计算机系统结构范文
计算机系统结构范文——《计算机系统结构教学探索》
计算机系统结构是计算机专业的一门专业基础课。摘要:根据计算机结构的课程特点，从教学方法、教学手段和实践环节等方面，提出以学生为主体，利用多媒体教学提高学生的学习兴趣和主动性，从而提高学习效果。
关键词:计算机系统结构动画演示方法联系实践比较法
0简介
计算机系统结构是计算机专业的必修课。课程的目标是提高学生从系统和整体结构的层面理解和研究计算机系统的能力，帮助学生建立整个系统的概念；使学生掌握计算机系统结构的基本知识、原理和性能评价方法，了解计算机系统的最新发展。使学生了解系统结构设计的思想和方法，提高分析问题和解决问题的能力。但在教学中一直存在着原理概念多、综合性强、抽象性强、学习理解困难、实验硬件条件缺乏、学生学习兴趣不高等问题。在多年的教学过程中，作者不断吸收其他高校的教学经验，对计算机系统结构的教学进行改进和总结。
1课程的内容和特点
1.1课程内容
计算机系统结构课程的本科教学学时为50学时，实验学时为22学时。根据国内外其他高校的教学思路，结合对计算机人才知识结构的要求，课程内容包括导论；指令系统；输入输出系统；存储系统；管道技术；并行处理器；多处理器与课程实践。重点是存储架构和指令级并行。存储系统是架构设计中的瓶颈问题，是系统成败的关键。指令级并行技术是针对计算机体系结构中的经典问题而设计的，如流水线和并行。不过，并行计算机和多处理器只是简单介绍一下。从而突出基础知识、注意力和先修课程的内容。
1.2课程特点
(1)比较全面。计算机系统结构在第七学期开设，先修课程有:汇编语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、操作系统、编译原理等。教学要求学生综合运用各门课程的知识，教学难度大。(2)强理论。内容抽象复杂，概念多。如果学生觉得难学，教学处理不好，学习热情也不高。(3)缺乏实验环境，学生无法对计算机系统结构和性能的提高有直观的了解。由于大部分高校的硬件条件并不满足，很多高校在开设这门重要课程时仅仅停留在理论教学上，相应的实践教学更是空白。面对枯燥的理论，学生缺乏学习兴趣，不利于提高教学质量。
2教学讨论
根据本课程的特点和教学大纲的要求，从培养学生能力的目标出发，明确目标，积极引导学生，采用动画演示、联系比较、启发式教学方法，加强实践教学，提高学生学习的兴趣和主动性，从而有效提高教学效果。
2.1明确学生的认识
为了提高学生学习的主动性，首先要让学生明确这门课程的重要性。有同学认为这门课和计算机组成原理、操作系统等课程有一定的重叠，只是重复了以前的知识。另一部分学生，面对就业和考研的压力，只想通过考试，忽视了能力的培养。针对第一部分，阐述了学习本课程时，本课程与其他课程的联系和区别。计算机组成原理从硬件系统方面解释了计算机部件的工作原理。计算机系统结构跨越硬件和软件两个层面，让学生了解计算机系统结构的基本原理，从而在编程时考虑更全面，写出更高效的程序。针对第二部分学生，让他们认识到学习不仅仅是为了考试，我们不仅要提高程序和系统的开发设计能力，还要提高从整体框架上分析和解决问题的能力。
2.2明确教学目标
计算机系统的结构就是利用不同的软硬件技术设计一个性价比高的计算机系统，硬件性能达到极限。我们主要从存储系统、指令系统、指令并行性等方面对计算机系统设计进行分析和评价，让学生了解提高计算机性能的方法。比如提高CPU运算速度的方法有:一种是提高处理器主频；第二种方法是提高指令执行的并行性。目前CPU采用超标量超流水线技术，流水线结构其实是一种提高并行性的方法。CPU并没有像以前那样通过提高主频来提升速度，因为硬件速度的提升是有限的，最大速度只能是光速，所以CPU也通过多核技术来提升速度。这样，学生运用所学知识进行分析，有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2.3采用合理的教学方法和教学手段。
(1)动画演示。在教学中，使用大量动画对教学内容进行系统分析，包括系统结构、工作原理、工作流程和一些算法等。，把过去抽象枯燥的讲解变成生动的动画动态展示和讲解。这些动画将讲解内容动态展示给学生，突出知识的核心思想和关键知识点，通俗易懂，增强学习兴趣。(2)接触比较法。将本课程中的一些概念、策略和想法与现实生活中的例子进行比较，比如生产线。目的是使学生更好地理解和掌握教学内容，抓住重点思想，联系实际，从而提高教学效果。(3)启发式教学法。由于高年级学生自学能力较好，在教学中主动根据学习的内容提出一些问题，让学生通过查阅资料来讨论学习某个问题。比如RISC处理器与CISC相比，理论上有优势，但实际上CISC处理器是主要的微处理器；计算机处理器发展到一定频率后，很多核心的设计主要是为了提高CPU性能。大大提高了学生的学习兴趣和积极性。
2.4加强实践教学
国内外高校的计算机系统结构实验一般分为两个方面:软件的程序员视角和硬件的设计者视角。计算机专业开设的实验课程一般以软件人员为主，强调如何从程序员的角度理解整个计算机系统的运行，为程序优化和可靠性保障提供基础知识。实验课程一般由高级编程语言和模拟器实现。而计算机工程专业开设的实验课程一般以硬件为主，强调如何从硬件设计者的角度来设计和实现整个处理器系统。实验课程要求系统用相关硬件描述语言实现，并在FPGA上进行测试和验证。①我们强调软件。为了让学生应用流水线技术，尝试提高流水线性能的新技术，提高他们对现代计算机系统的理解，引入了DLX虚拟处理器实验。DLX虚拟处理器可以用来设计指令系统，设计和实现流水线，设计和实现并行处理，以及其他具有新一代处理器思想和技术的实验。从而充分调动学生的积极性，提高学生的学习兴趣和分析问题、解决问题的能力。
3结论
该课程具有内容全面、理论多、难度大的特点。教师在明确教学目标和定位的基础上，重视教学方法和多媒体手段，加强实践教学，积极引导学生，提高学生对该课程的兴趣，取得了良好的教学效果。
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