计算机软硬件论文范文
时间：2023-03-17 19:11:19
导语：如何才能写好一篇计算机软硬件论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
计算机系统由软硬件系统共同组成，其中软件系统故障比例相对较高。即使个别故障看起来类似于硬件故障，但仍然有一定几率是由软件故障引起的，因此，我们一般对于计算机故障的原因摸排都遵循“先软后硬”的原则.
1.1驱动异常计算机硬件系统需要靠驱动程序的支持才能正常工作，因此，当某些硬件工作出现异常情况，可以首先考虑是否是驱动程序出现问题，常见的驱动问题包括声卡没有声音，显卡图像闪烁或者分辨率无法设为标准分辨率，网络连接问题和机箱USB接口无反应等，可以进入控制面板--设备管理器查看是否有硬件带有黄色的感叹号，带有感叹号的硬件为没有经过驱动的硬件，可以使用该硬件附带的驱动光盘安装驱动程序。另外，硬件驱动需要选择适合的驱动版本，并不是说驱动版本越高越好，一般考虑使用经过微软认证之后的稳定版本驱动程1.2网络异常如果出现计算机突然无法上网的情况，首先使用系统ping命令检测是否能够连接到网络路由器或model，如果发现无法连接到上述设备，考虑网线连接问题或是计算机IP地址、网关、DNS出现故障，可以使用360安全卫士，QQ管家等软件的断网急救箱一类的小工具进行故障处理；如果ping命令出现部分响应，则考虑网线故障。
1.3系统变慢计算机系统变慢的原因很多，比较常见的是垃圾过多、内存不足、cpu占用率高、磁盘碎片过多、病毒或木马感染、受到外部攻击等原因。可以考虑使用安全卫士等软件清理垃圾、关闭自启动软件和系统服务、避免同时运行多个大型软件、使用磁盘管理工具清理文件碎片，使用杀毒软件查杀病毒和木马，安装防火墙避免外部攻击，保持良好的使用习惯等。
1.4软件或文件无法打开由于使用不当、误删除程序文件或遭受病毒感染等问题，有可能出现软件或文件无法打开的情况，处理这种问题可以首先进行病毒查杀、重新安装无法打开的软件等方法。
1.5硬盘分区或文件系统故障硬盘分区或文件系统故障有可能引起开机无法进入系统或系统进入过程中蓝屏，可以考虑使用系统盘重做系统、修复系统或重新分区后安装系统。如果是硬盘引导文件（俗称0磁道）故障（可以识别硬盘、无法显示硬盘容量等信息），可以采用低级格式化或者使用修复0磁道软件工具，修复硬盘后重新分区安装系统。
二、计算机硬件系统的常见故障及解决方案
计算机硬件系统的故障可以分为损坏故障以及非损坏故障，顾名思义，损坏故障是指计算机当中某个或多个硬件出现损坏所引起的故障；非损坏故障一般为计算机硬件连接出现接触不良或电源功率不足、电压低导致异常等情况引起的故障。
2.1常见非损坏故障及解决方案对于非损坏故障，首先要查明故障硬件，对故障硬件重新插拔，对使用插卡式连接的硬件（如显卡、内存等），可以使用橡皮擦拭硬件连接接触片（俗称金手指），去除接触片氧化层，故障即可解决。如果因为电压不稳导致死机、重启等问题，可以考虑安装外置稳压设备。如果因为过热导致死机或重启，可以对CPU散热片进行除灰、加涂导热硅脂、对没有散热片的设备加装散热片，对有散热片仍过热的设备加装散热风扇。如果发现CMOS芯片自动复位、系统时间还原的故障，卡伊考虑更换CMOS电池。
2.2常见损坏故障及解决方案检测硬件损坏故障可以通过机箱喇叭报警音、硬件替换法及电阻法等。机箱喇叭报警一般有如下可能：2短：常规错误。解决方法：重设BIOS；1长1短：RAM或主板出错；1长2短：显示器或显示卡错误。；1长3短：键盘控制器错误；1长9短：主板FlashRAM或EPROM错误，BIOS损坏；不断地响（长声）：内存条未插紧或损坏；不停地响：电源、显示器未和显卡连接好；重复短响：电源有问题。对于硬件损坏，确认故障硬件后需及时更换。
三、结论
篇2
随着计算机软件开发领域的不断拓展，分层管理软件的含义已经发生改变，变得更加丰富。从抽象角度来说，分层管理软件是指多个概念层，每个概念层采用不同的解决方案，进而形成垂直的软件系统。分层管理软件中的每个层在一定程度上都具有相同的核心方案，实现各个分层之间的联系。分层管理软件的开发技术是建立在发展框架设置的基础上，所以软件结构更加完善。上个世纪80年代，计算机技术比较落后，只能进行小型数据库的结构化编程，并开发出单层结构性软件。随着计算机技术的不断发展，双层结构性软件很快问世。双层结构性软件虽然可以满足客户的需求，但自身存在严重的缺点。很多软件开发者意识到双层结构性软件的问题，即不能满足未来计算机网络数据的需求。目前，三层结构性计算机软件已经具备了开发基础，成为未来计算机软件开发的主流结构。
2软件开发分层技术应用分析
2.1两层和三层结构技术两层结构的计算机软件是由数据库的服务器和客户端共同组成，其中客户端主要是面向客户的服务界面，其功能为逻辑处理、显示服务器的指令以及供客户对服务器进行查询。这种逻辑结构被称为胖客户，一旦客户数量增加，客户端不能进行相应的扩展。同时，这种逻辑结构不能进行良好的交互，维护成本比较高，存在一定的安全风险。随着计算机技术的发展，大型计算机系统需要更加复杂的软件结构，两层和三层结构的应用系统出现。两层和三层结构的软件，主要由客户端、应用服务器和数据服务器构成，提供人机交互、数据访问、数据存储和优化，服务器和应用程序服务器可以实现逻辑服务，大大降低了客户端的负担，被称为瘦客户端。通过三层的C/S结构可以实现程序的应用目的，并向数据层提出数据请求。相对于二层结构来说，三层结构技术可以有效降低客户端和服务器之间的网络负荷。同时，三层结构技术具有可重用性、强扩展性、安全性和易维护性。如果客户端用户数量不多，两层结构更具有优势，所以计算机软件开发人员，应该依据实际的需要，采用适合的软件结构。
2.2四层技术随着计算机和网络技术的进步，应用软件的计算环境也发生变化，所需要处理的数据和逻辑变得更加复杂。在软件实际编程过程中，数据处理更加迅速、计算更加准确、逻辑更加复杂。三层结构软件技术在拓展性、安全性方面具有优势，但不能实现三个技术的彼此独立，也不能满足Web技术的计算要求。在这样的背景下，就需要在三层结构的数据层和逻辑层之间增加封装层，形成四层结构技术。四层结构技术由存储层、业务层、数据层和Web层构成，其中Web层是依据客户的需要选择适当的处理方式。如果用户需要少的结构，Web层就向数据处理层直接发送信息，以满足数据处理层的表达需求。如果用户需要较多的结构，Web层通过大量的数据和信息分析，改进各方面的工作效率，以此满足大规模的数据需求，实现网络层业务的逻辑处理。在技术架构方面，虽然四层结构技术尚不成熟，但在未来将取代三层结构软件，成为计算机软件开发架构的主流形式。
3中间件技术伴
随不同的软件开发技术的发展，系统中的中间件数量不断增加。目前，中间件技术在交通、金融和邮电等领域得到广泛应用。MOM分层技术作为中间件技术的一种，被广泛地应用于各种中间件的开发中。该技术不仅具有一般中间件技术的优点，还具有异步传送的优点。当对应用消息列队中的中间件进行编程的时候，MOM分层技术可以将信息同步传输，更加安全、可靠。中间件技术可以实现不同区域之间的信息通讯，简化软件的开发形式。用户只需将消息交给对的管理器，无需关心数据的丢失和数据的传输问题。因此，中间件技术可以克服软件间结构不同带来的问题，兼容各种发展的开发技术，满足用户需求。
4总结
篇3
Keyword：software； engineering cost；engineering quantity；automatic calculation
进入信息时代，计算机及相关软件在建设工程项目管理领域的应用也越来越广泛。在项目成本管理领域，早已实现工程成本及造价计算过程中定额子目的自动套用、费用的自动计算及人、材、机的自动分析和汇总，但工程量的计算还未能完全实现自动化，各类具有自动算量能够功能的软件在实际应用中也存在各种问题。
1. 当前项目造价（成本）领域软件应用的水平及存在问题分析
1.1. 当前项目造价（成本）领域软件应用发展的水平
当前，在项目造价（成本）领域的应用软件，主要在于实现自动讨价及工料分析。由于工作关系，笔者对目前市面上常用的几款软件都曾试用，总体来讲，上述软件具有准确率高、换算方便、速度快等优点，实现了报表输出的兼容性。也有部分软件对实现自动算量功能做出了有益的尝试，并取得一定的成果。根据笔者的经验，这类软件均较好的解决了建模、自动算量、工程量的汇总及定额的套用等手工计算中费工费时的工作，有些更是具备了能直接调用电子图档的功能，省却了大量的建模时间，取得了较好的应用效果。
1.2.工程量自动计算的意义
传统的手工计算工程量，其基本过程无非是翻阅图纸、熟悉资料、列计算式、计算分项工程量、汇总工程量、套用单价。很显然，这极为费力费时，需要细心和极大的耐心，稍有不慎则容易出错，效率低下。
而工程量的自动计算基本过程如下：建模、校核、自动计算、自动套用定额子目或生成工程量清单项目。
工程量的软件计算最大的优越之处在于实现了工程量的自动化、智能化：
1）实现了构件交接处的自动扣减；
2）实现了工程量的自动分类汇总及报表输出；
3）建模时标准层可直接复制，非标准层可稍加修改，成倍的提高了工效。
相较于手工计算，用软件计算的功效是手工计算的至少4～5倍。笔者本人曾作过专门比较，同一栋框架结构宿舍楼，手工计算工程量到汇总得出分部分项工程量约需2～3天，而用软件计算从建模到输出工程量总共只用了不到10个小时，孰优孰劣，一目了然。
工程量的自动计算，不仅是项目建设初期及竣工阶段造价（成本）管理工作的需要，也是工程项目实施过程中管理工作的需要。项目管理中经常要做到对部分楼层、部分构件或部分材料的分项汇总，用手工计算容易出现统计错误，而软件则可以在几十秒钟之内实现上述功能。不仅如此，在招投标领域实现快速投标、在工程竣工决算审计中能起到减少重复计算、提高功效的作用。正由于此，笔者认为，应在项目造价（成本）领域大力推广工程量的自动计算。
1.3.当前算量类软件在项目造价（成本）领域应用中存在的问题
通过对上述部分具备算量功能的软件的使用，总体感觉目前的此类软件普遍存在如下缺点：
1）软件的智能化程度不高，需大量的人工干预，操作繁琐，容易出错；
2）对于建筑造型独特、不规则的建筑物建模有困难，如对墙面的一些非常规装饰不能方便的建模甚至无法建模；
3）计算公式的输出不规范，不符合人们的手工计算习惯，难以阅读，不便于核对和查错；
4）尽管部分软件声称具备能直接调用设计院的电子图档的功能，但实际应用中其效果并不理想；
5） 部分人士感觉其计算过程 “暗箱”化，对软件的计算结果不完全放心。
现实的情况就是，用传统的手工计算汇总工程量，然后手工录入套价软件。在其他的如工程技术设计领域早已解决的设计过程信息化，在项目造价（成本）领域还是未能实现。
转贴于
2. 当前项目造价（成本）领域信息化发展中存在问题的原因分析
笔者认为，当前在项目造价（成本）领域信息化水平低、造价（成本）管理中工程量的自动计算的自动化程度不高的原因是多方面的，概略分析，主要存在以下几个方面的原因：
2.1由于传统上对项目造价（成本）管理的忽视和方法的失误，导致相当长的一段时间内存在轻视“预决算”人员的倾向，造成长期以来工程造价类专业人士整体素质不高。尽管近年来国家推行“注册造价工程师”考试制度已在一定程度上扭转了这一现象，但现实中也的确存在部分民工或非“科班”出身的人士在从事工程造价管理工作——“预决算”，无疑他们的专业上的综合素养和接受新鲜事物的能力有限，部分甚至有排斥心理，导致造价类应用软件的推广受到极大的限制。
2.2由于算量类软件都需要建模——图形的输入，其操作较为繁琐。多数软件的建模依赖于设计绘图软件诸如PKPM、AutoCAD等图形平台软件的支持，而这一类软件对使用者的起点要求较高，限制了算量软件的广泛应用。
2.3有些声称能直接调用电子图档的软件，在实际应用中其效果不尽理想。由于绘图类软件种类繁多，标准不一，数据接口规范不尽统一，导致造价算量类软件在读入图纸时错误频出、修改量大，使得其宣称的功能大打折扣，影响了软件的推广。
2.4由于算量软件的使用受到诸多限制，加之一些业务部门平时工作任务繁重，认识有限，导致现实中对算量类软件的推广产生了极大的阻力，应用范围非常为有限。销售量的有限导致了其开发和推广成本的居高不下，使得此类软件的售价较高，又更限制了其使用范围的扩大，一定程度上形成了非良性循环。
3.对于推广算量类软件的几点思考
显然，当前我国项目造价（成本）领域计算机及软件应用水平还有待于进一步提高。为做好造价管理中算量软件的推广和应用水平，笔者认为应做好以下几个方面：
3.1 政府及有关管理部门的应加强引导和推广力度
我国建设工程项目管理界每一次大规模、深层次的变革均有政府和相关管理部门的大力推动。因此，在项目造价（成本）领域推广工程量的自动计算也有赖于政府和管理部门的大力引导和推动。各地的造价总站应在软件开发、软件推广、人员培训及资源和信息的共享、标准规范的制订和协调等方面为软件的开发者和使用者提供比以前更大的支持力度。
3.2 加强和其他相关领域的协作
众所周知，一个商业软件的生命力取决于其所能实现的功能和兼容性、易用性、稳定性。如能实现算量软件和设计绘图软件之间数据的无缝链接，真正做到算量软件能直接调用电子图档，简化建模，无疑是功能和兼容性上的一大进步。但兼容性则不是某一家软件公司所能解决的，这就需要国家或行业协会等出面，在设计制图规范、数据接口等方面召集建筑、结构、设备及软件开发等方面专业人士协调，实现数据库规范标准的统一，将能促进工程项目管理界信息的标准化和集成化，减少社会公共成本和重复成本，能极大的促进算量软件的推广和使用。
3.3促进部分软件开发商之间的横向合作
某些自动算量软件在开过程中和绘图软件开发商合作，实现了数据传递的无缝连接，但同一套软件在读入由其他绘图软件绘制的施工图时却需大量的人工干预，费时费力。在政府和管理部门暂时还不能实现对软件开发的协调的情况下，促进绘图类软件开发商和算量软件开发的横向联合，实现数据接口统一规范，不失为解决问题的有效途径。同时应鼓励有实力的绘图软件开发商在自身的图形平台上开发算量功能模块。
4. 结束语
综上所述，笔者认为：
4.1当前，我国的项目造价（成本）领域的软件应用已取得一定成绩，但远不能和其他领域相提并论；目前所存在的主要问题是还未能最终实现工程量的自动计算。
4.2解决上述存在问题，仅靠软件开发者或使用者自身是不够的，需要必要的政府或相关机构的组织协调；实现绘图软件和算量软件、管理软件之间的信息共享、数据接口规范，实现软件开发标准的统一。
篇4
【Key words】Cloud computing；Public computing resources；In colleges and universities
随着现代计算机科学的不断发展和日新月异的技术创新，我们已经可以深刻地体会到计算机在提升业务处理效率、信息交流和共享资讯等方面提供的极大便利，计算机应用能力也成为衡量新型人才的标准之一。随着用人单位对人才的计算机应用能力要求的逐步提高，各高校在设计培养计划时都开始注重计算机的使用教学，在各类专业课程中都贯穿着计算机的使用教学。所以，公共计算资源建设资金在现代高校的教学设施投入中逐渐占据越来越大的比例，越来越多的各类型计算机机房、实验室等开始投入使用。
但是，计算机技术发展十分迅速，为了跟上教学任务要求，公共机房内各类型软硬件设备的更新换代十分频繁。同时，各个高校扩招使得学生数量逐年提高，教学任务愈发繁重，导致公共机房的负荷超出预期。虽然各类机房管理软件等广泛应用于日常管理中，但是软硬件设施重复建设、管理工作复杂等问题依然频繁出现。
本文通过深入分析高校公共计算资源的现状和存在的问题，提出把云计算运用到高校公共计算资源的整合管理中，通过云计算的特性以实现把公共机房日常管理工作化繁为简，减少建设资金投入，提高教学服务工作质量。
1 现代高校公共计算资源的现状分析
当前，高校在公共计算机机房管理方面都存在着以下几个共同的问题。
1）公共机房规模越来越大，软硬件资源配置参差不齐。随着在各类专业课程中计算机教学的比例逐步提高，为了应对这一要求，各高校每年或定期都会购买一批新的软硬件资源，公共机房规模也在随着一次次更新而变得越来越大。但是，逐步的更新方式导致软硬件资源的配置参差不齐，甚至同一机房或实验室内会出现四五批不同时间段更新的软硬件资源，使得管理人员难以实现有效的统一管理。
2）公共机房建设资金紧张。高校每年投入到教学设施建设的经费是有限的，而公共机房的建设资金只能占其中的一部分，建设资金紧张则导致某些软硬件资源不能及时更新的情况。以一个配备100套计算机的公共机房为例，不计算购买交换机等网络基础设备的情况下，购买100套计算机就需要大概45万的资金投入。新建设的公共机房一般能在良好的使用状态工作三至四年，随着使用时间延长，硬件的故障率也逐步增加，硬件的维修和更换费用也逐步增加，而建设新的公共机房则投入更大。同时，根据教学任务的需要，还要购买一些软件的授权，因为设备基数大，这类型的资金投入也十分巨大。
3）公共机房管理人员日常维护困难、管理工作繁重。由于教学任务需要，公共机房的工作强度日益增强，对计算机硬件的使用寿命是很大的考验，公共机房管理人员需要经常维修以及更换硬件。同时，根据课程的设计，管理人员还需要经常安装和更新教学软件。这些软件不仅种类繁多，而且更新频繁，导致管理人员日常维护困难、管理工作繁重。
4）公共机房设备安全防护困难。高校公共机房设备数量众多而且用户基本上都是学生，学生用户的计算机安全防护意识参差不齐，导致公共机房成为安全风险隐患集中的地方，软硬件资源十分容易受到攻击破坏，甚至直接影响到整个学校现有的网络环境安全。
2 云计算的概念及特点
2.1 云计算的概念
简单地说云计算就是并行计算、分布式计算和网格计算这三种计算方式的融合发展。换句话说，云计算就是传统计算机技术和网络技术发展融合之后所得到的产物，它通过以提供服务的方式向用户提供所需要的相关功能，用户可以在对IT技术、网络相关知识等不了解以及完全不熟悉设备操作的情况下，能够通过网络获得所需要的各种IT服务来实现自己的需求。其中包含硬件、开发平台以及I/O服务等大量能够根据不同的负载动态地重新配置，从而达到更高的资源利用率的可用虚拟资源。
从另一个角度理解，云计算是虚拟化、效用计算、软件即服务等概念混合演进并跃升的结果。实质上，云计算技术就是软件即服务、网格计算、虚拟化三个概念的结合体。云计算的核心思想就是通过网络将一个巨大的、完整的计算机处理程序拆分成为很多个子程序，然后把子程序交由多部服务器所组合而成的云计算系统，经过云计算系统的计算分析后，最终将处理结果传输给用户，其中的处理过程完全对用户透明。
2.2 云计算的特点
2.2.1 规模大
云就是一个大规模的服务器群，包括了许多计算服务器、存储服务器、软件服务器等，服务器群中的计算机可以通过相应技术保证网络数据库信息的及时更新，使用户能够得到更快更准确的服务[1]。服务器群庞大的基数使得云能够为用户提供海量的存储能力和普通个人计算机无法实现的高校计算能力。
2.2.2 虚拟化
云计算利用虚拟化技术实现物理资源动态管理与部署，为多用户提供隔离的计算环境[2]。用户所使用的操作平台、存储功能和计算功能等都是由云服务器群利用虚拟化技术实现的，用户的操作和指令经过云计算系统的计算分析后，最终将处理结果传输给用户，其中的处理过程完全对用户透明，用户的使用体验和使用普通本地计算机一样。
2.2.3 扩展性好
云计算通过管理技术把整个服务器群的软硬件资源整合为一个庞大的资源池，根据用户的实际需求情况来按需分配资源。云计算系统可以实时将新的软硬件资源整合到资源池中，即使用户规模增长，也可以保证服务质量。
2.2.4 安全性高
云计算系统的计算和存储方式均采用分布式，当某节点的运行发生故障时，会自动跳转至其他节点，当某个存储单元无法正常运行时，可以自动跳转至其它单元进行备份，因此具有很好的可靠性[3]。同时，云计算系统具有严格的权限管理策略和数据管理、备份功能，能很好地保护用户的数据安全。
2.2.5 成本低
云计算系统通过一次性投入建设服务器群，使用一定数量的服务器来实现更加高效的软硬件资源利用，提高了资源利用效率，减少了重复建设和维护费用投入，实现了降低成本的目的。
3 云计算应用在管理高校公共计算资源的影响
3.1 节约资金投入，减轻维护管理工作难度
高校公共机房建立需要很大的资金投入，而且设备升级淘汰速度很快，经常需要进行二次投资，后期的维护工作也需要不少的费用。而建立云计算系统则基本上不需要再进行二次投资，维护工作的投入和传统公共机房相比也大大减少。管理人员不再需要同时管理四五百台计算机，而只需要管理少数的服务器即可，这样很大程度上减少了管理和维护投入，而且集中管理和以前相比更加方便有效。
3.2 保证数据信息安全
云计算把所有数据信息使用分布式存储方式保存在服务器群中，本地客户端不保存任何数据信息，即使本地客户端受到病毒感染或恶意攻击也不会造成数据的丢失或损坏。云服务器群配备有强大的病毒防控能力和备份恢复能力，保证存储在云中的数据安全稳定。
3.3 促进教学资源共享
老师们把各门专业课的课件、教学实验、教案、论文资料等上传到云计算系统中，通过云计算系统构建成一个内容丰富的教学资源库，其他老师和学生可以通过云随时随地地浏览、下载这些教学资源，实现了高校内教学资源的共享。也可以通过和其他高校合作的方式，把多个高校的云互相共享，以实现更大广度和深度的教学资源整合和共享，促进高校教育改革和进步。
篇5
关键词:AVS;SoC;软硬件协同设计;嵌入式;解码
中图分类号:TP331文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7245-02
A SoC Architecture Design of Hardware Decoder of AVS
XU Xiao-ni, YAN Xiang-hong
(College of Information Science and Engineering, SDUST, Qingdao 266510, China)
Abstract: According to the algorithm of AVS audio and video decoding standard, this paper proposes a proposal of AVS decoding based on SoC method. This method can reduce the complexity of AVS decoder effectively. Using the hardware and software co-design ideas can reduce the difficulty of designing a decoder while improving the flexibility of decoding.
Key words: AVS; SoC; hardware and software co-design; decoding
AVS(Audio Video coding Standard)[1]是由中国信息产业部成立的“数字音视频编解码技术标准工作组”提出的我国自主制定的数字音视频编解码技术标准,是为了适应数字电视广播、数字存储媒体、网络流媒体、多媒体通信等应用中对运动图像压缩技术的需要而制定的。AVS标准中的解码后的视频质量介于MPEG2和H.264之间,但AVS标准的编码复杂度和效率要好于H.264标准,而且相对H.264较高的专利许可费用,AVS采用了非常低的专利许可费。2006年初,国家信息产业部正式批准AVS标准成为中国音视频领域的国家标准,从而为国内企业每年节省大量的专利许可费用。
目前在嵌入式设备上,音视频的硬件编解码器都采用ASIC的设计方案,即全部采用硬件实现音视频标准的所有部分。这种方案的设计优点是解码速度快,但同样缺点也是明显的,即它的研发时间长、成本高、灵活性低,而且编解码格式固定,无法进行升级。而SoC(System on chip)[2]的设计方案能够满足音视频领域要求的编解码速度,同时还能够加快研发速度、降低成本,而且灵活性高,可升级(设计部分只针对软件方面),因此相对ASIC的设计方案,采用SoC的设计方法有很大的优势。
1 SoC设计方法介绍
SoC(System on chip)[2]简称片上系统,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容,包括CPU、程序存储器、IP(intellectual property)功能复用模块、片外总线接口模块。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。SoC设计的关键技术主要包括总线架构、IP核可复用、软硬件协同设计等技术。
音视频硬件编解码的Soc设计方案主要采用软硬件协同设计的思想,将音视频标准中的各部分分而治之:标准当中逻辑复杂但计算量小的部分采用软件实现,以增加编解码器的灵活性,同时可以进行升级;标准当中逻辑简单但计算量大计算复杂的部分以IP核的形式采用硬件实现,以增加编解码器的速度,还可以实现IP核在其他设计上的复用。从目前个人计算机上利用GPU(显卡)中硬件解码功能进行加速解码的高清视频播放的方法中就可以看到SoC设计方法的影子。个人计算机上的视频播放程序通过GPU的驱动程序,调用GPU内置的硬件解码功能实现实时加速播放,从而大大降低CPU的工作量,降低对CPU计算能力的要求。
SoC方法的设计流程如图一,通过下图可以看出,SoC设计方法中一旦软硬件功能模块划分清楚后就可以同时开发设计,大大加快设计的速度。最后软硬件协同测试完成开发。
2 基于SoC方法的AVS硬件解码器设计方案
在嵌入式设备的音视频解码方案中,硬件解码器作为一个外设模块存在,它与摄像头之类的外设处于同一级别。根据上述SoC方案的设计思想,按照AVS音视频标准P2(先进音视频编码第2部分:视频)[1]部分,对AVS视频的解码过程中计算量大计算复杂的过程分为以下几个模块:
1) 熵解码模块:熵解码是针对AVS视频编码过程采用的熵编码的反过程。熵编码采用的预计统计科学的一种编码方法,它能够有效的降低编码码长。AVS视频流中所有的码流都是经过熵编码的数据,因此熵解码的过程计算量大,计算过程也比较复杂,因此需要硬件解码来实现。
2) 帧内预测模块:AVS视频标准中,帧内预测用于解码采用帧内编码方法的帧,帧内预测是采用帧内图像的空间相关性进行编码的一种方法。帧内预测分为求参考样本、求预测模式、计算三步。预测模式又分为5种预测模式,每种预测模式是针对帧图像中的像素来计算的,而且每种预测模式的计算方法计算复杂。考虑AVS标清视频720p的每帧图像720x576的分辨率,就可以清楚的知道计算量的大小。
3) 帧间预测模块:相对于帧内预测,帧间预测是采用前后相邻帧之间的时间相关性来进行编码的,它的计算量更大,复杂性更高,这是任何一个音视频硬件解码器中必须实现的一个模块。
4) IDCT变换模块:AVS中IDCT变换,即整数离弦变换,定义如下:
先对变换系数矩阵进行如下水变换
H'= CoeffMatrix ×T8T
T8是8×8反变换矩阵,T8T是T8的转置矩阵,H'表示水变换后的中间结果,T8定义参加AVS标准。矩阵H''的元素h''ij计算如下:
h''ij = (Clip3(-215, 215-1, (h'ij+4))) >> 3 i,j = 0～7
再对矩阵H'进行如下垂直反变换:
H = T8×H''
其中,H表示反变换后的8×8矩阵。最后,残差样值矩阵ResidueMatrix的元素rij计算:
rij = (Clip3(-215, 215-1, (hij + 26))) >> 7i,j = 0～7 hij是H矩阵的元素。
对于8×8的残差样本矩阵,IDCT变换需要2次矩阵乘法,矩阵相乘需要512次乘法448次加法,总共需要1024次乘法896次加法,对于这样的计算量,显然在嵌入式设备上用软件实现是无法满足实时解码的,因此需要硬件实现。
5) 滤波模块:由于AVS编码过程中是按照8x8的模块进行预测编码的,因此在模块之间的边缘会出现变化明显的边界,因此需要对解码后的模块进行滤波。AVS解码过程滤波主要分为求边界滤波强度和计算两步,这两步的运算也是针对像素级别的运算,因此也需要大量的计算,也需要硬件来实现。
6) AVS硬件解码器的总体架构:根据以上的分析,设计出如图2的硬件解码器的方案。
SoC是一个完整的系统,因此也包含了CPU,主要用于软件部分的运行。其中程序存储模块包括程序存储器(ROM实现)和程序运行内存(RAM),通过该部分可以对硬件解码器进行升级,因此增加了解码器的灵活性。片外接口用于嵌入式系统与硬件解码器的通信,由于嵌入式的多样性,因此该模块不能通用,需要针对特定的嵌入式系统进行开发。
图2中的各个模块通过片内总线连接在一起,形成了一个完整的系统。片内总线目前主要有ARM公司开发的AMBA总线,Altera公司开发的Avalon总线以及开源的Wishbone总线,前两个总线是专有的,因此使用这个总线是需要缴纳专利费用的,而后者是开源的免费总线。具体的总线的实现可以按照不同的场合自由选择。
3 总结
本论文开展了一种面向嵌入式设备的SoC架构的AVS硬件解码器设计方案的研究。该设计方案能够有效的加快AVS解码器的设计实现,而且灵活性高,可扩展性强,IP核能够重复应用在各种不同的AVS解码器架构上,有效的利用现有资源进行开发。
参考文献
[1] 国家数字音视频解码技术标准工作组.AVS视频AVS-P2视频标准[S].
[2] 沈兰荪,卓力.小波编码与网络视频传输[M].北京:科学出版社,2005.
篇6
关键词：计算机基础；CDIO；课程改革
中图分类号：TP393-4
CDIO是国际工程教育改革的最新成果，其含义是以产品开发生命周期为载体，通过构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）等环节的工程化运作，引导学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。CDIO教育模式要求从基础知识、个人能力、人际团队能力和系统能力四个层面提高学生的工程意识和技术能力，并提出了与之配套的一系列教学改革方式方法。CDIO被广泛地应用在各种专业领域的课程体系改革设计中，我们在研究CDIO教育模式和本专业课程特点的基础上，决定开展基于CDIO的计算机基础课程改革。
1 CDIO课程体系培养目标
计算机专业课程的特点是面向实践创新能力培养、突出综合能力、采用工程化教学和产学研办学等。计算机基础课程对于学生的职业能力如程序设计、数据库、网络、美工、项目管理等技能的培养是课程的主体，这些技术能力体现了计算机基础人员的职业能力，对于提高学生的综合素质有决定性的作用。所以课程改革首先要从工程教育角度出发分析课程改革的能力培养目标。
基于CDIO的课程体系改革，首先要面向综合能力培养，在专业的应用领域这些能力主要包括需求分析、系统设计、系统实现与测试、系统部署与维护、项目管理和团队沟通等。工程课程改革还要建立在职业能力培养的基础上，因为该专业的毕业生一般会直接面向就业，企业对毕业生职业能力的要求也应成为专业课程体系的培养目标。考虑到企业的业务领域、技术领域和应用领域都不尽相同，基础课程体系改革应该有区别地建立课程体系，并通过校企合作办学、定向培养的方式来提高学生的应用实践能力和培养职业素养。
2 CDIO课程体系设计
为了突出工程能力培养这一改革核心内容，我们对相关的课程内容和体系结构进行了调整。基于CDIO的课程体系改革根据教学计划将教学课程体系划分为文化基础、专业技术和职业素质三个层次，并采用项目化教学的方式将实践课程体系划分为课程实践、项目实践和就业实践三个层次。
基于CDIO的课程体系中，教学体系按照教学目标和能力目标的要求，从基础知识、专业技能和职业素质三个方面展开教学，每个阶段的课程除了要完成教学大纲的教学目标外，还要在教学内容、教学方法、教材设计等方面体现工程教育思想。实践体系则是专门针对实践创新能力培养设计的，从校内的实验课、课程设计到校外的实训实习都有助于提高学生的实践创新能力。教学体系和实践体系不是孤立存在的，比如在文化基础阶段和专业技能阶段都要安排课后大作业、实验课程和课程设计等实践活动，在职业素质阶段则要安排技术交流、选修课、校外实训实习等实践活动，在最后1-2个学期还要组织学生进行毕业设计辅导和就业辅导。这种突出实践创新能力培养的课程体系设计充分体现了工程教育思想，对于提高学生的综合能力和职业素质有显著的作用。
3 CDIO教学体系实施
项目化教学是CDIO工程教育模式的典型教学方法，CDIO计算机课程体系也使用了项目化教学的方法来强化学生的实践创新能力。计算机课程的项目化教学通过模拟真正的软硬件项目环境，让学生以团队的形式来设计和完成项目，在项目实施过程中体现CDIO工程思想。
3.1 项目组构成
项目组是项目化教学的基本单位，体现了软硬件项目开发中的团队合作意识。项目组成员一般包括一个项目组负责人和若干个组员，采用随机指定的方式来确定项目组成员。为了培养学生的组织协调能力，要保证每个学生都有机会成为项目负责人。项目化教学在实施过程中，组员要在项目负责人的指导下完成限时任务，项目负责人和相关指导教师要在项目完成后组织验收：实践项目如课程实验要有相关的技术说明和可操作演示；课程项目如课程设计要有软硬件开发各环节的设计文档和项目展示作品；综合项目如毕业设计要有阶段性的进度验收报告、最终的成品展示和论文答辩环节。这种项目组构成和责任分工完全模拟企业的办公模式，达到了提高学生综合技术能力和职业素养的目的。
3.2 项目的选择
项目化教学是围绕一个个具有代表性的项目展开的，项目要能够体现专业发展的方向，不能偏离主线，又要尽量贴近实际突出工程性。哈师大软硬件学院根据自身实际情况，借助校企合作平台的资源优势，设计了一系列具有技术代表性的教学项目。教学项目根据领域范围和项目规模可以分为实践项目、课程项目和综合项目三类。
实践项目是针对某个或多个课程知识点的教学项目，目的在于将课程的知识点串联起来，提高学生的技术实践能力。实践项目的形式一般是课上演示、课后作业和实验课程，需要教师互动式、启发式、探究式的引导，让学生自己发现问题和解决问题，培养他们的实践创新意识。
课程项目是指覆盖课程群或应用领域的教学项目，目的在于将相关的课程知识有机地结合起来，提高学生软硬件开发的综合技术能力。课程项目要根据专业领域和企业技能需求划分为了若干个方向，比如程序设计课程就分为JAVA平台和.NET平台，系统开发课程群可以分为web系统开发（网站设计、数据系统、网络技术等）和嵌入式系统开发（C语言、操作系统、总线技术等）。在具体实践中我们根据课程群情况来分解合作企业的真实项目，设计出适合的课程项目。
综合项目是涵盖所有在校课程和校外培训的教学项目，目的在于提高学生的技术实践能力和综合职业素质。综合项目也会根据应用领域和就业取向分为若干个方向，学生自由组合团队来完成一个完整的软硬件开发项目，完成从软硬件需求、功能设计、概念设计、系统设计到部署实施的全部软硬件开发工作。综合项目要由校内专家和企业专家共同提出，既要满足真实性又要体现职业素养。综合项目是最能够体现CDIO工程教育理念的教学内容，不仅提高了学生的技术能力和就业能力，还通过团队合作来提升学生的创新、协调、沟通和领导能力。
3.3 项目考核体系
基于CDIO的工程课程体系面向综合素质培养，相关的课程考核体系也要突出工程性。不仅要考核项目的运行结果，更应该关注项目的实施过程。项目考核体系要与项目课程教学紧密联系，项目各个环节的考核分值都要给出相应的涉及，其中项目的需求分析占10%、项目设计占30%、项目实现占20%、测试占10%、运行结果占20%、答辩情况占10%。项目考核体系注重学生在项目实施过程的人际交往能力、设计能力、专业技术能力、解决问题能力的考核，体现了考核体系的针对性、公平性和有效性。
4 总结
通过实践证明，CDIO工程教育模式在计算机基础课程中的指导作用是非常有效的，从实施的效果看，学生在个人专业能力、人际交往能力、团队协作能力和工程系统能力等方面都得到了较大幅度的提高。在实施过程中，我们认识到选取合适的项目以及实施过程考核对于提高教学质量有决定性的作用，在今后的课程体系实施中要进一步地深入研究和完善。
参考文献：
[1]邱钦伦.CDIO与软件人才培养[J].计算机教育，2010，11.
[2]周卫，赵静.项目驱动式教学在软硬件设计课程中的实践应用[J].中国西部科技，2010，9.
[3]胡占军，张欣等.基于CDIO模式的项目教学实施方案[J].中国职业技术教育，2009，8.
篇7
关键词：串口通讯，PDA嵌入式操作系统，WinCE
1引言
掌上电脑PDA（Personaldigital assistants，个人数字助理）以其轻便、廉价、功能强大、便于野外作业的特点，越来越受到测绘界人士的青睐。在某些领域有逐渐替代台式机和笔记本电脑的趋势。基于PDA的嵌入式应用软件研究与开发是目前测绘领域中的一个热点，已经开发成功的掌上型测绘系统中，大多数是基于Windows CE嵌入式操作系统。Windows CE之所以能在嵌入式系统市场上取得如此辉煌的成果，与其自身与Windows操作系统的兼容性和相似性是分不开的。未来，将PDA用于常规的测量中，实现内、外业一体化、自动化是提高测量效率的必然趋势。
2嵌入式系统研究
2.1 嵌入式系统
根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是“devices used to control, monitor, or assist the operation ofequipment, machinery or plants”，即控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。一般而言，整个嵌入式系统的体系结构可以分成四部分：嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件，如图1所示。
图1 嵌入式系统的组成
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、并且软、硬件可裁剪、适应于对功能、可靠性、成本、体积及功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。嵌入式系统包含硬件和软件两部分：硬件架构上以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块等必要的外设；软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口（API），向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包（BSP）。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。从软件方面讲，嵌入式系统使用的操作系统一般是实时操作系统（RTOS）。目前广泛使用的RTOS有EPOC、Palm、Windows CE、嵌入式linux等。
与其竞争对手相比，Windows CE功能更为强大，尤其是在多媒体应用方面。Windows CE是微软开发的以组件为基础的嵌入式操作系统，专门用于手持设备和信息家电。它的模块化设计方式使得软件开发人员可以根据不同的开发产品来自己设计系统。此系统与Windows OS极为相似，尤其是在GUI(即图形用户接口)方面，熟悉Windows OS的用户掌握Windows CE很容易。目前，使用Windows CE的掌上电脑除微软的Handheld PC外，还有CASIO、惠普、NEC和三星等厂家生产的手持设备。
2.2嵌入式开发研究
2.2.1 嵌入式应用软件开发
嵌入式应用软件一般是针对特定的应用领域（例如：旅游、餐饮、娱乐及本文提到的测绘等），基于某一固定的硬件和软件平台，用来达到用户预期目标的计算机软件。本文提到的硬件平台指的是掌上电脑HP iPAQ hx2100，软件平台即HP内置的WinCE操作系统，全站仪可以认为是嵌入式外围设备。嵌入式软件系统的开发流程如图2所示。
图2 嵌入式系统的开发流程
2.2.2嵌入式系统开发环境分析
嵌入式系统通常是一个资源受限的系统，因此直接在嵌入式系统平台上编写软件比较困难，有时候甚至是不可能的。免费论文参考网。目前一般采用的解决办法是首先在PC机或笔记本电脑上编写程序，然后通过交叉编译环境（即常见的模拟器）部署成目标平台上可以运行的可执行文件，最后再下载到目标平台上的特定位置上安装运行。免费论文参考网。
需要交叉开发环境（CrossDevelopment Environment）的支持是嵌入式应用软件开发时的一个显著特点，交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境，它与运行嵌入式应用软件的环境有所不同，通常采用宿主机／目标机模式，如图3所示。
RS232/USB链路
图3 交叉开发环境
宿主机（Host）是一台通用计算机（如PC机或者笔记本电脑），它通过串口或者USB接口与目标机通信。宿主机的软硬件资源比较丰富，不但包括功能强大的操作系统（如Windows和Linux），而且还有各种各样优秀的开发工具（Microsoft的Embedded Visual C++或本文提到的VS.NET2005等），能够大大提高嵌入式应用软件的开发速度和效率。目标机（即本文提到的HP PDA）可以是嵌入式应用软件的实际运行环境，也可以是能够替代实际运行环境的仿真系统，但软硬件资源通常都比较有限。
3 开发环境与通讯方式选择
3.1 开发环境
目前，基于PDA的嵌入式开发主要有两种方式，一种是基于EVC4.0开发WinCE应用程序，另一种方式是基于VS.NET的智能设备应用程序开发。前者安装过程和环境配置比较复杂，主要是补丁和汉化包较多，在开发WinCE应用程序之初，用户往往因为软件安装不够齐全或环境配置不当等原因，造成开发环境无法正常使用。而后者可以避免前者的缺点，应用于开发比较方便。
Visual Studio.NET是.NET平台下最为强大的开发工具(目前最高版本为Visual Studio.NET2005)，无论是软件服务商，还是企业应用程序的部署与，Visual Studio.NET都可以提供近乎完美的解决方案[4]。Visual Studio.NET提供了包括设计、编码、编译调试、数据库联接操作等基本功能和基于开放架构的服务器组件开发平台、企业开发工具和应用程序重新工具以及性能评测报告等高级功能。随着微软Visual Studio.NET开发平台的推出，在其上开发移动应用程序，有着EVT（包括EVB和EVC）无法比拟的优点。本文主要用到的是.NET平台下的智能设备应用开发。免费论文参考网。
3.2通讯方式选择
目前最常见的硬件之间的数据通讯有串口通讯和USB通讯两种方式，而USB通讯常常涉及到驱动问题，实现起来相对比较困难。这样串口通信常常成为首选的通讯方式，可以设计相应的串口通信程序，完成设备之间的数据通信任务。
大多数计算机应用系统与外围数据设备之间通讯只需使用3到5根信号线即可工作。这时，除了TXD、RXD以外，还需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信号线[2]。（当然，在程序中也需要对相应的信号线进行设置。）
图4 发送数据TXD（2号引脚）与接收数据RXD（3号引脚）跳线
采用以上接法，在设计程序时，直接进行数据的接收和发送就可以了，不需要对信号线的状态进行判断或设置。
4 HP PDA与尼康全站仪双向通讯程序实现
4.1 PDA与全站仪通讯协议分析
为了实现PDA控制全站仪、实时的全站仪测量数据上传/下载，必须在PDA与全站仪间实现双工数据通讯。本文以Nikon DTM-352全站仪为例介绍双向通讯问题。凡涉及到通讯问题首先我们要解决的是通讯协议，表1为Nikon全站仪通讯协议格式[3]。
表1：
篇8
关键词：计算机系统结构；教学困境；教学内容；教学模式；讨论课
计算机系统结构课程在高校计算机专业培养中是一门重要的本科高年级基础课，一直占有很重要的位置。它主要围绕计算机结构中整体及各个部分的优化技术以及量化分析方法，将计算机组成原理、编译技术、操作系统、高级语言以及汇编语言等软硬件知识相互贯穿，帮助学生建立计算机系统的完整概念，其重要性是不言而喻的。无论以后从事的是硬件还是软件设计，这门课都能帮助学生理解软硬件的关系，在软件设计中理解硬件的结构与发展趋势，同时设计硬件时了解软件的能力与缺陷。这样的一门课如果真正发挥作用，对计算机专业学生日后尽早适应本领域工作有很大的帮助。而现实情况是，这门课一直以来都是公认的难教、难学、枯燥无趣，真正将其讲好讲透并不容易。随着近十年国内广大教师的努力，这一现象有所改善，但还是存在不少困惑，并未完全体现出该课程的作用。
1.教学困境浅析
教学困境的存在与我国计算机软、硬件技术落后于美国等先进国家有很大关系。虽然现在我国在超级计算机的设计以及自主知识产权处理器芯片的设计上有了长足进步，但在很多方面还存在差距，有些方面的积累几乎为零。在这样的情况下，高校的计算机教育更需要正视这个现状，并尽力从人才培养这个层面为改善这种落后面貌而努力。
1.1难教的原因
首先这门课对授课教师的要求比较高。教师需要对计算机系统整体设计有很深的理解，通晓软、硬件相关的结构、编译、操作系统等多方面知识，并能将它们融会贯通。而实际上，很少有高校教师真正设计过计算机系统，甚至接触过系统级软件设计的人都比较少。另一方面，找到一本合适的教材也比较困难。最为经典的教材是由美国的Hennessy和Patterson合编的《计算机系统结构——量化研究方法》。这是一本非常好的参考书，但作为教材，对于国内读者来说，由于语言上的障碍，英文版的教材可能不能尽得其妙；而且由于诸多翻译上的弊病，中文版的国外教材也不理想。我国本土教材可能存在着以下几种困境：其一，知识陈旧，系统性不强；其二，近10-20年的技术在阐述上过于抽象，不成系统，难于理解；其三，大而全，有些技术只在特定时期的特定领域出现过，过于冷僻而且复杂，与其他部分的知识毫无联系。
教材的困境也反映了难教的现实。随着新技术的涌现，教材总是落后于现状。并不是说，我们将近年来该领域有影响的论文看一遍，就可将它们拿到课堂上讲。一方面，在众多新技术中，如何甄别出哪些是有发展前景？哪些又只是昙花一现？另一方面，如果未在该领域或方向上有较为深入的研究，要透彻理解这些新的技术也存在困难。如果只是泛泛地讲解新的技术名词，念念论文的摘要，为的是向学生或听课的领导炫耀一下，这可能是一种不负责的做法。计算机系统结构课程需要系统的知识体系，那些无法与现有体系相关联的技术，讲起来益处不大。
1.2枯燥难学的原因
学生难学只能在教师身上找原因。因为没有教不好的学生，只有不会教的老师。原因可能有几个方面：首先，早先选用的教材，知识较为陈旧，50年前的技术离现实较远，学生不知上课讲的东西有什么用，教师讲起来其实也觉无味。这方面大家已经意识到并有了很大的改善；其次，有些先进的技术或算法本身不是很好理解，需要学生集中精力听，并积极思考才能有所领悟；再者，由于计算机系统结构所涵盖的内容过于丰富，教师在讲解时必然会将其简化和抽象，这使得学生在学习时有时会感到枯燥。
1.3解决问题的思路
作为该领域的教师，只有承认困境，正视现实，才有可能找到解决问题的方法。最为重要的是教师要有改善现状的强烈愿望和责任感。下面笔者将从内容组织、教学方法以及教与学互动几个方面给出自己教学中的做法与感受。
2.内容的组织
内容的组织是核心。笔者认为教学过程中真正吸引学生的是内容，因为有意义的教学内容本身就有吸引力。学生对有意义的知识本能地有着较强的学习兴趣，教师只需要将知识系统地呈现给他们即可。
2.1教学内容的内在逻辑性与现实性
关键是教师如何让内容“有意义”且“系统地呈现”。这两点是关联的，一方面，知识与现实要有关联，这样就有了意义和价值；另一方面知识要体现前后的逻辑性，这就是系统性。
比如，对于处理器结构，一般会讲解指令流水线的工作原理、性能分析及流水线相关知识点。而有一些教材在讲指令流水线时，只用伪指令（用算术操作符表示），这部分内容本来就抽象，指令也没有具体的形式，使学生很难理解指令流水线的关键思想。因此首先给出一个精简的MIRS指令集是相当有益处的，当然也可以是任何其他的精简指令集。一方面，学生能够直观地体会前面讲解指令系统设计中诸多抽象的原则，同时也更容易理解在指令流水线中为什么这么设计。在讲解后续指令流水的相关及冲突时，具体的指令形式也有利于教师讲清楚各种冲突问题。只有搞清楚问题是怎么出现的，才可能理解后面的旁路技术或冲突检测方法等；只有对分支指令在流水线中的冲突有了比较直观的理解，后续的静态分支预测、动态分支预测、硬件推测执行等才有可能变得有意义。
在讲完流水线技术的原理、性能评价和冲突及其解决方法后，这一章似乎可以结束了。但是如果在最后加上流水线的实现这一节，会是一个非常好的处理。给出具体的一个指令流水线的数据通路，并给出不同指令在每一流水段的操作，试图引导学生给出旁路检测及控制的方法，通过设计多路选择器的控制信号来理解流水线设计中的旁路实现。这部分内容引领学生直观理解指令流水线的实现，还将前面学习的计算机组成原理中的控制器设计内容联系起来，让设计的计算机更进一步接近现实中使用的机器结构。
互联网络部分内容的组织一直是比较令人费神的，教学效果不好。一部分教材只是介绍了互联网络的基本概念及互联网络的经典拓扑结构等。就算是由美国的Hennessy和Patterson合编的《计算机系统结构——量化研究方法》的第三版，对这部分的组织也不是很好。最主要的问题就是互联网络的范畴非常广，关键是如何在计算机系统结构中介绍其中的互联。计算机网络课程中介绍过的网络介质、报文格式、包缓冲区、拥塞控制等知识，在这里并非用不上，而是在此处大而全地介绍不可能将真正重要的问题讲清楚，篇幅也不允许。所以大而全的讲计算机内部、计算机之间的各种网络以及网络所涉及的方方面面，教学效果并不好，而简单地介绍网络的拓扑结构及其性能参数等又比较抽象，容易让人不知所云，且与整个知识体系关联不大，不能起到将系统的软硬件知识贯穿起来的作用。因此我们可以首先将互联网络的范围限定一下，比如在计算机系统内部组件的互联，以及小、中规模的多处理机系统中的互联，然后将并行问题及并行算法、并行编程提供的通信原语与底层的互连结构相互关联，讲清为什么要这样互联，适合解决什么样的并行问题；讲清当前主流的多处理机系统中相应的数据网络、控制网络及管理网络的结构与软件使用情况。讲清或许存在一点困难，不过起码要将这些知识串起来，并与操作系统及并行编程的相关知识关联起来，这有很大的好处。
2.2拉近课堂与现实研究的距离
笔者认为对新技术的泛泛介绍不是没有意义，但对于高年级的本科生来说，更为重要的是让他们通过上这门课，逐步了解现实科研在哪里，以及与课堂上讲的知识距离有多远。通过教师自身的研究经历，将课堂上讲的知识逐步引到现实科研或本领域当下研究的热点问题中，才是真正有用的。中国科技大学网站上有唐锡南博士的相关讲座，该讲座是针对体系结构方向的研究生及高年级本科生而开的，授训对象都上过系统结构这门课，教学目标是对该课程的掌握作进一步地提高。该讲座在网上反响挺好，笔者比较受启发，也许这对上好计算机系统结构课也是有帮助的。比如在讲多处理机系统中的Cache一致性的问题时，他逐步引到具体实现中的一些困难，问题层层展开，有些问题可能需要一些手段来解决，有些问题恐怕还是难题。学生学习最重要不是学到答案，而是学会发现问题在哪儿以及解决问题的思路和方法，当他们了解到该领域前沿的研究思路时，必将增进自己未来解决问题的信心。比如，在讲多处理机系统时，从相应原理开始讲解，然后是现实硬件实现中可能有的变化及原因、并行软件运行中出现的问题，最后将硬件追求卓越性能与软件要求正确性及友好性的冲突展现在学生面前，再说明软硬件相互依存的道理，这比直接说明软硬件关系具体而生动，听起来也有趣。简明地讲清问题之间的关系，解决的程度，未解决的问题及难点所在，这对于开阔学生思路、增加学生对该领域探索的兴趣都比较有效。
3.变化的教学模式
传统的教学模式并没有过时，但有时新的模式可以发挥更好的效果。其次，一成不变的讲课模式从学期开始直至学期末容易令人厌烦，所以探讨变化的教学模式对于提高教学效果显然是有意义的。
3.1实践环节的介入
实践环节可以与课堂讲授相互穿插，不需要将理论部分全部讲完再安排。比如讲流水线及指令级并行时，适时地将相应的指令流水线的模拟器介绍给学生，让他们去体会指令的时空概念以及指令问的各种相关的影响，教师辅导时多问学生为什么。再比如讲存储层次时，Cache优化技术是其中比较重要的内容，这时也最好让学生实际使用相应模拟器去测，通过改变其参数来比较相关性能，可以引导学生通过分析复杂系统模拟器的结构来了解相应原理，或通过实现过程相对简单的模拟器来体会实现过程中的细节问题，这些都是比原理本身更为有用的学习体验。
3.2难一点的议题留给讨论课
对于高年级的本科生来说，他们的精力相当旺盛，自身的学习能力也比刚入学时强很多。此时将一些需要思考、理解的内容交给他们自学和交流，其效果可能会令人大吃一惊。通过自学，很多学生在课下花了不少功夫，并在学生间进行了充分的讨论和互助。课上讨论时，可以让学生主持，这会让学生兴奋，而且下面的学生往往很活跃，想通过为难一下上面的学生来展示一下自己。每一位学生其实都有着相当强的自尊心，所以这种形式会促进学生问的讨论。经验表明，往往平时表现一般的学生这时都有相当好的表现，他们自己也比较自信。如果学生说错了，不要马上说出来，而是将问题解析一下再次抛给大家，看看大家有什么想法，慢慢地大家都比较放松，让问题在讨论中逐步接近解决。
这样的讨论模式有时也会出现教师无法预料的情景，比如学生提出一些教师也未考虑过的问题，此时可能会给教师带来一些紧张感。遇到这种状态时，教师首先可以凭借平时深入的备课，稍作思考（可能5～10秒），问题可能就得到可以解决。这时讨论就变得更为引人入胜，学生的积极思考实际影响了讨论的导向，这种情况没什么不好。教师要有承担风险的勇气，同时还可享受到当堂弄清某些事情的兴奋。另一方面，教师需要逐步积累处置这种情景的经验，自己要意识到，同时试图让学生也意识到，有一些问题需要仔细的考虑，并不能马上得出结论，还有一些问题是一些开放的问题，并且承诺关于此问题教师经过一些时间的思考（可能一个课间休息，或下一次课）后，一定会给大家一个负责任的答复。这样学生会觉得讨论有趣，不会害怕犯错而拘谨；教师也在这个过程中感受到学生更为积极的学习状态，并因此受到鼓励。
4.了解并督促学生
教学的过程是教师与学生互动的过程。教师的每一次教学过程都不会一模一样。他要根据教学对象的不同，做出相应的内容调整，也要根据每堂课学生的状态做出相应的节奏调整。只有学生能够接收、愿意接收，教学才可能有效。
适时的提问可以让学生适当地紧张起来，但对于答错或说不出结果的学生，不要批评，让其周围的学生代为回答，然后一起坐下。对于讲解中的一些重要部分也可以通过提问来引起注意，经常的提问让教师更了解每个学生，同时学生与教师之间的关系更加紧密。作业的及时检查也是必要的，每次课前可以在黑板上将一些普遍性的问题进行分析、讲解。教师对作业的及时反馈可以提高学生的积极性，另一方面对于知识的复习与融会贯通都有帮助，学生从中可以体会到—个教师的责任心，这是非常重要的。教师的工作态度会影响学生，特别是有影响的、有一定声望的教师，他们的教学态度对学生的影响可能持续一生。
篇9
论文关键词：模块教学，制作，电子钟
单片机技术作为现代电子技术的重要基础，广泛应用于工业过程控制，机电一体化产品，智能仪器，家用电器、计算机网络及通信等方面，是各类控制系统的核心。《单片机控制技术》是在前面所学《单片机基础1》和《单片机基础2》教学模块的基础上，进行小型单片机电子产品软硬件设计和制作的教学模块。通过本模块的学习，培养学生掌握单片机技术在日常生活中的应用，锻炼学生动手实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事单片机新产品设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。
一、教学实施设想
依据单片机系统的开发研制过程，模块《单片机控制技术》可分为单片机系统硬件电路设计与调试和单片机程序设计与调试两个部分，在综合应用阶段将二者融为一体。通过本模块的学习，使学生掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，熟悉单片机应用系统的组成和开发方法，懂得单片机系统调试与维护技术，并在实际制作的基础上制作，了解单片机控制的电子产品生产工艺和生产管理方法。
在“教、学、做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合作及协调能力，提高学生严谨的逻辑思路，缜密的工作方式和强烈的责任意识。教学实施按照3个阶段逐级深入：①基础知识复习讲解；②基本应用训练；③综合实际制作。
二、教学内容设计
曾经有人这样说过，如果用数码管和按键，做一个可以调整时间的电子钟出来，那么你的单片机就算入门了60%了。我认为这句话是有道理的。基于单片机技术的实时时钟能够涵盖单片机课程的大部份知识点，对单片机知识的应用，其综合度是相当高的。
本模块以4位数码管实时时钟的硬件电路和程序设计为载体，以8位数码管实时时钟的设计和制作为任务驱动，将单片机有关知识点融入“教、学、做”一体，采用分组实施，逐级深入的方式，重点培养学生应用单片机知识进行小型电子产品的设计、调试和制作能力。
本模块按照教学计划，可以分为5个学习情境：
1）单片机最小系统软硬件设计
以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机最小系统的软硬件设计方法核心期刊目录。
2）单片机定时与中断功能的应用
以含四个按键和4位数码管的可以调整时间的实时时钟为例，讲授单片机定时与中断功能的实现方法。
3）单片机与数码管显示器接口的设计
以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机与数码管显示器的接口设计方法。
4）单片机与LCD显示器1602接口的设计
以一片1602作为单片机实时时钟显示屏为例，讲授单片机与LCD显示器1602接口的设计方法。
5）制作单片机电子钟
在教师指导下，应用单片机中断、定时技术，通过调整键、加1键、减1键、确定键四个按键，用8位数码管（或用一片1602）制作一个可以调整时间的电子时钟，显示格式为：时-分-秒 XX-XX-XX。
通过以上5个学习情境的训练，学生最终完成1台具有调时功能的单片机电子钟作品，并以作品的完成情况和完成过程进行考核评价。
三、思考与展望
1、模块《单片机控制技术》 以单片机控制的电子钟的设计制作为载体，将单片机多个知识点串连到一起，按照由浅到深逐级深入，培养学生团结协作、细致耐心、动脑动手等能力，全方位地将知识性、趣味性、实用性融为一体，引导学生自主学习，理论联系实际，制作实用的单片机电子小产品。
2、“单片机工作室”是我系单片机开发应用的“第二课堂”制作，对于已不能满足模块课程教学内容的优秀学生，要依托“单片机工作室”，注重单片机优秀人才的培养，提高他们参与创新实践的能力，特别是在参加市、省各项课外科技竞赛活动和技师班课程设计及毕业论文设计中，为学生采用单片机技术，设计开发作品提供有力的支持。
3、今后要不断延伸教学模块。要与合作企业共同制定教学实训项目，按照企业标准将“教室与实训室”、“教师与师傅”、“学生与学徒”、“作业与作品”四者合一的开展单片机教学。在与企业共建校外实习基地的基础上，依据企业标准将单片机实用项目的开发设计过程融入教学，实现仿真企业环境条件下的教学，突出技术应用的职业性。
4、要积极整合校内技术优势，积极开展对外技术服务，强化课外“产学研”与课内“教学做”的相互渗透。由单片机课程专任教师、企业技术人员与部分学生共同组成项目组，开发研制科技含量高、低成本、测量数据准确、使用简单、实用的单片机产品，使学生不断积累单片机产品的开发经验，熟悉企业生产开发流程，深刻理解企业对人才的具体要求，直接接触社会流行技术，实现学校教育与社会需求之间的无缝对接。
篇10
论文摘要:在成人教育中，绝大部分专业均开设了《计算机实用基础》课程，但是由于学生计算机水平层次高低不一，学习时间扳，操作练习时间有限，所以如何充分利用学院的软硬件资通，提高面授的教学质量和效率，是计算机教师所要解决的关健问题。
成人计算机基础教育要面对的是学历结构多层次，实际情况比较复杂的学生群体，要想在教学上取得好的效果，必须在实践中做到有针对性教学和实验指导，而这些基础是建立在任课老师对学生群体的认知程度，故而在实际的过程中我们必须在教学之前了解学生的方方面面。
一、成人教育的学生特点
1.年龄结构不一致，社会背景复杂。参加函授的学生年龄差别较大，有刚毕业的或参加工作几年的年青人，还有参加工作十几年的，甚至二十几年的中青年。这些学生中，有社会待业青年、商人和有固定工作岗位的各行各业的工作者。
2.专业知识结构不一样。参加成人教育的学生原来所学专业有文理科之分、在学历上有大专与中专之别，有的甚至是中学毕业。
3.原有计算机基础知识水平高低不一。在参加成人教育的学生中，有些学生原来就是计算机专业的，所以不仅掌握了计算机的基础知识，而且掌握了一些计算机先进技术和理论;有些学生则由于以前学习和目前工作的关系也掌握部分计算机基础知识;但有些学生由于工作的环境比较有限，所以对计算机知识了解甚少或一无所知。
二、学习《计算机实用基础》课程面临的困难
1.面授时间短，知识把握不牢固。由于整个面授过程时间为16天左右，而《计算机实用基础》课程的授课时间一般只有32个课时，其中理论课和实验课各占一半。通常，个面授过程在4天内完成，从认知的角度来说，学生在面授之后回到工作岗位如果没有再学习和操作的机会，就容易把所学知识忘记。
2.计算机硬件资源不足.伴随着成人教育招生人数的不断增加，原有的计算机硬件资源严重不足，学生不但不能在课余时间到计算机实验室练习操作，就是连正常的实验课都可能出现无计算机可用的情况。
3.实验课指导教师太少。计算机实验课只有一位指导老师，学生间题很多，往往一次实验课下来，只有十五六位学生能得到老师的辅导，因此大部分学生处于有问题却请不到老师解答的境地.
三、提高《计算机实用基础》课程教学质一的探讨
参加成人教育的学生在学习计算机知识面临重重困难，作为计算机教师如何才能消除学生学习顾虑，充分调动学生的学习主动性和积极性，提高学生的学习兴趣，最有效的途径是提高教学质量。针对《计算机实用基础》这一门课程的特点，笔者认为提高教学质量可从课堂教学抓起，在教学过程中充分利用现代教育技术手段，同时加强对学生的上机指导。此外，计算机教师还要有意识地培养学生自学的能力。
(一)重视课堂教学
课堂教学是提高教学质量的重要环节。无论从教师出发，还是从学生出发，都希望上完一堂课之后学生能把教师所讲授的知识及其技能全部掌握。教学过程是师生双方思想交流的过程，学生是教学过程的主体，教师是教学过程的主导。组织教学过程的职责在教师，怎样的教学过程才会有满意的教学效果呢，笔者认为，教学过程必须讲究科学性、逻辑性、启发性和趣味性。
科学性指教学内容符合自然规律，符合人类社会发展规律，概念、原理、定义、公式、数据准确无误，分析、阐述、推理、实验严谨正确，逻辑性指符合认知规律和逻辑思维规律，能由浅人深、由表及里、循序渐进地引导学生学懂科学知识，掌握要领，学会技能;启发性能帮助学生通过举一反三、归纳总结掌握问题的实质，学习去伪存真、由表及里的本领，帮助学生自觉回顾归纳过去所学知识，温故而知新，帮助学生探求未知，培养和激发学生探索计算机世界奥秘的愿望和能力，鼓励学生不断积极进取。趣味性指寓教于乐，根据学生的心理和生理特点，让科学的魅力吸引学生，努力学习，共同探索计算机世界，洞察计算机奥秘。教学过程的趣味性，不仅对于初等教育、中等教育是重要的，而且在高等教育、成人教育中也是影响教学效果的重要因素。从心理学的观点看，兴趣是学习过程的动力，理想的学习效果有赖于学生的积极参与和强大的学习动力。笔者认为，教学过程的科学性、逻辑性、启发性和趣味性是组织教学过程的主要目标，是评价教学效果的基本出发点.在实施教学的过程中，还应该研究表达方式，综合利用口头语言、体态语言和板书语言研究教学进度的合理性，教学内容的协调性和系统性。
(二)大力提倡和发展计算机辅助教学
传统的教学方法具有逻辑性强，教师主导作用明显等优点，教师的肢体语言对学生的学习能起很大的暗示作用.但是，由于《计算机实用基础》是一门操作性很强的课程，传统的教学方法在具体的操作演示中难以实现。若只讲授计算机的理论知识则使学生难以理解，实验课时更是手足无措，容易产生人—机心理障碍，打消学生学习的积极性。
计算机辅助教学是人们利用先进的电子技术和计算机技术来开发人以及人以外的一切学习资源，有效缩短学习时间，提高教学质量，教学效率及实现最优化教学目标的过程。随着多媒休技术的不断发展和完善，多媒体CAI，简称MCAI在教学中发挥越来越重要的作用。与传统的以教师为中心单向交流式教学相比，具有以下优点:
1.形式多样，生动活泼。MCAI通过计算机对文字、图形、图像、动画、声音等信息的处理，组成图文、声、像并茂的演播系统，可进行视、听一体等多种方式的形象化教学，弥补传统教学在时间、空间等方面的不足。2.高度文互，因材施教.MCAI实现了“人机对话”功能，能根据学习者的要求选择教学内容，控制学习节奏，及时反馈教学信息，充分调动学习者的兴趣和潜力，缩短学习时间。这样能够很好地解决成人教育学生计算机基础知识水平层次不一的矛盾。3.信息量大，重现力强。MCAI不受时间，空间的限制，随时把记录贮存的教学内容调出，大大缩短教学内容重现的时间，同时学生可以把相应的教学内容拷贝，以便离校后继续学习，从而有效地解决面授时间短，知识把握不牢固的问题。4.界面友好，操作简单。MCAI系统只需要键盘或鼠标等简单输人设备，即可实现对整个教学过程的控制，以完成整个教学教程。同时，良好的操作界面和简单的操作过程有利于激发学生的学习动机，克服人—机心理障碍。
(三)盆视计算机实验课对学生巩固理论知识的里大作用
由于《计算机实用基础》是一门操作性很强的学科，所以教师在认真上好理论课的同时，还要认真准备，加强指导，争取上好计算机实验课.
1.教师要认真思考，做好准备，上机前给学生布置好实验作业。教师在布置实验作业的时候，一定要注意作业的代表性、实用性。把学生迫切需要掌握的实验作业布置给他们，能大大提高学生的学习兴趣。
2.要注意加强对学生的实验辅导，在学生出现问题的时候能及时、耐心地辅导他们。同时，还可利用成人教育学生计算机水平高低不一的特点，让计算机水平较高的学生辅导基础较差的学生，大力挖掘学生资源，缓解实验辅导教师人力不足的压力。
3.重视对学生的鼓励，克服学生的人—机心理障碍。从心理学来说，人都具有希望被尊重的心理，年龄越大，这一心理就越明显，即自尊心越来越强。所以在面授期间，教师要重视学生取得的每一个进步，积极并真诚地鼓励他们，消除成人学生的自卑心理，提高成人学生的成就感，使他们在不断地体验进步的乐趣的同时取得更大的进步，学到更多计算机操作技巧，更深刻地理解和更牢固地掌握计算机理论知识。
(四)注意传授自学的方法，提高再学习的能力
