計算機系統結構論文範文
計算機系統結構是計算機專業本科生的一門專業必修課程。課程的目標是提高學生從系統和總體結構的層次來理解和研究計算機系統的能力。下面是小編給大家推薦的，希望大家喜歡!
篇一
《計算機系統結構教學探索》
摘要：計算機系統結構是計算機專業的一門專業基礎課，本文根據計算機結構的課程特點，從教學方法、教學手段、實踐環節方面，提出以學生為主體，利用多媒體教學等手段來提高學生的學習興趣和主動性，從而提高了學習效果。
關鍵詞：計算機系統結構 動畫演示法 聯絡比較法 實踐環節
0 引言
計算機系統結構是計算機專業本科生的一門專業必修課程。課程的目標是提高學生從系統和總體結構的層次來理解和研究計算機系統的能力，幫助學生建立整機系統的概念;使學生掌握計算機系統結構的基本知識，原理和效能評價的方法，瞭解計算機系統的最新發展。使學生領會系統結構設計的思想和方法、提高分析和解決問題的能力。但是在教學中一直存在教學內容中原理和概念較多，綜合性強，比較抽象，難學難懂，實驗的硬體條件缺乏，學生學習興趣等不高問題。筆者在多年的教學過程中，不斷吸取其它高校的教學經驗，對計算機系統結構教學進行改進和總結。
1 課程的內容和特點
1.1 課程內容
計算機系統結構課程本科教學時長安排為50學時，實驗為22學時。根據國內外其它院校的教學思路，結合對計算機人才知識結構的要求，課程內容包括概論;指令系統;輸入輸出系統;儲存體系;流水線技術;並行處理機;多處理機和課程實習。重點講授內容為儲存體系和指令級並行技術，儲存系統是體系結構設計中的瓶頸問題，是系統成敗的關鍵;指令級並行技術為計算機體系結構中的經典問題流水線、並行性等設計。而對平行計算機，多處理機只作簡單介紹。從而突出了基本知識，注意和先修課程內容的貫通。
1.2 課程特點
***1***綜合性強。計算機系統結構開設在第7學期，先修課程有：組合語言程式設計、資料結構、計算機組成原理、作業系統、編譯原理等課程。教學中要求學生綜合應用各課程知識，教學難度較大。***2***理論性強。內容抽象複雜，概念多，學生感到學習難度大，教學處理不好的話，學生的學習積極性不高。***3***缺乏實驗環境，學生無法獲得對計算機系統結構效能改進的直觀認識。由於大多數高校硬體條件不滿足，故許多高校在開設這門重要課程時，僅僅停留在理論講授上，相應的實踐教學是空白，學生面對枯燥理論，學習興趣缺乏，不利於提高教學質量。
2 教學的探討
根據本課程的特點，教學大綱的要求，從培養學生能力的目標出發，明確目標，積極引導學生，採取動畫演示、聯絡比較、啟發式教學法，加強實踐教學，提高了學生學習的興趣和主動性，從而有效地提升了教學效果。
2.1 明確學生的認識
要想提高學生的學習的主動性，首先要讓學生明確該課程的重要性。一部分學生認為該課程與計算機組成原理，作業系統等課程存在一定的重疊，認為只是前面知識的重複。另一部分學生由於面臨就業和考研壓力，只求通過考試而忽略能力的培養。針對第一部分在學習本課程時闡明該課程與其它課程的關係和區別。計算機組成原理從硬體系統方面來解釋計算機各組成部分的工作原理。而計算機系統結構跨越了硬體和軟體層次，讓學生理解計算機系統結構的基本原理，這樣程式設計時才能考慮更周全，編寫更加高效的程式。針對第二部分學生讓其認識到學習不只是為了考試，我們不僅要提高程式和系統的開發設計能力，還應提高從總體的架構去分析和解決問題的能力。
2.2 明確教學目標
計算機系統結構就是通過採用不同的軟硬體技術設計高性價比的計算機系統，面臨硬體效能達到極限，我們主要從儲存系統、指令系統、指令並行性來分析和評價計算機系統設計，使學生理解計算機效能的提高的方法。例如， 提高CPU計算速度可以採用方法： 一種是提高處理器的主頻;第二種方法是提高指令執行的並行度，當前CPU中都採用超標量超流水線技術，流水線結構其實就是一種提高並行度的方法。CPU不像以前通過提升主頻來提升速度，因為硬體速度的提高是有限的，最大隻能是光速，所以CPU還通過多核的技術來提升速度。這樣，學生在學習時運用所學的知識來分析，有利於培養他們發現問題、分析問題、解決問題的能力。
2.3 採取合理的教學方法和教學手段
***1***動畫演示。教學中採用大量的動畫來系統解析教學內容，包括系統的結構、工作的原理、工作流程以及一些演算法等，把以往抽象、枯燥的解說變為形象生動的動畫動態展示和講解。這些動畫動態的把講解內容展現在學生面前，突出知識的核心思想和關鍵知識點，容易理解和提升學習的興趣。***2***聯絡比較法。把本課程中的一些概念、策略和思想與現實生活中的事例進行聯絡比較，如與生產流水線相聯絡。目的是使學生更好地理解和掌握教學內容，抓住關鍵思想，聯絡實際，從而提高了教學效果。***3***啟發式教學法。由於高年級學生都有很好的自學能力，在教學中積極地根據學習的內容提出一些問題，讓學生通過查閱資料，討論學習某個問題。如RISC和CISC相比較，在理論上RISC處理器佔有優勢，但在實際微處理器中主要是CISC處理器;計算機處理器的發展提高到一定的主頻後，主要過多核設計來提升CPU效能等。極大地提高了學生的學習的興趣和積極性。
2.4 加強實踐教學
國內外高校計算機系統結構的實驗一般分為偏重軟體的程式設計師角度和偏重硬體設計人員角度。電腦科學專業開設的實驗課程一般偏重軟體人員，強調從程式設計師的角度去了解整個計算機系統如何執行，為程式的優化，可靠性的保證等提供基礎知識，實驗課程一般用高階程式語言和模擬器實現。而計算機工程專業開設的實驗課程一般偏重硬體，強調從硬體設計人員的角度如何設計和實現整個處理器系統，實驗課程要求用相關的硬體描述語言實現系統，在FPGA上測試驗證。①我們是偏重於軟體的，為了讓學生應用流水線技術，嘗試改進流水線效能的新技術，提高學生對現代計算機系統的認識，引進了DLX虛擬處理器實驗。利用DLX虛擬處理器可以進行處理器指令系統的設計，流水線的設計與實現、並行處理的設計與實現等帶有新一代處理器思想和技術的實驗。從而充分調動學生的能動性，提高了學生的學習興趣，以及分析問題、解決問題的能力。
3 結束語
本課程具有內容綜合性強、理論多、難度大等特點，教師對課程明確教學目標和定位的基礎上，重視教學方法和多媒體手段，加強了實踐教學，積極引導學生，提高了學生對本課程的興趣，達到了較好的教學效果。
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