時間：2023-06-04 10:46:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機硬件技術基礎，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞EDA技術;硬件基礎課;教學改革
中圖分類號:G642文獻標識碼:B
1引言
在計算機科學技術飛速發展的今天,EDA技術帶來了全新的硬件設計理念與結構體系,其應用領域越來越廣泛。歐美國家工科大學普遍要求計算機專業學生必須掌握一種硬件描述語言,國家教委指導委員會提議:“EDA技術是電子技術類教學改革的重要方向”。作為計算機學科的硬件基礎課程,“電路與電子學”、“數字邏輯與數字系統”的教學內容,應有意識地將EDA技術和PLD器件納為教學計劃,將EDA工具貫穿整個教學過程,這樣才能保證教學內容緊跟前沿技術的發展,有利于培養學生創新能力與綜合素質。
2重構教學內容
EDA技術分為三個層次,如圖1所示。將EDA技術引入教學內容時,必須按照此層次循序漸進,與之相應的課程體系結構如圖2所示。當完成該課程體系的學習及相關實驗后,學生應該能掌握現代計算機系統設計原理和方法,具備熟練應用相關軟硬件工具的能力。要在學時不變甚至減少的硬件基礎課教學中引入EDA技術,就必須根據專業學科的特點,在傳統內容與新技術、理論教學與課堂實踐中進行優化側重,對教學內容進行重構。
(1) 重構“電路與電子學”(大一下學期)。
計算機專業“電路與電子學”教學內容的廣度、難度可以比電子工程專業稍弱,但如果加大EDA的教學內容,則同樣可以提升學生的電路設計能力。因此,課堂教學刪除了部分傳統內容,去掉了支路電流法、回路電流法、三相電路、半導體器件導電原理、反饋的方框圖計算法;精簡了阻容耦合放大電路(包括多級放大)、小信號動態圖解法、差分電路分析等內容。
根據專業特點,相應加強了直接耦合放大電路、電流源電路和系統穩定性的教學內容。此外,增加了20學時的Multisim仿真及電路設計實驗課,學生在課余時間完成設計和仿真驗證,在有限的實驗室課時內只進行硬件的接線、調試工作,這樣既節約了課時,又提高了學生的動手能力。EDA技術與傳統硬件實驗相結合,提供了一種全新的實驗教學體系。通過訓練,學生基本掌握了設計-仿真D實際的現代模擬電路設計方法,為下一步可編程邏輯器件的學習打下基礎。
(2) 重構“數字邏輯與數字系統”(大二上學期)
隨著技術的進步,90%以上電子產品采用了數字技術,這個領域的一般教科書都因摩爾定律而縮短了它的適用期。因此,“數字邏輯與數字系統”課程必須舍棄一些陳舊內容用以講授新知識、新方法。課堂教學刪除了門電路、555電路、中規模集成芯片和觸發器的內部電路、狀態化簡、編碼技巧、異步時序、可編程器件PLA、PAL、GAL應用等內容;精簡了卡諾圖和布爾代數化簡等傳統手工設計方法。
教學中始終強調外部邏輯功能和時序特性的描述與分析,突出EDA技術和數字邏輯功能模塊的設計,增加了數字系統的設計與優化、可編程邏輯器件CPLD/FPGA的原理與應用、有限狀態機理論等內容。在教學中以邏輯代數與VHDL語言并行為基礎,依據整體“自頂向下”,細節“自底向上”的教學模式。整個課程中的用例多取自于計算機基本邏輯部件,如譯碼器、運算器、移位器、計數器,直到存儲器、控制器,最后給出數字系統的實例DCPU的邏輯構成。通過該課程的學習,初步建立了CPU的設計理念,為將來“組成原理與結構”、硬核嵌入式系統(ARM、MIPS)、軟核嵌入式系統(NiosII)的學習奠定基礎。
為鞏固基礎知識,實踐教學首先安排中小規模集成芯片的應用性實驗,而不是簡單驗證,如用三態門構成總線,用譯碼器設計端口尋址電路,用74LS163、74LS148及七段發光二極管實現計數顯示電路等。之后,安排基于EDA技術的邏輯功能模塊的設計,如用FPGA/CPLD實現譯碼器、加法器、計數器監視電路等。為進一步培養學生的實踐能力和創新能力,在大二結束的小學期里,安排有三周的課程設計,要求用EDA技術完成五個綜合性實驗,包括頻率計、電子鐘、鍵盤掃描電路、交通信號燈控制器和數字音樂播放器。實踐課都是開放式的實驗環境,可自主選擇器件,實現設計方案,改變了計算機硬件基礎課“按圖接線、查線排故、測看結果”的實驗過程。此外,嚴格的實驗驗收制度及考核標準,如考核工具是否熟練使用,設計方案是否靈活多變等,都有效減少了設計抄襲現象的發生。
3EDA教學點設置
EDA技術所涉及的內容較多,對于計算機專業的學生,學習掌握軟件工具的能力很強,EDA工具的使用只需要給學生相關內容的PPT即可,不用額外花費課時講解。但是,如何根據專業學科特點,在有限的課堂教學中將EDA技術合理切入到理論教學中,使兩者有機地融為一體卻是至關重要的。
(1)Pspice/Multisim仿真平臺切入到“電路與電子學”課程
通常,在理論教學完成一段時間后才會有相應的實驗教學,這樣導致學生當時在課堂上被激發出的興趣及靈感逐漸消退。在“電路與電子學”課堂中及時切入EDA仿真平臺,既可以增加學生對知識的感性認識,活躍課堂氣氛,又能夠將教學中的難點用直觀的圖形和曲線表述,降低教學難度,加深對理論概念的理解,起到了事半功倍的作用。在該課程中,仿真平臺的切入點有以下四處:
第一,在直流分析中通過EDA仿真平臺確定戴維南等效電路。首次介紹Pspice/Multisim時,應當讓學生對仿真軟件產生極大的興趣,可以在講仿真的前一次課中埋下伏筆,布置一道有難度的課后習題,使學生先進行分析。上課時使用EDA仿真,當瞬間分析出戴維南等效電阻和端口開路電壓時,學生們都非常驚奇。此后,當遇到難題,或對答案產生疑問時,利用EDA工具仿真就成為了習慣。當然,仿真軟件絕不能代替理論分析,要求作業中必須有分析步驟就可以保證這一點。
第二,根據我校的特色,考慮到通信系統中諧振電路的重要性,在交流分析中,仿真了諧振頻率特性曲線,幫助學生理解掌握品質因數、帶寬、諧振頻率三者之間的關系。
第三,在放大電路一章中,利用EDA仿真軟件易于改變電路參數值的特點,觀察電路在不同靜態工作點下產生的非線性失真。實踐證明,雖然教學內容精簡了小信號動態圖解法的理論分析,但學生依然能很清楚地掌握電路參數的變化對放大性能的影響。
第四,仿真RC正弦波振蕩器電路,觀察輸出由小到大起振并穩定在某一幅值的全過程,觀察反饋電阻Rf對輸出波形的影響。若Rf值稍大,電路不起振或振幅較小;Rf值稍小,則出現非線性失真。這種直觀的圖形加深了學生對信號發生電路的理解和對運放構成的非線性應用的認識。
(2)VHDL/QuartusII 切入“數字邏輯與數字系統”課程
關鍵詞：計算機；硬件技術；思考
前言
硬件是計算機的重要組成部分，而硬件技術的發展決定著計算機系統的技術水準與完善水平，對國內計算機網絡行業發展產生重要影響。在計算機的硬件組成看，運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備是主要構件，在計算機運行過程中，發揮其獨特的作用。通過對計算機硬件技術的發展與完善，其技術水平得到明顯的提高。在學習計算機硬件技術知識內容后，我能夠對該技術有著進一步的了解和認識，并進行深入的思考。
1計算機硬件的構成及作用
軟件設施、硬件設施是構成計算機的重要部分，以硬件為例，其構成也相對較為復雜，對計算機的有效運行發揮著重要作用。首先，運算器，能夠對計算機數據信息進行加工與處理，借助控制器，可以與存儲器之間相互轉換數據信息。這是CPU的重要部件，對數據計算發揮著重要影響，也是決定計算機運行效率的關鍵。其次，控制器，相當于計算機系統的控制指揮中心，與運算器共同組成中央處理器，可分析系列指令，并根據指令而發出控制命令信號，促進計算機各部件的協調工作。可見，控制器如同人體的大腦或中樞神經系統，對計算機的正常運行發揮重要作用。再次，存儲器，相當于記憶裝置，能夠對用戶的保存信息讀取。通常，存儲器是由主存、輔存兩部分組成，計算機運行的程序和數據信息內容大多在主存儲器中存儲。最后，輸入和輸出設備，是實現計算機與人交互的重要部件［1］。
2計算機硬件技術分析
2．1開發技術：當前，開發技術主要表現在嵌入式硬件平臺開發方面。該平臺為嵌入式微芯片提供工作場所，借助處理器和系統設備，使其能夠正常運作。對于嵌入式的計算機硬件，由嵌入式處理器、控制器、數字信號處理器等組成，可將計算機硬件的工作效率提升層次。其中嵌入式控制器發揮重要作用，其在單片機的內部芯片中具有諸多功能，如集成總線、脈寬調制輸出等，不僅能夠降低控制器的成本，而且其體積下，有利于計算機朝著為控制的方向發展。在計算機開發技術水平提高中，相關技術人員應加強對數字信號處理器的開發力度，縮小其體積，同時也加強其工作能力，達到提升計算機硬件整體性能的目的［2］。
2．2加速技術：近年來，計算機硬件加速技術得到廣泛的應用，能夠提高計算機的處理速度。加速技術主要有：Huffman算法、XML、像素光照計算、CUDA等硬件加速技術，利用硬件模塊代替軟件算法，能夠發揮影響速度快的優勢，對數據信息內容進行快速處理，達到提高計算機工作效率的目的。計算機硬件加速技術研究中，可借助芯片、處理器等硬件元件，用以解決CPU的諸多問題，減小CPU的壓力，使其能夠運行其他程序。就我國計算機的發展趨勢看，硬件加速技術是計算機硬件技術未來發展的重要方向，技術人員能夠在該方面有著突破性進展，有利的促進我國計算機技術的發展進程［3］。
2．3硬件存儲技術：從存儲技術看，是計算機得以在社會眾多行業領域中有著廣泛應用的重要技術支持，伴隨計算機技術水平的提高，存儲技術也逐漸實現突破。目前，常見的計算機硬件存儲技術主要包括：首先，DAS技術，其存儲設備在連接裝置的作用下，可以直接連接計算機，具有操作簡單、成本低廉、性能良好的優勢和安全性低、擴展性差的劣勢。其次，NAS技術，這是專門為網絡數據的存儲而開發和研究的新型服務器，具有獨立的PC服務器，盡管其擴展性能良好，但數據傳輸速度并未達到理想標準，而且在使用過程中，單點故障相對較多，對計算機正常運行有影響。最后，SAN技術，可以形成存儲網絡，其擴展能力較強，而且數據信息的傳輸速度十分快，但應用該技術的成本相對較高，且對技術水平的要求更高。
2．4故障診斷技術：在計算機硬件運行中，可能發揮故障，相關人員應對故障加以合理的定位及檢測。為能夠及時開展故障診斷工作，可設置自動診斷的程序，只需要在數據生成系統、診斷控制系統的條件下，方可實現。在此過程中，相關人員構建故障模型，進行硬件數據測試，并輸入精準的數據，在計算機硬件內部創造“詞典”，在計算機硬件發生故障時，則啟動自動診斷程序，針對相關數據而形成一份初步診斷報告，供技術人員參考。隨著科學技術水平的飛躍發展，計算機體積越來越小，但其構件越趨復雜多樣，增加故障診斷難度，通過發展故障診斷技術，可以提高計算機硬件故障診斷工作的效率，這對計算機技術的發展有利［4］。
2．5運行維護技術：運行維護技術是計算機硬件技術的重要組成部分，通過有效開展計算機的維護工作，能夠使計算機處于正常運行的狀態。就計算機硬件的元件看，主板、顯卡、內存、硬盤比較容易出現故障，一旦故障產生，則影響計算機的運行，因而用戶應定期檢測故障，對硬件部件開展必要的檢查、保養工作，可延長計算機硬件的使用壽命。例如，對于風扇部件，應定期對其進行清潔，避免灰塵積累過多而影響風扇的轉速。另外，機主還應定期檢查內存及做好殺毒工作，為計算機硬件設施提供有利的運行環境。
結論
現階段，我國計算機硬件技術水平不斷提高，有力的推動著計算機事業的發展進程。我學習計算機硬件技術知識的過程中，能夠對計算機硬件技術有更多的理解，有助于為我以后學習計算機知識內容奠定基礎。國內的計算機技術研究道路上，必將以硬件技術知識為依托，從而加大技術研發力度，為國內計算機硬件技術的可持續發展進程創造有利的條件。該技術未來發展中，開發技術、加速技術、存儲技術、故障診斷技術、運行維護技術也將占據主導地位和發揮導向作用。
參考文獻
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關鍵詞：信息化進程；計算機硬件學科；工業化產業；持續自主創新
中圖分類號：TP3-4文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 02-0000-02
Continuous Independent Innovation of the Construction of Computer Hardware Disciplines in the Process of Information
Gong Kun
(Guangdong AIB Polytechnic,Guangzhou510507,China)
Abstract:At present,China's information industry is also in constant rapid development of the process of development of information technology,computer hardware disciplines to join the ranks of its development,and has long adhered to the sustainable development of the innovation concept.This paper first introduces the process of development of information technology,and then analyze the main principles of construction of the discipline of computer hardware innovation,adhere to the last clear exposition of the discipline of computer hardware,the positive measures taken by the continuing innovation in the construction of
Keywords:Information technology processes;Discipline of computer hardware;Industrialization industry;Continuous innovation
一、信息化進程的概況
信息化的概念主要產生在19世紀末二十世紀初，它主要開始應用在財稅的信息方面，國家財政部和國稅總局根據工作實際， 已經構建和完善了政府財政（稅收）管理信息系統，即“金財工程”和“金稅工程”。我國的信息化經過多年的發展以來，財稅信息化建設取得顯著的成績，初步建立起了電子財稅，整體化，以“集中收支”和稅友征管軟件為核心，以大型數據庫為基礎，電子化科學管理，更高效，推動信息化時代的新的篇章。
隨著網絡時代的到來，計算機硬件學科已經不斷的更新換代，并融合到了企業的生產和經營管理中，信息化的進程中計算機硬件也在此發揮著越來越重要的作用，給人們的生活也帶來更多的便利。
從圖表1中我們能看到計算機硬件學科的發展趨勢，同時也反映了信息化的促進作用，為計算機硬件學科的持續的自主創新提供了應有動力。
圖標1：計算機硬件學科的發展趨勢
二、計算機硬件學科建設要遵循的原則
（一）創新發展原則
創新發展是轉型升級新動力。要學會對信息化創新發展的學習，要堅持計算機硬件學科創新的發展原則，以創新發展來促進計算機硬件的學科建設、為計算機的學科建設的提供更好的創新的原則和理念。
（二）低碳發展原則
低碳發展是構建工業化產業發展的必備因素。把節能減排作為信息化與工業化融合的重要切入點，加快低碳發展原則的不斷深入、計算機硬件的學科建設發展也會不斷的推進，逐漸完成低消耗、可循環、可持續計算機硬件學科建設歷程，保證信息化高速發展進程中的計算機硬件的不斷持續發展的步伐。
（三）智能發展原則
智能發展是現代企業生產的新體系。如何把智能發展原則更好的貫徹到計算機硬件學科建設中，是我們應該努力做到的事情。加強智能化的發展為企業發展提供了更多的智力支持和智能保證。計算機硬件的要持續發展就必須堅持智能發展原則。
（四）和諧發展原則
和諧發展是推動計算機硬件建設的有利環境。要認真的發展企業的引導作用，指引企業將計算機硬件建設作為企業發展策略的重要組成部分，要切實的發揮和調動方方面面的作用，保證和諧原則的落實。提高信息化進程中計算機硬件建設發展的步伐。
三、計算機硬件學科建設長期發展的措施
（一）推進創新“兩化”深度融合
推進創新“兩化”深度融合是堅持自主創新長期發展的措施之一，要建立創新“兩化”深度融合的工作機制，完善企業的計算機硬件設施，合理的對企業的計算機硬件系統進行升級，堅持中央企業首席信息官制度，完善企業計算機硬件的領導機構，構建和諧的有效的企業計算機硬件學科機制。不斷地鼓勵國家的各個企事業單位計算機硬件機制的合理的創建，要不間斷地指引國家的各個企事業單位，根據自己地區的特殊情況確立計算機硬件系統的完善。引導和支持民營企業的創新“兩化”深度融合。堅持自主創新長期發展，就要推進創新“兩化”深度融合，才能更好的加快計算機硬件建設明天發展的歷程。
（二）開展典型示范工作
開展典型示范工作是計算機硬件學科堅持自主創新長期發展的措施之二。在國家新型工業化產業示范基地建設中，圍繞改造提升傳統產業，加強開展典型示范工作。特別是發展生產業和促進計算機硬件學科的發展，推進“兩化”深度融合典型示范發展的路線。組織開展以促進“兩化”深度融合為主題的活動，大力宣傳各地區、各行業和典型企業的成功經驗和有效做法。積極通過媒體、網上展示和博覽會等形式擴大推廣計算機硬件學科的范圍和深度。
（三）完善計算機硬件學科體系
完善計算機硬件學科體系是堅持自主創新長期發展的措施之三。要積極的組織，行業的計算機硬件學科培訓和發展計算機硬件學科的規劃和計算機硬件學科建設的實施、系統運維和專業培訓為一體的計算機硬件學科創新發展體系。發展和完善一批面向工業行業的低成本、安全可靠的計算機硬件學科建設平臺。組織實施企業計算機硬件學科建設，提升行計算機硬件學科建設中的解決方案。開展“兩化”融合帶動國產硬件發展試點示范工作。堅持自主創新長期發展，就要完善計算機硬件學科建設體系，才能更好的加快計算機硬件建設信息服務的健全發展。
（四）培養創新性人才
培養創新性人才是計算機硬件學科建設的持續自主創新的必要前提。不同的時代造就不同的人才，在現代計算機普遍高速發展的時代，伴隨著信息技術的不斷更新發展，有些企業提出了人才培訓的措施，不斷的培養創新性人才，使其為企業的經濟有新的發展。科學修訂信息領域國家職業技能鑒定標準，積極推進行業職業技能鑒定工作和高技能人才選拔工作。鼓勵開展信息技術聯合創新、應用示范、人才培訓和評估認證等領域的國際交流與合作，支持國內相關組織和企業參與相關領域國際標準的制修訂。
（五）強化信息化和生產業的融合
強化信息化和生產業的融合，就要建立實用、高效的計算機硬件學科數據庫等公共服務項目，提高資源共享的計算機網絡平臺。鼓勵企業工業化生產的規劃發展，企業要加對工業化生產的引導。推動計算機硬件的在工業化生產中的應用。合理的整合計算機硬件學科建設的資源，完善信息化和生產的融合，不斷的發展數控系統、制造執行系統、保證信息化市場的為計算機硬件設備發展中提供更多信息技術來源。強化信息化和生產業的融合也會為計算機硬件學科建設的持續自主創新提供更好的技術支援。
（六）推動計算機硬件學科建設發展
推動計算機硬件學科建設是信息化進程中的持續自主創新的主要任務。強化計算機硬件學科建設規劃方案，提高計算機硬件學科建設中的培訓，其是為了更好地推動計算機硬件學科建設，完善計算機硬件學科建設的發展。計算機硬件學科建設的持續自主創新的服務功能相對落后，要明確對其計算機硬件學科建設發展方向，大力支持計算機硬件學科建設，在服務領域的技術的廣泛運用，以此同時，要規范信息化領域服務的招投標行為，為計算機硬件學科建設的持續自主創新提供一定的信息支持和保障。
（七）不斷強化物聯網的使用
積極推動云計算和物聯網應用是計算硬件技術研發取得突破，積極面向新的國際化發展和經濟發展的不斷的需求、不斷地為推動云計算和物聯網的應用提供了發展平臺。主要針對基礎設施、工業化發展、物流事業各個領域的應用，進行物聯網應用示范。提高物聯設置、智能技術、傳感器等其他的應用系統的研究以及其產業化。積極推動云計算和物聯網應用，為計算機硬件學科建設的持續自主創新奠定基礎。
四、總結
信息化進程中計算機硬件學科建設的持續自主創新，我們以工業的信息化發展為例，提出了創新“兩化”深度融合推進機制、組織廣泛開展典型示范工作、加快發展和完善行業信息化服務體系、加強人才隊伍建設和國際交流、加強信息化與生產業融合發展、加強信息化與生產業融合、加快和規范信息服務業發展、積極推動云計算和物聯網應用等七個方面的措施。隨著信息化進程的推進，創新能力成為高層次人才的必備的基礎素質。學校作為高層次人才的培養基地，要重點對人才的培養建立計算機學科建設，只有具備了一流的學科水平，才能培養和造就高素質的創造性人才，才能促進相關學科的科學技術水平的研究；為了計算機學科建設在信息化進程中創新的持續發展，就必須認真的遵守計算機硬件學科建設的原則，就必須采取堅持自主創新長期發展的措施，才能更好的為計算機硬件學科建設的不斷持續發展。
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關鍵詞：計算機維護；硬件維護；維護原則；維護方法
1計算機硬件全面維護的原則
計算機硬件全面維護的原則有很多，以下從做好日常清潔工作、秉持由易到難原則、優先進行外部維護、保持電壓電流穩定等方面出發，對于計算機硬件全面維護的原則進行了分析。
1.1做好日常清潔工作
工作人員在計算機硬件全面維護時首先應當做好日常清潔工作。維護人員首先應當在具體檢測之前進行清潔工作。其次，根據大量的維護工作實際來看，在計算機維護過程中如果環境存在著一定的問題則很有可能會對于計算機硬件及相關設備造成嚴重的影響，例如高溫、污漬以及灰塵等因素的影響是不容忽視的。與此同時，維護人員在做好日常清潔工作時應當以全面的清潔工作來為接下來的工作奠定良好的基礎。
1.2秉持由易到難原則
工作人員在計算機硬件全面維護時應當秉持著由易到難的原則。維護人員首先需要做到由簡單到困難，然后從一般到特殊來進行維護工作。其次，維護人員可從簡單故障著手來找到故障發生的原因,然后再逐層的進行深入排查。與此同時，維護人員在秉持由易到難原則的過程中應當優先考慮大概率的故障問題和普遍性或共有性的故障問題,然后再進一步的考慮小概率故障問題，從而能夠有效的提升維護工作的靈活性。
1.3優先進行外部維護
工作人員在計算機硬件全面維護時需要優先進行外部維護。維護人員首先應當考慮計算機外部設備，然后再對主機外設故障進行排查。其次，在許多計算機維護的實例中我們可以發現計算機硬件維護過程中外設故障問題很容易忽略掉。因此這意味著維護人員在開展具體維護時應當先考慮外部設備的故障問題及其可能性，并且在外部設備檢測完成以后再考慮主機中的故障問題可能性。與此同時，維護人員在優先進行外部維護的過程中需要對于主機進行全面的檢測與維護，從而能夠在此基礎上確保整個計算機的正常運行。
1.4保持電壓電流穩定
工作人員在計算機硬件全面維護時應當注重保持電壓電流的穩定性。維護人員首先應當認真的考慮電源與靜態故障發生的概率。其次，維護人員應當對于靜態故障進行分析，然后在此基礎上再考慮其可能存在的動態故障問題，從而能夠避免觸電事故和硬件設備損壞等問題的出現。
2計算機硬件全面維護的方法
計算機硬件全面維護的方法許多諸多內容的有效支持，以下從做好系統還原工作、增強主機維護力度、硬盤與光驅維護方法、顯示器的日常維護、鼠標鍵盤維護方法等方面出發，對于計算機硬件全面維護的方法進行了分析。
2.1做好系統還原工作
工作人員在計算機硬件全面維護時首先應當做好系統還原工作。計算機維護人員首先應當加強對具體維護方法的研究。其次，計算機維護人員如果使用系統本身所帶的系統，則其還原方法主要表現在以下操作程序上，因此這意味著維護人員只有熟練的掌握還原軟件的使用方法，才能夠做好相應的系統還原工作。與此同時，維護人員在做好系統還原工作時應當選擇“安全模式”按鈕進入安全模式狀態，然后在進行接下來的操作，從而能夠確保維護操作的安全性與可靠性。
2.2增強主機維護力度
工作人員在計算機硬件全面維護時應當著眼于增強主機維護力度。工作人員首先應當盡可能地避免隨意的熱拔插，從而能夠切實的保證設備持續接觸和防止靜電。其次，工作人員如果不注意安全方面的事項則很容易造成主板細小設備的損壞。與此同時，工作人員在增強主機維護力度的過程中應當對于板卡表面、接插件以及散熱扇等部件予以及時的清潔。在擦拭過程中工作人員一定要注意避免在主機的內部殘留各種雜物，以免發生短路故障并且還需要注意不能使接線與風扇等運動部件相接處，從而能夠以防接線對風扇運行造成影響并且切實的減少電磁干擾出現的概率。
2.3硬盤與光驅維護方法
工作人員在計算機硬件全面維護時需要選擇合適的硬盤與光驅維護方法。眾所周知硬盤與光驅的維護方法很多。維護人員在對這些方法的選擇與挑選過程中應當考慮到光驅的數據信息和硬盤存儲設備的實際情況，例如硬盤對計算機用戶而言非常重要，由于其非常的脆弱，因此應當加強維護和保養。其次，由于大量的灰塵也會對激光頭的功能產生嚴重的影響，因此這意味著維護人員在進行全面維護的過程中應當保證光驅的清潔性，例如維護人員可以利用棉簽蘸取少量的酒精進行擦拭，激光頭一定不能沾酒精，然后通過細心的擦拭后，就能夠減少灰塵對于光驅使用壽命造成的不良影響。
2.4顯示器的日常維護
工作人員在計算機硬件全面維護時需要做好顯示器的日常維護工作。維護人員應當清醒的認識到如果顯示器上的灰塵太多，則不僅會影響顯示效果，而且會對使用者的視力造成損傷。因此維護人員在對顯示器進行維護時最為重要的就是做好防塵工作與除塵工作。其次，工作人員可以在顯示器上外加一個防塵罩來進行簡易的防塵工作。與此同時，維護人員在顯示器的日常維護過程中需要確保除塵工作具有專業清潔工具的支持，而不能夠簡單的用水貨酒精進行擦拭，這主要是因為水的清潔效果并不明顯，而酒精則會對液晶顯示器產生腐蝕傷害。因此維護人員需要以專業的設備來提升顯示器維護的有效性。
2.5鼠標鍵盤維護方法
工作人員在計算機硬件全面維護時應當選擇高效的鼠標鍵盤維護方法。維護人員首先需要對于鍵盤的彈性進行相應的測試，在這一過程中維護人員需要注意不要讓異物掉到鍵盤縫中，并且要避免將水等液體灑到鍵盤之上，容易引起短路。其次，此外維護人員應當將其放在光滑的桌面上、保證其平整度和清潔性。與此同時，維護人員在進行鼠標鍵盤維護的過程中當出現故障問題時，可以拆開檢查，通過清洗嘗試解決之，從而能夠有效的提高鼠標與鍵盤燈電腦重要配件的使用壽命。
3結束語
計算機硬件全面維護需要維護人員具有豐富的維護技巧，因此技術人員在進行計算機硬件的全面維護時應當著眼于顯示器、主機和其他配件的維護，從而能夠在此基礎上提升計算機維護工作的全面性。
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關鍵詞：計算機硬件；實驗教學；創新人才；教學改革
文章編號：1672-5913（2013）03-0046-04
中圖分類號：G642
0 引言
計算機硬件實驗主要面向軟件工程、信息安全等專業開設，它是計算機硬件實驗教學體系中最為重要的教學內容之一。通過計算機硬件實驗，學生可以掌握計算機硬件設計、制作、調試、運行維護等多方面的技能。學生利用VHDL以及波形圖等對實驗結果和中間環節進行調試和驗證，可以訓練自身對計算機底層技術的創新技能，培養嚴謹的科研作風。
隨著電子設計自動化（EDA）和可編程邏輯器件（PLD）技術的快速發展，國內外高校普遍采用硬件描述語言進行邏輯設計，實現在計算機上進行功能仿真，最后下載到編程邏輯器件中進行測試。哈爾濱工程大學于2005年在黑龍江省率先引進了單片大規模FPGA來實現計算機硬件實驗教學，這種方法將使實驗過程從“驗證為主”轉變到以“設計為主”，有助于提高學生的硬件設計能力。
目前，計算機硬件實驗的突出特點是仿真實驗軟件系統過于復雜。從編程到測試，再到實時測試的過程過于繁瑣，學生不易掌握。教師往往需要花費大量的課時，講解QUARTS軟件的基本使用方法以及FPGA實驗平臺的結構原理，這就大大降低了計算機硬件實驗的教學效果。
互動式計算機硬件實驗教學將主要研究如何通過多媒體教學手段以及教師學生互動交流等方式，使學生在脫離實驗室的環境下，快速掌握軟件系統及硬件平臺的使用技巧，提高計算機硬件實驗教學質量和學生培養效果。
1 國內外現狀、水平與發展趨勢
目前，歐美發達國家的理工科大學計算機專業普遍重視硬件類課程實驗，要求學生必須掌握一種硬件描述語言，會使用先進的EDA工具進行硬件設計、驗證和測試。美國、日本、新加坡等國早在20世紀90年代初期，就開展了有關互動式輔助實驗教學的研究。利用多媒體、教師個人網站等多種電子交互手段，提高教師知識傳授和學生間技術交流的效果，達到課內外同步教學的目標。
互動式實驗教學主要解決大量基礎知識的講授以及基本技能問題驗證占用有限課時的問題，目的是有效降低教師的教學負擔，提高學生的學習效率。日本、韓國在互動硬件實驗教學上具有豐富的經驗，在多所高等學校進行推廣，如日本北海道大學、韓國釜山大學等均建有獨立的互動實驗門戶或交互系統。
我國的計算機實驗教學發展相對較晚，近年來，隨著大批實驗教學示范中心的建設以及高校對實驗教學方法改革與研究的逐步重視，包括清華大學、北京大學、上海交通大學在內的許多高校都陸續開展了對互動式實驗教學內容的研究。目前我們將重點闡述如何通過互動實驗教學方式，縮短學生理解基礎知識、熟悉設備使用的時間，最終獲得理想的教學效果。
2 實驗教學體系
2.1計算機硬件實驗的重要性
嵌入式系統以應用為中心，以計算機技術為基礎，因其軟硬件可裁減，已受到歐美發達國家的廣泛關注。哈爾濱工程大學依據當今國際電子設計業對人才培養能力的普遍認同標準，集中強化學生嵌入式開發技術技能的培養。
為此，我們為計算機科學與技術及相關專業勾畫了以數字邏輯實驗為基礎，以微機接口實驗為終結的，包含計算機硬件實驗、計算機部件實驗以及計算機組成實驗為一體的計算機硬件實驗教學課程群。要求本科生從大學第四學期到第七學期硬件實驗內容不斷線、銜接連貫、層次提高；強調各門課程明確分工、分層次培養學生的獨立組織硬件實驗的能力、軟件仿真驗證能力和測量儀器使用能力。
計算機硬件實驗是該課程群針對軟件工程、信息安全等專業設置的，實驗內容緊緊圍繞計算機組成原理，兼顧VHDL描述語言、數字邏輯有關組合、時序邏輯電路的有關知識；每個實驗項目都是一個獨立的實驗單元，可進行獨立設計和測試，同時，所有的實驗單元又能夠組成一個有機的整體，完成一個基本模型機的設計和實現。
基于上述原因，哈爾濱工程大學計算機實驗教學中心（下簡稱“實驗中心”）選用GW-48系列SOPC/EDA實驗開發系統進行計算機硬件實驗教學。學生利用實驗開發系統完成一系列基本單元實驗和模型計算機綜合設計實驗，掌握計算機各個部件的功能和設計方法，也更加直觀地掌握計算機各主要部件的工作原理。實驗開發系統不但使學生更加深刻地理解了計算機組成原理理論知識，而且還能使他們在VHDL語言、EDA軟件工具和FPGA的應用方面獲得大量實用的技術。
2.2“三化結合，四個并舉”的實驗教學理念
“三化結合”的教學理念：構建軟硬件一體化實驗環境有利于培養學生軟硬件綜合素質，實驗平臺綜合化有利于培養學生的綜合設計能力，實驗內容系統化有利于培養學生的系統化設計思想和能力，為較好地實現“理論教學注重基礎，實踐教學注重能力，創新教學注重個性”的目標打下了堅實的基礎。
四個并舉的教學理念：
1）工學并舉。
工程教育與經濟建設相結合，按照工程教育專業認證要求調整實踐育人目標；按照卓越工程師培養計劃建立面向校企合作的實踐育人體系。
理論教學與工程實踐相結合，修訂2009版人才培養方案，加強理論課程與實踐課程內容的相互融合，打造科學合理的實踐育人平臺。
科學研究與社會服務相結合，以ACM人才培養實驗班為依托，培養拔尖人才，打通進入科研實驗室的科學研究模式；提高科技創新普及率，增加學生接觸社會、服務社會的鍛煉機會，提高社會實踐能力。
開辟提高實踐教學辦學水平、推動區域經濟快速發展的“三結合”辦學道路。
2）點面并舉。
以數字邏輯實驗為例，實驗分為三個階段：①組合邏輯實驗階段采用虛擬實驗環境與現場器件驗證操作相結合方式；②時序邏輯實驗階段采用實際器件操作與理論研究相結合方式；③創新設計階段采用自主設計與教師指導相結合方式。不同的實驗類型和階段，采用不同的授課方式和教學設備資源。
3）教研并舉。
將科研資源有機融合，科研實驗室、創新實驗室全部面向學生開放，遴選科研團隊教師納入兼職教師序列，研究生助教充實教學輔助力量，科研方向助力推動科技創新，提高學生的科學研究水平；積極開展面向教學輔助系統的科學研究，開設MATLAB等科研工具與科研方法的實驗教學課程，鼓勵學生參與科研實踐，使學生了解科技最新發展，提升學生科學研究和科技創新的能力。夯實教師隊伍和教學質量工程建設，教學科研相互促進，共同推動實踐教學發展。
做到“教學-科研-創新-服務”一線牽，從教學中發現問題，并凝練問題；在創新中探索問題，并剖析問題；以科研來處理問題，并解決問題；由服務來普及“問題”，并消除“問題”。
4）建改并舉。
以軟件工程、計算機科學與技術、物聯網工程和信息安全四個專業為依托，分別建設國家工程實踐教育中心、實驗教學基地、工程師培養基地、校企聯合實驗室、實習實訓基地等。
加大計算機實驗教學平臺建設力度，特別是文化平臺的建設，設立圖靈文化長廊、計算機歷史展廳、計算機技術展廳以及實驗中心宣傳展廳，強調“格物窮理、知行合一”的辦學思想。
面向軟硬件實驗課程，開展實驗教學改革，開展虛擬實驗教學開放系統建設、物聯網技術綜合實驗系統建設和創新實驗基礎與實踐課程建設。
面向創新實踐活動及教學，與科研密切聯系，結合科研方向，依托計算機科學與技術、軟件工程兩個一級學科，設立集成科研團隊技術優勢的創新平臺，即物聯網技術創新平臺、網絡與信息安全創新平臺、機器人技術創新平臺、軟件工程創新平臺和ACM/ICPC創新平臺。
2.3計算機硬件實驗項目設計
由于計算機硬件實驗主要面向計算機科學與技術以外專業開設，參與實驗的學生絕大多數未學習數字邏輯等基礎課程。為此，按照計算機硬件實驗課程群的整體安排，考慮到知識點的傳承，我們制定了由邏輯電路到重要部件，最終回歸基本模型機的項目設計思路。具體內容見表1。
3 互動式實驗教學
3.1互動式實驗考核方式
實驗內容和實驗方法的多樣性決定了考核方式的多樣化，考核方式應能真實地反映學生的理論水平和實驗技能水平。為此，課程組提出了“3+5+2互動式實驗成績考核方式”。其突出特點在于將“生寫師查、生做師察、生疑師答”三種交互方式貫穿于整個實驗考核過程中。
1）生寫師查。突出預習在實驗教學中的作用，預習成績占總成績的30%，預習報告是學生對于教師所教授理論知識理解和掌握程度的直觀體現。教師查看預習報告，有針對性地指導學生實驗，從而提高了實驗教學質量。
2）生做師察。實驗操作和數據收集是實驗教學的中心環節，占總成績的50%。教師通過現場觀察和抽查的方式，對學生的動手能力進行全面考核，包括：①是否遵守實驗規則；②設計能力；③分析、解決問題能力；④對理論設計的實現能力等。
3）生疑師答。實驗報告是實驗教學成果的總結，它反映了學生對科學實驗的概括總結能力，占總成績的20%。對于學生的疑惑和操作難題，教師有必要進行針對性解答和輔導。
上述多角度的師生互動方式，考核了學生的真實水平，提高了實驗教學的整體質量，達到了實踐創新的培養目標。
3.2互動式虛擬實驗教學平臺
互動式實驗教學的目標是：①減輕教師繁重的教學指導任務，提高師生互動頻率和次數，提高實驗教學質量；②降低設備使用的冗余時間，加強實驗的靈活性和創新型，實現高素質創新人才的培養目標。由此，互動式虛擬實驗教學平臺應運而生。
互動式虛擬實驗教學平臺是以虛擬現實為技術基礎，結合計算機硬件實驗課程建立起來的，以加強師生互動、挖掘學生創新潛能、節約實驗經費為目的。教學平臺依托于校園網絡環境，可以解決實驗設備資源不足、實驗室開放與日常學習任務沖突等問題，實現最大負荷情況下的多人數在線虛擬實驗。
互動式虛擬實驗平臺內部運行結構如圖l所示。該教學平臺不受場地和教學課時限制，學生可根據自身基礎，完成任何基于虛擬元器件的邏輯電路，并在FPGA平臺上給予實現。借助于該教學平臺，教師能夠靈活考查學生對于實驗原理的掌握程度、實驗操作的熟練程度以及技術創新的拓展程度。
3.3互動式實驗教學改革反饋
為了檢驗互動式計算機硬件實驗教學內容的改革效果，實驗中心對全校159名學生進行了“互動式計算機硬件實驗教學效果”調查問卷。
從統計結果可以看出，89.5%的學生通過實驗完全理解了相關理論知識；91.2%的學生可以熟練運用有關的科學實驗方法，92.6%的學生能獨立完成或在教師提示下完成應用系統設計，96.2%的學生認為實驗教學對考研或就業有較大幫助；94.3%的學生通過實驗課程的學習，認為教學內容和課程設置合理，能滿足需求。很多學生反映新修訂的計算機硬件實驗教學內容注重能力培養，加強了老師與學生的溝通，特別是增強了對創新能力的培養，使其終生受益。
【關鍵詞】計算機 硬件組裝 硬件維護 關鍵技術
隨著社會發展以及信息技術不斷進步的基礎上，計算機成為生活與工作中的必需品。但是計算機使用中，經常會出現一些問題，需要不斷提升計算機組裝與維護等的技術，才能更好的實現計算機技術的應用。在計算機運行中，計算機硬件是其重要的運行設備，怎樣對計算機中硬件設備組裝以及維護是當下計算機應用中非常重視的問題。不斷提升計算機硬件組裝與維護技術，推動計算機的發展。
1 計算機硬件組裝技術概述
計算機在我們生活中的應用非常廣泛，同時在工作中以及生活中計算機技術的應用提供了很多的方便，計算機是一種利用網路信息技術支撐下的設備。計算機硬件是計算機運行中的重要動力，計算機的硬件主要是根據電子以及電子原件、計算機系統等，計算機主要是由這些機械內容組成，這些計算機硬件大部分為物理裝置，將這些物理裝置全部集中在一起組合計算機硬件。計算機中的主機箱以及各種外部設置等，都是計算機硬件中的一部分，并且在主機箱的內部包含各種主板以及在內存、硬盤驅動器、電源等，這些是構成主機箱的重要部件，再者是電腦的顯示屏以及基本的鼠標以及鍵盤等，利用主機箱中的連接口將這些設備連接起來，實現計算機的正常運行。
2 計算機硬件組裝具體步驟
計算機的\行需通過對硬件的組裝實現，在硬件組裝過程中，需要根據具體的組裝程序以及組裝的固定步驟實現，在計算機組裝過程中主要分為以下步驟：
首先需要根據計算機的主機箱為中心展開，將計算機主機箱的箱蓋打開，利用螺絲將主機箱的主板與機箱之間進行固定安裝，同時將電源進行安裝，機箱需要依靠電源才能實現運行，因此電源非常重要。在電腦主機箱的機箱內側設有安裝的螺絲孔，根據螺絲孔的數量準備螺絲，對其進行安裝。在安裝過程中，一定要保證安裝電源的風扇需要在電腦機箱的外側，這樣才能發揮出計算機機箱風扇的散熱功能。緊接著是對CPU進行安裝，CPU的安裝需要根據主機箱中的具體進行安裝，值得注意的是計算機中的CPU是主機箱的核心運行硬件，這種CPU在形態上比較特殊，不僅做工精細，并且非常脆弱，因此在進行組裝過程中，必須根據具體的位置進行細心的安裝，一定要防止大力的安裝，這樣會造成嚴重的CPU損害。計算機主機箱中具有自身的散熱器，但是在CPU運行中，因為CPU本身熱量就比較大，在運行中更是會產生很多的熱量，因此在安裝過程中一定要在CPU的背后安裝上散熱硅膠風扇，同時將小風扇放在螺絲或是機箱蓋的掛鉤上。與此同時，為了保證風扇電源的穩定，將其自身的電線與計算機機箱的主板進行連接。
其次是計算機硬件中內存的安裝，內存的安裝需要將其放在主板的插槽中，為了更好的實現內存的安裝，主板的插槽設計期間在兩邊設計出掛扣，主要的目的是能夠穩定的固定住內存條。但是在內存條安裝過程中，一定要將內存條與插槽之間的邊緣對其，這樣能夠進一步保證內存條的垂直。內存條安裝之后需要對硬盤進行安裝，硬盤是驅動計算機運行速度的重要設備，在安裝硬盤的過程中，一定要保證硬盤與主機箱之間的固定，利用螺絲將其固定在機箱的前端，并且，根據電腦機箱的距離進行合理設置，將其中的計算機硬盤數據線以及硬盤的電源線等連接在主機箱電源中，保證計算機硬盤功能的發揮，更夠更好的對計算機數據以及計算機數據的讀取。
最后是計算機安裝的主機顯卡，顯卡主要是根據計算機機箱中的主板上，根據卡槽的位置將其壓在卡槽中，并且進行固定。接下來是對計算機硬件中的控制線進行安裝，控制線對計算機主機箱的指示燈以及開機鍵以及重啟鍵、機箱主板的接口等進行控制，并且根據正負極進行科學的區分。在主機線安裝之后再對機箱的外部設備進行安裝，外部設備主要包含顯示器、鼠標以及計算機鍵盤、計算機音箱等，最后在進行電源的安裝，安裝完電源之后保證計算機正常運行之后，在對系統等進行操作。
3 計算機硬件組裝的故障維護
3.1 硬盤維護
計算機在運行過程中需要硬盤作為基礎才能正常工作，但是在計算機管理中硬盤也是最容易出現故障之一，在正常的計算機硬盤出現故障期間，主要是對其直接更換即可，但是在很多時候，直接將計算機硬盤更換掉是不能理想的解決其中存在的問題，需要根據實際的硬盤問題進行分析與研究，探索出最理想的狀態。根據不同的問題，進行不同的分析。很多時候計算機在運行中會出現扁平信號線或是計算機電源接觸不良等現象造成計算硬盤出現問題，若是遇到這種狀況就需要根據故障，首先關閉計算機的主機箱，將其打開之后進行詳細的檢查，檢查其中是否存在電源接觸不良或是電源有沒有出現脫落等現象，檢查計算機機箱中的驅動器能否正常運行，在進行不斷詳細查看之后在對硬盤進行處理。
3.2 CPU維護
計算機中的CPU太短的時間或是使用過長的時間都會對CPU造成影響，若是計算機CPU出現故障，不能得到及時的處理，將會嚴重影響到計算機的正常運行，甚至還會導致計算機出現死機或是報廢等問題。在正常情況下，只要確定CPU出現問題就一定要及時進行處理，首先是對散熱器進行處理，一定要保證計算機的散熱器正常運行，以及CPU背部的散熱器正常運行。并且還需要對計算機中的CPU散熱器灰塵等及時清理，防止因為灰塵太多影響風扇的正常運行。再者是計算機若是工作時間比較長，承受的壓力也會比較重，因此散熱器在長時間工作下，散熱功能受到影響，CPU的使用壽命也會減少。散熱器對CPU具有重要的作用，根據CPU出現故障的原因實施對癥下藥，這樣才能更從根本上推動計算機的正常運行與維護。
4 結束語
總之，計算機是我們生活與工作中非常重要的設備，逐漸成為我們的生活必需品，熟練掌握計算機硬件組裝以及維護是保證計算機運行的重要措施，根據對計算機硬件的詳細了解與掌握，更好的提高對計算機的維護。
參考文獻
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關鍵詞：計算機硬件；設計安全；策略分析
雖然我國自改革開放以來，各項技術不斷的發展的進步。但是當前計算機發展側重于軟件技術，對于硬件的設計安全問題，并沒有過多的考慮，這就造成計算機硬件和軟件的發展不在一個層面上，而且硬件的整個安全性問題會影響到計算機的正常使用，所以僅僅是發展軟件技術是遠遠不行的，沒有計算機硬件作為載體軟件就沒辦法運作，這對計算機今后的發展非常不利。現階段希望部分計算機相關的設計人員，能將工作的重點轉移到硬件的安全設計上，保證軟件技術和硬件安全同時進行，這樣也對計算機在今后的順利發展打下堅實的基礎，本文計算機硬件的安全問題進行舉例研究，并對計算機安全設計進行理論分析，希望能夠對計算機硬件的安全設計有所幫助，以下內容僅供參考。
1 計算機硬件所面對的安全隱患
隨著計算機應用的普及，計算機的安全問題受到廣泛的關注，對于現階段的計算機硬件系統當中主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個邏輯部件，計算機的輸入設備和輸出設備的安全問題我們不做過多討論，計算機運行當中最重要的三個部件控制器、存儲器和運算器影響著整個計算機的系統運行。在計算機硬件系統中，CPU（中央處理器）、硬盤等處理系統的安全設計問題是關注的重點，計算機硬件的安全性主要包括信任度、信息內容的隱私性、版權管理等多個方面，主要體現在外部對于計算機硬件的影響，今年來信息泄露問題是有發生，攻擊者以直接或間接的方式獲取計算機的信息資料，或是損壞其內部的處理系統造成計算機的整體癱瘓的狀態，這樣對于計算機的安全非常不利。隨著使用人群的增多，計算機的硬件安全問題，也會由于使用者的操作失誤，造成整體的硬件系統癱瘓，或是信息外泄的現象，這樣對于計算硬件的安全問題也會產生一定的影響。
2 計算機硬件安全的概述
對于計算機的硬件的主要的設計安全，是對于內部信息的安全問題考慮。主要的信息安全就是對于信息的處理、應用和保密三個部分的設計安全，同樣使用這對于計算機的安全問題也會造成一定的影響，這就需要在一方面加強使用者的安全意識，也就是避免使用盜版的軟件或是瀏覽不安全的網站，這樣就能在基礎上保證計算機的信息安全。再加上相關設計人員對于信息網絡安全的控制這樣就能夠充分保證硬件的安全問題。
3 計算機硬件的設計安全現狀分析
3.1 計算機硬件的設計安全發展現狀
現階段計算機的設計安全問題，主要體現在傳輸信息的安全以及計算機內部的安全防御。首先對于傳輸信息的安全，由于計算機屬于龐大的網絡信息終端，使用者通過計算機作為媒介瀏覽網絡的信息，由于網絡信息數量較大，而且涉及范圍較廣，人們在獲取到信息的同時也會有一定的安全問題，這其中在現實生活中較為常見的就是，網絡病毒的侵入，造成計算機硬件安全隱患問題。主要通過人們平常瀏覽信息網頁的時候，部分惡意病毒就會通過網絡入侵到使用者的計算機當中，主要就會造成一定的信息泄露情況。
上述問題隨著現階段技術的發展，通過相關殺毒攔截軟件可以解決，但是在部分殺毒軟件當中也會存在一定的安全隱患問題，下面就是針對內部的安全防御問題進行討論，現階段的計算機內部安全防御軟件多種多樣，不同的軟件開發公司針對不同的計算機系統進行相應的設計，但是在安全防御軟件在防御過程中，對于病毒信息庫沒有升級更新或是其他原因，造成無法識別信息是否具有危險，這樣就造成內部的防御系統受到損壞病毒入侵導致信息泄露的情況發生。
3.2 計算機硬件的設計安全分析
對于現階段的計算機的硬件設計，這要針對于計算機的應用功能和節約成本的相關問題，對于安全的設計較少，在目前的網絡環境當中，計算機的硬件安全設計主要針對木馬病毒的惡意侵蝕系統的問題，木馬病毒能夠攻擊原始芯片，并產生一定的惡劣問題，導致整個計算機系統的癱瘓，會是芯片的內部信息泄露，所以計算機硬件的安全設計直接影響了硬件的安全性和整個系統的正常運行。
4 計算機硬件設計安全的策略分析
4.1 做好內置安全確認工作
內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用PUF技術和EPIC技術通過電路設計方式來保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠采用PUF技術后得到芯片變異了的PUFID，經過EDA工具編譯后得到物理版圖，先前得到的PUFID與加密后的IC數據信息合成得到校驗密鑰，接著可以在IC的物理版圖中預先選擇關鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關的工作人員可以保證計算機硬件的設計安全性。
4.2 檢測外置輔助安全
對于目前的檢測外置輔助安全問題，隨著技術的更新和發展，新階段采用的RAS技術也就是遠程訪問服務，利用遠程操控的方式，結合可信的密鑰管理，并配合其內部的公開密鑰和私用密鑰對加密芯片的相關信息存儲到標簽電路當中，私用的密鑰一般存儲在密鑰存儲其內，對于外部安全問題主要是密鑰存儲器產生作用。
4.3 在計算機硬件研發中注重安全設計
在計算機硬件的安全設計過程中，不單單要注意技術層面的保護檢測，更要注意其他方面的問題，比如設計理念、工作側重點和設計人員等。在計算機硬件的研發進行時，質量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計。
4.4 在計算機硬件設計安全中注重創新技術
社會的不斷發展和進步，對于現階段的計算機硬件安全設計應該考慮到當前網絡大環境信息多樣化的問題，網絡信息不斷的更新當中，之所計算機硬件的安全設計會出現許多問題，是因為相關的設計設計人員對于當前的信息網絡沒有完全掌握，從而使當前的計算機硬件安全設計無法滿足社會的需要。尤其，對于計算機硬件設計安全應當注重創新，也就是跟隨當前的網絡環境，掌握網絡信息發展趨勢，并且對于計算機硬件的安全設計做出一定的改善，建立健全計算機安全信息系統，利用科學技術手段對于計算機硬件的安全性做最大程度的提升，從而有利于計算機的使用和今后的發展。
結束語
通過以上的敘述，對于計算機硬件的安全設計有一定的了解，為了保證計算機的信息安全問題，需要對計算機硬件的安全設計進行多方面的考慮，掌握網絡發展方向，做好內部系統的更新維護工作，再加上日常生活中相關人員對于網路的安全維護，這樣就能夠保證計算機今后的硬件系統的安全與穩定。只有保證計算機硬件信息的安全，再加上軟件技術的發展，才能夠使我國的計算機技術水平穩步提升，從而有利于今后人們的安全使用。
參考文獻
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關鍵詞：計算機硬件；專業人才；培養
計算機硬件類專業人才是計算機行業所需的專業人才類型之一，其主要是培養熟悉計算機內部結構、計算機內部工作原理、操作系統、計算機網絡等，具有獨立承擔計算機硬件的設計、應用的應用型人才，但是長期以來各高校中計算機硬件類專業發展明顯落后于軟件類專業，在培養目標、課程體系、教師教學等各個環節中都存在著一定的問題，因此有必要對當前計算機硬件類專業人才現狀進行分析，以更好地指導實踐中人才培養。
1當前各高校計算機硬件類人才培養現狀
計算機硬件類人才培養是高校計算機專業人才培養的重要方向2_--，也是適應當前社會發展的現實需要，但是當前各個高校在硬件類人才培養的過程中普遍地存在著一些問題，這些問題的存在也較為嚴重地影響了硬件類專業人才培養質量的進一步提高，主要表現于以下幾點。
1.1培養目標模糊，缺乏特色
高校中培養的計算機專業人才一般分為2類：一類是軟件方面的專業人才，主要從事相關的計算機軟件開發與維護、程序編寫等偏軟件人才，如各類軟件工程師等。另一類是偏硬件方面的專業人員，主要從事計算機硬件方面的結構、工作原理、計算機硬件方面的設計與開發工作。當前我國高校在計算機硬件類專業人才的培養目標的制定上人才定位模糊，專業特色不明顯，在實際的人才培養過程中“廣而不精”，學生在硬件方面的專業知識不足，尤其是實際動手能力較差，不能很好地勝任計算機硬件方面的專業工作。
課程設置缺乏科學性和針對性。培養目標的不明確直接導致硬件類專業的課程設置缺乏科學性和針對性，計算機相關專業是一門發展較快的專業門類，其課程體系的設置應時刻緊跟計算機軟硬件方面的技術而不斷更新和發展，以便更好地服務于專業人才的培養。當前各高校中的計算機硬件類課程體系更多地面向計算機類的相關專業，如軟件開發、計算機通信、自動控制等等計算機專業中的各個相關專業，而缺乏專門針對硬件類人才的計算機硬件課程體系的設置，使得硬件類專業的課程體系缺乏針對性和科學性，同時不少高校的硬件類課程內容較為陳舊龐雜，課程與課程之間在知識結構、內容等方面缺乏聯系和銜接，沒有及時更新現有的硬件類課程內容，課程脈絡較為模糊，影響了硬件類人才培養質量。
1.2學生硬件動手能力不足
計算機硬件類專業所學的知識理論性較強，應用范圍廣，與實踐聯系十分緊密，因而對學生的實際動手能力要求極高，硬件類專業要培養的就是有較強的硬件設計、開發等方面的實際技能的應用型人才，硬件類專業的人才培養特點決定了其需要在相關實訓設備、人員配備、資金等方面有較大的投入，為提高學生的動手實踐能力奠定基礎，然而當前高校在硬件類專業人才的培養過程中或多或少地忽視了學生實際動手能力的培養，突出表現在實驗室設備不足、相關的人員不到位、理論教學和實踐教學體系協調性缺失等情況，較為嚴重地限制了學生硬件方面實際動手能力的提高。
1.3師資不足，尤以“雙師型”教師緊缺
制約高校計算機硬件類專業人才培養的另一因素是師資因素，沒有高素質的教師就不可能有高素質的學生。硬件類人才培養過程中對學生實踐動手能力的高要求需要有一支既精通理論又擁有硬件動手操作能力的教師隊伍，然而當前高校中硬件類專業的教師大多來自各高校畢業的碩博人員，其特點是理論知識豐富卻缺乏相關的實踐動手能力，這也在一定程度上影響了教師對學生實踐動手能力的指導，長期的理論灌輸也使得學生的專業熱情降低，影響了培養質量。雖然不少高校也注意到了應培養和招聘更多的計算機類“雙師型”教師，但是受制于工資待遇、教師編制等現實性因素，高校硬件類專業教師師資建設依然任重而道遠。
2改進高校計算機硬件類專業人才培養的措施
面對當前計算機硬件類專業人才培養過程中存在的突出性問題，有必要采取有效措施進一步改進當前硬件類專業人才培養現狀，提高培養質量，筆者認為應著重從以下幾個方面著手。
2.1明確培養目標
培養目標作為高校教育活動的出發點和歸宿，不僅深刻地影響教育者和受教育者個人，而且也影響到整個高校和社會的發展，對課程設置、教學活動等方面具有直接的指導作用和統籌作用，因此改進高校計算機硬件類專業人才培養現狀應首先從培養目標入手，應對當前高校中計算機硬件類專業人才培養目標模糊不清、缺乏特色的問題予以清理，明確硬件類專業人才的培養目標是培養熟悉計算機內部工作原理，專業從事計算機硬件類的設計、技術開發、維護等方面的實際工作的人才，要和軟件類人才區別開來，明確硬件類專業人才培養定位，使得學生畢業之后可以獨立從事硬件類方面的專業工作，擁有較高的實踐動手能力。
2.2根據硬件類專業人才培養目標優化和改進課程設置
課程設置作為學生學習本專業知識的重要載體，其科學性、針對性如何，直接關系到培養目標能否順利實現。面對當前計算機硬件類專業課程設置不合理、針對性不足、結構冗余、內容落后的現狀，應根據計算機硬件類的最新發展趨勢和硬件類人才培養目標來重構硬件類專業課程體系，設置覆蓋硬件類專業內容從基礎課程、核心課程到創新課程的縱向分層體系，明確基礎課程、核心課程和創新課程各自的功能和內容，形成3類課程之間相互協調、相互促進的課程體系；在課程內容方面，依據計算機硬件方面的最新發展趨勢和硬件類專業人才培養的總要求，合理充實現有的硬件類課程體系的內容，促使課程內容緊跟時展，夯實硬件類專業人才培養的課程基礎。完善后的計算機硬件類課程體系大致如表1所示。
2.3完善現有的硬件類實踐課程教學體系
完善實踐教學體系應成為今后硬件類人才培養改進的重點，因其在硬件類人才培養質量的過程中有著核心和基礎性的作用，在實踐教學過程中，教師應堅持促進學生在知識、能力以及創新素養等協調發展的理念，以培養學生實際的動手能力為核心，在實際的教學環節中，由于種種主客觀方面的原因，實踐教學在硬件類人才的培養過程中的重要性被降低甚至有所忽略，因此在今后應著力于推進硬件類人才培養的實踐教學改進，培養具有扎實的實踐動手能力、創新意識和創新能力強的硬件類專業人才。高校應積極采取措施，推進硬件類專業學生積極參加各種校內外實訓計劃、頂崗實習等，實行工學結合、校企合作、頂崗實習的人才培養模式，從校內和校外2個方面提高學生實踐動手能力。校內方面，加大對學生硬件類實驗硬件建設的投入、師資配備，在課時分配、課程評價等方面向實踐教學傾斜，鼓勵學生積極參加各類硬件類的競賽活動等；校外方面，積極與相關企業建立合作關系，拓展校外學生實訓基地，鼓勵學生利用寒暑假等時間進入企業進行頂崗實習等，因地制宜地提高學生的實際動手能力。
2.4加強師資建設，擴大“雙師型”教師隊伍在計算機專業教師隊伍中的比例
師資隊伍建設是高校人才培養的重要一環，教師素質的高低對學生素養的影響是不言而喻的，因此高校應重視加強硬件類專業教師隊伍的建設問題。―方面，針對現有的教師，應鼓勵他們積極通過各種途徑提高實踐技能，定期對教師進行專業培訓，鼓勵相關教師進入相關企業，參與相關產品的研發、設計等工作，鼓勵有條件的教師積極申報相關課題、研究項目等，提高自身實踐技能；另一方面，完善現有的教師招聘標準和教師評價辦法，通過提高待遇等措施吸引擁有計算機硬件方面學科背景和專業背景的“雙師型”人才進入高校任教，充實高校計算機教師隊伍，提高教師群體整體專業素養水平，以更好地服務于教學。
一、研究教學方法多樣化的必要性
教學方法是教師和學生為了實現共同教學目標，完成共同教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。它包括教法和學法兩個緊密相聯的方面，由于教學對象、教學內容、教學手段、教學條件與教學環境的多樣性，根據教學規律的要求，教學方法也應具有多樣性和靈活性，應因材施教、因時施教、因情施教。“教無定法”是現代大學教學方法的特征之一。下面從教學內容、教學環境、教學對象和教法幾個方面分析《計算機硬件基礎》課程采用多樣化教學方法的必要性。
（一）教學內容方面
隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展，新的計算機技術及其相關產品層出不窮，如多核處理器等，這些產品均反映出了計算機組成原理與系統結構等方面最新而且成熟的前沿理論與技術。為了使教學內容緊跟新技術的發展，教師對教學內容和實驗條件不斷進行補充和完善，如擴充了計算機硬件的最先進的知識，如分支預測技術、超標量執行技術、微機的流水線操作技術、高速緩沖器技術、虛擬存儲器技術（分段存儲管理技術和分頁存儲管理技術）、浮點數據處理技術和高速總線傳輸技術等，使學生不僅掌握了基礎知識，同時激發了學生學習新知識的興趣。這樣既保證學員對基礎知識有系統性的理解，并與計算機技術發展的最新水平和趨勢相適應，既遵循了教學管理要求，又努力體現了“基礎性、系統性、實用性和先進性”統一，為了增強學生的直觀性和好奇心，就必須采用多種靈活的教學方法，如演示法、練習法和實驗法等。
（二）教學對象方面
由于我院非計算機類專業很多，不同專業的學習基礎差別很大，在教學中必須考慮教學對象，考慮不同層次學生的特點，選擇恰當的教學方法，才能充分調動學生的學習積極性。如對我院“2006級電氣工程及自動化專業”的學員，由于他們已經對數電/模電內容已經有了全面的掌握，對電路有很好的基礎，因此在教學中啟發學員自己搭建實驗平臺，增加創新實驗的機會，依據學生的學習和解決問題的能力，因材施教，采用不同的教學方法，教學效果必然提高。
（三）教學環境方面
目前我院的教學設施得到了飛快的發展，教室都配有電腦、大屏幕、投影儀、音響等多媒體設備，電腦聯接校園網，能夠實現音頻、視頻、動畫和課件播放。校園網具有千兆速度，在校園網上基于軍隊院校網絡教學應用系統平臺，能夠實現全課程網絡教學或多媒體教學。計算機硬件實驗室始建于2007年，在隨后的幾年中，學院投入大量建設經費，使本課程相關實驗設備達到100余套，滿足一人一組教學實驗要求。為此，教師必須改變傳統一部教科書、一支粉筆、一塊黑板和幾塊電路板的教學方式，充分利用現有的教學環境，提高教學效果。
（四）教師的個性要求
教學方法是多種多樣和豐富多彩的，教師在教學活動中對不同教學方法的程序和特點要做出全面的、科學的分析，根據自己的習慣、條件、教學設備、環境、學生的特點來選擇教學方法，充分發揮個人的優勢。例如，同樣一節課的內容，因老師不同可能選擇不同的教學方法：有的選擇發現法；有的運用學導式；有的采用問題探索法；有的選用“疑、讀、導、練”教學方法，有的綜合各種方法之長等。教師根據教材內容、學生的特點、個人的善長，得心應手地運用某幾種教學方法，才能達到理想的教學效果。
二、教學方法多樣化的實現途徑
在上述理論分析的指導下，為了提高教學效果，增強學員的學習興趣，教師從實驗環節、多媒體課件、網絡和科研轉化等幾個方面對該課程的教學方法多樣化進行了改革和創新。
（一）網絡實驗平臺的建立
為了提高《計算機硬件基礎》課程的教學效果，除了開展傳統教學模式外，我們搭建了網絡化實驗平臺，通過這種新型的教學方式，不僅把知識和技能傳授給學生，而且培養了學生的興趣，激發學生的學習積極性，培養學生掌握和運用知識的態度和能力，提高學生的創新能力和實踐動手能力，并使每個學生都能得到充分的發展。通過該平臺，一方面教員可以將多媒體信息表現和處理技術運用于網絡課程講解和知識學習各個環節，使網絡教學具有信息容量大、資料更新快和多向演示、模擬生動的顯著特征，這一點是有限空間、有限時間的傳統教學方式所無法比擬的；另一方面，學生也可以自主、創新地學習。網絡化教學打破了時空界限，只要有網絡的地方，學生就可以隨時上網學習。并可根據自己的時間自由調節自己的學習進度。避免了傳統教學的平均性進度原則。如在我們所設計的《計算機硬件基礎》課程的網絡化教學中，學生可以通過測試系統對自己學習的內容進行測評，網絡系統給其提出建設性的學習計劃，學生隨時可以根據自己的水平和建議進行相關內容的學習。這種模式也體現了因材施教的原則，提高了個別化學習效果，學習較好的學員，可以進行探索式的學習方式。如在學習相應芯片的基礎上，進一步研究分析芯片的編程結構和工作原理，掌握如何通過編程使多個芯片相互配合，設計綜合性的實驗，然后進行模擬調試。學生在此過程中建構起雄厚的知識基礎，增強了有效解決問題的能力和技巧；另外，通過該方式也增強了“教”與“學”之間的交互性。學生在學習中可以通過利用課件、信息資源及智力工具進行學習而產生互動，也可以通過與在線教師對話而產生互動，學生之間還可進行交流討論，實現實時全交互。
（二）多媒體教學課件的增強
計算機硬件課程內容龐雜、涉及面廣、概念抽象、工作原理復雜和實踐性強。學生在學習的過程中往往感到不易理解，難于掌握。很多同學學完本課程，只是通過背誦記住了幾個基本概念和原理，并沒有真正理解和掌握計算機系統中各個部件的組成和工作原理；沒有掌握處理器指令系統的精華思想和編程技巧；也沒有真正理解計算機系統是如何協調工作的，這不便于學生形成計算機系統的分析、設計、使用和維護方面的能力。因此為了提高教學效果，必須改變傳統的黑板加粉筆的教學手段，而是將文字、圖像、聲音、動畫、視頻等多類型、多種格式的媒體形式信息進行融合，以便學員更加直觀、形象地理解。如在講解8253/8254可編程計數器/定時器芯片的6種工作方式時，不是一些簡單的圖片和文字，而是采用動畫技術，當輸入控制字后，可以清晰觀察到在不同方式下OUT信號的變化，以及在門控信號GATE控制下，不同方式下的時鐘脈沖波形，這樣不僅使教學內容生動起來，而且增加了學員的注意力，使學生清晰看到不同方式的區別，明白了各種方式的功能和適用場合。
（三）講授方式的多樣化
講授本課程時，沒有采用填鴨式、滿堂灌的教學方法，而是注重啟發式教學，調動學生學習的積極性和主動性，如在進行實驗之前，讓學員收集相關的資料，利用學生閱讀教材、學生實驗和觀察以及實驗測定等教學方法，并在分析研究和處理資料與數據時，常采用討論、談話、問答、練習和講解等方法。另外為了提高教學效果，還常配合以多媒體工具和各種直觀教具。
（四）注重轉化科研成果
教師在教學過程中，注意到了一些科研項目提供的基本實驗和開發環境與課堂教學的相關性，在對科研項目添置適當器件和改善設備的基礎上，將其應用于教學實踐，不僅大大改善教學硬件條件和手段，也顯著提高了教學效率和效果。為此，教師特別注重了兩個方面的問題：首先是實驗平臺的結構規范化研究，確定一種“開放式”架構，以方便系統的搭建以及完成之后仍可進行重組和變更；其次是模塊標準化，在硬件環境、系統功能、程序設計等方面形成“可組合”功能。因此，整個實驗室采用“多功能”和“寬口徑”的方式，在主要面向本科生進行基礎實驗的的同時，亦可服務于研究生和部分教師，使其完好率、利用率均得到了較大的提高。
三、結論
總之，在《計算機硬件基礎》課程教學過程中，教師根據課程的教學任務和要求，結合教學的具體內容，以提高教學效果為原則，利用學校現有的教學設施，通過采用多種教學方法，不僅把知識和技能傳授給學員，而且培養了學員的興趣，形成了以學員為中心的生動活潑的學習局面，以先進的理論創造性地組織教學，充分發揮了學生的創造性思維學習和能動性，顯著提高了該課程的教學效果。。
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關鍵詞：信息產業；價格指數；特征回歸法；IT經濟價值
中圖分類號：F416.672文獻標識碼：A文章編號：1003-4161(2007)03-0118-03
如何正確地將每期投入變動分解為物量變動與價格變動，是評價計算機硬件投入經濟價值的重要問題。這種分解通常通過建立價格指數，將每年投入按選定基年平減，以消除價格變動對投入變動的影響。我國目前沒有公布計算機硬件投入價格指數，這一數據的缺失，成為研究我國計算機投入價值的一大障礙。
Wyckoff1995[1]研究提出：各國計算機硬件投入價格變動存在較大的差異，導致這種差異的主要原因是各國不同的價格指數統計方法。基于Wyckoff的研究，Schreyer2000[2]提出以投入價值評測參照國的價格統計方法為基礎，外推被研究國的價格指數。Schreyer2000與Colecchia2003[3]對OEDC各國IT投入經濟價值測量結果表明，以這種方法構造的價格指數，可以有效控制被研究國與參照國之間價格統計方法的差異，提高測量結果的可比性。作為IT投入量占世界一半以上的IT大國（劉樹成2000）[4]，美國將是我國未來計算機投入價值評價的參照點。因此，本文根據Schreyer2000的研究方法，建立以美國計算機硬件投入指數為基礎的外推指數模型，利用中美兩國1986～2004年相關數據①，構造我國這一時期的計算機硬件價格指數。
1． 外推價格指數模型
美國計算機硬件投入價格指數構造的核心是利用特征回歸方法（Hedonic method）控制計算機硬件投入的屬性變化對價格變動的影響。特征回歸法由Griliches1961[7]提出，該方法將價格統計單位由單位產品轉化為單位屬性，假定每一屬性都是一個單獨市場，通過獲取單位屬性的價格回歸推導投入品價格。這種價格統計方法可以有效剔除質量變化導致的價格變化，只剩下由市場供求引起的價格變化，即價格指數構造中的“純價格”變化。美國經濟分析局1985年開始采用這種方法計算美國計算機硬件投入價格指數，并在同年倒推了美國1972～1984年基于特征回歸法的計算機硬件投入價格指數（Triplett 1986）[8]。
以美國指數序列變動為參照體，外推我國同類指數序列模型的基本假定是：我國計算機硬件投入指數變化與固定資產投入指數變化之間的差異具有與美國同類數據相似的變動趨勢。基于這一假定，我國計算機硬件投入價格指數模型分為預測值回歸模型與外推投入指數模型。
1．1預測回歸模型
預測值回歸模型通過計算美國計算機硬件投入價格變動（ΔlnPupc,t）與固定資產投入價格變動（ΔlnPuk,t）之間的差，假定二者之間存在某種函數關系，以此作為預測回歸模型。
以（1）式進行剔除年度變動因子的指數平滑回歸，測定兩類資本價格變化差的預測值序列λt，作為外推我國計算機硬件投入指數的基礎。
1．2外推投入指數模型
外推投入指數模型分為測算價格指數變動與計算價格指數兩步。首先將我國固定資產投入價格指數變動（ΔlnPck,t），與λt相加，得到我國計算機硬件投入價格指數變化（ΔlnPcpc,t）。
2．外推價格指數序列測算過程控制
由于我國計算機硬件投入指數序列通過外推法計算，因而測算結論的可靠性，需要對測算過程中的各項外推基礎，包括回歸時間序列（ΔlnPupc,t-ΔlnPuk,t）、預測值序列（λt）及殘差值序列，進行平穩性、獨立性及隨機性檢驗控制。
2．1 回歸時間序列檢驗
對回歸序列的自相關檢驗表明，隨延遲階數的增加，序列的自相關系數很快地衰減向零，因而回歸序列具有平穩性；在一階差分后，序列值之間的相關性檢驗結果也表明各序列值之間獨立，沒有相關性（P值明顯大于0.05）（表1）。
由于預測時序數據平穩，并且為白噪聲序列，滿足隨機性要求，因此，可用該序列預測計算機硬件投入指數變動與固定資產投入指數變動之間差異，作為外推我國計算機硬件投入指數的基礎。
2．2 預測值序列檢驗
對回歸時間序列，進行剔除年度變動因子的指數平滑回歸，所得的預測值序列線型軌跡與原始序列非常接近，表明預測值對真實值進行了很好的跟蹤，反映了真實值的變動（圖1②）。
圖1 回歸序列真實值與預測值軌跡對照圖
預測值雖然對真實值進行了良好的跟蹤，但為保證預測值的可信度，還需要對預測的殘差值序列的平穩與獨立進行檢驗。
2．3 殘差值序列檢驗
隨著延遲階數的增加，殘差值序列的自相關系數在零值附近隨機波動。Box-LjungO~檢驗結果P值明顯大于0.05，表明在95%的置信區間無法拒絕序列為純隨機序列的原假設，因此，回歸所得的殘差序列為純隨機序列（表2）。殘差自相關檢驗的結果證明預測所得的殘差序列平穩隨機，進一步證明回歸所得的預測序列不僅良好地反映了真實值變動，而且具有較高的可信度，因此可基于該預測序列外推我國計算機硬件投入價格指數。
3． 我國計算機硬件投入價格指數序列測算檢驗與分析
可靠的外推基礎是研究結論可靠性的重要保證，然而研究結論的可信度，還需要進一步檢驗外推指數序列對現實經濟現象的擬合。
3．1 我國計算機硬件投入價格指數測算結果檢驗
根據預測值序列，及我國1986～2004年固定資產投入價格指數變動③，利用公式（2）、（3）計算出我國1986～2004年計算機硬件投入價格指數（圖2）。
注：以1986=100，序列值為價格指數的自然對數值；美國數據來自美國經濟分析局（BEA）。
從測算結果看，我國計算機硬件投入價格指數與美國同期數據相比，下降趨勢緩、波動幅度大。波動區域集中在1987～1989年及1991～1995年期間。但指數序列在波動的同時，仍然保持了總體下降趨勢，表明外推的指數序列符合計算機硬件投入品更新換代快，價格下降快的特點。如果指數序列出現的波動與減緩趨勢符合我國同期經濟運行情況，則研究不僅具有技術上的可靠性，而且具有經濟意義上的可信性。
3．2 中國計算機硬件投入價格指數波動原因分析
我國固定資產投入價格指數序列是外推計算機硬件投入指數序列的重要基礎，其波動必然影響測算結果的變動。我國固定資產投入價格采用樣本配對的方法統計價格，以加權的方法計算總的固定資產投入價格指數，反映投入品價格變動的相對程度與趨勢。這種方法與美國固定資產投入價格指數的計算方法大體相同。但基于相同統計方法得到的我國固定資產投入價格指數的波動幅度明顯高于美國同期數據（圖3）。
注：中國數據來自《中國統計年鑒2005》及作者的計算;美國數據來自美國經濟分析局(BEA)，以上年=1。
造成我國固定資產投入價格指數大幅波動的根本原因在于我國同期經濟運行情況：我國在1987～1989年及1991～1995年這兩段時期先后出現過投資過熱，物價上漲過快等經濟運行狀況。1987年我國年固定資產投資熱度加大，物價上漲幅度較大，全年物價平均上漲7.3%；1988年物價水平沒有得到控制，投資熱度引起了生產資料價格的大幅上漲，該年主要生產資料銷售價格總指數比上年上升21.5%；1989年經濟過熱導致了通貨膨脹。在國家壓縮固定資產投資及壓縮社會需求等緊縮的財政政策下，1990～1991年期間投資品價格回落。然而，1992年經濟運行中再次出現固定資產投資規模偏大，貨幣投放增長過猛，生產資料價格漲幅偏高；1993年固定資產投資持續高速增長，投入品價格大幅上升，經濟運行再次出現通貨膨脹。在國家若干政策干預下，1995年固定資產投資過猛的趨勢得到一定程度的控制，投資增幅回落④，投資品價格再次回落，經濟運行再次進入平穩時期。
我國固定資產投資熱，導致了投資品價格上揚，引起了投資價格指數兩段時期的大幅波動。這種波動也影響了測算結果的變動趨勢，使外推的同期計算機硬件投入價格指數表現出相似的變動幅度，具有對同期經濟運行中價格上揚、通貨膨脹等運行狀況良好的解釋能力。外推序列的這種經濟解釋能力，也表明影響指數序列變動根本原因是經濟運行狀況，是經濟運行狀況的反映。而同一時期，美國低通貨膨脹率的良好經濟運行情況也使美國固定資產投入環比價格指數呈現出平穩的變動趨勢。
3．3 中國計算機硬件投入價格指數下跌趨勢減緩原因分析
從下跌趨勢看，我國計算機硬件投入價格指數的下跌幅度明顯低于美國，其根本原因也在于通貨膨脹與投入品價格上揚，對計算機硬件投入價格指數下跌的補償。
受我國同期固定資產投入價格變動趨勢影響，計算機硬件投入價格在1987～1989年及1991～1995年期間價格下落趨明顯減緩。受這兩周期緩減趨勢的影響，我國計算機硬件投入價格指數的下落趨勢明顯低于美國。這一下落趨勢，也反映了同期我國經濟運行狀況：受投資熱及通貨膨脹影響，我國計算機硬件價格雖然保持了下降的趨勢，但部分下落趨勢被投入品價格上揚及通貨膨脹補償，使我國計算機硬件投入價格的下降幅度低于美國同期數據。我國計算機硬件投入價格指數的下跌趨勢，進一步證實了研究結論對同期經濟運行情況有良好的解釋能力，因而研究得到的我國計算機硬件投入價格指數具有良好的可信度。
4.結論
研究使用外推指數法，以美國為研究參照體，推導中國計算機硬件投入價格指數，是數據缺失的情況下，研究我國每期計算機硬件價格變動趨勢的一種方法。由于缺少相關研究，研究所得的數據無法與同類研究比較。但從外推指數各項基礎的可信度檢驗及研究結論對同期經濟現象的解釋能力看，研究結論具有良好的可信性。因此，可以利用研究所得的我國計算機硬件投入價格指數區分我國每期計算機硬件投入變動中的價格變動與物量變動，進一步研究我國幾十年計算機硬件投入的經濟價值。
注 釋：
① 美國數據來源：美國經濟分析局（BEA），包括固定資產投入價格指數與計算機硬件投入價格指數［5］；中國數據來自國家統計局，包括固定資產投入價格指數［6］。
② 預測值先在一階差分的基礎上進行，再根據基年，對差分后預測值進行轉換。圖1中的預測值為后者。
③ 我國統計年鑒中公布了1991年以后的固定資產投入價格指數。1986-1990的投入價格指數利用《中國國內生產總值核算歷史資料：1952-1995》［9］中的固定資本形成指數，采用張軍（2004）［10］計算固定資產投入價格指數的方法計算。
④ 上述數據均來自《中國改革開放以來經濟大事輯要1978-1995》［11］。
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關鍵詞：硬件基礎課程；實驗改革；多元化；一體化
0.引言
計算機硬件基礎課程是所有計算機類或通信類專業所必修的專業基礎課程。當然不同的院校對于計算機硬件基礎課程的開設都不盡相同，但是一般都會包括數字邏輯（或稱數字電路）和計算機組成原理這兩門課程。以湘南學院計算機科學系為例，該系設有計算機科學與技術、計算機科學與技術師范、網絡工程、通信工程4個專業。對于不同的專業，硬件基礎課程的開設也有所不同，例如，通信工程專業還會開設電子與電路這門硬件基礎課程，而網絡工程專業會加開匯編語言課程，而數字邏輯與計算機組成原理卻是所有專業都必修的硬件基礎課程。因此，針對這兩門通用的硬件基礎課程的實驗環節，筆者提出了教學改革方案。
1.硬件基礎課程實驗改革的必要性
湘南學院是地方應用型本科院校，其培養目標是培養適應地方經濟和社會發展需要的基礎扎實、專業突出、實踐創新能力強的應用型高級專門人才。實踐能力與創新能力以及應用型人才的培養在課程的教學過程中主要是注重實驗課程的實踐教學。
實踐出真知，創新源于實踐。如何在實踐教學中培養大學生的創新能力與動手能力一直是各高校關注的問題，也是計算機及其相關專業迫切需要解決的問題，而且也直接關系到學生的就業與發展。
目前IT產業技術日新月異，知識的更新換代比起其他學科更加迅猛。雖然目前從重點本科院校到地方性本科院校，從職業技術學院到中等專科學校都有開設計算機相關專業，但是不管哪種層次的計算機類專業的畢業生，與目前新興IT企業人才需求之間都或多或少存在一定的差距，這個差距主要來源于實踐動手能力。如何盡量地縮短這個差距，讓學生一畢業就能上崗，是實驗教學培養中的一個主要目標。
計算機類學科中的一個基礎就是硬件基礎，在硬件的基礎上才能開發各種軟件，在硬件的基礎上才能有各種網絡或者通信方面的應用，因此學好硬件的基礎課程是整個專業的基石。而如何進一步理解枯燥的硬件基礎知識，如何提高學生對硬件基礎課程的興趣與愛好，如何在硬件基礎課程中培養學生的動手實踐能力與創新能力，都需要從硬件基礎課程的實驗中去尋求答案。為了適應時代的需求，培養出具有實踐創新能力的應用型人才，對于計算機專業中的硬件基礎課程的實驗改革勢在必行。
2.硬件基礎課程實驗現狀分析
實驗教學是計算機硬件基礎課程教學不可或缺的重要組成部分。實驗課程是理論課程的重要補充。對于一些難以理解的理論知識，通過實驗可以讓學生更好地掌握。但是目前，硬件基礎課程的實驗環節還存在著許多的不足，不能滿足課程培養目標的要求，主要表現在以下幾個方面：
（1）實驗課時不足。對于計算機硬件基礎課程，根據硬件技術的發展對于每門課程所能開設的實驗課程數量相對于以前都有所增加，但是實驗課時卻一直沒有變化，顯然課時不足已經影響實驗內容的更新。
（2）實驗內容單一。在傳統的實驗課程中，實驗項目大多是驗證型實驗，設計型和綜合型實驗相對較少，學生只需要根據實驗指導進行操作，然后觀察實驗結果即可，無法調動學生的積極性與創造能力。
（3）實驗方式單一。在傳統的實驗課程中，大多數的硬件實驗課程都是在已經固化好一些所需芯片的實驗面包板上進行的，所有的實驗過程與實驗結果都是固定的，學生能自己更改的部分很少。對此，目前有部分院校在硬件基礎實驗課中引入了基于EDA+PLD（電子設計自動化+可編程邏輯器件）技術的實驗方式。這種實驗方式不僅需要仿真軟件，而且需要掌握某種硬件描述語言，實驗過程相對比較復雜，但比傳統的實驗箱更能發揮學生的設計能力和創新能力，對學生的要求相對比較高。
（4）各門硬件基礎實驗課之間缺少相互的聯系。計算機類專業課程之間都有著或多或少的聯系，特別是硬件課程之間都有著比較緊密的聯系。例如，數字邏輯主要介紹構成器件的基本部件門電路，以及組合電路時序電路等的分析與設計，而計算機組成原理主要介紹計算機的組成部件及其相關原理。計算機組成部件的本質都是一些組合電路或時序電路。因此這兩門課程間有著一些必然的聯系，而在傳統的實驗課程中，這兩門課程的實驗課根本沒有聯系起來考慮，實驗課程設置上也都是各上各的，沒有考慮到相關性。
3.硬件基礎課程實驗改革方案
考慮到上述計算機硬件基礎課程實驗環節的各種不足，筆者提出從實驗內容和實驗方式兩個方面對硬件基礎課程實驗環節進行改革實踐。
1）實驗內容方面。
（1）在硬件基礎課程的實驗項目設置上，減少驗證型的實驗項目，增加設計型與綜合型的實驗項目；在實驗課時上，保證設計型與綜合型實驗的課時量。湘南學院計算機科學系2011版的培養方案中對各門功課的實驗項目都做了一定的調整，并要求保證設計型和綜合型的實驗占所有實驗課時的40%。調整后的培養方案保證了一定數量設計型與綜合型的實驗，有利于提高學生自身的設計能力與綜合應用所學理論知識的能力。例如，在數字邏輯課程的實驗項目設置中，共有16個實驗課時，其中14個為實驗課時，2個為實驗考核課時；在14個實驗課時中，設置了5個實驗項目：實驗一――門電路、實驗二――譯碼器與編碼器、實驗三――半加器與全加器、實驗四――觸發器、實驗五――計數器。其中實驗一、實驗二和實驗四3個實驗項目都是驗證型實驗，并且都只有2個課時；實驗三是組合電路的設計型實驗，給出一定的門電路和特定實驗要求，讓學生自己設計完成一個半加器和全加器的組合電路，占4個課時；實驗五是一個時序電路的綜合性實驗，給出一定的實驗要求，讓學生自己綜合所學知識設計一個計數器，也占4個課時。在計算機組成原理實驗項目設置中，共有16個實驗課時，其中2個為實驗考核課時，而其余的14個課時分給了5個實驗項目，實驗一――運算器，實驗二――存儲器，實驗三――微處理器，實驗四――基本模型機，實驗五――復雜模型機。其中前3個實驗都是單元實驗，也都是驗證型的實驗，每個實驗都只占2個課時；而第4個實驗，是要運用前3個實驗，組合成一臺簡單的有基本計算機功能的模型機，是屬于設計型的實驗，占4個實驗課時；第5個實驗，是在第4個實驗的基礎上，增加一些復雜的計算機功能，組成一臺復雜的模型機，此實驗是綜合型的實驗，占用4個實驗課時。
（2）在現有實驗課時的基礎上，增加各門硬件基礎課程的課程設計環節，以課程設計作為實驗課的一個有利補充和綜合運用。而課程設計的命題可以緊跟當下IT技術的新發展，在課程設計中盡量讓學生接觸最新的技術與應用，也可以讓學生自主選擇感興趣的相關命題，指導其設計與實現。例如，數字邏輯課程設計中可以綜合所學的知識，結合實際應用，設置汽車尾燈控制器、簡單交通燈控制器、電子密碼鎖、智力競猜搶答器等設計課題供學生選擇學習；計算機組成原理課程設計中可以設置多功能ALU設計、RAM故障診斷設計、使用硬連線控制器的CPU設計等綜合應用型的課題供學生選擇。
2）實驗方式方面。
（1）實現實驗方式的多元化。把單一的、傳統的用實驗箱做實驗的方式變為多種實驗方式結合，實現實驗方式的多元化。例如，驗證型的實驗，用實驗箱實現，直觀易懂，而復雜些的設計型和綜合型實驗，試驗箱就有了一定的限制，不能充分發揮學生的自主設計能力。這時，可以考慮使用其他方式來實現。例如，前面介紹的EDA+PLD方式，當然這種方式實現起來比較復雜，還可以考慮用更加方便的電子設計軟件，如Multisim。Multisim是美國國家儀器有限公司（NI）推出的NI電路設計套件，是目前最先進、功能最強大的EDA軟件之一，它可以實現對電路原理圖形輸入、分析、仿真、測試等應用，是一個完整的電路設計和仿真工具軟件。應用Multisim實現數字邏輯實驗課程中的設計型和綜合型實驗是比較簡便和易操作的，而應用Multisim實現計算機組成原理實驗課程中的實驗相對來說比較復雜些，但也是可操作的，文獻中有相關敘述。而對于非常復雜的、綜合型較強的計算機組成原理中的整機實驗，可以應用自主開發的實驗平臺根據需求進行設計開發實現。例如，湘南學院計算機科學系在VS平臺上開發了基于瀏覽器客服端技術實現的計算機組成原理的虛擬仿真實驗平臺，這個平臺在2013年上半年已投入試運行，極大地增加了學生對計算機組成原理實驗課程的興趣與自主設計創新能力，從實驗課程的效果來看，比較理想。應用多元化的實驗方式，有利于提高實驗課程的吸引力，進一步提高學生對實驗課程的興趣。不同實驗方式的比較也可以讓學生從不同的方面更好地理解理論知識，進一步提高學生的設計創新能力。
（2）相關硬件基礎課程實驗一體化。由前文分析可知，硬件基礎課程之間是有一定聯系的，在設計實驗項目時，應該考慮到相關課程實驗項目之間的聯系和銜接，讓學生體會到相關的專業知識是一個整體，從而能更好地、前后聯系地學習相關的專業知識。例如，數字邏輯課程中的某些實驗可能會在計算機組成原理課程中有所應用，這時就不要重復設計相同的實驗項目，只需在設置實驗項目時把數字邏輯與計算機組成原理當作一門整體硬件基礎課程看待，進行一體化設置，便能避免相同知識的重復設置，又體現出專々業知識結構本身的規律，有利于學生對知識的整體理解和把握。同時在統一設計實驗項目的時候要遵循從簡單到復雜、從部分到整體、從驗證型到設計綜合型，這樣一個循序漸進的過程，在實驗過程中慢慢地增加實驗難度，這樣做更加有利于學生對知識的理解與接受。
關鍵詞： 計算機硬件課程 CDIO 教學改革
計算機硬件課程是計算機專業的重要課程，是深入了解和掌握計算機基本工作原理[1]、建立計算機系統整體認知及培養計算機系統底層編程能力必不可少的部分。
電子科技大學成都學院計算機系針對三本院校學生特點，其計算機科學與技術專業的硬件基礎課程主要設置“數字邏輯”、“計算機組成與結構”、“匯編語言”、“微機原理與接口技術”四門課程，但在實際授課中發現存在課程內容交錯重復、課程之間缺乏有機聯系、理論知識抽象化、實踐能力培養不足等問題，為了培養出基礎知識扎實[2]、具備較強實踐能力、符合CDIO國際工程教育理念的合格應用人才，迫切需要對我系的計算機硬件系列課程的課程體系進行改革優化，結合CDIO工程教育思想提出改革方案并加以實施。
一、現有硬件課程體系及存在的問題
目前，在我系計算機科學與技術專業開設的專業基礎課程中，與硬件有關的課程主要有“數字邏輯”、“計算機組成與結構”、“匯編語言”、“微機原理與接口技術”四門課程，現有的課程體系主要存在以下問題：
（一）知識點交錯重復。
例如：計算機系統概述、主存儲器的邏輯設計等內容，在“計算機組成與結構”、“微機原理與接口技術”兩門課程中都有相應的介紹。又如，信息在計算機中的表示，包括數制、帶符號數的表示、定點數與浮點數、數和字符的編碼等相關內容，在“數字邏輯”、“計算機組成與結構”、“微機原理與接口技術”三門課程中都進行了介紹。
（二）課程內容相互獨立，缺乏有機聯系。
例如在“計算機組成與結構”課程中，介紹了半導體存儲器的存儲原理與存儲芯片，并就如何使用基本的存儲芯片通過字擴展、位擴展構成一定容量的主存儲器的擴展方法進行了介紹。而在“微機原理與接口技術”課程中，存儲器部分則主要側重對8086存儲器的組織結構進行介紹，包括8086存儲器的存儲地址空間、物理組織結構（奇偶庫結構）及編程結構（分段的存儲管理方式），而這些與前面在“計算機組成與結構”課程中所學到字擴展、位擴展原理之間的聯系，卻沒有充分地體現出來。
（三）理論知識抽象化。
在上述硬件課程的教學中，對于知識的講解，目前大多只停留在理論上，在課堂教學中多采用灌輸式的教學方法，將硬件系統的基礎知識一味地講解[2]，缺乏相應的實例，學生學習起來感覺比較抽象，造成學習興趣低迷和對于硬件知識有畏難情緒。
（四）實踐能力培養不足。
課程內容沒有與實際的項目或產品的制作開發過程相結合，雖安排有一定的課程實驗，但有的實驗只是對理論的驗證或形象化的加深理解，對學生的實際應用能力及進行項目或產品開發的能力鍛煉仍然不足。
二、硬件融合課程教改思路
（一）對我系的硬件基礎課程教學內容進行融合。
將原有的“數字邏輯”、“計算機組成與結構”、“匯編語言”、“微機原理與接口技術”四門課程融合為三門課程：“硬件基礎1”、“硬件基礎2”、“硬件基礎3”，重新梳理硬件基礎課程的全部知識點，去掉重復、冗余的部分，連接關聯的部分。
（二）建立課程之間的有機聯系。
在融合課程的內容安排上，“數字邏輯”的知識作為基礎進行介紹，“匯編語言”由于需要“微機原理”的知識，因此放到最后，在學生學習完“微機原理”的內容后進行介紹；而“計算機組成與結構”與“微機原理與接口技術”兩門課程的內容則放到“數字邏輯”與“匯編語言”之間進行介紹，對兩門課程的融合思路是：按照“一般與特殊”的方式建立聯系，進行內容整合。
例如，將“計算機組成與結構”與“微機原理與接口技術”兩門課程融合后的課程內容按照計算機硬件的幾大組成部分：運算器、控制器、存儲器、總線系統、輸入/輸出系統、中斷系統進行組織，對于每一部分的教學內容。例如存儲器，先將“計算機組成與結構”中的內容作為一般性的原理進行介紹，再將“微機原理與接口技術”中的內容――8086存儲器的組織以一個具體實例的方式給出，并進行相關內容的介紹。
這樣學生通過具體的實例：8086的系統組織，對“計算機組成與結構”課程中所講授的一般性原理有更實例化的理解，同時也明白微型計算機這一特殊類型的計算機與其他類型計算機（如大型機、中型機等）之間的區別和聯系。
（三）引入CDIO的教學思想，強調“做中學”。
CDIO教學理念強調“做中學”，因此，在此次硬件課程的教學改革中進一步突出了實踐實訓環節，主要從以下幾個方面進行加強：
1.以章節為單位，設置課內實踐及專訓實踐。
其中課內實踐納入理論課授課內容，專訓實踐獨立于理論課，以實驗課的方式展開。例如：對于運算器一章的教學內容，設置有六個學時的專訓實踐，對運算器的組成及工作原理、算術運算和邏輯運算的運算功能進行專訓實驗。各章節的專訓實踐進一步構成三門實驗課程“硬件綜合實驗1”、“硬件綜合實驗2”和“硬件綜合實驗3”，分別與理論課程“硬件基礎1”、“硬件基礎2”和“硬件基礎3”相對應。
2.設置專門的項目實踐環節。
在硬件融合課程中，設置了專門的項目實踐環節――綜合項目開發，該環節包含理論及實踐兩個部分，理論部分對項目開發流程等工程項目開發知識進行介紹，實踐部分通過實際項目的開發，如：智能交通燈的設計與實現、電子琴的設計與實現等，要求學生對其軟、硬件進行分析和設計，并經歷一個具體項目從需求構思到設計、實現的全過程，將所學知識運用于解決實際項目開發中所遇到的問題，從而提高學生進行實際項目開發的能力和產品的制作實現能力。
3.采用CDIO的教學模式。
吸納CDIO的教學思想，轉變授課方式，具體體現在：
（1）知識講解實例化：通過實例引入教學內容或以具體的實例、案例來對知識進行講解，體現課程的實踐性，提高學生的興趣。
（2）課內課外協作化：課內組織討論，課外進行大量的調查研究，團結協作，完成探究活動。
（3）采用“做中學”的授課模式：通過課內實踐，如在課內帶領學生完成一個匯編語言程序的匯編、調試過程，讓學生在動手實踐中學到相關知識。
（4）積極開展課堂互動：要求教師在課堂教學中，必須留一定時間與學生互動，鼓勵學生提問和思考，增強學生的參與感。
三、改革具體舉措及成果
基于以上的教學改革思路，實施以下具體舉措并形成相應的成果：
（一）對上述四門硬件基礎課程的教學知識點進行整體的梳理和融合，形成新的硬件融合課程知識點體系結構。
（二）按照硬件融合課程的知識點體系，重新編寫教學大綱，并對應每一章教學大綱的任務要求，撰寫每一次課的劇本式教案。該劇本式教案在教學設計時凸顯“劇本”的特點，將課堂看做一個學生和教師共同參與的舞臺，由教師根據授課內容進行引導，學生充分參與，使學生在參與中學習知識、學會溝通、提高興趣。
（三）組織編寫了各章節專訓實踐項目的實驗指導材料和綜合項目開發的教學大綱及指導材料。
四、改革成效
以上是我系硬件融合課程教改項目的改革思路及建設成果，該教改成果已在我系2014級學生的專業課學習中得到實施。通過教學內容和教學方式的改革，學生普遍反映能更好地理解計算機硬件系統的原理及設計方法，工程實踐能力和團隊協作能力得到有效提高，取得較好的教學效果。
參考文獻：
[1]陳輝，李敬兆，詹林.計算機專業硬件課程教學改革探索[J].計算機教育，2014（5）.
