计算机的组成和工作原理精选(九篇)

第1篇：计算机的组成和工作原理范文

1我国最早的计算机原理教材

我国的计算机教育起源于1956年周总理主持制定的“十二年全国科学技术发展远景规划”，当年，尚在筹建中的中国科学院计算技术研究所和清华大学、北京大学合作，抽调高年级学生和已毕业的大学生，举办了为期近一年的第一期计算机训练班，之后又先后举办了三期计算机训练班。计算机训练班最主要的课程是“计算机原理”，当时没有教材，只能在讲课时分批散发手刻油印讲义，后来在这些讲义的基础上，由夏培肃研究员主持编写了《电子数字计算机原理》讲义，这应该是我国最早的原创自编教材。

我国高校最早的计算机专业的建立时间也可以追溯至1956年，大约在1958年前后就开始开设计算机原理课，包括北京工业学院(北京理工大学前身)在内的几所高校在开始时都没有教材或讲义。1958年，科学出版社和人民邮电出版社先后翻译出版了前苏联的几本计算机原理教材，成为正式出版的最早的中文计算机原理教材[1]。

真正由中国人自己编写并正式出版的计算机原理教材，应该是1961年由人民教育出版社出版的《数字计算机原理和元件》(上、下册)和由科学出版社出版的《电子数字计算机原理》(上、下册)。前一本书的作者为祖冲霄，后一本书的作者为姚林。岁月如梭，事隔近五十年，前一本书的作者已经解密，他们是当时在哈尔滨工业大学任教的苏东庄、胡铭曾、李学时三位教师，由于当时其他方面的原因，他们不能用自己的真名署名，后来干脆署名“祖冲霄”，此事被后人笑谈为：“中国较早的一本计算机的教科书是祖冲之的弟弟写的”[2]。后一本书的署名作者为姚林，在书的序中编者写到，“这本书是集体编写，分工执笔，……，1961年7月于西安交通大学”，可见此书应该是西安交通大学若干老师集体创作的结晶，之所以署名“姚林”估计是选择了二进制“1”和“0”的谐音[3]，真实的作者是何人现在还不得而知。

这两套书均是繁体字印刷，在祖冲霄《数字计算机原理和元件》下册——数字计算机元件中还用不少篇幅介绍了电子管元件。

2特殊年代的计算机原理教材

1966—1976年间当时在校的工农兵学几乎没有合适的教材，根据当时的典型产品带教学的指导思想，各高校大多使用油印的自编教材或选用其他高校的油印教材。例如，北京工业学院计算机专业(五二专业)教师在参与738厂154小型工业过程控制机的 研制过程中，就编写了《djs154计算机原理》一书，在当时计算机教材十分稀缺的情况下，成为有较大影响的一本教材，受到广泛好评和采用，若干高校还翻印过这部教材。

1973年由南京有线电厂、南京大学和西北电讯工程学院合编、江苏人民出版社出版的《电子数字计算机》一书面市。1975年由北京大学电子仪器厂编写、科学出版社出版的《电子数字计算机原理(第一册)》面市。这两本书应该是这一期间正式出版的屈指可数的计算机原理教材的代表，在这两本书的扉页上都印刷的毛主席语录，时代痕迹非常明显。

3统编教材时代的计算机原理教材

1977年高校恢复招生后，缺乏适用的、符合时代要求的专业教材成为各校面临的共同问题。根据国务院关于高等学校教材工作分工的规定，四机部(电子工业部前身)承担了全国高等院校工科电子类专业教材编审出版组织工作，从1977年底到1982年初，共编审出版教材159种，其中计算机原理的教材有两种。

第一种是由天津大学许镇宇主编的《电子数字计算机原理》(上、下册)。在1977年于武汉召开的计算机专业教材会议上，决定全国高校联合统编计算机专业教材，并邀请天津大学计算机专业主编计算机原理教材。1977年12月在合肥召开的全国教材工作会议上讨论并通过了教材的编写大纲，此书的上、下册分别于1979年和1980年由国防工业出版社出版。作为著名的高等院校工科电子类计算机专业统编教材，在当年每一门专业课只有一至两本可供选择教材的情况下，此书在全国被众多学校使用。

另一种稍晚于许镇宇《电子数字计算机原理》的统编教材是由重庆大学编写、国防工业出版社于1980年和1981年先后出版的《电子数字计算机组成原理》(上、下册)。该书上册讨论信息的表达、加工处理和加工处理的过程控制，由吴中福主编；下册研究信息的存储、变换与传送，由童颁主编。在书的前言中作者特别提到本书是根据四机部主持召开的高等工科院校电子类专业教材会议精神和计算机专业组所讨论确定的编写大纲进行编写的，并先后在广州和重庆召开了两次由清华大学等十三所重点院校参加的审稿会审稿，可见当年对教材质量的要求是相当高的。

有意思的是，这两种由国防工业出版社出版、在当时发挥着重要作用的教材虽然印数相当可观，但书上没有版权页，仅在封底上有几行字，写明了印数、书号、印刷厂等，还标有“内部发行”几个字。

电子工业部于1982年先后成立了“计算机与自动控制”等八个教材编审委员会，并制定了1982—1985年教材编审出版规划。列入规划的教材、教学参考书共有217种选题，由“计算机与自动控制”教材编审会计算机教材编审小组评选审定、成都电讯工程学院的俸远祯、阎慧娟编写、电子工业出版社出版的《计算机组成原理》一书就是其中之一。此书于1985年面市，这是继天津大学和重庆大学的统编教材之后，在国内使用最广泛的计算机原理教材之一。

4百花齐放时代的计算机原理教材

1987年，电子部教育司受教育部委托，组织了全国计算机应用专业的教学评估，评估中对数据结构和计算机原理两门课程进行了全国统一命题的考试。之后，根据教育部计算机科学与技术教学指导委员会的意见，计算机原理课程正式定位于专业基础课。

上世纪80年代后期，有关计算机原理方面的教材开始逐渐增多，比较著名的有唐朔飞编写的《电子数字计算机原理》(1987年，哈尔滨工业大学出版社)，白中英等编写的《计算机组成原理教程》(1988年，科学出版社)、王爱英编写的《计算机组成与结构》(1990年，清华大学出版社)等。

随着统编教材概念的淡化，计算机专业教材有了突飞猛进的发展，特别是最近十年，几乎每个出版社都有计算机原理教材的选题，有关计算机原理(不含微机原理)的教材可以说数不胜数。为了给这篇稿件收集素材，笔者于2010年6月专门分别查找了清华大学图书馆的书目检索系统(innopac.lib. tsinghua.edu.cn/)和北京理工大学图书馆的书目检索系统(ico.bit.edu.cn/opac/search.php)，搜索到数百本计算机原理方面的中文教材(含翻译教材)，按照不同的年代划分列于表1中，可以明显看出计算机原理教材的发展。

根据两校图书馆馆藏的计算机原理教材数量统计，可得到下列柱状图(图1)，从图1中可以看出，两校图书馆的馆藏在数量上虽然有一些不同，但总的发展趋势是一致的。

在统计的这数百本教材中，既有清华大学这样顶尖大学计算机专业使用的教材，也有适合于高职高专使用的教材，但更多地是适合普通本科院校使用的教材，可谓百花齐放。

5与教材结缘的十七年

转贴于

很欣慰的是，在上述的数百本计算机原理教材中，有笔者编写的计算机原理类教材12本，算起来笔者与原理教材结缘已经十七年了。

1993年开始，笔者编写的《电子计算机组成原理》一书由北京理工大学出版社正式出版。2003年，笔者的《计算机组成原理》系列教材选题入选了中国计算机学会和清华大学出版社共同规划的“21世纪大学本科计算机专业系列教材”，经过努力，正式出版了主教材和相应的参考书，形成了比较完整的教材体系。这套书是根据中国计算机学会教育委员会制订的中国计算机科学与技术学科教程对课程教学内容的要求，结合笔者讲授本课程二十多年的教学经验和体会以及对前面教材的不断修改和完善中“磨”出来的。其中《计算机组成原理》于2004年被评为北京市精品教材；《计算机组成原理(第2版)》、《计算机组成原理学习指导与习题解析(第2版)》和《计算机组成原理教师用书(第2版)》3本书于2008年，同时入选教育部普通高等教育“十一五”部级规划教材；2009年，《计算机组成原理(第2版)》获得兵工高校优秀教材一等奖；《计算机组成原理教师用书(第2版)》是目前国内极少见到的供授课教师使用的教学参考书，特色突出。仅主教材一书，出版仅6年，已累计连续印刷十几次，总印数达到70000多册。以上教材和参考书在国内已经有几十所大学使用，具有较强的辐射作用和影响力。

相比计算机原理课程名师的大作来说，笔者的作品在写作中更多地站在学生的角度上考虑问题，力争将高深的内容用简单的方法解释清楚，由浅入深、循序渐进，在讲清基本原理的基础上，再提出先进技术和新的发展方向，以降低学习的难度。为了更好地与读者沟通，笔者还在书上公布了自己的电子邮箱，方便与读者联系。

6结语

众所周知，计算机原理课程是计算机专业学生大学四年中最重要的核心课程之一，从2009年开始本课程成为计算机学科全国硕士研究生入学统一考试专业基础课考试科目之一，更突显出本课程在计算机学科中的重要地位。因此，计算机原理课程的教材和课程本身一样受到重视。

第2篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：实验教学 计算机组成原理 实验安排 实验教改

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0155-02

Abstract：This paper analyzes the important role of the current computer composition principle experiment teaching situation and existing problems，experimental teaching in teaching computer organization，and then propose a computer composition principle experiment teaching reform ideas，and finally summarized.

Key words：experimental teaching；computer organization；experimental arrangement；experiment Reform

本文主要阐述了计算机组成原理实验教学的改革思路。以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬件描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬件实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性。从而提高了学生学习的兴趣，提升了学生的就业竞争力。

1 计算机组成原理实验教学的现状及存在问题分析

计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程，也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一，它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用[1]。计算机组成原理实验是“计算机组成原理”课程的配套实验，属于涉及计算机内部工作机制的硬件类实验。在计算机技术飞速发展的今天，硬件的理论知识只有通过实验环节才能加深理解，实验能使学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的技能，训练学生动手能力，培养创新能力及认真、严谨的科研作风。

《计算机组成原理》实验教学重点是组成计算机的基本部件，包括存储器、运算器、控制器、输入输出系统和连接它们之间的系统总线的构成、组织方式和工作原理；该课程的难点是如何掌握以控制流和数据流为主线，将计算机的各大部件联系起来，建立整机概念。所以，该门课的实验教学方法起到了至关重要的作用[3]。传统的实验教学方法是：首先教师讲解实验，学生再按照指导书的实验步骤，利用现成实验箱按部就班地进行验证实验，最后教师检查实验数据记录。这种教学方式使学生不求甚解，根本无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理。

2 计算机组成原理实验教学改革的思路

针对目前计算机组成原理实验教学中存在的普遍问题，作者根据在教学中曾进行过的有效尝试提出了一些改革思路。

我院所用的计算机组成原理实验器材是复旦大学研制的FD-CES多功能计算机实验系统，主要包括运算器、控制器、存储器、总线四个部件实验和一个整机实验。以前做实验基本上都属于验证型实验，实验课时，教师先讲一下实验原理，然后学生就按照厂家配备的实验板和实验步骤进行连线和操作，很多学生只是机械的按实验步骤连线和操作，根本不明白每步操作代表什么含义，有什么作用。为了提高学生独立思考和解决问题的能力，我们将运算器、存储器和总线实验由原来的验证型实验改成设计型实验。在实验前一周，教师首先在课堂上对实验原理进行讲解，然后再把实验电路板的线路图复印给学生，让学生事先对整个电路详图有一定的了解，实验时，教师再结合实验板和线路图讲清实验板上各个芯片和信号的作用，最后由教师引导学生自行设计实验步骤并完成实验内容。在实验教学中我们引入了一种新的实践教学方法，发挥现代化的计算机，结合计算机图形技术、网络技术、多媒体技术进行计算机辅助实践教学。这种教学方法将计算机中比较抽象的工作原理和工作过程以动画的形式演示出来，让学生能清楚地了解数据流动的过程和最终结果，更好地掌握整机的概念。采用这种教学方式更直观、更形象、更具有吸引力。这样能够进一步发挥学生的能动性、提高学习兴趣。

3 实验教学内容的设计安排

实验教学的安排按照由浅入深，循序渐进的方式进行，合理选择实验内容，尽量避免过多过杂。内容选择注意举一反三，即以启发思维为主，对设计型、综合型实验只要能完成预定实验目标即可，不苛求实验过程与步骤的统一。实验教师在实验中主要起到引导的作用，实验前的讲解以重点、难点和注意事项为主，而不需要面面俱到。可以先提出一些问题，让学生带着问题去做、去观察、去思考。实验中，则应以学生为主体，让每个同学通过操作行为感受计算机的物理过程。鼓励学生自己修改实验，有时学生对自己设计的实验内容没有把握，一旦经过操作实践后就清楚了。他在实验一起上修改实验步骤，观察修改后的结果，实际上就是了解改动部分在整个操作过程中所起的作用，这种作用的认识和理解不是通过说教得来的，而是切身经历的、看到的，学生对它的理解、记忆就要深刻的多。

具体实验具体的实验内容应覆盖计算机组成原理课程教学中的各重要方面：计算器，存储器，时序部件，总线和整机实验。类型分为选作和必做。每个实验分属验证型、设计型或综合型。根据以上思考，我们在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文档的组织等诸方面都做了精心的考虑和安排，尝试为“计算机组成原理”课程编写了《计算机组成原理实验指导书》。现列举几个必做实验内容如下。

3.1 实验一：运算器部件实验

（1）实验类型。

设计型实验。

（2）实验目的。

①掌握4位函数发生器74181，先行进位发生器74182，以及多功能8位移位寄存器74198的工作原理和使用方法。

②掌握16位串/并运算器的工作原理及设计方法。

（3）实验要求。

①用四片4位并行算术逻辑运算单元74181、一片先行进位发生电路74182、两片74198及两片74377等，组装一个组间进位并行/串行可变的16位运算器（每组四位）。

②验证集成电路74181、74198的功能。

③分别测试16位运算器组间串行进位和并行进位情况下的最大进位延迟时间。

3.2 实验二：存储部件实验

（1）实验类型。

设计型实验（给定实验方案，自行设计硬件连线和实验步骤）。

（2）实验目的。

①掌握半导体静态RAM6116的特性和使用方法。

②掌握多片存储器的扩展技术和片选技术。

（3）实验要求。

①用两片6116（2K×8）构成一个4K×8bit 的RAM。

②测量6116的读/写时间。

3.3 实验三：时序电路部件实验

（1）实验类型。

验证型实验。

（2）实验目的。

①增强对计算机时序系统的认识。

②掌握使用中小规模集成电路研制计算机时序电路的方法。

（3）实验要求。

验证一个性能如下的计算机时序电路如下。

①能产生四个机器周期状态：M0，M1，M2，M3。

②每个机器周期状态均含有四个节拍电位：T0，T1，T2，T3。

③每个节拍电位中含有三个完整的时钟脉冲：CP1，CP2，Φ。

3.4 实验四：总线传输实验

（1）实验类型。

设计型实验。

（2）实验目的。

①通过一个简单的8位总线传输线路了解总线传输控制技术。

②熟悉几种常用的三态输出期间的性能和使用方法。

（3）实验要求。

给定实验部件，试设计连线和试验步骤，构成一个8位单总线系统，利用它完成存储器和寄存器的读写，并通过总线实现内存和存储器之间的数据交换。

3.5 实验五：整机实验

（1）实验类型。

综合型实验。

（2）实验目的。

①了解多累加器计算机的特点；

②了解几种寻址方式的控制过程；

③掌握微程序控制的计算机的设计方法，加深了解微程序的特点；

④通过设计和调试了解计算机如何执行指令，如何控制I/O设备工作。

（3）实验要求。

对实验仪资源进行剪裁，自行研制一台实验计算机。要求实验计算机具有以下特点。

①有外部设备。

②运算器采用单累加器结构（KA、KB、KC、KR分别置于左、右、右、左）。

③操作数采用直接地址方式。

④外设和主存统一编址，当a10=0，访问主存；a10=1，访问外设。

⑤自编微指令格式和微程序。

⑥自编调试程序及应用程序。

4 结语

改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性，具有鲜明的特点和极强的针对性，使学生不仅能亲手触摸到如今高速发展的现代计算机主流应用的开发技术，还能提高学生学习的兴趣，提升学生的就业竞争力。

总之，以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬件描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬件实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。

参考文献

[1] 王青峡，许文林，任蜀焱.连铸连轧课程教学改革探讨与实践[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012（5）：185-186.

[2] 于湛麟.Multisim在计算机组成原理实验中的应用[J].电子设计工程，2012（15）：15-17.

第3篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词:专业规范;计算机组成原理;课程改革;理论教学;实验教学

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)21-5876-03

Reform in the Course of the Computer Composition Principle Based on Professional Norms

FANG Ming-ke, LI Lei

(School of Computer and Information Technology, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, China)

Abstract: Following the guidance of professional norms which is specified by the Teaching Guiding Committee for Computer Science and Technology under the Ministry of Education, this paper analyzes the main properties of the course of Computer Organization Principles, discusses and carries out curriculum reform of the subject from the following aspects that include optimizing teaching contents based on professional norms, improving and enriching teaching methods. By analyzing the present situation of experiment teaching, this paper indicates existing problems, and put forward proposals to improve the effect of the experiment teaching: revising design of experiments and strengthening instruction on experiment process, etc. Finally, based on professional norms, this paper puts forwards reform proposals that include theory teaching and experiment teaching in the course of Computer Organization Principle.

Key words: professional norms; computer organization principle; curriculum reform; theory teaching; experiment teaching

随着计算机和通信技术的蓬勃发展,中国开始进入信息化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10～15年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。为此,高等学校肩负着为国家发展和满足社会需求培养多类型人才的重任。在这样的背景下,高校必须正视问题,积极思索与变革,重新审视计算机专业教育的发展方向,与时俱进地推进计算机专业教育改革。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展,以及对学生专业素质培养的角度来看,这样的要求是不够的。更为重要的是,通过教与学,还应当提高学生对计算机硬件系统的认知能力和设计能力,强化实践意识与能力,培养创新理念与能力,激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会在2006年了计算机科学与技术本科专业战略报告和专业规范,对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革,研究并实践一种有效的教学模式,帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元,从宏观层面建立该课程知识体系,使学生准确把握课程的核心内容,全面地构建整机系统,进而培养学生的专业素养和综合能力。

1 计算机科学与技术专业规范

教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会(以下简称教指委)在广泛深入的调查研究基础上,借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状,结合我国计算机教育的实际情况,对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见,并制定了具体的《专业规范》。

教指委在计算机科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议,将计算机学科分为三种类型四个方向,即:科学型(计算机科学方向CS)、工程型(包括计算机工程方向CE和软件工程方向SE)、应用型(信息技术方向IT)[1]。针对每个类型的每个方向的特点和要求,专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划,提出了富有建设性的指导意见。

专业规范中明确指出,“计算机组成基础”是计算机科学方向和计算机工程方向的核心课程,并且对实验、综合性课程设计和核心的教学内容提出了规范要求。在软件工程方向和信息技术方向,“计算机组成基础”是核心知识领域计算基础(SE-CMP)和平台技术(IT-PT)的核心知识单元[1]。专业规范根据课程体系对每一门课程内容、知识要点、学习目标等都进行了详细的设计与组织。在专业规范中,“计算机组成基础”的理论教学课时一般为48～56,实验课时一般为8～16,是计算机体系结构、操作系统、嵌入式系统和计算机网络等课程的先修课程,重点涵盖了计算机运算、存储系统组织和结构、功能组织等多个知识单元。本文主要探讨在专业规范的指导下,“计算机组成原理”课程的教学改革与建设。

2 课程内容组成及改革

第4篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：计算机组成原理；教学改革；教学探讨

中图分类号： G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）30-7267-02

《计算机组成原理》是计算机类专业学生的一门专业基础必修课，也是从2009年开始的研究生入学考试中的专业考试课之一。它在整个计算机类专业课的教学中，起着承上启下的作用，在计算机科学与技术专业人才培养方案中占据着重要地位。其主要教学任务是使学生能够系统、完整地理解计算机的基本组成结构和工作原理，掌握计算机各主要部件的硬件组成结构、相互联系和作用，以及计算机系统的基本设计技术，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及其开发能力。但是在对计算机专业学生的《计算机组成原理》教学中却普遍遇到了这样的问题：《计算机组成原理》理论性的东西多；知识点广，学生觉得这是一门枯燥无用的课程；认为学了以后用不到。那么如何认识它在计算机专业中的作用和地位，如何进行教学与改革及提高教学质量呢？

1 课程特点及内容

《计算机组成原理》主要讲述了基于冯·诺依曼式机的五大部件的构成及其工作原理，包括控制器、运算器、存储器、输入输出设备。教材一般从概述、数据的表示及运算、存储器、指令系统、CPU和输入输出系统及各设备之间互连的部件总线这几方面进行介绍。理论性强，知识点多，难点、重点也多，且对学生来讲太抽象，现在的计算机内部已经高度集成，学生难以理解和想像，又不能直观地看到计算机内部结构和计算机的工作过程，且学生又觉得学了后没多大用，所以有些学生在课程结束时，还是似懂非懂不得要领。

因此这门课程在各个高校普遍存在“老师不好教，学生不好学”的现象，学生从本质上没有真正参与到学习中去。到考试时，靠死记硬背记住一些知识点和一些题型来应付考试，对于各个知识点之间的关系不能理解更不能衔接，就更无法形成一个整体。而从这几年的考研题型中来看，对于这门课程是要求学生对计算机有个整体的认识并能形成整机概念，要求学生对于各个知识点能融会贯通灵活运用。

2 《计算机组成原理》课堂教学改革的探索

了解了《计算机组成原理》特点及其内容，那么如何开展教学工作来提高教学质量呢？

2.1 激发学生的学习兴趣

首先让学生知道为什么学习《计算机组成原理》、《计算机组成原理》的特点及其重要性，从内心重视这门课程，明确课程学习的目的和意义。我院的《计算机组成原理》课程是开在大一的第二学期，学生对硬件的认识也就停留在有这个硬件，至于这个硬件是做什么、有什么作用就不知道了。所以在第一次上课时，首先要让学生对计算机硬件有个深入的认识，这可以向学生展示实物，让学生知道各个部件是做什么的，各个部件之间是如何进行联系的，引导学生一步一步地进行思考，从而诱发学生的学习兴趣。

培养学生的学习兴趣，要不断地改进教学方法，使他们从被动学习转变成主动学习。在课堂教学中要增强与学生的互动，举一些生活中常见的实例，将一些难以理解的进行形象化，与现实生活联系起来以助于学生理解，引发学生的学习兴趣。

2.2 教学方法探讨

如何在有限的教学时间内，在学生现有的知识水平上引入新的知识、新的技能，使学生形成一个计算机整体认识，是《计算机组成原理》这门课程教学改革的关键。

1） 合理组织教学内容、适当增减教材知识点。《计算机组成原理》从实质看就是指令的执行过程，依照这条主线可以将指令的执行分成两部分：指令流和数据流。指令要运行首先要将指令从内存读入CPU中，那么这时就要了解内存的组织结构，内存的读写原理、内存的性能指标，Cache等；指令要运行还得知道指令是怎样编码的，这就得理解指令系统；指令读入CPU中要进行分析译码，这就要理解CPU的工作过程。指令分析译码后要执行，所需要的数据是什么，来自于哪，怎样执行，执行后结果怎样处理？这就要了解数据在计算机中的表示与运算，数据的输入与存储，涉及到内存、外存、输入设备输出设备等知识。而这些部件之间要相互联系就要用到总线。所以在教学中可以依照指令流和数据流这两个部分来进行讲解，对于有些知识点不需要多讲，只要让学生明白就行，比如乘法和除法运算所涉及到的原码和补码的乘除运算等。

2） 构建教与学的互动教学模式。改进教学方法的目的是提高学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。这就要求教师充分备课，认真设计课堂教学过程；也要求教师吃透课程，理解深刻，对教学内容表述才能自然流畅。教师要不断地学习充实自己，适应计算机技术的发展变化，在教学中不断总结经验和不足，不断地进行调整和改进，这样才能激发学生的学习兴趣，使学生达到学习目的。在教学中要强化学生的参与意识，改变学生习惯于被动听课、被动学习的状况，调动学生的学习积极性，营造学习氛围，引导学生积极思考，让学生主动学习，找到适合自己学习的方法，提高学习效率。

3） 采用启发式教学等教学方式。在课堂上讲解概念，将概念讲透，再通过概念一步一步诱导出下一个问题。比如讲CPU与外设进行数据传送的控制方式时，有程序查询方式、程序中断方式、DMA方式等，对于程序查询方式，学生已学过程序设计，能明白程序是什么，计算机是怎样运行程序的，那么讲清楚程序查询方式主要的步骤，再对学生提问：当外设工作速度慢时，CPU要反复查询外设工作状态，不能做其它事情，能不能有其它的方式来解决外设在准备时而CPU不要等待的问题？这样就引出程序中断方式。这样引导学生去思考，增加了课堂交互，调动学生学习积极性和主动性。

2.3 充分利用现代教育技术，提高教学质量

现代教育技术已经在教育教学中发挥了不可替代的作用。在《计算机组成原理》教学中也可充分运用现代教育技术，例如利用多媒体课件、网络教学交互平台等。利用多媒体课件，可以达到事半功倍的效果。在制作多媒体课件时要合理地选用教学内容，制作要突出中心，课件中可适当加入动画内容，吸引学生的学习兴趣。当然教学中仅仅使用多媒体课件是不够的，要充分结合板书，例如例题的讲解，可以将解题的过程在黑板上书写，有助于学生理解思考，从而提高教学效果。

虽然通过课堂教学和实践环节教学教师和学生能够进行相互交互，但这还是不够的。可以利用网络构建教学交互平台，将多媒体课件、视频教程、作业、教学计划等上传到网站上提供给学生下载，学生也可通过留言板与同学和教师相互讨论交流，从而大大调动学生的学习主动性和积极性。

还可以通过博客来加强学生的自主学习。现在博客在网上已十分流行，大部分网民都有自己的博客。就现在而言，博客已经成为一种继课件、积件、资源库、教育主题网站等信息化教学模式之后，一种新型的网络应用模式。通过博客可以很方便的进行学校内外网络学习资源的整合，搭建学习型的网络社区，让学生通过网络进行学习和交流，特别是在寒暑假期间将发挥更大的作用，也将在操作和实践中培养学生们的信息查询能力。它的出现改变了人们被动阅读，只读不写的学习方式。

2.4 重视实践，加强实验教学

《计算机组成原理》课程实践性很强，在课堂教学强调掌握理论知识的同时，也要注重实践性教学。理论知识与实践知识在课程教学中起着同等作用和地位，实践可以促进学生理解理论知识，而理论知识的提高又促进学生进行更深一层实践。在教学安排时要尽量让两部分的课时平衡，从而提高实践课的教学地位，让学生从心里上重视实践课。首先要带领学生认识实验平台，让学生熟练掌握实验平台中的各个部件芯片和电子器件的功能原理，并且掌握它们之间的工作方式和连接方式。然后在不同的教学阶段，设计从易到难的解决实际问题的实验项目，把实验从验证性逐渐过渡到设计性，指导学生进行设计，逐渐加大实验难度，让学生自己设计开发，激发学生的创新意思。这样学生就不必要死记硬背，也能加深对理论知识的理解，从而提高学习效果。

3 结束语

总之《计算机组成原理》课程学习难度较大，在计算机专业知识考研中所占比重也较大。

以上是在《计算机组成原理》教学过程中所得到的一点体会，有的是经验，有的是教训。但只有用心，综合运用各种方式，合理组织和实施教学过程，就会提高教学质量达到教学效果。

参考文献：

[1] 仇德成.计算机组成原理课程教学研究与实践[J]. 河西学院学报， 2009（5）：107-110.

[2] 邹红文，聂雅琳.《计算机组成原理》教学设计研究与实践[J]. 洛阳理工学院学报：自然科学，2008（1）：87-90.

第5篇：计算机的组成和工作原理范文

一、电算化会计系统对内部控制的特殊要求

1．计算机的使用改变了企业会计核算的环境

企业使用计算机处理会计和财务数据后，企业的会计核算的环境发生了很大的变化。一是会计部门的组成人员从原来由财务、会计专业人员组成，转变为由财务、会计专业人员和计算机数据处理系统的管理人员及计算机专家组成。二是会计部门不仅利用计算机完成基本的会计业务，还能利用计算机完成各种原先没有的或由其他部门完成的更为复杂的业务活动，如销售预测、人力资源规划等。三是随着远程通讯技术的，会计信息的网上实时处理成为可能，业务事项可以在远离企业的某个终端机上瞬间完成数据处理工作，原先应由会计人员处理的有关业务事项，现在可能由其他业务人员在终端机上一次完成；原先应由几个部门按预定的步骤完成的业务事项，现在可能集中在一个部门甚至一个人完成。因此，企业内部控制制度的建立和完善就显得更为重要，内部控制制度的范围和控制程序较之手工会计系统更加广泛，更加复杂。

2．电算化会计系统改变了会计凭证的形式

在电算化会计系统中，会计和财务的业务处理和处理程序发生了很大的变化。一是各类会计凭证和报表的生成方式、会计信息的储存方式和储存媒介也发生了变化。原先反映会计和财务处理过程的各种原始凭证、记帐凭证、汇总表、分配表、工作底稿等作为基本会计资料的书面形式的资料减少了，有些甚至消失了。二是由于商务、网上交易、无纸化交易等的推行，每一项交易发生时，有关该项交易的有关信息由业务人员直接输入计算机，并由计算机自动记录，原先使用的每项交易必备的各种凭证、单据被部分地取消了，

原来在核算过程中进行的各种必要的核对、审核等工作有相当一部分变为由计算机自动完成了。三是原来书面形式的各类会计凭证转变为以文件、记录形式储存在磁性介质上。因此，控制的重点由对人的控制为主转变为对人、机控制为主的，控制的程序也应当与计算机处理程序相一致。

3．计算机的使用加大了控制舞弊、犯罪的难度

由于储存在计算机磁性媒介上的数据容易被篡改，有时甚至能不留痕迹地篡改，加以数据高度集中，未经授权的人员有可能通过计算机和浏览全部数据文件，复制、伪造、销毁企业重要的数据，因此，计算机犯罪具有很大的隐蔽性和危害性，发现计算机舞弊和犯罪的难度较之手工会计系统更大。电算化会计系统的内部控制不仅难度大、复杂，而且还要有各种控制的计算机技术手段。与手工会计系统的内部控制制度相比较，计算机会计系统的内部控制是一个范围大、控制程序复杂的综合性控制；控制的重点为职能部门和计算机数据处理部门并重的全面控制，是人工控制和计算机自动控制相结合的多方位控制。

二、电算化会计系统内部控制的主要

从计算机会计系统的建立和运行过程来看，计算机会计系统的内部控制制度，可分为对系统开发和发展的控制、对各个部门的管理控制、对运行过程的日常控制。

（－）系统开发、发展控制

计算机会计系统的系统开发、发展控制包括开发前的可行性、资本预算、效益评估等工作，开发过程中的系统、系统设计、系统实施等工作，以及对现有系统的评估、企业发展需求，系统更新的可行性研究，更新方案的决策等工作。系统开发、发展控制的主要内容一般包括以下几方面。

1．授权和领导认可

计算机会计系统的开发项目一般投资金额都比较大，对企业整体管理目标的也比较大，往往需要对原有的管理体制进行较大的改革，是牵一发动全身的重大举措，因此必需得到授权和领导认可。计算机会计系统的发展和更新是对原有计算机会计系统进行重大改进，同样会对企业管理体制造成较大的影响，同时对现有计算机会计系统的任何改动都可能危及整个系统的安全可靠，因此也必需得到授权和领导认可。

2．符合标准和规范

不论是自行组织开发还是购买商品化软件，都必需遵循国家有关机关和部门制订的标准和规范。其中包括符合标准和规范的开发和审批过程、合格的开发人员或软件制造商、系统的文件资料和流程图、系统各功能模块的设计等等。按标准和规范开发和发展计算机会计系统可以使企业计算机会计系统更加可靠、更加完善，有利于对系统的维护和进一步的发展、更新。

3．人员培训

应在开发阶段就要对使用计算机会计系统的有关人员进行培训，提高这些人员对系统的认识和理解，以减少系统运行后出错的可能性。外购的商品化软件应要求软件制作公司提供足够的培训机会和时间。在系统运行前对有关人员进行的培训，不仅仅是系统的操作培训，还应包括让这些人员了解系统投入运行后新的内部控制制度，计算机会计系统运行后的新的凭证流转程序、计算机会计系统提供的高质量的会计信息的进一步利用和分析的前景等等。

4、系统转换

新的计算机会计系统在投入使用，替换原有的手工会计系统或旧的计算机会计系统，必需经过一定的转换程序。企业应在系统转换之际，采取有效的控制手段，作好各项转换的准备工作，如旧系统的结算、汇总，人员的重新配置、新系统需要的初始数据的安全导入等。在系统转换之际，需要新旧系统并行运行一段时间，以便检验新的计算机会计系统。并行运行的时间一般不少于三个月。

5、程序修改控制

软件的修改是难以避免的。对会计软件进行修改必须经过周密计划和严格记录，修改过程的每一个环节都必须设置必要的控制，修改的原因和性质应有书面形式的报告，经批准后才能实施修改，计算机会计系统的操作人员不能参与软件的修改，所有与软件修改有关的记录都应该打印后存档。

（二）管理控制

管理控制是指企业建立起一整套内控制度，以加强和完善对计算机会计系统涉及的各个部门和人员的管理和控制。管理控制包括组织机构的设置、责任划分、上机管理、档案管理、设备管理等等。

1．组织机构设置

为适应计算机会计系统的要求，原有组织机构的调整必须适合企业的实际规模，符合企业总体经营目标，并且，应按精简、合理的原则对组织机构的设置进行成本效益分析。企业可以按会计数据的不同形态，划分为数据收集输入组、数据处理组和会计信息分析组等组室；也可以按

会计岗位和工作职责划分为计算机会计主管、软件操作、审核记帐、电算维护、电算审查、数据分析等岗位。

2．职责划分

与手工会计系统一样，内部控制的关键是不相容职务的分离。在计算机会计系统中，不相容的职务主要有系统开发、发展的与系统操作；数据维护管理与电算审核；数据录入与审核记帐；系统操作与系统档案管理等。企业为防止舞弊或欺诈，应建立一整套符合职责划分原则的内部控制制度，同时，还应建立起职务轮换制度。

3．上机管理

企业应对计算机的使用建立一整套管理制度，以保证每一个工作人员和每一台计算机都只做其应该做的事情，使计算机尽可能是专用的。一般来讲，企业对用于计算机会计系统的计算机的上机管理措施应包括轮流值班制度、上机记录制度、完善的操作手册、上机时间安排等。此外，会计软件也应该有完备的操作日志文件。

4．档案管理

计算机会计系统有关的资料应及时存档，企业应建立起完善的档案制度，加强档案管理。一个合理完善的档案管理制度一般有合格的档案管理人员、完善的资料使用和归还手续、完善的标签和索引方法、安全可靠的档案保管设备等。除此之外，还应定期对所有档案进行备份的措施，并保管好这些备份。为防止档案被破坏，企业应制订出一旦档案被破坏的事件发生时的应急措施和恢复手段。企业使用的会计软件也应具有强制备份的功能和一旦系统崩溃等及时恢复到最近状态的功能。

5．设备管理

对硬件设备的管理包括对设备所处的环境进行的温度、湿度、防火、防雷击、防静电等的控制，也包括对人文环境的控制，如防止无关人员进入计算机工作区域、防止设备被盗、防止设备用于其他方面等。

（三）日常控制

日常控制是指机系统运行过程中的经常性控制。日常控制包括业务发生控制、数据输入控制、数据通讯控制、数据处理控制、数据输出控制和数据储存控制等。

1．业务发生控制

业务发生控制又称“程序检查”，主要目的是采用相应的控制程序，甄别、拒纳各种无效的、不合理的及不完整的经济业务。在经济业务发生时。通过计算机的控制程序，对业务发生的合理性、合法性和完整性进行检查和控制，如表示业务发生的有关字符、代码等是否有效、操作口令是否准确，以及经济业务是否超出了合理的数量、价格等的变动范围。企业还应建立有效的控制制度以保证计算机的控制程序能正常运行。

2．数据输入控制

由于计算机处理数据的能力很强，处理速度非常快，一旦出错，极大，因此，企业应该建立起一整套内部控制制度以便对输入的数据进行严格的控制，保证数据输入的准确性。数据输入控制首先要求输入的数据应经过必要的授权，并经有关的内部控制部门检查；其次，应采用各种技术手段对输入数据的准确性进行校验，如总数控制校验、平衡校验、数据类型核验、重复输入校验等。

3．数据通讯控制

企业应该采用各种技术手段以保证数据在传输过程中的准确、安全、可靠，以防止数据在传输过程中发生错误、丢失、泄密等事故的发生。如将大量的经济业务划分成小批量传输，数据传输时应顺序编码，传输时要有发送和接收的标识，收到被传输的数据时要有肯定确认的信息反馈，每批数据传输时要有时间、日期记号等等。

4．数据处理控制

数据处理控制是指对计算机会计系统进行数据处理的有效性和可靠性进行的控制。数据处理控制分为有效性控制和文件控制。有效性控制包括数字的核对、对字段、记录的长度检查、代码和数值有效范围的检查、记录总数的检查等。文件检查包括检查文件长度、检查文件的标识、检查文件是否被感染病毒等。

5．数据输出控制

输出数据控制一般应检查输出数据是否与输入数据相一致，输出数据是否完整，输出数据是否能满足使用部门的需要，数据的发送对象、份数应有明确的规定，要建立标准化的报告编号、收发、保管工作等。

第6篇：计算机的组成和工作原理范文

［关键词］会计电算化 内部控制

随着计算机技术的发展和经济体制改革的深化，会计电算化得到迅速普及和发展，高速度、低成本、不断创新的经济模型改变了传统的企业管理模式、经营模式和会计模式。会计已经对企业的内部控制产生深远的影响，提高了企业的运营与管理效率。企业在建立了电算化会计系统后，企业会计核算和会计管理的环境发生了很大的变化，会计核算的准确性和可靠性得到了极大的提高。但是，也为企业的内部控制带来了许多前所未有的新问题，对企业内部控制制度造成了极大的冲击，使企业内部控制制度在新的环境下显得落后于形势了，由于电算化会计系统的特殊性，建立一整套适合电算化会计系统的内部控制制度就显得尤为重要。

一、电算化会计系统内部控制的发展

1.计算机的使用改变了企业会计核算的环境

企业使用计算机处理会计和财务数据后，企业会计核算的环境发生了变化，会计部门的组成人员从原来由财务、会计专业人员组成，转变为由财务、会计专业人员和计算机数据处理系统的管理人员及计算机专家组成。会计部门不仅利用计算机完成基本的会计业务，还能利用计算机完成各种原先没有的或由其他部门完成的更为复杂的业务活动，如销售预测、人力资源规划等。因此，要保证企业财产物资的安全完整、保证会计系统对企业经济活动反映的正确和可靠，达到企业管理的目标，企业内部控制制度的建立和完善就显得更为重要，内部控制制度的范围和控制程序较之手工会计系统更加广泛，更加复杂。

2.电算化会计系统改变了会计凭证的形式

在电算化会计系统中，会计和财务的业务处理方法和处理程序，各类会计凭证和报表的生成方式、会计信息的储存方式和储存媒介发生了很大的变化。原来书面形式的各类会计凭证转变为以文件、记录形式储存在磁性介质上，因此，电算化会计系统的内部控制与手工会计系统的内部控制制度有着很大的不同，控制的重点由对人的控制转变为对人、机控制，控制的程序应与计算机处理程序相一致。

3.计算机的使用增加了控制舞弊、犯罪的难度

随着计算机使用范围的扩大，利用计算机进行的贪污、舞弊、诈骗等犯罪活动也有所增加。计算机犯罪具有很大的隐蔽性和危害性，发现计算机舞弊和犯罪的难度较之手工会计系统更大，计算机舞弊和犯罪造成的危害和损失可能比手工会计系统更大，因此计算机会计系统的内部控制制度与手工会计系统的内部控制制度相比较，计算机会计系统的内部控制是范围大、控制程序复杂的综合性控制，控制的重点是对职能部门和计算机数据处理部门并重的全面控制，是人工控制和计算机自动控制相结合的多方位控制。

4.内部控制的范围变化

传统的内部控制主要针对交易处理。计算机技术的引入，给会计工作增加了新的工作内容，同时也增加了新的控制措施。由于系统建立和运行的复杂性，内部控制的范围相应扩大，包含了传统手工系统所没有的控制，如网络系统安全的控制、系统权限的控制、修改程序的控制等，以及磁盘内会计信息安全保护、计算机病毒防治、计算机操作管理、系统管理员和系统维护人员的岗位责任制度等。

二、发展过程中的主要问题

1.对会计电算化的认识不到位 ，没有设置合理的组织机构

不少企业领导对实施会计电算化的重要意义缺乏足够的认识，没有认识到开展会计电算化是时展的必然，是管理现代化的需要。会计电算化是会计进入信息化的基础，是今后企业决策的重要手段，是会计制度改革的突破口。

2.安全性、保密性差

由于传统的手工记账方式长期被人们所接受，目前企业管理建立在手工记账的基础上，要改变已形成的习惯方式有一定难度。尤其是会计电算化的保密性、安全性存在空白，因而对会计电算化数据的可靠性持怀疑态度。

3.会计基础工作薄弱

会计电算化虽然在很大程度上减轻了会计人员的工作量，但同时也增加了操作人员、系统维护人员等岗位，带来了许多新的要求，提出了新的问题。目前，我国建立在手工操作条件下的会计基础工作的管理还存在着很多不足;实施会计电算化，就需要建立与之相配套的一系列内部控制制度来加以约束，才能充分发挥电算化的优势。

4.上机管理措施不够完善

缺乏电源保护意识，不清楚电源失常会使使系统遭到破坏。最重要的是没有树立及时备份的观念。数据文件应该及时采用强制软盘备份，并以适当形式妥善保管，一旦系统遭到破坏，能够通过恢复机制完全恢复到原有状态。硬件也要备份，一旦计算机发生故障或遭到破坏，用备用的计算机及时顶替上去，不影响会计工作的正常开展，能够消除一切病毒的蔓延和感染。

5.缺乏合格的会计电算化专业人才

会计电算化涉及计算机、会计、管理等方面的专业知识，目前，不少单位的电算化人员是由过去的会计、出纳等经过短期培训而来，不能灵活运用软件满足工作需要，遇到超出范围的问题，只能找软件的维护人员，而维护人员又基本是计算机专业出身，对财务知识知之较少，双方不能很好地配合。即使有一部分人通过会计电算化的考试也只是掌握了一些对计算机的基本应用，不能灵活运用软件处理的会计数据，进行财务信息加工和分析，满足各方对财务信息的需求。这也是制约电算化发展的原因。

6.网络的迅猛发展带来了许多新问题

网络技术无疑是目前IT发展的方向，电算化会计信息系统也不可避免受到其深远的影响。目前财务软件的网络功能主要包括：远程报账、远程报表、远程审计、网上报税、网上采购、网上销售、网上银行等，实现这些功能就必须有相应的控制，从而为电算化会计信息系统内部控制带来新问题。

三、如何加强电算化会计系统内部控制

1.设置合理的组织机构

为了适应会计电算化给内部控制提出的新要求，企业应设置合理的组织机构。企业实现了会计电算化后，应对原有的组织机构进行适当的调整，以适应电算化会计系统的要求。企业可以按会计数据的不同形态，划分为数据收集输入组、数据处理组和会计信息分析组等组室；也可以按会计岗位和工作职责划分为电算化会计主管、软件操作、审核记账、电算维护、电算审查、数据分析等岗位。组织机构的设置必须适合企业的实际规模，符合企业总体经营目标，并且应按精简、合理的原则对组织机构的设置进行成本效益分析。

2.适当的职责分离，加强安全性和保密性

内部控制的关键之点就在于不相容职务的分离，电算化会计系统与手工会计系统一样，对每一项可能引起舞弊或欺诈的经济业务，都不能由一个人或一个部门经手到底，必须分别由几个人或几个部门承担。在电算化会计系统中，不相容的职务主要有系统开发、发展的职务与系统操作的职务；数据维护管理职务与电算审核职务；数据录入职务与审核记账职务；系统操作的职务与系统档案管理职务等。企业为防止舞弊或欺诈，应建立一整套符合职责划分原则的内部控制制度，同时还应建立起职务轮换制度。

3.会计电算化岗位责任制度，加强会计基础工作

要明确会计电算化系统人员的岗位划分和各岗位的工作任务，会计电算化的工作岗位一般分为:会计电算化主管、会计电算化操作员、审核记账员、会计档案管理员、电算审查员。同时要明确各岗位的责任制。工作人员的岗位安排除考虑每个人的工作能力外，还应该保证按照不相容业务相分离的原则，如审核记账员岗位不得由出纳人员兼任，也不得审核自己输入的凭证。岗位责任制的制定主要明确每个电算化岗位的职责，督促工作人员及时保证工作的完成并做好相应的纪录，保证工作质量、杜绝舞弊现象的发生。

4.完善的上机管理

企业用于电算化会计系统的计算机应尽可能是专用的，企业应对计算机的使用建立一整套管理制度，以保证每一个工作人员和每一台计算机都只做其应该做的事情。一般来讲，企业对用于电算化会计系统的计算机的上机管理措施应包括轮流值班制度、上机记录制度、完善的操作手册、上机时间安排等，此外，会计软件也应该有完备的操作日志文件。

5.提高内部会计人员的素质

由于会计电算化涉及会计和计算机两种专业知识，因此应该组织网络安全方面及高级程序语言的培训，大力开展计算机辅助审计技术的培训。如：数据模拟检测法、整体检测法、程序编码控制法、平行模拟法、程序追踪法。培养一批既懂财会、审计业务、又精通计算机应用技术的有经验的复合型专业内部会计人员。

6.网络的安全控制

第7篇：计算机的组成和工作原理范文

中图分类号：G642

摘要：根据国内外计算机硬件类实践课程教育的现状，分析传统计算机组成原理实验课程教学中的弊端，介绍南京大学计算机系对此门实验课的教学安排，从知识准备、具体实验内容设置和教学组织形式等方面，全面介绍计算机组成原理实验课程的内容和教学方式，并对教学效果进行总结。

关键词：计算机组成原理；CPU；FPGA；单周期；多周期

1 课程设计初衷

计算机组成原理是计算机专业重要的核心课程，在计算机专业的整个课程体系中起着承上启下的作用。熟练掌握计算机的结构和工作过程，不仅为计算机硬件的学习和研究打下基础，对从事软件工作的人也大有益处。

近年来，南京大学计算机系对国际一流大学计算机专业的相关课程进行了详尽的跟踪调研，调研结果表明，计算机组成原理实验课程设置一般都有两个不同的角度：一个是偏重软件的程序员角度，另一个是偏重硬件的硬件设计人员角度。偏重软件的实验课程一般是用高级语言和模拟器实现CPU，使学生能够更好地理解计算机底层的系统结构，提高程序编写和调试能力。偏重硬件的课程一般要求学生利用硬件描述语言，在FPGA上设计一个处理器系统。

国内传统的计算机组成原理实验的教学方式是做验证性实验，在固定的实验箱上，通过插拔一些连线，拨动部分开关和编制微程序等方式，和固定的硬件系统进行交互，从而了解计算机的内部结构。这一实验形式无法让学生深入理解计算机各个部件的具体硬件结构，也不能使学生很好地理解计算机底层的结构和系统软件之间的关系，更不能培养学生利用现代化的工具设计计算机硬件系统的能力。鉴于这些传统教学的弊端，国内部分高校在课程设置和教学内容上都开始借鉴国外一流大学计算机专业的做法，一部分高校已经率先利用EDA技术在FPGA上进行计算机单元部件的设计、并以系统搭建的形式来组织计算机组成原理的实验教学。南京大学计算机系从2007年开始了这一教学形式的尝试，经过几年的探索，已经形成了相对稳定的计算机组成原理实验课程的教学模式和教学内容。

2 课程知识准备

利用EDA技术在FPGA上实现一个处理器，需要学生有一定的知识准备。首先，计算机系在数字逻辑电路实验课程中，利用EDA技术在FPGA上进行数字逻辑单元电路的设计和简单数字系统的设计。其次，在计算机组成与系统结构课程中，学生深入学习MIPS体系结构的指令系统，单周期、多周期以及流水线结构CPU的数据通路。计算机组成原理实验课程在这些课程的基础上，从设计CPU内部的单元电路开始，逐步进行MIPS体系结构的完整CPU的设计。

3 课程设置

课程内容的安排主要分为3大部分：部件级实验、简单CPU实验和大型作业。

3.1 部件级实验

在CPU的硬件电路设计中，涉及许多简单的单元电路，如选择器、译码器、触发器等，这些内容在数字逻辑电路实验课程中已经很熟悉了，在本实验课程中，主要是安排CPU内部其他重要的功能独立部件的设计，如存储器、寄存器组、桶形移位器和ALU等。

3.1.1 存储器的设计及测试

存储器是计算机系统的重要组成部分，用于存储指令和数据。指令存储器和数据存储器可以分开设计，也可以只设计一个既存储指令又存储数据的存储器。存储器有读和写两个端口，读存储器时，可以使用时钟进行触发，也可以不使用时钟进行触发。写存储器时，一定需要有时钟进行触发才能将数据写入存储器中，时钟的上升沿和下降沿都可以触发存储器的写操作。

存储器实验的主要内容，是让学生掌握存储器的接口及控制信号的功能和使用，学会各种存储器的设计及测试，特别要掌握存储器的工作时序，这在单周期CPU设计时特别重要。单周期CPU需要在一个时钟周期内完成一整条指令的执行，而在这一个时钟周期内，CPU有可能会两次访问存储器——读指令和存储数据，如果存储器设计不合理，在一个时钟周期内是无法完成一条指令的。对于多周期和流水线CPU，一条指令需要多个时钟周期才能完成，对存储器时序的要求相对小一些，这时可以灵活应用方便读写的存储器结构。

3.1.2 寄存器组的设计

寄存器是CPU内部暂存数据的空间，速度最快，使用也最为频繁。MIPS体系结构的CPU内部寄存器，是一组由32个32位的寄存器组成的通用寄存器组。仅从寄存器组的外部特性来看，MIPS结构的寄存器组由无差别的32个32位寄存器组成，任何条件下均可访问寄存器组中的任意寄存器。但是，为了简化CPU的结构，MIPS体系结构寄存器组的0号寄存器的值被设置为恒“0”，只能读出，不能写入。

MIPS指令集中一条指令（R型）最多同时对三个寄存器进行操作：两个源寄存器和一个目的寄存器。R型指令执行过程中，需要读出两个源地址寄存器中的内容，经过运算后再写入目的地址指定的寄存器，由此可以得出MIPS体系结构的寄存器组至少需要两个输出端口和一个输入端口。32位宽的寄存器是由4个字节组成的，寄存器组可以仅对某个寄存器的某个字节进行写操作，因此寄存器组还需要一个4位的写使能控制端，分别用于控制4个字节的写操作。

3.1.3 桶形移位器

在MIPS的指令集中，有一些移位指令，要求对某寄存器中的数据一次性移动数位。如果用移位寄存器来完成这一移位操作，就需要多个移位周期才能完成一条移位指令，工作效率太低，显然不能满足快速CPU的要求。

桶形移位器是一个组合逻辑电路，移位位数可以在0～31位之间自由设置，移位方式有逻辑左移、逻辑右移、算术右移和循环右移4种。因此，桶形移位器的输入端有32位的待移位数据输入端、5位移位位数输入端和2位移位方式控制端；桶形移位器输出一个已经经过移位的32位数据。

3.1.4 ALU设计

ALU是CPU中负责运算的电路，通常ALU只实现算术运算和逻辑运算，但是，MIPS指令系统要求一些特殊指令也在ALU中完成，如LUI（置高位立即数）、SEB（字节扩展）、SEH（半字扩展）、SLT（比较置数）、CLZ（计算前导0）和CLO（计算前导1）等。经过对MIPS指令系统进行详细的分析，MIPS体系结构的ALU要执行15种不同的运算，ALU具体的操作及编码如表1所示。此外，为了简化后续电路和扩展CPU功能，在ALU电路设计时，其输出端也产生和保留了一些通常ALU没有保留的信号，如溢出信号、进位信号和是否小于信号等。

3.2 简单CPU设计实验

3.2.1 单周期CPU设计实验

所谓单周期CPU，是指所有的指令都在一个时钟周期内完成的CPU结构，单周期CPU的指令执行过程和硬件结构都相对简单。理解单周期CPU的工作和设计原理，对于理解多周期CPU和流水线CPU都有很大帮助，因此，学习设计CPU从单周期CPU人手是非常合适的。

该实验要求完成一个单周期CPU的设计，此CPU能完成表2中的指令，这些指令包含R型指令、I型指令和J型指令，为了使单周期CPU的结构相对简单，实验中没有加上移位指令和存储指令。

处理器的设计涉及数据通路的实现与控制逻辑的设计，能够执行以上16条指令的单周期CPU的数据通路如图1所示。

3.2.2 多周期CPU设计实验

单周期CPU的指令周期长度，必须满足执行时间最长的指令周期长度。实际上，大部分的指令执行周期都很短，这就导致了单周期CPU的效率低下。多周期CPU是将每条指令分成几个时间相同的执行阶段，每个阶段执行特定的操作，执行时间长的指令就执行多个周期，执行时间短的指令就使用相对少的几个周期，这样就提高了指令执行的效率。

多周期CPU除了要完成上述所有单周期CPU需要执行的指令外，还增加了表3中的4条指令，这些指令包括逻辑移位指令和存储器访问指令。

观察多周期CPU可执行的指令，它比单周期CPU可执行的指令多了逻辑移位指令和存储访问指令，因此，多周期CPU在结构上比单周期CPU多了桶形移位器和数据存储器。另外，多周期CPU执行一条指令时需要多个时钟周期，只有在指令的运算周期，才会用到ALU，在其他周期ALU是空闲的。为了简化硬件结构，在ALU空闲期间可以用它来计算下一条指令的地址，这样用于计算下条指令地址的加法器就省略了。和单周期CPU相比，多周期CPU的控制信号也相应的有所增加，多周期CPU的结构图如图2所示。

3.3 大型作业

进行了单周期CPU和多周期CPU的设计训练之后，同学们具备了一定的CPU设计基础，有了设计相对复杂的CPU的知识储备。在学期的后半段，我们会布置大型课程设计作业，作业内容包括MIPS体系结构5级流水线CPU的设计，或是ARM体系结构CPU的设计，我们也鼓励同学们自己设计指令系统，并能够设计出可以执行这些指令的CPU。

大型作业要求同学们分组完成，每组2～4名同学分工合作，这样既减轻了他们的工作量，又锻炼了他们协同合作的能力。

4 教学效果

自2008年秋季学期开始，我系在计算机组成原理实验课程中采用了用EDA技术在FPGA上进行CPU设计的教学方式。通过对CPU设计的学习，同学们加强了对于计算机硬件结构的理解，增强了数字系统设计的能力。在有些设计阶段，同学们的设计超出了教学讲解的范围，他们通过讨论、查询网络和查阅图书资料等方式解决问题，增加了他们的自学能力和搜集利用资料的能力。部分同学因此对CPU的设计产生了浓厚的兴趣，有些同学设计了包含MIPS所有整数指令的五级流水CPU，还有的同学设计了ARM 11结构的处理器，并在此基础上增加总线及总线接口、PS/2接口、VGA接口等部分，接上键盘和显示器，就构成了一整的计算机硬件裸机，然后又用已经实现的指令编写了游戏软件，实现了在自己设计的机器上玩自己设计的游戏的梦想。也有同学将设计的系统作为作品参加了相关的设计大赛，获得了很好的名次。

5 结语

经过5年的教学实践，计算机系证明了在计算机组成原理实验课程中，指导学生利用EDA技术在FPGA上实现—个CPU在教学安排上是可行的，相关实践取得了很好的教学效果，为学生的研究和学习增加了—个可选的方向，对我国硬件人才的培养也非常有益。

参考文献：

[1]袁春风，张泽生，蔡晓燕.计算机组成原理课程实践教学探[J].计算机教育，2011（17）：110-114.

[2]王帅.美国一流大学计算机组成与系统结构实验课程研究[J].计算机教育，2011（17）：115-118.

[3]李山山，全成斌.计算机组成原理课程实验教学的调查与研究[J].计算机教育，2010（22）：127-129.

第8篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词：计算机；安全保密；网络安全；

文章编号：1674-3520（2015）-09-00-01

一、前言

随着网络通信技术的不断发展，计算机普及范围越来越广，企业办公、生产生活、商务活动、国防建设、政治金融等各项活动的展开，均对计算机产生不同程度的依赖。当今社会最重要的资源已经变为信息，计算机信息系统的安全保密问题由此也成为社会各界人士关注的热点。

二、计算机安全保密管理工作的重要性

计算机安全保密工作既是国际问题，也是我国面临的重要问题。从国际角度看，电脑黑客无孔不入，可随意窥探各国政府、军队、企业的绝密文件，甚至是公民的个人隐私；更有甚者可能利用信息技术制造危害国家和个人的危险事件，从而对受害国造成政治、经济上的恐慌；从国内角度看，计算机及网络系统已经成为我国国民经济和社会发展的重要组成部分，政府上网工程和企业信息化建设速度不断加快，计算机作为最主要的办公工具之一，其安全性若遭受损害，必然对我国政治建设和经济发展造成重大负面影响。

三、计算机安全问题产生原因

（一）客观原因。1、计算机安全管理存在的问题。计算机技术飞速发展的同时，其安全管理并未得到同等程度的发展。一方面，关于计算机安全的法律建设不够健全，在法律约束力极度缺失的情况下，会造成计算机爱好者在无意识情况下犯下严重错误，从而造成极大的损失；另一方面计算机及网络技术在发展过程中，其应用性研究工作远远领先于安全研究工作，计算机安全管理研究工作的滞后性影响了计算机的安全使用。2、计算机安全技术问题。计算机及网络技术本身的特性，给计算机安全带来威胁。随着信息技术的发展，信息全球范围共享、信息存储、消除及恢复技术都使计算机成为不法分子犯罪的主要工具。如，信息共享及计算机系统的不稳定性，给犯罪者提供了作案环境，信息消除技术可将其作案痕迹进行消除，增强了犯罪行为的隐蔽性。

（二）人为原因。利用计算机进行范围的人群主要分为三类，一类受利益驱使，在金钱及利益的诱惑下做出了犯罪行为；一类为报复社会，利用计算机及网络技术传播不良信息或负面信息，从而发泄自身对社会或企业的不满；最后一类为向社会或企业展示其计算机技术领域才华的人，希望利用犯罪行为引起他人关注。

四、计算机安全保密管理应采取的对策

（一）加强计算机安全保密管理

1、完善计算机信息安全的法律体系。国家及各级政府应加强计算机信息安全方面的法律建设，不断完善各项法律法规，为企业及个人提供详实的法律依据，防止由于法律约束力的限制，造成犯罪行为的发生，给国家或个人带来损失；另一方面应加强计算机安全保密意识的教育及宣传工作，定期组织相关人员学习有关法规文件和安全教材，更新安全保密观念，增强安全保密意识，增长网络安全保密知识，提高网络保密素质，改善网络安全保密环境。

2、制定严格的信息安全管理制度。企业应设立专门的计算机安全管理机构，其组成人员包括企业领导和专业技术人员，并根据各自的职能安排不同的分工。其中领导及管理人员主要负责安全措施的制定，如安全方针、政策等，并对安全措施的实施进行协调及监督管理；技术人员则负责具体的安全管理工作，主要包括计算机安全管理、信息保密管理、计算机系统管理等。为加强安全管理工作的有效性，在进行安全管理组织过程中，应注意按照多人负责原则、任期有限原则及职责分离原则进行计算机及网络系统的安全管理。

（二）加强计算机安全技术的使用。1、使用数据加密技术提高系统安全性。传统的信息加密技术和新兴的信息隐藏技术可为计算机信息的存储及传输提供安全保障，用户在进行绝密或重要信息的传输过程中，不仅要做好信息本身的加密，还可以利用隐藏技术对信息发送者、接受者及信息本身进行隐藏。常用的隐藏技术有隐藏术、数字嵌入、数据隐藏、数字水印和指纹技术。2、安装防病毒软件和防火墙。在计算机主机上安装可靠性高的防病毒软件和防火墙，及时对主机的各个存储空间进行安全保护，定时扫描、修补可能出现的技术漏洞，做到及时发现异常，及时处理；防火墙是通过软、硬件组合，对企业内部网和外部网起到过滤网关的作用，从而严格控制外网用户的非法访问，并只打开允许的服务，防止外部网络拓展服务的攻击。3、使用安全路由器。安全路由器的使用可将内部网络及外部网络进行安全隔离，互联，通过阻塞信息及不法地址的传输，保护企业内部信息及网络的安全性。安全路由器是对其芯片进行密码算法和加/解密技术，通过在路由器主板增加安全加密模件来实现路由器信息和IP包的加密、身份鉴别和数据完整性验证、分布式密钥管理等功能。4、安装入侵检测系统和网络诱骗系统。计算机全防御体系是否完整有效的主要衡量因素为入侵检测能力的高低，入侵检测系统由软件和硬件组成；网络诱骗系统是通过构建虚假的计算机网络系统，诱骗入侵者对其进行攻击，从而起到保护实际网络系统的目的。5、做好重要信息的备份工作。计算机信息存储工作要注意多备份和及时更新的工作原则，数据信息可根据其重要性或数据量进行不同方式的存储：对于不需修改的重要数据可直接刻录光盘存储；需要修稿的数据可存储在U盘或移动硬盘中；不重要的数据可存储在本地计算机或局域服务器中；较小数据可存储在邮箱中。

（三）重视网络信息安全人才的培养。加强计算机网络人员的安全培训，使网络人员熟练通过计算机网络实施正确有效的安全管理，保证计算机网络信息安全。一方面要注意管人员及操作人员的安全培训，在培训过程中提高专业能力、安全保密观念、责任心；对内部人员更要加强人事管理，定期组织思想教育和安全业务培训，不断提高人员的思想素质、技术素质和职业道德。

五、总结

计算机网络安全已经成为关系国家安全、经济建设和政治建设的重要组成部分，国家、企业、个人应共同努力，做好计算机及网络的安全管理工作，防止由于计算机安全问题给国家和个人带来巨大经济损失。

参考文献：

[1]韩涛，常峰. 当前计算机安全危害的特点及对策分析[J]. 电子技术与软件工程，2015，08：220.

第9篇：计算机的组成和工作原理范文

关键词硬件软件系统课程设置实践操作应用

1 引言

计算机越来越普及、电脑的家庭持有率越来越高、人们对电脑的依赖程度也越来越深，但电脑对于不少人来说还或多或少存在一定的神秘感，大多数人对计算机硬件还具有畏惧感，不过大部分人对掌握计算机维护与维修知识都有越来越强的迫切感。

因此，开设“计算机组装与维护”课就显得日益重要。

2 同类教程中存在的不足

笔者参阅了“计算机组装与维护”的同类教程，有以下的看法。

（1）不少“计算机组装与维护”教程大约以三分之二的篇幅介绍具体的硬件，介绍市场上硬件产品的选购。由于PC机硬件的更新速度极快，不少书中介绍的硬件产品在市场上往往已经淘汰。这样的教程在课堂上讲授，给人有教程已老化的印象。

（2）计算机系统的论述不是采用系统的方法，而是分别介绍PC机的各个硬件，接着分别介绍各个硬件的维护和维修，这样的论述不太符合教学规律。介绍一种硬件之后紧接着讲述这种硬件的故障，显得很孤立，系统性不足。计算机是一个系统，是否应从系统的角度引导读者去认识故障、判断故障的所在和故障的成因？

（3）适合高职高专用的“计算机组装与维护”教程较多，讲授纯操作、讲授纯应用。而适合本科生用，既介绍操作和应用，同时又讲授相应的计算机理论，具有一定理论深度，采用上跟计算机硬件的发展介绍相应理论知识的教程欠缺。

3 “计算机组装与维护”课程设置

“计算机组装与维护”是一门实用性很强的专业课，不论理科学生、工科学生，还是文科学生都需要学，都用得上。笔者认为：

（1）“计算机组装与维护”是大学计算机基础的重要后续课程。

（2）“计算机组装与维护”是微机原理课在实践和操作方面的补充。

（3）“计算机组装与维护”的重心在于结合操作和应用讲叙相应的理论知识，应做到让学生知其然，并且知其所以然。

（4）应站在普通用户的角度认识计算机硬件和软件的关系。让学生能把“微机原理”课中学到的理论知识与具体的计算机操作和应用结合起来，从应用的角度理解理论，成功地分辨应用中遇到的硬件问题和软件问题，从而有效地解决它们。

3.1 为“大学计算机基础”的深入与提高

“计算机组装与维护”定位于“大学计算机基础”课的深入和提高。所以，课程内容应紧扣计算机的基础理论，相对地要跟上计算机硬件的发展，但又要做到不能成为产品介绍书；教程要把握计算机的发展方向，结合计算机科学，以一定的理论深度、一定的前瞻性（硬件发展的方向）介绍计算机的硬件及其发展。

（1）强调计算机系统结构的概念：计算机系统构成的概念，计算机由主机和外部设备组成的概念，计算机系统由系统软件和应用软件组成的概念。

（2）从众多同类产品中总结出具有共性特征的产品予以介绍，尽量避免具体产品的介绍，最大限度减少PC机硬件快速改朝换代对教材建设带来的负面影响。如主板，从架构方面分类有Slot 和Socket架构。Socket架构的产品有Socket 370、Socket 432、Socket 478，Socket T（即LGA775）等。

（3）结合PC机的硬件产品的发展介绍计算机的发展以及计算机的发展方向。如CPU的发展从X86到Pentium，从PⅡ、PⅢ、P4到双核等。

（4）从用户自然辨别的角度、直观的方式将故障分为黑屏故障、蓝屏故障、死机故障，以及安装故障、启动故障、运行故障、关机故障等，讲述相应故障的排除方法。

3.2 “微机原理”课操作实践方面的补充

“微机原理”课程讲述数制、控制器、运算器、存储器、输入输出接口等计算机科学的理论知识，这些理论知识一般比较抽象。“微机原理”课中所讲述的数制有别于人们日常生活中熟悉的十进制，所讲述的运算原理不能从一块CPU的外形看出其中的控制器和运算器，无法感性地认识输入输出的接口是如何完成数据的传输的。

“计算机组装与维护”讲述硬件和软件的组装。学生通过DIY可以直接接触计算机的硬件，经过系统软件和应用软件安装的操作实践，可以通过显示器直观、形象地浏览到软件系统。若教程再能完好地结合计算机的硬件产品，以浅显易懂的语言讲解与该硬件相关的计算机理论知识，就能很好地做到帮助读者理解深奥的计算机理论，更好地应用计算机去解决各种专业的问题。如，结合CPU及其产品的介绍，讲解摩尔定律、讲解计算机的体系结构；结合网卡讲解数、模和模、数的转换理论；结合声卡及音响的输出讲解何为5.1声道、7.1声道等。这样与硬件产品有机结合的讲解，直观性强、课程生动、能很好地做到“微机原理”应用实践与补充的作用。

3.3 “计算机组装与维护”的重心在于理论叙述与应用操作并重

计算机是人类脑力劳动的工具，应用离不开理论，学习应贵在操作、重在实践。所以“计算机组装与维护”的重心应定位于计算机理论的叙述与应用操作并重。

（1）人们要顺利地完成一件工作（操作），需要概念清晰、流程清楚。计算机的软、硬件组装操作包含的知识和内容很多，必须要让读者建立起完整的、清晰的软、硬件组装流程的概念。

（2）计算机的主存由内存条构成，内存管理知识有基本内存、扩展内存，分页、分段、保护模式管理，虚拟内存、动态数据交换等。系统是否在优化的环境下运行与主存储器的管理相关，内存的管理通过操作系统实现。系统优化的方法有减少内存驻留程序、系统配置实用程序、虚拟内存设置等，以此达到理论叙述与应用操作并重的要求。

（3）当前计算机最重要的外存储器是硬盘，所以，结合硬盘实物（或图片）讲述磁存储知识效果好。通过硬盘讲述磁道、扇区、簇、文件系统以及文件的链式存储等外存储理论知识。结合外存理论的阐述，介绍硬盘分区、格式化等具体的应用操作知识，对外存的介绍同样达到理论叙述与应用操作并重。

（4）与BIOS相关的计算机理论知识，主要涉及ROM和BIOS的功能和作用、BIOS在PC启动运行中与系统的关系等。应用操作则讲述BIOS系统设置，以及不同版本BIOS的系统设置操作等。

（5）注册表是PC机的管家。理论上，介绍注册表所采用的树状数据库结构，以主键、子键和值项的方式组织数据和管理信息。注册表的应用主要包括注册表的备份与还原，注册表编辑器的使用，创建、修改表项和值项等；由于注册表是管家，所以注册表还事关系统的安全。

4 结束语

相对来说，“计算机组装与维护”是一门新课。笔者将其定位于微机原理课的实践和补充的看法是否恰当，理论叙述与应用操作同等比例的定位是否合适，如何结合计算机的配件讲解相关的理论、介绍相应的操作应用，能否做到以通俗易懂的语言讲解计算机的理论知识等，都有待于实践的检验和有待于专家们的进一步探讨。

参考文献