计算机维护技术课程的教学改革.doc

从技能到能力，从基础到通识
我校大学计算机基础类课程的十年建设，从侧重计算机技能性到系统教学计算机系统知识、提升学生的计算机能力，从公共基础课程到通识课程，历经较大的课程改革有四次。大学计算机基础类课程主要是在大学新生阶段开设的。我们的每一步改革不但是因为大学新生的计算机操作应用能力随着中学阶段的学习而不断提高，也是因为需要结合课程知识本身的发展需要。特别是在2006年至今，我校的大学计算机基础类课程已是全校的通识课程，其教学目的和要求需要我们重新认识。<br>　　我校通识课程的指导思想是培养学生具有多学科思维方式和多种分析问题的方法与能力。从这个意义上，计算机作为一个学科，也是一种独特的、新的思维方式，也是进行专业学习和研究的有力的方法和工具。因此如何把握计算机基础类课程体现出这种特点，是我们进行课程体系建设所要着力解决的关键问题。<br>　　<br>　　1计算机基础类课程十年来的四次改革<br>　　<br>　　1998年新浙江大学成立，我们整合了原各校的计算机基础课程，定位为全校本科的公共课程。整合的指导原则是根据当时国家教委有关计算机基础课程建设要求，划分了计算机基础类课程的三个层次：计算机文化课、程序设计基础和计算机应用，如表1所示。该课程体系持续到2001年。<br>　　<br>　　计算机文化课的教学目的是要求掌握计算机的基本使用。教学内容为计算机技能性知识，如Windows系统、Office软件等。在这个阶段，我国的计算机无论其应用还是市场基本上处于起飞初期，普及程度还相当低，大多数中学还没有开设计算机操作课程。<br>　　进入21世纪，我国的中学阶段基本上已经开设了使用计算机的课程，因此大学计算机教学的形式和内容必须随着这一形势进行改革和建设。为此我们在2002年改革计算机文化课，其思路是把计算机文化课中的技能性操作部分改革为直接上机考试的“通过制”，即不再上课教学，但要求学生必须通过参加辅导课或直接参加上机考试取得学分。考试内容和形式与计算机等级考试类似。<br>　　作为基础性课程，计算机文化课改革后分设“计算机科学导论”和“网络应用技术基础”，学生根据自己的计算机水平选修。课程设置如表2所示。<br>　　<br>　　“计算机科学导论”课程侧重于比较全面地介绍计算机系统知识，而“网络应用基础基础”侧重于网络技术及应用。前者适合于基础知识比较缺乏的学生，后者适合有一定基础的同学。<br>　　不可否认，计算机文化课的通过制考试的高通过率，一部分原因是学生的“考试能力”，再就是技能性知识并不能反映出学生的“计算机能力”。这在我们其后的教学实践中得到的反馈也验证了这一点。选修网络基础课程的同学往往在基础知识上表现得极为缺乏。经过两年的教学实践，我们从2004年开始，将计算机科学导论课和网络应用技术基础课重新合并，新开设的课程名称为“大学计算机基础”，如表3所示。<br>　　<br>　　和文化课不同，在大学计算机基础课中，以知识性系统性为主，兼顾有关技能型知识，两者的比例大约为2：1。也就是说，大学计算机基础的定位是以知识性为主，技能型为辅。这是因为大学新生大多数具备了一定的计算机操作基础，也是为了使学生能够更加全面地理解和学习计算机，为后续课程如程序设计、专业课学习运用计算机奠定必要的基础。<br>　　2006年开始执行的06-08本科培养计划，计算机基础类课程被定位于“通识课程”。新的教学计划如表4所示。<br>　　<br>　　到今年已经完成了这一轮(2006-2008)改革后课程的教学任务，我们将在前次实践的基础上制定更加符合课程建设目标的新的教学计划(2009-2011)。<br>　　十年间的四次课程改革，每次都是围绕两个问题进行的，一是如何适应教学对象计算机技能不断提高而缺乏理论知识的实际，而是不断探索作为基础类课程的大学计算机如何服务于整个学校人才培养计划，特别是在2006年以来，作为通识课程的大学计算机基础类课程需要把计算机能力、计算机方法学作为重点，是我们进行课程建设的重要任务。<br>　　<br>　　2大学计算机基础课程的特点分析<br>　　<br>　　进行课程建设，必须把握课程的基本属性，了解课程的特点。和大学中其他基础类课程，如数理化、人文类基础课不同，计算机基础受到计算机技术高速发展的影响，课程内容需要不断更新，知识结构需要不断调整，教学手段和方法需要不断改进。这也是我们不断进行课程建设和改革的源动力。我们的对课程特点的认识有以下几点。<br>　　2.1 “变化”是计算机基础课程建设的主旋律<br>　　计算机科学与技术的一个重要特点是，技术的进步往往改变了传统的方法和思路，也改变了原来的知识组成及表达。一个直接的表现是微机的操作系统从DOS过渡到今天的Windows，技术上的进步是人机交互从字符方式改变为图形界面，而产生的影响是计算机的操作和使用从难到易，极大地推进了计算机使用的普及。<br>　　不但是人机交互的改变，计算机系统结构也在迅速改变。单机的单核处理器模式开始被多核取代。更重要的改变是网络：延伸了计算机的功能，使信息交互、检索和运用的方式发生了变化，人们已经习惯于从网络上获取更多的、更及时的信息。<br>　　从程序的角度看，传统的面向过程的程序设计在许多方面被面向对象的设计方法取代，过去强调的程序优化等被应用到嵌入式系统，一般意义上的“计算”被“信息处理”替代。计算机不再是单纯地作为“计算”工具，而是作为事务处理的重要方法……<br>　　计算机基础课程的基础知识不断变化，因此需要在课程建设中反映这些变化，而课程建设必然滞后于技术本身的发展，这种矛盾就是进行课程建设的前提。有统计表明，在所有学科中，信息量和信息更替最为频繁和迅速的就是计算机。因此，作为基础课程的大学计算机基础需要，也必须能够反映计算机的这些基本特点。<br>　　2.2课程建设的重点从技能性转变为基础性<br>　　从科学的角度看，计算机具有本身的科学体系，这个体系本身也在不断的超越自我，更重要的是需要认识它的科学性和基础性。技术进步并没有改变计算机构成的基本元素，也没有改变它的二进制基础和处理器核心地位。因此单纯把技能性的知识作为课程教学的重点，既不符合计算机学科本身的特点，和我们的课程目标也完全背离。因此课程建设的重点定位在“基础性知识和理论”，是回归课程应该具有的属性。因此无论是计算机文化课、程序设计基础课，突出其知识型、系统性，理解计算机、理解程序原理，这是课程建设的任务和目标所在。<br>　　计算机作为科学的历程只有半个多世纪，但作为人类追求计算自动化的历程它是和人类文明进程同步的。早期的计算机是专业化的，而今天被称为“桌面时代”，PC机和以PC机为节点的网络已经成为《时代周刊》的封面“人物”。没有人怀疑计算机的重要性，而问题在于需要认识“计算机重要在什么地方”。这也是我们进行计算机基础课程建设需要需要明确和解决的问题，也就是说要反映出课程的基础属性，需要掌握基本知识、系统知识，进而理解计算机既是工具，也是分析问题处理问题的一种先进的方法学。<br>　　2.3大学计算机基础类课程适合于按知识点组织教学<br>　　无论是教师还是学生，对计算机繁多的名词大有难以应付的感觉。这些名词都有其特定的背景，要理解其意义实在是不容易，即使是计算机专业人员也未必能够应付自如。再如在程序设计课程中，理解计算机语言的抽象表达、形式化结构也是困难的。<br>　　实际上，知识之间的关联、交叉、按序渐进的传统的知识表达方法并不能很好地用于计算机基础类课程，因此需要寻找合适的组织方法满足课程本身特点，而知识点教学也许是一个好的选择，也被证明是成功的选择。<br> </p> <p> <p>知识点教学既是计算机课程本身的特点所致，也是进行计算机系统知识学习的一个好的途径。我们需要解决的问题是采用何种方法组织这些知识点，使之和今天的教学对象的实际更好地结合。这也是大学计算机基础课程中需要不断实践的教学研究问题。<br>　　<br>　　3培养计算机能力是课程建设的目的<br>　　<br>　　非计算专业学习计算机的目的，已经从传统的“应用”进化到“基础理论与应用”。“学习计算机方法、培养计算机意识是大学计算机基础课程建设的根本目的”，这个提法并不是新的，也不是喊口号，问题在于理解什么是计算机方法以及什么是计算机意识，只有明确这些问题才能够有效指导我们开展课程建设。<br>　　计算机技能是重要的，但计算机技能不是，也不一定需要通过课程教学实现。已经有科学学研究观点认为，计算机不再单纯是一种工具，它更重要的是一种方法，计算机方法。因此，计算机方法也是重要的，它同样不能仅通过课程教学实现。<br>　　我们知道，科学的方法是发现问题并寻找解决问题的思路，这个过程可以通过数理分析、实验或通过大量的统计分析方法得到，也可以通过计算机方法得到，至少目前的许多科学研究和事务处理使用计算机，也离不开计算机，但并不意味着我们已经认识了计算机方法。<br>　　通过大学阶段的计算机基础类课程学习，基础课程是建立有关计算机系统的概念，了解计算机是如何处理问题的，计算机如何把对问题的求解归结为程序处理，进而理解程序处理是计算机所独有的方法，也是科学研究处理分析数据所依赖的方法。计算机具有一套完整的处理过程，理解它的处理过程对进一步使用计算机方法解决专业问题的重要性是显见的。即使不是直接去设计程序解决问题，但如何描述问题以使得计算机能够处理问题却是使用计算机的第一步。<br>　　计算机方法不能简单地使用语言加以描述，它的形式化表达和处理来自于设计者的思路，来自于设计者所具备的知识结构，特别是对知识的理解和认知结构。计算机本身不能理解和处理我们所理解和处理的问题，因此需要我们和计算机进行交互，这种交互过程本身就是计算机方法的一部分。<br>　　有了计算机方法，就有了计算机意识。有专家认为，“
摘要：本文介绍了我系在建设“Java面向对象程序设计”省级精品课程过程中，如何把实践教学体系建设作为一项重要的内容，从高职Java程序设计实践教学的现状出发，采取任务驱动、工学结合的实训模式来构建基于工作过程的实践教学体系。<br>　　关键词：项目导向；任务驱动；实践教学<br>　　　　　　 <br>　　1 “Java面向对象程序设计”课程的实践教学现状<br>　　<br>　　随着面向对象编程思想的不断完善及普及，越来越多的大中型软件采用面向对象的方法来进行开发。许多高职院校的计算机相关专业都将Java面向对象程序设计作为专业基础必修课程。但在教学中，课程内容一般以语言体系教学为重点，主要培养学生对Java语言的基本运用能力。由于面向对象编程思想与学生以往学习的面向过程编程思想差异较大，学生在学习上有一定难度。同时由于教学中用到的实例程序与实际工程应用联系不够紧密，学生在学习过程中仍然是只见树木不见森林，不能很好地将所学习到的知识融入到实际工作中。<br>　　鉴于此，我们成立了课程建设与改革项目组，在工学结合方面等方面积极探索和研究，尤其针对实践教学环节进行探索。让学生多在实践中去学习，发现问题，锻炼项目开发能力，并且营造企业环境，体会和熟悉工作环境，接受针对职业生涯的实践培训，构建基于工作过程的实践教学体系。<br>　　<br>　　2构建“Java面向对象程序设计”实践教学体系<br>　　<br>　　2.1课程目标及设计思想<br>　　“Java面向对象程序设计”课程的实践教学坚持以职业岗位能力为本位的设计原则，倡导以学生为主体的教育理念，重点训练学生的分析问题、解决问题的能力，以及团队合作能力。注重学生职业素质的培养和学习兴趣的培养。<br>　　具体方法是采用企业项目开发管理模式，结合案例教学、项目驱动等教学方法。模拟企业工作模式和工作流程的软件项目开发，突出教师指导作用，培养学生利用各种手段独立解决问题的能力。进一步强化学生掌握Java基本知识和基本技能，增强学生学习编程语言的自信心，养成良好的学习习惯，为后续课程的展开奠定基础。同时使学生了解企业工作氛围，为“零距离就业”打下良好基础。<br>　　本课程教学实践环节根据教学需要分为课内训练、课程实训、综合训练、职业能力训练(工学结合)四个环节见表1。这四个实践教学环节为程序设计能力的形成提供了保障。<br>　　<br>　　2.2实践教学内容<br>　　以Java程序开发应用岗位所需的技能为实训项目内容，序化知识与能力，按照“项目导向，任务驱动”教学模式设计实训项。在实训项目的选择上，根据技能型专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接，以职业能力为主线，以岗位需求为依据，以工作过程为导向，针对软件开发的工作流程，进行相应的职业能力分解，精选企业真实项目。教师在教学过程中可以根据实践教学计划选择实训项目。实践教学内容见表2。<br>　　<br>　　2.3 课程实施方法<br>　　学生的程序设计职业能力，需要有一个积累提升的过程，它表现为“课程目标设定-案例教学-项目开发-总结提高”的螺旋递进形式。见图1。<br>　　<br>　　实践教学内容是一些实际的工程项目，根据教学形式的不同，分为课程实训、项目实训和职业能力训练。实做前先由教师对项目进行分解，并作适当的示范，然后让学生分组，并指定一位负责人，围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后共同完成项目，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构。<br>　　针对具体的项目，实施的具体步骤为：教师示范→学生实践→项目回顾→学习评价→项目改良。例如，设计一个“网络聊天室”项目，由同学们先确定软件功能；然后由老师分析需要的知识结构，并对项目进行分析，分解为必要的知识点；同学们对知识点进行消化理解，让学生以小组为单位，确定项目负责人，由其对项目进行合理分工，如客户端程序和服务器端程序的编写；老师对学生进行全程指导，并对学生上交的作品进行总结和回顾。<br>　　2.4实践性教学环境与条件<br>　　为了能够更好地达到项目实训的效果，我院学生实训分阶段实施，可以在校内或校外实训基地进行。教师对时间做阶段性的划分与安排，由学生按项目开发流程完成实训计划。<br>　　(1) 校内实践教学环境与条件<br>　　我院现有校内软件开发与测试实训室2个，网络环境下的Web开发实训室1个，拥有高配置计算机150余台，每台计算机均装有Java开发环境。每个实训室都装有多媒体投影仪，指导教师可随堂指导。可共享的实验、实训指导书等教学资源。每个实训室均可接入校园网络和Internet，为学生浏览信息、下载资料、网上教学提供了有力的支持。所有实训室均对学生开放，满足了开放式教学的需要，实现了在实践中学习，在学习中实践，弥补了课堂教学的局限性，教学效果明显。<br>　　(2) 创新工作室<br>　　为了培养学生创新能力方面和进行层次性教学，我们系成立了创新工作室。针对项目开发能力较强并有意从事项目开发的学生，希望通过工作室的成立更进一步地锻炼其研究性学习能力和创新能力，注重对学生潜能的开发，个性的发展，创新能力的塑造和培养，作用体现在：<br>　　●为优秀学生进行创新项目以及横向课题提供一个开发环境；<br>　　●为教师对学生进行创新工程项目指导、课后辅导、认证考试、毕业设计指导提供一个教学环境；<br>　　●培养学生创新意识以及自主开发的能力；提高学生的动手实践能力；以点带面提高学生的学习兴趣，形成良好的学习氛围。<br>　　创新工作室在学校的大力支持下，专门配置一间机房,并配备良好的软硬件环境；并提供专门教师对学生进行指导。自创新工作室成立以来,学生多次参加系承担的科研项目，并获得较好的效果。<br>　　创新工作室的成立是信息工程系探索的一种新的教育模式。以创新小组形式，形成老师带学生，学生带学生的一种新的职教模式，培养学生的创新思想和提高动手实践能力。并由教师带领下，对外承接横向课题，让学生及早接触到实际的项目，培养职业能力。<br>　　(3) 校外实践教学环境与条件<br>　　在我们的教学实践中，学生、学校、行业三个方面密切合作，使得学生有机会在企业工作，并体会和熟悉工作环境，接受针对职业生涯的实践培训。<br>　　迄今为止，我系共建立了4个校外实训基地，为学生进行顶岗实习提供了便利。实训基地按照职业活动环境的实际要求来规范学生的行为准则，学生在行业专家的指导下，通过真实项目实战开发，能够快速掌握Java编程思想及编程技术，积累足够的开发经验，具备独立完成模块开发的能力，满足企业开发岗位技能的要求，真正实现职业技能与企业的岗位需求“零距离”对接。<br>　　(4) 网络教学环境及资源<br>　　网络教学环境——网络教学环境建立在学院共享型型教学资源平台上，学院的校园网络建设完善，拥有的网络资源丰富。所有的多媒体教室及实训室均可连接校园网和Internet，为课程教学提供了必要的技术与资源的支持，构建了开放式的课程学习环境。<br>　　课程教学网站——通过几年的建设，初步建成本课程教学网站，包括教学大纲、授课教案、多媒体课件、习题、实验指导、在线测试、参考文献、视频录像等教学资源，建立了开放的学生自主学习环境。这样，学生不仅可以通过Internet查询资料，还可以通过课程教学网站自主学习，并通过系统提供的自我测试系统检验自主学习的效果。学生也可以通过网上答疑方便地实现与教师的沟通与交流。<br>　　<br>　　3创新与特点<br>　　<br>　　3.1精选企业真实项目，精心进行教学设计<br>　　通过综合实训项目，模拟企业工作模式和工作流程，训练其实际项目开发经验，熟练掌握Java面向对象编程。<br>　　3.2模拟企业真实开发环境和氛围，建立校内外一体化实践教学体系<br>　　在校内成立创新工作室，模拟企业真实开发环境与氛围，培养学生的职业素养和创新能力。在校外，积极与企业合作建立校外实训基地，展开顶岗实习和职业能力训练(工学结合)，让学生直接参与项目开发，亲身体验职场环境和工作氛围，学习企业的规章制度，培养团队协作精神和实际项目开发的能力。<br>　　为了培养学生创新能力方面和进行层次性教学，我院于05年成立创新工作室。创新工作室进行开放式教学采用以学生为主导，教师辅导的学习模式。模拟学习过程于职业过程中的职业情景。为“项目导向”、“任务驱动”、“案例教学”提供了学习平台，在实际的教学实践环节中发挥了巨大的作用。<br>　　3.3灵活运用多种教学方法<br>　　为树立学生面向对象程序设计思想，掌握Java技术精髓，在教学活动中，我们采用“项目导向”、“启发式教学”、“任务驱动”、“案例教学”等教学方法，并灵活运用，将相关知识点融入项目，通过项目的实现，让学生对面向对象编程有一个直观和更加感性的认识。以达到提高教学质量的目的。<br>　　<br>　　4结束语<br>　　<br>　　在我们的教学设计中，学生、学校、行业三个方面要密切合作，使得学生有机会在企业工作，体会和熟悉工作环境，接受针对职业生涯的实践培训。因此高职专业课程的设置要基于工作过程导向，满足综合职业能力培养的需要。我们要针对职业岗位进行分析，强化实践教学，增强职业能力，构建课程实践教学体系，这样才能培养出面向行业需要的高技能应用人才。 <br>　　 <br>　　参考文献<br>　　[1] 王秀英. 高职“SQL Server数据库开发”课程实践教学环节设计[J]. 教育信息化,2008,(11).<br>　　[2] 赵晓峰. 高职院校Java程序设计教学模式研究[J]. 软件导刊,2007,(01).<br>　　[3] 葛彦强,汪向征. 基于项目的“Java程序设计”教学改革初探[J]. 中国科技信息,2006,(24).<br> </p> <p> </p> <p>
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摘 要：本文对高级计算机体系结构课程中引入多核技术做了详细的介绍，分析了该课程中增加多核内容的作用、优势和预期目标，并探讨了适应研究生学习的教学模式。<br>　　关键词<br>本文来自：计算机毕业网 ：多核；教学模式；考核方式<br>　　　　　　<br>　　1 引言<br>　　<br>　　“高级计算机体系结构”课程是针对计算机专业的研究生开设的，主要以计算机性能的量化方法来阐述计算机的系统结构。学习本门课程之前，需要具备计算机专业本科的“计算机体系结构”和“计算机组成原理与汇编程序设计”课程的相关知识。作者在2008年4月参加了清华大学举办的多核技术培训研讨班，所在学校现已加入“英特尔多核技术大学计划”，将通过多核技术大学课程项目以及多核技术联合科研项目等方面的合作，培养更多的科技创新人才。通过学习，我院对多核的概念和技术有了一定的理解，经过仔细的研究和讨论，结合一些以前的教学和科研工作，2008年春季在计算机专业研究生开设的“高级计算机体系结构”课程中对多核技术内容的引入做了一些尝试。<br>　　多核知识的引入有两种方式，一种为单独开设课程，一种为改造现有课程体系。在本课程中，主要是在原有的课程内容中增加多核技术的相关介绍，下面就课程的一些相关内容、多核技术引入和预期目标进行阐述。<br>　　<br>　　2 课程内容安排<br>　　<br>　　首先，选修本课程必须具备计算机专业本科的“计算机系统结构”课程的知识，本课程的参考教材以John L.Hennessy, David A.Patterson编著的Computer Architecture -- A Quantitative Approach (Fourth Edition)为主，该书是计算机系统结构领域的经典著作；同时由于书中的大部分实例均以MIPS体系结构为基础，因此在课程讲授的第二章内容以Dominic Sweetman编著的See MPIS Run (Second Edition)为主；多核方面的知识则以清华大学出版社出版的第一本多核技术教材为参考，此书是多核系列教材编写组2007年编著的《多核程序设计》，是一本结构清晰、内容丰富的教材。<br>　　在课程讲授过程中，注重理论结合实例进行讲解。在几个关键问题上，例如Amdahl定律、Tomasulo算法、指令级并行和推测技术几个方面，均有大量实例和程序对相关理论进行进一步讲述，使学生对相关的抽象知识能以量化的方法来掌握，并取得了很好的效果。<br>　　本门课程是第一次开设，有两个课堂，一个课堂是计算机学院的研究生，有11人选课，另有5～6人旁听；另一个课堂是软件学院的研究生，有26人选课，在本次课程中直接受益的有40人左右。<br>　　在32学时的教学中，课时安排如表1所示。<br>　　<br>　　表1“高级计算机体系结构”课程安排<br>　　<br>　　3 教学模式<br>　　<br>　　教学模式是进行教学工作设计的基本思路框架和技术方法与范式，是长期的实践经验和理论实验研究的总结和概念化，也是课堂教学取得最佳效果的技术保障。本门课程的授课对象是研究生，研究生是一个充满创造力的学生群体，因此充分调动和激活师生共同参与教学活动的积极性、主动性和创造性，是本门课程的基本思路和目标。<br>　　课堂教学中主要从以下几个方面具体实施：<br>　　(1) 以学生为主<br>　　在传统的教学中，基本是教师在整个课堂上进行讲授，对于一些抽象难懂的课程，往往很难调动学生的兴趣，而兴趣是学生学习的最大动力。在“高级计算机体系结构”课程中，坚持以学生为中心的思想，针对一些在本科时所学过的“计算机体系结构”知识，经常以相关知识引导学生进行深入理解，同时也提高了学生的自信心，更好地实现自我。<br>　　(2) 以启发为主<br>　　启发式教学是培养创新型人才的重要方法。在教学过程中应引导学生在学习过程中主动地提出问题，主动地思考问题，主动去发现、去探索，教师在培养学生的批判性思维与探索精神的同时，做到教学相长。例如，在讲授多处理器的Cache一致性问题时，可以引导学生积极思考，提出问题，思考多核处理器中Cache一致性问题如何解决，并鼓励学生积极查阅相关资料，进行讨论式学习，以期收到更好的效果。<br>　　(3) 以互动为主<br>　　“互动教学法”是教师与学生之间，学生与学生之间，课内与课外之间，师生互相活动，互相讨论，互相观摩，互相交流，互相学习的一种教学模式，现在还包括了网上交流的方式。其中在课堂上老师对学生设问，学生对老师提问是主要的方式。学生必须经过独立思考、反复琢磨才能提出切合实际的问题。老师为了解答学生的提问，也必须设计出学生可能提出的各种各样问题，这对老师的备课又提出了更高的要求。这种方式有利于培养学生的思维能力和分析问题的能力。<br>　　<br>　　4 多核技术的引入与探讨<br>　　<br>　　多核内容的引入在本门课程中是一种尝试，预期目标是能够使学生更好地适应飞速到来的多核时代。一个芯片上集成多核的系统将对资源的分配、核心互联、多核技术编程方法等带来巨大的影响，通过向学生介绍多核概念、多核技术以及其带来的挑战，可以激发学生的学习和研究兴趣，从而使研究生更好地开展进一步的科研工作。经过仔细地研究和考虑，在本门课程中有限的课时里增加多核的几个方面的内容，一是多核概念；二是多核处理器的Cache一致性；三是多核/多线程技术。<br>　　多核概念的介绍主要包括单核、双核、多核、同构多核和异构多核几种，并分别给出实际机型的示例，对多核技术的研究现状、操作系统对多核的支持等方面均做了不同程度的讲解。多核处理器的Cache一致性是参考清华的培训资料进行讲解的，主要介绍多核中多个Cache不一致的原因、监听总线协议、基于目录的Cache一致性协议以及多核的三种Cache一致性策略。多核的三种Cache一致性策略包括采用Write-Through策略的Cache、采用Write-Back策略的Cache和采用Write-Once策略的Cache。多核/多线程技术中，首先介绍二者的具体区别，即多核、多处理器系统中的每个核，同时间内可以执行各自不同的线程；一个具有多线程能力的处理器，无论是支持二线程、四线程、八线程，这些线程都必须是在同一个行程内，所以一个核还是只能执行一个线程，双核处理器就能够同时执行两个不同的线程，四核就可以同时不同的四个线程。在讲解多线程/多核CPU的设计方法的基础上，鼓励学生自行参考计算机原理和计算机系统结构的实验环境完成多线程/多核CPU的逻辑功能模拟。<br>　　<br>　　5 考核方式<br>　　<br>　　由于课程是针对研究生的，所以对学生的考核与本科生的计算机系统结构课程有很大的不同。本课程更注重学生的上课表现、查阅资料和论文的表达能力，从这几个方面对学生作出全面的评价。具体而言，包括四个部分的成绩：<br>　　(1) 考勤及上课表现：占总成绩的20%；<br>　　(2) Tomasulo算法的理解：占总成绩的20%；<br>　　(3) Cache一致性问题：占总成绩的30%；<br>　　(4) 多核技术挑战：占总成绩的30%。<br>　　在第一项中，主要看重的是学生在上课期间的回答问题、提出问题以及解决问题的思路和能力。对于小班上课，基本上学生的出勤可以保证，所以在课堂上的表现是他们得分的关键，也是对他们口头表达和思维能力的一个很好的训练。对课堂上积极提出问题、积极思考的同学将及时给予鼓励和肯定，引导他们更深层次地理解相关的知识。<br> </p> <p> <p>后三项均以报告或论文的形式来体现，并且在布置的时候有这样几项要求：给出大题目，具体的小题目由学生自行拟定；字数不限；以论文的格式书写；不能照搬照抄书中和网上的内容。<br>　　从学生上交的论文发现，在对Tomasulo算法的理解上，大部分同学都能在上课讲解的示例基础上，从对理论的阐述到具体示例，能准确地表达自己的观点。由于这个算法可查阅的相关资料很少，所以也要求学生必须在报告中融入自己的观点，并参考书中的示例自行分析相关示例来论证Tomasulo算法的优势。在Cache一致性问题上，没有限定学生必须论述多核处理器的Cahce一致性，这样就给了学生一定的发挥空间，有的同学详细地分析了单处理器的Cahce一致性，有的同学阐述了多处理器的Cahce一致性，还有的同学将几类处理器以及多核处理器的Cahce一致性进行了详细的对比和分析，使学生通过这样一个查阅资料完成作业的过程对这部分知识有了深刻的理解。多核技术的挑战则给了学生更大的探索空间，比如单核到多核的发展、多核技术的现状、多线程与多核技术、多任务协同、多核软件开发，还有的同学论述了NiosⅡ多核处理器之间通信技术，也有的同学将各公司的多核产品进行了详细的介绍和比较等等。通过相关资料的研究和学习，他们都有很大的收获，并对多核技术产生了浓厚的兴趣。<br>　　<br>　　6 结束语<br>　　<br>　　通过一个学期的课程开设效果来看，将多核技术引入到“高级计算机体系结构”课程中是一次非常有益的尝试。学生通过本门课程的学习，将本科的计算机体系结构的知识进行了深化理解，对多核技术有了一定的了解并产生了浓厚的兴趣，为今后的研究工作打下了良好的基础。<br>　　在今后的课程中，除了介绍上述多核内容之外，将逐步开展一些多核的实验，目前我校已加入“英特尔”多核技术课程“大学计划”，并有Intel公司捐赠的一台Dell四核服务器、Intel多核软件的License以及相关的资料，为未来的实验开设创造了良好的条件。另外，“高级计算机体系结构”课程的网站也即将建立开通，其中将开辟一个多核技术专题，给学生提供丰富的资源，以及国内外多核课程建设的成果等都将提供给关心多核技术的广大师生，促进多核技术的普及和发展。 <br>　　 <br>　　参考文献<br>　　[1] 薛巍．多核课程建设[J]．计算机教育，2007,(11).<br>　　[2] 许莉．基于现代教育技术的计算机教学模式探析[J]．计算机教育，2008，(2).<br>　　[3] 栾好利，杨政．基于兴趣的“程序设计基础”课程教学策略的研究与实践[J]．计算机教育,2008,(2).<br> </p> <p>
<P>TCD142D驱动程序的设计</P>
<P>　　关键词:TCD142D;驱动;CCD <BR>摘要:本文主要研究如何用单片机实现TCD142D器件驱动的设计。并采用了KEIL软件对设计的程序进行了编译和调试,达到了较好的设计效果。 </P>
<P><BR>　　一、绪论 <BR>　　TCD142D是一种电荷耦合器件(CCD,Charge Coupled Deviee),是一种以电荷包的形式存储和传递信息的固体成像器件。CCD作为一种光电转换器件,由于其具有精度高、分辨率好、性能稳定等特点,目前广泛应用于图像传感和非接触式测量领域。在CCD应用技术中,最关键的两个问题是CCD驱动时序的产生和CCD输出信号的处理。本文主要研究其驱动时序的产生问题。 <BR>　　由于在CCD应用系统中,一般都要用到微处理器,所以若采用“软件驱动”法,则无需增加硬件,在电路结构上最为简单,系统成本也最低,本文主要利用单片机,通过程序编程直接在I/O口上输出所需的各路驱动脉冲信号,是由程序指令的延时或者定时器中断产生,这种驱动时序产生方法的特点是调节时序灵活方便,编程简单,可在线调整驱动频率。 <BR>　　二、系统的设计 <BR>　　该系统由4部分组成:电源模块、单片机控制模块、电平转换模块、TCD142D电路。其中,电源系统在设计上选用常用的LM78/79系列三端稳压块来实现。单片机则选用常用的ATMEL公司生产的AT89S51单片机,对整个系统进行时序控制,编程输出的时序信号送入电平转换及驱动模块,该模块完成对TTL电平的转换,使得输出信号满足TCD142D的输入要求,该模块由高速驱动芯片DS0026来实现。TCD142D则只要负责接收前级输出的信号,并输出像元数据。 <BR>　　(一)TCD142D简介 <BR>　　TCD142D的驱动电路有4路脉冲,即SH、Ф1、Ф2、RS四路。SH是光电荷转移脉冲,其下跳沿即每幅图象输出的起始点。Ф1、Φ2为两相交变脉冲电压(相位差为90°),它们将转换到移位寄存器上的光电荷向输出极传递。RS为输出极复位脉冲,它可清除输出极输出一个单元的电荷后所剩电荷,以保证下一个单元的电荷电压的正确输出。 <BR>　　(二)TCD142D驱动脉冲的实现 <BR>　　在单片机89S51产生ΦSH、Φ1、Φ2、ΦRS四路驱动脉冲的作用下,TCD142D输出OS信号。显然,可以用单片机89C51的一个8位锁存输出口取其中的4位按照波形要求变化输出数据,这四位是1或者是0就决定了它们是高电平还是低电平,从而产生这四路驱动信号。 <BR>　　图1驱动信号波形的六个状态 <BR>　　图1中TCD142D 驱动信号波形图中把一个周期分为6个状态,在图中用虚线把各个状态转变点标记出来。可以看到,每经过1/6周期或者是1/3周期,单片机就要输出新的数据.既然使用单片机来驱动CCD,那么就要考虑单片机的输出脉冲频率与CCD工作脉冲的匹配问题.TCD142D的时钟范围是0.1~20MHz,可以看出时钟频率的最小值要求是0.1MHz。AT89S51单片机的最高工作频率是24MHz,可达到设计要求。仔细研究CCD时序的一个周期中的六次状态变化,安排好单片机口输出与CCD信号的对应关系。设计了如下的程序: <BR>　　LOP:MOV P1,#0EH <BR>　　NOP <BR>　　NOP <BR>　　NOP <BR>　　CLR P1.1 <BR>　　MOV P1,#0BH <BR>　　NOP <BR>　　NOP <BR>　　JBC P1.1,LOP <BR>　　在程序中,执行完第一条指令后P1口输出时长为2μs的数据0EH,在其后的循环程序较多的使用了单机器周期指令和空操作指令,最后一条指令是双机器周期指令,这条指令既输出两个机器周期的0BH,又返回了循环程序。由TCD142D时序图可知,1061个移位脉冲周期后就要脱离循环,而进入下一过程,因此在程序中可以采用中断技术。把单片机内部的定时/计数器置成计数方式,计数初值设为1061,把Φ1的输出接至计数器输入端,对Φ1信号的下降沿进行计数。在计数器计满1061后便自动向单片机申请中断。 <BR>　　三、总结 <BR>　　用单片机产生的CCD驱动信号,在硬件设计上只需要在单片机的一个口的四位输出加上电平转换电路后接往CCD对应管脚.结构简单、可靠。其软件设计由于采用了循环程序及中断技术,总共只需要30多条指令,十分简单,这样产生的移位脉冲频率可达到200kHz左右,符合线阵TCD142D的工作要求。对于不同型号的线阵CCD,只要适当调整时序及程序即可得到需要的驱动时序。 <BR>　　参考文献: <BR>　　[1]朱永金,成友才.单片机应用技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007 <BR>　　[2]苏波,王纪龙,王云才.线阵CCD驱动电路的研究[J].山西师范大学学报,2002,16:13-18