關於計算機組成原理的課程論文

　　計算機組成原理課程是硬體系列課程中的核心課程，是計算機專業重要的專業基礎課程，計算機原理課對其它課程有承上啟下的作用，它主要討論計算機各組成部件的基本概念、基本結構、工作原理及設計方法。下面是小編為大家整理的計算機組成原理的課程論文，希望大家喜歡!

　　計算機組成原理的課程論文篇一

　　試談中專計算機組成原理教法

　　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，學好這門課程對於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。

　　關鍵詞問題簡單化知識具體化

　　計算機組成原理的教學內容強調以計算機硬體部件和和整機系統知識為主的同時，還必需適當兼顧與硬體關係最密切的基礎軟體知識的學習。那種把計算機組成原理完全作為純硬體課來處理，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瞭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徵，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、聯絡實際能力為核心的教學模式，並就該模式下的課堂理論教學、課後練習與輔導、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

　　在講解十進位制數與二進位制數之間相互轉換這個問題時，我並沒有直接講轉換演算法，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，並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，就急於想聽我講出這個答案的依據，這樣我就引進了二進位制數的概念，告訴學生，計算機中所有的數值、文字、符號、語音、圖形、影象等等統為稱資料，在計算機內部，都必須用數字化編碼***基二碼二進位制編碼***的形式被儲存、加工和傳送。

　　並且講解了二進位制碼的基本點符號0和1。採用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;用二進位制碼錶示數值資料運算規則簡單。然而在我們的現實生活中所用的數值都是十進位制數，那麼接著就講了十進位制數如何轉換成二進位制數。十進位制數分為整數和小數。對於十進位制的整數轉換成二進位制數的法則是：除以2取餘。對於十進位制的小數轉換成二進位制的法則是：乘以2取整。相反二進位制數如何轉換成十進位制數呢?我先舉了一個簡單的例子引入了概念按階展開，例如十進位制數650按階展開就是650=6*100+5*10+0*1=6*102+5*101+0*100。。

　　十進位制數按階展開是用數字乘以十的次方數，那麼以此類推二進位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。然而二進位制數轉換成十進位制數就是把二進位制數按階展開然後計算出數值。

　　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，負責處理各種硬體裝置傳送進來的資源，經過判斷計算後，再下指令將資料送到正確的裝置上執行。講完這些以後學生都很迷茫，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，然後再把指令傳送給我們的大腦，大腦經過分析判斷後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列印檔案這個例子與做廣播體操相對照。當我們要列印一份檔案時，首先通過鍵盤或者滑鼠輸入列印的指令，CPU收到指令經過分析判斷後知道我們要列印檔案，就會下達指令將資料傳送給印表機，然後由印表機執行列印工作。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資訊資料，而且還要負責處理這些資料，然後將處理後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，傳送到其他裝置上來執行。通過舉例子的講解方式使學生們瞭解了CPU的工作原理。把抽象的複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後，為了瞭解學生的掌握情況，我就採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，這樣我就可以瞭解到學生們的理解與我講解的偏差在哪兒，還有什麼地方沒有理解到位。我可以就此問題重新的再做解釋。然後，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複，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，就會好好複習反覆練習，這樣就激發學生學習的主動性和積極性。

　　然而對於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，集所有家裡人的寵愛與一身，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，平等交流的師生關係，讓學生充滿激情，主動投入到學習過程中。

　　參考文獻：

　　[1]戴志濤，周鋒，楊旭東.計算機組成原理***第4版立體化教材***[M].科學出版社，第4版 ***2008年9月1日***

　　計算機組成原理的課程論文篇二

　　試談製造高效能運算機的策略

　　摘要：高效能運算機是衡量一個國家綜合國力的重要標誌，是國家資訊化建設的根本保證。發展高效能運算機，可以帶動科學技術的進步，解決國民經濟建設、社會發展進步、國防建設與國家安全等方面一系列的挑戰性問題，促進我國相關產業的快速發展。高效能運算機與我們生活息息相關，文章總結了國內外高效能運算機發展現狀及發展趨勢，闡述了高效能運算機的重要性，並總結了我國目前發展高效能運算機面臨的問題，最後提出如何製造高效能運算機所遇到問題的解決辦法。

　　關鍵詞：高效能運算機;重要性;發展趨勢;存在問題;解決辦法

　　高效能運算機概念：

　　高效能運算概述高效能運算***英文highperformancecomputing，縮寫HPC***指通常使用很多處理器***作為單個機器的一部分***或者某一叢集中組織的幾臺計算機***作為單個計算資源操作***的計算系統和環境。有許多型別的HPC系統，其範圍從標準計算機的大型叢集，到高度專用的硬體。大多數基於叢集的HPC系統使用高效能網路互連，比如那些來自InfiniBand或Myrinet的網路互連。基本的網路拓撲和組織可以使用一個簡單的匯流排拓撲，在效能很高的環境中，網狀網路系統在主機之間提供較短的潛伏期，所以可改善總體網路效能和傳輸速率。

　　高效能運算機的重要性：

　　高效能運算機是衡量一個國家綜合國力的重要標誌，是國家資訊化建設的根本保證。發展高效能運算機，可以帶動科學技術的進步，解決國民經濟建設、社會發展進步、國防建設與國家安全等方面一系列的挑戰性問題，促進我國相關產業的快速發展。衡量高效能運算機的水準主要是看其計算能力。60年前，當每秒能完成數千次運算的第一臺數字計算機誕生時，它就是當時最高計算能力的體現。近30年來，計算機的運算速度平均每10年就要翻1000倍，這比我們通常說的每18個月翻一番的摩爾定律速度還要快。在進入新世紀的今天，恐怕每秒5萬億次到10萬億次的運算速度只能算是高效能運算機入門的門檻高效能運算機與大眾生活息息相關高效能運算機一般都和科學研究聯絡在一起，小到原子結構的分析，大到宇宙起源模擬，到處都需要高效能運算機。但是，高效能運算機的應用決不僅限於此。在和人民大眾生活息息相關的各個領域。在和人民大眾生活息息相關的各個領域，我們都可以看到高效能運算機的身影：

　　1對新藥研製的促進。

　　在與疾病作鬥爭的過程中，我們需要新的藥品。研製一種新藥從化合物篩選到臨床試驗，一般需要10到15年的時間。在化合物篩選階段，對於數十萬種化合物，用傳統的實驗手段，篩選出有效的化合物需要花費大量資金購買化合物，需要幾年的實驗時間，而且篩選—的範圍受到金錢和時間限制，難以得到最佳的結果。現在使用高效能運算機這個工具，以計算機模擬的手段，科學家可以在較短的時間內從幾十萬甚至幾百萬種化合物中篩選出有效的藥物化合物，這不僅節省了購買真實化合物的大量資金，而且大大縮短了藥物研發的週期。

　　2對網路資訊服務的影響。

　　在網路日益普及的今天，我們已經漸漸習慣於從網上獲得資訊和服務，但是同時也經常為服務響應速度的遲緩而煩惱。網路資訊服務絕不是我們通常想象的找一臺微機伺服器，建個網站就能成的事。要面對數千萬、數億使用者的訪問請求，伺服器必須有強大的資料吞吐和處理能力。這又是高效能運算機發揮作用的舞臺。高效能伺服器每秒種可以處理數千萬乃至數億次服務請求，及時提供使用者所需要的資訊和服務，保證服務質量。

　　3對製造業的推動。

　　我國是一個製造業大國，被人們稱為“世界工廠”。高效能運算在製造業的廣泛使用，不僅可以幫助工程師在設計階段更科學地計算材料強度，更合理地選擇和使用材料，設計出更符合空氣和流體動力學原理和人體工程的產品結構和外形，而且可以在模擬基礎上全面規劃整個製造過程，有效提高產品製造的質量和產量。基於高效能運算的全數字化設計製造環境在縮短產品設計週期、節能降耗、降低汙染、提高產品質量方面的作用不可限量。用高效能運算能力武裝起來的製造業必然能更快速地應對市場的動態需求，提高自身的競爭能力。

　　4工農業生產和人民生活需要精確的天氣預報。

　　以高效能運算為基礎的氣象和氣候數值預報是精確天氣預報的基礎。我們知道，地球連同它的大氣層是一個大系統，它的內部以及它與宇宙空間，特別是與太陽之間的能量交換與轉換決定了地球上的氣候狀況。如果我們能夠在觀察資料的基礎上，精確地計算和模擬出這個系統內能量轉換的過程，我們就可以精確地預測天氣的變化。現在的高效能運算機的速度還不足以讓我們在全球範圍以精確的尺度達到這個目的。

　　高效能運算機發展趨勢：

　　高效能運算機與網格研究的關係

　　1.高效能運算機***HPC***與網格向分化與共生方向發展。HPC以科學計算為主，實現Petaflops計算機系統是現階段的主要追求目標，研究領域包括新體系結構、新器件技術、系統軟體等。

　　2.計算網格作為一種廉價、易得的計算資源，受到應用科學家及普通使用者的廣泛關注與試用，向成為高效能運算機系統的使用門戶***Portal***的方向發展。

　　3.資料與資訊網格提供各種應用系統的開發使用平臺，具有資源共享、動態互動與整合等特徵，是網格技術研究與發展的主要方面。

　　高效能運算機的使用模式

　　1.從傳統集中使用***高效能運算中心***向整合化***與其他裝置***、網格化***其它計算中心***及按需計算***租借計算力***的方向發展。

　　2.高效能運算機使用者與普通計算機***伺服器、PC***一樣，關心TOCinlifeCycle及TOCinprojectperiods。

　　3.按需計算***部分計算力、聯合計算***、製造成本***10-100倍於傳統PCcluster***、執行成本***體積、功耗***等要求對新一代高效能運算機的研發提出挑戰。

　　HPC體系結構向超大規模並行、多級儲存結構及混合粒度程式設計的方向發展

　　1.實現Petaflops計算效能的HPC需要10,000-100,000CPUCore***處理器模組***以並行方式連線起來。相對今天幾千個CPU構成的系統結構，超大規模並行在節點、連線與儲存等方面需要創新。

　　2.CPU與Memory之間的效能“差距”***Bandwidth,Latency***通過多級儲存結構***memoryhierarchy***進行擬合。

　　3.粗中細粒度混合程式設計模型充分挖掘問題本身的並行性的前提下，發揮超大規模系統的執行效率。

　　當前制約我國高效能計算髮展的主要因素有：

　　1.核心技術不足。我國製造的高效能運算機在核心技術上雖有不少突破，但仍然在很大程度上依靠於國外。在高效能運算機體系結構和關鍵技術上投入的研究經費和研究力量不足，阻礙我國在該領域的創新。

　　2.人才不足，高效能運算機的應用目標往往是解決綜合性、系統性的複雜問題，涉及多個領域。開發一個好的高效能運算應用涉及應用問題抽象、模型建立、並行演算法研究、並行程式實現、應用系統測試驗證等多個階段，需要熟悉應用和計算的“多面手”型人才需要不同學科、不同技術背景的人員的密切合作。而我國高校目前的專業劃分難以培養既熟悉先進計算機技術，又熟悉應用領域問題的人才，以至於這類人才奇缺。不同學科的科技人員之間的交流和合作機制又不健全，造成懂高效能運算機的人不懂應用，而瞭解應用的人又不知道如何用高效能運算的方法來解決問題的局面。

　　3.應用軟體匱乏我國長期以來存在的重硬體、輕軟體的現象在高效能運算領域格外突出，影響更大。對於高效能運算機而言，缺乏合適的應用軟體就根本無法開展相應的應用，也無法吸引使用者來使用高效能運算機。高效能運算機上執行的應用軟體專業性強，價格昂貴，國內應用部門每年都花費大量經費，採購應用軟體，但是這種採購一般是分散進行的，缺少相互協調，因此國家整體佈局還不盡合理，有些軟體多個部門重複採購，而另一些急需的軟體又沒人購買。另外，單個部門購買軟體的規模往往有限，不能與並行硬體的規模相適應。這些軟體的所有權和使用權屬於採購的部門，不同部門擁有的軟體難以交流和共享。此外，很多國外的應用軟體都和國外的高效能運算機系統繫結，這就迫使我國的使用者在採購軟體的同時必須選用國外的硬體系統，嚴重影響國產高效能運算機的推廣應用和我國高效能運算機產業的成長壯大。

　　4資源分佈不均勻，國內高效能運算機主要分佈在科研院所、大學以及石油勘探、氣象預等應用部門，地域分佈也不均勻。資源分佈的不均勻和資源訪問的困難，使得不少高效能運算的潛在使用者放棄了應用的打算。在經濟效益不夠好的傳統產業尤其如此。這種資源分佈的不均勻性一方面使需要資源的使用者難以獲得資源，另一方面也造成寶貴資源的閒置和浪費。

　　解決辦法：

　　高效能運算***HighPerformanceComputing***是電腦科學的一個分支，主要是指從體系結構、並行演算法和軟體開發等方面研究開發高效能運算機的技術。隨著計算機技術的飛速發展，高效能運算機的計算速度不斷提高，其標準也處在不斷變化之中。

　　我國的高效能運算事業必須走可持續均衡發展的道路。高效能運算是昂貴的，不僅有裝置的初始投入，而且有場地條件、電力消耗、執行維護和人員隊伍建設等多種費用。因此，一定要切實從應用需求出發，大力促進應用的進步，以此推動高效能運算的發展。強調應用需求牽引並不是忽視技術的推動作用。技術的進步可以創造新的應用，調動新的應用需求。網格以其資源共享、協同工作的固有能力和網格服務的形式，支援使用者共享使用Internet中的各類資源;網格允許使用者克服地理的障礙，更便捷地獲得高效能運算的能力;網格簡化高效能運算機的使用方式，使更多的普通使用者能夠利用高效能運算機的能力去解決過去難以解決的問題，擴大了高效能運算機的應用範圍。需要強調的是，高效能運算的技術創新有賴於國家持續的支援，以保證足夠的研究經費和一支高水平精幹的研究隊伍。高效能運算人才的培養是一項長期的艱鉅任務，不僅要通過改革高校的學科劃分和專業設定來加強高效能運算複合型人才的培養，還要通過應用系統的開發，培養和鍛鍊各個行業與領域熟悉高效能運算的人才，只有這樣才能真正保證高效能運算及應用的可持續發展。

　　參考文獻：

　　1.百度百科

　　2.《高效能運算機發展現狀及機遇到的問題》

　　3.《高效能運算機的發展趨勢》樊建平