實例教學在計算機組成原理中的應用

摘要:計算機組成原理課程是一門理論性、實踐性都很強的課程，如果采用傳統的方式一味的講解，會使學生覺得枯燥乏味，難以入門。文章從提高學生學習的積極性出發，提出了用計算機的各個硬部件來將學生從實物引入到理論的教學中。文章還提出在各個章節中通過開設相關的實驗來鍛煉學生的動手能力，讓學生加深對理論知識的理解。

關鍵詞:計算機硬件;計算機組成原理;實例

Examples of Teaching in the Composition Principle of Computer Application

PENG Xiao-li， HOU Xiang

(Department of Computer Science Technology， Sichuan Universty of Arts and Science， Dazhou 635000， China)

Abstract: Principles of Computer Organization course is very strong on theory and practicalness. If we adopt the traditional way of blindly talks， it will make students find boring and difficult to access the course.In order to improve student’s learning enthusiasm， this paper proposes using the computer's various hardware components to make the students study from real object to the theory. The article also raised to open some relevant experinment to train students' manipulative ability and enable them to deepen their understanding of theoretical knowledge.

Key words: computer hardware; principles of computer organization; examples of teaching

隨著社會信息化的加劇，社會對計算機應用方面的能力和人才的需求越來越大，要求越來越高。為了為社會培養合格的人才、適應社會需求的人才，很多高校都開設了計算機及相關專業，并加強對學生的理論知識和實際應用能力的培養。

計算機組成原理作為計算機專業的一門重要的專業課程，一直以來都備受關注，因為它是培養學生利用計算機從事科學研究和科研開發工作的技術基礎課之一，其目的是培養學生掌握計算機的組成原理以及各部件內部的設計思路和設計結構，進而利用硬件技術知識解決本專業及相關領域中的問題的能力，使其能成為具有較強的實際動手能力和科研開發能力的應用型人才。

1 實例教學的應用

1.1 課程特點

本課程具有理論性強、實踐性強的特點，因此學生學習理論知識是相當枯燥的，如果教師引導不好就不能觸動學學習的興趣和激發他們學習的熱情。在加強學生對基本概念、基本理論學習的同時，還應該注重學生動手實踐技能的培養。使得學生在學習完這門課程之后，對計算機組成原理、工作原理等方面有一個清晰的認識，并能利用所學的知識決絕簡單的工程應用問題，對學習其他計算機方面的課程有個引導和鋪墊性的作用，打下良好的硬件基礎。

本課程以匯編語言作為主要背景進行教學，硬件知識還涉及到數字電路，因此本課程的先修課程是匯編語言和數字電路。因為指令系統一章是讓學生學習計算機各部件協調工作秩序、了解軟硬件平臺關系的，如果沒有匯編語言的知識，學習起來就難以理解，因此如果沒有單獨設置匯編語言課程的，選擇教材時應選擇前半部分為匯編語言，后半部分為組成原理的。而在運算器、控制器和總線部分，都要求了基本門電路、組合邏輯電路和各部件的連線等的知識，否則就難以理解在什么情況的輸入下會有怎樣的輸出。

1.2 教學中所遇到的問題

對于組成原理來說，和其他硬件課程一樣，都有很多抽象的名詞和概念在里面，老師難教，學生難學。因為組成原理不像其他語言類的課程，語言類的課程一堂課下來學生可能就能編出程序，馬上就有收效，而組成原理不一樣，一章節甚至幾章節學完都不可能做出個什么東西來，因此有的學生就有可能有埋怨的情緒，久而久之就對它完全失去了興趣和信心。因此教師在教學的時候應注意激發學生的興趣，古語常說“興趣是最好的老師”，如果把學生的興趣激發出來了，那么這個老師就是個成功的老師，后續的課程上起來就輕松了許多。

1.3 解決的辦法

以四川文理學院的具體情況來說，大多學生都來自川東偏遠的農村，加之08年汶川地震后，學校還招收了很多災區學生，對于這些學生來說，生活困難，更別說購買電腦了，就連很多計算機專業的學生都沒有電腦，所以，沒有辦法讓他們自己在上某一章節之前，自己先打開主機看看這個或是那個部件。而有的學生擁有電腦，也都認為這是自己比較值錢的一個家當，也不會輕易的去打開。所以大多數幾乎是百分之九十以上的學生都沒有見到過機箱內部的東西，見過也有不認識，認識的也很多都不知道是干什么的，知道是干什么的也不知內部的設計原理是怎樣的。鑒于這種情況，在上課的時候可以將實驗室內報廢的計算機拆開，在上相關章節課程的時候帶上相應的硬件讓學生看看，然后再開始將該硬件的設計思路、原理認真的分析、講解給學生聽，這讓學生產生了濃厚的興趣。

就拿計算機的5大部件運算器、控制器、存儲器、I/O設備為例。運算器、控制器一章可以用主板和CPU，先講解CPU怎樣插到主板上，再講解CPU的型號和針腳，最后講各個針腳的功能，最后就從功能展開講解計算機內運算器和控制器的設計，也就是進行理論部分的講解。存儲器一章則用內存條、硬盤、光盤、U盤等，當然還可以加上現在幾乎都很少見到的軟盤。講解內存條在主板上的插放、內存條的規格、形狀，然后從形狀展開理論知識的講解。I/O設備一章，這就不用大堆小堆的拿東西了，因為可以使用多媒體教室現成就有的顯示器、鼠標、鍵盤等，這是學生接觸計算機最直觀，也是最初看到的東西，更是他們可能最了解的，用得最熟悉的東西。這章還可以用光驅和磁帶，因為學生打小可能就見過光盤，用過光驅或是CD、VCD、DVD等，但是很少人去拆開過它們，這對于學生理解磁頭讀取光盤上的數據和理解硬盤有很大的幫助。用磁帶的目的就是為了讓學生理解信息在存儲介質上的存放原理。對于磁帶來說學生應該很熟悉，因為很多學生小的時候或多或少都玩過磁帶，都用磁帶錄過東西，因此這樣可以讓他們更好的了解信息在磁介質中的存儲——讀取過程。通過這些硬件設備的引導，學生們表現出了和以往大不相同的熱情，收到了很好的效果。

計算機組成原理不但是理論性很強的課程，而且還是實踐性很強的課程，僅僅只講解理論知識是遠遠不夠的，因此在各個章節中還應加設相應的實驗，這樣不但可以提高學生的興趣，鍛煉學生的動手能力，而且還加深學生對所學理論知識的理解。比如運算器一章，可以開設8位算術邏輯運算實驗和帶進控制的8位算術邏輯運算實驗。通過8位算術邏輯運算實驗，也能讓學生加深對數字電路中所用到的集成芯片作用的記憶，了解緩沖器和鎖存器的功能以及外部總線和內部總線的位置關系，相當于給他們看到了一個放大了很多倍的CPU。帶進位位的8位算術邏輯運算實驗則可以讓學生知道計算機是一個完全由硬件搭建的機器，兩個8位的數據相加，如果超過了8位所能表示的結果得范圍，需要另由其它部件來存儲的，那么這個存儲進位位的東西表現出來就是看到的CF進位標志位，這不僅和數字電路中的74LS181芯片中的進位輸出CI和CO聯系起來了，還與匯編語言中的標志寄存器中的標志位CF聯系起來了，加強了課程與課程之間的聯系。

2 結束語

通過實例教學，學生學習計算機組成原理的熱情提高了，當然也得到了很大的收效，原本學生重視程度不高的數字電路和匯編語言課程也得到了學生的重視。通過教學方式的改革，學生不但學習了理論知識，動手能力也得到了很好的鍛煉。不再是以前的理論課和實踐課“脫節”的結果了。

參考文獻:

[1] 姚光順，趙生慧，劉永志，等.計算機專業硬件課教學的現狀與對策[J].滁州學院學報，2009(6).

[2] 門曉麗.高校計算機硬件實驗教學承待解決的問題[J].呼倫貝爾學院學報，2008(8).

[3] 白中英.計算機組成原理[M].4版.北京:科學出版社，2008.

[4] 閻石.數字電子技術基礎[M].5版.北京:高等教育出版社，1983.

[5] 錢曉捷.新版匯編語言程序設計[M].2版.北京:電子工業出版社，2006.