《计算机硬件技术》 课程目标本课程的目标是提高计算机和相关专业学生的计算机系统集成专业知识水平,培养他们运用所学知识,分析和讨论工程实践问题的能力。在教学内容编排中,基本按照“描述系统组成,说明工作原理,分析设计技术,讨论技术性能”的结构进行讲授。部分“计算机体系结构”课程花费了一半以上的时间来介绍、分析、推导CPU的数学模型和设计理论。然而遗憾的是,学生既不能通过课程学习掌握CPU设计技术,也无法设计出工程实用的CPU产品,更达不到设计一台计算机的目的。部分“计算机组成原理”课程主要以8086计算机电路设计和8086汇编程序设计为教学思路,在内容上遇到了陈旧落伍的诟病,在教学中遇到了先讲硬件电路还是先讲汇编程序设计的困惑,陷入了“先有鸡还是先有蛋”的两难境地。作者试图打破一些传统的教学思想与方法,课程的主要指导思想为:一是培养学生分析和解决工程实践问题的能力,而不是培养计算机系统结构和组成设计工程师。或者说本课程主要适用于培养系统集成工程师,而不是培养系统设计工程师;二是讲清楚计算机结构和组成中的基本概念和设计思路,而不是分析设计细节或进行严密的理论推导。可见,本课程并不适用那些准备考研的学生;三是遵循CC2005提出的“广度优先”原则,综合多门课程教学内容,紧密结合目前普遍使用的主流PC为实例进行讲授,避免讨论那些已经落伍的设计思想与淘汰产品。总之,作者希望尽可能清晰、完整的介绍目前主流计算机的工作性质与行为特征。但是,在教学中不免会掺杂一些作者不成熟的看法与意见,它可能与目前某些国内专家的观点有所不同。 课程内容本课程在内容上整合了“计算机体系结构”,“计算机组成原理”,“计算机外部设备”,“电子元器件工艺与性能”等课程中的有关内容。以目前普遍关注的主流计算机为对象,对计算机的各个子系统进行分析和讨论。特点是:讨论主流机型,说明设计思想,分析技术性能,加强工程训练。课程分为两部分,第一部分(第1~4单元)主要讨论计算机硬件的基本知识和概念,计算机体系结构和设计原则,电子元件的结构与性能,电路板与集成电路芯片生产工艺等方面知识。第二部分(第5~11单元)主要讨论微机核心部件的结构与性能。分为:CPU系统,主板系统,内存系统,外存系统,显示系统,辅助系统,外设系统几个方面进行论述。 教学说明 计算机是一个技术复杂,发展迅速和充满了商业炒作的领域,各种新技术、新概念、新名词目不暇接。因此,读者应当注意各种名词和概念之间的区别。如:“噪声”与“噪音”的区别,前者指电路干扰信号,后者指音频干扰信号。“电阻”与“阻抗”的区别,前者用于直流电路,后者用于高频交流电路等。 为了统一语言风格,本课程尽量避免采用港台计算机名词。如“电脑”统一为“微机”,“架构”统一为“结构”,“管线”统一为“流水线”,“整合”统一为“集成”等。 在计算机存储单位和传输单位中,本课程严格区分大写“B”与小写“b”。B=Byte(字节),采用1024进制;b=bit(位),采用1000进制。“B/s(字节/秒)”主要用于表示并行传输,“b/s(位/秒)”主要用于表示串行传输。 教材习题中,1~9题为简要说明题,在教材中可以找到答案,第10题一般为计算题或画图题。11~13题为讨论题,它们没有标准答案,这些题目可用于课堂讨论,也可以作为课程论文题目,目的是激发大家分析问题的兴趣。14题大部分为实验题,15题为课程论文题。 易建勋 2011年9月1日