教學環節。但是傳統的教學過程中，對實踐環節仍然不夠重視，表現為：①實驗課時太少。將理論教學作為主要的教學環節，導致學生的實踐動手能力得不到充足的鍛煉。②實驗題目設置不夠合理。學生只做幾個驗證性實驗，缺乏設計性、綜合性實驗來培養學生的思考能力和動手能力。③實驗環境有待改善。實驗系統和裝置更新速度慢、技術落后，無法完成整機實驗和設計性、綜合性實驗，難以實現培養學生能力的目標。
二、教學改革的探索
1.精選教材、教參，合理組織教學內容。首先，選好教材和教參是首要任務。目前《計算機組成原理》可選擇的教材很多，在課程的內容安排、章節銜接、表述方式等方面都有所不同。我們選取白中英主編的《計算機組成原理》（科學出版社）作為主教材，該教材內容全面、系統性強，使學生在掌握計算機的組成結構和功能原理的基礎上能建立整機概念，有合理的知識結構并力圖反映新技術和新動向，非常符合本門課程的教學要求。另外選用唐朔飛主編的《計算機組成原理》（高等教育出版社）作為輔助教材。其次，合理組織和安排各項教學內容。針對《計算機組成原理》課程在課程體系中的地位和作用，在教學初始就要對授課內容做好規劃。在課程內容組織過程中注重其承上啟下的內容安排，對于《數字邏輯電路》等先修課在課程教學之初即要求掌握，同時在教學過程中體現該課程對后續課《計算機系統結構》、《微機原理與接口技術》、《嵌入式系統》等課程的重要性。必須嚴格要求課程教學大綱、教學日歷、教學課件和教案等各項教學文件，以課程大綱為基礎，明確教學要求和學時分配，合理組織各部分內容，突出重點、說明難點，在教學日歷、課件和教案中具體體現。課程考核與成績評定也是課程教學的重要環節。對于該課程的考核，需要從學生的課堂表現、實驗情況以及期末考試等多個方面綜合考量，真正考查學生的掌握情況和理解程度，鍛煉學生解決問題的能力。
2.改革教學手段。《計算機組成原理》涉及的結構圖和邏輯圖較多，抽象性和技術性非常強，學生很難理解。而對于在結構圖上介紹的各組成部分的工作原理，學生學起來更是難上加難。如果是傳統的照本宣科的講解方式，只會抹殺學生的學習興趣。所以，我們將多媒體技術應用到課程教學當中。對于復雜的、抽象的邏輯結構或工作流程，通過動畫演示的方式加以表述，原本枯燥生硬的內容變得生動形象了，復雜難懂的結構原理也變得簡單易懂，這大大提高了學生的學習積極性，教學效果明顯改善。另外，實物展示也是很好的教學輔助手段。在講解計算機的各個組成部分時，都可以通過展示實際部件來進行說明，從而讓學生主動探索各部件的內部結構和原理。
3.教學方法的改革。讓學生在學習過程中變被動為主動，需要教師正確引導學生，鼓勵學生多思考、多討論，鍛煉其解決問題的能力。因此我們在教學過程中，需要多種教學方法相結合，取長補短，以提高教學質量。①采用啟發式教學方法。首先，突出重點、確定難點；其次，講解時針對重點難點知識提出問題，啟發學生主動思考；然后，再一起分析問題，由學生提出解決方案；最后解決問題。例如：在講解第五章“中央處理器”時，大部分人都知道CPU對于整個計算機的重要性，但是對CPU內部的組成結構與工作原理卻不清楚，而這部分卻是本門課程中非常重要的一個知識點。對這部分的講解可以通過幾條典型指令的指令周期來實現，這里就可以首先提出問題，讓學生考慮指定位置的指令怎么處理，并讓大家簡單描述處理過程，這時激發了學生的學習主動性，最后通過對典型指令處理過程的學習加深了學生對CPU工作原理的認識和理解。②采用形象化教學方法。將課程中復雜抽象的概念以及重要部件的結構和原理，用通俗易懂的例子進行類比，或用生動形象的動畫效果來演示。例如：上面所說的CPU原理的講解，每一條指令的每一個處理過程都可以通過動畫效果演示給學生看，這大大提高了學生的學習興趣。另外在講解浮點運算器的流水技術時，可以以工業加工中的流水線做類比。將浮點運算的各個運算步驟對應到牛奶裝盒流水線，簡化現實牛奶裝盒流程，假設有封裝奶盒、殺菌消毒、蓋印日期三個步驟，對應浮點加減運算的對階、尾數加減、規格化三個步驟，類比講解流水技術的實現過程，使得課程中枯燥、抽象、難懂的內容變得形象易懂，大大激發了學生的學習興趣，加深了學生的理解和認識。③運用討論式教學方法，培養學生的參與性。針對課程中的重點和難點知識，也可以通過討論的方式，讓學生各抒己見，提出解決辦法，從而加深對知識的理解和掌握，并鍛煉其思考能力和團隊意識。通過討論也培養了學生的獨立思考和分析判斷問題的能力。
4.強化實踐教學環節。為了讓學生學好理論知識，提高實踐動手能力，必須加強實驗教學改革。首先，改善實驗環境。我校針對組成原理課程，專門建設了計算機組成和結構實驗室，可以完成基礎性實驗、綜合性實驗和研究性實驗，充分鍛煉學生的實踐動手能力，并培養其思考問題和解決問題的能力。其次，合理安排實驗教學課時。我們將組成原理課程的實驗課時設置為18學時，利用9周的時間可以讓學生不僅實現簡單的驗證性實驗，還能在此基礎上完成設計性實驗和綜合性實驗，讓學生對計算機的硬件組成和原理由淺到深逐步掌握。再次，合理劃分實驗小組，有效完成實驗考核。課后提交實驗報告，并做實驗總結。對于設計性和綜合性實驗，一般安排3人一組，每個小組做好分工。實驗老師課上檢查實驗成果，課后小組提交實驗報告，說明分工情況以及實驗過程，并做實驗總結。通過合理的分組和考核方式，每個學生都積極參與到實踐環節，動手能力大大提高，團隊意識得到加強。
《計算機組成原理》課程的教學研究和改革需要從教學活動的各個環節出發，作為一名教育工作者，一定要靜下心來、虛心請教，探索更加行之有效的教學方法和改革措施，這是一項需要嚴謹對待并持之以恒的長期工作，也是需要不斷學習的過程。
參考文獻：
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[2]王忠華，屈會芳.“計算機組成原理”課程教學的改革與實踐[J].計算機教育，2007，（13）：251-252.
[3]陳越.《計算機組成原理》課程教學研究[J].福建電腦，2008，（2）：209.
第3篇：計算機的組成和工作原理范文
【關鍵詞】 調頻廣播發射機 計算機監控
目前國內使用的調頻廣播發射機一般都安置在地勢較高的地方，大多數在山上，為工作人員長期監控工作帶來了很大的不便。以往工作人員在監控過程中容易由于人為因素，導致調頻發射機工作時效果差強人意，容易出現事故。計算機監控系統的出現有效的解決了這一難題，減輕了監控人員的監控壓力，提高了整體監控效率，也減少了事故的發生。
1 調頻廣播發射機計算機監控系統的組成
目前國內應用較為廣泛的調頻廣播發射機計算機監控系統一般主要分為三大模塊：系統前端模塊、傳輸系統模塊和系統終端模塊，其數據流程如圖1所示。
在每臺調頻廣播發射機內加裝計算機通信接口和監控模塊后組成計算機監控系統的前端模塊。主要功能是對調頻廣播發射機的發射功率、工作電壓、工作電流、工作狀態、工作參數等相關數據進行采集，發送給計算機監控主機。并能夠接受計算機監控主機的指令，對調頻廣播發射機進行開、關機等操作。計算機監控通過監控模塊與調頻廣播發射機進行數據交流，與原有的控制保護模塊互不干擾，不影響調頻廣播發射機原有的正常功能。
調頻廣播發射機計算機監控系統的傳輸模塊主要是指連接調頻廣播發射機計算機通信接口的RS-232串口、通信服務器、數字微波通信系統、RJ-45接口及光纖等共同組成的信息傳遞線路。這一模塊的主要作用是對整個調頻廣播發射機計算機監控系統的數據、信息以及控制命令的傳輸。
計算機監控主機和遠程監控網絡共同組成了調頻廣播發射機計算機監控系統的系統終端模塊。監控人員通過計算機監控主機和遠程監控網絡能夠實時查看調頻廣播發射機的發射功率、工作電壓、工作狀態、工作電流、工作參數等相關數據，如果發生突發性問題，能夠及時預警，操作人員就能夠通過系統終端命令，遠程控制改變調頻廣播發射機的工作狀態，調整相關失誤，保證調頻廣播發射機的正常運行。
計算機監控主機通過RS-232串口對每臺調頻廣播發射機進行自動監控和管理，通過遠程監控網絡連接各個計算機監控主機，實現計算機監控系統的集中監控和管理，形成便捷、有效的調頻廣播發射機監控網絡，以滿足實際監控需求。
2 調頻廣播發射機計算機監控系統的工作原理
2.1 調頻廣播發射機數據和信號采集工作原理
調頻廣播發射機數據和信號的收集是實現調頻廣播發射機計算機監控的基礎。收集調頻廣播發射機的數據和信號不需要對調頻廣播發射機內部的詳細電路進行深入了解，僅需要設置一個獨立系統的監控模塊，就可以在不影響調頻廣播發射機正常運行的工作狀態下進行信號和數據的采集工作。數據和信號的采集內容主要包括三大類型：運行參數、狀態和報警指示以及控制輸出。
首先，對調頻廣播發射機運行參數的收集工作進行分析。維護調頻廣播發射機正常運轉，從根本上來說是需要對調頻廣播發射機的功放管進行保護，需要監控的運行參數主要包括輸出功率、反射功率以及各主要電路電流和電壓等。具體設置可以根據自身的實際情況酌情調整。上述所說的所有調頻廣播發射機運行參數都能夠在調頻廣播發射機的顯示屏上進行準確顯示。可以通過監控模塊獲取顯示屏的信號，將信號放大或分壓，從RS-232串口向計算機監控主機輸送。
其次，對調頻廣播發射機工作狀態和報警指示數據的收集工作進行分析。調頻廣播發射機的工作狀態及報警指示都是通過調頻廣播發射機控制面板上的許多指示燈顯示的。對調頻廣播發射機工作狀態和報警指示數據進行收集工作時可以采取光隔離器并聯調頻廣播發射機控制面板指示燈，獲取指示燈的顯示信號，通過監控模塊發送至計算機監控主機。當調頻廣播發射機控制面板指示燈亮時，光隔離器處于聯通狀態，電信號輸出較低；反之，電信號輸出較高。
最后，對調頻廣播發射機控制輸出數據收集工作進行分析。很多調頻廣播發射機的實際操作較為簡單，僅有開、關機，開、關高壓的操作。對調頻廣播發射機進行遠程監控需要將監控模塊的4個繼電器與調頻廣播發射機的四個控制開關并聯。有計算機監控主機命令，通過監控模塊控制調頻廣播發射機的開、關機操作。
2.2 調頻廣播發射機監控模塊工作原理
監控模塊需要安裝在每臺調頻廣播發射機內部，一般采取市面上常用的80C552單片機作為控制核心，性價比較高，而且損壞時容易更換。采用大規模集成電路，附帶備用恢復電路，在系統發生意外死機時能夠自動恢復運行，防止計算機監控主機無人看管時發生意外。
2.3 調頻廣播發射機監控主機工作原理
計算機監控主機采用當前較為高端的基礎配置，進行實時監控和數據記錄，具備打印、自動存檔、智能控制等多方面的功能。實現自動處理數據、自動開、關機操作，從而在計算機監控主機無人看管的情況下依然能夠實現對調頻廣播發射機進行監控。
3 結語
隨著計算機技術的大范圍普及應用，許多難以解決的技術問題已經取得突破。以計算機為核心的智能控制系統以及監控系統的開發已經較為成熟，功能也較為完善。實現調頻廣播發射機計算機監控能夠減少不必要的人工浪費，減少人工操作失誤引發的事故，實現調頻廣播發射機的智能化控制，提高工作效率和監控質量。當然，調頻廣播發射機的計算機監控系統并不局限于在調頻廣播發射機上應用，其他的同類型設備也可以進行改造和使用，具有較為廣泛的應用價值。
參考文獻：
[1]劉永洪.調頻廣播發射機實現計算機監控[J].西部廣播電視，2002，（10）：52-54.
第4篇：計算機的組成和工作原理范文
DCS（Distributed control system）過程控制系統是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統，它是集計算機技術、系統控制技術、網絡通訊技術和多媒體技術相結合的產物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能，將DCS過程控制技術引入污水處理項目也新時代新技術的具體體現。現代化的大型污水處理項目的工藝流程大體分為：粗格柵處理、泵房提升、細格柵處理、旋流沉砂處理、曝氣池處理、二次沉淀池處理、污泥回流、消毒池、污泥脫水、等工藝單體。
一、 DCS過程控制系統概述
根據市政污水處理工藝流程的實際情況及工藝要求，DCS過程控制系統在市政污水處理項目中即定義為采用“集中監控、管理，分散控制”的集散型系統。整個系統由信息層（管理層）、監控層、現場控制層組成。由設在中央控制室的監控計算機和現場控制分站（可編程控制器PLC）組成全廠實時工業控制網，運行協議為（TCP/IP）。
二、 DCS過程控制系統的組成
根據市政污水處理工藝流程的實際情況及工藝要求，DCS過程控制系統在市政污水處理項目中主要為三部分組成
（1）中央監控管理級
中央控制室設有兩臺互為備用的管理監控計算機、信息打印機，UPS電源、模擬屏等構成。
在廠內中央控制室設置兩套中央監控計算機，它主要完成對污水廠的管理、調度、集中操作、監視、系統功能組態、控制參數在線修改和設置、記錄、報表生成及打印、故障報警及打印等功能。
在中央控制室設一塊馬賽克鑲嵌式模擬屏，屏上印制整個污水廠工藝流程圖，用于顯示全廠各工藝流程段的實時工況，使調度人員對全廠生產情況及設備運行狀況一目了然。
（2）現場控制級
現場控制級設有采用可編程控制器（PLC）的分站。根據工藝控制流程，全廠可設數套PLC分站系統，一般可分別設置在機械處理段（PLC1），生物處理段（PLC2），污泥處理段（PLC3），中央控制室（PLC4）。
（3）就地控制和總線級
現場工藝設備的控制箱采集設備的運行、故障、手動/自動、各個儀器儀表的數字量/模擬量信號等過程狀態信號通過現場總線及帶現場總線接口的設備構成現場總線系統，采用現場總線可以節約大量電纜。
三、 DCS過程控制系統的工作原理
1、 中央控制管理計算機的工作原理
DCS過程控制系統中的中央控制管理計算機俗稱“上位機”，在上位機中為用戶提供了良好的系統監視畫面和簡單的用戶操作畫面。用戶可以方便地監視到現場包括設備、儀表、工藝參數在內的所有有效信息，同時也可以根據生產的實際，隨時對現場設備的工作狀態作出相應的調整。
2、 現場控制級的工作原理
DCS現場控制級是污水處理項目信息采集的環節，它將各個工藝設備的現場控制柜（箱）的運行、故障、手動/自動、各個儀器儀表的數字量/模擬量信號等過程狀態信號通過現場總線傳輸到中央控制監控計算機上，全廠工藝設備的控制可以通過以下三種方式。（一）就地手動（二）遠程PLC自動控制（三）遠程中控室監控計算機手選控制。PLC自動控制和監控計算機上手選控制的轉換通過計算機上人工點選實現。
3、 現場儀器儀表的工作原理
為配合污水處理工藝的參數要求，在全廠各工藝段設置與工藝流程相適應的儀表檢測系統，各儀表的標準電流信號送至各現場計算機，再轉送至中央控制室監控計算機和模擬屏，儀表選用帶現場顯示變送器的智能化儀表。全廠除配有流量、壓力、溫度、液位等儀表外，還配置了溶解氧、PH值、SS值、濁度、COD等檢測儀表。
4、 現場控制總線的工作原理
DCS過程控制系統在市政污水處理項目中監控計算機、辦公計算機等主要是通過工業以太網（Ether Net網）構成全廠通訊系統，運行協議為（TCP/IP），在現場各個PLC分站之間常采用的是Profibus通訊協議實現控制級的數據通訊，可以根據污水處理項目的重要性，設置帶有冗余特性的通訊網絡結構，大大地提供了DCS過程控制系統的穩定性和可靠性。
5、 DCS過程控制軟件系統工作原理
DCS過程控制軟件系統是整個控制系統的靈魂，目前，根據工業控制市場上常采用的是西門子系列（上位機為wincc6.0，下位機為STEP7）、AB系列（上位機為RSVIEW32，下位機為RSLOGIX500）等等，選擇的依據主要是參考工程項目的控制對象的變量數，通訊的兼容性等方面予以考慮。其主要工作過程為：
（1） 根據控制對象建立變量函數
（2） 建立設備的對應變量函數表
（3） 建立設備的圖形畫面
（4） 連接設備函數表與圖形畫面的對應
（5） 編寫事件腳本語言
（6） 建立和編寫項目的數據動態庫
6、 DCS過程控制硬件系統工作原理
DCS過程控制硬件系統是整個控制系統的數據采集環節，目前，根據工業控制市場上常采用的是西門子系列（S7-200、300）、AB系列（SLC500、SLC1500）等等。其主要工作過程為：
（1） 根據控制對象建立變量函數
（2） 建立設備的對應變量函數表和數據庫
（3） 根據控制功能選擇控制指令
（4） 建立PLC梯形圖、指令、功能框圖
（5） 建立模塊間的通訊
（6） 下載程序到PLC模塊
四、 DCS過程控制系統的綜述
DCS過程控制系統是一個全集成的、結構完整、功能完善，結合最先進的計算機軟、硬件技術,面向整個生產過程的過程控制系統。 DCS過程控制系統的技術特點：
高度的可靠性、穩定性
高速度，大容量的控制器
客戶/服務器的結構
集中的，從上到下的組態方式
能靈活、可靠地與原系統相兼容
集中的，友好的人機界面
含有配方功能的批量處理包
開放的結構，可以同管理級進行通訊
同現場總線技術溶為一體
第5篇：計算機的組成和工作原理范文
論文摘 要 計算機組成原理是計算機專業的一門基礎核心專業基礎課程,在該專業的課程體系中起著打地基的作用,學好這門課程對于提高學生的理論認知水平和實踐能力有著極為重要的作用。本文從用簡單的問題切如枯燥的學習知識;把抽象的知識具體化;通過學生講解來驗證教學效果,三個方面的方法來講解如何教授中專計算機組成原理這門課程。
計算機組成原理的教學內容強調以計算機硬件部件和和整機系統知識為主的同時,還必需適當兼顧與硬件關系最密切的基礎軟件知識的學習。那種把計算機組成原理完全作為純硬件課來處理,是陳舊的認識和過時的做法,不符合當今計算機研究和教育發展的潮流。學好這門課的目的是為了了解計算機的構成及基本工作原理。學生應能抽象出一個計算機模型,在此基礎上,理解計算機是如何工作的。但是計算機組成原理這門課專業性很強,很抽象,也很枯燥。而現在的中專學生基礎差,缺乏學習主動性,學習新知識時理解能力也相對比較薄弱。本文針對中專學生的這一特征,提出了怎樣教授計算機組成原理這門課程。利用一種以培養學生的理解、聯系實際能力為核心的教學模式,并就該模式下的課堂理論教學、課后練習與輔導、教學效果檢驗等三個環節進行詳細的闡述。
一、用簡單的問題切如枯燥的學習知識
在講解十進制數與二進制數之間相互轉換這個問題時,我并沒有直接講轉換算法,而是先提問了一個學生們都認為很簡單,但是又回答不正確的問題,來引起學生們的學習興趣,我提問的問題是:計算機用的是直流電還是交流電,對此問題,我讓同學們進行討論,并說出你回答的答案的依據,幾乎所有的學生都認為,計算機用的是交流電。依據是計算機的電源插在220V的交流電源上。我就告訴學生們你們的答案都是錯的,計算機用的是直流電,學生們很好奇,就急于想聽我講出這個答案的依據,這樣我就引進了二進制數的概念,告訴學生,計算機中所有的數值、文字、符號、語音、圖形、圖像等等統為稱數據,在計算機內部,都必須用數字化編碼(基二碼 二進制編碼)的形式被存儲、加工和傳送。并且講解了二進制碼的基本點符號0和1。采用0和1的優點是:符號個數最少物理上容易實現;與二值邏輯的真假兩個值的對應簡單;用二進制碼表示數值數據運算規則簡單。然而在我們的現實生活中所用的數值都是十進制數,那么接著就講了十進制數如何轉換成二進制數。十進制數分為整數和小數。對于十進制的整數轉換成二進制數的法則是:除以2取余。對于十進制的小數轉換成二進制的法則是:乘以2取整。相反二進制數如何轉換成十進制數呢?我先舉了一個簡單的例子引入了概念按階展開,例如十進制數650按階展開就是650=6*100+5*10+0*1=6*102+5*101+0*100。。十進制數按階展開是用數字乘以十的次方數,那么以此類推二進制數的按階展開就應該是用數字乘以二的次方數,例111101按階展開就是1111101=1*26+1*25+1*24+1*23+1*22+0*21+1*20。然而二進制數轉換成十進制數就是把二進制數按階展開然后計算出數值。
二、把抽象的知識具體化
講解CPU的工作原理時,我首先講解CUP的全稱central processing unit 即中央處理器,有人也稱它微處理器。顧名思義,CPU就是電腦的中央核心部分,負責處理各種硬件裝置傳送進來的資源,經過判斷計算后,再下指令將資料送到正確的裝置上執行。講完這些以后學生都很迷茫,因為太抽象了。我就用現實中做廣播體操的例子來把抽象的問題具體化。做廣播體操的整個過程是,首先我們的耳朵聽到指令,然后再把指令傳送給我們的大腦,大腦經過分析判斷后再把指令傳送的我們的肢體,以此來確定肢體的動作。緊接著我就用了計算機如何打印文件這個例子與做廣播體操相對照。當我們要打印一份文件時,首先通過鍵盤或者鼠標輸入打印的指令,CPU收到指令經過分析判斷后知道我們要打印文件,就會下達指令將資料傳送給打印機,然后由打印機執行打印工作。通過這個例子使學生們聯想到可以把CPU比喻成人類的大腦它不但要負責接收外界輸入的信息資料,而且還要負責處理這些資料,然后將處理后的結果傳送到正確的裝置上。幾乎大大小小的工作,都需要CPU來下達命令,傳送到其他設備上來執行。通過舉例子的講解方式使學生們了解了CPU的工作原理。把抽象的復雜的問題具體化簡單化,增強了學生學習的信心。
三、通過學生講解來驗證教學效果
課堂上教師講解一個系統的知識點后,為了了解學生的掌握情況,我就采用了先挑一些程度好,理解能力強的學生將剛才講的知識再講解一遍的訓練方法,這樣我就可以了解到學生們的理解與我講解的偏差在哪兒,還有什么地方沒有理解到位。我可以就此問題重新的再做解釋。然后,再挑一些程度不好的且理解力相對比較差的學生,再來講解同樣的問題,如果講解的比較到位,就證明這個問題幾乎所有的學生都已經掌握了。因為這門課程我同時教授了四個班,為了避免我講課大意和重復,我就隨機挑剛教授過的班級的學生到第二個班去講,這樣剛學過的學生害怕到其他別的班級如果講的不好丟人,就會好好復習反復練習,這樣就激發學生學習的主動性和積極性。然而對于第二個班的學生來說,他們就抱著好奇的態度來聽別的班學生的講解,想看看別的班的學生講的和老師講的到底一樣嗎?這樣就調動了學生的聽課興趣,課堂紀律也會好很多。還有現在的中專學生在家中基本都是獨生子女,集所有家里人的寵愛與一身,所以他們都非常自我,不懂得如何尊重別人。
結束語:在計算機組成原理這門課的教授過程中我想盡了各種辦法,運用多種教學手段,設計有趣的教學活動來激發學生的學習興趣,培養學生積極的學習態度,與學生建立相互信任,相互尊重,平等交流的師生關系,讓學生充滿激情,主動投入到學習過程中。
第6篇：計算機的組成和工作原理范文
關鍵詞：計算機組成原理；教學改革；教學方法；教學模式
文章編號：1672-5913（2013）07-0046-04
中圖分類號：G642
計算機組成原理是計算機科學與技術專業的核心硬件基礎課程，是全國計算機專業碩士研究生入學考試的重點專業考試課程之一。它在計算機及其相關專業本科教學課程體系中起著承前啟后的作用。該課程內容涵蓋計算機系統的基本硬件部件構成和組成方式，包括基本的運算操作原理和單元設計思想、操作方式及其實現等。
通過對該課程的學習，不僅可以幫助學生理解單處理器計算機硬件系統的基本組織結構和工作原理，掌握單處理器計算機硬件系統的基本分析和設計方法及相互關系，還使學生了解計算機系統的層次化結構概念，明晰硬件與軟件之間的接口界面，建立起一個完整的計算機系統的整機概念，為后續相關硬件課程如計算機體系結構、微型計算機系統原理與接口等課程的學習打下良好的基礎。
1 課程教學現狀
1.1教材建設問題
計算機組成原理課程教學課時相對較少，但是其理論性強、知識面廣、內容多且更新快，教師難教，學生難學。現有計算機系統內部都是由超大規模集成電路組成，缺乏和書本相一致的硬件電路幫助學生加深認識。如果在沒有相關基礎知識的前提下，直接介紹現有的較復雜的新技術、新方法和新知識，學生熟悉和掌握有一定困難。
1.2教學方法存在的問題
由于“計算機組成原理”課程的知識點較多，現有的教學課時數較少，所以教師在教學過程中基本采用傳統的“填鴨灌輸式”教學方法，雖然教學工具從“粉筆+黑板”逐漸轉變為“黑板+課件”，提高了教學效率，使教學內容更加緊湊，但仍然存在許多弊端，比如因為內容較多，學生在聽課時沒有充分思考的時間，缺乏足夠的課堂交互，過分依賴拷貝教師的課件，不注重課堂理解，使教學效果較差。
1.3實踐教學問題
計算機組成原理課程的實踐教學在整個課程教學中有著重要作用，其主要實驗內容包括運算器、存儲器、控制器等各部件實驗以及基本模型機的課程設計實驗。但在現有的實踐教學過程中，基本是由老師給出實驗步驟，學生負責驗證完成實驗，對其中用到的相關知識及工作原理學生不能完全理解，缺乏對實驗過程中出現錯誤的分析和解決能力。如果改用FPGA平臺采用VHDL或Verilog語言進行設計型實驗，雖然相對驗證型實驗而言，實驗內容得到了改進，但由于學生個體差異較大，有的學生在相對有限的實驗時間內無法完成，實際效果大打折扣。
2 教學改革
針對以上問題，筆者所在的課程教研組從教材建設、教學內容組織、教學模式、教學方法、實踐教學等幾個角度出發，進行了一系列教學改革和實踐。
2.1教材建設
通過分析CC2005教程體系、《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范和計算機科學與技術專業研究生入學考試專業基礎課全國統一命題考試大綱》對計算機組成原理課程知識點的要求，筆者所在的教研組重新編寫了課程教材，將重點放在講述一般性原理，不針對任何具體的商業機型，綜合國內外計算機類型中較為成熟的先進技術，兼顧計算機發展的新技術、新成果，力求做到深入淺出。同時，為了避免一般性的抽象原理不利于分析理解，該教材即反映了不同的典型結構，也有深入的分析，點面結合；通過一個模型機的實例將相關章節聯系起來，最終形成一個整機的概念，系統性較強。新教材緊密聯系實踐環節，加深了學生對所學知識的理解深度和應用能力，提高了學生的學習興趣，取得了良好的學習效果。
2.2教學內容組織
計算機組成原理課程教材的內容覆蓋范圍廣、知識點多、理論性強，但是在當前課時日益減少的情況下，不適合不加取舍地照本宣科，如何站在計算機硬件系統課程群的角度對課程內容進行適當取舍，對前導課程計算機基礎、數字邏輯電路已經講過的相關內容可以略過，以習題或課堂提問的方式引導學生回憶曾經學習的內容。對于將在后繼課程中講到的內容，比如流水線技術、虛擬存儲技術、通道輸入輸出方式等，只提及基本概念、結構和工作原理，不需要精講分析，將相關內容留給后繼課程去講解。
2.3教學模式選擇
改革現有的以課堂教學為主的教學模式，輔以多媒體、網絡教學。在多媒體課件設計的過程中，竭力避免大段抄襲教材內容的課件，強調概括突出章節知識要點，針對課程內容抽象、實物演示存在難度的特點，課件主要內容以動態演示為主，生動形象地描述地址流、數據流、指令流在計算機內部的操作過程，讓學生能以更直觀的方式理解計算機內部的信息處理過程，提升課堂教學效果。此外，在網絡上提供一個以學生為中心的網上學習環境，除了實現課程相關資源上網以外，針對每個章節設置試題庫，考核學生對相關知識點的掌握情況，并設置板塊對歷年考研試題進行解答分析，安排任課教師輪流在網絡上對學生反饋的相關學習問題進行答疑解析，使學生與老師的互動不受時間和地點的限制。
2.4教學方法改革
傳統的教學方法是灌輸式的，筆者在對中西方教學方法進行了解和比較后，探索將啟發式教學、類比式教學、案例教學等多種教學方法綜合應用到計算機組成原理課程教學當中。
現有的情境教學、啟發式教學強調創設適合問題的情境。所謂問題的情境是指不能直接使用自身已有的知識處理，但可以間接利用已有知識處理的情境。這就需要教師根據本課程的教學內容，圍繞特定的課程主題，設計合適的問題，激發學生的求知欲，強化其學習興趣，引導其主動探求更多的新知識。在教學過程中，教師需要鼓勵學生敢于質疑，敢于提問，而且要從不同角度提出問題、思考問題。例如在講解運算器ALU的時候，可以先提出問題，為什么衡量計算機運算速度可以采用每秒鐘多少次加法這個性能指標？加減乘除四則運算之間是否可以合并化簡？從而讓學生思考計算機的算術運算功能的實現主要依靠什么部件，是否存在同一個部件能夠同時完成所有的四則運算功能？這就可以引申出加法器的基本概念，使學生明白在計算機中用來實現運算的核心部件是加法器。在實際教學過程中，還需要尊重學生的個性思維，給予他們開放式的答案，這對于提升學生的學習興趣，保持學生持續的學習動機非常有幫助。
類比教學是指在講授過程中將一些概念、策略和思想等比較抽象的內容與現實生活中的生動事例進行關聯、類比，從而將學生可能認為抽象的概念、理論形象化、生動化，使其掌握知識更牢固。例如，將日常生活中最簡單的接電話與中斷處理過程相聯系起來，在日常的工作過程中，突然出現的手機鈴聲就是中斷請求信號，打進電話的呼叫者就是發送請求的中斷源，因為被呼叫者無法預知呼叫的時間，所以打進電話的過程是個隨機事件，具有和中斷相同的特征——隨機性。手機的分組鈴聲和來電顯示可以用來區分呼叫者的身份，是用來識別不同中斷來源的標志，這個過程是個中斷識別的過程。而被呼叫者中止當前正在執行的工作，選擇接聽或者掛斷電話的過程是中斷響應的問題，接聽是響應中斷，掛斷則是不響應。如果設置了來電過濾的黑名單和白名單屬于中斷屏蔽的問題，黑名單上的呼叫者將會被屏蔽掉，白名單上的則不會受影響。被呼叫者接聽電話回應呼叫者的過程屬于中斷處理過程。接聽完畢，掛斷電話，重新開始原來被中斷的日常工作屬于中斷返回。整個過程和中斷處理過程如出一轍，通過這樣一件簡單的日常事例，學生可以由此及彼的掌握整個中斷過程。
案例教學法在一些法學、管理類教學中早已廣泛運用，它是通過實際案例來反映教學內容中的一些基本原理和方法，提高學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，重視培養學生學習興趣的一種教學方法。案例教學法關鍵在于選擇合適的案例，案例必須具有典型性，具有普遍意義，這樣的實例在教學過程中值得花費精力討論和設計。計算機組成原理課程內容比較抽象，案例教學對CPU數據通路的教學非常有效，特別是指令執行過程部分，通過對模型機案例的信息流分析以及和現代計算機硬件系統結構的直觀對比，介紹計算機系統的新理論和新技術，加深學生對計算機硬件系統各功能部件的基本原理、基本結構的理解和掌握。
2.5實踐教學改革
2.5.1實驗內容改革
學院從過去的固定結構實驗平臺下的驗證性實驗，過渡到FPGA實驗平臺下的設計性實驗，使實驗項目更加靈活，實驗內容與教材內容保持一致，避免實驗與課堂教學脫節的問題，做到課堂教學與實踐環節的統一，鞏固教學效果。
2.5.2實踐教學方法改革
從2004年開始，筆者所在的教研組針對不同類型的學生，采用了層次化教學法，并在后續的實踐中，陸續采用了任務驅動式實踐教學，建立實踐教學平臺等多種方法提高教學效果。層次化教學法是針對學生的個體差異，在教學大綱允許的范圍內，將實踐任務分成基本、常規、提高3個層次，基本層次完成原理驗證型實驗，常規層次完成給定框架內的設計并進行驗證，提高層次鼓勵學生綜合所學知識，實踐自己的創新設計。課程組在編寫指導書時就對不同層次分別指導，如課程設計指導書中基本層次完成CPU的微程序設計，著重于理解指令的實現過程，常規層次還要完成CPU的硬件設計，從設計的角度理解計算機的工作原理。在實施中采用學生申請、指導老師審核的方式選擇層次，層次的選擇不影響成績的檔次，保證每個學生都能通過實驗有所收獲。
任務驅動式教學就是把所要學習的知識轉化為對應的任務，教師通過引導學生分析任務、通過主動探求完成任務來實現所要達到的教學目標。它符合探究教學模式，強調知識和技能的傳授應以完成典型“任務”為主，強調學生在密切聯系學習、生活和社會實踐的有意義的“任務”情境中，通過完成任務來學習知識、獲得技能、形成能力。在計算機組成原理課程的實踐教學過程中，以模型機CPU的設計作為實踐教學的核心任務。之所以選擇CPU，主要是由于CPU對大多數計算機專業學生而言，是既陌生又熟悉的一個具有神秘感的硬件，能夠充分調動學生的學習興趣；同時CPU又是整個計算機系統的控制處理中心，負責指令的解釋執行，實現了對計算機系統中各個功能部件的管理控制，可以幫助學生深入理解計算機的工作原理。在整個實踐教學過程中，這個核心任務被分解成若干個環環相扣的子任務，如伴隨課堂教學進度進行的運算器、高速緩存、控制器等部件設計，由淺入深、循序漸進，在期末課程設計的時候，由學生設計實現各種不同結構和功能的CPU。學生可以將所學知識融會貫通、綜合運用到CPU設計過程中，給有潛力的同學留下了足夠的創新空間，對于培養學生的創新能力、創新思維有著較大幫助。
第7篇：計算機的組成和工作原理范文
關鍵詞：計算機基礎；教學改革；分類別教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）37-0036-02
一、我校計算機基礎教學基本情況
《計算機基礎》是各高校面向全體非計算機專業開設的一門公共基礎課，是大學生素質教育中的基礎性課程，具有很強的實踐性。通過本課程的學習，學生獲得良好的信息素養，增強信息安全意識和信息社會責任，為學習《程序設計基礎》和其他與計算機應用相關的專業課程打下了良好的基礎。湖北文理學院（原襄樊學院）是設在鄂西北的湖北省第二大城市中的一所綜合型本科院校，有著文、理、工等8大學科門類，46個本科專業、12個專科專業，每年招收本專科學生近4000人，來自全國20多個省市自治區。我校計算機基礎課一直根據教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會的要求進行設置，經歷了從《計算機應用基礎》、《計算機文化基礎》、《計算機基礎》的變遷。課程學時也經歷了多次變化。地方性綜合型本科院校的生源是多種多樣的。大一學生已有的計算機水平和專業差異為計算機基礎的教學組織帶來了挑戰。同時，計算機基礎課程的操作性很強，傳統的理論與實驗分開的教學方式存在很多弊端，已不能適應《計算機基礎》課程的教學需要。
二、我校計算機基礎教學的改革與實踐
1.教學方式的改革與實踐。傳統教學中，課程設置一般是一周2節理論2節實驗，先在教室上2節所謂的理論課后，再在另外的時間安排2節實驗課。教師在實驗室組織學生進行操作練習，來鞏固理論教學的內容。在2節理論課的講課過程中，教師要講到很多內容。往往是老師在講課時學生理解了所講的內容，但因為沒有及時的深化，又很快忘記。上課時老師的操作演示也不少。往往是老師在講課時學生知道如何操作了，但進到實驗室后又無從下手。這都是本課程的操作性很強的緣故。只有老師講解了操作要領后馬上組織學生練習才能起到鞏固作用。基于此，我校從2007年起進行《計算機基礎》的課程教學改革。經過公共計算機教學部的反復研討，經學校教務處同意，我們將本課程的教學全部安排到實驗室，在保證總體理論學時與實驗學時符合課程教學大綱的要求、教學進度符合學期初統一制定的課程教學進度的前提下，采取不嚴格區分理論課與實驗課，老師“邊講邊練、講講練練”的教學方式，即老師可根據某次課教學內容的特點，在講解、演示一個知識點后（一般20～30分鐘），馬上組織學生進行鞏固式的操作練習，老師進行巡回檢查指導，等大多數學生完成后（一般也在20～30分鐘），再進行下一個知識點的講解與練習。在教學安排上，考慮到學生在新老校區間的走動，我們一次安排4節課連上。這樣，在一次上課中，可以有4次講練結合的機會，收到了良好的教學效果。
在教學過程中，為防止學生在教師講課中間不認真聽講，而是自己操作計算機的情況出現，我們采取了兩種預防辦法：一是使用電子教室軟件，由教師機來控制學生機的顯示。這種方式使得學生必須跟隨老師講課的進度進行學習，在投影儀效果不好的情況下十分有效，但要保證計算機及網絡線路的完好，否則對于不能控制的計算機，學生還是可以操作；二是在老師講課時斷開學生機電源，使得學生只能通過投影儀來聽講。這種方式要求投影儀顯示效果要好，但學生進行練習時開機時要浪費一些時間，講練次數較多時尤為明顯。針對這兩種方式各存在的問題，本人的教學實踐是通過嚴格管理的方式來控制講練過程。當要講課時，提示學生直接將顯示器的電源關閉，一方面要求實驗技術人員來協助進行督促，同時友情提示顯示器關閉可減少電磁輻射，對身體尤其是面部皮膚有好處。對少不數不關閉顯示器的，一經發現，進行適當的批評，并要求鄰座的同學注意提醒這些同學。練習時，學生只需打開顯示器電源，幾秒鐘后即可進行操作練習。
2.教學內容的改革與實踐。在教學內容的處理上，我們考慮到大一學生已有的計算機水平和專業差異性，在已有《計算機基礎》（2007版）課程教學大綱與考試大綱的基礎上，充分考慮各個不同專業的人才培養目標和對計算機應用能力的不同要求，分理工類、藝術體育類、文史類，分別對《計算機基礎》（2007版）課程教學大綱與考試大綱進行了修訂。在保證大綱總體要求符合國家教育部高等學校計算機基礎教育教學指導委員會的相關規定的前提下，我們針對不同類別的專業，在教學內容上進行了一些相應的增減，并提出一些與專業特點相適應的特別的教學要求。如對理工類專業，我們要求學生掌握計算機的基本組成原理與工作原理，掌握操作系統的基本原理，掌握計算機網絡的結構與工作原理，并增加二進制的相關教學內容；對藝術體育類專業，我們只要求學生了解計算機的基本組成結構，了解操作系統的基本功能，了解計算機網絡的基本工作原理；對其他文史類專業，我們要求學生熟悉計算機的基本組成結構和基本工作原理，熟悉操作系統的基本原理與功能，熟悉計算機網絡的基本工作原理。由于教學內容有所不同，我們在教學進度的制定上，也做到分類安排。如對理工類專業，我們在計算機基本知識、操作系統原理、計算機網絡的結構與工作原理等部分，適當增加學時，并增加二進制相關內容2學時，但對Windows及Office操作部分，則縮減部分學時，并安排學生課外自主學習；對藝術體育類專業，我們在計算機基本知識、操作系統原理、計算機網絡的結構與工作原理等部分，適當減少學時，只要求教師作基本介紹，但在Windows及Office操作部分，則相應增加學時；而對文史類專業的學時安排，則在二者之間進行適當地安排。
由于教學內容與教學要求的不同，我們在教學準備工作方面，采取了必要的措施，如在教研活動中進行有針對性地討論，商定不同類別的教學進度安排與教學內容處理方式；在任課教師中組建不同類別的集體備課組，進行有針對性的備課。
3.經驗與體會。通過采用在實驗室授課、講練結合的教學方式，我校《計算機基礎》課程的教學取得了較明顯的教學效果。一是教師能更好地控制教學過程，二是學生在學習中能理解教學內容并能及時進行鞏固練習。分類別進行有針對性地教學，極大地調動了學生的學習積極性。如何充分考慮地方性綜合型本科院校生源的多樣性、中學階段信息技術課開設的普及性，以及地區差異和城鄉差異導致的學生知識起點的差異性，采取更有針對性的教學方式，是本課程下一步教學研究和實踐的重點。
參考文獻：
[1]教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會.高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[Z].北京：高等教育出版社，2009.
[2]國家級計算機實驗教學示范中心“計算機基礎實驗教學課程建設”項目組.高等學校計算機基礎實驗教學課程建設報告[R].北京：高等教育出版社，2010.
第8篇：計算機的組成和工作原理范文
關鍵詞：應用型本科；教學改革 ；教學效果
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）06-0305-02
前言
《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業的專業基礎課，也是計算機學科的考研課程之一，在計算機專業的課程體系中有著十分重要的地位。計算機組成原理是我院信息技術系開設的課程，介于我院是培養應用型專門人才為主要任務的特點，即使學生能盡快地融入到實際工作的應用中。因此，該課程必須不斷地調整完善提高教學效果以適合實際需求。
一、《計算機組成原理》課堂教學效果的提高
1.培養目標的確立。中國各個高校都根據自己學校的特點研究制定了自己學校的人才培養目標。所培養出來的人才一般分為研究型、應用型、實用型三種類型。培養應用型人才的學校稱之為應用型學校，培養應用型人才的本科專業稱之為應用型本科。應用型人才將主要為社會承擔把科學理論和技術轉化為解決實際問題、服務生產的方法和方案的任務，其特點是學用結合、學做結合、學創結合。發展應用型本科教育是社會發展的要求建設新時期，實現社會主義現代化，科技是關鍵，教育是基礎。國內大多數的本科院校確定了以培養應用型專門人才為主要任務，但是如何培養適合社會需求的應用型專業人才還處于摸索研究階段，因此以應用型人才培養為教學目標的普通高等學校，都必須積極進行應用型人才培養的教學研究與改革。
2.教學內容的改革。傳統上，《計算機組成原理》是計算機及相近專業的專業基礎課，而《匯編語言》是計算機專業（本、專科）學生必備知識，其內容往往體現在《匯編語言程序設計》或《微機原理與匯編語言程序設計》等課程中。以前，我院和許多院校一樣，將《計算機組成原理》單獨開設，另開設《匯編語言程序設計》或《微機原理與匯編語言程序設計》。一方面，《計算機組成原理》一直是一個比較難教、難學的課程，是一門內容中技術性、工程性很強的課程。傳統的做法都是以教師課堂授課為主，學生被動地聽課，即主要通過教課方式向同學強行灌輸，教師往往按照教材的內容一般性地講述原理，學生只是完成一些簡單的驗證性的教學實驗。課程內容顯得抽象枯燥，學生學習后總感到有些朦朧，甚至于覺得本課程沒什么實用價值，沒有興趣學。而另一方面，匯編語言的學習和掌握與計算機的硬件組成與工作原理密切相關。因此，分設兩門課，一方面造成了部分內容的重復講授，浪費了寶貴的學時， 另一方面給學生的學習造成了一定的困難。因此，在我院領導和教務處的大力支持下，自2006年開始，我系對這兩門課程進行了課程改革試驗，先是在《計算機組成原理》課中增加匯編語言的內容，并逐步增加匯編語言的有關內容，課程名改為《計算機組成原理與匯編語言》。經過對幾屆學生的教學實踐，效果明顯。一是學時數顯著減少，二是充分利用了二者之間的有機聯系，學生對知識的理解程度和運用能力有所提高。
3.傳統的教學手段和多媒體教學手段相互補充。傳統的教學手段是板書，這種方式的缺點就是教師要花很多時間進行板書，學生看到的 是死板的黑底白字，其優點是教師邊寫邊講，容易和學生形成互動，而學生在做筆記的過程中也能加深對所學內容的理解，同時還能讓學生養成做筆記的良好習慣。隨著科學技術的發展，絕大多數教師都利用多媒體課件進行教學，這種手段改善了傳統教學的不足，但同時也出現了一些弊端。有些教師上課時過分依賴幻燈片，講課時就照著課件念，速度一快，學生根本沒有思考的余地，也沒法做筆記，直接后果就是學生也過分依賴教師的課件，大部分同學上課不做筆記，上課也不好好聽講，就等著下課以后把課件拷貝回去看，大大降低了課堂教學的效果。為此，我們在教學時采用“課件+板書”的教學手段，大部分內容在課件上出現，但細節部分在黑板上給予適當補充，而且課件內容要保證重點突出，語言精練，這樣既能讓學生記下重點內容，也能讓學生避開幻燈片的干擾，集中注意力聽教師的講解，提高課堂教學質量。
二、《計算機組成原理》實驗課教學效果的提高
為體現“學生主體地位”和“參與式教學”等教育理念，從“計算機組成原理”開課開始我們就我院培養應用型人才的特點，加大了實驗課的比重，打破其他學校的慣例，按照1∶1的比例安排理論和實驗課，取得了很好的教學效果。我們重新整合的課程為《計算機組成原理與匯編語言》，增加了匯編程序部分的實驗。實驗部分繼而分成了計算機組成原理與匯編語言兩部分。
1.計算機組成原理實驗。目前高校計算機組成原理實驗方式主要有兩種：一種是利用固定結構的實驗平臺，這些實驗平臺將 CPU 的各個組成部件全部做好，學生按要求連線、撥動相應輸入或控制開關來完成實驗；另 一種是應用 EDA 技術進行實驗。我院購買了計算機組成原理實驗箱，采用了第一種形式。這種固定結構的實驗平臺可幫助學生深刻理解計算機主要部件的工作原理。首先，學生可以實際動手操作。其次，學生可以把理論知識與社會生產實踐相結合，在實際工作中得到鍛煉和提高，使學有所用。這樣，一方面，可以進一步深化學生對理論知識的理解和掌握；另一方面，可以培養學生的實際動手能力，提高學生的學習興趣，增強學生的創新意識。
2.匯編語言實驗匯編語言。實驗部分，采用上機編程的形式。通過實驗，使學生了解80x86計算機組織，掌握8086/8088指令系統和尋址方式，掌握匯編語言程序設計基本方法，能進行匯編語言程序的設計、調試。對計算機組成原理有了全方位的認識。實驗教學重點解決學生掌握硬件專業知識基礎、匯編語言基本設計方法和增加教學內容實用性等三個方面。使學生通過對計算機各功能部件的邏輯組成、工作機制、程序設計的學習及實驗，建立完備的單臺計算機整機概念。使學生通過高性能計算機、新一代計算機等知識，進一步學習了解計算機廣泛采用的新技術、新工藝、最新研究成果和發展應用趨勢。使學生通過匯編語言程序設計的學習，了解所用計算機硬件及使用軟件擴大功能的實現方法，進一步真正理解計算機的基本組成原理以及工作過程。并為后繼課程及今后工作中解決實際問題，打下一個良好的基礎。使學生通過實驗課的學習，受到軟硬件實驗的初步訓練，實驗操作能力得到提高。掌握編程的基本方法，培養分析和解決問題的能力以及掌握使用計算機的基本技能。
三、考核方法及效果
為了進一步調動學生的積極性，把每次實驗的成績列入平時成績，最終納入期末成績，總成績＝30％平時成績 + 70％期末考試成績。使學生不僅僅注重最后一張卷子，而是更注重平時的學習與積累，注重自己真正學到了知識和技能。這種方式也得到了學生的認可。學生成績也有了大幅提高（見表1）。
四、加強課程認識，建立完整的課程體系
由于學生正處于學習階段，對計算機組成原理這門課程在整個專業課程體系以及該課程與其他課程之間的聯系沒有一個直觀、感性的認識，使得學生在思想上輕視了對這門課的學習。因此，上課時，教師首先應該明確本課程的地位和重要性，讓學生從思想上重視起來。通常，教師在教學時基本上都有這個環節，但大部分只是“簡單的、概括性的”說明，沒有詳細地探討該課程和其他課程的聯系，學生有種“知其然，而不知其所以然”的感覺。為了加強學生對課程重要性的認識，可以設置一些問題，通過對這些問題的思考，讓學生能深刻體會到本課程和其他課程的聯系，加深對該課程地位的感性認識。并且我對該課程群中的相關課程在教學內容上做了一次大跨度的整合、更新，開設出《嵌入式系統》課程，使課程群中的課程更能反映出現代計算機的新發展。
結論
要提高應用型本科計算機組成原理課程教學效果，分析應用型計算機專業人才特點，量身定做教學方案，使用先進的教學手段，加之以科學的管理，是應用型計算機專業人才培養的有效途徑。總之《計算機組成原理》課程教育也應與時俱進，開拓創新，不斷地研究改進。課程一定要想方設法地吸引學生興趣，不斷改革教學內容、方法及手段，采取多種途徑，提高教學效果是一個教育工作者永遠的目標和追求。
參考文獻：
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[2] 王志曉，夏戰國，王凱.《計算機組織與體系結構》教學改革與探索[J].福建電腦，2009，(2).
第9篇：計算機的組成和工作原理范文
關鍵詞：計算機；網絡控制系統；工作原理；發展趨勢
計算機網絡控制系統是計算機技術和自動控制技術二者的結合，是二者發展到一定階段上的產物。人們為了方便工作，用計算機來控制自動控制系統中的功能，于是就形成了計算機控制系統。它以計算機作為控制主體，并通過一些輔助部件將被控對象與計算機相連接，從而達到具有一定控制目的的系統。這里的輔助部件主要包括：輸入輸出接口、檢測裝置和執行裝置等。它與被控對象的連接和部件間的連接通常有兩種方式：有線連接、無線連接。以達到使被控對象的狀態、運動過程達到某種指定的要求，也可以是使目標達到最優化。
一、計算機網絡控制系統的工作原理
我們常說的計算機控制系統主要由硬件組成和軟件兩部分組成。在計算機控制系統中，一般都有專門的數字--模擬轉換設備和模擬--數字轉換設備。由于一般都是對系統進行實時控制，所以有時候對計算機硬件配置的要求并不是很高，但對于計算機可靠性、反應速度有著一定的要求。計算機控制系統的工作原理大致可分為以下三個階段：(1)實時數據采集：對被控制對象工作的瞬時數據進行檢測分析，并由傳感器傳輸給計算機。(2)實時決策：對采集到的實時數據進行分析并與被控制對象的系統狀態進行分析，并按已有的控制規律，決定下一步的控制過程。(3)實時控制：根據第二步的決策，適時地對執行部位發出信號，進而完成控制任務。這三個過程在一個控制系統中不斷重復，使整個系統按照規定的標準進行工作，并對被控對象和設備本身的進行隨時監控，一旦產生異常系統會及時作出處理。
二、計算機網絡控制系統的應用
當今世界，要想提過一個國家的綜合國力，就必須首先提高這個國家的科學技術上，尤其應該把重點放在提高產品的創新和開發能力上。在高科技信息技術應用方面，要充分將各種新技術、新材料、新能源相結合，并根據市場的需求來綜合應用，力求工業設計與工程設計統籌兼顧的原則，使兩者在實際應用中逐步融合，最終實現以為人服務為核心、控制一體化的智能控制體系。從目前工業發展的狀況來看，隨著CAD、人工智能、多媒體、虛擬現實等技術的逐漸發展和應用，使得人們對設計過程有了新的認識，對設計的思維有了更廣闊的發揮空間。從產品的設計與制造過程來看，并行設計、協同設計、智能設計、虛擬設計、敏捷設計、全生命周期設計等設計方法引領了現代產品設計模式的發展方向。隨著科技技術的不斷發展，在信息化的推動下，產品設計模式必然朝著數字化、集成化、網絡化、智能化的趨勢發展。
三、計算機網絡控制系統的發展趨勢
（一）網絡控制系統更加先進化
為了方便工業環境應用，人們設計出一種可編程序控制器(PLC)的微機系統。它利用可編程序的存儲器來存儲用戶下達的指令，并將指令轉化為數字形式，通過對數字進行分析來完成預定的邏輯、順序、定時、計數和運算等功能。近年來可編程序控制器大多都采用計算機作為主要控制器，且存儲器采均采用集成電路的形式，因為集成電路具質量可靠可靠、功能穩定、價格便宜、體積比較小等優點，且人們對集成電路的應用技術較為成熟。近些年來由于智能的I/O模塊的出現，使PLC除了具備原來的邏輯運算、邏輯判斷等功能外，還具備數據自動處理、故障自行診斷、PID運算及網絡等新功能，從而大大地擴大了可編程序控制器的應用范圍。
（二）網絡控制系統更加集成化
計算機控制系統的核心是中央處理器，就像人的大腦一樣，指揮真個系統的運行。人們把處理器、數據通信系統、顯示操作裝置、輸入/輸出接口、模擬儀表等眾多原件有機地集成在一起，就形成了計算機控制系統，它的出現為生產的自動化提供了可能。在實際生產中采用集成化的控制系統，會使生產成本更低、生產過程更加便利、產品質量更加可靠。因此，在新時期計算機集成系統會朝著更加集成化的方向發展。
（三）網絡控制系統更加智能化
智能控制一直是人們追求的目標，是指不需要人的參與就能夠自主地驅動智能機器實現預期的目標，是用機器代替人工的前提條件。智能控制由眾多系統綜合形成，包括：識別控制系統、分級控制系統、綜合分析系統、控制系統和神經網絡控制系統等。以計算機級基礎，將智能控制技術和自動控制技術有機結合，可以實現工業生產系統的自動化的要求，這對推動科學技術進步有著重大意義。計算機技術的進步直接影響了智能控制系統的發展。雖然目前智能控制只能較為淺顯的模擬人類大腦的思維判斷過程，但是隨著計算機技術的不斷發展，未來控制系統會更加的智能化。
（四）網絡控制系統更加網絡化
當今時代，計算機網絡技術的全面應用，催動著控制系統的變革，也加速了新的控制理論的產生。控制系統更為網絡化，已經成為當前控制技術發展與創新的主要方向。網絡技術的應用不僅能夠實現數據資源的共享，它還可以應用于控制現場，并將控制與管理綜合化、一體化。因特網的應用已經不僅僅局限于傳統的信息瀏覽、查詢、，人們現在可以利用因特網技術跨越地理因素，直接對現場設備進行遠程監測與控制。現代我們所用到的控制系統是由網絡構成信息和控制綜合網絡系統兩部分組成。現場控制網絡是將工作中的設備通過網絡連接，形成分布式控制系統。通過因特網實現遠端計算機對現場控制設備的遠程監測與控制。在科技迅速發展的今天，網絡控制系統的發展不僅僅局限于此，在未來會朝著更加網絡化的方向發展。計算機網絡控制系統正朝著智能化、集成化和網絡化的趨勢發展。更為先進集成電路的引用，提高了網絡控制系統的可靠性和工作效率，使計算機網絡控制系統在生產生活中的應用也越來越普及，在計算機技術高速發展的今天，網絡控制技術的發展將會有更為美好的前景。
作者:唐金暉 單位:新疆光源電力實業總公司
參考文獻：
[1]于海生.微型計算機控制技術[M].清華大學出版社,1999.
[2]何克忠主編.計算機控制系統[M]．清華大學出版社,1998.
