计算机与软件工程概论(软件工程为什么要学计算机组成原理)

软件工程专业“计算机组成原理”课程教学探讨

　　计算机组成原理在我院的软件工程系被定为专业基础课，在学科体系中起着基础性和准备指导性的作用。目标是通过该课程的学习，使学生掌握计算机各功能部件及整机运行的工作原理和方法，并为学生建立起整机的概念。为后期的系统开发的理论、实践的学习奠定基础。但该门课程具有概念多、知识点多、内容抽象等特点，加上学生思想上有“偏软”现象，使该课程的组织教学有一定难度。本文将对计算机组成原理的教学现状、教学方法、教学内容、及通过实践等辅助教学手段来改进教学等方面进行阐述，以期对一般本科院校的计算机组成原理教学有一定借鉴促进作用。
　　一、计算机组成原理的课程的教学现状
　　（一）课程本身的特点决定这门课程教学难度大
　　1、基础概念多的特点
　　计算机组成原理这门课程由于内容较多，所涉及的基础概念也较多。在cpu模块有微程序、微指令及流水线等系统类概念，其中alu部分有原码、补码等与编码相关的概念；在存储器部分，与存储器单元相关的有ram、sram、dram、rom及各种rom设备，与存储系统相关的有cache存储器、虚拟存储器等概念；外设部分有中断等信息的各种传送方法。对整个计算机系统，有计算机的各种性能指标。对各个概念，靠单本文由论文联盟http://收集整理纯记忆的方法很难掌握，必须放在系统中学习。
　　2、理论性强的特点
　　计算机组成原理这门课程首先要考虑其原理性，现在仍然采用冯.诺依曼式计算机模型作为基本模型，但也要考虑现代计算机的发展，以融入实际的需要。如何对内容进行合理的安排、衔接，对任课教师来说，是一不小的挑战。
　　3、内容抽象的特点
　　要让学生明白计算机的工作原理、方法和实现，需弄清数据和信号在计算机各部件件间的流动情况，对学生来说，这看不见也摸不着，如何将信息流动的复杂情况形象、生动地向学生展示、讲解，教师对此需要作出相当的努力。
　　（二）学生对该们课程的认识误区
　　大部分的学生认为，我们学的专业是软件工程，专业是“偏软”的，而计算机组成原理这门课程是“偏硬”的，对其转为实际能力表示怀疑。由于对这门课程在学科中的作用认识不明确，在学生中就有一种印象，学习这门课程主要目的是修学分的需要，另外还有考研的需要，但考研的学生比例较小，再加上这门课程本身的学习难度，因此认真学习且能学好这门课程的人数就不多了。
　　二、对组成原理教学的几点建议
　　（一）对学生对该门课程的认识进行相应正确引导
　　由于是一门基础理论课，加上本身的教学内容特点，可能内容较为枯燥，因此学生可能会因为课程内容本身而不感兴趣。因此我们要在思想上要对学生加以引导，使学生认识到，学习这门课程不仅对计算机本身的运转有更深刻的认识，更对与硬件相关的嵌入式系统设计，软件的设计实现有基础指导作用。并为学生在计算机领域的进一步研究和发展奠定基础。因此，学生不能因为这门课程“偏硬”，而自己的专业和就业方向“偏软”就否定这门课程的重要性。
　　（二）根据课程设置需要对教学学时进行相应调整
　　根据不同的专业，学生的不同层次，及大部分学生的就业方向对该课时设置不同的教学学时。报告[3]中指出，对于多数调查对象为毕业生的调查结果，多数人认为这门课开设为64、48或32学时。而48学时的人稍多些。这与本人想法基本一致，对于非计算机专业，作为导论型的，32学时足矣；对于软件专业，其目的主要是通过掌握其基本原理，能更好的为软件系统的设计服务，开设48学时，其中8学时实验较合理。而对于偏硬件的计算机专业，可以根据需要，开设56或64学时。
　　（三）根据专业要求及课程设置对教学内容作出调整
　　计算机组成原理在学科中的地位被定为专业基础课，在学科中具有承上启下的作用，希望通过本门课程的学习，使学生对计算机硬件的组成、各部件及各部件之间运转情况进行了解。对于软件专业的学生来说，为硬件相关的嵌入式系统设计及其他软件的设计奠定基础。计算机组成原理从内容上主要分为三部分：cpu、存储器、外设。但由于学时的限制及课程的安排（本专业开设了微机原理课，外设是其讲授重点），重点讲授cpu和存储器两部分。存储器内容分为主存储器和存储体系两部分内容。前者讲述存储元器件的基本原理，而后者则是cache、主存和辅存之间的区别与联系，如果开设了计算机体系结构这么课程，这存储体系的内容可简略介绍，具体内容由计算机体系结构讲解。cpu部分与存储器一样，在详细介绍完其核心部件alu后，重点即是中央处理器章节，即指令的运行，而指令的运行需要访问存储器，这就将cpu与存储体系联系起来了。故这两部分又是有联系的。由此有关硬件的内容就脉络清晰、分工明确了。
　　（四）对实验内容进行合理的学时分配
　　实验课对于一门课程来说，主要目的是加深对知识点认识，使抽象的理论变得形象、具体。因此，对本身理论性强，内容抽象的计算机组成原理课程，实验课就显得尤为重要。我们采用的是西安唐都科教仪器公司生产的实验箱作为实验设备。与其相配套的实验有9个，其中主要包括与cpu中的与alu相关的3个实验、静态存储器存取实验、微程序控制实验及4个模型机的设计类实验。根据实验学时的设置，只有8个学时的实验课。8个学时全部完成这些实验有一定难度，因此，可将这些试验进行合理的学时分配，如第1、2个学时完成第一、二个实验，因为刚开始做硬件实验不熟悉，但第二个运算器进位实验教简单，可顺便完成；有了前面的基础，完成第三个运算器移位控制实验就简单多了，因此和第四个稍麻烦的静态存储器存取试验合并在第3、4学时完成；第5个实验内容较复杂，可单独安排2个学时完成；这样就留出了2学时来研究后面的模型及设计与实现的实验了。
　　（五）以实践为手段带动学生的学习积极性
　　为了提高学生的学习积极性，加深对知识的掌握，实践就显得尤为重要。对软件专业的学生来说，利用软件对所学知识进行模拟不失为一种好的办法。对于计算机组成原理这门课程，实验内容较为抽象，不易被理解，因此，采用“硬件软化”的方法，对课程的实验内容等进行模拟，既可加深对知识的掌握，又可提高大家的软件设计、编程能力。本系为了提高大家参与的积极性，采用了学生科技立项的办法，系里拿出一部分资金，将“计算机组成原理虚拟实验系统的设计与实现”作为一学生科技项目，鼓励学生组队参加，和其他项目一起参加评比，并进行奖励的办法，在学生中得到了良好的响应。学生做出的项目教师可拿来作为课堂教学用，并可鼓励学生在此基础上进行改进，进一步完善。以后甚至可以将系统分块，让学生分组做，并作为课后作业的一部分，计入学生平时成绩。以此提高学生的学习兴趣和动力。
　　三、结语
　　计算机组成原理这门课程由于其本身知识点多、内容相对抽象、知识“偏硬”等特点，对软件专业的学生来说，普遍学习的积极性不高，对知识的掌握不能达到预期的目的。本文从对学生的引导、课时的设置、教学内容的调整等方面进行了讨论，特别提出通过“硬化软件”的方法，提高大家学习的积极性。相信经过多方面的努力，学生会喜欢并学好这门课程，该课程也将很好地发挥其在学科体系中的作用。