應用型本科院校“計算機組成原理”與“計算機系統(tǒng)結(jié)構”課程設置探討

文章編號：1672-5913(2008)06-0100-02

摘要：本文探討了計算機專業(yè)“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結(jié)構”學科重組的課程體系。

關鍵詞：課程設置；教學內(nèi)容；整合

中國分類號：G642

文獻標識碼：B

1兩門課程的開設情況

“計算機組成原理”是計算機專業(yè)本科生必修的重要核心硬件基礎課程之一。計算機專業(yè)本科生都會開設該課程。該課程從單處理計算機系統(tǒng)的概念出發(fā)介紹硬件和軟件兩部分，其硬件部分主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大功能部件，通過總線構成一個完整的硬件系統(tǒng)。通過學習本課程，學生能建立清晰的“整機”概念，能夠掌握計算機的一般組成原理和內(nèi)部運行機理。

“計算機系統(tǒng)結(jié)構”是計算機及相關學科的專業(yè)基礎課程，是計算機硬件與結(jié)構方面重要的一門課程。部分應用技術型計算機專業(yè)本科生沒有開設該課程。我們學校就沒有開設。該課程主要研究軟件、硬件功能分配和對軟件、硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件實現(xiàn)。從總體結(jié)構和系統(tǒng)分析這一角度來研究計算機系統(tǒng)。本課程的學習目的是建立計算機系統(tǒng)的完整概念，學習計算機系統(tǒng)的分析方法和設計方法，掌握新型計算機系統(tǒng)的基本結(jié)構及其工作原理。

2國外相關教材內(nèi)容

目前國外有很多類似教材包含了近乎兩門課程的教學內(nèi)容。美國計算機專家William Stallings編著的世界著名計算機教材Computer Organization and Architecture ：Designing for Performance(Seventh Editon)是介紹當代計算機體系主流技術的最新技術的優(yōu)秀教材。該書以Intel Pentium 4和IBM/Motorola PowerPC作為考察實例，將當代計算機系統(tǒng)性能問題和計算機組織與體系結(jié)構的基本概念及原理緊密聯(lián)系起來。主要內(nèi)容有CPU性能設計、指令流水線、整數(shù)和浮點算術、微程序設計的控制器；RISC處理器和超標量處理器；最新的IA-64體系結(jié)構和Itanium處理器；PCI新型系統(tǒng)總線規(guī)范；cache存儲器組織、cache一致性問題和MESI協(xié)議；包括行總線和最近研發(fā)的InfiniBand；最后是多個處理器的并行組織，包括對稱多處理機、機群系統(tǒng)、非均勻存儲器存取(NUMA)系統(tǒng)。

3兩門課程的比較和整合

應用技術型本科計算機專業(yè)課程的設置應做到面向市場、靈活有效，要對教學內(nèi)容進行精選，把體現(xiàn)當代科學技術發(fā)展特征、多學科知識交叉與滲透的趨勢和動向反映出來。整合后的內(nèi)容如下表所示。

整合后的實驗主要是運算器及設計實驗、存儲器及設計實驗、控制器及設計實驗、系統(tǒng)總線控制實驗、模型計算機實驗等。

整合后的課程設計主要是設計指令系統(tǒng)實現(xiàn)基本模型計算機、基于CPLD的模型計算機、基于RISC處理器的模型計算機、基于重疊技術的模型計算機、基于流水線技術的模型計算機等。注意根據(jù)課程進度進行相應的具體的實驗項目，此外還要兼顧先簡后難。可以先進性簡單的驗證式實驗，然后稍有難度的設計性實驗，最后是較大難度的綜合性實踐。

參考文獻

[1] 鐘榮柏． 應用型本科計算機專業(yè)課程體系的探討[J]． 科教文匯，2007，(4)．

[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]． 電腦知識與技術(學術交流)，2007，(13)．

[3] 柴志雷． “計算機組成與體系結(jié)構”教學初探[J]． 考試周刊，2007，(27)．

[4] 李玉桃，黃賢英． 計算機硬件課程實踐教學的改革探討[Ｊ]． 重慶工學院學報(自然科學版)，2007，(7).

[5] 白中英. 計算機組成原理(第三版)[M]. 北京:科學出版社，2001.

[6] 鄭緯民，湯志忠. 計算機系統(tǒng)結(jié)構(第2版)[M]. 北京:清華大學出版社，1998.