计算机操作系统原理

计算机操作系统原理（精选12篇）

计算机操作系统原理 篇1

操作系统是计算机专业课程体系中的专业基础课程，课程的教学目的是使学生通过课程的学习，理解操作系统的基本概念、主要功能和设计原理，掌握常用操作系统的使用和管理方法。随着时代发展，出现了一些源代码开放的操作系统，比如MINIX操作系统和LINUX操作系统等，对操作系统的教学提出了新的要求。现有的教学内容、实践环节等都已经不能满足实际的要求，因此需要对操作系统的课程教学进行必要的改革，使其符合信息技术的发展和实际需要。

1、课程内容及教学存在的问题

1.1 教学内容理论与实践脱节严重

在教学实践中，我们深刻体会到，对于操作系统这样一门实用性和实践性都很强的课程，如果只是单纯的介绍它的基本原理和基本概念，很难有非常理想的教学效果。一个连创建进程的函数都没有用过的人，很难想象他能对进程与线程之间的区别有真正的了解。同样，一个没有分析过内存分配源代码的人，也很难对虚拟存储管理有太多深入的理解。而当前操作系统教学的重点主要放在理论教学上，实践环节薄弱。长期以来，操作系统实验主要是一些验证性实验。实验教学内容老化，手段单一，学生觉得枯燥无味，实验兴趣不大，而且实验教学内容学时数偏少，学生只是接触了一些皮毛，根本达不到培养学生的科研能力和探索精神的要求。

目前，国内高校操作系统实验教学的内容一般包括3种类型：使用操作系统、模拟实现操作系统、设计操作系统。由于教学内容理论性太强，缺乏对某一具体操作系统的介绍和分析，大多数学生在做操作系统实验的过程中，往往不知道该如何下手。许多操作系统的实验更像是在做数据结构的习题，能够帮助理解操作系统某一功能或机制的内容几乎没有。学生做的有针对性的实验太少，缺少课程学习心得，缺少课程设计环节，学生参与科研的机会少，这些均不利于学生创新能力的培养。偏理论而轻实践，或者说，实践内容不合理是当前操作系统教学过程中一个最突出的问题。

1.2 先行课和后继课开得不够合理

有些学校较早开设操作系统原理课程，甚至把操作系统课程开在计算机组成原理、数据结构或程序设计课程之前，无形中给这门课程的教学和学习带来了不便，使得实践环节落空。由于操作系统和计算机硬件以及软件设计的联系都比较密切，缺少了这些前导课程的学习，可以想见，学生只会把操作系统原理看作是"空洞"而枯燥的理论。

1.3 教学内容与其他课程割裂比较严重

有些课程与操作系统联系比较紧密，可是在学习时却联系不够紧密。例如操作系统与计算机组成原理、操作系统的课程设计与数据结构及程序设计等课程割裂的情况也较为严重，使得学生不能融会贯通，理解起来难，实践起来更难。

1.4 教师和学生对操作系统课程不够重视

由于操作系统课程是一门综合性较强的课程，对学生对教师要求都较高。它要求教师必须具有较全面的知识，能够熟练掌握操作系统，懂得操作系统原理、懂得硬件工作原理、熟悉软硬件编程；对学生综合知识要求也比较高，特别是编程方面，有些教师认为对学生要求这么高的课程学生很难独立完成，就对学生降低要求，忽视实验环节。又由于操作系统不像其他应用软件，学习后会有立竿见影的效果，例如学习了Flash就会设计一个简单的动画，而学习了操作系统后要求学生设计一个操作系统是难以实现的。因此，许多学生不重视操作系统，认为学不学没有太大的关系。

1.5 教学方法、教学手段比较单一

主要采用课堂授课方式，以课堂讲授为主，形成一种"灌输式"教学方法。着重老师教，学生思考比较少，实践更少。启发式、讨论式的教学方法较少被采用，课堂缺乏互动，课后缺乏实践。

针对以上在教学中存在的实际问题，笔者认为，操作系统的教学改革应主要从以下三个方面进行：一是选择合适的教材和合理安排教学内容；二是对教学计划和教学方式的改进；三是合理制定操作系统实习项目的内容。

2、教材和课程内容的选取

结合IEEE和ACM推出的"Computer Curricula 2001"，以及"中国计算机科技与技术学科教程2002"，操作系统课程设置不仅要强调操作系统实现的功能，更应该强调它的功能是如何设计和实现的。目前国内大学的操作系统教材多数偏重于理论教学，基本上按照操作系统提供的几大管理功能来组织教材内容，讲述的都是操作系统某一功能设计的理论，几乎不涉及一个具体操作系统的实现细节。而一本好的操作系统教材应当是在理论教学和实践环节中有一个好的折中。这种安排不仅可让学生了解操作系统的基本原理，而且可让学生了解到这些基本原理是如何应用到真实的操作系统中去的。在教材中应当有对某一具体操作系统，比如MINIX或LINUX操作系统较为详细的分析，这样学生才不会陷于空洞的理论当中，也能激发学生研究操作系统的兴趣。

目前有许多的有关LINUX操作系统源代码进行分析的书籍，笔者认为，这些教材并不适用于高校当中的有关操作系统方面的教材。原因如下：1、操作系统内容庞杂，涉及面广，如果要理解书中的内容，必须具备对具体的硬件平台的相关知识，比如对INTEL处理器的结构和指令系统要有相当的熟悉程度。而这些内容在当前的高校计算机原理课程里面并没有体现。缺乏相关的知识做准备，学生很难理解书中源代码的意思，很容易使学生产生受挫感，从而失去学习的兴趣。事实上，全面的阅读LINUX的源代码是一件几乎不可能完全的任务，不要纠緾于代码的实现细节当中，否则很难在有限的时间内掌握操作系统原理。2、掌握必要的理论是必须的。而在这些书籍里面，对操作系统设计理论的描述又显的单薄。有许多非常重要的思想思考方法包含在操作系统的设计理论当中。比如进程的调度算法，还有实存管理当中的存储分配算法，这些算法反映的思考方法是非常值得学习的。通过理论的学习，可以激发学生的创新能力，因为理论是创新的根本。

理论和实践的平衡是选择操作系统教材中需要重点考虑的因素。一本好的操作系统教材应当兼顾这两方面的内容，从而实现理论指导实践，实践又加深对理论理解的效果。南京大学孙钟秀老师编写的操作系统教科书就是一本很好的教材。

3、教学计划和教学方式的改革

在教学计划的制定中，需要加强实践教学的力度，让一种具体的操作系统，比如LINUX操作系统始终贯穿于教学的各个环节。同样也需要合理的分配各章节的教学课时。要加强实践教学，就需要在教学计划制定过程中，根据学生的情况增加一些对某一具体操作系统讲解的部分。使学生熟悉1～2种操作系统的用户接口。比如在讲解进程一章时，就可以给学生介绍LINUX操作系统提供的关于进程的系统调用接口，比如fork () 、kill () 、sleep () 、wait () 函数等等。学生在掌握了这些有关的知识之后，会有助于加深对进程管理方面的理解，并且在以后的实践过程中，知道如何下手。同样在讲解到存储管理技术时，特别是虚拟存储管理技术时，需要给学生补充一些有关INTEL处理器对存储管理的支持。根据我们的经验，在讲解操作系统的存储管理部分时，学生往往难以区分哪些是硬件提供的对存储管理的支持，哪些是操作系统需要实现的功能。这就需要教师做一些详细的讲解，只有这样，学生在结合教材上讲解的理论时才能有更加深的理解。所以在制订教学计划的时候，需要考虑到这些和学生实践结合的较为紧密的课程内容。在设计教学内容和课时安排上应当有所取舍。比如操作系统理论中，进程管理和存储管理是重中之中，应当使学生对这些章节有深刻的理解，分配的课时就应当多一些。

传统的操作系统原理教学以课堂讲授为主，形成了一种"灌输式"的教学方法。主要的原因仍然在于教学内容理论性太强，学生没有机会参与到教学过程中，不能产生教学过程与学生的互动。要让学生能够积极主动的参与到教学过程中，就必须结合实践教学给学生适当难度的任务，只有这样，学生才能在完成任务的过程中产生满足感，从而对操作系统产生兴趣。比如，在讲解进程时，可以让学生编写进程创建的一些小程序，同时鼓励学生去阅读部分有关的进程调度方面的源代码，并写出阅读报告。同样在讲解文件系统方面的内容时，则可以让学生去写一些文件操作的一些小程序，比如统计文件单词个数的程序等等。学生学习的过程是一个循序渐进的过程，只有调动了学生自身的积极性，才能学习好课程。

同时，笔者认为，在课堂教学之外引导学生"自学"也是非常重要的。通过与理论课教学内容相结合，安排学生自己剖析实例操作系统源程序中相应的功能模块，要求学生给出详细注释和流程图，以检验其学习效果。教师通过提供源信息 (源程序、指导性框图、思考题) 、个别答疑并组织学生专题讨论的形式成为学习的帮助者、促进者。而此时要求学生独立思考、分析问题，成为信息加工的主体。这一教学过程正是以学生为中心的现代教育思想的体现。

4、合理的制定操作系统实习项目的内容

课程实习是教学活动的重要环节。实习不仅仅是对理论的验证，重要的是技术训练和能力培养，包括动手能力、分析、解决问题能力、协作能力等。它可以弥补课堂教学的不足，加深对理论过程的理解，启发学生深入思考，敢于创新，达到良好的理论联系实际的教学效果。对于操作系统课程，如果没有有力的实践环节加以配套支持，学生学完操作系统之后，仍然对操作系统究竟如何实现感受到茫然，难于真正掌握其设计技术。操作系统的实习有操作系统实验和操作系统课程设计两个内容，实验应该与课堂讲授同步进行，而课程设计部分应独立进行。

操作系统的实验平台可以选择MINIX操作系统或LINUX操作系统。上述系统源代码公开，且结构简洁明了，因此可作为学生剖析的对象。再者，上述系统易于修改，并提供自编译功能，因此学生可以对原代码进行修改，重新编译后执行，以便对实验加以验证。这要求在教学过程中始终贯穿某一具体的操作系统。在操作系统的实验、实习过程中要根据学生的实际情况布置适当难度的课程设计。操作系统是最复杂的软件系统之一，它涉及了计算机的方方面面，如果学生缺乏对某一方面知识的了解，要让学生在有限的时间之内完成课程设计是有很大难度的。笔者认为，最主要的就是"度"的把握。如果课程设计布置的过于简单，比如只是让学生去使用操作系统提供的API接口，那么学生很难真正的理解操作系统某一方面的功能是如何实现的；但如果过于复杂，比如让学生去写一个存储管理程序的替代算法，那也有些勉为其难了。学习完操作系统以后，并不能使学生真正去编写一个实用的操作系统，那还需要有太多的内容需要学习。但通过课程设计或实习，可以使学生从整体上把握操作系统的设计原理以及某一方面的较为具体的设计细节。

课程设计方面，也可以让学生阅读一部分的系统源代码，并要求学生做出源代码的注释，写出相关的实习报告。比如LINUX系统中对进程管理部分的代码等等。总之，通过课程设计，让学生真正的走入操作系统的内部，对操作系统的设计有总体的把握。

5、师资队伍建设

要培养高素质的学生，必须要有高素质的教师队伍。操作系统的授课教师需要掌握的计算机专业知识尤为全面和熟练。硬件方面，除了对计算机原理、微机原理非常熟悉之外，还需要对某一特定硬件平台，如INTEL处理器的资料熟悉和了解。软件方面，需要数据结构，高级语言，汇编语言及部分编译知识的充分理解。只有这样，才能够全面的把握教学的内容。所以对高校在师资队伍的建设方面也提出了要求。教师是教学过程的组织者，只有组织者的能力和水平得到提高，才能有较好的教育效果。

教学质量的提高是我们每个教育工作者永恒的主题。操作系统的课程建设不仅需要我们不断钻研计算机理论，跟上计算机科学发展的步伐，而且要求我们在现代教育技术和现代教育理论的研究上做出不懈的努力。笔者在本文中对计算机操作系统教学改革的几点建议，也需在实践中不断完善。

摘要：针对当前操作系统课程教学中存在的问题及信息技术的新发展对计算机操作系统的更高要求, 文章探讨了改革现有操作系统教学模式的思路和方法, 提出了若干提高操作系统教学效果的建议, 以适应教学改革的需要。

关键词：操作系统,课程建设,教学改革

参考文献

[1]周湘贞, 曾宪权《操作系统原理与实践教程》[M]清华大学出版社2006

[2]黄延辉, 许倩霞操作系统课程建设的探索[J]桂林电子工业学院学报, 2004, (2) :91-93

[3]肖竞华, 陈建勋计算机操作系统教学改革探索与实践[J]高等理科教育, 2007, (3) 68-70

[4]杨卉, 刘维民, 王陆《计算机操作系统》课程教学探讨[J]首都师范大学学报 (自然科学版) , 1999, (1) 26-29

计算机操作系统原理 篇2

一、选择题

1.下列数中最大的数是（A）。A．（10011001）2 B。（227）8 C。（98）16 D。（152）10 2.下列有关运算器的描述中，（C）是正确的。

A.只做算术运算，不做逻辑运算 B.只做加法

C.能暂时存放运算结果 D.既做算术运算，又做逻辑运算 3.透明性是指（A）。

A．某一事物或属性实际存在，但从某种角度来看好象不存在，或者说看不出来。B．某一事物或属性不存在，但感觉好象存在，或者说看起来存在。

C．某一事物或属性实际存在，但从任何角度来看好象不存在，或者说看不出来。D．某一事物或属性不存在，但从某种角度来看好象存在，或者说看起来存在。4.浮点数中尾数的位数主要影响（D）。A．可表示数在数轴上分布的离散程度 B．可表示数的范围和精度 C．可表示数的范围 D．可表示数的精度

5.I/O的系统结构直接影响计算机系统的性能，包括主存、CPU利用率、（D）、I/O速度和系统的兼容性等。

A．指令执行速度 B．I/O访问速度 C．系统总线 D．系统吞吐量

6.设由M1和M2构成二级存储层次，其空间关系为CPU－M1－M2，则下列关于命中率H的描述中正确的是(A)。

A．命中率H是CPU产生的逻辑地址能在M1中访问到的概率 B．命中率H是CPU产生的逻辑地址能在M2中访问到的概率

C．命中率H是CPU产生的逻辑地址能在M1或M2中访问到的最大概率 D．命中率H是CPU产生的逻辑地址能在M1或M2中访问到的最小概率 7.设置“相关专用通路”解决通用寄存器数相关问题的代价是（D）。A．浪费人力 B．浪费财力 C．降低速度 D．增加设备 8.CPU主要包括（B）。

A.控制器 B.控制器、运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU和主存 9.设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，这种寻址方式的有效地址为（A）。

A.EA=(X)+D B.EA=(X)+(D)C.EA=((X)+D)D.EA=((X)+(D))10.定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是（A）。15 15 15 A-2~ +（2-1）B-（2–1）~ +（2–1）15 15 15 15C-（2+1）~ +2D-2 ~ +2 11.交叉存贮器实质上是一种（A）。A 模块式存贮器，它能并行执行多个独立的读写操作 B 模块式存贮器, 它能串行执行多个独立的读写操作

C 整体式存贮器，它能并行执行一个独立的读写操作 D 整体式存贮器，它能串行执行多个独立的读写操作

12.流水CPU 是由一系列叫做“段”的处理线路所组成，和具有m个并行部件的CPU相比，一个 m段流水CPU（A）。

A 具备同等水平的吞吐能力 B不具备同等水平的吞吐能力 C 吞吐能力大于前者的吞吐能力 D吞吐能力小于前者的吞吐能力 13.CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量为（B）。A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 14.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用（B）。A 通用寄存器 B 堆栈 C 存储器 D 外存 15.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（B）。A.每一条机器指令由一条微指令来执行

B.每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行 C.每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D.一条微指令由若干条机器指令组成

16.目前我们所说的个人台式商用机属于（D）。

A.巨型机 B.中型机 C.小型机 D.微型机 17.EPROM是指（D）。

A.读写存储器 B.只读存储器

C.可编程的只读存储器 D.光擦除可编程的只读存储器 18.设［X］补=1.x1x2x3x4，当满足（A）时，X >-1/2成立。

Ａ．x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1 Ｂ．x1必须为1，x2x3x4任意 Ｃ．x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1 Ｄ．x1必须为0，x2x3x4任意 19.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是（C）。A.增加内存容量 B.提高内存可靠性

C.解决CPU和主存之间的速度匹配问题 D.增加内存容量，同时加快存取速度 20.系统总线中地址线的功能是（D）。

A.用于选择主存单元地址 B.用于选择进行信息传输的设备

C.用于选择外存地址 D.用于指定主存和I/O设备接口电路的地址 21.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用（D）的时间。

A.一个指令周期 B.一个机器周期 C.一个时钟周期 D.一个存储周期 22.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是（C）。A 阶符与数符相同为规格化数 B 阶符与数符相异为规格化数

C 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数 D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数

23.用某个寄存器中操作数的寻址方式称为（C）寻址。A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接 24.同步控制是（C）。A 只适用于CPU控制的方式 B 只适用于外围设备控制的方式 C 由统一时序信号控制的方式 D 所有指令执行时间都相同的方式

25.汇编语言程序经（）的（）转换成机器语言程序。A A．汇编程序，翻译 B．编译程序，解释 C．微指令程序，解释 D．应用程序包，翻译

26.透明性是指客观存在的事物或属性（D）看不到。A．从软件角度 B．从硬件角度 C．从任何角度 D．从某种角度 27.（B）是计算机实现研究的内容。A．寄存器组织 B．器件技术

C．I/O结构 D．专用部件的设置

28.数据表示指的是能由（A）直接识别和引用的数据类型。A．硬件 B．软件 C．机器语言 D．数据结构

29.为避免浮点数运算中因对阶造成的精度和有效值的过多损失，在机器中阶码一般采用（D）进制。

A．十六进制 B．十进制 C．八进制 D．二进制

30.低性能单用户计算机I/O系统的设计主要考虑解决好（A）在速度上的巨大差距。A．CPU、主存、I/O设备

B．CPU、I/O设备、磁盘控制器

C．磁盘控制器、设备控制器、总线控制器 D．硬盘、软盘、光盘

二、填空题

1．总线按用途分为 和 两类。专用，非专用

2．段页式存储管理是把 机械等分成固定大小的页，按模块分成段，每个段又分成与主存页面大小相同的页。主存，程序 3．在流水线相关处理中，采用异步流动会产生 和。“写-写相关” “先读后写相关”

4．主存储器的性能指标主要是__________、__________、存储周期和存储器带宽。

存储容量 存取时间

5．运算器的两个主要功能是：__________，__________。算术运算 逻辑运算

6．存储器和CPU连接时，要完成__________的连接；__________的连接和__________的连接，方能正常工作。地址线 数据线 控制线

7．虚拟存储器指的是__________层次，它给用户提供了一个比实际__________空间大得多的__________空间.主存— 外存 主存 虚拟地址

8.计算机硬件由___ ____、__ _____、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。运算器，控制器

9.八进制数37.4Q转换成二进制数为__________。11111.1B 10.在浮点加减法运算过程中，在需要_________或__________时，尾数向右移位。

对阶，向右规格化

11.指令通常由_________和__________两部分组成。操作码，地址码 12.要组成容量为4K*8位的存储器，需要_____片4K*1位的静态RAM芯片并联，或者需要__ _片1K*8位的静态RAM芯片串联。8，4 13.根据目前常用的存储介质可以把存储器分为___________、_________和光存储器三种。磁表面存储器，半导体存储器

14.主机CPU和IOP之间的通信，原则上是通过共享_________来实现的。主存储器 15．DMA数据传送过程可以分为________、数据块传送和__________三个阶段。传送前预处理，传送后处理

16.汉字在计算机内部存储、传输和检索的代码称为汉字______，汉字输入码到该代码的变换由______来完成。内码，代码转换程序

17.显示器的刷新存储器（或称显示缓冲器）的容量是由_________和_________决定的。图象分辨率，灰度级

18.80386支撑的两种操作方式是_______和________。实方式，保护方式 19．磁表面存储器主要技术指标有______、______、______、数据传输率。存储密度、存储容量、平均存取时间

20.主机CPU和IOP之间的通信，原则上是通过共享_________来实现的。主存储器

三、问答题

1． 软件和硬件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？ 答：（1）等效性：软件和硬件在逻辑功能上是等效的。

（2）软件的功能可用硬件或固件完成。（3）硬件的功能也可用软件模拟完成。

（4）不等效性：软件和硬件实现的性能价格比不同，实现的难易程度不同。

2． Huffman压缩概念的基本思想是什么？

答：Huffman压缩概念的基本思想是：当各种事件发生概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数来表示，而对发生概率较低的事件，允许用较长的位数来表示。

3． 什么是中断源？简要说明中断分类的目的。答：（1）中断源：引起中断的来源。

（2）中断分类目的：中断源很多，若都形成单独程序入口，则硬件复杂，代价大，故进行分类。

（3）中断分类方法：把性质相近的中断源归为一类。

4． 说明在页式虚拟存储器管理中，为什么要使用快表（TLB表），它与保存在内存中的页表是什么关系？

答：（1）程序具有局部性，对页表内各行的使用不是随机的，而是簇聚在一起的，即在一段时间内只使用到表中很少的几行。

（2）所以，可以使用一个比全部的页表的内容少很多的目录表（即快表）来提高查找的时间。快表又称TLB，它是页表的一小部分。

（3）快表用相联存储器实现。

（4）快表由成对的虚页号和实页号组成。

5． 试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式

答：设读写一块信息所需总时间为Tb，平均找到时间为Ts，平均等待时间为TL，读写一块信息的传输时间为Tm，则：Tb=Ts＋TL＋Tm。假设磁盘以每秒r的转速率旋转，每条磁道容量为N个字，则数据传输率=rN个字/秒。又假设每块的字数为n，因而一旦读写头定位在该块始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的时间中传输完毕。TL是磁盘旋转半周的时间，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

6． 举例说明什么是部件级流水、处理机级流水和系统级流水

答：（1）部件级流水是指构成处理机部件内各子部件之间的流水，如运算器内浮点加运算的流水

（2）处理机级流水是指构成处理机各个部件之间的流水，如取指、分析和执行操作的流水

（3）系统级流水是指系统的多个处理机之间的流水，如宏流水

7． 说明程序查询方式与中断方式各自的特点。

答：程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。

8． 在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？

答：寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。

9． 试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。

答：设读写一块信息所需总时间为Tb，平均找到时间为Ts，平均等待时间为TL，读写一块信息的传输时间为Tm，则：Tb=Ts＋TL＋Tm。假设磁盘以每秒r的转速率旋转，每条磁道容量为N个字，则数据传输率=rN个字/秒。又假设每块的字数为n，因而一旦读写头定位在该块始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的时间中传输完毕。TL是磁盘旋转半周的时间，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

10． 试述由中间开始的设计思路及其优点。答：

“由中间开始”设计思路：先定义软、硬件交界面，然后由这个中间点分别往上、往下进行软件和硬件设计。

优点：

（1）既考虑到现有的硬器件，又考虑到可能的应用所需的算法和数据结构。（2）软件和硬件并行设计。（3）缩短系统设计周期。（4）设计过程中可交流协调。

（5）是一种交互式的、较好的设计方法。

11． 简述几种耦合度的特征。答：

（1）耦合度反映多机系统中各机间物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱。（2）耦合度有三种：最低耦合、松散耦合和紧密耦合。

（3）最低耦合系统的特点：各计算机之间除通过某种存储介质外无物理连接，也无共享的联机硬件资源。（4）松散耦合系统的特点：多台计算机通过通道或通信线路实现互连，共享某些如磁盘、磁带等外围设备。

（5）紧密耦合系统的特点：多台计算机经总线或高速开关互连，共享主存，有较高的信息传输速率，可实现数据集一级、任务级、作业级并行。

12.简述页式存储管理的地址变换过程，并画图示意。

答：

（1）页式存贮管理方式将主存空间和程序空间都机械等分成大小相同的页面，程序的起点必须处在主存中某一个页面位置的起点。

（2）页式存储管理的多用户虚地址表示为：用户标志＋用户虚页号＋页内位移。（3）地址变换过程：

① 由用户标志找到相应的页表基址寄存器，找出该程序的页表基址。② 由页表基址和用户虚页号找到页表中相应表项。③ 若装入位＝“1”，表明该页已装入主存，否则产生缺页中断，从辅存中调页到主存。④ 形成主存地址：实页号＋页内位移。（4）示意图：参考教材第92页图4.13。

13.简述段式存储管理的地址变换过程，并画图示意。

答：

（1）段式存贮管理将程序按逻辑意义分段，用段表中每一行的装入位来记录程序中每个段是否已装入了主存。

（2）段式存储管理的多用户虚地址表示为：程序号＋段号＋段内位移。（3）地址变换过程：

① 由程序号找到相应的段表基址寄存器，找出该程序的段表基地址和段表长度。② 若段表长度>段号，则越界，否则正常。③ 按段表基址和段号找到段表中相应的一行。④ 若装入位＝“1”，表明该段已装入主存，否则产生缺段中断，从辅存中调段到主存。⑤ 形成主存地址：段表中相应行的段在主存的起始地址+段内位移。（4）示意图：参考教材第90页图4.11。

14.集中式仲裁有几种方式？画出独立请求方式的逻辑图，说明其工作原理。答：有三种方式：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式。独立请求方式结构图如图：

15.CPU结构如图所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。（1）标明图中四个寄存器的名称。

（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。

（3）简述数据在运算器和主存之间进行存 / 取访问的数据通路。

答：

（1）a为数据缓冲寄存器 DR，b为指令寄存器 IR，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC。

计算机原理课程教学浅谈 篇3

关键词：计算机原理 课程教学 教学方式

计算机原理是计算机这门学科中最重要的一个课程，学生对该课程知识的掌握会影响到今后的学习。所以，教授好这门课程就显得非常重要。可是在现实的课堂教学中，教师的教学方式依然是照本宣科。诚然计算机原理课程看起来似乎是一门理论性很强的课程，可是计算机本身毕竟是一个具有极强操作性的机器，也就是说学习计算机原理的课程是为了更好地去操作计算机。这门课程还具有一定的实验性，加上计算机的硬件和软件系统义发展得非常迅速，因此为了能够提高计算机原理这门课程的课堂教学效果，计算机教师应该让学生们充分地掌握计算机的原理知识和最新的设计技术，还有计算机的运行模式要与未来计算机的发展相结合。

一、计算机原理课程教学改革的重要性

计算机原理课程因为是一门理论性很强的课程，所以在教学方式上难免会落入俗套，教师的教学方式比较守旧。该课程里的大部分知识点比较侧重于硬件内容，理论知识较多，内容方而有一定的深度且比较枯燥，加上很多芯片的工作原理相对而言比较抽象，这就使得教师在日常的课堂教学中很难去用好玩一点的词汇进行教学，学生也比较难理解，课堂教学的效果自然就比较差。在计算机原理课程的课堂上，很多学生已经放弃学好这门课程的决心，即使勉强自己听进去一些知识内容，但是由于该类知识比较生涩难懂很容易就会忘记。很多学习很好的学生也纷纷表示这门课程的难度太大，知识点太过于抽象，从而在学习的过程中很容易产生山厌恶的情绪。

通过调查发现，造成以上现象的原因有四：一是硬件课程的基础学习成绩较低；二是教师的课堂教学方式比较单一；三是缺乏实践教学；四是课本内容比较落后，缺乏新意等。所以，如何进行课堂教学开展改革就显得很重要了。

二、提高课程教学效率的方式

1.利用现代信息化技术手段开展教学

传统的教学方式是在课堂上照本宣科，学生被动地在讲台下听讲。这种教学方式比较枯燥，在学生听来似乎就是催眠曲，加上计算机原理这门课程的知识比较深奥难懂，因此，一直以来这门课程的教学质量都不高，从而也就可以看山教学方式对一门课程的教学很重要。从人类对外界干扰的反应来分析，可以得山一个结论，视觉比听觉给人的印象会更加深刻。因此在计算机原理的日常教学中加入多媒体的形式，结合网络等多媒体的设备进行知识和技术的讲解和示范，既可以丰富课堂教学内容，义可以加大传递信息的容量。通过图文并茂和视频动画的方式教学，可以使抽象的理论知识变得更加具体化，而且还可以提高学生的学习兴趣，从而提高课堂的教学效率。

2.认真选择教学教材，及时更新教材内容

计算机由于其强大的功能，在各行各业都得到了很好的应用，为各行各业的工作方式带来了革新，增加了生产力。为了使计算机能更好地为人类服务，计算机的软硬件也在不断发展。这也就造成了一个现象，就是这边课堂上教学的内容往往是已经被社会淘汰的，教材无法赶上计算机的发展速度。虽说计算机原理是一门最基础的课程，理应不存在这类问题，可是教材的更新剧期一般都在三到五年，甚至更长时间，这就使得教材与计算机发展相比山现了很严重的滞后现象。因此，教材必须要能及时地增补最新的硬件知识和技术，紧跟计算机的发展方向，尽量选择最前沿的、内容最全而的教材，以提高学生运用计算机的能力。

三、小结

计算机操作系统原理 篇4

在计算机系统中, 操作系统全面管理计算机系统资源, 地位重要。计算机操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件, 是向服务客户的一个窗口。计算机上运行的所有程序, 包括汇报语言、编译软件以及大量的应用软件诸如常用的办公Office软件等, 都依赖于操作系统支持, 都要得到操作系统提供的服务。操作系统原理课程与诸多领域密切相关, 如程序设计, 数据结构, 计算机硬件、软件设计, 程序设计语言, 等等, 具有涵盖领域广、相关概念较为抽象、实践性和操作性强的特征。这些对提高学生的思维创新能力, 培养学生的动手实践能力有很大帮助。然而, 也正是由于这些特点, 使学生经常感到学习难度偏大, 不易掌握。所以, 我们应该完善目前的教学模式, 来促进学生对于操作系统原理的消化和吸收。限于农业专业方向在计算机方面的师资、生源、硬件条件等的具体情况, 在教学过程中, 没有把操作系统原理的教学提高到培养复合型应用人才的高度, 对教学内容、课程设置与教学方法研究较少。教学内容陈旧落后且重复严重, 课程结构不合理。

以下三点是笔者在教学实践中发现的计算机操作系统课程教学存在的不足之处:

1.在传统的计算机操作系统课程教学中, 课堂灌输是主要形式, 仅辅以少量实践操作, 导致课程理论性较强、内容抽象。对学生而言, 学习过程中难度较大, 知识点多且庞杂, 而操作系统原理教学中以理论讲解为主, 很难达到理想的教学效果, 学生难以对操作系统课程有全面系统的认识, 在计算机操作系统的实际应用中也很难结合这些抽象理论, 对这门课程的学习具有畏难情绪。

2.课堂教学手段较为单一、枯燥。现在的计算机高校教材中, 内容多数由操作系统的基本原理等五部分组成 (操作系统概述、进程管理、存储管理、外部设备管理和文件管理) 。课程讲授主要偏向理论知识的灌输, 教学内容与实际使用的Windows和Linux等操作系统脱节, 存在一定距离, 学生对该课程失去兴趣, 学与用之间缺乏联系。计算机操作系统的原理性和抽象性强、系统性较差、更新速度快。在传统教学中, 老师多要求学生掌握教材的内容, 教学以教材为中心。部分老师仍然采用板书为主的填鸭式教学方法, 讲授枯燥的理论知识;或者利用电子教案单纯播放理论知识课件, 课题枯燥。

3.教学内容理论性较强, 实践性环节薄弱。操作系统课程实践受到学时限制, 实验内容单纯, 形式呆板, 并且与理论学习脱轨, 主要以验证、仿真为主, 学生的兴趣很难得到激发, 不能充分锻炼他们的操作能力。还有, 学生缺乏自己动手设计或者分析具体操作系统案例的体验过程。课程设计环节的遗漏, 使学生能够参与研究性学习的机会更少, 这样对学生创造力的培养会带来不利影响。

针对以上计算机操作系统原理课程的教学特点, 为了促进学生对于操作系统的原理、方法的理解和掌握, 提高他们开发系统软件和应用软件的能力和认识, 我们提出了以学生为主体的自主学习模式, 提倡引导学生理论联系实际、激发学习兴趣, 组织学生进行开放式自主学习和专题讨论, 以及加强实践等方面的改进措施。

一、运用比喻教学法, 激发学习兴趣

在讲解理论、讲授知识点时, 教师要注意理论结合实践, 引导学生积极发现问题, 努力解决问题。但是由于计算机操作系统课程内容抽象、晦涩, 如果教师在讲解的时候采用比喻教学法, 将空洞的内容结合实例, 可以将内容讲得生动、浅显易懂, 往往能够收到事半功倍的效果。比喻教学就是运用生动、形象的例子打比方, 用贴近实际、贴近生活的案例进行类比, 这样才能深入浅出, 有助于学生对抽象概念的理解。比如, 在讲解分时系统与实时系统定义和区别后, 引导学生举出生活中类似的例子, 学生提出了例子:铁路和航空网络售票系统, 对任务的响应时间有严格要求, 属于实时系统。对于并发和并行的区别, 学生也举出例子:不同的学生去上同一门课, 学生之间是并行的, 而学生同一学期中的不同课程学习之间的学习是并发的。把日常生活中经常见到的现象引入教学中做类比分析, 可以加深学生的理解。

二、开放式自主学习, 开展专题讨论

在计算机操作系统的课堂教学中, 要以教材为基础, 引导学生充分利用现代化电子资源, 如Internet、网络公开课, 及时了解、跟踪操作系统发展的国际新动态和一些热点、前沿问题。教师可根据教学进度和学生情况指定可选的专题分类, 例如Android手机操作系统、苹果IOS操作系统和日常办公的微软windows 8操作系统等等。充分尊重学生的兴趣, 让他们在给定范围内自主选题或自由拟题, 组成相应的学习小组 (3~5人为一组) , 通过小组讨论, 分配任务, 充分利用身边的学习资源, 如网络、图书馆的文献资料、书籍报刊等, 确定专题后进行自主学习, 并总结成研究性报告。再通过PPT (幻灯片, 可以包括图片、文字、视频、音频等) 与其他同学相互讨论、交流, 中间穿插教师点评、学生提问等环节。对表现好的小组进行奖励, 从而提高学生之间的合作能力, 形成团队意识, 同时培养学生自主学习的积极性。优秀的学生报告也可以放在课程的网站中, 供学生学习观摩, 并可以成为教案素材。

同时, 利用数据库、校园网等电子技术, 创建基于Web的测试平台及习题库。这种开放式测试平台可以使学生进行自我评估, 弥补空缺的知识点。我们专业每年开展网站设计与软件设计大赛活动, 这有利于学生对数据库、VB语言设计、操作系统原理课程等知识的融会贯通, 激励学生的学习兴趣与动力。

三、加强实践环节

操作系统原理课程以原理、概念及算法等基础知识为主, 必须设置与之配套的实验课。操作系统课程设计的教学实践, 可以加深学生对于操作系统功能的了解与熟悉程度, 加深对相关算法、数据结构、基本概念的理解。同时学生可以切身感受到抽象思维的具体实践, 提高学生进行系统程序设计的能力, 培养学生系统操作方面的创造力。国内操作系统原理课程实践教学的现状大致包括如下三种类型:设计操作系统, 模拟实现操作系统, 使用操作系统。按照实验的难度又分为:①基础型实验。基础型实验是为了加深学生对操作系统使用、配置等方面的了解, 相应地分为存储管理、设备管理、文件管理、网络功能及操作系统的综合运用。老师可以根据教学内容提供一些可选择的部分, 学生根据自己掌握的情况和兴趣爱好选择内容。建议选择开源操作系统, 如面向个人计算机的LINUX操作系统等。②应用型实验。相对于基础型实验, 应用型实验对学生提出了较高的要求, 要求学生能够自己动手操作模拟一些常见的、经典的操作系统算法, 如存储空间的分配与回收, 设备分配, 进程间通信, 多进程并发与调度等。学生自己操作模拟练习可以加深对于操作系统算法的理解。③综合型实验。综合型实验对学生提出了更高的要求, 要求学生能够独立掌握现代主流操作系统, 比如面向手机的ANDROID操作系统、面向个人计算机的LINUX操作系统等。学生要努力理解操作系统内核, 尽力分析操作系统中的源代码和数据结构, 并进行程序设计。此阶段实践环节难度较大, 仅对学有余力的同学提出要求, 要求学生掌握操作系统的实现技术和模块设计方法与技巧。

考核方式灵活多变。计算机操作系统原理课程应用性、操作性很强, 单理解理论部分是不合适的。考核实验应用部分不可或缺, 老师可以根据课程进度、学生掌握程度等进行考核, 如让学生提交实验报告、程序代码, 并进行演示;编写一些程序代码, 根据要求写出算法等。学生也可以撰写研究报告, 或者科研小论文。鼓励能力强的学生自己组建团队, 培养学生的团队协作能力, 同时有利于提高学生的文献综述能力, 研读能力, 科技文献查阅能力, 理解问题、解决问题的能力, 团队合作能力。对于这样的小组, 在考核时应该适当地增加鼓励分。

四、结语

随着计算机应用向纵深方向进一步拓展, 尤其在农业领域的应用, 农学方向的计算机基础课程的重要性日益凸显, 但是计算机教育在农业人才培养中一向比较薄弱, 如何摆脱传统的教学方法中只强调老师的“教”, 而忽视学生的“学”, 教学内容内容抽象、晦涩的问题, 如何在农业信息人才的培养中加强操作系统课程的教学改革工作, 是一项长期复杂的系统工程, 需要不断探索。

摘要：农业信息专业承担着培养学生从事农业信息科学技术的能力。操作系统原理作为计算机专业基础课程, 其地位和作用越来越重要。计算机操作系统原理在农业信息专业人才培养中具有极其重要的地位。目前农业专业方向计算机操作系统课程存在着教学内容庞杂, 教学手段匮乏, 教学内容理论性较强, 实践性环节薄弱等问题。因此, 应引导学生理论联系实际, 激发学习兴趣, 开展开放式自主学习和专题讨论, 加强实践与应用环节, 更好地提高计算机操作系统原理课程的教学效果。

关键词：农业信息,计算机,原理课程,教学方法

参考文献

[1]张坤.“操作系统”课程的教学方法研究[J].高等工程教育研究, 2007, (1) .

计算机组成原理心得 篇5

进入了大二的最后一个学期，本学期都是专业课程，对专业知识的要求也有了提高。本学期学习了《计算机组成原理》让我对计算机系统的组成和工作原理有了较深的理解与感受，也让我对计算机有了一个崭新体会与理解。

《计算机组成原理》是计算机专业一门核心专业基础课，在专业课程内有着非常重要的作用，对于要学习计算机专业的学生来说是一门非常重要的课程，这门课程要求我们通过基础知识的学习，简化问题，理解模型机的工作过程，从而建立计算机系统、计算机整机运行原理的概念，而且计算机的组成及运行原理的基本思想已经渗透到由计算机衍生出来的许多领域，而且我们要想真正理解软件，就必须理解硬件，软件和硬件共存于计算机系统中。

首先计算机组成原理的第一章是计算机概论。计算机是由硬件和软件组成的，计算机的硬件包括运算器，存储器，控制器，适配器，输入输出设备等。软件也是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的重要根源所在。计算机系统是一个由硬件和软件组成的多层次结构。

而第二章是计算机中的数据表示。我们在这章中要理解计算机中的各种进位计数制，并且必须掌握二进制与十进制之间的转换方法，这是一项学好这门课必须掌握的，接下来要理解数的原码、补码、和反码的概念，还要理解定点数、浮点数的概念和表示方法，掌握数据校验码的原理。

第三章是运算方法和运算器。尽管有些计算比较麻烦，但是我知道这些是学习这门课的基础。以及相关的指令系统和处理器等的工作原理。使我在概论和数据表示的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。

第四章是指令系统。这章我们需要了解指令系统的基本概念、要求，并要理解指令的含义，要求我们掌握指令的编码格式、字长和扩展方法，还有几种常用的寻址方式和理解指令的一些基本的执行方式。

第五章是重要的中央处理器。本章我们需要了解CPU的各个组成部分及其功能，要理解指令周期的概念、时序的产生及其功能、CPU的控制方式和微程序及其相关的概念，了解流水线CPU多核等一些典型的CPU技术。

第六章是存储器。这一章我们需要重点掌握存储器的分类、性能指标和层次结构，掌握随机存储器和只读存储器的工作特征。理解cache的基本原理和工作方式，了解虚拟存储器的工作原理。

第七章是系统总线。计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念和基本功能都需要有深入的了解。

第八章是输入/输出系统。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。理解I/O设备的信息交换方式和掌握中断响应过程，还有就是了解DMA方式的基本概念的传送方式和了解通道的概念及工作过程。

第九章是计算机外围设备。这一章需要我们了解计算机外围设备的特点和发展趋势，要了解主要外围设备的工作原理，掌握主要的外围设备与CPU之间的信息传递方式和主要连接方式。

这学期也即将结束，通过学习计算机组成原理的这门课程让我了解到本课程是学习计算机专业的主要核心课程之一。我也基本掌握了计算机的基本组成和结构原理，各功能部件在整机中的作用以及所要完成的任务，掌握了程序和数据在计算机中是如何存储的以及指令在计算机中的执行过程，并且初步了解计算机外部设备的基本结构与工作原理，在以后的生活和工作中遇到计算机方面的问题打下了良好的基础。

现在是计算机的时代，计算机技术发展很快，现在已经进入了“无所不在的计算”时代，所以学习好计算机组成原理是必要的，对于我们电子商务专业的学生来说掌握一些计算机组成原理的专业知识也是非常重要的。

计算机操作系统原理 篇6

关键词：系统观；计算机系统；教学内容；教学方法

一、引言

计算机组成原理是计算机专业核心基础课，传统上主要讲述构成计算机硬件系统的各功能部件的基本工作原理以及互连构成整机系统的技术。从2009年至今，在计算机考研统考中，计算机组成原理内容占了约1/3的分值比例。

随着计算机科学内涵和外延的扩展，计算机组成原理传统的教学模式也有了改变，在教学内容、教学方法及实验内容上都有一定的改进。从计算机科学的长远情况来看，未来的计算机设计、应用更需要从系统角度考虑，所以对计算机组成原理进行教學改革很有必要。

二、教学改革原因分析

计算机系统由硬件和软件两大部分组成，但随着计算机结构的复杂化和应用领域的扩大化，通常用层次结构来描述计算机系统。一种计算机系统的层次结构描述如图1所示，传统的计算机组成原理主要讨论传统机器M1和微程序机器M0的组成原理和设计思想。

但这种主要关注硬件部分的教学思想，弊端早就被感知，在国外的教学中也早被摈弃。如Patterson和Hennessy教授曾指出，“软件设计者对软件系统运行环境的硬件技术是否了解、了解多少，会很大程度地影响软件系统的性能。同样，硬件设计者必须了解设计决策将对软件产生怎样的影响”。这种硬件、软件应一起考虑的思想，在我国正逐步推广。如清华大学科教仪器厂所生产的TEC-XP计算机组成原理实验系统，其提供的实验内容既包括对CPU结构的设计、机器指令的设计等，也包括使用Basic语言的软件设计。

从计算机考研统考对一般教师的教学及学生的学习所起的指导性作用来看，也在强化这种软硬件结合，即不能把计算机组成原理只作为一门硬件课程来看待。表1统计了2009～2014年计算机考研统考试卷中软硬件内容相结合的题目。

表1 软硬内容结合题目统计

而从计算机及其应用的发展来看，20世纪80年代，信息技术和通信为互联网打开了大门，到了90年代，一个很重要的革命始于嵌入式系统技术的传播。现在值得期待的是嵌入式和互联网融合的成果——物联网的出现。很难想象未来20年计算机科学会是什么模样，但2007年图灵奖获得者约瑟夫·斯法科思指出：计算机科学的范围正从算法和程序逐渐向系统转移。在这样的系统发展观下，对计算机组成原理这样的基础课程所进行的教学改革就具有非常重要的意义。

三、教学改革探讨

1.教学内容的改革

最初的计算机专业人员对计算机的工作原理和工作方式了如指掌。计算机体系中的硬件、软件、编译器以及操作系统之间的交互既简单又透明。然而，随着现代计算机技术的日趋复杂，这种明晰性不复存在，导致一种无法避免的结果，即领域专业化，使多门计算机科学领域应运而生，每个领域只涵盖学科的某一个方面。如果学生或计算机从业人员不能把多门课程知识融合到一起，他们常会产生不安的感觉，因为他们没有完全透彻地理解计算机硬件系统和软件系统是如何紧紧地关联在一起的。

21世纪的社会结构中，计算机将成为关键支柱。过去的计算机研究以性能作为主要的优化目标，现在必须认识到常规的计算机已经被上下文计算（如传感器、移动终端、客户端、数据中心）所取代。这种转变更强调超越性能的以人为本的设计目标。在这样的背景下，作为基础课程的计算机组成原理的教学内容就应强调多门计算机课程内容的综合理解。比如，计算机运算器部分内容的讲解，既需要基本的数字电路知识，也需要介绍基于FPGA或CPLD的电路设计，因为将来的系统应用可直接采用可重用的IP（知识产权）核。在基于FPGA的电路基础上，可以让学生从基本功能部件设计开始，设计CPU、存储器和外围接口，最终将CPU、存储器和I/0接口通过总线互连为一个完整的计算机硬件系统。

进一步考虑我们培养的学生，大多数人没有机会构造计算机系统，他们未来主要的工作只是使用计算机或编写计算机程序，所以在教学中对内容的选取也应从程序员的角度来讲解。比如，数据的表示与运算内容的讲解，应该考虑在实际语言程序中的执行情况，分析实际程序中常见的问题与误解。针对流水线等处理技术与编译优化相关，可以以MIPS为模型机进行介绍，利用MIPS模拟器为编译技术的实验提供可验证实验环境。

2.教学方法的改革

在教学内容改革的基础上，重视多门计算机课程内容的综合理解，增加了很多教学内容，这无疑会加重教师和学生的负担，所以此时的教学方法也应进行相应的改革。

（1）采用启发式教学方法。启发式教学方法是教师启发学生积极思维，使他们主动掌握知识的一种教学方法。在较多的教学内容下，教师不可能进行知识的详细讲解、分析，所以应该深刻理解课程的重点，了解计算机科学的最新发展和知识的应用情况，在必要时抛出一些问题，引导学生进行积极思考，主动探究问题的解决方法。如针对无符号数据的表示与运算，可启发学生分析C语言下和JAVA语言下的不同处理，最终理解计算机对数据运算的处理本质。

（2）突出理论知识的实际应用。计算机组成原理的教学内容多较抽象，学生理解的难度较大。教学中要注意理论知识的实现环节，针对一个理论知识点，给出其在实际系统中的应用情况，这会引起学生的兴趣。如浮点数的IEEE754表示，单纯通过讲授来掌握其表示特点非常困难，如果在实际语言环境中（比如C语言）让学生看到浮点数在机器中的二进制表示，就会非常直观。

（3）重视实验与实践教学环节。实验和实践是计算机组成原理教学过程的一个重要环节。一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。如利用一套承上启下的基于FPGA开发板的综合实验平台，不仅能完成计算机各功能部件的设计验证，也能创新性地设计CPU及整机系统。但现阶段的计算机组成原理实验设备和实验内容还有不完善的地方，在现有的教学模式下，实验和实践的课时是受限的，能突破课时限制的开放式实验环境比较匮乏。

四、小结

计算机系统是软件和硬件的组合，但未来的系统设计不应只考虑系统软件和硬件的交互，还要考虑系统和它的受控环境。目前的计算机科学教师常忽略对学科的宏观描绘，这也限制了课程的教学内容、教学方法及教学效果。本文立足于计算机组成原理，探讨了系统观下的教学改革情况。

参考文献：

[1]马辉，王丁磊.计算机组成原理[M].北京：中国水利水电出版社，2010：10-11.

[2]王丁磊.统考下的“计算机组成原理”教学方法探讨[J].计算机教育，2010（6）：91-93.

[3]王志英.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育，2013（9）：1-6.

基金项目：河南省综合改革试点专业“计算机科学与技术”（2012 -859-14）。

计算机信息管理系统设计原理探究 篇7

1 计算机信息管理系统的概述

现代社会是一个信息爆炸的社会, 面对如此多的信息, 不仅复杂而且繁琐, 那么这就需要计算机管理人员动用信息技术对资料以及信息进行一个收集、分类和处理, 那么这种技术的运用也是属于计算机技术里面一个非常重要的层面, 就是信息管理系统, 只有通过这一项专业的技术才能使得信息的处理真正变得协调和优化。

在计算机信息管理技术里面需要注意四个非常重要的过程。一是对于收集起来的那么多繁复的资料数据进行一个处理的过程, 通过专业的技术进行一个储存和保管, 是的整个过程显得协调和合理;二是对于已经整理好的数据进行分析的过程, 这一过程就显得非常的专业, 需要运用很多数理知识进行计算和归纳, 从而对未发生还未到来的风险或者说态势进行一个有理由的预测和总结;三是在数据处理之后预测之后的一个控制过程, 明白了事物走向及其态势之后, 就应该对于信息反映出来的问题进行一个有方案的突破, 在如实反映真实情况后进行一个部门间的比较和研究寻求解决方案;四是在上述之后存在一个计划作用, 在数据面前, 运用科学理论知识明晰走向和态势, 找到企业发展的短板和风险在哪里, 通过合理的分配和进一步加强管理和监督, 可以有效地把风险规避在计划范围之类。那么由此看来, 其实计算机信息管理系统也不仅仅是在运用计算机技术而且在网络的规划以及数据的处理管理方面结合了广泛的科学的数理知识, 这是一项全新的信息处理系统, 需要大力扶持以便进行更好地研究。

2 计算机信息管理系统的设计原理

2.1 选取科学的程序设计语言

经过笔者深入调查可以发现一个问题, 很多处于计算机基础阶段的程序员对于数据的处理会运用C++程序语言, 但是对于那些层次较高的的专业人员则会使用一些比较高端一点的程序语言, 一般情况下笔者发现在计算机管理系统中, 前台使用的是计算机语言编制的程序而对于后台的数据处理上是使用的数据库, 因为单纯的C++虽然有可以保持很高的完整程度, 但是对于与其相关的那些程序是很难使用得比较自如的, 所以说从这一点看来, 运用C++这一种程序语言的话, 总体的效率还是比较落后的, 后台使用数据库, 也是基于后台只能而且是必须是只能通过数据引擎才能使得应用程序产生效果。那么目前研发出来的PB、VB和Delphi这三种程序语言其实更能满足程序员的需求, 在扩大数据接口的情况之下, 还能真正有效的提升更新的速度, 可以全面的提升计算机的效率, 也显得更加的科学。所以与之相比, C++显出了很多的不足, 但是也不是说这一程序语言就没用了, 针对于类似于Windows操作系统的开发是可以在运用C++的基础之下很好的进行操作和更新处理的[1]。

2.2 模块设计原理

计算机信息管理系统的主要目的就是进行很好的模块设计, 那么有关于模块设计的原理是怎么样的呢?首先我们也是要弄明白这些板块的作用, 这些模板因为是根据数据统计研究出的独立的板块, 所以每一个都是一个独立的个体, 存在着其他无法取代的特点, 那么通过这些特点以及对其组织结构的处理就可以得出很科学的信息。那么也就是说在进行模板设计的过程之中我们着重的是要去关注各个独立的板块之间有什么联系以及什么样的设置才能使得系统管理变得更加的协调与合理, 同时除了宏观的处理, 我们还要对于微观下的每一个板块都进行科学的测评, 得出每个板块的质量值, 并且合理的绘制出结构图, 并且在众多的数据流图中找到有用的数据, 通过这些数据进行科学合理的分析, 找出解决问题的方法, 只有这样才能说是在真正意义上对于整个计算机信息管理系统的效率有一个很大的提升。

3 计算机信息管理系统设计的方法

3.1 原型设计法

所谓原型设计就是基于顾客的利益进行一个原型的设计, 这一设计是便于顾客更好地了解信息并且做出回应, 所以设计出原型以便顾客进行合作前的特殊体验, 并且能够在实际的体验中不断地交流获取与顾客需求不相符的地方, 并且尽快想办法改善这一问题。那么由此见得, 这一方法所耗时间以及成本都比较低, 只需对于顾客的需求采样要做好功课, 对于很多基本信息要进行样本的采集和分类处理。这样, 这种方法的效率非常高并且在信息的整理上也是便捷了许多[2]。

3.2 周期设计法

周期设计的理念就在于在将系统划分为了很多的阶段, 并且在这些阶段中针对性的进行拆解和组合工作。这样的一种管理信息系统的设计方法需要依靠很好的阶段划分, 这些阶段如同办事的步骤, 是整体中的部分, 解决好了也是服务于整体的。这一项设计方法需要的就是专业性的各种工具, 比如说制图工具测量工具, 并且在协调结构和模板的基础之上进行设计, 通常这种设计方法也很简单, 也就是先设定大的模板, 然后余下的工作也就是就是对这个大的板块进行周期性的阶段分析, 然后对于这些阶段进行分析和处理。如下四点是周期设计法则使用在计算机信息管理系统设计中的特点。

3.2.1 开发思路清晰化

周期法的系统开发思路非常的清晰, 对于所有的用户都是相对平等的, 并且能够在设计中与客户取得交流, 使得整个设计能够符合顾客的需求, 基本也按照顾客的需求设计的, 所以说开发的思路是非常的明确。不仅仅是很好的迎合了顾客的需求, 而且在某种层面上来讲是为社会做出一点贡献, 提升了当今的社会效益。

3.2.2 设计工作阶段的程式化

由于是周期法则所以特别强调阶段性的独特性管理和分析, 所以这就需要对于计算机信息管理系统设计过程进行一个全程完整的控制, 对于每一个阶段都要有相应的管理和监督, 那么在这一阶段结束进入下一个阶段之后, 就需要进行数据的总结和审查, 这样有了规划之后才不至于出现多么混乱的局面。

3.2.3 计算机信息管理设计工作文件的规范化

由于是周期法则所以对于阶段性的工作要求还是比较高的, 这些工作需要用文档形式做成报告进行反馈, 这样不仅可以是的工作进行得适度适速, 而且还显得有条不紊。

3.2.4 设计方法的结构化

这样一种设计方法特别要注重结构的优化问题, 所以务必做到从上至下有规则和顺序的进行着阶段性设计, 而这样的一种设计方法还可以从对于单一的系统研究成果发掘出一些有用的信息, 除此之外还可以对于这些系统之间的复杂变化, 众多投入比例变化可以找到很多的新的开发模式从而进行更大限度的挖掘最后实际的效益[3]。

3.3 综合设计法

所说的综合设计方法无外乎就是将周期设计法和原型设计法两者融合到一个设计方法之中, 但是这种融合也不是没有创新的, 在结合全过程贯彻一个结构化的宗旨, 这样不仅可以协调结构而且使得设计出的效果更加的突出。在对于系统进行很好的管理之后进行原型的设计, 然后结合顾客的意见, 在交流之中明白需要调整的地方在哪里, 然后按照结构化的周期性设计方法进行一个文档的归纳和总结, 积极地维护对于系统的利用和评价。

这样可以对于整个计算机信息管理系统进行一个宏观的掌控, 并且可以在此基础上进行一个短又快的见效过程, 这样就很适合商业机构在实际中运用, 应为这一套方法有自身的有时就是非常方便与顾客进行有好的沟通, 这阵各个过程显得非常的科学以及合理, 展示出优秀的设计效果。

这些设计方法的运用也是事关企业单位发展的举措, 因为在当今社会信息量日益的扩大, 显得非常的庞杂, 需要计算机信息管理系统参与其中发挥出积极的作用。

4 结语

随着如今科技水平的不断提升, 信息技术作为其中一种科研技术也是在不断地壮阔发展, 而且这一技术在人们的工作和生活中的运用也是日益的广泛, 而且方式也在渐渐的改善, 信息技术一直是与时俱进的迅猛发展着。所以说在当前的社会, 掌握好一手有关计算机操作方面的技术知识以及对于数据库管理能有自己的理解和关注, 这不仅仅是企业人事单位的需求更是时代的需求。

参考文献

[1]杨强.计算机信息管理系统设计原理探究[J].成功 (教育) , 2011 (3) .

[2]徐广飞, 刘秋红.计算机信息管理在通讯工程规划中的应用探究[J].科技传播, 2012 (12) .

计算机信息管理系统设计原理探究 篇8

关键词：计算机信息管理系统,设计原理

1、计算机信息管理系统的定义和作用

计算机信息管理系统是指以计算机为基本工具, 管理人员通过收集数据、存储数据、分析数据以及处理数据之后, 获得自己所需要资料的计算机信息系统。计算机管理系统属于计算机专业分支里一个十分重要的部分, 主要是多计算机硬件方向资源信息的优化和整合。计算机信息管理系统具有协助管理人员进行数据处理、分析、预测、控制以及帮助决策的作用。其中数据处理是指计算机对数据的收集、输入、传送、存储以及加工和输出等操作;数据预测是指采用现代化的科学方法, 包括统计分析、数学以及模拟等, 通过分析先前掌握的数据预测未来的情况;控制作用就是通过对各个部门给予的资料进行检测、分析、比较来分析各部门执行的情况;计划作用就是在考虑企业给出的限制性条件的情况下, 科学恰当地安排每一个职业部门的工作任务, 根据各个管理阶层予以不一样的管理任务和计划报告;帮助进行决策是指在运用科学手段的前提下能及时给出正确而满意的解决方法, 帮助各个阶层的管理人员下决定, 充分利用各种信息资源, 从而帮组企业获得最大的经济效益。总的来说, 计算机信息管理新系统就是充分利用网路技术、计算机技术以及数据库技术的一种全面的技术系统和社会系统。

2、计算机信息管理系统的设计原理

2.1 计算机信息管理系统设计原理中"耦合小、内聚大"原则

计算机信息管理系统设计的主要目的是把计算机信息管理系统划分为对个彼此独立、作用明确而单一的部分或者模块。而"耦合"与"内聚"就是评价计算机信息管理系统划分模块功能独立性与模块整体质量的重要标准, 实际上"耦合"与"内聚"就是两个代名词。其中评价计算机信息管理系统模块功能独立性的名词--"耦合", 他主要包括模块与模块之间的结合程度, 分为控制耦合、非法耦合以及数据耦合等几种。耦合方式中联系程度最好的是数据耦合。"内聚"主要是用于评价计算机信息管理系统划分模块自身各个组成部分间的结合程度, 分为逻辑内聚、巧合内聚、过程内聚、通信内聚、功能内聚以及顺序内聚等形式。内聚方式中联系最好的是巧合内聚。总而言之, 计算机信息管理系统设计目的中对于模块的划分是十分考究的, 一个正确而科学的模块划分方法应该考虑到模块自身内部的结合或者联系强度, 模块间实现最大限度的彼此独立以及模块间接口处得简易、明确和保持一定合理的共性。也就是要遵循"耦合小、内聚大"的原则。这是每一个计算机信息管理系统设计人员应该考虑的问题。

2.2 计算机信息管理系统设计原理中程序设计的语言把握

有这样的一种说法, 高水准的计算机程序人员用的是C++, 但是聪慧的计算机程序人员他就不会使用C++, 原因就是虽然C++使用起来效率比较高、但是它学起来的时候比较困难, 难度较高, 而且它的开大程度速度与其他语言相比比较缓慢。一般而言, 计算机信息管理系统或者数据开发的模式前台运行的是某语言编制的程序, 数据库位于后台。而应用程序是经过数据引擎才能对后台的数据库进行访问。能够提供功能强大的数据接口主要以有VB、PB、Delphi这三种语言, 相对而言, C++就显得相对薄弱, 所以在进行计算机信息管理系统设计时运用上文提到过的三种语言比较适合, 不仅能够很好的予以维护, 它的运行速度也比较快。但对于Windows操作系统开发时可以选择使用C++之类这样的语言, 有利于提高程序的执行效率。

2.3 计算机信息管理系统设计原理的模块设计原理

计算机信息管理系统模块结构设计的目的主要是明确分割之后的子系统中模块自身的内部结构, 然后描绘出子系统的模块结构图。对于在计算机信息管理系统子系统模块设计时应该考虑到该怎样规定每一个子系统与子系统之间、模块与模块之间相互传输的数据以及之间的调配和使用方法;对于计算机信息管理系统设计中模块与模块之间, 该怎样科学衡量和促进各个模块结构质量的提升;以及该怎样正确合理地从数据流图里面输出并保存模块结构图。这些都是在设计人员在进行计算机信息管理系统设计划分模块应该注意的问题。

3、总结

总而言之, 伴随着信息技术产业的飞速发展和因特网的广泛使用, 信息化产业已经走向了成为我国支柱产业的发展轨道, 人们的生活方式和工作方式也发生了翻天覆地的变化。掌握科学信息技术、计算机专业技能和科学理论知识, 熟知计算机网络应用技术, 了解数据库管理和计算机操作系统, 能够利用计算机信息管理系统进行数据分析、处理、控制、决策等功能, 力求于成为一个高水平层次的技能型复合人才既是作为一名专业计算机信息管理者的必要条件, 也是信息产业化时代对人才的一个要求。

参考文献

[1]么继伟.阜阳市防震减灾计算机信息管理系统设计与实现[J].数字技术与应用.2010 (12)

[2]黄龙岗.运用计算机信息管理系统降低物流成本的研究[J].商场现代化.2008 (9)

计算机操作系统原理 篇9

我系从1998年起，开设了计算机组成原理实验，配置了TEC-2型实验设备，2004年，将计算机组成原理与系统结构课程合并，并为之新增了DVCC系列实验设备。通过几年时间的实践教学，现就提高计算机组成原理与系统结构实践教学质量和学生的综合技能做一些初步的探讨。

新增DVCC系列为学生提供了创造性的设计平台，板上扩展了在系统可编程大规模电路CPLD器件ISP1032E。它的全部引脚对外开放，学生可采用VHDL或ABLE等设计控制逻辑，且在PC机上有相应的可视化的监控软件，PC机由原来的仿真终端变成了监测和控制部件，是一种软硬结合的实验方式。鉴于现有设备特点，我们精心设计了实验内容。本实验课程的主要教学方式分为验证型、设计型和综合型。其中设计、验证型有运算器实验、存储器实验、FIFO先进先出实验、总线控制实验、硬部线控制器的实验、乘法器实验和微程序控制器实验。综合型实验作为课程设计内容，如带移位运算的模型机的设计与实现、复杂模型机的设计与实现、基于流水技术构成模型机实验、扩展I/O的设计等。这样，实验体系就形成了运算器——存储器——数据通路——微程序控制器——基本模型机——复杂模型机系统。

1 运算器必做选做并存

DVCC机运算器(74LS181)可实现8位或16位字长16种功能运算，TEC-2机运算器(AM2901)可实现16位字长8种功能运算，并可观察C、Z、V、S等标志位的状况态，据现有设备，在运算器实验中选最基本的8位运算器开始，从怎样加输入控制信号入手，再逐步增加到各种寄存器，实现多种功能这是必做的内容。16位运算器实验作为选做内容，经教师指导同意后可开始实验。通过对比分析可知不论是8位机还是16位机，用什么器件组成的运算器、控制器都与数据通路有关，通路越简单运算器本身越简单。

2 存储器实验验证与设计并行

存储器实验是对静态随机存储器6264的读写验证，即用控制信号开关给定存储地址通过数据开关将数据存入，并读出(原数据在LED上显示)，观察数据是否一致。通过实验使学生掌握RAM的工作特性及数据的读写方法，这是验证性实验内容。

TEC-2机主存储器扩展，TEC-2机主存储器由4KROM与2KRAM组成，通过未用的信号MCS3-MCS7作为内存扩展的片选信号，可采用6116RAM扩展4K内存将TEC-2系统内存扩展板与TEC-2主机相联，通过对6116RAM读写信号、片选信号及主机AB15-AB11等的使用，掌握正确的主存扩展原理和方法，并进入TEC-2监控状态读写8000H-87FFH地址段的数据，验证其扩展电路正确性。

我们还增设了FIFO先进先出存储器设计性的实验项目。本实验是通过对CPLD器件ISP1032E编程来实现一个简单的8位×4位的FIFO。教师通过对CPLD原理、结构功能的讲解，学生编写程序，并将编译文件(.JED)下载，运行控制实现。通过实验使学生掌握在系统可编程芯片1032E的使用方法。当系统断电时，6264RAM、6116RAM存储信息丢失。通过“软件化”来设计，形成“创新性”实验，通过数据写入方式不同，使学生扩展了存储器的相关知识。

3 微程序控制器与硬布线控制器比较

微程序控制器实验目的是使学生了解微程序控制器的设计思想和组成原理、掌握微程序控制器的使用方法，掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行。实现方法是：

1)根据机器指令画出对应的微程序流程图;

2)根据微程序流程图设计微指令，并按微指令格式转换成二进制代码;

3)通过对以下例子程序的写入、读出、单步运行与连续运行的调试，初步建立整机工作概念，为下一个模型机设计打下良好的基础。例子程序如下：

硬布线控制器实验是设计一个简单的硬布线控制器，用开关置不同的指令，触发时序，就可以实现不同的指令操作。如所设计的三条指令：

通过实验更深入理解了硬布线控制器本质上就是一个组合电路，它将输入逻辑信号转换成一组输出逻辑信号(控制信号)，即根据指令系统的操作时间表用组合逻辑线路形成的微命令序列,是所有各部件需要的各种微操作信号。微程序控制器实验中首先要设计微指令，微指令的设计是在硬件形成的基础上，微指令的格式取决于硬件构成，如TEC-2机每条微指令长56位，DVCC机每条微指令长24位。

4 综合性实验中教师的引导作用

在整个综合性实验过程中,教师原则仅作启发引导,以达到抛砖引玉之目的。鼓励学生独立思考,独立分析故障,独立解决出现的问题,利用所学到的各种技术手段进行调试。

首先，教师要利用很少的时间,采取多媒体的教学手段,让学生对这个实验的目的、原理、步骤、调试过程、结果等有一个明确的认识。由于组成原理实验仪上配有CAI软件,通过CAI介绍实验的仪器、实验方法、实验操作过程等,可以很清楚地看到规范的操作,详细生动的解释,使学生可以感受到实验的全部过程,产生很烈的实验欲望。然后学生开始进行硬件和软件的设计,教师在辅导时,可以有以下几点教学方法。

1)保持良好的实验精神：教师在这一过程中工作量是很大的,要按组验收、提问,有的还需要帮助排除错误,所以教师需要具有较高的思想素质、专业功底，丰富的实践经验,有些学生在实验首次失败的情况下,会有挫折感、心浮气躁、慌了手脚,而做实验就必须静心、踏实,这时教师要安抚他们的情绪,然后让学生想办法快速地排除故障。

2)坚持以学生动手为主原则：若硬件无故障,又连线无误的话,学生在调试过程中可通过实验箱上的LED显示灯观察数据总线、地址总线数据的正确性，或在PC窗口上看到正确的动态的红色的指令流和数据流,形象直观,学生可对指令的执行过程一目了然,教师自己也感到很欣慰。但第一次实验成功的学生是少数，在这种情况下,教师就要讲究教学策略,最大限度地调动学生的积极性和主观能动性,适应学生的心理特点,要求学生可借助反复观看CAI软件的理论讲解和实验演示,以帮助自己解决所遇到的问题，并且教师对一些共性的问题可集中讲解。

如果在实验的过程中遇到问题，教师可对实验中一些共性的错误进行必要的提示,比如:在系统结构综合性实验中，单股线与排线连线有几十根，教师要提醒学生单股线连接位置要正确，排线引脚的连接要对应，每根排线引脚的具体数目只要有细微的错误,就可能导致实验失败。此时教师要及时提醒学生，但不能动手替学生接线,要断绝学生的依赖性。

3)组织讨论与总结：在设计过程中和设计完成时应当尽可能的组织学生参与讨论和总结,这不仅可以使学生能力的培养更扎实,使更多的学生受益,也能够培养他们的成就感和进行科学研究的能力。

如在学生实验失败又自己找不出原因的情况下,除了教师对学生要进行耐心引导,帮助分析失败的原因外，还可以采取组织不同层次的相关学生进行讨论的教学方式，例如在复杂模型机设计实验中如何判断硬件的故障还是软件的故障从而找出失败的原因最简单的方法是用基本模型机示例程序运行,示例程序能正常执行,就可以确定硬件没有问题。如果是硬件故障,则应确定是芯片的问题还是连接线路的问题,同学之间可以相互检查连接线路;若是软件问题,则检查所设计的程序,DVCC模型机有16条基本指令，要根据复杂模型机的硬件电路设计机器指令，再根据机器指令要求微程序流程图及微程序，最后形成16进制文件，同学们也可一起仔细观察指令的执行情况,确定哪一条指令或微指令的设计出错。

在讨论中,教师可就理论与实验相关问题提问,体现设计性和启发性,例如,如果复杂模型机设计实验中增加一条指令,那这条指令应如何设计;对基础一般的学生,则要求能说出本实验中每条指令的执行过程,调试过程中遇到的问题是怎么解决的。通过这种讨论教学,能使不同层次学生受益,既保证了教学质量,也对学生进行了锻炼提高。

参考文献

[1]任春明,刘军.计算机组成原理实验教学的思考与改进[J].实验技术与管理,2006,23(10):110-111.

[2]杨红杰.面向新世纪计算机教学改革的思考[J].湖南文理学院学报:自然科学版,1999,11(2):83-85.

计算机操作系统原理 篇10

《计算机组成原理》是计算机专业重要的基础课程之一,做实验又是该课程的一个重要部分,学生通过实验可以深入了解计算机是如何进行算术计算、怎样存储信息并且能更好的掌握计算机的硬件组成[1]。目前,国内部分院校已开发出了计算机组成原理课程的网络课程,但这些网络课程大多数为静态的网页展示或动画演示,并未开发出具有3D虚拟场景,交互性较好的计算机组成原理虚拟实验系统[2]。因此,具有三维交互性的计算机组成原理虚拟实验系统的设计就显得非常重要。

1 虚拟实验系统的分析与设计

VRML(Virtual Reality Modeling Language,虚拟现实建模语言)是一种三维场景描述性语言,利用它能在网页上创建具有导航及超链接功能的三维虚拟空间。VRML的工作原理可以简单描述成:文本描述、远程传输及本地计算生成。VRML并不是使用三维坐标点描述物体的,而是使用了一种类似于HTML的标记文本语言来描述三维场景,因此使用它编写的文件所占的空间非常小, 对网络带宽的要求不高[3]。利用VRML技术构建虚拟实验系统,能为学生提供一个逼真的实验环境,具有超强的现实感,可充分激VRML发学生的学习兴趣。发学生的学习兴趣。

该系统主要模拟仿真清华大学科教仪器厂生产的TEC—4计算机组成原理实验仪。使用VRML技术构建三维虚拟实验环境, 并通过ASP技术及B/S(Browser/Server浏览器/服务器)三层结构的设置,构建网页结构,发布到网络上供学生使用。系统体系结构并通过ASP技如图1所示。如图1所示。

2 虚拟实验系统的实现

2.1实验环境的构建

实验环境的构建主要包括两个方面:

1)静态环境:主要指实验室场景的构建。首先使用Vrmlpad建模工具对一些简单的形体(如实验台、地板、墙壁等)进行建模, 再利用专业三维建模软件3DSMax对导线、芯片、面包板等一些结构复杂的实验器材进行建模。由于3DSMax对物体描述的精度比较高,因此使用它建造的一些形体转到Vrmlpad后生成的文件中会存在大量多余代码,所以必须进行优化处理[4]。建模过程如图2所示:

2)动态环境:主要是指器材的功能显示。即模仿真实实验的操作效果,例如用鼠标单击开关按钮后产生的按下和弹起的动态过程、点击导线之后出现的自动连线效果等。

2.2 交互控制的设计

该部分的设计是实现系统功能的关键。本虚拟实验系统不仅根据实验要求提供了面包板、连线等实验器材,并且还提供了一个操作标记,指导实验者完成操作。学生通过鼠标将指令直接传送给虚拟空间,空间接到用户请求,将消息传递给相应的脚本程序,脚本程序经过一系列的计算,然后以相应的虚拟现实效果反馈给学生。

该部分功能的实现主要依靠各种接触传感器节点(TouchSensor)、VRMLScript编写的脚本程序以及ROUTE语句[3]。首先在系统中定义一系列的TouchSensor分布在每个需要进行交互操作的虚拟物体上,当实验进行到一定步骤时,将下步的传感器激活,同时把其他步骤上需要的传感器全置为无效,这样即可实现让实验者根据实验内容的要求按步进行操作。在这个过程中,使用设置好的Script(脚本)节点来控制这些触发事件的实现,这些脚本可以将用户的操作进行转化,控制相应的对象,进而实现虚拟交互功能。交互式虚拟实验事件驱动体系的流程图如图3所示[5]

下面以实现连线为例:

实验者按照实验要求,点击相应的面包板上的插座,这时系统将会出现自动连线。为了模拟这个过程,建模时事先使用Extru- sion节点在相应位置建成实验所需的全部连线,但是开始时用Switch节点将它们隐藏起来。随着实验过程的进展,当学生用鼠标单击指定位置时,在脚本程序的控制下,相应位置就会显示连线。图4为连线完成后的效果:

以下是实现该功能的部分程序代码:

上述代码表示当插座VCC1上的触发器被激活时,将发送一个消息给控制导线显示脚本,脚本接到消息并经过处理后,再发送命令给Switch节点,这样就可以达到显示导线的目的了。

3 实验系统网上发布

结合其它网络技术,对构建完成的三维虚拟实验室场景进行整合[6],如图5所示。之后把该虚拟实验系统传送到Web服务器上,学生只需要登录就可以随时随地进行远程实验。

4 结束语

C语言在计算机原理中的应用 篇11

【关键词】C语言 计算机原理 语言结构

【中图分类号】TP312 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0256-01

C语言是计算机程序设计语言治愈，具备了高级语言和汇编语言的特点，当前C语言功能繁多，在计算机设计中开始逐渐采用C语言设计，方便软件的编写，本文主要分析C语言在计算机原理中的应用。

1.C语言概述

C语言是一种通用计算机编程语言，编译简单，无需特别的运行环境，非常适合搭配汇编语言来使用，C语言由函数构成，能够解决多个编辑任务，同时也能将多个程序组合在一起完成任务。在现实的开发问题中，可以由多个人来承担程序比恩写，提高程序的编辑能力和团建开发能力。C语言从开始出现到现在一直被使用在计算机领域中，很容易学会，能够充分发挥出回汇编语言的优点。在科学领域中，C语言主要服务于软件的开发，如开发单片机以及嵌入式系统等。C语言在计算机领域得到广泛应用主要不仅仅是因为能够适合多种操作系统，与数据类型、功能繁多有关，另外也与强大的图形功能有很大的关系。与其他高级语言相比，C语言能够直接调用系统功能，实现硬件的操作。

2.计算机语言的数据表示分析

随着计算机技术的不断发展进步，计算机语言编程在计算机相关应用中已经不是最终的部分，很多应用软件中不会过多关注C语言，因此在分析C语言中，需要抛弃掉计算机的固有认识。如在实践应用中可以先分析二进制、十进制表示法，相对十进制而言，而仅是具有很大的优越性，但是一些比较特殊的数据难以达到要求，在计算机语言数据中使用受到显示，C语言能够弥补二进制表示法的不足，C语言包括了预算符、关键字以及控制语句各34个、32个、9个，能够实现其他汇编语言所无法实现的运算操作功能，结构紧凑，使用方便。另外C语言还能够使用与补码不同的特定表示方法，如浮点类型法float等。C语言中的字符类型法在表示实际语言数据中使用非常方便，一个字符代表一个字节。C语言程序基本是可以使用在不同的操作环境中，无需修改，可移植性很强。

3.C语言在计算机原理中的应用

目前C语言不仅使用在计算机软件编程中，还是用在二维、动画等设计中，在分析C语言在计算机原理应用中，需要先分析计算机内存储器的内部构造，计算机内存的容量、结构等对C语言程序非常重要。对于计算机内存编址的重点集中在保证存在大量内存编址中，想要实现这个结果需要进行二进制，由于分辨字节编址内容的差异，每个字节可以存放的内容也存在很多的不同。

C语言在计算机原理应用中作为指针、字符串等。在声明相关变量中，若是变量前面采用*符号，就表示这个变量为指针形变量，*的主要功能为得到内容的操作符号，就是得到相对应的存储信息，一个指针就是一个地址常量，C语言与其他语言最大的差别在于指针，指针不仅仅对应着变量地址，同时还对应着数组、函数的地址，当然若是操作不当可能会对整个程序带来隐患。

C语言的字符串与char型类似，表示text文本的字符序列就是字符串组，在不用采用引用库时可以采用字串符来表示，在数组看上去像是一个字符串时，就需要采用C标准库里面的字符串来对应里面的函数，使这些函数找到开头文件。计算机垃圾数据是启动中以前使用过的没有及时清除的数据，垃圾数据是C语言的重要组成部分，在操作中，若是存储空间被占用后就不能再使用。

C语言结构范围循环结构、选择结构和顺序结构，在使用中，顺序结构可以进行单独使用，构成比较简单，能够使用在日常的程序设计中，如输入机构、计算结构等都是使用顺序结构，在计算机原理应用中很常见，在使用中需要依照先后顺序进行操作。在一些程序的设计与运算中，很多程序设计存在重复性，把他们引入程序中，就属于循环结构，循环结构在使用中，避免了书写中存在的重复问题，也能够避免重复性的运算，在相应程度上能够缩短程序的长度。选择结构是对相关选择结构的执行，在选择结构的程序设计方法中，最关键的部分在于分支条件，在C语言中，提供的语句主要是if和if-else等，通过此派生出另外一种选择结果。C语言由多个独立的函数组成，这是C语言模块化思想的表现，在编写调试计算机原理中能够分开各个程序进行编写调试，能够提高程序的开发效率。

综上所述，本文主要分析C语言在计算机原理中的应用，C语言灵活方面，具有很强的适用性，能够在程序的编辑和软件开发中大大提高工作效率，因此C语言成为当前高级程序设计常采用的语言之一。

参考文献：

计算机操作系统原理 篇12

1 广播电视发射机房管理系统智能化的原理

首先, 现场控制级功能。下位机与发射机之间的连接选择并联接入的连接方式, 发射机智能化可实现人工操作和上位机的自动控制, 人工监控系统只记录运行的数据, 对数据进行监控, 获得控制权后, 与智能控制系统实现互补。通过显示器操作功能键, 可实现对发射机开关的直接控制, 模拟量数据的实时查询。同时, 现场控制级功能直接对发射机进行监视, 然后根据监视数据, 对发射机的所有工作进行分析处理, 主要的功能控制有:开关量控制、检测状态量、越限处理模拟量、管理数据、校时通讯、分析处理故障和对通讯主站的所有开关机进行控制。

其次, 监控机功能。工控上位机对管理系统进行关键控制, 不仅能对现场进行直接监控, 也可充当远程监控系统和数据库的服务器, 巡检前端机所采集的参数, 对每部发射机的运行工控图和整个机房的调频运行系统图进行实时显示。同时, 它能很好地维护管理系统, 查询和统计历史数据库, 对所有采集的信息进行报表和打印。

2 广播电视发射机房管理系统智能化的设计

(1) 下位机的配置与构成。下位机具有可靠性较高、体积较小和高强度的抗干扰能力等优点, 从而在广播电视发射机房管理系统中被广泛应用。它采用梯形式的逻辑编程, 计算较为简单, 易于控制。能够满足基本的定时、计算和逻辑控制, 尤其是它能达到点位、过程和数字控制。为增加管理系统的可靠性, 上位机可通过多上位机进行备份, 提高通信速率, 改善网络系统的环境。

为提高系统的安全性和稳定性, 系统选择一台下位机与一套节目对应控制, 下位机的安装部位尽量选择接近发射机, 使发射机和下位机接线的距离缩短, 以达到发射机的干扰因素对系统产生影响的最小化, 大多数电视台采用的是西门子S7-300的下位机, 224的CPU模块, 自带开关量的14输入和10点输出;EM231的模拟量模块;设置通信作为前置主站, 两台以上的上位机能够与通信机进行通讯, 冗余各台上位机的数据。具体的控制上位机结构流程:CPU模块---开关量输出模块---发射设备系统---信号调制模块---模拟量输入模块和开关量输入模块---CPU模块---通信模块。

(2) 上位机的配置与构成。上位机控制着整个计算机管理系统, 为保证系统工作的稳定, 选用工控上位机进行双热备份。保证两台上位机采集下位机的数据, 通过一台上位机发送命令给下位机, 如系统出现故障, 则由另一台上位机进行接管和自动控制。整个管理系统主要由局域网、网卡、显示器、校时卡和工业控制计算机构成, 其中工业控制计算机主要由声卡、本地语音报警系统、电话语音卡和远程语音报警系统构成。

(3) 网络结构。广播电视发射机房计算机智能化管理系统选用集中管理、分层分布的网络结构, 6台下位机和2台上位机通过集线器和光端发射机, 将数据信息传输到广播电视台的局域网, 实现上位机和下位机之间的数据智能化交换, 也可进行本地数据的处理, 使通讯开销减少, 为系统提供安全数据。

(4) 软件配置。设计软件主要实现系统的集中控制和分散功能。系统的设计模块化, 可使发射数据具有可扩展性。大多数电视台的下位机工作站采用西门子STEP7的编程软件, 采用底层编程方式进行平台开发, 使软件运行于上位机, 通过监控程序进行下载, 实现输出或输入的操作。它可以配置硬件, 也可以对参数、通信、测试进行设置, 具有编程和诊断功能。

3 结语

广播电视发射机房计算机智能化管理系统具有稳定可靠性、可扩展性、通用性、先进性、实时性、易操作性、智能性和安全性等优点。保证数据的实时安全输入和输出, 为系统的故障提供报警功能, 便于数据的保存和查询。因此, 我国广播电视发射机房计算机管理系统智能化, 是各电视台发展的趋势, 值得在广播电视行业推广。

参考文献

[1]梁达先.广播电视发射机房自动播控系统[J].电视技术, 2008, 32 (5) :57-59.

[2]徐东生, 王诚忠, 王贵金等.广播电视发射机房计算机智能化管理系统[J].有线电视技术, 2007, 14 (5) :63-67.

[3]夏利民, 李世骏, 金玉等.广电机房监控系统的设计与开发[J].电视技术, 2010, 34 (4) :86-89.