正文 微機原理教學中幾個問題的探討(1 / 3)

摘要:隨著計算機科學的發展和教學改革的深入,教師在微機原理課程的教學中遇到了一些新問題。文章對課程的定位和目標、傳統與現代的關係、內容與課時的矛盾、理論和實踐的協調以及研究性學習等幾個問題進行了探討。

關鍵詞:微機原理;傳統與現代;內容與課時;理論和實踐

北京大學微機原理課程是信息科學技術學院計算機係為全校理科院係開設的一門主幹基礎課。它不但是信息科學技術學院計算機專業和智能科學技術專業本科生的必修課,而且是該學院電子學專業和微電子學專業的核心選修課及數學、物理、生命科學、環境科學及元培學院等院係學生的選修課[1]。

隨著信息科學技術的不斷發展和社會對人才要求的提高,學院對本科生課程體係進行了改革和建設。微機原理課程在改革中出現了一些新的問題和矛盾。筆者根據親身實踐,對下述問題進行探討。

1課程的定位和目標

在四年的學習中,信息科學技術專業的本科生除了要掌握數學、物理、電路和計算機四大基礎知識,學習相應的專業基礎和專業課程外,更重要的是建立係統的概念,學會站在係統的角度分析和解決問題。對於電子專業學生,則要求了解掌握以CPU為核心的電子係統。在選修微機原理前,學生已經學習過電子技術和相關電路知識,要分析和設計電子係統,還必須學習兩個新的知識點:微處理器和相關接口技術,這正是微機原理的主要內容。該課可以將微型計算機係統作為電子係統的實例講授,強調學生建立電子係統的概念。

因此,微機原理課程的定位是:計算機專業硬件基礎課程群(電子技術基礎、電子技術基礎實驗、微機原理、微機原理與接口技術實驗、計算機組織與體係結構和計算機組織與體係結構實驗)中一門重要的專業基礎課程,在學生由電路到係統的學習過程中起到承上啟下的作用。

課程的目標是:使學生從理論和實踐上掌握微型計算機的基本組成、工作原理及典型接口技術,建立微機係統整體概念,具有運用微機技術進行軟、硬件設計開發的堅實基礎,具有分析解決實際問題的能力和創新意識[1]。

2正確處理傳統與現代的關係

計算機科學發展迅猛,新技術層出不窮,因此微機原理課程教學對基礎性、先進性和前沿性都有很高的要求[2]。教師在教學中需精心設計課程內容體係,正確處理傳統與現代的關係。

大學基礎課程教學不同於專業技術培訓,必須強調基礎。作為專業基礎課程,微機原理教學內容組織的指導思想是:從基本概念、基本分析方法和基本能力的培養入手,在保證基礎的前提下,吸收計算機技術發展中湧現的新技術,科學合理地更新課程內容,保持先進性和時代性。

具體到課程內容組織,主要分為微處理器和I/O接口技術兩大部分。英特爾公司生產的係列微處理器在微機中應用最廣,從1971年的“4004”到現在的“Itanium”;I/O接口電路也由原來的分立器件到現在的“南橋”、“北橋”套片,可選的內容非常廣泛。

在教學實踐中,筆者貫徹基礎是根本的原則,選擇英特爾 8086 CPU為微處理器部分主要內容,詳細講解其BIU和EU架構、管腳信號、總線時序、指令係統、分段技術及流水線技術等;I/O接口部分以並行接口、串行接口和定時器/計數器接口為例,重點講解I/O接口的基本原理及典型電路。這種內容組織有利於學生對微機基本原理的學習,避免糾纏於高端CPU等一些技術細節中,衝淡基礎知識的學習。

在保證基礎的前提下,我們也將現代微機係統中具有代表性的新技術合理引入到教學中來。筆者在課程中介紹了英特爾高性能微處理器的Cache、超標量流水、虛擬存儲器、分支預測、PCI總線和多核處理器等技術,不僅開闊了學生的視野,也為他們以後的學習和研究作了鋪墊。