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第1篇

關(guān)鍵詞：計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；教材建設(shè)；教材分析

隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展和普及，大學(xué)生接觸到的計算機硬件設(shè)備無論從種類還是功能都比之前有更多的樣式，并具有更快的發(fā)展趨勢。計算機硬件有關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚纳钣闷罚哂忻黠@的日常化、集成化、工具化的發(fā)展趨勢。在計算機硬件新的發(fā)展階段，讓學(xué)生們掌握基本的計算機硬件原理，熟悉各類硬件接口技術(shù)，懂得計算機硬件產(chǎn)品的基本運行方式，是各學(xué)科各專業(yè)教學(xué)體系建設(shè)中重要的一個教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程是普通高等學(xué)校理工科專業(yè)的一門重要的計算機技術(shù)公共基礎(chǔ)課程，也適合非理工科的其他專業(yè)學(xué)生選修。該課程是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計算機硬件基礎(chǔ)知識、了解計算機硬件發(fā)展、熟悉硬件原理及接口技術(shù)的主要課程。

1課程現(xiàn)狀和問題分析

2006年，教育部高教司將微型計算機原理和微機接口技術(shù)等課程精簡整合為計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)，并明確提出了該課程是針對大學(xué)非計算機專業(yè)的理工類本科生設(shè)置的6門典型核心課程之一。

2009年，教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會將“微機原理與接口技術(shù)”確定為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心課程之一。該課程建議面向電類專業(yè)授課70學(xué)時，實驗20學(xué)時；面向非電類專業(yè)授課48學(xué)時，實驗10學(xué)時。[1]

課程名稱及學(xué)時上的變化，一方面顯示教學(xué)指導(dǎo)委員會對計算機硬件類課程的重視，同時也反映出在大學(xué)課堂上如何引入計算機硬件公共基礎(chǔ)課程還存在爭議。事實上，計算機硬件類課程在實際實施中存在很多實際困難和問題，導(dǎo)致全國大多數(shù)高等學(xué)校沒有開設(shè)此類計算機基礎(chǔ)課程，部分開設(shè)微機原理與接口技術(shù)課程的學(xué)校往往由非計算機類專業(yè)教師開設(shè)并講授，不歸屬于計算機基礎(chǔ)教學(xué)范疇。主要有以下三方面原因。

1) 課程定位不清晰，學(xué)時很難落實。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程如果作為計算機技術(shù)基礎(chǔ)課程，應(yīng)該主要放在大二，兼顧大三授課，面向沒有數(shù)字電子基礎(chǔ)的學(xué)生，作為選修課，以32學(xué)時為宜。然而，計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃的微機原理與接口技術(shù)主要面向大三、甚至是大四學(xué)生開設(shè)，學(xué)時數(shù)量超過60，甚至在90，還需要數(shù)字電子方面的先導(dǎo)課，很多高校在學(xué)時、先導(dǎo)課等角度都無法將該課程編排進教學(xué)大綱。

2) 現(xiàn)有實驗條件落后，學(xué)生難有興趣，硬件投入較大。傳統(tǒng)授課中，計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)所安排實驗需要借助定制的實驗箱完成實驗[2]，而實驗箱的投入成本較高，新實驗開發(fā)受限，使用效率較低，教師和學(xué)校往往都沒有熱情開設(shè)該課程。另外一些課程僅以匯編語言或單片機技術(shù)作為實驗內(nèi)容，技術(shù)廣度不足，僅適合小部分特色專業(yè)。

3) 教學(xué)內(nèi)容落后，教材急需建設(shè)。無論是計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)還是微機原理與接口技術(shù)，講授內(nèi)容仍然以計算機專業(yè)的80x86、匯編語言、可編程接口芯片等內(nèi)容為主，沒有結(jié)合計算機硬件近10年來新技術(shù)和新產(chǎn)品的發(fā)展。由于課程面向非計算機專業(yè)學(xué)生，這種專業(yè)性很強的內(nèi)容很難符合學(xué)生們的學(xué)習(xí)預(yù)期。縱觀5年內(nèi)新出版的相關(guān)教材，所講授內(nèi)容的絕大部分與10年前(2000年左右)教材的教學(xué)內(nèi)容一致，教材改革和建設(shè)需求迫切。

本文從面向大二兼顧大三的計算機公共基礎(chǔ)課角度出發(fā)，全面分析整理了2005年后出版的《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》相關(guān)教材的教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容，客觀還原已出版教材現(xiàn)狀，尋找教材建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)和問題，從而為進一步教材建設(shè)理清思路。同時，本文結(jié)合北京理工大學(xué)的教學(xué)改革情況，給出了進一步加強教材建設(shè)的思路和方法，希望能夠為計算機硬件類公共課更為廣泛的進入大學(xué)課堂提供參考建議。

2教材情況概述

為了全面還原計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程教材建設(shè)情況，我們對2005年之后出版的相關(guān)教材進行了匯總，合計34本，如表1所示。

從表1可以看出，34本教材來自于13個出版社，其中，正式本科教材26本，教學(xué)實驗指導(dǎo)書等教輔類教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高職高專教材2本。后面，我們將主要對本科和高職高專共28本教材進行分析。

3教材分析與問題匯總

3.1教材組織和定位分析

課程教材定位指教材的受眾面，我們根據(jù)教材介紹中作者對教材的定位說明分成四類：電學(xué)為主的理工類專業(yè)、非電學(xué)為主的理工類專業(yè)、非理工類專業(yè)、各學(xué)科專業(yè)(內(nèi)容難度偏低，適用于所有學(xué)科開展教學(xué))。其中存在一本教材劃分到多個類別的情況。

表1中教材(含本科和高職高專教材)共28本，根據(jù)上述劃分，各教材定位如表2所示，其中，高職高專教材由于教學(xué)內(nèi)容較為實用，被劃分到各學(xué)科專業(yè)類別中。

根據(jù)教材的不同定位，圖1和圖2分別給出了教材章節(jié)數(shù)、頁數(shù)、實驗數(shù)的統(tǒng)計值。

從這兩個圖中可以看出，針對電學(xué)為主的理工科類專業(yè)(編號為A)的計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)教材頁數(shù)最多，章節(jié)最多，實驗最少(數(shù)量為0)。可以看出，目前這類教材主要以理論講授為主，定位中缺少實驗內(nèi)容，內(nèi)容覆蓋面廣泛但缺乏實踐性。實際中，這類課程是從“微機原理”精簡而來，內(nèi)容變化不大。

針對非電學(xué)為主理工類專業(yè)(編號為B)的教材章節(jié)最少，平均實驗數(shù)為1。可以看出，這類教材的建設(shè)思路是講授基本的計算機硬件知識，簡單的開展少量實驗。實際中，這類專業(yè)往往在大三、大四會講授“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”、“單片機”等硬件類相關(guān)課程，為此，針對大二為主的計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)類教材在內(nèi)容上比較基礎(chǔ)并為后續(xù)課程有所保留。

對于非理工類和各學(xué)科專業(yè)的教材，章節(jié)數(shù)量相對較多，實驗數(shù)量也比之前有所增加。可以看出，這類教材的建設(shè)思路是使學(xué)生掌握較為全面的硬件知識，并有一定的動手訓(xùn)練。實際中，非理工類專業(yè)在本科階段最多能夠?qū)W習(xí)一門計算機硬件技術(shù)相關(guān)類課程，為此，教材建設(shè)思路反映了全面性和實用性。

綜合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》相關(guān)教材主要針對四類不同的受眾學(xué)生，教材組織上偏重于內(nèi)容講解(尤其是針對理工科學(xué)生的教材)，總體建設(shè)思路還停留在講授計算機原理的階段，無法體現(xiàn)當(dāng)今計算機硬件日常化、集成化、工具化的發(fā)展趨勢。突出問題是教材配套實驗很少，實踐性差。

3.2教材實驗分析

表1中28本教材和6本實驗指導(dǎo)書一共記錄了109個實驗。根據(jù)各實驗特點，我們將所有實驗分為四類：實驗箱實驗、芯片實驗、匯編語言實驗和PC機實驗。各分類描述如下：

 實驗箱實驗：指依托于特定實驗箱的實驗，針對該課程的實驗箱往往是從其他課程的實驗箱中裁減下來的，種類較多且良莠不齊，沒有公認的標(biāo)準(zhǔn)；

 芯片實驗：指基于單片機或者接口芯片的實驗，包括：8051系列單片機、計數(shù)器芯片8253、定時器芯片8254、并口芯片8255A、中斷芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。這類實驗專業(yè)性強，應(yīng)用性差，適合特定專業(yè)或者大三以上的學(xué)生；

 匯編語言實驗：指匯編語言程序設(shè)計實驗，編程訓(xùn)練不是該課程的主要目的，這類實驗盡管能夠讓學(xué)生對計算機硬件有一定了解，但程度有限；

 PC機實驗：基于PC機的實驗，包括：model安裝、存儲器測試等。目前，這部分實驗內(nèi)容受到學(xué)生喜愛，可以鍛煉實際能力，易于推廣，但如何讓學(xué)生了解到CPU、存儲器等核心部件內(nèi)部的工作原理，需要創(chuàng)新性設(shè)計。

圖3給出了109個實驗在組織結(jié)構(gòu)、運算控制器、存儲器、IO和其他等6個方面的統(tǒng)計。從圖中可以看出，大部分實驗都集中在IO方面，反映出這部分實驗內(nèi)容很重要，也是教材的主要內(nèi)容。相比較而言，實驗箱類和PC機實驗?zāi)軌蚋采w到計算機硬件的各個部分，而芯片實驗主要針對IO，缺少對運算控制器、存儲器等其它部件的覆蓋，匯編語言實驗主要針對運算控制器。

圖3教材中實驗的分類

基于以上分析，針對計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程，匯編語言實驗和芯片實驗數(shù)量較多但比較重視接口，無法讓學(xué)生對計算機各組成部分有更深入的理解。實驗箱實驗針對性很強，但前期投入大，靈活性不強。我們認為，隨著PC機的廣泛應(yīng)用(學(xué)生們幾乎人手一臺PC機)，基于PC機的創(chuàng)新性實驗是該課程的發(fā)展方向，同時，這類實驗還能較好的引導(dǎo)學(xué)生在課余時間完成實驗，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.3教材內(nèi)容分析

對于教材內(nèi)容，我們主要分析和匯總講述的重點知識點，還原現(xiàn)有教材的主要內(nèi)容組織。全部教材為28本，其中4本(、、、)沒能找到原書，為此沒有統(tǒng)計在內(nèi)。表3給出了24本教材中知識點的排序。

從表3可以看出，所有教材都有存儲系統(tǒng)內(nèi)容的講授，大部分教材(19本)都包括匯編語言，18本包括80x86，半數(shù)以上教材都講授了8259A和8255A等內(nèi)容。圖4給出了這些內(nèi)容在原書中平均的頁數(shù)，可以看出，匯編語言、80x86、單片機等內(nèi)容都超過了25頁，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的講授內(nèi)容也在10頁以上，成為某些教材的重點授課內(nèi)容。

縱觀2005年至今出版的全部相關(guān)教材，《計算機

硬件技術(shù)基礎(chǔ)》教材還是以《微機原理與接口技術(shù)》、《匯編語言》等課程的內(nèi)容簡化為主，仍然以很大的比重講授80x86、匯編語言、單片機等內(nèi)容。這些內(nèi)容對于某些專業(yè)十分必要，但對于面向非計算機專業(yè)的計算機公共基礎(chǔ)課程來說，這些內(nèi)容相對陳舊，而且無法與計算機硬件的最新發(fā)展相結(jié)合。

教材具有教學(xué)的引導(dǎo)作用，在教材建設(shè)上，這種內(nèi)容組織方式的落后需要引起重視。

4教材建設(shè)建議

4.1教材定位建設(shè)

我們認為，面向計算機公共基礎(chǔ)課程，教材名稱確定為《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》比較合適，表明教材內(nèi)容是計算機硬件的基礎(chǔ)內(nèi)容，以全面了解計算機硬件知識為主，掌握計算機硬件的基本概念和原理。

教材應(yīng)結(jié)合計算機公共基礎(chǔ)課程的實際情況，以32學(xué)時(含6～10實驗學(xué)時)為宜，適度擴展到54學(xué)時，實驗學(xué)時擴展到12學(xué)時(實驗學(xué)時占總學(xué)時的25%)。這種學(xué)時設(shè)計有利于各學(xué)校將該課程以校公選課、通識課、實驗課等形式安排到教學(xué)大綱中。

針對大二學(xué)生的教材，前導(dǎo)課程為計算機基礎(chǔ)(或者大學(xué)計算機基礎(chǔ))等計算機基礎(chǔ)類公共課程，不需要學(xué)習(xí)數(shù)字電子等課程。教材內(nèi)容適度增加相關(guān)的數(shù)字電子知識。

教材應(yīng)該充分利用該課程特點，以增強學(xué)生的實踐興趣為根本，通過實踐環(huán)節(jié)使學(xué)生們主動學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。為此，在教材設(shè)計中，應(yīng)該以實驗建設(shè)為導(dǎo)向，注重讓學(xué)生們理解計算機硬件的基本工作原理，為學(xué)生們進一步理解其他硬件技術(shù)和實踐硬件設(shè)計打好堅實基礎(chǔ)。

過去十幾年來，在計算機硬件相關(guān)課程講解過程中，教師們主要關(guān)心接口技術(shù)，并引導(dǎo)學(xué)生們在該方向進行實驗。隨著計算機硬件種類、功能和應(yīng)用程度的增加，我們認為，學(xué)生們應(yīng)該綜合了解計算機硬件組成，理解各部分的工作原理，而不是側(cè)重某一方面。使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)和實驗實踐后能夠分析新技術(shù)和新方法在整個計算機硬件發(fā)展中的作用和價值。

4.2教材實驗建設(shè)

《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》教材應(yīng)該更加重視實驗建設(shè)，使學(xué)生能夠在實踐中理解計算機硬件的基本概念。[3]為此，我們建議教材中的實驗?zāi)軌蚋采w計算機硬件結(jié)構(gòu)的各個領(lǐng)域，并且能夠有一定趣味性，以了解基本的硬件原理為主。

與此同時，教材中的實驗應(yīng)該能夠與學(xué)生們的實際生活結(jié)合起來，設(shè)計創(chuàng)新實驗，將數(shù)字消費類電子產(chǎn)品(MP3、手機等)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、藍牙、PC外設(shè)接口等融入計算機硬件實驗的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生興趣，同時適應(yīng)計算機硬件技術(shù)的發(fā)展，使得學(xué)生通過教材學(xué)習(xí)能夠掌握對計算機硬件的正確認識，并解決一些基本實際問題。

在這里，我們建議將實驗分為：基礎(chǔ)實驗和提高實驗兩類，以適合不同專業(yè)的學(xué)生。經(jīng)過北京理工大學(xué)2010年的教學(xué)反饋，表4中的實驗得到了學(xué)生們的歡迎。

在教材建設(shè)過程中，考慮到各院校建設(shè)計算機硬件實驗室的實際情況，進一步結(jié)合學(xué)生興趣，我們基于PC機和少量配件設(shè)計了一些候選實驗。初步的教學(xué)實踐表明，這種實驗設(shè)計完全能夠創(chuàng)新性的激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生掌握更為實際的計算機硬件知識，并通過實踐理解計算機硬件基本原理。

候選實驗包括三類：測試類、開發(fā)類和操作類。例如：存儲系統(tǒng)性能測試(測試類)、CPU和GPU性能測試(測試類)、BIOS定制刷新(開發(fā)類)、串口短信收發(fā)(開發(fā)類)、并口液晶點陣控制(開發(fā)類)、基于PSOC的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(開發(fā)類)、計算機認知和組裝(操作類)等。

4.3教材內(nèi)容建設(shè)

在教材內(nèi)容建設(shè)上，我們認為《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》教材應(yīng)該全面講解各類計算機硬件原理，以理解計算機硬件部件功能為主，注重理解基本概念和基本運行規(guī)律，并結(jié)合實際硬件器件分析，以不變的理論應(yīng)對萬變的計算機硬件產(chǎn)品。

為此，教學(xué)內(nèi)容 以“基本概念+基本部件”方式組織，例如：存儲系統(tǒng)與存儲器，其中，存儲系統(tǒng)是基本概念，理解起來有一些抽象，需要課堂講授；而存儲器(內(nèi)存等)則是基本部件，學(xué)生們平時接觸較多，通過適當(dāng)?shù)膶嵺`教學(xué)，學(xué)生們不僅可以很快認識硬盤、Flash存儲器、光存儲器等設(shè)備，還可以通過測試類實驗了解各設(shè)備的工作速度和基本模式，易于將存儲系統(tǒng)和實際硬件有機的關(guān)聯(lián)起來，達到較好的教學(xué)效果。

5結(jié)語

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)是近年來計算機公共基礎(chǔ)課建設(shè)中面臨的一個重要的難點問題，《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》教材更是教改所面臨的最大問題。如何合理定位該教材，并有效地選取適合高等院校開展該課程的內(nèi)容是我們的進一步工作。在回顧2005年后出版的34本教材的基礎(chǔ)上，我們驗證了該課程和教材建設(shè)中存在的一些具體問題，并給出了解決問題的一些建議。我們將在2011～2012年度北京理工大學(xué)的教學(xué)實踐中檢驗教材建設(shè)的初步效果。

參考文獻：

[1] 教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)核心課程教學(xué)實施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009: 137-183.

[2] 鄒逢興. 關(guān)于創(chuàng)新計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)的實踐和思考[J]. 計算機教育,2004(2):81.

[3] 嵩天,李鳳霞. 計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗的改革與實踐[J]. 計算機教育,2010(10):65-68.

Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals

SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan

(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

第2篇

關(guān)鍵詞：AS3.0；交互；事件監(jiān)聽；MouseEvent

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）09-0126-03

Abstract： This paper is presented in the teaching of computer basic courses， some shortcomings of the teaching content of computer hardware， puts on the teaching mode of interactive courseware， and focuses on how to develop a computer hardware installation of the courseware.

Key words： AS3.0； Interactive； Event listener； MouseEvent

1 開發(fā)背景

在計算機公共課教學(xué)中，計算機硬件的教學(xué)內(nèi)容是該課程的一個重要組成。但在教學(xué)中一般的過程是介紹硬件系統(tǒng)的組成、工作原理、各個硬件參數(shù)等。學(xué)生幾乎沒有對實際硬件接觸乃至組裝的機會。如果沒有實際的接觸和組裝，這部分的教學(xué)效果會大打折扣，筆者根據(jù)自己的教學(xué)實際需求，利用FLASH CS5.5 AS3.0及Photoshop設(shè)計和開發(fā)了一款適合計算機硬件教學(xué)的交互式課件。

2 課件基本模塊設(shè)計

本課件根據(jù)教學(xué)實際需求包含硬件系統(tǒng)工作原理、具體硬件介紹、安裝演示、仿真安裝練習(xí)和測試習(xí)題五個部分

工作原理介紹功能：利用動畫演示計算機對數(shù)據(jù)加工處理的基本過程。分為輸入、存儲、運算和輸出4個環(huán)節(jié)。

主要硬件介紹功能：利用動畫演示每個硬件在計算機中的位置，物理外形、主要參數(shù)等

安裝演示功能：利用教學(xué)錄像演示計算機硬件的整個安裝流程，先介紹硬件實物然后進入具體安裝，整個過程有配音和字幕。

模擬仿真安裝：利用交互式動畫建立一個模擬仿真的安裝環(huán)境，使用者通過拖放式的游戲進行硬件的模擬安裝。

習(xí)題練習(xí)功能：利用交互功能創(chuàng)建單項選擇練習(xí)題環(huán)境，使用者可以通過練習(xí)檢驗自己所學(xué)知識的掌握情況。

3 主界面搭建

主界面是一個導(dǎo)航界面，通過主界面可以跳轉(zhuǎn)到前面所述的各個功能模塊。主界面建立在技術(shù)上主要是利用圖形繪制界面，添加相應(yīng)按鈕來進行跳轉(zhuǎn)控制。跳轉(zhuǎn)控制主要通過編寫按鈕的CLICK事件監(jiān)聽程序來實現(xiàn)。界面的基本外觀如圖1所示。

4 各個功能實現(xiàn)

1）工作原理介紹功能實現(xiàn)

首先建立獨立場景，在本場景下導(dǎo)入相關(guān)基本素材。整個工作原理介紹為一個完整的動畫自動演示過程，以一個顯示二進制數(shù)的元件模擬一個被加工處理的數(shù)據(jù)，利用帶有箭頭的線段作為控制線、數(shù)據(jù)線和地址線的信號變化和方向變化。在控制線動畫的作用下產(chǎn)生輸入動作，數(shù)據(jù)元件從輸入設(shè)備端進入通過數(shù)據(jù)線進入內(nèi)存，內(nèi)存中一個帶有地址編號的單元出現(xiàn)該數(shù)據(jù)表示一個存儲動作。在通過控制線動畫模擬發(fā)出運算指令向內(nèi)存取數(shù)據(jù)，內(nèi)存中數(shù)據(jù)元件進入CPU，隨后進行運算操作。控制線再發(fā)出存放數(shù)據(jù)指令將運算后的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中。控制線發(fā)出輸出指令，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳遞至輸出設(shè)備，整個動畫演示結(jié)束。本部分的功能實現(xiàn)首先要清楚了解計算機的基本工作原理，然后在技術(shù)實現(xiàn)上能夠更形象描述出每個動作變化。對每個環(huán)節(jié)上動畫之間順序進行正確編排，本部分基本不需要代碼編寫即可完成。

2）硬件演示實現(xiàn)

硬件演示的目標(biāo)是告訴學(xué)習(xí)者每個硬件在計算機中所處位置，物理外觀如何以及主要參數(shù)意義。因此本模塊采用了二級導(dǎo)航，用戶選擇不同硬件按鈕后播放不同的動畫內(nèi)容，如單擊“CPU”按鈕時，首先顯示CPU在計算機中的位置；然后彈出物理外觀圖；同時介紹物理外觀下的各個部分；最后放大CPU背面顯示主要參數(shù)。其他硬件部分以此類推。

3）硬件系統(tǒng)安裝演示實現(xiàn)

在這部分功能中主要是一個教學(xué)錄像片。教學(xué)錄像錄制時，先介紹每個主要獨立硬件，安裝工具，最后是安裝過程。在安裝過程錄制時有每一步驟的配音，安裝步驟科學(xué)安排。首先是在主板上安裝CPU、風(fēng)扇、內(nèi)存和顯示卡；然后將主板固定于機箱，將機箱相關(guān)連線與主板連接；安裝硬盤及光驅(qū)；封箱后連接鍵盤鼠標(biāo)顯示器等設(shè)備。

教學(xué)錄像中的一些重要環(huán)節(jié)應(yīng)該加入提示標(biāo)記等符號，因此錄制完成后再利用會聲會影加以編輯。在相應(yīng)的時段加入提示符號，提示字幕來為學(xué)習(xí)者更加詳細的解釋安裝過程。

4）硬件安裝仿真實現(xiàn)

該功能可以解決實際安裝需要拆解機器，造成器件消耗的成本問題。安裝仿真采用交互游戲的模式，學(xué)習(xí)者可以通過在模擬環(huán)境下的操作來進行安裝的練習(xí)。

以主板硬件安裝為例，首先需要完成素材準(zhǔn)備。為了模擬該環(huán)境，將一個主板和主板上所有插接的原件拍攝成圖片；利用Photoshop對圖片中主板上的原件進行截取，保存為獨立圖片。該工作結(jié)束后，將得到主板及所插接硬件的整體圖片，主板上插接的各個部件（如顯卡、內(nèi)存、CPU等）圖片。第二部將上述圖片導(dǎo)入Flash庫中，在新建場景中，利用導(dǎo)入的圖片創(chuàng)建主板元件及主板上插接部件相關(guān)的元件，將這些元件一一放入場景中，布局位置大概位置如圖2所示，同時為各個元件實例進行命名。命名是為了在后續(xù)的程序代碼中對這些元件進行引用。

在基本場景及元件建立完成后，核心工作是對指定的元件進行編碼來完成模擬安裝交互操作。以內(nèi)存安裝為例。首先場景右側(cè)放置了內(nèi)存的元件，實例名稱為nc；在主板上內(nèi)存位置放置了一個內(nèi)存元件，實例名稱為ncs；在主板內(nèi)存相應(yīng)位置制作一個與此位置圖形一致的圖形元件，實例名為nccz；在動作代碼中將ncs設(shè)置為不可見，this.ncs.alpha=0。然后編寫nc和nccz的監(jiān)聽代碼。

Nc元件的代碼主要是響應(yīng)鼠標(biāo)拖動，拖動中釋放鼠標(biāo)時檢測其是否與nccz元件發(fā)生了hitTestObject事件；如果發(fā)生則令ncs可見，拖放結(jié)束，nc不可見；否則nc回到原來位置。具體代碼如下：

function release_xk（event：MouseEvent）

{if （tnc.hitTestObject（nccz））

{this. nc.alpha = 0；

this.tnc.stopDrag（）；

this.ncs.alpha = 100；}

else

{tnc.y = 235.85；

tnc.x = 80.15；

nc.stopDrag（）；}}

function move_nc（event：MouseEvent）

{this.nc.startDrag（）；}

nc.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_DOWN，move_nc）；

tnc.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_UP，release_xk）；

測試時，拖動nc元件，如果nc元件正好被拖動至nccz上釋放鼠標(biāo)，則ncs控件會顯示在內(nèi)存應(yīng)該所在位置；如果沒有在nccz上釋放鼠標(biāo)，那么hitTestObject事件不會發(fā)生，則nc將回到原來位置顯示，可以繼續(xù)進行拖動操作。

5）單選練習(xí)功能實現(xiàn)

創(chuàng)建場景如圖3所示，主要包含了4個復(fù)選按鈕控件ca、cb、cc、cd，作為4個選項按鈕，添加了3個按鈕st、xt、pd，st切換到上一題；xt切換到下一題；pd判斷答題結(jié)果。該功能的主要控制邏輯是當(dāng)操作者做出選擇并單擊判斷按鈕后，根據(jù)選擇的選項是否正確給出提示，提示方式是播放一個正確zq或錯誤cw的影片剪輯。

主要代碼如下：

判斷作答是否正確代碼

Function pd1（pd：MouseEvent）

{if（ca.selected==0 &&cb.selected==1 &&cc.selected==0 &&cd.selected==0）

{right_mc.play（）；}

else{

false_mc.play（）；}}

pd.addEventListener（MouseEvent.CLICK，pd1）；

試題之間切換代碼

function xyt（e：MouseEvent）

{this.nextFrame（）；}

xt.addEventListener（MouseEvent.CLICK，xyt）；

//跳轉(zhuǎn)上一題；

function xyt（e：MouseEvent）

{this.prevFrame（）；}

xt.addEventListener（MouseEvent.CLICK，xyt）；

5 測試應(yīng)用

經(jīng)過調(diào)試后，最后生成swf文件，在本學(xué)期的課堂教學(xué)中投入實際應(yīng)用。在硬件教學(xué)中主要以該課件進行，學(xué)生對這種形式非常歡迎，課堂教學(xué)效果有了進一步改善。尤其是模擬安裝練習(xí)和習(xí)題測試，由于是具有交互性的環(huán)境學(xué)生樂于反復(fù)嘗試，這要最直接的結(jié)果就是對計算機硬件課程內(nèi)容的良好掌握。

參考文獻：

第3篇

【關(guān)鍵詞】計算機硬件設(shè)計；EDA技術(shù)；實踐分析

前言

電子設(shè)計從手工設(shè)計逐步走向了自動化設(shè)計，它的發(fā)展以EDA技術(shù)的發(fā)展為主要標(biāo)志。EDA技術(shù)以計算機為操作工具，融合了最新的應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)和智能化技術(shù)的成果，并且將設(shè)計人員從繁重且重復(fù)的勞動中解脫出來，使得電子產(chǎn)品的設(shè)計效率提升了。

1EDA技術(shù)概述

1.1EDA技術(shù)的基本內(nèi)容

在沒有EDA技術(shù)的時代，計算機硬件的設(shè)計需要通過人工手動完成集成電路的設(shè)計、布線等工作。而隨著集成線路復(fù)雜程度的增加，基于手工的設(shè)計方式已經(jīng)無法滿足工作需求。因而人們開始尋求一種更為高效的硬件設(shè)計方式。EDA技術(shù)的誕生，成功改變了這一情況。它以計算機為操作工具，讓學(xué)生可以在軟件平臺上，通過軟件化的設(shè)計方式來描述計算機硬件。由計算機代替人工完成邏輯編譯、優(yōu)化、布線、仿真等工作。整個過程是自動的，直到能夠完成對既定芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作[1]。

1.2一般設(shè)計流程

它創(chuàng)新性的顛覆了傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的設(shè)計方式。將設(shè)計的順序從由下至上翻轉(zhuǎn)過來。這使得硬件設(shè)計者能夠從更為宏觀的角度去掌控產(chǎn)品的開發(fā)。包括設(shè)計的質(zhì)量、成本、功能需求、研發(fā)周期等。在擁有比較全面的宏觀分析后，從系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)，進行頂層功能模塊的解構(gòu)和劃分。并能夠按照方框圖系統(tǒng)級的次序逐級完成仿真糾錯和驗證。從而能夠使設(shè)計問題更早的被凸顯出來。當(dāng)所有的仿真和驗證確認無誤后，再用邏輯綜合優(yōu)化工具的門級邏輯電路的網(wǎng)表來實現(xiàn)硬件的物理級呈現(xiàn)。通過該項技術(shù)的應(yīng)用，將設(shè)計者的設(shè)計強度減輕，僅需要通過軟件平臺，就可以實現(xiàn)硬件的電路設(shè)計和功能仿真。整體的設(shè)計效率被大幅度提升。硬件設(shè)計流程如圖1所示：

2基于EDA技術(shù)的計算機硬件設(shè)計的實踐探究

本文以可編程器件開發(fā)工具MAX+PLUSⅡ為開發(fā)平臺設(shè)計，它的運行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中。同時該開發(fā)平臺具備十分完整的可編程邏輯設(shè)計環(huán)境，能夠完成從指標(biāo)設(shè)計、輸入、編輯綜合處理、校驗直至編程下載的EDA設(shè)計的全過程。設(shè)計者可以按工作流程選用工作模塊。適用于多平臺操作，是一種理想的開發(fā)平臺。本部分就計算機的基本硬件之一通用異步收發(fā)傳輸器基于EDA技術(shù)的設(shè)計實現(xiàn)進行了簡要的闡述。

2.1UART的基本介紹

通用異步收發(fā)器（UART），是計算機中不可缺少的組成部分，它是一種短距離串行傳輸接口。能夠作為微機與下位機的通訊串口，來實現(xiàn)有效通訊。根據(jù)當(dāng)前的計算機運行機制，需要進行數(shù)據(jù)的交換和傳輸。但是并行數(shù)據(jù)并不能夠直接發(fā)送到調(diào)至解調(diào)器中，而必須要經(jīng)過異步傳輸才能夠解決。UART就是此過程的必要部件。它將信息有序的發(fā)送到調(diào)制解調(diào)器中，實現(xiàn)計算機的正常運轉(zhuǎn)。

2.2硬件設(shè)計

在進行硬件設(shè)計時，考慮各項功能模塊的調(diào)試工作，設(shè)置了三個按鍵輸入來實現(xiàn)UART的復(fù)位、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)功能的啟動。整體硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3模塊設(shè)計

（1）基本設(shè)計思路UART在工作中主要涉及兩個過程，發(fā)生和接收。在設(shè)計時，考慮模塊化的方式來進行設(shè)計。發(fā)生的過程即并行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備階段，UART按照既定的格式，將信號進行轉(zhuǎn)換。在此過程中涉及到關(guān)鍵的時鐘信號。需要通過波特率發(fā)生器來產(chǎn)生與本地系統(tǒng)同步的時鐘信號。而接收的過程，就是在信號轉(zhuǎn)換成RXD串行信號后，轉(zhuǎn)換成調(diào)制解調(diào)器需要的并行數(shù)據(jù)信號。在整個進程中，由于本地時鐘信號與UART的時鐘信號會產(chǎn)生一定的延遲和誤差。當(dāng)這種誤差產(chǎn)生持續(xù)性的積累時，會產(chǎn)生接收偏差。使得UARD的功能不能夠被順利的實現(xiàn)。因此，在進行設(shè)計時，需要采用一個遠遠高于波特率的本地時鐘信號對輸入信號RXD不斷地采樣，來保持工作過程中UARTDE接收和發(fā)生不會出現(xiàn)步調(diào)不一致。（2）奇偶校驗位發(fā)生器模塊設(shè)計奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法，以保證串行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在基于EDA技術(shù)進行UART奇偶校驗位發(fā)生器設(shè)計需要考慮幾個關(guān)鍵點。一是該模塊能夠執(zhí)行奇偶校驗規(guī)則，正確的選擇數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)系統(tǒng)既定二進制數(shù)據(jù)與輸入的串行數(shù)據(jù)校驗位的合理比較。驗證輸入的正確性。二是該模塊必須要滿足計算機功能的持續(xù)拓展性。在計算機工作中，會產(chǎn)生不確定的并行校驗位的增加。那么該模塊應(yīng)該能在后續(xù)定義的規(guī)則基礎(chǔ)上進行校驗位的添加。對已經(jīng)設(shè)計完成的奇偶校驗位發(fā)生器模塊采用EDA的工具mod-elsim12.0進行功能的仿真，對仿真結(jié)果進行詳細的分析，以確保所有期望的功能都已經(jīng)實現(xiàn)，對于發(fā)生問題的地方及時進行修訂。（3）波特率發(fā)生器模塊設(shè)計此模塊的主要功能就是能夠根據(jù)時鐘的頻率和既定的波特率來計算出波特分頻因子。分頻因子就是分頻數(shù)。對于波特率發(fā)生器的系數(shù)一般在現(xiàn)場可編程門陣列實現(xiàn)時基本上是固定的，但是當(dāng)實現(xiàn)出現(xiàn)變化時，波特發(fā)生器的系數(shù)就要發(fā)生改變。在UART中采用的是專用的芯片，使得波特率的改變變得比較困難，需要加上相應(yīng)的接口來實現(xiàn)波特率的變動。在使用硬件描述語言的parameter語句（VerilogHDL）或者Generic語句（VDHL）就可以實現(xiàn)UART專用芯片的波特率的改變。那么就不需要通過后續(xù)的接口添加來改變系數(shù)，也就減少了設(shè)計和調(diào)試的難度。該發(fā)生器的分頻時鐘與波特時鐘的頻率比設(shè)置為16:1.那么信號采樣的準(zhǔn)確性就會增高，使接收和發(fā)生保持在同一步調(diào)上[2]。（4）頂層模塊設(shè)計UART頂層模塊是硬件的綜合模塊。它涵蓋硬件中全部接口定義。主要是為了接收和發(fā)生與其他模塊的通訊和連接。若通用異步收發(fā)器的波特率為9600bit/s，分頻因子則為9600*16*2。運用EDA仿真軟件，在進行發(fā)送功能仿真時將能夠得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。對該模塊的仿真結(jié)果進行詳細分析的時候可以發(fā)現(xiàn)，等待發(fā)送的數(shù)據(jù)在接觸發(fā)生信號后，其串行信號發(fā)生了改變，由01010101001010101[3]。利用EDA技術(shù)進行UART的實際，能夠?qū)崿F(xiàn)利異步串行通信功能，同時可以利用EDA仿真工具就功能模塊進行分別和整體的仿真校驗，解決了計算機硬件設(shè)計問題發(fā)現(xiàn)晚的劣勢，能夠在設(shè)計的過程中及時調(diào)整設(shè)計方案。

3結(jié)束語

EDA技術(shù)是計算機硬件設(shè)計向軟件化轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志，它為計算機硬件設(shè)計提供了全新的思路。這種設(shè)計方式使得計算機的硬件設(shè)計具備可視性、直觀性，且可以在設(shè)計過程中進行實時的控制和調(diào)整，解決了復(fù)雜電路設(shè)計問題發(fā)現(xiàn)滯后的問題。

參考文獻

[1]曲行柱.淺析EDA技術(shù)在計算機硬件設(shè)計中的應(yīng)用[J].祖國,2016(21):288-288.

[2]徐迪.EDA技術(shù)在計算機硬件中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015(8):216-216.