计算机组成原理第答案

计算机组成原理第答案（共8篇）

计算机组成原理第答案 篇1

在验收的同时，学生必须回答下列问题： 1，指令寄存器在组成中的作用是什么？ 用来保存当前正在执行的一条指令。2，指令的执行过程是怎么进行的？

执行一条指令时，先把它从内存中取到缓冲寄存器，再送到指令寄存器，然后它的操作码给到指令译码器，操作码经译码后就可向操作控制器发出具体操作命令。3，存储器在计算机中的作用是什么？ 用来存放程序（机器指令）和数据。4，寄存器的多少在执行指令时有什么好处？

5，ALU的算逻功能与指令的功能存在什么关系？

算术.逻辑功能的执行需要不同的指令去实现，指令上操作码不同，决定了到底是执行算术还是逻辑运算。6，总线在计算机组成中起什么作用？

借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址，数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。7，微程序的各位定义与什么有关？

微指令字长为24位，它由操作控制和顺序控制两个部分组成。操作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号：该字段有17位，每一位表示一个微命令，当某一位是1时，表示发出命令，为0时，表示不发出。顺序部分用来决定下一条指令的地址。8，时序电路在执行指令时起到什么作用？

几个微命令信号一齐发出时，既不能来的太早，也不能来得太晚，为此，要求这些微命令信号还要加入时间控制，保证运算器在一定时间内进行运算，完了之后，总线上输出稳定结果再打入相应寄存器。9，如果扩充指令，有什么办法？怎样安排指令代码及其微程序？

10，在指令读取和执行期间，每个CPU周期都怎样安排时钟脉冲的（T1，T2，T3，T4）？

取指阶段：T1：程序计数器PC的内容装入地址寄存器AR；程序计数器内容加一，为取下一条指

令做好准备；T2：地址寄存器内容送总线；所选存储器单元的内容经过数据总线，送到数据缓冲寄存器DR；T3：缓冲寄存器内容送指令寄存器IR；T4：指令寄存器中操作码被译码或测试；CPU识别是该指令。（大部分指令此操作相同）

执行阶段：T1：操作控制器送一控制信号给算术逻辑运算单元ALU；ALU响应该控制信号，执行相应操作。（针对不同的指令的读取，时钟脉冲不太相同，可以在运行时候，观察。）如果是如ADD指令，执行阶段有两个周期，第一个是把指令寄存器中地址码装入地址寄存器。第二个：把地址寄存器中操作数地址送地址总线；由存储器单元读出操作数，经过数据总线送缓冲寄存器；执行加操作。

11，指出所设计的计算机的基本结构都有那些部件组成？

控制器：程序计数器，指令寄存器，指令译码器，时序产生器，操作控制器； 运算器：算术逻辑单元ALU，累加寄存器，数据缓存寄存器，状态寄存器。12，各部件之间是怎样通过数据总线交换信息的？指出信息的流向。13，对存储器操作有几种？每种操作是如何实现的？

送和取的操作。在存储器中取出指令，送出指令和数据内容到数据总线。14，在模型机中的ALU前端有暂存器，暂存器的作用是什么？

暂时存储从IN读出的数据，以便下一次操作送到哪个运算单元。15，指出寄存器的基本属性？

暂时存放相应数据或者地址或者指令。16，如何检验指令执行的结果？ 观察实验设备上的输出…… 17，微指令的下一个微地址是如何形成的？通过前一条微指令码后六位决定。18，指令代码对微地址有什么对应关系？后六位就是下一条微地址。19，微指令寄存器与微程序存储器有什么关系？各起什么作用？

微指令寄存器存放单条执行的微指令，而微程序存放在内存单元中，取指周期从内存中取出一条微程序，送到微指令寄存器，执行周期执行相应操作。20，指出程序于微程序之间的关系。

计算机组成原理第答案 篇2

1《计算机组成原理》课程的理论教学

当前的大学教育往往只重视知识的简单传授,忽略讲课的受体,教学过程好像是模式化的生产线,不注重学生实际能力的培养。作者在教学实践中深刻认识到:在讲授组成原理这门课时,应注重学生理论联系实际的能力,真正让学生体会到学习这门课程的必要性,让学生有主动探求知识的冲动,从而提高学习效率。

1.1 引导式教学

在课堂上,从身边的现象入手引导学生主动提出问题,解决问题。例如讲外部设备章节时,从每个学生都接触到的硬盘容量问题入手,逐步推出硬盘的内部结构和容量的计算方法。在讲授运算器章节时,从每个人都使用过的计算器入手,推演出加法器的实现。教学中应多采用提出问题和比较归纳的教学方法,引导学生主动学习,但也要注意所提问题要在学生理解能力之内,避免出现一些太过抽象的问题。

1.2 将计算机最新前沿知识引入课堂教学

计算机教材的出版周期跟不上计算机技术的发展,使得教材中部分知识显得老化甚至过时,因此,在教学过程中,要尽量补充有关的前沿知识,使学生既学习了理论知识,又开阔了视野,了解到最新的技术发展。例如讲授总线时,不是仅就教材提供的个别抽象图形进行讲解,而是通过补充各时期计算机主板的总线逻辑结构以及当前流行主板结构中的前端总线等内容,使学生在学习总线结构和标准时有所参照,降低了学习的难度。再例如讲授总线性能时,可以补充前端总线的相关发展,加深学生对知识点的理解,还让他们对当前流行的技术和参数具体化,与最新的知识接轨。再例如讲授外设时,补充诸如通用串行接口,显示器的最新产品和技术等。在讲授CPU的工作原理时,补充当前多核处理器的发展,手机控制器的快速发展等。这些最新的设备或技术其实学生平时都能接触到,无形中就拉近了学生和所学知识的距离,提高了学生的学习兴趣。通过补充新知识,使学生对知识能进行关联记忆,降低学习难度,提高授课效果。

1.3 充分利用多媒体技术扩充课堂教学知识容量

组成原理课程使用多媒体教学有着传统“粉笔加黑板”的课堂教学模式无法比拟的优势。传统课堂要浪费大量时间绘制数量繁多的硬件图、电路图,费时又费力。多媒体图文并茂、直观性强和大容量的特点,给组成原理的教学带来了极大的方便。。一些用语言很难描述清楚的设备工作过程利用多媒体工具制作成动态的效果图,可以收到事半功倍的教学效果。但多媒体教学也有其不足之处,比如多媒体课件容量极大,但学生每节课的接受能力有限,往往是上课看得挺热闹,下课什么也没记住,所以不能过分依赖多媒体课件,而应将传统教学方法和新技术有效结合,这样才能取得更好的教学效果。

1.4 改进思维方法

学生对《计算机组成原理》这门课普遍存有恐惧心理,这既说明该课程的确难学,但也跟不当的学习方法和教学方法有着密切关系。人们容易对枯燥的内容产生倦怠,一旦兴趣丧失,学习自然变成了一种痛苦。所以在教学过程中一定要注意因材施教,及时跟学生有效沟通,了解学生真实的思想,积极及时加以引导,使学生克服浮躁情绪,踏踏实实学习。学生在平时已对计算机的相关部件,如鼠标、键盘、机箱、显示器等有一定的了解,形成了对计算机的初步认识,但实际的学习跟表象有着比较大的差异,必须通过大量的实例分析,克服灌输式教学模式,引导学生从自己熟悉的内容入手,逐步深入,养成良好的思维习惯,掌握一定的解决问题的方法,从而进一步深化计算机体系结构的相关概念。

2《计算机组成原理》课程实践教学方法

计算机组成原理课程是一门需要理论与实践相结合的课程,组成原理实验在教学计划中占据相当大的比重。只有抓住实践环节,才能使学生把理论知识真正转化成自己的能力。在实验教学中,实验内容的安排应遵从由简单到复杂、由局部到整体、由个人实验到小组实验的规律,引导学生稳步提高实验能力。实验初期可以进行运算器、存储器等功能部件的功能验证,当学生掌握了基本实验技能后,再加入综合性的实验,如模拟机的设计等,最后对部分有余力的同学实施开放式实验,让他们随心所欲地做自己感兴趣的实验,通过阶梯式的实验内容,使学生对组成原理这门课程加深印象,提高兴趣。

2.1 加大模拟实验软件在实践教学中的应用力度

模拟实验软件是组成原理实验教学手段的有效补充。绝大部分学校的实验设备都无法百分之百满足所有学生需求,而且组成原理的实验设备还具有更新快、价格昂贵等难以克服的问题,模拟实验软件以其低成本,高效率成为组成实验教学不可或缺的部分。随意的模拟元件和参数设置提高了实验的灵活性,降低了学校的实验成本,还可以有效避免实验中真实物理器件的损耗,扩充组成实验的范围和空间。

2.2 充分利用校园网络系统作为课堂教学的有益补充

组成原理是计算机专业的重要专业基础课,但有一定的难度,如果可以对学生进行针对性的辅导或组织各种课题讨论,对提高教学质量无疑是有益的,但随着高校多年的扩招,学生人数庞大,在课堂教学中难以实现这些教学手段。校园网络的发展使之得以实现。通过创建组成原理学习网站,教学资源得到有效共享,师生沟通更加顺畅,学生可以进行自主学习,不再受时间和空间的局限。

3 总结

《计算机组成原理》是计算机专业重要的专业基础课程,其教学内容和教学方法应该不是一成不变的。随着新技术的不断涌现,只有不断思考,不断实践,不断总结,才能使组成原理的教学工作更上层楼。

摘要：《计算机组成原理》是计算机专业重要的专业基础课,具有概念多、结构复杂、抽象等特点,教师需要不断改进教学手段、创新教学方法才能使教学质量不断提高。该文结合本人教学实践经验,从理论教学和实践教学两个方面对如何做好《计算机组成原理》教学进行了阐述。

关键词：组成原理,教学手段,教学质量

参考文献

[1]蒋本珊.计算机组成原理[M].北京:清华人学出版社,2008.

[2]王爱英.计算机组成与结构[M].北京:清华人学出版社,2001.

[3]白中英.计算机组成原理[M].北京:科学出版社,2008.

[4]伍铁斌.电路课程教学探讨[J].电脑知识与技术,2012(17):4184-4185.

计算机组成原理实验教学探索 篇3

关键词：计算机组成原理; 实验教学; 改革

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31757-02

Exploration into Experiment Teaching for Computer Organization Principle

CHEN Yong

(Department of Computer Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)

Abstract: This article dealt with the experimental content, teaching model, experiment means and mark assessment. It introduced the teaching reformed ways and effects in principles of computer organization experiment.

Key words: principles of computer organization; experiment teaching; reformed

1 引言

计算机组成原理是高校计算机专业学生的一门专业核心课程，它主要介绍计算机整机的组成和工作原理,其主要任务是培养学生能系统而完整地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力，它在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用，是微机原理及接口技术、编译原理、计算机系统结构等后继课程的基础。但是计算机组成原理这门课程具有知识面广、内容多、难度大、抽象等特点有很强的理论性、实践性与应用性。探讨如何在当前课时压缩、生源一般、实验资源有限的条件下，通过实验教学改革促进、完善课堂教学效果，培养学生的实践能力、创新能力和应用能力显得尤为重要。为此，我们对实验教学方法进行了探讨。

2 改革实验教学内容

我们根据计算机组成原理课程实验课程的特点重新修订了实验大纲，教学要做到合理安排实验时间，配合理论教学内容，在进度上要有先基础、简单、局部的实验，后逐步深人、复杂和整机的实验。实验要求协调，具有连贯性，在进度上，不同阶段应采用不同的实验教学方法.实验教学的内容要突出理论课的重点、难点，做到理论与实践相结合。由于低年级大学生有的学生人学前物理课电学实验做的很少，对各种电子元器件了解很少，各种芯片的功能基本上不了解，各种实验设备不知如何使用。针对这种情况，在上实验课前，应先做好补课工作，然后再进人各阶段的实验。我系采用的是Dais-CMH计算机组成原理实验箱，可以完成6个实验，基本上包括了教材的全部内容。通过验证型实验、综合型和设计型实验，不但巩固了教材上所学的内容，而且学生动脑动手的能力也得到了提高。

3 改革实验教学模式

由于计算机教学的变化和教学内容的增加，多媒体教学作为先进的教学手段是必不可少的。将多媒体教学融人实验教学中，是解决目前课时紧张、实验内容增多的一个可行途径。我们加强了实践教学环节的投人，运用Authware、Flash等软件自行研制开发计算机组成原理配套的实验教学课件。课件具有演示直观，动态感强的特点，易于学生理解；能完成实验的动态显示和模拟仿真，满足了课堂所需要的实验要求，强化了学生的操作技能和理论知识应用能力的培养，提高了学生的自学能力和设计能力。

逐步建立开放性的实验环境（教学时间开放、教学内容开放、实验元器件开放）。传统的教学实验模式下，学生往往被限制在教师事先设定好的诸多限定条件之内，在这样的实验环境和气氛下，学生发挥自身潜能的余地和空间很小。我们允许学生结合课程学习及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案或实验构想，并可在一个较宽松的实验环境和可灵活选择的时间范围内完成。教师积极鼓励学生大胆提出自己的实验思路和构想，尽力创造条件引导和支持他们开展有意义的实验研究。对于其中具有创造性构想的学生及其实验成果，可给予相应的奖励。设置这样的实验环境和条件，有利于培养学生主动学习的能力和创造意识。

4 增加课程设计的实验方式

提高同学对系统的整体认识根据我们到其他学校的调研，有一种有利于提高同学对所学习课程的整体性了解和掌握的方法，就是在课堂教学的第二学期开设与课程相关的课程设计，并将课程设计提高到一票否决的地位（即无论考试成绩如何高，如果课程设计不及格、该课程就不予及格），这样有助于增强同学对系统的整体概念和动手能力，这类综合性课程设计是在第二学期的开始几周，可以不影响正常的实验教学（如计算机组成原理实验要到第5周后才开始），同时也增加了实验设备的使用率，提高了学生的综合设计能力。

5 改革实验教学评价模式

在考核方法上，改变了传统应试教育方式，注重提高学生的综合素质，根据学生实验的综合能力进行评定，我们制定了严格的考核制度。对学生的成绩我们综合其课堂训练、实验验收、实验日志、实验报告、平时开放实验以及实验测试等进行评定。特别是最后的实验测试，对每位同学给出不同的题目，学生必需根据所给题目修改电路、编写测试程序、最后下载到实验箱正确调试出结果。这大大地减少了学生之间抄袭实验的恶劣现象。具体评分标准如下：

实验总成绩（100%）= 平时成绩1（40%）＋平时成绩2（40%）＋测试成绩（20%）；

其中：平时成绩1＝实践操作总成绩（综合考查课堂训练＋实验操作验收，考虑用百分比分等级）；

平时成绩2＝预习报告总成绩（10%）＋实验日志实验报告总成绩（30%）。

6 结束语

实践证明，实验教学不论硬件设备还是实验内容都要不断地改革，任何一种教学设备都不可能完美无缺，都各有利弊，必须从学生的接受能力和实验效果出发，互相补充才能达到良好的教学目的。此外，还必须有领导的支持、有经费保障、有教师的责任感和奉献精神、有学生的积极参与等才能把实验教学搞好。才能真正做到了“软”“硬”结合，为后续课程的学习奠定了基础，起到了承上启下的作用，有利于培养开拓型、创新型高素质专业人才的培养。

参考文献：

[1] 白中英. 计算机组成原理[M]. 北京:科学出版社，2001.

[2] 魏立伟，等. 计算机组成原理实验教学的改革与实践[J]. 科学教育论坛，2005.12.

[3] 赵洋，等. 计算机组成原理实验教学模式改革的实践[J]. 科学信息，2006.7.

计算机组成原理总结 篇4

课 程 论 文

题

目 系

部 专

业 班

级 学生姓名 学

号

计算机组成原理论文 计算机科学与技术 计算机科学与技术 10计本（2）班

2012 年 5 月 16 日

计算机组成原理课程综述

内容概要: 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。从课程的地位来说，它是先导课与后续课之间的重要衔接课程。随着计算机技术的飞速发展，必须保证课程教学内容及实现手段的先进性，才能确保课程教学效果的优秀。因此，在课程教学大纲的制定上，主要依据就是：既要保证学生理解和掌握课程的基本理论和基本概念，又必须保证教学内容的先进性，同时还要注重学生实际动手能力和创新能力的培养和训练，为后续课程的学习奠定坚实的基础。进一步加深了学生对计算机组成结构和工作机理的认识，提高了学生的实际动手能力与创新设计能力。

一：计算机组成原理课程综述

计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”，它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。

这本书摆脱了传统，死板的编写方法，采用从整体框架入手，自顶向下，由表及里，层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述，总线系统等的深入剖析和详细讲解，使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应计算机科学发展的需要，除了叙述基本原理外，书中还增加了新的内容，书中举例力求与当代计算机技术相结合。

二：课程主要内容和基本原理

本课程只要的知识点有常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、alu原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法；可编程逻辑阵列：rom，pla，pal及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示，检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。

多级结构的存储系统综述，主存储器的组成与设计，教学机的内存储器实例，cache存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与dma的请求、响应和处理。

计算机组成原理是计算机专业的基础课。这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。

三：实际应用

随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。

存储器的分类:存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。

主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。

辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。

一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640×1024=655360个字节。

这里简单介绍一下半导体存储器的组成：它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。

1、存储体

存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：2n = N

2、地址选择电路

地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种：(1)单译码方式

它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。(2)双译码方式（或称矩阵译码）

它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵，它的 X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。因此，双译码方式所需要的选择线数目较少，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。

3、读写控制电路

读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。

四：心得体会

自从上了大学后，进入这个专业后才能这么经常的接触到电脑，才能学到有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚，所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得，计算机组成原理确实很难，随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内．在理解掌握基本知识技能的基础上。学习新知识、新技术，很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。

当进入第四章，存储器的学习时，各种问题就不断的出现，尤其在进行存储器容量扩展时，很多的问题都是似懂非懂的，在做题目时，也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中，对于I/O设备与主机交换信息的控制方式中的程序查询方式，程序中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法，这个没太搞懂，像定点运算中的乘法运算和除法运算，又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之，我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程序设计，这个知识点也是不太懂，总的来说这门课程，学得不是很好。可是通过这门课的学习，我也学习到了很多以前不知道的知识：计算机都有些什么硬件，都有哪几类总线，总线在计算机中又扮演着什么角色。计算机中的存储器有哪些等等。让我对计算机有了一个大致的了解。至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。

结语

在这一学期的课程学习中，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

参考文献

1、《计算机组成原理》第二版，唐朔飞 编著，高等教育出版社，2008.1

2、《微型计算机原理与应用》肖金立 编著，电子工业出版社，2003-1

3、计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）清华大学出版社出版

计算机组成原理心得 篇5

计算机组成原理是计算机专业的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的技能。

在计算机诞生并逐步成熟以来，计算机一直被作为大学和 研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期，大规模集成工艺日趋成熟，微芯片上集成的晶体管数一直按每三年翻两番的Moore定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高，而价格也以几何级数下降，以至于以前需花数百万美元的机器变得价值仅为数千美元，至于对性能不高的微处理器芯片而言，仅花数美元就可购到。正因为如此，才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域，乃至走进普通百姓的家 中，也使得计算机的应用范围从科学计算，数据处理等传统领域扩展到办公自动化，多媒体，电子商务，虚拟工厂，远程教育等，遍及社 会，政治，经济，军事，科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。在计算机普及的今天，现代信息技术飞速发展，计算机的应用在政治、经济、文化等方方面面产生了巨大影响。而计算机的知识更新的速度非常的快，这就使得我们这些学计算机的面临着要不断的更新自己关于计算机的知识，以适应市场的需要。

《计算机组成原理》这本书中学到的有关计算机原理方面的知识对我们以后了解计算机以及和计算机打交道，甚至在以后应用计算机时，都可能会有很大的益处，计算机原理的基本知识是不会变的，变也只是会在此基础上，且不会偏离这些最基本的原理，尤其是这本计算机组成原理介绍的计算机原理是一种一般的计算机原理，不是针对某一个特定的机型而介绍的，所以说在这本书中学到 的有关计算机原理方面的知识在大部分的计算机中都是可以应用的。所以以后我们在工作中遇到的计算机的问题都可以用我们在这本书中学到的原理来解释和应用。

课程主要内容包括常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、alu原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法；可编程逻辑阵列：rom，pla，pal及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示，检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。多级结构的存储系统综述，主存储器的组成与设计，教学机的内存储器实例，cache存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与dma的请求、响应和处理。

在学习《计算机组成原理》的过程中，使我认识到学习计算机原理的重要性，通过本书的学习我了解到很多计算机方面的知识，知道计算机有层次结构和组成结构，计算机在各个组成结构的协调工作下完成很多人很难完成的功能。还了解到CPU的工作原理，CPU还可以处理很多突发事件比如：突然断电，死机时保存数据，硬件故障等等，明白了CPU功能的强大，相当于人的大脑功能。在本书的最后章节还讲到了微指令和节拍，深入到CPU内部，让我们更好的知道计算机的工作原理。总之，在这本书中，我学到了非常多的有关计算机方面的知识，使我从一个对计算机一点都不了解的盲人，变成了一个初学者，我从中收益甚多。我个人认为以后的计算机要是改进的话，主要在总线和 CPU 处理功能这两个方面来改进，总线的改进可以增加数据的传送速度和数据的传送量，这正是我们以后要实现的。CPU的处理数据的能力虽然已经很强大了，但是离我们现在对计算机的处理数据要求还有一段距离，CPU的功能仍需要继续改进，其功能的强大直接影响到整个计算机的工作效率。我认为以后的计算机开发主要就在这两个方面，我以后也会在这两个方面下很大的功夫，本书给我了很多很多的有关计算机的知识。

计算机组成原理--实验报告 篇6

实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。

实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。

实验电路：寄存器的作用是用于保存数据的CPTH 用74HC574 来构成寄存器。74HC574 的功能如下：

系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入“Hand......”手动状态。在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述．

将55H写入A寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H

置控制信号为：

按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。将66H写入W寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H

将11H、22H、33H、44H写入R0、R1、R2、R3寄存器将 二进制开关K23-K16，置数据分别为11H、22H、33H、44H 置控制信号为：

K11、K10为10，K1、k0分别为00、01、10、11

并分别按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R0、R1R2R3 的黄色选择指示灯分别亮，放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据被写入寄存器。注意观察：

1.数据是在放开STEP键后改变的，也就是CK的上升沿数据被打入。

2.K1(SB)，K0(SA)用于选择寄存器。

读寄存器

置控制信号为：K11、K10为01，K1、K0为00时，读R0，这时寄存器R0 的红色输出指示灯亮，R0 寄存器的数据送上数据总线。此时数据总线指示灯L7...L0为：00010001.00110011.01000100.寄存器MAR原理图

连接线表 寄存器OUT原理图

寄存器MAR，ST，OUT写工作波形图

K14(MAROE)为0，MAR寄存器中的地址输出，MAR 红色输出指示灯亮。将K14(MAROE)置为1，关闭MAR输出。

将34H写入ST寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据34H

置控制信号为：

按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器ST 的黄色选择指示灯亮，表明选择ST 寄存器。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST 寄存器。将56H写入OUT寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据56H

置控制信号为：

1实验电路：CPTH 中的运算器由一片CPLD实现，有8 种运算，通过S2，S1，S0 来选择，运算数据由寄存器A及寄存器W 给出，运算结果输出到直通门D。

连接线表

按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据33H 被写入W 寄存器。

置下表的控制信号，检验运算器的运算结果

注意观察：

运算器在加上控制信号及数据(A,W)后，立刻给出结果，不须时钟。实验心得：

实验三

PC 实验

实验目的：

1、了解模型机中程序计数器PC的工作原理及其控制方法。

2、了解程序执行过程中顺序和跳转指令的实现方法。

PC 原理图

在CPTH 中，PC+1 由PCOE 取反产生。当RST = 0 时，PC 记数器被清0

当ELP=1 时，LDPC=1，不允许PC被预置 当ELP=0 时，LDPC 由IR3，IR2，Cy，Z确定 当IR3 IR2 = 1 X 时，LDPC=0，PC 被预置

当IR3 IR2 = 0 0 时，LDPC=非Cy，当Cy=1时，PC 被预置 当IR3 IR2 = 0 1 时，LDPC=非Z，当Z=1 时，PC 被预置 连接线表

每置控制信号后，按一下STEP键，观察PC的变化。

实验心得

实验四 存储器EM 实验

实验目的：了解模型机中程序存储器EM 的工作原理及控制方法。

实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，实现程序存储器EM 的读写操作。实验电路：

存储器EM 由一片6116RAM 构成，是用户存放程序和数据的地方。存储器EM 通过一片74HC245 与数据总线相连。存储器EM 的地址可选择由PC或MAR 提供。

存储器EM 的数据输出直接接到指令总线IBUS，指令总线IBUS 的数据还可以来自一片74HC245。当ICOE 为0 时，这片74HC245 输出中断指令B8。

实验1：PC/MAR 输出地址选择

置控制信号为：

0，二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据01H 置控制信号为：

按STEP键, 将地址1 写入MAR

将数据22H写入EM[1] 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据22H 置控制信号为：

按STEP键，将数据22H写入EM[1] 实验3：存储器EM 读实验 将地址0 写入MAR 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据00H 置控制信号为：

按STEP键, 将地址0 写入MAR

5实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验 将地址0写入MAR 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据00H

置控制信号为：

按STEP键，将地址0写入MAR

读EM[0]，写入IR及uPC

置控制信号为：

EM[0]被读出：11H 按STEP键，将EM[0]写入IR及uPC，IR=11H，uPC=10H

7实验五 微程序存储器uM 实验

实验目的：

1、了解微程序控制方式模型机的基本工作原理。

2、了解微程序存储器uM的控制方法。实验要求：利用CPTH 实验仪上的开关做为控制信号，实现微程序存储器uM 的输出功能。

实验电路：

存储器uM 由三片6116RAM 构成，共24 位微指令，采用水平型微指令格式。存储器的地址由uPC 提供, 片选及读信号恒为低, 写信号恒为高.存储器uM 始终输出uPC 指定地址单元的数据。

uM原理图

连接线表

实验1：微程序存储器uM 读出

置控制信号为：K0为1

uM 输出uM[0]的数据

按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据uPC 被加一。uM 输出uM[1]的数据

按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据uPC 被加一。uM 输出uM[2]的数据

实验2：使用实验仪小键盘输入uM

1．连接J1, J2

2．打开电源

1实验六

计算机组成原理课程教学新思路 篇7

1 目前教学中存在的问题

计算机组成原理课程教学一直以理论教学为主，少量实验教学为辅。学生学习过程难度较大，教学效果不理想，目前教学中存在的问题主要表现在以下几个方面。

1.1 教材内容陈旧，缺乏好的教材和课件

当前许多教材的内容已远远落后于计算机体系结构的发展，教学内容的直接应用目标不清晰，学生难以理解课程的直接应用价值。许多教材理论性较强，内容陈旧且知识覆盖面窄，缺乏与前沿技术的结合，教材中的知识点多且杂，学生对课程不感兴趣。另外多数随教材配套课件都是教材内容的简单罗列，内容空洞，对重要及抽象知识点的理解帮助不大，缺乏使用价值，很难激发学生的学习热情。

1.2 教学方法及教学手段落后

教师过分依赖多媒体课件，教学过程中缺乏必要的推理分析，仍然采用长期以来“灌输式”的教学方法，没有充分调动学生的主观能动性，忽略了学生的主体地位。多数教师在教学中缺少理论与实践相结合的具体内容，授课枯燥，内容抽象。

1.3 实践性环节薄弱

实验条件落后，实验内容与讲授内容不匹配，课程实验多以验证型实验为主，知识点的讲授缺乏有效载体，学生学习难度大；实践课成绩评定方式单一，缺少科学性；学生实际动手能力和创新能力的培养和训练不足，不能突出学校的人才培养目标和教学特色。

1.4 部分授课教师本身缺乏计算机硬件方面的设计和工程经历，对课程知识点和精髓的理解深度不够

2 课程教学改革新思路

2.1 教学内容的改革思路

课程教学内容的选择是关键，教材只是一个教学内容的框架，讲授课程不能没有取舍而照本宣科，对于教材中较陈旧的内容要大胆地舍去，新的内容有选择地溶入到课堂，但也不能为了突出所谓的先进和新颖，把层出不穷的新技术不加选择地加入教学内容。如随着计算机流水技术的不断发展变化，计算机的指令周期、机器周期和时钟周期的概念也在发展变化，过去强调一个指令周期由若干个机器周期构成，一个机器周期又包含若干个时钟周期，而现在随着标量或超标量流水线的出现，一个时钟周期就可能执行一条指令甚至是多条指令。C P U的结构除了引入多级Cache外，还引入了多核结构，这就使得相应的教材内容要进行变化，就要求教师在讲解这些内容时要加入标量、超标量及多核结构的内容，来系统讲解这几个周期之间的关系。总之教师应该按照学校的总体办学要求、人才培养的目标、具备的教学条件、学生的实际水平和教师的具体情况，在保证完成教学大纲基本要求的前提下，做出合理的选择，突出自己的教学特色。依据计算机组成原理教学大纲，要把最基本的内容讲精、讲透。针对某1本教材，如唐朔飞老师的《计算机组成原理》，有的教学内容可以让学生自学，独立思考，完成教师提出的问题；有的教学内容必须精讲精练，而且要做一定的习题量，完成知识点的掌握。也就是以一本教材为主线，针对某个知识点有取舍地加入其他教材内容。另外，要把握好不同课程之间的衔接，在开设计算机组成原理课程之前，一定要先学习它的先导课程，如计算机组装与维护、数字逻辑电路、汇编语言等。同时要根据学校不同的办学目标和办学性质，针对不同的教学对象，可以把教学内容实施方案分为科学型、工程型、应用型，不同的教学对象选择不同的内容实施方案，具体的实施方案建议查看参考文献1的内容。

在完善课堂教学内容的同时还要加强实践教学的改革，提高课程的实际教学效果。实践教学要为教学目标服务，要与理论课程教学内容相结合，体现课程的特点，体现课程的内容要求。针对计算机组成原理这门课程，笔者认为主要应做好课程设计和课程实验。课程实验要分为课内实验和独立实验2种，课内实验主要指在理论课内含有的实验，主要用来使学生更好地掌握理论课上所讲的内容；独立实验是与理论课程内容相对应，其独立性较强、复杂度更高。实验要紧密结合课堂理论教学内容，着眼于帮助学生加深理论教学内容的理解，培养学生实践操作能力及创新能力，设计一组难度适中的实验题目。课程实验设计要遵循以下原则：⑴目标性原则。紧紧围绕课程教学目标，注重实践能力的培养。⑵系统化原则。按照组成课程实验教学的各个分实验的地位、作用及相互之间的内在联系不，使各个分实验做到相互衔接、彼此关联，贯穿于课程学习的全过程。⑶规范化原则。要规范实验的内容、形式，制定出相应的考核标准和要求。

在完成课程实验的基础上要进一步完善课程设计，因为仅仅依靠课程实验的内容很难系统地培养学生综合运用所学知识的能力，课程设计可以激发学生学习知识的主动性和创造性，开设课程设计使学生不仅对学科技术及其发展有比较全面的认识，而且对一些新的领域或跨学科的知识以及各学科之间的联系有比较多的了解，能给学生一个整体的概念，有利于个性的培养和学科综合能力的提高。另外，通过课程设计可以较好的解决目前课程设置、教学实验内容和学时限制方面的所存在的诸多问题。

2.2 教学手段的改革思路

教学手段是制约教学质量、教学模式的重要因素，传统的教学手段是“粉笔+黑板”，书写黑板要占用很多课堂时间，学生不感兴趣且效率低下。目前大多高校教师都已能充分运用多媒体、网络等技术来改变传统教学的局限与不足，课件教学已经成为最主要的教学手段，但又出现了另外的极端，很多教师过分的依赖幻灯片，出现读课件的情况严重。由于采用课件使教学过程速度过快，学生没有思考时间跟不上教师的讲解。通过实践证明，采用“课件+黑板+网络”的教学手段，能得到较好的教学效果。授课的部分内容(如：例题、原理图、表、信号动态流向）在课件上出现，通过比较生动的画面，把原本只能通过抽象思维的计算机内部传递过程、控制状态传递等内容通过直观的方式展现出来，把抽象思维和直观观察紧密结合。理论推导等细节部分在黑板上给予适当补充，在细节推理过程中要给学生有充分的思考时间。给出一个新的内容后，马上要紧跟一个具体例子，加深学生对新的知识点的理解。另外要有效利用网络教学资源，充分发挥虚拟教室、远程教学、分布式教学等现代化教学技术的作用，最好建立网上课程教学系统，把教学课件、电子教案、习题、答疑等放在教学系统上进行，可以大大节约课堂时间，使学生的课余时间也得到了充分利用。组织教研室教师在网上进行作业批改，辅导答疑，可以大大提高工作效率。所以笔者认为使用课件教学的同时决不能完全摒弃黑板，要把课件、黑板、网络进行有机的结合可以得到较好的教学效果。

2.3 教学方法的改革思路

计算机组成原理课程的理论性较强，重点难点较多，内容抽象不易理解，教学过程主要是引导学生对知识点的深入理解，培养学生抽象思维能力和对基本知识掌握。教学过程中培养学生的兴趣是至关重要的，所以笔者主张在课堂教学中贯彻兴趣驱动和任务驱动的教学思想，激发学生的学习兴趣，建立以学生为主体的教学模式，充分发挥学生的自学能力和团队协作能力。教师在教学中应起组织、引导、答疑的作用，从知识的传授者、教学的组织领导者转变成为学习过程中的咨询者、指导者，充分调动学生学习的能动性，使学生变被动学习为主动学习。这个转变就要求教师要充分备好课，要把知识点在脑海里真正消化，把教学内容变成自己的语言，使学生感到这些知识是从教师大脑思维中自然流出的，使学生与教师在“教”与“学”的过程中达到同步，在教师的引导与启发下去积极思考问题。这不仅提高了学生的学习兴趣，更重要的是能培养他们发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。

2.4 考核方式的改革思路

计算机组成原理课的传统考核方式是通过1次期中或期末考试作为学生的学业成绩，缺乏过程管理，笔者通过近几年的教学过程已深深感觉到这一考核方式的弊端。此课程的考核应该建立多元化考核评价体系，要特别注重实验环节的考核方式，构建过程化的实验考核体系，实行平时成绩和实验环节成绩、竞赛成绩、兴趣小组活动成绩和期末考试成绩相结合的评价方式，以全面考核学生的学习效果和综合素质，防止死记硬背的机械化学习，对学生的学习起到良好的导向作用。

平时成绩：由任课教师根据学生平时作业，平时问答，课堂表现等进行评价。

实验环节成绩：在传统的实验课考核的基础上，加入随机检查的成绩评定方式。随机检查是当学生在实验时，对学生进行随机的提问，让其简述实验步骤及目的。学生的每个实验项目均必须有教师验收检查并给出成绩，最后把出勤情况、预习实验完成情况、实验操作过程、提问回答情况、实验报告等实验项目成绩综合后给出每个学生的实验环节成绩。

期末成绩：是全面综合的课程知识考试，教师组织试卷时应严格按照课程教学大纲要求进行，既要考查学生对基本理论、基础知识的掌握程度，更要检查学生创新思维、分析问题及解决问题的能力，试卷要有较大覆盖面，评卷要客观公正，实行流水评卷。多元化评定成绩可全面反映学生的实际能力，激发学生完成平时作业、回答提问的积极性，保持了学生掌握知识的连贯性和持续性。

3 结束语

计算机组成原理课程的教学改革需要长期的研究探索和实践，研究并实践一种有效的教学模式，对帮助学生从微观层面掌握本课程的知识单元，从宏观层面建立该课程知识体系，进而培养学生关于计算机硬件系统的认知能力、设计能力和创新能力，具有重要的作用。通过对目前此课程实际教学中存在的问题分析，分别从教学内容、教学手段、教学方法、考核方式等方面提出了一系列的解决方案和改革思路，这些改革思路在实际教学中取得了良好的教学效果。

摘要：计算机组成原理课程是计算机专业本科阶段极其重要的核心课程,内容多且难度大,在计算机专业课程体系中起着承上启下的作用。本文指出了目前课程教学中存在的问题,分别从教学内容、教学手段、教学方法、考核方式等方面提出了一系列的新思路,通过实践证明这些新思路在实际教学过程中是行之有效的。

关键词：计算机组成原理,课程教学,新思路

参考文献

[1]蒋宗礼.高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M].北京:高等教育出版社,2009

[2]计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M].北京:清华大学出版社,2009

[3]白中英.计算机组成原理[M].北京:中国科学出版社,2009

计算机组成原理第答案 篇8

关键词： 《计算机组成原理》 工程思维 教学探索

《计算机组成原理》是计算机科学与技术及信息类相关专业的一门核心课程，这门课程不针对具体机型，而是从计算机系统的组成和结构角度讲述计算机的基本原理，对计算机系统的硬件设计具有理论指导意义。这门课程涉及的基础理论、基本概念较多，有较强的理论性，如果采用一般的教学方法，学生学习起来感到难懂和枯燥，是公认的学习难度和教学难度较高的一门课程。

如何让学生提高对这门课程的学习兴趣、积极思考，努力投入的硬件知识的学习中，我在十多年的课程教学和科研实践中，探索从“工程思维”的角度引领课程教学，取得较好的教学效果，受到学生的欢迎。

一、《计算机组成原理》课程定位

首先，计算机科学与技术专业是一个工科类的专业，它是在计算机这个工业产品出现后，随着计算机软件、硬件技术飞速发展和广泛应用，从而诞生的一个新兴专业。计算机技术的理论、基本原理都和工程技术密不可分。《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业中有关硬件部分的核心基础课程。

从产品设计的角度看，计算机硬件设计本身就是一个工程项目或者工业产品，《计算机组成原理》涉及的理论、原理都是在计算机产品发展过程中总结、归纳、提升出来的。所以在学习这门课程时，不能用一种纯理论的学习方法学习，而是要用一种“工程思维”的方式学习。比如在工程设计过程中，不能只考虑产品的性能，而是要考虑产品功能的扩展性、可维护性、产品性价比。《计算机组成原理》课程中的总线技术、Cache技术都体现了这样一种设计思想和理念。同时计算机的硬件结构随着现代电子技术的不断进步在不断改变，《计算机组成原理》课程内容不断更新。

由于计算机硬件是和工程实际紧密相连的，作为指导计算机硬件设计的《计算机组成原理》这门课程就不能像《高等数学》、《数据结构》、《数字逻辑》等课程一样，只是偏重从理论上讲解，而是要从工程设计的角度讲解才能使得学生听得懂、有兴趣，同时也有更深刻的理解。

二、“工程思维”引领教学的具体实践

用工程思维的方式引领《计算机组成原理》课程教学，是指要求学生站在一个工程师的角度思考如何设计一个计算机系统？在设计一个计算机系统时需要解决哪些问题？把整个课程的知识点融入项目设计中。这样就带出目前计算机系统是如何解决这些问题的？通过老师在学生积极思考后的讲解，从而学到相关的理论和方法。

这种以“工程思维”作为引领的教学方法的好处是真正激发学生的兴趣，使得学生带着问题学习。在学习过程中不是死记硬背一些知识点，而是结合问题实质提出解决问题的方案，真正调动学生的主动性，增强学习效果。最重要的是，通过这种方法学生形成一种“工程思维”的方式，了解工程项目的设计思路和设计理念，为学生今后成为合格的工程师打好基础。

由于目前在校的大学生，都是从学校到学校，几乎没有任何工程设计实践的概念，所以在教学中要不断强化学生的这种意识。

下面我以计算机中数据表示这一节为例，具体介绍“工程思维”引领的教学方法。

在这节中我们首先会告诉学生计算机采用的是二进制。大多数学生知道计算机使用二进制，但到底是怎么回事是模糊的。这时我们结合计算机主板电路告诉学生：计算机使用二进制是因为二进制是最简单的数制，在电路上只要“0”和“1”两种电平状态表示，世界上第一台电子计算机设计时开始是用的十进制，是工程师们的不断实践，发现用二进制设计电路更简单、可靠，因而改进成二进制，这样生活中的十进制数，如果要用计算机处理，必须转换成二进制。

这时学生会疑惑，那计算机既然使用二进制，为什么要学习十六进制？我们接着会告诉学生：这是因为我们在实际研发计算机产品过程中如果书写二进制，一个简单的十进制数用二进制表示会很长，这样工程师在书写过程中很容易出错，转换成十六进制后书写简单得多，而且二进制和十六进制相互转换方法也简单。

我们会继续提问学生：生活中的十进制数可以通过转换成二进制由计算机处理，但生活中还有正数和负数呢？计算机又该如何解决符号问题呢？这样顺势讲解有符号数和无符号数在计算机中的表示。

计算机解决了符号问题，计算机的设计师们面临的问题如何解决小数点问题呢？我们又从这个角度讲解定点数和浮点数的表示，告诉学生工程师们是如何巧妙解决计算机中小数点的表示问题。

接下来讲解数据的原码、反码、补码时学生会疑惑：不是有二进制了吗？原码表示不是很好吗？为什么又要学习补码呢？这时我们会告诉学生：计算机开始设计时是用原码，但是发现，如果计算机用原码设计加法电路时会很麻烦，你必须先比较被加数和加数的符号，然后才能确定是做加法而是做减法，而且运算结果的符号要单独处理。如果在计算机的运算电路中采用补码，其加法、减法会统一成加法，符号位可以参与运算，在不溢出的情况下结果正确。在课堂上，通过一个原码加法和补码加法的例子，学生感到补码加法的神奇，激发浓厚的学习兴趣。

另外在《计算机组成原理》课程讲解“系统总线”一章时，我们结合实际产品中的PCI-E和USB总线，告诉学生如果产品设计过程中使用“总线”方法连接计算机各个部件比用“分散连接”方法连接各个部件，产品的扩展性、易维护性会好得多，这是会计算机系统会广泛采用总线的原因。这种从“工程思维”角度切入的教学，使得理论变得生动有趣，不再枯燥无味。

在讲授“存储器系统”一章的“存储器的层次结构”时，Cache技术涉及工程设计的思想，也就是说这些设计理论都是为了实现产品的性价比，解决存储器速度、容量、价格的矛盾。这些课程的讲解如果不结合“工程思维”，不强调工程设计意识，对于从未参与实际设计过产品的大学生们是很难理解和意识到的。

总之，如果我们带着学生以一个工程师的角色，学习和了解计算机硬件在发展过程中出现的理论、形成的概念和解决方案，这样学生在学习过程中的参与意识会强得多，学习兴趣会浓厚得多。这种站在更高角度来学习的《计算机组成原理》，可以培养学生工程设计的意识，为学生们毕业后从事产品设计、项目开发都打下良好的基础。

三、结语

根据美国工程教育协会的定义：工程是一种把科学和数学原理、经验、判断和常识用到造福人类的产品制造中的艺术，是生产某种技术产品或系统以满足特定需要的过程。计算机就是这样一种产品或系统。所以在和计算机有关的专业知识学习中应用“工程思维”引领是一种必然，我们需要探索“工程思维”在计算机硬件学习中的价值，以增强教学效果，同时使得学生通过课程学习获得未来工作中需要的工程思维方式和工程设计能力。

参考文献：

[1]姚爱红，武俊鹏，李丽洁，李静梅，张国印.“计算机组成原理”教学改革与实践[J].计算机教育，2011（10）：37-39.

[2]王荣良.信息技术课程之工程思维辨析[J].中国教育技术装备，2012（7）：24-26.