計算機軟硬件論文范文
時間：2023-03-17 19:11:19
導語：如何才能寫好一篇計算機軟硬件論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
計算機系統由軟硬件系統共同組成，其中軟件系統故障比例相對較高。即使個別故障看起來類似于硬件故障，但仍然有一定幾率是由軟件故障引起的，因此，我們一般對于計算機故障的原因摸排都遵循“先軟后硬”的原則.
1.1驅動異常計算機硬件系統需要靠驅動程序的支持才能正常工作，因此，當某些硬件工作出現異常情況，可以首先考慮是否是驅動程序出現問題，常見的驅動問題包括聲卡沒有聲音，顯卡圖像閃爍或者分辨率無法設為標準分辨率，網絡連接問題和機箱USB接口無反應等，可以進入控制面板--設備管理器查看是否有硬件帶有黃色的感嘆號，帶有感嘆號的硬件為沒有經過驅動的硬件，可以使用該硬件附帶的驅動光盤安裝驅動程序。另外，硬件驅動需要選擇適合的驅動版本，并不是說驅動版本越高越好，一般考慮使用經過微軟認證之后的穩定版本驅動程1.2網絡異常如果出現計算機突然無法上網的情況，首先使用系統ping命令檢測是否能夠連接到網絡路由器或model，如果發現無法連接到上述設備，考慮網線連接問題或是計算機IP地址、網關、DNS出現故障，可以使用360安全衛士，QQ管家等軟件的斷網急救箱一類的小工具進行故障處理；如果ping命令出現部分響應，則考慮網線故障。
1.3系統變慢計算機系統變慢的原因很多，比較常見的是垃圾過多、內存不足、cpu占用率高、磁盤碎片過多、病毒或木馬感染、受到外部攻擊等原因。可以考慮使用安全衛士等軟件清理垃圾、關閉自啟動軟件和系統服務、避免同時運行多個大型軟件、使用磁盤管理工具清理文件碎片，使用殺毒軟件查殺病毒和木馬，安裝防火墻避免外部攻擊，保持良好的使用習慣等。
1.4軟件或文件無法打開由于使用不當、誤刪除程序文件或遭受病毒感染等問題，有可能出現軟件或文件無法打開的情況，處理這種問題可以首先進行病毒查殺、重新安裝無法打開的軟件等方法。
1.5硬盤分區或文件系統故障硬盤分區或文件系統故障有可能引起開機無法進入系統或系統進入過程中藍屏，可以考慮使用系統盤重做系統、修復系統或重新分區后安裝系統。如果是硬盤引導文件（俗稱0磁道）故障（可以識別硬盤、無法顯示硬盤容量等信息），可以采用低級格式化或者使用修復0磁道軟件工具，修復硬盤后重新分區安裝系統。
二、計算機硬件系統的常見故障及解決方案
計算機硬件系統的故障可以分為損壞故障以及非損壞故障，顧名思義，損壞故障是指計算機當中某個或多個硬件出現損壞所引起的故障；非損壞故障一般為計算機硬件連接出現接觸不良或電源功率不足、電壓低導致異常等情況引起的故障。
2.1常見非損壞故障及解決方案對于非損壞故障，首先要查明故障硬件，對故障硬件重新插拔，對使用插卡式連接的硬件（如顯卡、內存等），可以使用橡皮擦拭硬件連接接觸片（俗稱金手指），去除接觸片氧化層，故障即可解決。如果因為電壓不穩導致死機、重啟等問題，可以考慮安裝外置穩壓設備。如果因為過熱導致死機或重啟，可以對CPU散熱片進行除灰、加涂導熱硅脂、對沒有散熱片的設備加裝散熱片，對有散熱片仍過熱的設備加裝散熱風扇。如果發現CMOS芯片自動復位、系統時間還原的故障，卡伊考慮更換CMOS電池。
2.2常見損壞故障及解決方案檢測硬件損壞故障可以通過機箱喇叭報警音、硬件替換法及電阻法等。機箱喇叭報警一般有如下可能：2短：常規錯誤。解決方法：重設BIOS；1長1短：RAM或主板出錯；1長2短：顯示器或顯示卡錯誤。；1長3短：鍵盤控制器錯誤；1長9短：主板FlashRAM或EPROM錯誤，BIOS損壞；不斷地響（長聲）：內存條未插緊或損壞；不停地響：電源、顯示器未和顯卡連接好；重復短響：電源有問題。對于硬件損壞，確認故障硬件后需及時更換。
三、結論
篇2
隨著計算機軟件開發領域的不斷拓展，分層管理軟件的含義已經發生改變，變得更加豐富。從抽象角度來說，分層管理軟件是指多個概念層，每個概念層采用不同的解決方案，進而形成垂直的軟件系統。分層管理軟件中的每個層在一定程度上都具有相同的核心方案，實現各個分層之間的聯系。分層管理軟件的開發技術是建立在發展框架設置的基礎上，所以軟件結構更加完善。上個世紀80年代，計算機技術比較落后，只能進行小型數據庫的結構化編程，并開發出單層結構性軟件。隨著計算機技術的不斷發展，雙層結構性軟件很快問世。雙層結構性軟件雖然可以滿足客戶的需求，但自身存在嚴重的缺點。很多軟件開發者意識到雙層結構性軟件的問題，即不能滿足未來計算機網絡數據的需求。目前，三層結構性計算機軟件已經具備了開發基礎，成為未來計算機軟件開發的主流結構。
2軟件開發分層技術應用分析
2.1兩層和三層結構技術兩層結構的計算機軟件是由數據庫的服務器和客戶端共同組成，其中客戶端主要是面向客戶的服務界面，其功能為邏輯處理、顯示服務器的指令以及供客戶對服務器進行查詢。這種邏輯結構被稱為胖客戶，一旦客戶數量增加，客戶端不能進行相應的擴展。同時，這種邏輯結構不能進行良好的交互，維護成本比較高，存在一定的安全風險。隨著計算機技術的發展，大型計算機系統需要更加復雜的軟件結構，兩層和三層結構的應用系統出現。兩層和三層結構的軟件，主要由客戶端、應用服務器和數據服務器構成，提供人機交互、數據訪問、數據存儲和優化，服務器和應用程序服務器可以實現邏輯服務，大大降低了客戶端的負擔，被稱為瘦客戶端。通過三層的C/S結構可以實現程序的應用目的，并向數據層提出數據請求。相對于二層結構來說，三層結構技術可以有效降低客戶端和服務器之間的網絡負荷。同時，三層結構技術具有可重用性、強擴展性、安全性和易維護性。如果客戶端用戶數量不多，兩層結構更具有優勢，所以計算機軟件開發人員，應該依據實際的需要，采用適合的軟件結構。
2.2四層技術隨著計算機和網絡技術的進步，應用軟件的計算環境也發生變化，所需要處理的數據和邏輯變得更加復雜。在軟件實際編程過程中，數據處理更加迅速、計算更加準確、邏輯更加復雜。三層結構軟件技術在拓展性、安全性方面具有優勢，但不能實現三個技術的彼此獨立，也不能滿足Web技術的計算要求。在這樣的背景下，就需要在三層結構的數據層和邏輯層之間增加封裝層，形成四層結構技術。四層結構技術由存儲層、業務層、數據層和Web層構成，其中Web層是依據客戶的需要選擇適當的處理方式。如果用戶需要少的結構，Web層就向數據處理層直接發送信息，以滿足數據處理層的表達需求。如果用戶需要較多的結構，Web層通過大量的數據和信息分析，改進各方面的工作效率，以此滿足大規模的數據需求，實現網絡層業務的邏輯處理。在技術架構方面，雖然四層結構技術尚不成熟，但在未來將取代三層結構軟件，成為計算機軟件開發架構的主流形式。
3中間件技術伴
隨不同的軟件開發技術的發展，系統中的中間件數量不斷增加。目前，中間件技術在交通、金融和郵電等領域得到廣泛應用。MOM分層技術作為中間件技術的一種，被廣泛地應用于各種中間件的開發中。該技術不僅具有一般中間件技術的優點，還具有異步傳送的優點。當對應用消息列隊中的中間件進行編程的時候，MOM分層技術可以將信息同步傳輸，更加安全、可靠。中間件技術可以實現不同區域之間的信息通訊，簡化軟件的開發形式。用戶只需將消息交給對的管理器，無需關心數據的丟失和數據的傳輸問題。因此，中間件技術可以克服軟件間結構不同帶來的問題，兼容各種發展的開發技術，滿足用戶需求。
4總結
篇3
Keyword：software； engineering cost；engineering quantity；automatic calculation
進入信息時代，計算機及相關軟件在建設工程項目管理領域的應用也越來越廣泛。在項目成本管理領域，早已實現工程成本及造價計算過程中定額子目的自動套用、費用的自動計算及人、材、機的自動分析和匯總，但工程量的計算還未能完全實現自動化，各類具有自動算量能夠功能的軟件在實際應用中也存在各種問題。
1. 當前項目造價（成本）領域軟件應用的水平及存在問題分析
1.1. 當前項目造價（成本）領域軟件應用發展的水平
當前，在項目造價（成本）領域的應用軟件，主要在于實現自動討價及工料分析。由于工作關系，筆者對目前市面上常用的幾款軟件都曾試用，總體來講，上述軟件具有準確率高、換算方便、速度快等優點，實現了報表輸出的兼容性。也有部分軟件對實現自動算量功能做出了有益的嘗試，并取得一定的成果。根據筆者的經驗，這類軟件均較好的解決了建模、自動算量、工程量的匯總及定額的套用等手工計算中費工費時的工作，有些更是具備了能直接調用電子圖檔的功能，省卻了大量的建模時間，取得了較好的應用效果。
1.2.工程量自動計算的意義
傳統的手工計算工程量，其基本過程無非是翻閱圖紙、熟悉資料、列計算式、計算分項工程量、匯總工程量、套用單價。很顯然，這極為費力費時，需要細心和極大的耐心，稍有不慎則容易出錯，效率低下。
而工程量的自動計算基本過程如下：建模、校核、自動計算、自動套用定額子目或生成工程量清單項目。
工程量的軟件計算最大的優越之處在于實現了工程量的自動化、智能化：
1）實現了構件交接處的自動扣減；
2）實現了工程量的自動分類匯總及報表輸出；
3）建模時標準層可直接復制，非標準層可稍加修改，成倍的提高了工效。
相較于手工計算，用軟件計算的功效是手工計算的至少4～5倍。筆者本人曾作過專門比較，同一棟框架結構宿舍樓，手工計算工程量到匯總得出分部分項工程量約需2～3天，而用軟件計算從建模到輸出工程量總共只用了不到10個小時，孰優孰劣，一目了然。
工程量的自動計算，不僅是項目建設初期及竣工階段造價（成本）管理工作的需要，也是工程項目實施過程中管理工作的需要。項目管理中經常要做到對部分樓層、部分構件或部分材料的分項匯總，用手工計算容易出現統計錯誤，而軟件則可以在幾十秒鐘之內實現上述功能。不僅如此，在招投標領域實現快速投標、在工程竣工決算審計中能起到減少重復計算、提高功效的作用。正由于此，筆者認為，應在項目造價（成本）領域大力推廣工程量的自動計算。
1.3.當前算量類軟件在項目造價（成本）領域應用中存在的問題
通過對上述部分具備算量功能的軟件的使用，總體感覺目前的此類軟件普遍存在如下缺點：
1）軟件的智能化程度不高，需大量的人工干預，操作繁瑣，容易出錯；
2）對于建筑造型獨特、不規則的建筑物建模有困難，如對墻面的一些非常規裝飾不能方便的建模甚至無法建模；
3）計算公式的輸出不規范，不符合人們的手工計算習慣，難以閱讀，不便于核對和查錯；
4）盡管部分軟件聲稱具備能直接調用設計院的電子圖檔的功能，但實際應用中其效果并不理想；
5） 部分人士感覺其計算過程 “暗箱”化，對軟件的計算結果不完全放心。
現實的情況就是，用傳統的手工計算匯總工程量，然后手工錄入套價軟件。在其他的如工程技術設計領域早已解決的設計過程信息化，在項目造價（成本）領域還是未能實現。
轉貼于
2. 當前項目造價（成本）領域信息化發展中存在問題的原因分析
筆者認為，當前在項目造價（成本）領域信息化水平低、造價（成本）管理中工程量的自動計算的自動化程度不高的原因是多方面的，概略分析，主要存在以下幾個方面的原因：
2.1由于傳統上對項目造價（成本）管理的忽視和方法的失誤，導致相當長的一段時間內存在輕視“預決算”人員的傾向，造成長期以來工程造價類專業人士整體素質不高。盡管近年來國家推行“注冊造價工程師”考試制度已在一定程度上扭轉了這一現象，但現實中也的確存在部分民工或非“科班”出身的人士在從事工程造價管理工作——“預決算”，無疑他們的專業上的綜合素養和接受新鮮事物的能力有限，部分甚至有排斥心理，導致造價類應用軟件的推廣受到極大的限制。
2.2由于算量類軟件都需要建模——圖形的輸入，其操作較為繁瑣。多數軟件的建模依賴于設計繪圖軟件諸如PKPM、AutoCAD等圖形平臺軟件的支持，而這一類軟件對使用者的起點要求較高，限制了算量軟件的廣泛應用。
2.3有些聲稱能直接調用電子圖檔的軟件，在實際應用中其效果不盡理想。由于繪圖類軟件種類繁多，標準不一，數據接口規范不盡統一，導致造價算量類軟件在讀入圖紙時錯誤頻出、修改量大，使得其宣稱的功能大打折扣，影響了軟件的推廣。
2.4由于算量軟件的使用受到諸多限制，加之一些業務部門平時工作任務繁重，認識有限，導致現實中對算量類軟件的推廣產生了極大的阻力，應用范圍非常為有限。銷售量的有限導致了其開發和推廣成本的居高不下，使得此類軟件的售價較高，又更限制了其使用范圍的擴大，一定程度上形成了非良性循環。
3.對于推廣算量類軟件的幾點思考
顯然，當前我國項目造價（成本）領域計算機及軟件應用水平還有待于進一步提高。為做好造價管理中算量軟件的推廣和應用水平，筆者認為應做好以下幾個方面：
3.1 政府及有關管理部門的應加強引導和推廣力度
我國建設工程項目管理界每一次大規模、深層次的變革均有政府和相關管理部門的大力推動。因此，在項目造價（成本）領域推廣工程量的自動計算也有賴于政府和管理部門的大力引導和推動。各地的造價總站應在軟件開發、軟件推廣、人員培訓及資源和信息的共享、標準規范的制訂和協調等方面為軟件的開發者和使用者提供比以前更大的支持力度。
3.2 加強和其他相關領域的協作
眾所周知，一個商業軟件的生命力取決于其所能實現的功能和兼容性、易用性、穩定性。如能實現算量軟件和設計繪圖軟件之間數據的無縫鏈接，真正做到算量軟件能直接調用電子圖檔，簡化建模，無疑是功能和兼容性上的一大進步。但兼容性則不是某一家軟件公司所能解決的，這就需要國家或行業協會等出面，在設計制圖規范、數據接口等方面召集建筑、結構、設備及軟件開發等方面專業人士協調，實現數據庫規范標準的統一，將能促進工程項目管理界信息的標準化和集成化，減少社會公共成本和重復成本，能極大的促進算量軟件的推廣和使用。
3.3促進部分軟件開發商之間的橫向合作
某些自動算量軟件在開過程中和繪圖軟件開發商合作，實現了數據傳遞的無縫連接，但同一套軟件在讀入由其他繪圖軟件繪制的施工圖時卻需大量的人工干預，費時費力。在政府和管理部門暫時還不能實現對軟件開發的協調的情況下，促進繪圖類軟件開發商和算量軟件開發的橫向聯合，實現數據接口統一規范，不失為解決問題的有效途徑。同時應鼓勵有實力的繪圖軟件開發商在自身的圖形平臺上開發算量功能模塊。
4. 結束語
綜上所述，筆者認為：
4.1當前，我國的項目造價（成本）領域的軟件應用已取得一定成績，但遠不能和其他領域相提并論；目前所存在的主要問題是還未能最終實現工程量的自動計算。
4.2解決上述存在問題，僅靠軟件開發者或使用者自身是不夠的，需要必要的政府或相關機構的組織協調；實現繪圖軟件和算量軟件、管理軟件之間的信息共享、數據接口規范，實現軟件開發標準的統一。
篇4
【Key words】Cloud computing；Public computing resources；In colleges and universities
隨著現代計算機科學的不斷發展和日新月異的技術創新，我們已經可以深刻地體會到計算機在提升業務處理效率、信息交流和共享資訊等方面提供的極大便利，計算機應用能力也成為衡量新型人才的標準之一。隨著用人單位對人才的計算機應用能力要求的逐步提高，各高校在設計培養計劃時都開始注重計算機的使用教學，在各類專業課程中都貫穿著計算機的使用教學。所以，公共計算資源建設資金在現代高校的教學設施投入中逐漸占據越來越大的比例，越來越多的各類型計算機機房、實驗室等開始投入使用。
但是，計算機技術發展十分迅速，為了跟上教學任務要求，公共機房內各類型軟硬件設備的更新換代十分頻繁。同時，各個高校擴招使得學生數量逐年提高，教學任務愈發繁重，導致公共機房的負荷超出預期。雖然各類機房管理軟件等廣泛應用于日常管理中，但是軟硬件設施重復建設、管理工作復雜等問題依然頻繁出現。
本文通過深入分析高校公共計算資源的現狀和存在的問題，提出把云計算運用到高校公共計算資源的整合管理中，通過云計算的特性以實現把公共機房日常管理工作化繁為簡，減少建設資金投入，提高教學服務工作質量。
1 現代高校公共計算資源的現狀分析
當前，高校在公共計算機機房管理方面都存在著以下幾個共同的問題。
1）公共機房規模越來越大，軟硬件資源配置參差不齊。隨著在各類專業課程中計算機教學的比例逐步提高，為了應對這一要求，各高校每年或定期都會購買一批新的軟硬件資源，公共機房規模也在隨著一次次更新而變得越來越大。但是，逐步的更新方式導致軟硬件資源的配置參差不齊，甚至同一機房或實驗室內會出現四五批不同時間段更新的軟硬件資源，使得管理人員難以實現有效的統一管理。
2）公共機房建設資金緊張。高校每年投入到教學設施建設的經費是有限的，而公共機房的建設資金只能占其中的一部分，建設資金緊張則導致某些軟硬件資源不能及時更新的情況。以一個配備100套計算機的公共機房為例，不計算購買交換機等網絡基礎設備的情況下，購買100套計算機就需要大概45萬的資金投入。新建設的公共機房一般能在良好的使用狀態工作三至四年，隨著使用時間延長，硬件的故障率也逐步增加，硬件的維修和更換費用也逐步增加，而建設新的公共機房則投入更大。同時，根據教學任務的需要，還要購買一些軟件的授權，因為設備基數大，這類型的資金投入也十分巨大。
3）公共機房管理人員日常維護困難、管理工作繁重。由于教學任務需要，公共機房的工作強度日益增強，對計算機硬件的使用壽命是很大的考驗，公共機房管理人員需要經常維修以及更換硬件。同時，根據課程的設計，管理人員還需要經常安裝和更新教學軟件。這些軟件不僅種類繁多，而且更新頻繁，導致管理人員日常維護困難、管理工作繁重。
4）公共機房設備安全防護困難。高校公共機房設備數量眾多而且用戶基本上都是學生，學生用戶的計算機安全防護意識參差不齊，導致公共機房成為安全風險隱患集中的地方，軟硬件資源十分容易受到攻擊破壞，甚至直接影響到整個學校現有的網絡環境安全。
2 云計算的概念及特點
2.1 云計算的概念
簡單地說云計算就是并行計算、分布式計算和網格計算這三種計算方式的融合發展。換句話說，云計算就是傳統計算機技術和網絡技術發展融合之后所得到的產物，它通過以提供服務的方式向用戶提供所需要的相關功能，用戶可以在對IT技術、網絡相關知識等不了解以及完全不熟悉設備操作的情況下，能夠通過網絡獲得所需要的各種IT服務來實現自己的需求。其中包含硬件、開發平臺以及I/O服務等大量能夠根據不同的負載動態地重新配置，從而達到更高的資源利用率的可用虛擬資源。
從另一個角度理解，云計算是虛擬化、效用計算、軟件即服務等概念混合演進并躍升的結果。實質上，云計算技術就是軟件即服務、網格計算、虛擬化三個概念的結合體。云計算的核心思想就是通過網絡將一個巨大的、完整的計算機處理程序拆分成為很多個子程序，然后把子程序交由多部服務器所組合而成的云計算系統，經過云計算系統的計算分析后，最終將處理結果傳輸給用戶，其中的處理過程完全對用戶透明。
2.2 云計算的特點
2.2.1 規模大
云就是一個大規模的服務器群，包括了許多計算服務器、存儲服務器、軟件服務器等，服務器群中的計算機可以通過相應技術保證網絡數據庫信息的及時更新，使用戶能夠得到更快更準確的服務[1]。服務器群龐大的基數使得云能夠為用戶提供海量的存儲能力和普通個人計算機無法實現的高校計算能力。
2.2.2 虛擬化
云計算利用虛擬化技術實現物理資源動態管理與部署，為多用戶提供隔離的計算環境[2]。用戶所使用的操作平臺、存儲功能和計算功能等都是由云服務器群利用虛擬化技術實現的，用戶的操作和指令經過云計算系統的計算分析后，最終將處理結果傳輸給用戶，其中的處理過程完全對用戶透明，用戶的使用體驗和使用普通本地計算機一樣。
2.2.3 擴展性好
云計算通過管理技術把整個服務器群的軟硬件資源整合為一個龐大的資源池，根據用戶的實際需求情況來按需分配資源。云計算系統可以實時將新的軟硬件資源整合到資源池中，即使用戶規模增長，也可以保證服務質量。
2.2.4 安全性高
云計算系統的計算和存儲方式均采用分布式，當某節點的運行發生故障時，會自動跳轉至其他節點，當某個存儲單元無法正常運行時，可以自動跳轉至其它單元進行備份，因此具有很好的可靠性[3]。同時，云計算系統具有嚴格的權限管理策略和數據管理、備份功能，能很好地保護用戶的數據安全。
2.2.5 成本低
云計算系統通過一次性投入建設服務器群，使用一定數量的服務器來實現更加高效的軟硬件資源利用，提高了資源利用效率，減少了重復建設和維護費用投入，實現了降低成本的目的。
3 云計算應用在管理高校公共計算資源的影響
3.1 節約資金投入，減輕維護管理工作難度
高校公共機房建立需要很大的資金投入，而且設備升級淘汰速度很快，經常需要進行二次投資，后期的維護工作也需要不少的費用。而建立云計算系統則基本上不需要再進行二次投資，維護工作的投入和傳統公共機房相比也大大減少。管理人員不再需要同時管理四五百臺計算機，而只需要管理少數的服務器即可，這樣很大程度上減少了管理和維護投入，而且集中管理和以前相比更加方便有效。
3.2 保證數據信息安全
云計算把所有數據信息使用分布式存儲方式保存在服務器群中，本地客戶端不保存任何數據信息，即使本地客戶端受到病毒感染或惡意攻擊也不會造成數據的丟失或損壞。云服務器群配備有強大的病毒防控能力和備份恢復能力，保證存儲在云中的數據安全穩定。
3.3 促進教學資源共享
老師們把各門專業課的課件、教學實驗、教案、論文資料等上傳到云計算系統中，通過云計算系統構建成一個內容豐富的教學資源庫，其他老師和學生可以通過云隨時隨地地瀏覽、下載這些教學資源，實現了高校內教學資源的共享。也可以通過和其他高校合作的方式，把多個高校的云互相共享，以實現更大廣度和深度的教學資源整合和共享，促進高校教育改革和進步。
篇5
關鍵詞:AVS;SoC;軟硬件協同設計;嵌入式;解碼
中圖分類號:TP331文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)25-7245-02
A SoC Architecture Design of Hardware Decoder of AVS
XU Xiao-ni, YAN Xiang-hong
(College of Information Science and Engineering, SDUST, Qingdao 266510, China)
Abstract: According to the algorithm of AVS audio and video decoding standard, this paper proposes a proposal of AVS decoding based on SoC method. This method can reduce the complexity of AVS decoder effectively. Using the hardware and software co-design ideas can reduce the difficulty of designing a decoder while improving the flexibility of decoding.
Key words: AVS; SoC; hardware and software co-design; decoding
AVS(Audio Video coding Standard)[1]是由中國信息產業部成立的“數字音視頻編解碼技術標準工作組”提出的我國自主制定的數字音視頻編解碼技術標準,是為了適應數字電視廣播、數字存儲媒體、網絡流媒體、多媒體通信等應用中對運動圖像壓縮技術的需要而制定的。AVS標準中的解碼后的視頻質量介于MPEG2和H.264之間,但AVS標準的編碼復雜度和效率要好于H.264標準,而且相對H.264較高的專利許可費用,AVS采用了非常低的專利許可費。2006年初,國家信息產業部正式批準AVS標準成為中國音視頻領域的國家標準,從而為國內企業每年節省大量的專利許可費用。
目前在嵌入式設備上,音視頻的硬件編解碼器都采用ASIC的設計方案,即全部采用硬件實現音視頻標準的所有部分。這種方案的設計優點是解碼速度快,但同樣缺點也是明顯的,即它的研發時間長、成本高、靈活性低,而且編解碼格式固定,無法進行升級。而SoC(System on chip)[2]的設計方案能夠滿足音視頻領域要求的編解碼速度,同時還能夠加快研發速度、降低成本,而且靈活性高,可升級(設計部分只針對軟件方面),因此相對ASIC的設計方案,采用SoC的設計方法有很大的優勢。
1 SoC設計方法介紹
SoC(System on chip)[2]簡稱片上系統,是一個有專用目標的集成電路,其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部內容,包括CPU、程序存儲器、IP(intellectual property)功能復用模塊、片外總線接口模塊。同時它又是一種技術,用以實現從確定系統功能開始,到軟/硬件劃分,并完成設計的整個過程。SoC設計的關鍵技術主要包括總線架構、IP核可復用、軟硬件協同設計等技術。
音視頻硬件編解碼的Soc設計方案主要采用軟硬件協同設計的思想,將音視頻標準中的各部分分而治之:標準當中邏輯復雜但計算量小的部分采用軟件實現,以增加編解碼器的靈活性,同時可以進行升級;標準當中邏輯簡單但計算量大計算復雜的部分以IP核的形式采用硬件實現,以增加編解碼器的速度,還可以實現IP核在其他設計上的復用。從目前個人計算機上利用GPU(顯卡)中硬件解碼功能進行加速解碼的高清視頻播放的方法中就可以看到SoC設計方法的影子。個人計算機上的視頻播放程序通過GPU的驅動程序,調用GPU內置的硬件解碼功能實現實時加速播放,從而大大降低CPU的工作量,降低對CPU計算能力的要求。
SoC方法的設計流程如圖一,通過下圖可以看出,SoC設計方法中一旦軟硬件功能模塊劃分清楚后就可以同時開發設計,大大加快設計的速度。最后軟硬件協同測試完成開發。
2 基于SoC方法的AVS硬件解碼器設計方案
在嵌入式設備的音視頻解碼方案中,硬件解碼器作為一個外設模塊存在,它與攝像頭之類的外設處于同一級別。根據上述SoC方案的設計思想,按照AVS音視頻標準P2(先進音視頻編碼第2部分:視頻)[1]部分,對AVS視頻的解碼過程中計算量大計算復雜的過程分為以下幾個模塊:
1) 熵解碼模塊:熵解碼是針對AVS視頻編碼過程采用的熵編碼的反過程。熵編碼采用的預計統計科學的一種編碼方法,它能夠有效的降低編碼碼長。AVS視頻流中所有的碼流都是經過熵編碼的數據,因此熵解碼的過程計算量大,計算過程也比較復雜,因此需要硬件解碼來實現。
2) 幀內預測模塊:AVS視頻標準中,幀內預測用于解碼采用幀內編碼方法的幀,幀內預測是采用幀內圖像的空間相關性進行編碼的一種方法。幀內預測分為求參考樣本、求預測模式、計算三步。預測模式又分為5種預測模式,每種預測模式是針對幀圖像中的像素來計算的,而且每種預測模式的計算方法計算復雜。考慮AVS標清視頻720p的每幀圖像720x576的分辨率,就可以清楚的知道計算量的大小。
3) 幀間預測模塊:相對于幀內預測,幀間預測是采用前后相鄰幀之間的時間相關性來進行編碼的,它的計算量更大,復雜性更高,這是任何一個音視頻硬件解碼器中必須實現的一個模塊。
4) IDCT變換模塊:AVS中IDCT變換,即整數離弦變換,定義如下:
先對變換系數矩陣進行如下水變換
H'= CoeffMatrix ×T8T
T8是8×8反變換矩陣,T8T是T8的轉置矩陣,H'表示水變換后的中間結果,T8定義參加AVS標準。矩陣H''的元素h''ij計算如下:
h''ij = (Clip3(-215, 215-1, (h'ij+4))) >> 3 i,j = 0～7
再對矩陣H'進行如下垂直反變換:
H = T8×H''
其中,H表示反變換后的8×8矩陣。最后,殘差樣值矩陣ResidueMatrix的元素rij計算:
rij = (Clip3(-215, 215-1, (hij + 26))) >> 7i,j = 0～7 hij是H矩陣的元素。
對于8×8的殘差樣本矩陣,IDCT變換需要2次矩陣乘法,矩陣相乘需要512次乘法448次加法,總共需要1024次乘法896次加法,對于這樣的計算量,顯然在嵌入式設備上用軟件實現是無法滿足實時解碼的,因此需要硬件實現。
5) 濾波模塊:由于AVS編碼過程中是按照8x8的模塊進行預測編碼的,因此在模塊之間的邊緣會出現變化明顯的邊界,因此需要對解碼后的模塊進行濾波。AVS解碼過程濾波主要分為求邊界濾波強度和計算兩步,這兩步的運算也是針對像素級別的運算,因此也需要大量的計算,也需要硬件來實現。
6) AVS硬件解碼器的總體架構:根據以上的分析,設計出如圖2的硬件解碼器的方案。
SoC是一個完整的系統,因此也包含了CPU,主要用于軟件部分的運行。其中程序存儲模塊包括程序存儲器(ROM實現)和程序運行內存(RAM),通過該部分可以對硬件解碼器進行升級,因此增加了解碼器的靈活性。片外接口用于嵌入式系統與硬件解碼器的通信,由于嵌入式的多樣性,因此該模塊不能通用,需要針對特定的嵌入式系統進行開發。
圖2中的各個模塊通過片內總線連接在一起,形成了一個完整的系統。片內總線目前主要有ARM公司開發的AMBA總線,Altera公司開發的Avalon總線以及開源的Wishbone總線,前兩個總線是專有的,因此使用這個總線是需要繳納專利費用的,而后者是開源的免費總線。具體的總線的實現可以按照不同的場合自由選擇。
3 總結
本論文開展了一種面向嵌入式設備的SoC架構的AVS硬件解碼器設計方案的研究。該設計方案能夠有效的加快AVS解碼器的設計實現,而且靈活性高,可擴展性強,IP核能夠重復應用在各種不同的AVS解碼器架構上,有效的利用現有資源進行開發。
參考文獻
[1] 國家數字音視頻解碼技術標準工作組.AVS視頻AVS-P2視頻標準[S].
[2] 沈蘭蓀,卓力.小波編碼與網絡視頻傳輸[M].北京:科學出版社,2005.
篇6
關鍵詞：計算機基礎；CDIO；課程改革
中圖分類號：TP393-4
CDIO是國際工程教育改革的最新成果，其含義是以產品開發生命周期為載體，通過構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）等環節的工程化運作，引導學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習。CDIO教育模式要求從基礎知識、個人能力、人際團隊能力和系統能力四個層面提高學生的工程意識和技術能力，并提出了與之配套的一系列教學改革方式方法。CDIO被廣泛地應用在各種專業領域的課程體系改革設計中，我們在研究CDIO教育模式和本專業課程特點的基礎上，決定開展基于CDIO的計算機基礎課程改革。
1 CDIO課程體系培養目標
計算機專業課程的特點是面向實踐創新能力培養、突出綜合能力、采用工程化教學和產學研辦學等。計算機基礎課程對于學生的職業能力如程序設計、數據庫、網絡、美工、項目管理等技能的培養是課程的主體，這些技術能力體現了計算機基礎人員的職業能力，對于提高學生的綜合素質有決定性的作用。所以課程改革首先要從工程教育角度出發分析課程改革的能力培養目標。
基于CDIO的課程體系改革，首先要面向綜合能力培養，在專業的應用領域這些能力主要包括需求分析、系統設計、系統實現與測試、系統部署與維護、項目管理和團隊溝通等。工程課程改革還要建立在職業能力培養的基礎上，因為該專業的畢業生一般會直接面向就業，企業對畢業生職業能力的要求也應成為專業課程體系的培養目標。考慮到企業的業務領域、技術領域和應用領域都不盡相同，基礎課程體系改革應該有區別地建立課程體系，并通過校企合作辦學、定向培養的方式來提高學生的應用實踐能力和培養職業素養。
2 CDIO課程體系設計
為了突出工程能力培養這一改革核心內容，我們對相關的課程內容和體系結構進行了調整。基于CDIO的課程體系改革根據教學計劃將教學課程體系劃分為文化基礎、專業技術和職業素質三個層次，并采用項目化教學的方式將實踐課程體系劃分為課程實踐、項目實踐和就業實踐三個層次。
基于CDIO的課程體系中，教學體系按照教學目標和能力目標的要求，從基礎知識、專業技能和職業素質三個方面展開教學，每個階段的課程除了要完成教學大綱的教學目標外，還要在教學內容、教學方法、教材設計等方面體現工程教育思想。實踐體系則是專門針對實踐創新能力培養設計的，從校內的實驗課、課程設計到校外的實訓實習都有助于提高學生的實踐創新能力。教學體系和實踐體系不是孤立存在的，比如在文化基礎階段和專業技能階段都要安排課后大作業、實驗課程和課程設計等實踐活動，在職業素質階段則要安排技術交流、選修課、校外實訓實習等實踐活動，在最后1-2個學期還要組織學生進行畢業設計輔導和就業輔導。這種突出實踐創新能力培養的課程體系設計充分體現了工程教育思想，對于提高學生的綜合能力和職業素質有顯著的作用。
3 CDIO教學體系實施
項目化教學是CDIO工程教育模式的典型教學方法，CDIO計算機課程體系也使用了項目化教學的方法來強化學生的實踐創新能力。計算機課程的項目化教學通過模擬真正的軟硬件項目環境，讓學生以團隊的形式來設計和完成項目，在項目實施過程中體現CDIO工程思想。
3.1 項目組構成
項目組是項目化教學的基本單位，體現了軟硬件項目開發中的團隊合作意識。項目組成員一般包括一個項目組負責人和若干個組員，采用隨機指定的方式來確定項目組成員。為了培養學生的組織協調能力，要保證每個學生都有機會成為項目負責人。項目化教學在實施過程中，組員要在項目負責人的指導下完成限時任務，項目負責人和相關指導教師要在項目完成后組織驗收：實踐項目如課程實驗要有相關的技術說明和可操作演示；課程項目如課程設計要有軟硬件開發各環節的設計文檔和項目展示作品；綜合項目如畢業設計要有階段性的進度驗收報告、最終的成品展示和論文答辯環節。這種項目組構成和責任分工完全模擬企業的辦公模式，達到了提高學生綜合技術能力和職業素養的目的。
3.2 項目的選擇
項目化教學是圍繞一個個具有代表性的項目展開的，項目要能夠體現專業發展的方向，不能偏離主線，又要盡量貼近實際突出工程性。哈師大軟硬件學院根據自身實際情況，借助校企合作平臺的資源優勢，設計了一系列具有技術代表性的教學項目。教學項目根據領域范圍和項目規模可以分為實踐項目、課程項目和綜合項目三類。
實踐項目是針對某個或多個課程知識點的教學項目，目的在于將課程的知識點串聯起來，提高學生的技術實踐能力。實踐項目的形式一般是課上演示、課后作業和實驗課程，需要教師互動式、啟發式、探究式的引導，讓學生自己發現問題和解決問題，培養他們的實踐創新意識。
課程項目是指覆蓋課程群或應用領域的教學項目，目的在于將相關的課程知識有機地結合起來，提高學生軟硬件開發的綜合技術能力。課程項目要根據專業領域和企業技能需求劃分為了若干個方向，比如程序設計課程就分為JAVA平臺和.NET平臺，系統開發課程群可以分為web系統開發（網站設計、數據系統、網絡技術等）和嵌入式系統開發（C語言、操作系統、總線技術等）。在具體實踐中我們根據課程群情況來分解合作企業的真實項目，設計出適合的課程項目。
綜合項目是涵蓋所有在校課程和校外培訓的教學項目，目的在于提高學生的技術實踐能力和綜合職業素質。綜合項目也會根據應用領域和就業取向分為若干個方向，學生自由組合團隊來完成一個完整的軟硬件開發項目，完成從軟硬件需求、功能設計、概念設計、系統設計到部署實施的全部軟硬件開發工作。綜合項目要由校內專家和企業專家共同提出，既要滿足真實性又要體現職業素養。綜合項目是最能夠體現CDIO工程教育理念的教學內容，不僅提高了學生的技術能力和就業能力，還通過團隊合作來提升學生的創新、協調、溝通和領導能力。
3.3 項目考核體系
基于CDIO的工程課程體系面向綜合素質培養，相關的課程考核體系也要突出工程性。不僅要考核項目的運行結果，更應該關注項目的實施過程。項目考核體系要與項目課程教學緊密聯系，項目各個環節的考核分值都要給出相應的涉及，其中項目的需求分析占10%、項目設計占30%、項目實現占20%、測試占10%、運行結果占20%、答辯情況占10%。項目考核體系注重學生在項目實施過程的人際交往能力、設計能力、專業技術能力、解決問題能力的考核，體現了考核體系的針對性、公平性和有效性。
4 總結
通過實踐證明，CDIO工程教育模式在計算機基礎課程中的指導作用是非常有效的，從實施的效果看，學生在個人專業能力、人際交往能力、團隊協作能力和工程系統能力等方面都得到了較大幅度的提高。在實施過程中，我們認識到選取合適的項目以及實施過程考核對于提高教學質量有決定性的作用，在今后的課程體系實施中要進一步地深入研究和完善。
參考文獻：
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[2]周衛，趙靜.項目驅動式教學在軟硬件設計課程中的實踐應用[J].中國西部科技，2010，9.
[3]胡占軍，張欣等.基于CDIO模式的項目教學實施方案[J].中國職業技術教育，2009，8.
篇7
關鍵詞：串口通訊，PDA嵌入式操作系統，WinCE
1引言
掌上電腦PDA（Personaldigital assistants，個人數字助理）以其輕便、廉價、功能強大、便于野外作業的特點，越來越受到測繪界人士的青睞。在某些領域有逐漸替代臺式機和筆記本電腦的趨勢。基于PDA的嵌入式應用軟件研究與開發是目前測繪領域中的一個熱點，已經開發成功的掌上型測繪系統中，大多數是基于Windows CE嵌入式操作系統。Windows CE之所以能在嵌入式系統市場上取得如此輝煌的成果，與其自身與Windows操作系統的兼容性和相似性是分不開的。未來，將PDA用于常規的測量中，實現內、外業一體化、自動化是提高測量效率的必然趨勢。
2嵌入式系統研究
2.1 嵌入式系統
根據國際電氣和電子工程師協會（IEEE）的定義，嵌入式系統是“devices used to control, monitor, or assist the operation ofequipment, machinery or plants”，即控制、監視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置。一般而言，整個嵌入式系統的體系結構可以分成四部分：嵌入式處理器、嵌入式外圍設備、嵌入式操作系統和嵌入式應用軟件，如圖1所示。
圖1 嵌入式系統的組成
嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、并且軟、硬件可裁剪、適應于對功能、可靠性、成本、體積及功耗有嚴格要求的專用計算機系統[1]。嵌入式系統包含硬件和軟件兩部分：硬件架構上以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設；軟件部分以軟件開發平臺為核心，向上提供應用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包（BSP）。嵌入式系統中，軟件和硬件緊密配合，協調工作，共同完成系統預定的功能。從軟件方面講，嵌入式系統使用的操作系統一般是實時操作系統（RTOS）。目前廣泛使用的RTOS有EPOC、Palm、Windows CE、嵌入式linux等。
與其競爭對手相比，Windows CE功能更為強大，尤其是在多媒體應用方面。Windows CE是微軟開發的以組件為基礎的嵌入式操作系統，專門用于手持設備和信息家電。它的模塊化設計方式使得軟件開發人員可以根據不同的開發產品來自己設計系統。此系統與Windows OS極為相似，尤其是在GUI(即圖形用戶接口)方面，熟悉Windows OS的用戶掌握Windows CE很容易。目前，使用Windows CE的掌上電腦除微軟的Handheld PC外，還有CASIO、惠普、NEC和三星等廠家生產的手持設備。
2.2嵌入式開發研究
2.2.1 嵌入式應用軟件開發
嵌入式應用軟件一般是針對特定的應用領域（例如：旅游、餐飲、娛樂及本文提到的測繪等），基于某一固定的硬件和軟件平臺，用來達到用戶預期目標的計算機軟件。本文提到的硬件平臺指的是掌上電腦HP iPAQ hx2100，軟件平臺即HP內置的WinCE操作系統，全站儀可以認為是嵌入式外圍設備。嵌入式軟件系統的開發流程如圖2所示。
圖2 嵌入式系統的開發流程
2.2.2嵌入式系統開發環境分析
嵌入式系統通常是一個資源受限的系統，因此直接在嵌入式系統平臺上編寫軟件比較困難，有時候甚至是不可能的。免費論文參考網。目前一般采用的解決辦法是首先在PC機或筆記本電腦上編寫程序，然后通過交叉編譯環境（即常見的模擬器）部署成目標平臺上可以運行的可執行文件，最后再下載到目標平臺上的特定位置上安裝運行。免費論文參考網。
需要交叉開發環境（CrossDevelopment Environment）的支持是嵌入式應用軟件開發時的一個顯著特點，交叉開發環境是指編譯、鏈接和調試嵌入式應用軟件的環境，它與運行嵌入式應用軟件的環境有所不同，通常采用宿主機／目標機模式，如圖3所示。
RS232/USB鏈路
圖3 交叉開發環境
宿主機（Host）是一臺通用計算機（如PC機或者筆記本電腦），它通過串口或者USB接口與目標機通信。宿主機的軟硬件資源比較豐富，不但包括功能強大的操作系統（如Windows和Linux），而且還有各種各樣優秀的開發工具（Microsoft的Embedded Visual C++或本文提到的VS.NET2005等），能夠大大提高嵌入式應用軟件的開發速度和效率。目標機（即本文提到的HP PDA）可以是嵌入式應用軟件的實際運行環境，也可以是能夠替代實際運行環境的仿真系統，但軟硬件資源通常都比較有限。
3 開發環境與通訊方式選擇
3.1 開發環境
目前，基于PDA的嵌入式開發主要有兩種方式，一種是基于EVC4.0開發WinCE應用程序，另一種方式是基于VS.NET的智能設備應用程序開發。前者安裝過程和環境配置比較復雜，主要是補丁和漢化包較多，在開發WinCE應用程序之初，用戶往往因為軟件安裝不夠齊全或環境配置不當等原因，造成開發環境無法正常使用。而后者可以避免前者的缺點，應用于開發比較方便。
Visual Studio.NET是.NET平臺下最為強大的開發工具(目前最高版本為Visual Studio.NET2005)，無論是軟件服務商，還是企業應用程序的部署與，Visual Studio.NET都可以提供近乎完美的解決方案[4]。Visual Studio.NET提供了包括設計、編碼、編譯調試、數據庫聯接操作等基本功能和基于開放架構的服務器組件開發平臺、企業開發工具和應用程序重新工具以及性能評測報告等高級功能。隨著微軟Visual Studio.NET開發平臺的推出，在其上開發移動應用程序，有著EVT（包括EVB和EVC）無法比擬的優點。本文主要用到的是.NET平臺下的智能設備應用開發。免費論文參考網。
3.2通訊方式選擇
目前最常見的硬件之間的數據通訊有串口通訊和USB通訊兩種方式，而USB通訊常常涉及到驅動問題，實現起來相對比較困難。這樣串口通信常常成為首選的通訊方式，可以設計相應的串口通信程序，完成設備之間的數據通信任務。
大多數計算機應用系統與外圍數據設備之間通訊只需使用3到5根信號線即可工作。這時，除了TXD、RXD以外，還需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信號線[2]。（當然，在程序中也需要對相應的信號線進行設置。）
圖4 發送數據TXD（2號引腳）與接收數據RXD（3號引腳）跳線
采用以上接法，在設計程序時，直接進行數據的接收和發送就可以了，不需要對信號線的狀態進行判斷或設置。
4 HP PDA與尼康全站儀雙向通訊程序實現
4.1 PDA與全站儀通訊協議分析
為了實現PDA控制全站儀、實時的全站儀測量數據上傳/下載，必須在PDA與全站儀間實現雙工數據通訊。本文以Nikon DTM-352全站儀為例介紹雙向通訊問題。凡涉及到通訊問題首先我們要解決的是通訊協議，表1為Nikon全站儀通訊協議格式[3]。
表1：
篇8
關鍵詞：計算機系統結構；教學困境；教學內容；教學模式；討論課
計算機系統結構課程在高校計算機專業培養中是一門重要的本科高年級基礎課，一直占有很重要的位置。它主要圍繞計算機結構中整體及各個部分的優化技術以及量化分析方法，將計算機組成原理、編譯技術、操作系統、高級語言以及匯編語言等軟硬件知識相互貫穿，幫助學生建立計算機系統的完整概念，其重要性是不言而喻的。無論以后從事的是硬件還是軟件設計，這門課都能幫助學生理解軟硬件的關系，在軟件設計中理解硬件的結構與發展趨勢，同時設計硬件時了解軟件的能力與缺陷。這樣的一門課如果真正發揮作用，對計算機專業學生日后盡早適應本領域工作有很大的幫助。而現實情況是，這門課一直以來都是公認的難教、難學、枯燥無趣，真正將其講好講透并不容易。隨著近十年國內廣大教師的努力，這一現象有所改善，但還是存在不少困惑，并未完全體現出該課程的作用。
1.教學困境淺析
教學困境的存在與我國計算機軟、硬件技術落后于美國等先進國家有很大關系。雖然現在我國在超級計算機的設計以及自主知識產權處理器芯片的設計上有了長足進步，但在很多方面還存在差距，有些方面的積累幾乎為零。在這樣的情況下，高校的計算機教育更需要正視這個現狀，并盡力從人才培養這個層面為改善這種落后面貌而努力。
1.1難教的原因
首先這門課對授課教師的要求比較高。教師需要對計算機系統整體設計有很深的理解，通曉軟、硬件相關的結構、編譯、操作系統等多方面知識，并能將它們融會貫通。而實際上，很少有高校教師真正設計過計算機系統，甚至接觸過系統級軟件設計的人都比較少。另一方面，找到一本合適的教材也比較困難。最為經典的教材是由美國的Hennessy和Patterson合編的《計算機系統結構——量化研究方法》。這是一本非常好的參考書，但作為教材，對于國內讀者來說，由于語言上的障礙，英文版的教材可能不能盡得其妙；而且由于諸多翻譯上的弊病，中文版的國外教材也不理想。我國本土教材可能存在著以下幾種困境：其一，知識陳舊，系統性不強；其二，近10-20年的技術在闡述上過于抽象，不成系統，難于理解；其三，大而全，有些技術只在特定時期的特定領域出現過，過于冷僻而且復雜，與其他部分的知識毫無聯系。
教材的困境也反映了難教的現實。隨著新技術的涌現，教材總是落后于現狀。并不是說，我們將近年來該領域有影響的論文看一遍，就可將它們拿到課堂上講。一方面，在眾多新技術中，如何甄別出哪些是有發展前景？哪些又只是曇花一現？另一方面，如果未在該領域或方向上有較為深入的研究，要透徹理解這些新的技術也存在困難。如果只是泛泛地講解新的技術名詞，念念論文的摘要，為的是向學生或聽課的領導炫耀一下，這可能是一種不負責的做法。計算機系統結構課程需要系統的知識體系，那些無法與現有體系相關聯的技術，講起來益處不大。
1.2枯燥難學的原因
學生難學只能在教師身上找原因。因為沒有教不好的學生，只有不會教的老師。原因可能有幾個方面：首先，早先選用的教材，知識較為陳舊，50年前的技術離現實較遠，學生不知上課講的東西有什么用，教師講起來其實也覺無味。這方面大家已經意識到并有了很大的改善；其次，有些先進的技術或算法本身不是很好理解，需要學生集中精力聽，并積極思考才能有所領悟；再者，由于計算機系統結構所涵蓋的內容過于豐富，教師在講解時必然會將其簡化和抽象，這使得學生在學習時有時會感到枯燥。
1.3解決問題的思路
作為該領域的教師，只有承認困境，正視現實，才有可能找到解決問題的方法。最為重要的是教師要有改善現狀的強烈愿望和責任感。下面筆者將從內容組織、教學方法以及教與學互動幾個方面給出自己教學中的做法與感受。
2.內容的組織
內容的組織是核心。筆者認為教學過程中真正吸引學生的是內容，因為有意義的教學內容本身就有吸引力。學生對有意義的知識本能地有著較強的學習興趣，教師只需要將知識系統地呈現給他們即可。
2.1教學內容的內在邏輯性與現實性
關鍵是教師如何讓內容“有意義”且“系統地呈現”。這兩點是關聯的，一方面，知識與現實要有關聯，這樣就有了意義和價值；另一方面知識要體現前后的邏輯性，這就是系統性。
比如，對于處理器結構，一般會講解指令流水線的工作原理、性能分析及流水線相關知識點。而有一些教材在講指令流水線時，只用偽指令（用算術操作符表示），這部分內容本來就抽象，指令也沒有具體的形式，使學生很難理解指令流水線的關鍵思想。因此首先給出一個精簡的MIRS指令集是相當有益處的，當然也可以是任何其他的精簡指令集。一方面，學生能夠直觀地體會前面講解指令系統設計中諸多抽象的原則，同時也更容易理解在指令流水線中為什么這么設計。在講解后續指令流水的相關及沖突時，具體的指令形式也有利于教師講清楚各種沖突問題。只有搞清楚問題是怎么出現的，才可能理解后面的旁路技術或沖突檢測方法等；只有對分支指令在流水線中的沖突有了比較直觀的理解，后續的靜態分支預測、動態分支預測、硬件推測執行等才有可能變得有意義。
在講完流水線技術的原理、性能評價和沖突及其解決方法后，這一章似乎可以結束了。但是如果在最后加上流水線的實現這一節，會是一個非常好的處理。給出具體的一個指令流水線的數據通路，并給出不同指令在每一流水段的操作，試圖引導學生給出旁路檢測及控制的方法，通過設計多路選擇器的控制信號來理解流水線設計中的旁路實現。這部分內容引領學生直觀理解指令流水線的實現，還將前面學習的計算機組成原理中的控制器設計內容聯系起來，讓設計的計算機更進一步接近現實中使用的機器結構。
互聯網絡部分內容的組織一直是比較令人費神的，教學效果不好。一部分教材只是介紹了互聯網絡的基本概念及互聯網絡的經典拓撲結構等。就算是由美國的Hennessy和Patterson合編的《計算機系統結構——量化研究方法》的第三版，對這部分的組織也不是很好。最主要的問題就是互聯網絡的范疇非常廣，關鍵是如何在計算機系統結構中介紹其中的互聯。計算機網絡課程中介紹過的網絡介質、報文格式、包緩沖區、擁塞控制等知識，在這里并非用不上，而是在此處大而全地介紹不可能將真正重要的問題講清楚，篇幅也不允許。所以大而全的講計算機內部、計算機之間的各種網絡以及網絡所涉及的方方面面，教學效果并不好，而簡單地介紹網絡的拓撲結構及其性能參數等又比較抽象，容易讓人不知所云，且與整個知識體系關聯不大，不能起到將系統的軟硬件知識貫穿起來的作用。因此我們可以首先將互聯網絡的范圍限定一下，比如在計算機系統內部組件的互聯，以及小、中規模的多處理機系統中的互聯，然后將并行問題及并行算法、并行編程提供的通信原語與底層的互連結構相互關聯，講清為什么要這樣互聯，適合解決什么樣的并行問題；講清當前主流的多處理機系統中相應的數據網絡、控制網絡及管理網絡的結構與軟件使用情況。講清或許存在一點困難，不過起碼要將這些知識串起來，并與操作系統及并行編程的相關知識關聯起來，這有很大的好處。
2.2拉近課堂與現實研究的距離
筆者認為對新技術的泛泛介紹不是沒有意義，但對于高年級的本科生來說，更為重要的是讓他們通過上這門課，逐步了解現實科研在哪里，以及與課堂上講的知識距離有多遠。通過教師自身的研究經歷，將課堂上講的知識逐步引到現實科研或本領域當下研究的熱點問題中，才是真正有用的。中國科技大學網站上有唐錫南博士的相關講座，該講座是針對體系結構方向的研究生及高年級本科生而開的，授訓對象都上過系統結構這門課，教學目標是對該課程的掌握作進一步地提高。該講座在網上反響挺好，筆者比較受啟發，也許這對上好計算機系統結構課也是有幫助的。比如在講多處理機系統中的Cache一致性的問題時，他逐步引到具體實現中的一些困難，問題層層展開，有些問題可能需要一些手段來解決，有些問題恐怕還是難題。學生學習最重要不是學到答案，而是學會發現問題在哪兒以及解決問題的思路和方法，當他們了解到該領域前沿的研究思路時，必將增進自己未來解決問題的信心。比如，在講多處理機系統時，從相應原理開始講解，然后是現實硬件實現中可能有的變化及原因、并行軟件運行中出現的問題，最后將硬件追求卓越性能與軟件要求正確性及友好性的沖突展現在學生面前，再說明軟硬件相互依存的道理，這比直接說明軟硬件關系具體而生動，聽起來也有趣。簡明地講清問題之間的關系，解決的程度，未解決的問題及難點所在，這對于開闊學生思路、增加學生對該領域探索的興趣都比較有效。
3.變化的教學模式
傳統的教學模式并沒有過時，但有時新的模式可以發揮更好的效果。其次，一成不變的講課模式從學期開始直至學期末容易令人厭煩，所以探討變化的教學模式對于提高教學效果顯然是有意義的。
3.1實踐環節的介入
實踐環節可以與課堂講授相互穿插，不需要將理論部分全部講完再安排。比如講流水線及指令級并行時，適時地將相應的指令流水線的模擬器介紹給學生，讓他們去體會指令的時空概念以及指令問的各種相關的影響，教師輔導時多問學生為什么。再比如講存儲層次時，Cache優化技術是其中比較重要的內容，這時也最好讓學生實際使用相應模擬器去測，通過改變其參數來比較相關性能，可以引導學生通過分析復雜系統模擬器的結構來了解相應原理，或通過實現過程相對簡單的模擬器來體會實現過程中的細節問題，這些都是比原理本身更為有用的學習體驗。
3.2難一點的議題留給討論課
對于高年級的本科生來說，他們的精力相當旺盛，自身的學習能力也比剛入學時強很多。此時將一些需要思考、理解的內容交給他們自學和交流，其效果可能會令人大吃一驚。通過自學，很多學生在課下花了不少功夫，并在學生間進行了充分的討論和互助。課上討論時，可以讓學生主持，這會讓學生興奮，而且下面的學生往往很活躍，想通過為難一下上面的學生來展示一下自己。每一位學生其實都有著相當強的自尊心，所以這種形式會促進學生問的討論。經驗表明，往往平時表現一般的學生這時都有相當好的表現，他們自己也比較自信。如果學生說錯了，不要馬上說出來，而是將問題解析一下再次拋給大家，看看大家有什么想法，慢慢地大家都比較放松，讓問題在討論中逐步接近解決。
這樣的討論模式有時也會出現教師無法預料的情景，比如學生提出一些教師也未考慮過的問題，此時可能會給教師帶來一些緊張感。遇到這種狀態時，教師首先可以憑借平時深入的備課，稍作思考（可能5～10秒），問題可能就得到可以解決。這時討論就變得更為引人入勝，學生的積極思考實際影響了討論的導向，這種情況沒什么不好。教師要有承擔風險的勇氣，同時還可享受到當堂弄清某些事情的興奮。另一方面，教師需要逐步積累處置這種情景的經驗，自己要意識到，同時試圖讓學生也意識到，有一些問題需要仔細的考慮，并不能馬上得出結論，還有一些問題是一些開放的問題，并且承諾關于此問題教師經過一些時間的思考（可能一個課間休息，或下一次課）后，一定會給大家一個負責任的答復。這樣學生會覺得討論有趣，不會害怕犯錯而拘謹；教師也在這個過程中感受到學生更為積極的學習狀態，并因此受到鼓勵。
4.了解并督促學生
教學的過程是教師與學生互動的過程。教師的每一次教學過程都不會一模一樣。他要根據教學對象的不同，做出相應的內容調整，也要根據每堂課學生的狀態做出相應的節奏調整。只有學生能夠接收、愿意接收，教學才可能有效。
適時的提問可以讓學生適當地緊張起來，但對于答錯或說不出結果的學生，不要批評，讓其周圍的學生代為回答，然后一起坐下。對于講解中的一些重要部分也可以通過提問來引起注意，經常的提問讓教師更了解每個學生，同時學生與教師之間的關系更加緊密。作業的及時檢查也是必要的，每次課前可以在黑板上將一些普遍性的問題進行分析、講解。教師對作業的及時反饋可以提高學生的積極性，另一方面對于知識的復習與融會貫通都有幫助，學生從中可以體會到—個教師的責任心，這是非常重要的。教師的工作態度會影響學生，特別是有影響的、有一定聲望的教師，他們的教學態度對學生的影響可能持續一生。
篇9
論文關鍵詞：模塊教學，制作，電子鐘
單片機技術作為現代電子技術的重要基礎，廣泛應用于工業過程控制，機電一體化產品，智能儀器，家用電器、計算機網絡及通信等方面，是各類控制系統的核心。《單片機控制技術》是在前面所學《單片機基礎1》和《單片機基礎2》教學模塊的基礎上，進行小型單片機電子產品軟硬件設計和制作的教學模塊。通過本模塊的學習，培養學生掌握單片機技術在日常生活中的應用，鍛煉學生動手實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力，為將來從事單片機新產品設計開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。
一、教學實施設想
依據單片機系統的開發研制過程，模塊《單片機控制技術》可分為單片機系統硬件電路設計與調試和單片機程序設計與調試兩個部分，在綜合應用階段將二者融為一體。通過本模塊的學習，使學生掌握單片機硬件設計和程序設計的相關知識，熟悉單片機應用系統的組成和開發方法，懂得單片機系統調試與維護技術，并在實際制作的基礎上制作，了解單片機控制的電子產品生產工藝和生產管理方法。
在“教、學、做”一體的教學過程中，通過分組實施，提高學生的溝通能力、團隊合作及協調能力，提高學生嚴謹的邏輯思路，縝密的工作方式和強烈的責任意識。教學實施按照3個階段逐級深入：①基礎知識復習講解；②基本應用訓練；③綜合實際制作。
二、教學內容設計
曾經有人這樣說過，如果用數碼管和按鍵，做一個可以調整時間的電子鐘出來，那么你的單片機就算入門了60%了。我認為這句話是有道理的。基于單片機技術的實時時鐘能夠涵蓋單片機課程的大部份知識點，對單片機知識的應用，其綜合度是相當高的。
本模塊以4位數碼管實時時鐘的硬件電路和程序設計為載體，以8位數碼管實時時鐘的設計和制作為任務驅動，將單片機有關知識點融入“教、學、做”一體，采用分組實施，逐級深入的方式，重點培養學生應用單片機知識進行小型電子產品的設計、調試和制作能力。
本模塊按照教學計劃，可以分為5個學習情境：
1）單片機最小系統軟硬件設計
以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機最小系統的軟硬件設計方法核心期刊目錄。
2）單片機定時與中斷功能的應用
以含四個按鍵和4位數碼管的可以調整時間的實時時鐘為例，講授單片機定時與中斷功能的實現方法。
3）單片機與數碼管顯示器接口的設計
以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機與數碼管顯示器的接口設計方法。
4）單片機與LCD顯示器1602接口的設計
以一片1602作為單片機實時時鐘顯示屏為例，講授單片機與LCD顯示器1602接口的設計方法。
5）制作單片機電子鐘
在教師指導下，應用單片機中斷、定時技術，通過調整鍵、加1鍵、減1鍵、確定鍵四個按鍵，用8位數碼管（或用一片1602）制作一個可以調整時間的電子時鐘，顯示格式為：時-分-秒 XX-XX-XX。
通過以上5個學習情境的訓練，學生最終完成1臺具有調時功能的單片機電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過程進行考核評價。
三、思考與展望
1、模塊《單片機控制技術》 以單片機控制的電子鐘的設計制作為載體，將單片機多個知識點串連到一起，按照由淺到深逐級深入，培養學生團結協作、細致耐心、動腦動手等能力，全方位地將知識性、趣味性、實用性融為一體，引導學生自主學習，理論聯系實際，制作實用的單片機電子小產品。
2、“單片機工作室”是我系單片機開發應用的“第二課堂”制作，對于已不能滿足模塊課程教學內容的優秀學生，要依托“單片機工作室”，注重單片機優秀人才的培養，提高他們參與創新實踐的能力，特別是在參加市、省各項課外科技競賽活動和技師班課程設計及畢業論文設計中，為學生采用單片機技術，設計開發作品提供有力的支持。
3、今后要不斷延伸教學模塊。要與合作企業共同制定教學實訓項目，按照企業標準將“教室與實訓室”、“教師與師傅”、“學生與學徒”、“作業與作品”四者合一的開展單片機教學。在與企業共建校外實習基地的基礎上，依據企業標準將單片機實用項目的開發設計過程融入教學，實現仿真企業環境條件下的教學，突出技術應用的職業性。
4、要積極整合校內技術優勢，積極開展對外技術服務，強化課外“產學研”與課內“教學做”的相互滲透。由單片機課程專任教師、企業技術人員與部分學生共同組成項目組，開發研制科技含量高、低成本、測量數據準確、使用簡單、實用的單片機產品，使學生不斷積累單片機產品的開發經驗，熟悉企業生產開發流程，深刻理解企業對人才的具體要求，直接接觸社會流行技術，實現學校教育與社會需求之間的無縫對接。
篇10
論文摘要:在成人教育中，絕大部分專業均開設了《計算機實用基礎》課程，但是由于學生計算機水平層次高低不一，學習時間扳，操作練習時間有限，所以如何充分利用學院的軟硬件資通，提高面授的教學質量和效率，是計算機教師所要解決的關健問題。
成人計算機基礎教育要面對的是學歷結構多層次，實際情況比較復雜的學生群體，要想在教學上取得好的效果，必須在實踐中做到有針對性教學和實驗指導，而這些基礎是建立在任課老師對學生群體的認知程度，故而在實際的過程中我們必須在教學之前了解學生的方方面面。
一、成人教育的學生特點
1.年齡結構不一致，社會背景復雜。參加函授的學生年齡差別較大，有剛畢業的或參加工作幾年的年青人，還有參加工作十幾年的，甚至二十幾年的中青年。這些學生中，有社會待業青年、商人和有固定工作崗位的各行各業的工作者。
2.專業知識結構不一樣。參加成人教育的學生原來所學專業有文理科之分、在學歷上有大專與中專之別，有的甚至是中學畢業。
3.原有計算機基礎知識水平高低不一。在參加成人教育的學生中，有些學生原來就是計算機專業的，所以不僅掌握了計算機的基礎知識，而且掌握了一些計算機先進技術和理論;有些學生則由于以前學習和目前工作的關系也掌握部分計算機基礎知識;但有些學生由于工作的環境比較有限，所以對計算機知識了解甚少或一無所知。
二、學習《計算機實用基礎》課程面臨的困難
1.面授時間短，知識把握不牢固。由于整個面授過程時間為16天左右，而《計算機實用基礎》課程的授課時間一般只有32個課時，其中理論課和實驗課各占一半。通常，個面授過程在4天內完成，從認知的角度來說，學生在面授之后回到工作崗位如果沒有再學習和操作的機會，就容易把所學知識忘記。
2.計算機硬件資源不足.伴隨著成人教育招生人數的不斷增加，原有的計算機硬件資源嚴重不足，學生不但不能在課余時間到計算機實驗室練習操作，就是連正常的實驗課都可能出現無計算機可用的情況。
3.實驗課指導教師太少。計算機實驗課只有一位指導老師，學生間題很多，往往一次實驗課下來，只有十五六位學生能得到老師的輔導，因此大部分學生處于有問題卻請不到老師解答的境地.
三、提高《計算機實用基礎》課程教學質一的探討
參加成人教育的學生在學習計算機知識面臨重重困難，作為計算機教師如何才能消除學生學習顧慮，充分調動學生的學習主動性和積極性，提高學生的學習興趣，最有效的途徑是提高教學質量。針對《計算機實用基礎》這一門課程的特點，筆者認為提高教學質量可從課堂教學抓起，在教學過程中充分利用現代教育技術手段，同時加強對學生的上機指導。此外，計算機教師還要有意識地培養學生自學的能力。
(一)重視課堂教學
課堂教學是提高教學質量的重要環節。無論從教師出發，還是從學生出發，都希望上完一堂課之后學生能把教師所講授的知識及其技能全部掌握。教學過程是師生雙方思想交流的過程，學生是教學過程的主體，教師是教學過程的主導。組織教學過程的職責在教師，怎樣的教學過程才會有滿意的教學效果呢，筆者認為，教學過程必須講究科學性、邏輯性、啟發性和趣味性。
科學性指教學內容符合自然規律，符合人類社會發展規律，概念、原理、定義、公式、數據準確無誤，分析、闡述、推理、實驗嚴謹正確，邏輯性指符合認知規律和邏輯思維規律，能由淺人深、由表及里、循序漸進地引導學生學懂科學知識，掌握要領，學會技能;啟發性能幫助學生通過舉一反三、歸納總結掌握問題的實質，學習去偽存真、由表及里的本領，幫助學生自覺回顧歸納過去所學知識，溫故而知新，幫助學生探求未知，培養和激發學生探索計算機世界奧秘的愿望和能力，鼓勵學生不斷積極進取。趣味性指寓教于樂，根據學生的心理和生理特點，讓科學的魅力吸引學生，努力學習，共同探索計算機世界，洞察計算機奧秘。教學過程的趣味性，不僅對于初等教育、中等教育是重要的，而且在高等教育、成人教育中也是影響教學效果的重要因素。從心理學的觀點看，興趣是學習過程的動力，理想的學習效果有賴于學生的積極參與和強大的學習動力。筆者認為，教學過程的科學性、邏輯性、啟發性和趣味性是組織教學過程的主要目標，是評價教學效果的基本出發點.在實施教學的過程中，還應該研究表達方式，綜合利用口頭語言、體態語言和板書語言研究教學進度的合理性，教學內容的協調性和系統性。
(二)大力提倡和發展計算機輔助教學
傳統的教學方法具有邏輯性強，教師主導作用明顯等優點，教師的肢體語言對學生的學習能起很大的暗示作用.但是，由于《計算機實用基礎》是一門操作性很強的課程，傳統的教學方法在具體的操作演示中難以實現。若只講授計算機的理論知識則使學生難以理解，實驗課時更是手足無措，容易產生人—機心理障礙，打消學生學習的積極性。
計算機輔助教學是人們利用先進的電子技術和計算機技術來開發人以及人以外的一切學習資源，有效縮短學習時間，提高教學質量，教學效率及實現最優化教學目標的過程。隨著多媒休技術的不斷發展和完善，多媒體CAI，簡稱MCAI在教學中發揮越來越重要的作用。與傳統的以教師為中心單向交流式教學相比，具有以下優點:
1.形式多樣，生動活潑。MCAI通過計算機對文字、圖形、圖像、動畫、聲音等信息的處理，組成圖文、聲、像并茂的演播系統，可進行視、聽一體等多種方式的形象化教學，彌補傳統教學在時間、空間等方面的不足。2.高度文互，因材施教.MCAI實現了“人機對話”功能，能根據學習者的要求選擇教學內容，控制學習節奏，及時反饋教學信息，充分調動學習者的興趣和潛力，縮短學習時間。這樣能夠很好地解決成人教育學生計算機基礎知識水平層次不一的矛盾。3.信息量大，重現力強。MCAI不受時間，空間的限制，隨時把記錄貯存的教學內容調出，大大縮短教學內容重現的時間，同時學生可以把相應的教學內容拷貝，以便離校后繼續學習，從而有效地解決面授時間短，知識把握不牢固的問題。4.界面友好，操作簡單。MCAI系統只需要鍵盤或鼠標等簡單輸人設備，即可實現對整個教學過程的控制，以完成整個教學教程。同時，良好的操作界面和簡單的操作過程有利于激發學生的學習動機，克服人—機心理障礙。
(三)盆視計算機實驗課對學生鞏固理論知識的里大作用
由于《計算機實用基礎》是一門操作性很強的學科，所以教師在認真上好理論課的同時，還要認真準備，加強指導，爭取上好計算機實驗課.
1.教師要認真思考，做好準備，上機前給學生布置好實驗作業。教師在布置實驗作業的時候，一定要注意作業的代表性、實用性。把學生迫切需要掌握的實驗作業布置給他們，能大大提高學生的學習興趣。
2.要注意加強對學生的實驗輔導，在學生出現問題的時候能及時、耐心地輔導他們。同時，還可利用成人教育學生計算機水平高低不一的特點，讓計算機水平較高的學生輔導基礎較差的學生，大力挖掘學生資源，緩解實驗輔導教師人力不足的壓力。
3.重視對學生的鼓勵，克服學生的人—機心理障礙。從心理學來說，人都具有希望被尊重的心理，年齡越大，這一心理就越明顯，即自尊心越來越強。所以在面授期間，教師要重視學生取得的每一個進步，積極并真誠地鼓勵他們，消除成人學生的自卑心理，提高成人學生的成就感，使他們在不斷地體驗進步的樂趣的同時取得更大的進步，學到更多計算機操作技巧，更深刻地理解和更牢固地掌握計算機理論知識。
(四)注意傳授自學的方法，提高再學習的能力
