錘煉精品教材，確保高質量的教材進課堂

教材在人才培養中占有重要地位，承擔著“重要的責任”，有著高質量的基本要求。關于建設高質量的教材，教育部在提高本科教育質量的文件中都提出了明確要求。教高〔2005〕1號(2005年1月7日)文件指出，“加強教材建設，確保高質量教材進課堂。要大力錘煉精品教材，并把精品教材作為教材選用的主要目標”，“要健全、完善教材評審、評介和選用機制，嚴把教材質量關”。為了更好地落實教育部的這些要求，中國鐵道出版社按照教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會2006年發布的《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(試行)》(以下簡稱《專業規范》)所構建的計算機科學與技術專業本科教育的要求，組織了一套《普通高等學校計算機科學與技術專業規劃教材》。《計算機組織與結構》是其中的一門重要的專業基礎教材，本書的作者長年工作于計算機專業教學科研第一線，基于其豐富的教學和科研實踐編寫了此書。該書作為江西省精品課程的主講教材，在編寫的指導思想、內容組織和特色上，體現了先進性和高質量的要求。

1指導思想和內容組織

“計算機組織與結構”是高等學校計算機科學與技術學科一門重要的專業基礎課程，也是IEEEACM CC2001/CC2005和我國CCC2002及教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會制定的《專業規范》中的核心課程。從課程地位上，它在先導課(如“計算機導論”、“數字邏輯”等)和后續課(如“微機原理與接口技術”、“計算機系統結構”等)之間起著承上啟下的作用。同時，“計算機組織與結構”課程對學生今后進一步深造學習研究生課程“高性能計算機系統結構”、“分布式計算機系統”等打下一個重要的基礎。

從教學內容上講，“計算機組織與結構”主要講述單處理機系統的基本硬件組成以及組成計算機各主要部件的邏輯結構、工作原理和設計方法。由于計算機學科發展快、應用廣、知識和技術更新快等特點，“計算機組織與結構”課程在教材內容的組織和編寫上既要保證傳統的知識和理論的完整性，又要不斷地進行內容更新，為學生介紹計算機發展的新技術、新知識。

能充分體現課程特點的教材對提高教學水平，使學生更好地掌握所講授的內容起著十分重要的作用。因此，我們所編寫的《計算機組織與結構》教材著重考慮了以下幾個方面的要求：

(1) 內容全面，基本涵蓋CC2001/ CCC2002及《專業規范》中“CS-AR計算機體系結構與組織”所要求的核心知識單元。各章節涵蓋的知識單元主要包括：

AR2 數據的機器級表示(核心學時)：第2章；

AR3匯編級機器組織(核心學時)：第3章；

AR4存儲系統組織與結構(核心學時)：第4章；

AR5接口和通信(核心學時)： 第5章、第6章；

AR6功能組織(核心學時)：第7章；

AR7多處理和體系結構(核心學時)：第8章。

(2) 基本概念清晰、準確，一些重要的概念、術語、符號等符合相關國際標準，使學生學習掌握的內容能與國際接軌。

(3) 條理清晰、系統性強，使學生既建立計算機“整機”概念，又能逐級細化，按照從整機到部件自上而下的思想進行課程內容的組織，使學生在每一章節的學習中，都清楚所學章節的內容與整機的關聯，讓學生更容易掌握組成計算機各功能部件的原理和設計方法。

(4) 有合理的知識結構，為進一步深入學習有關計算機后續課程打下良好基礎。考慮到近些年并行處理技術的發展和應用，本教材除了深入講述單處理機系統的組織與結構外，還專門開辟一章的內容講述當今流行的并行處理技術，如多處理機系統、群集系統等。

(5) 力圖反映新技術、新動向，以適應計算機技術發展的需要，使學生“學以致用”。

本教材的編寫從設計者的角度出發，按照組成計算機系統的各功能部件進行章節的劃分，全書共分8章，其中：

第1章首先介紹計算機的發展歷程；然后介紹按IEEE的分類法的計算機的分類；最后，作為本書的一個“序”，概括性地介紹計算機的硬件組成及計算機的層次結構。

第2章首先介紹二進制等基本的進位計數制；再介紹在計算機中是如何對我們日常處理的數值數據和非數值數據(主要包括字符、漢字等)進行二進制編碼表示的；然后介紹數值數據在計算機中的二進制運算方法和實現；最后介紹對計算機中的數據在傳遞過程中產生的差錯進行檢測而使用的數據校驗碼。

第3章首先介紹計算機中匯編級指令的格式、地址結構；然后介紹指令及操作數的尋址方式，以及指令的種類和功能、典型指令系統的組成等；最后對精簡指令系統RISC進行介紹。

第4章首先介紹存儲器的組織、分類和分層結構；然后介紹計算機主存儲器的組成與工作原理；最后介紹提高存儲系統性能的交叉存儲技術、高速緩沖存儲器及虛擬存儲器技術等。

第5章首先介紹計算機輸入輸出系統的組成；然后對計算機輸入輸出的控制方式進行詳細討論，包括程序控制方式、中斷控制方式、DMA控制方式和通道控制方式等；最后介紹計算機存儲設備——磁盤系統以及由磁盤陣列組成的RAID技術。

第6章首先講述計算機內部各部件之間的總線互連結構，介紹總線的基本概念、總線的類別和總線的控制方式等；然后列舉幾種現代微機中常用的總線標準：ISA、PCI等；最后介紹幾種目前在計算機中常用的外部總線接口標準：USB、IEEE 1394和SCSI等。

第7章首先介紹CPU的功能與組成；然后通過一個模型機的例子介紹CPU的指令周期及執行指令的過程；最后介紹CPU控制部件設計的兩種主要方法：硬布線設計法和微程序設計法。

第8章首先介紹計算機系統的并行性概念，對計算機中使用的時間重疊、資源重復和資源共享等提高并行性的技術途徑進行概要性的介紹；然后分別介紹現代計算機普遍采用的流水線技術和多處理機技術等并行處理技術；最后對近些年發展起來且應用非常廣泛的機群系統進行討論。

2教材的主要特色

一門好的精品課程需要高質量的教材作支撐，高質量的教材既要全面覆蓋相關知識領域的內容，又要將這些知識領域的內容很好地融會貫通起來，做到通俗易懂、循序漸進，既便于教師的教學使用，又便于學生的自學。結合計算機學科教育重基礎、重發展、重實踐、重創新的要求，本教材在編寫上，一方面理論與實踐相結合，將枯燥理論知識的講解通過對實際機器系統的解剖，使學生能更好地理解和掌握所學習的內容。例如，為了給學生建立整機的概念，本教材在第1章，通過將學生日常所熟悉的實際PC機與計算機的基本組成部件進行比對的方式，使學生對計算機整機的組成有一個初步的認識，對組成計算機系統的主要部件的基本功能有一個初步的了解。另一方面，圍繞各章節的內容，本教材穿插了一些“知識拓展”，介紹一些計算機系統方面相關知識以及計算機發展的新技術、新知識等。如在第1章穿插了知識拓展——摩爾定律、知識拓展——計算機的性能評測，在第4章穿插了知識拓展——新型動態存儲器SDRAM和DDR，在第7章穿插了知識拓展——網絡存儲系統，在第7章穿插了知識拓展——CPU未來微結構發展等等，為學生開拓視野，增長知識。

另外，為了幫助學生更好地學習本課程，專門建設了計算機組織與結構課程教學網站。網站的課程介紹部分介紹了本課程的教學大綱、教學的組織和安排等；課程教學部分提供了按課堂教學單元進行組織的教學內容、重點難點等；教學資源部分為學生提供了本課程的教學課件和參考資料；學習討論部分提供了一個學生與教師以及學生與學生之間的交流平臺等。另外，教學管理部分還進一步為教師提供了一個學生管理、作業管理、考試管理和成績管理等的平臺，教師可以通過本課程網站更好地組織本課程的教學。本教材的課程教學網站地址為：http://218.64.56.33/coa。

3結束語

計算機學科的發展日新月異，計算機專業課程的教材也應適應這一發展的需要而不斷更新。只有將那些能反映計算機技術發展的高質量的教材引入課堂，才能使學生及時了解和掌握計算機學科的發展動態，才能使學生學以致用，能更快地適應社會的需要。