計算機硬件技術發展論文

導語：計算機硬件技術發展論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：《微機接口技術》教學模式應該突破傳統的理論驗證教學模式，充分發揮學生學習的主動性。加強對學生創新能力的培養是本課程教學改革的一個難點。該課程的教學改革突破點是：實驗教學的改革。在實驗內容、實驗組織方法上進行的一些有益的改革嘗試，可以有效提高教學質量。

關鍵詞：教學改革；實驗教學；創新能力

1引言

《微機接口技術》課程作為高等院校計算機專業的主要專業基礎課程之一，學生普遍感到《微機接口技術》這門課難學、難懂、概念抽象、感性認識差，再加上大量匯編語言編寫的初始化程序和應用程序。學生學習完了這門課程后，對于接口芯片工作原理和在計算機中的實際應用模糊不清，更談不上創新設計。該課程的教學現狀總結起來，主要存在以下幾個方面的問題。

1)教材相對陳舊

現在使用的教材大多數都存在東拼西湊的現象，而且教材的編寫、出版有一個周期問題，即使基本理論講清楚了，但是對芯片的應用現狀和新技術發展卻很少涉及，或者講得不清楚。

2)理論教學和實驗教學嚴重分離

理論教學主要靠老師在課堂上用電子教案分析講解，這種單純的理論分析，學生感覺枯燥乏味，沒有參與思考的積極性；而最能吸引學生的實驗課程卻由實驗教師自行組織，與理論教學脫節。學生的完整知識結構體系無法統一和完善。

3)驗證性實驗教學扼殺了學生的創新能力和創新欲望

現在高校中對于該門課程的實驗都采用實驗箱，對芯片功能進行驗證性實驗就算了。基本上學生沒有自主的創新環節，在課程設計階段，老師把程序編寫好，學生照著老師的步驟連接好各種線路，再把程序錄入、調試運行，觀察結果寫出實驗報告就行了。最后導致所有學生的實驗報告都是一個結論。

因此，積極地對《微機接口技術》課程進行教學改革，有效提高教學質量是當前該門課程的重要任務。因為該門課程作為匯編語言、計算機組成原理課程的后繼專業課程，是計算機專業學生有效提高專業技能和動手、創性能力的一門重要課程，也是該專業與其它專業區分的一門主干課程。要達到有效提高該門課程教學質量，培養學生的動手能力和創新能力，就必須在教學指導思想、教學實驗內容和實驗組織方法等方面進行一系列改革，下面就這幾個方面進行詳細探討。

2根據課程發展特點，轉變教學指導思想

教學改革的目的是提高教學質量，要在有限的幾十個學時中讓學生真正掌握好一門課程的內容，在組織教學過程中就要做到“少而精”，要想做到這一點，就必須靈活地使用教學方法，不能千篇一律地純理論教學，必須轉變教學指導思想，根據課程的內容進行調整，對于《微機接口技術》這種純硬件的專業課程，學習重點就要從“是什么，如何工作”繼續深入到“是什么，如何工作，如何設計，現在的發展現狀，以后的發展方向”。積極的鼓勵學生思考?，F在國內計算機專業教學模式普遍都是“重軟件、輕硬件”，很多學生到了大學畢業做畢業設計時，連計算機主機箱內的部件都不認識，更談不上發展研究了，這也是國內硬件人才嚴重缺乏的原因之一。因此教師的引導很重要，要給予學生充分的思考空間，“強調基礎，注重實際能力”應該才是這門課程的新教學指導思路。

3優化教學內容

《微機接口技術》課程教學改革的首要任務應該是教材改革。選用教材應該是以學生能夠學到知識為目的。

現在很多高校選用的理論教材還基本差強人意，但是實驗指導教材卻參差不齊，很多教材都只是列出了各芯片的連線示意圖，并給出了相應的初始化程序，學生只需要按圖索驥就行了，完全失去了實驗課程的意義。這種驗證式的教學模式導致了學生自我創新能力的喪失，一個實驗結束，所有學生的實驗報告都是一個結論。

隨著計算機硬件技術的飛速發展，《微機接口技術》課程的教與學都發生了質的變化。傳統的計算機接口技術課程著重于介紹計算機各組成芯片的內部結構，初始化編程命令和在PC/AT機中的基本應用，并沒有系統的介紹各組成芯片的關聯工作情況以及和CPU的系統工作狀況。當今PentiumPC機廣泛使用的并行接口標準IEEE1394、通用串行接口標準USB、圖形顯示總線標準AGP、高速硬盤標準Ultra100MB等等，都是最新接口技術應用的具體成果。但是在現有教材中很難包含所有的新技術，因為現有教材中的很多內容在微機原理課程中已經講到，因此學生更是覺得這門課程沒有實用價值。

針對這一系列情況，現有的教學內容就必須進行優化。因為這門課程的特殊性，其理論基礎基本上都是圍繞IBM/PC系列機進行講解的，基本原理沒有大的調整和變化，因此理論教學內容的優化主要是選擇教材的問題，根據筆者經驗，一般來講正規出版社的理論教材都還可以，因此這門課程教學內容的優化就主要著眼在實驗課程的實驗內容和實驗組織方式。根據筆者多年的教學實踐經驗進行以下探討。

3.1實驗內容的改革

微機接口實驗的內容主要是有關接口芯片的學習和應用，各種芯片在學習過程中都是分開來講解，其實在具體的應用上這些芯片是互相緊密聯系的，在實驗中應該集合在一起，才能真正的掌握這些芯片在計算機中的主要功用。比如：接口芯片8255是并行傳輸接口芯片，三個端口的每個引腳都可以獨立地產生一個有用信號；而芯片8253是定時器／計數器，可定時產生一個信號，而這個信號和8255A的PB口協作可以作為揚聲器的控制信號。所以在實驗時，應該把8255A和8253A這兩個實驗結合在一起。實驗時間是4個學時，在內容上，可以先熟悉8255的性能，然后熟悉8253的性能，最后將兩者結合在一起進行實驗，真正掌握計算機揚聲器的工作原理。兩種芯片互相聯系，有助于對芯片更深入地了解，在此基礎上，也可以將芯片8259和8253A結合在一起。這樣逐步深入，不斷提高學生的學習興趣，學生有了興趣后，老師就必須循循善誘的引導學生進行創新設計，實際上，這門課程的創新設計內容很多，比如：工業控制，智能儀器儀表，超市收銀機，公共汽車報站系統，電子考勤機，門鈴報警電話，步進電機控制系統，交通收費系統，家電領域的智能控制芯片等等。教師可以選擇一個比較實用也不太復雜的產品作為事例，如足球場上的計時器、記分器等等，給學生由淺入深地講解，鼓勵學生只要掌握了相關的硬、軟件基礎知識，就能開發出同樣的產品，從而激發他們對本課程的學習興趣，增強了求知欲。

對于這門課程的實驗內容，筆者在教學中一般分為這樣幾個層次進行。

3.1.1認知階段

這一階段

主要是讓學生從理論角度轉變到硬件角度認識真正的硬件芯片外觀和基本工作原理，熟悉匯編語言在接口芯片編程控制中的上機過程?；疽勒諏嶒炛v義的指導去做，這算是本課程學習的入門階段。學生這時剛剛接觸到具體的硬件芯片，對于很多引腳的定義不能從硬件接線的角度去理解，因此必須要求學生完全依照實驗講義的要求，一步一步進行程序調試、匯編、連接、裝入、運行，觀察輸出，得出正確的實驗結果。這一層次的實驗目的主要是熟悉實驗裝置和實驗步驟，對接口芯片各個引腳信號的實際接線方法有一個初步的體會，逐步提高做實驗的興趣，通過實驗，學生對系統有一個初步的認識。這是實驗的初級階段，力求做到由淺入深、循序漸進。

3.1.2提高階段

這一階段主要是提高學生對芯片系統工作的認識。因為這時學生已經對芯片的硬件接線有了進一步的認識，有能力自己做一些修改和設計，并且對做實驗有了一定的興趣，在講義給出的基本接線原理的基礎上，自己深入一步，做一些局部的改動，這時實驗的成功對學生的心理有較大的鼓勵，可以激發學習的興趣。比如：CPU利用8255A與打印機相連完成并行打印和打印機并行接口的學習是分成不同章節介紹的，弄得很多學生就搞不清楚，到底CPU用的是哪一種并行打印接口，而且打印接口標準和8255A到底有什么關系？因此筆者在講解這部分內容時，首先分開講清楚各自的工作原理，以及編程控制等基本內容。讓學生深入了解CPU執行指令所產生的信號如何控制并行打印的輸出過程。之后，在實驗中，筆者讓學生設計了這樣一個實驗：利用8255A的A口工作在方式0與微型打印機相連，將內存緩沖區BUFF中的字符打印輸出。試完成相應的軟硬件設計。由于學生已經清楚知道了各自的工作原理，老師稍加引導，學生很容易就設計好硬件連線圖，如圖1所示。

圖1硬件連線圖

有了這樣一個硬件連線圖，相應的控制程序就很簡單了。然后讓學生自己完成這個題目的硬件連線和控制程序：將上例中8255A的工作方式改為方式1，采用中斷方式將BUFF開始的緩沖區中的100個字符從打印機輸出。根據筆者經驗，只要學生能夠順利完成前面的實驗，這個實驗也會很容易成功。通過一系列類似的提高實驗，讓學生切實清楚了各種芯片、接口標準與CPU的關聯工作情況，可以激發學生的學習積極性和學習熱情，樹立學生學習的自信心和學習成就感。

3.1.3創新階段

這個階段是在前面兩個階段的基礎上進行的，學生經過了認知、解惑的階段后，就產生了自我創新的欲望。這時老師可以要求學生自己設計線路圖、程序，進行調試，得出正確的結果，是學習的提高階段。因為學生對芯片的學習和硬件接線有了深入的理解后，已經不滿足于實驗講義上的現成方案，迫切希望自己動手設計一個綜合性的實驗方案，然后進行編程、調試，得出結果，最后寫一個綜合的設計報告。這是實驗的高級階段，對于學生動手能力的提高有較大的幫助。筆者就在這一階段要求學生完成了一些創新實驗，比如：交通信號燈控制系統、電子音樂播放器、電子時鐘設計、轉速測試系統設計、簡易計算器系統設計等方案。盡可能多地提供具有實際用途的設計方案，使學生通過完成實用價值較高的電路設計的同時進一步加深對專業理論知識的認識和理解。

比如設計—套公共汽車報站系統，利用8255或8253、8259等接口電路均可。學生根據所選課題和所用的接口電路芯片設計出完整的接口電路，并在實驗系統上完成電路的連接和調試通過即可。在設計過程中，不提供所謂的“標準答案”，而是鼓勵學生充分發揮設計才能，大膽創新。接口電路接法不同，芯片選擇不同，結果可能不同。鼓勵持不同意見的同學充分闡述自己的觀點，積極相互討論。不乏有學生為了擬定一個良好的設計方案，為了調試出相應的指標，絞盡了腦汁，主動彌補自己知識的缺陷來完成課程任務。所以，通過創新階段的訓練能夠真正反映學生掌握本課程的綜合應用能力。

3.2實驗組織方式

由于這門課程為計算機應用專業的必修課程，學生人數眾多，組織實驗時可以采用分級組織形式。通過前面的基礎實驗，完成較好的學生自己選擇一個同學形成一組，每組不超過兩人，以杜絕學生存在不做的僥幸心理，兼顧“一幫一”的原則，帶動學習氛圍。實驗結束，要求學生進行討論，并寫出實驗報告，對實驗進行總結。學生通過創新、討論、實踐、再討論、再實踐、再創新的過程，個人動手能力得到了極大地提高。

4采用立體教學模式

除了抓好實驗環節外，教學模式的多變也是必不可少的?，F代教學方式的一個典型指標就是多媒體技術的應用。很多老師認為用了幻燈片就是使用多媒體了，其實不然，作為硬件技術專業基礎課程，對于絕大多數學生來講，《微機接口技術》課程中的很多知識都是抽象而難于理解的，如果采用Powerpoint做成的傳統的靜態幻燈片，學生肯定會覺得生澀難懂。比如我在教學過程中就組織了微機接口技術的立體教學模式，制作了微機接口技術的電子教案，應用了微機接口技術仿真實驗軟件，利用這些輔助的教學手段完成《微機接口技術》的課堂教學。因為電子教案可以加大課堂教學的信息量，仿真軟件可以直觀地將各部件內部每一步的信息流動過程以生動形象的方式展示在學生面前，使學生具有身臨其境的感覺。比如：控制程序中指令執行過程以及涉及到的微操作步驟，如果就靠課堂上空洞的分析，學生是無法建立其完整的結構概念的，但是在教學過程中，我就用仿真工具做了一個動態的執行過程，學生看起來很直觀，而且明確了執行過程中相關硬件的工作和配合情況。

通過教學實踐證明，采用現代化的、多元的教學手段，可以把原本枯燥的硬件課程講解得生動易懂，消除了學生的畏難情緒，化被動學習為主動求知。當然因為接口技術與設備都在不斷的發展，教材上的內容，往往是對以往接口技術成型后的總結，實驗也只是對教材上的芯片接口功能的驗證，并不能真正與當前最新技術同步，有些甚至過于陳舊，所以應適時補充一部分當前微機接口技術中較新的內容，并給予重點介紹，如有條件的話可以給學生演示無盤系統啟動芯片BOOT—RObl設備、USB設備等開發過程，包括選擇控制器、硬件電路設計、軟件設計、調試整個過程，使學生對現代微機接口技術與身邊常見設備更緊密結合起來，真正做到學以致用。

5結束語

《微機接口技術》課程的教學改革是一個長期的過程，不可能一蹴而就，需要理論

教學內容、實驗內容以及實驗組織方式和教學模式等多因素結合，本文就教學的幾個主要方面進行了探討，主要分析了實驗環節的問題并提出了改革方法，通過作者自己的教學實踐，合理安排教學內容、靈活組織教學模式、加強教學實踐、增加創新實驗環節等，都有助于提高教學質量，改善教學效果，提高學生的學習興趣，進而提高學生的學習效率，同時，通過這門課程的教學改革探討也為今后更進一步的精品課程建設奠定了基礎。

參考文獻

[1]王汝芳等．探索高等院校創造教育之路[N]．現代經濟，2O00年增刊；l0～12；

[2]閻立欽主編．創新教育[N]．北京：教育科學出版社．1999年。

[3]甘俊英.談提高教學質量的幾點看法[J].五邑大學高教研究與探索，2004，1：28－30

[4]何克抗.信息技術與科學課程的整合.電化教育研究，2002，(1)：3－6

[5]陳友宣.微機接口技術實驗課程教學改革探討.現代企業教育，2007，(3)下：7～8

[6]姜建山．微機接口技術課程教學改革研究[Z].，2007—01—05