淺談計算機系統結構課程教學改革探討[論文本文關鍵詞語]計算機系統構造課程教學改革[論文內容摘要]本文針對〔計算機系統構造〕課程的特點，討論在教學經過中采取“引導〞的方式進行教學，樹立明確的學習目的，多種教學方式相結合，重視能力培養，努力提升教學質量。一、引言〔計算機系統構造〕是計算機學科體系的一門主要課程，它是以算法為核心，語言為描繪敘述，硬件和軟件作為實現工具的互為聯絡又互為制約的構造技術。課程以計算機系統構造中硬中有軟、軟中有硬、互相轉換、相互浸透的觀點，從原理、構造和實現技術等方面系統地對現代計算機的并行處理進行深切進入的分析和討論，使學生建立起“整機〞概念，培養其具有一定體系構造技術的應用能力。“計算機系統構造〞牽涉到多門其他專業課如〔數據構造〕、〔計算機構成原理〕、〔操作系統〕的知識，是一門綜合性很強的課程，非常典型地具體表現出出計算機學科相互融合的特點。通過該課程的學習能夠提升學生系統思維和綜合分析的能力，努力提升這門課程的教學質量有側重要的意義。由于“系統構造〞內容抽象，不易理解，且當前各高校在該課程的教學中理論環節的設計都比較軟弱，有的院校以至沒有布置實驗，因而難以激發學生的學習興趣，教學難度比較大。因而，需要在當前的教學條件下，綜合應用多種教學方式和手段，引導學生積極考慮和自立學習。二、課程教學改革總結〔一〕課程教學改革的基本思路教學經過中老師不單要教會學生課程的知識，更主要的是教會學生怎樣考慮，怎樣進行創造性思維。具備了創造性思維能力，學生不僅能夠學會老師教授的知識，而且能夠觸類旁通，舉一返三，在本身的思維理論中獲取更多的知識。老師為學生效勞，以培養學生的能力為目的。在師生角色上，老師是主導，學生是主體，重要采取“引導〞的方式進行教學，把學習的自動權交給學生。〔二〕課程教學內容的布置以教學大綱為根據布置本課程內容，著眼于有關計算機系統構造的基本概念、基本原理、基本構造和基本分析方法，同時適當介紹最近幾年來系統構造的主要進展和今后的發展方向。課程選擇西安電子科技大學出版社出版的〔計算機系統構造〕〔第四版，李學干編著〕作為教學資料，該書曾獲得國家級優秀教學資料一等獎和優秀教學結果二等獎，內容豐富，配有學習指點和大量習題。本課程的重要內容包含：計算機系統構造的基礎理論、數據表示與指令系統、輸入輸出系統、存儲體系、重疊與流水和并行處理機等。以前面五個部分為重點教學內容，講解時留意與先修課〔計算機構成原理與數字邏輯〕的銜接，十分要具體表現出出“系統構造〞著重于設計方法和設計思想的描繪敘述這個不同點。〔三〕課程教學手段的運用〔1〕樹立明確的學習目的在課程正式開始之前先對“系統構造〞的重要內容、學習重點和基本學習方法作一個總體性介紹，使學生對該課程有一個大致的認識；在課程的每一章開始講解之前，首先也要明確指出這一章的學習目的，讓學生把這個目的貫穿在學習經過中。例如，第一章系統構造的基礎理論就是要捉住系統構造的基本概念、系統構造、構成與實現的關系以及軟硬取舍的基本原則、計算機系統的設計思路；第四章存儲體系的學習目的就是要理解虛擬存儲器和高速緩沖存儲器的管理方式與原理。如此，學生學習的目的愈加明確，更容易捉住學習的重點。〔2〕多種教學方式相結合課堂教學宜采取多媒體教學與傳統板書教學相結合的方式。多媒體教學無疑是當前高等院校普遍采取的優秀教學手段，以其形象的圖文與特效演示對于加深學生理解知識點很有幫助；而傳統板書教學也有其適用的場所，比方在介紹指令系統操作碼的哈弗曼編碼、發生中止時程序的運行經過以及流水線時-空圖畫法時就應該采取板書來演示，這樣不僅能與學生有良好的互動，還能夠更清楚明晰地講解知識重點。另外，課外時間能夠充足利用網絡來強化教學效果，比方，利用論壇發布教學課件、提供閱讀資料，利用電子郵件進行答疑輔導，這些對拓展學生的知識面、提升教學效率很有好處。〔3〕啟發式教學，重視能力的培養“系統構造〞是一門理論居多的課程，單向灌輸算法思想必定晦氣于知識的把握。授課時應多采取設計發問，啟發思維的教學方法，引導學生自己去發現問題、分析問題和解決問題。在教學工作中，還要留意培養學生良好的學習方法和自學能力。引導學生在學習經過中不斷總結自己的學習方法，學會運用各種手段來獲取知識，例如，能夠布置學生課外通過查找資料完成有關“系統構造〞最新發展的小論文。三、課程教學改革理論案例〔1〕堆棧型替換算法原理的教學案例在存儲體系這一章中，虛擬存儲器替換算法的實現是教學的重點，同時也是難點。假如根據教學資料內容編排的順序，直接給出抽象的邏輯表達式介紹堆棧型替換算法的定義，勢必晦氣于學生對算法的理解。取而代之，先舉出實例，比方使用lru法對頁地址流進行一次堆棧處理，從處理結果總結出主存頁數與命中率的關系，由此來說明命中率隨主存頁數的增長而單調上升，至少不會下降[1]，具有這種特性的算法就稱為堆棧型替換算法。此時再引出邏輯表達式，將表達式的各個部分與實例相對應，進行歸納，給出堆棧型替換算法的定義，這樣，學生就順理成章地理解了算法的內涵。從教學效果來看，絕大部分學生能夠精確地把握該替換算法的涵義和替換經過。〔2〕改良指令系統的教學案例在數據表示與指令系統這一章中，介紹指令系統設計和改良的兩個重要方向時，cisc和risc是一對需要學生重點理解的概念。前者是按加強指令功能的方向發展指令系統，而后者是按簡化指令功能的方向改良指令系統。學生應該了解兩者設計思想有哪些不同點，cisc和risc分別采取哪些基本技術，有哪些典型的應用，它們分別存在哪些不足和問題，為什么說今后的發展應是cisc和risc的結合。為了說明這些問題，能夠讓學生自己去查找實例資料，了解ibm370、inteli486、ibm6150、inteli860這幾個處理機采取的技術，讓他們自己去分析查找答案:。通過這種教學方式，不僅加深了學生對知識的理解，而且提升了他們查閱資料的能力。另外，其他章節也有能夠擴展的問題，比方，第7章多處理機的講解能夠結合當前熱門的多核處理器，這兩者的重要問題是一致的；更進一步地，能夠讓學生去了解單芯片多處理器(cmp)與同時多線程處理器(simultaneousmultithreading，smt)，這兩種體系構造能夠充足利用指令級并行性和線程級并行性，進而顯著提升性能。四、結束語〔計算機系統構造〕這門課的內容可分為兩個部分：第一是介紹計算機系統的基本構成，第二是分析提升系統性能的方法。把握好這兩個方面，學生理解和把握系