前言
电子设计从手工设计逐步走向了自动化设计，它的发展以EDA技术的发展为主要标志。EDA技术以计算机为操作工具，融合了最新的应用电子技术、计算机技术和智能化技术的成果，并且将设计人员从繁重且重复的劳动中解脱出来，使得电子产品的设计效率提升了。
1EDA技术概述
1.1EDA技术的基本内容
在没有EDA技术的时代，计算机硬件的设计需要通过人工手动完成集成电路的设计、布线等工作。而随着集成线路复杂程度的增加，基于手工的设计方式已经无法满足工作需求。因而人们开始寻求一种更为高效的硬件设计方式。EDA技术的诞生，成功改变了这一情况。它以计算机为操作工具，让学生可以在软件平台上，通过软件化的设计方式来描述计算机硬件。由计算机代替人工完成逻辑编译、优化、布线、仿真等工作。整个过程是自动的，直到能够完成对既定芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作[1]。
1.2一般设计流程
它创新性的颠覆了传统电子产品的设计方式。将设计的顺序从由下至上翻转过来。这使得硬件设计者能够从更为宏观的角度去掌控产品的开发。包括设计的质量、成本、功能需求、研发周期等。在拥有比较全面的宏观分析后，从系统设计出发，进行顶层功能模块的解构和划分。并能够按照方框图系统级的次序逐级完成仿真纠错和验证。从而能够使设计问题更早的被凸显出来。当所有的仿真和验证确认无误后，再用逻辑综合优化工具的门级逻辑电路的网表来实现硬件的物理级呈现。通过该项技术的应用，将设计者的设计强度减轻，仅需要通过软件平台，就可以实现硬件的电路设计和功能仿真。整体的设计效率被大幅度提升。硬件设计流程如图1所示：
2基于EDA技术的计算机硬件设计的实践探究
本文以可编程器件开发工具MAX+PLUSⅡ为开发平台设计，它的运行速度快，界面统一，功能集中。同时该开发平台具备十分完整的可编程逻辑设计环境，能够完成从指标设计、输入、编辑综合处理、校验直至编程下载的EDA设计的全过程。设计者可以按工作流程选用工作模块。适用于多平台操作，是一种理想的开发平台。本部分就计算机的基本硬件之一通用异步收发传输器基于EDA技术的设计实现进行了简要的阐述。
2.1UART的基本介绍
通用异步收发器（UART），是计算机中不可缺少的组成部分，它是一种短距离串行传输接口。能够作为微机与下位机的通讯串口，来实现有效通讯。根据当前的计算机运行机制，需要进行数据的交换和传输。但是并行数据并不能够直接发送到调至解调器中，而必须要经过异步传输才能够解决。UART就是此过程的必要部件。它将信息有序的发送到调制解调器中，实现计算机的正常运转。
2.2硬件设计
在进行硬件设计时，考虑各项功能模块的调试工作，设置了三个按键输入来实现UART的复位、接收和发送数据功能的启动。整体硬件结构如图2所示。
2.3模块设计
（1）基本设计思路UART在工作中主要涉及两个过程，发生和接收。在设计时，考虑模块化的方式来进行设计。发生的过程即并行数据的准备阶段，UART按照既定的格式，将信号进行转换。在此过程中涉及到关键的时钟信号。需要通过波特率发生器来产生与本地系统同步的时钟信号。而接收的过程，就是在信号转换成RXD串行信号后，转换成调制解调器需要的并行数据信号。在整个进程中，由于本地时钟信号与UART的时钟信号会产生一定的延迟和误差。当这种误差产生持续性的积累时，会产生接收偏差。使得UARD的功能不能够被顺利的实现。因此，在进行设计时，需要采用一个远远高于波特率的本地时钟信号对输入信号RXD不断地采样，来保持工作过程中UARTDE接收和发生不会出现步调不一致。（2）奇偶校验位发生器模块设计奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法，以保证串行数据的准确性。在基于EDA技术进行UART奇偶校验位发生器设计需要考虑几个关键点。一是该模块能够执行奇偶校验规则，正确的选择数据。从而实现系统既定二进制数据与输入的串行数据校验位的合理比较。验证输入的正确性。二是该模块必须要满足计算机功能的持续拓展性。在计算机工作中，会产生不确定的并行校验位的增加。那么该模块应该能在后续定义的规则基础上进行校验位的添加。对已经设计完成的奇偶校验位发生器模块采用EDA的工具mod-elsim12.0进行功能的仿真，对仿真结果进行详细的分析，以确保所有期望的功能都已经实现，对于发生问题的地方及时进行修订。（3）波特率发生器模块设计此模块的主要功能就是能够根据时钟的频率和既定的波特率来计算出波特分频因子。分频因子就是分频数。对于波特率发生器的系数一般在现场可编程门阵列实现时基本上是固定的，但是当实现出现变化时，波特发生器的系数就要发生改变。在UART中采用的是专用的芯片，使得波特率的改变变得比较困难，需要加上相应的接口来实现波特率的变动。在使用硬件描述语言的parameter语句（VerilogHDL）或者Generic语句（VDHL）就可以实现UART专用芯片的波特率的改变。那么就不需要通过后续的接口添加来改变系数，也就减少了设计和调试的难度。该发生器的分频时钟与波特时钟的频率比设置为16:1.那么信号采样的准确性就会增高，使接收和发生保持在同一步调上[2]。（4）顶层模块设计UART顶层模块是硬件的综合模块。它涵盖硬件中全部接口定义。主要是为了接收和发生与其他模块的通讯和连接。若通用异步收发器的波特率为9600bit/s，分频因子则为9600*16*2。运用EDA仿真软件，在进行发送功能仿真时将能够得到相应的仿真结果。对该模块的仿真结果进行详细分析的时候可以发现，等待发送的数据在接触发生信号后，其串行信号发生了改变，由01010101001010101[3]。利用EDA技术进行UART的实际，能够实现利异步串行通信功能，同时可以利用EDA仿真工具就功能模块进行分别和整体的仿真校验，解决了计算机硬件设计问题发现晚的劣势，能够在设计的过程中及时调整设计方案。
3结束语
EDA技术是计算机硬件设计向软件化转变的重要标志，它为计算机硬件设计提供了全新的思路。这种设计方式使得计算机的硬件设计具备可视性、直观性，且可以在设计过程中进行实时的控制和调整，解决了复杂电路设计问题发现滞后的问题。
参考文献
[1]曲行柱.浅析EDA技术在计算机硬件设计中的应用[J].祖国,2016(21):288-288.
近年来，嵌入式技术在工业控制、通信设备、医疗仪器及航空航天等领域中的应用越来越广泛，新兴的物联网技术、智能家居等都以嵌入式系统为基础，在这样的背景下，市场对嵌入式人才的需求越来越重视。但就目前来看，当前高校计算机专业关于嵌入式技术方面的教学还存在一定问题，往往过于注重软件方面的程序开发，忽略了硬件嵌入式技术的研究和教学。
在这样的背景下，本文以CDIO功课教学模式为基础，探讨了计算机硬件嵌入式技术的发展方向和人才培养内容与方法，旨在为相关研究与实践提供参考。
一、CDIO模式概述
CDIO模式属于一种工程教育模式，是国家工程教育改革的一项突破性成果，由麻省理工学院等四所大学组成的研究团队历时四年研究获得。CDIO模式代表构思、设计、实现及运作四个过程，以产品整个生命周期为载体，让学生对产品研发到产品运行各个阶段进行学习，实践性较强。
CDIO理念继承了欧美先进工程教育改革观念，创新性的提出了可操作性的教学标准，对于提升功课教学质量有着重要的意义，代表了当代工程教育的发展方向和趋势[1]。
就我国来看，工科教育体系需要积极培养出与世界接轨的工程师，但我国工科教育实践还存在着诸多问题，过于注重理论和轻视实践，过于注重学习而忽略创新，在这样的背景下，应当积极学习并应用CDIO工程教育模式。
二、基于CDIO理念分析计算机硬件课程存在的问题
CDIO的核心为构思、设计、实现及运作，强调实践性和创新性，基于这一理念，分析我国计算机课程中存在的主要问题。
2.1缺乏设计能力培养
近年来计算机技术发展较快，应用越来越广泛，使得计算机系统复杂度提升，传统软硬件相隔离的设计方式已经难以满足现代计算机系统要求。计算机系统平台搭建、软硬件协同设计等成为主流设计思想，但当前计算机硬件技术相关课程缺乏对学生这种先进设计能力的有效培养。
2.2缺乏可编程芯片设计能力培养
我国工科高校开设计算机硬件课程很少涉及到关于芯片编程的实验课程，仅有的实验安排在大肆，但受到教育体制的影响，许多学生毕业设计不涉及到芯片编程就不会认真学习，这就大大弱化了对学生可编程芯片设计能力的培养。
2.3缺乏创新能力培养
收到实验条件等因素的影响，现有计算机硬件实验大多针对的是纯硬件逻辑，缺乏横向功能拓展和纵向功能延伸，给予学生的创新空间较少，学生在现有条件下难以完成综合性和创新性的设计。
三、嵌入式技g发展现状
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，其以计算机技术为基础，以具体应用为核心，软硬件可进行裁剪来满足应用系统的相关要求，例如功能要求、稳定性要求、功耗要求、成本要求及体积大小要求等[2]。嵌入式系统的应用能够实现计算机技术、电子技术与各行各业应用的有效结合，其应用前景广泛。
嵌入式技术的快速发展和应用使得计算机分类模式发生了改变，从传统的按体积进行分来变化为通用型和嵌入型两类，涉及到的领域十分广泛，例如医疗领域、航天航空领域、军事领域、工业控制领域及金融领域中都能够看到嵌入式系统的身影。嵌入式系统中软硬件结合，要想从事此项工作，需要具备较高的计算机技能水平，具体来说如下：
一方面，是电子工程、通信工程等硬件专业方面的人才，这些人才以硬件设计和开发为主，开发硬件驱动程序，对硬件原理掌握较为清楚，但这些人才对复杂的软件系统往往能力较差，例如复杂应用软件、嵌入式操作系统的程序设计等。
另一方面，是偏软件专业的人才，这些人才在软件开发和嵌入式系统开发上造诣较高，且如果软件方面人才掌握了相关硬件原理，完全可以自主开发硬件驱动程序，硬件设计完成后则需要依赖于软件实现系统功能。但就目前来看，许多企业将硬件设计部分外包，硬件设计能力较弱，对硬件有所忽视，这就造成市场上对硬件嵌入式技术方面的人才短缺。
四、基于CDIO模式计算机硬件嵌入式技术发展方向
4.1无线网络技术
近年来，移动设备发展快速，无线网络也随之发展起来，人们对无线网的需求也越来越大，而软件系统是否能够支持无线网络也成为了嵌入式系统发展的关键所在[3]。因此，在今后的一段时期内，无线网络应用将成为嵌入式技术的重要发展方向，就目前来看，WIFI、蓝牙技术及无线传输技术等的应用越来越成熟，但需要注意的是，这些技术有着一定的局限性，其传输距离大多较近，这就需要在未来研发的过程中着重解决远距离传输的问题，例如3G协议栈的开发等。
4.2网络互连技术
在嵌入式系统不断发展和应用的背景下，各种互联网接口受到关注，传统的单片机难以满足对互联网接口的要求，从而催生了各种新型的嵌入式系统，例如微型处理器，从互联网接口方面来看，嵌入式处理器能够支持TCP/IP、USB、CAN、IEE1394等多种通信接口，一些先进的嵌入式处理器甚至能够同时支持几种接口，但同时也需要一些硬件驱动程序，只有这样才能够实现轻松上网，打破众多用户上网的时空限制。
4.3人工智能技术
归根结底，嵌入式技术的应用就是满足人类相关的应用服务，人工智能化的发展和使用则能够提升嵌入式技术的服务水平，将人工智能技术与嵌入式系统或产品相结合，实现人机交互，扩展嵌入式系统的服务应用范围。就目前来看，人工智能技术与嵌入式系统的结合在医疗卫生领域应用较为成熟，能够降低手术病人受到的伤害[4]。
而随着技术的发展和社会的进步，人工智能技术的应用范围将会得到进一步拓展，例如自动控压装置、自动控温装置等智能化仪表的应用越来越多，这都会促进人工智能技术的进一步发展。
五、基于CDIO模式的计算机硬件嵌入式技术人才培养
计算机硬件嵌入式技术课程的学习是一个系统性、长期性的过程，需要循序渐进，不仅涉及到原油的硬件课程，还涉及到后续嵌入式技术理论知识和嵌入式设计开发等。本文结合CDIO工程教育模式和理念，探讨计算机硬件嵌入式技术的人才培养方向和方法，具体来说如下。
5.1学习嵌入式系统基本知识
CDIO工程教育模式强调对构思、设计、实现及运作等产品整个生命周期的研究和学习，而对于嵌入式系统来说，其构思、设计、实现及运作都离不开嵌入式系统的基本知识，因此，在计算机硬件嵌入式技术人才培养过程中，嵌入式基本知识的学校至关重要。
嵌入式系统大体可以分为三类，其一为传统的实时多任务系统，即RTOS系统，主要包括Vxworks操作系统、Tornado开发平台等；其二为嵌入式Linux操作系统，其不仅可以作为服务器的操作系统，在嵌入式领域也有着良好的应用前景，系统免费，支持的软件众多，这会大大降低嵌入式产品的开发成本；其三为Windows CE嵌入式操作系统，如Microsoft等，其进入嵌入式市场前景良好，Windows CE嵌入式操作系统虽然于近几年才被研发出来，但却能够迅速抢占市场，尤其对于智能手机、显示仪表等对界面要求较高，Windows CE嵌入式操作系统的应用有着良好的效果。通过对嵌入式系统这些基础知识的学习，能够让学生全面掌握嵌入式软件整体开发环境情况和开发平台，形成对系统开发理性、直观的认识[5]。
5.2 ARM技术及嵌入式微处理器
当前嵌入式处理器种类较多，例如ARM处理器、MIPS处理器及PowerPC处理器等，其中应用最为广泛的处理器当属ARM，ARM有着四个通用处理器系列，不同系列能够提供的性能有所差异，但基本覆盖了大多应用领域，有效满足了不同应用领域的应用需求。以SecurCore系列为例，其专门应用于对安全等级要求较高的场合。因此，应当让学生积极学习ARM技术及相关嵌入式微处理器结构，为后续产品设计研发实践奠定基础。
5.3指令系统与硬件电路设计
一般来说，ARM微处理器有两种工作状态，且其能够在两种工作状态之间随时切换，第一种工作状态为ARM状态，在这种工作状态下，处理器执行的ARM指令为32位字对齐指令[6]；第二种工作状态为Thumb状态，在这种工作状态下，处理器执行的是Thumb指令，属于16位半字对齐指令。两种状态下指令有着一定的关系，即Thumb指令集合为ARM指令集合的功能子集，但相较于等价ARM代码来说，其能够有效节省存储空间，节省比例能够达到30%-40%之间。
对于嵌入式技术来说，其软硬件可以裁剪，因此应当做好硬件电路设计工作，通过有效的硬件电路设计来获取最优硬件组合，提升嵌入式系统的硬件性能。
除了上述提到的说那个方面之外，数字电路、数据结构算法及汇编语言和编程语言等也较为重要，需要在计算机硬件嵌入式技术人才培养中有所侧重。
六、结论
综上所述，在计算机领域，嵌入式系统的应用越来越广泛，计算机硬件嵌入式技术越来越受到关注，计算机嵌入式技术人才的培养应当以CDIO模式为指导，以市场需求为导向，以嵌入式技术发展趋势为依据，合理选择教学内容，培养先进的计算机硬件嵌入式技术人才。
参 考 文 献
[1]苏英.基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究[J].中国管理信息化，2016（10）：218-219.
[2]杨伟力 李伟民 杨盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系统课程改革实践[J].科教导刊（上旬刊），2016（06）：56-57.
[3]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系统仿真实验室建设研究[J].中国电力教育，2012（19）：98-99.
随着信息时代的到来，计算机成了人们工作和学习必不可少的一项工具，但在具体使用计算机的过程中需要注意许多方面的问题，尤其是针对计算机硬件方面，要及时的进行维护和保养，要了解和掌握更多的计算机硬件方面的相关知识，以便能够及时的发现问题并解决问题。
一、计算机硬件在新技术环境下的维护基本原则
（一）为计算机的运行创造一个良好的环境
计算机在长时间的工作下会产生一定的热量，室内的温度过低或者是过高都会对计算机的使用寿命产生一定的影响，因此要为计算机的运行创造一个良好的环境，使室内的温度保持一个适中的状态。具体来说：第一，在使用计算机时要保证计算机在一个适度的环境温度中运行，还需要将计算机放置于通风的地方，以便于保持室内空气的流通，保证计算机能够很好的散热，减少灰尘的吸入量。第二，在雷雨天等恶劣的天气条件下，尽量不要使用计算机，要拔掉电源的插头，以免出现雷击的现象。第三，计算机所放置的位置要尽量背光，避免计算机屏幕受到阳光的直射，一旦计算机屏幕长时间受到阳光的照射，就会出现故障和问题，这与计算机屏幕上的荧光物质对阳光照射的敏感度有关。第四，要保持计算机所处的工作环境有一定的湿度，过于干燥的情况下容易导致计算机产生静电效应，但过于湿润则会导致计算机硬件的发霉或者电路板出现短路的情况。此外在使用计算机时还要避免计算机进水的状况，防止计算机的硬件受到损坏[1]。
（二）要了解计算机硬件维护方面的知识
随着经济的发展与计算机信息技术的不断进步，计算机已经深入到人们工作和学习的各个方面，在人们的生活中发挥着非常重要的作用。因此对于使用计算机的每一个用户来说，了解和掌握计算机硬件方面的知识是非常有必要的，具体来说主要从两个方面入手，一方面是在购买计算机前要充分地了解计算机硬件和部件方面的知识，学习计算机的维护常识、工作原理等，以便于在计算机出现问题和故障时，能够及时的进行维修，避免造成较大的损失。另一方面，还要了解并学习计算机硬件维护的程序，在检查计算机的硬件是否出现故障时，务必要先检查电源，确保电源正常后再检查其他地方，还要根据故障的情况来判断是否需要接通电源或者拔除电源，最大限度的避免由于操作失误而造成的损失。
（三）对计算机硬件问题要进行有效的预防
一般来说，计算机的硬件问题主要包括两个方面，一方面是由于在使用过程中操作不当或者是人为损坏，造成了计算机硬件的损坏，另一方面是在计算机生产时某些电子器件出现问题导致的本身的质量问题。这两个方面所产生问题对计算机的使用寿命产生了不利的影响，因此使用者在使用计算机的过程中务必要注意好对计算机的保护，要培养自身良好的使用习惯，使用键盘时要避免过度的敲击或者使劲拍打键盘的行为。
二、计算机硬件在新技术环境下的具体维护策略
（一）计算机键盘的维护
计算机键盘在计算机中占据着非常重要的位置，是计算机最主要的输入设备，在对计算机键盘进行维护时需要从以下四个方面入手：第一，在打字的过程中，要避免用力的敲击键盘或者按着一个键不动，这样长时间都会造成键盘的弹性下降，使键盘的功能受到损坏。第二，不要在吃东西或者喝饮料的时候使用键盘输入，以免异物会掉落在键盘的缝隙中，从而造成电子器件的短路，严重时甚至会烧坏器件[2]。第三，尽可能的为计算机键盘安装一层保护膜，以免灰尘或者其他异物的进入。第四，用户在长时间的使用过程中，要定期将键盘卸下，并用专用的清洁工具将键盘上的灰尘清洗干净，以免造成键盘的损坏。
（二）计算机显示器的维护
对于计算机来说，显示器是最主要的输出设备之一，在计算机显示器的维护过程中需要注意：第一，要使计算机远离手机、收音机、电视机、ipad等带有磁性的物品，避免这些带有磁性物品对计算机显示器的磁化而导致显示器显像管出现问题。此外还要注意信用卡、银行卡等这些带有磁性的卡片与计算机保持一定的距离，以免对两者都造成一定的影响。第二，在不使用计算机的情况下，要给计算机显示器做一个防尘罩，以免长时间不使用而导致灰尘的进入，影响计算机的正常运行。第三，计算机显示器的亮度或者对比度不能过低或者过高，要调节到一个最合适的状态，尽可能的避免显示器的老化，增加显示器的使用寿命。第四，计算机的分辨率不能随意更改，计算机屏幕上的内容也不适宜长时间的保持不动，以免出现荧光粉老化，损坏显示器。
（三）计算机主机的维护
计算机主机是计算机的硬件系统中最核心最重要的部分，它所处的重要位置和功能相当于人的大脑。其中，中央处理器又是主机中最关键的一部分，对于计算机的整个运行工作来说，起着一个核心推动的作用。计算机硬件中主板是用来协调计算机中的相关硬件，如同人体的神经，计算机显示卡是用来播放相关的页面和内容，如同人类的眼睛，计算机的声卡是用来播放声音，如同人类的耳朵[3]。由此可知，计算机主机中的每一个部分都是非常重要、缺一不可的，任何一部分出了问题都会严重的影响计算机的正常工作。因此在对计算机的主机进行维护时，需要注意：要注意不要随意的进行开关机，开机和关机之间要有大于两分钟的时间间隔；在关闭计算机时要注意不能直接将电源拔掉，要按照正确的程序来进行，首先将正在运行的应用程序关闭掉，然后再从计算机的操作系统中选择关闭关闭计算机，这样一方面可以防止计算机被损坏，另一方面防止部分的数据丢失。
三、结语
在信息技术不断发展的网络时代环境下，加强对计算机技术的了解和掌握是非常有必要的，我们要掌握计算机硬件方面的维护原则和相关的策略，以便在计算机出现简单的故障时能够及时的处理，避免造成较大的经济损失，尽可能的延长计算机使用的寿命。
参考文献：
2网络技术应用下计算机硬件资源的共享
通过网络技术的应用，可以对计算机硬件资源进行有效的共享，降低了设备的闲置率，提高了整体计算机设备的工作效率。在以往计算机硬件设备中，大多数采用单机挂机的方式来进行运行，如果有其他人需要对于硬件设备进行应用，则需要从原设备上进行拆卸，再挂接到另外的电脑上。这种经常的拆卸，会对于设备的寿命和质量造成影响，并且相关计算机管理者的工作量较大。通过网络技术的应用，可以让计算机硬件资源得到有效的共享，并且随着网络技术的不断完善，设备的共享效率和效果也得到了有效的保障。网络化的磁盘管理的应用，可以有效地提高硬盘的利用效率，并且不同用户通过网络来对于系统资源进行访问，也突破了时间与空间的限制，让电脑设备的利用效率得到了大幅度的提升。现阶段用户网络存储的管理上，主要采用了虚拟磁盘系统，可以为用户提供实时调用的服务。在服务器中，网络管理员对于磁盘进行初始化配置，用户只需要连接到磁盘地址，并且经过相应的身份验证，就可以对服务器中粗盘所存储的数据进行使用。磁盘管理者可以对于不同用户分配不同的权限，在提高磁盘利用效率的基础上，实现了对用户的规范化管理，减少了磁盘购置需求，对于提高计算机硬件利用效率有着至关重要的作用。对于日常的工作来说，扫描仪、打印机等是常用的办公学习硬件之一。在用户产生使用需求时，通过网络技术的应用，可以实现网络环境下的打印与扫描功能。这种网络下的硬件共享，可以有效地减少工作成本，并且提高工作效率。对于一些工作中对数据拷贝需求较大的用户来说，采取网络化的输入硬件设备共享，可以实现统一化的数据管理，并且由专人进行数据控制，提高了数据的安全性，可以更好地对生产、科研等多方面的需求进行满足。
3网络通行证管理模式的运用
网络通行证管理模式的出现，是对于网络中软硬件资源共享管理的重要控制举措。随着计算机服务器功能的不断完善，合理地对共享行为进行控制，这对于提高信息资源共享效率，提高软硬件共享管理效率有着至关重要的作用。通过通行证管理模式的运用，可以在用户不具有软件与硬件共享需求时，对于共享资源进行关闭，提高设备的利用效率，减少资源浪费行为的出现。随着网络通行证管理模式的应用范围不断扩大，通过对于服务器与工作站上安装相关许可证，可以实现专项管理，并且在网络范围内实现实时调动与控制。我们都知道，由于用户需求可能发生在任何时刻，计算机服务器必须保持24小时开启，并且对于任何时间的访问行为进行处理和服务，将软硬件资源随时提供给用户进行调用。通行证管理机制中，对于用户的访问行为进行观察，进而制定不同的软件使用策略，并且通过释放未用通行证，可以为其他用户提供更多的访问资源。如果某一个特殊的软件和硬件控制需求，需要特定通行证，则这种通行证释放机制的重要性就得到更进一步的突显。用户在进行模块使用的过程中，可以不在服务器上进行操作，通过网络调度即可突破时间与空间的局限，达到随心所欲操作的目的。网络通行证管理模式的应用，对于网络资源的管理水平的提高有着较强的推动作用，并且让软件硬件的使用得到了合理的配置。在专业网络软件的应用上，管理员只需要在服务器上安装相关软件的服务端，在用户电脑上安装客户端。客户就可以通过客户端软件来进行操作，软件的处理和运算都在服务器上进行，有效地减少了客户端的计算机作业压力，减少等待服务的时间。这种网络化软件的运用，有效地缓解了当前用户配置紧张的情况。通过配合通行证管理技术，可以对于不同版本的软件中存在的差异性问题进行解决，并且提高整体资源的处理控制速度。对于一些数据占用空间较大的文件来说，通过网络共享，可以减少数据移动中出现的各种问题。在特殊软件使用中，其往往会产生较大的数据文件，并且数据文件的挂接过程，如果采用自行拷贝的方式，则容易出现一系列的数据差异问题，并且不利于文件的安全保管。通过网络共享的方式，配合校验码技术，可以实现异地的文件共享和处理。通过配合远程网络控制技术，也可以实现对用户的远程指导，提高用户对软硬件资源的利用能力。
随时代的发展,科技的进步,计算机已逐渐深入到人们的日常生活中,人们利用计算机工作、学习,一旦计算机出现故障,人们将无法正常的进行工作。因此,掌握计算机硬件组装和维护技术对人们而言十分重要,此外,做好计算机硬件和维护工作,也能减少人们的经济损失。
1计算机硬件组装具体步骤
1.1组装机箱机箱作为计算机硬件的主要部分,在组装机箱时,应先固定主板,然后,再将螺丝拧紧,确保机箱处于稳定的状态。1.2安装电源通常情况下,机箱电源都会安置在机箱内部左上方,然后,使用4个螺丝将其固定,但需要注意的一点时,电源风扇的方向应朝着机箱外面,从而让风险能起到散热的作用[1]。1.3安装CPUCPU是计算机主板的核心组成部分,它对计算机的影响较大,如果CPU出现问题,计算机硬件系统则无法正确运作,甚至导致计算机瘫痪。因此,在安装CPU时,工作人员应小心谨慎,对号入座。此外,由于CPU发热量较大,所以,应在CPU上面安装一个小风扇,并使用螺丝固定小风扇。另外,要将风扇的电源与主板对于的接口相连接,这样才能保证小风扇正常运行。1.4安装内存在安装内存条时,需要将内存条安置在主板的插槽中,并利用插槽两边的扣,固定内存条,对于内存条的缺口,应与插槽对于,然后垂直压下内存条。1.5安装硬盘在安装硬盘时,需要使用4个螺丝,将硬盘固定在机箱前部,并把硬盘的数据线与电源分别和主板机箱相接,进而实现数据储存和数据读取的功能。1.6安装显卡在安装显卡时,只需将显卡对准主板上的插槽,将显卡按照其接口下压,然后使用螺丝拧紧即可。1.7连接控制线在确定机箱上的指示灯、开关机、主板接口、重启键的具有位置后,然后区分其正负极,遵循具体的要求和程度,连接控制线。1.8安装计算机外部硬件在安装计算机外部硬件时,只需找到相应的接口,连接其数据线即可,这样就能使外部硬件正常的运行。1.9接通电源接通电源是安装计算机硬件最后一部分,在接通电源后,如果显示屏没有出现异常状况,则说明,计算机硬件组装的正确的。反之,如果计算机显示屏或者其他部分无法正常操作,工作人员应重新检查计算机硬件安装程序,分析出现错误的原因,从而解决问题。
2针对计算机硬件维护技术的研究
2.1显示器显示器作为计算机数据输出的设备,它在计算机中起关键的作用。如果操作不当,显示器将无法显示内容,同时,也会减少计算机的寿命。因此,做好计算机显示器的维护十分重要。在维护显示器的过程中,工作人员应定期清理显示器的灰尘,切勿使用酒精一类的液体擦拭显示器,并保证显示器处于干燥通风的位置,以避免显示器受潮而无法正常使用。其次,在清理显示器必须要保证计算机处于断电的状态,在完成清理后,30分钟后再打开计算机[2]。2.2键盘尽管键盘对计算机的影响较小,但如何键盘出现故障,人们则无法在计算机中输入文字和信息。另外,人们应定期清理键盘中的灰尘,以减少灰尘对键盘的损害。2.3鼠标鼠标作为最常使用的外部硬件,其一旦发生损坏,人们将无法操控计算机中的软件和文件。所以,对于鼠标的维护也是至关重要的工作。在维护鼠标的过程中,要尽量避免用力敲击鼠标的弹性开关,定期清理鼠标光标中的灰尘,并在鼠标下放置一个鼠标垫,从而防止鼠标在使用时受到磨损。2.4对于计算机内部硬件的维护在维护计算机内部硬件时,首先,我们所应做的就是维护CPU,CPU作为计算机主板的核心部分,其功能和作用影响着计算机的运行。2.5采用科学的维护技术维护计算机硬件几种常见的方法主要有:直接观察法、拔插替换法、最小系统、逐步增减、组件比较、专业诊断软件检测。因而,当计算机出现故障时,维修人员应根据计算机故障的实际原因,选择适当的维修方法,通常情况下,直接观察法比较常用,它不仅能帮助维修人员确定故障的具置,也能使维修人员提升维护效率,但其他几种方法也是非常有效的,如:专业诊断软件检测,它通过先进的科学技术迅速的坚持故障的原因位置,并为维修人员提供检测方案。
3结语
总而言之,在组装和维护计算机硬件的过程中,计算机使用人员要提升维护意识,按照计算机具体的维护要求和操作方案,正确的使用计算机中,并定期对其进行维护。此外,维修人员也应掌握相先进的维修技术,从而有效的对计算机进行维修和组装,只有这样才能保证计算机能够正常的运行,为人们的工作和生活提供良好的便利条件,进而提高人们的生活品质。
参考文献
主板作为计算机的核心，同时也是其他硬件设施功能发挥的主要途径，与大部分硬件设施都有着密切的联系，也是最容易出现兼容性问题的部分，应该受到相关技术人员的充分重视。（1）主板与内存。主板与内存的兼容性问题是计算机硬件冲突中一个较为常见的问题，表现为计算机开机后持续报警或者机器点不亮。部分维修人员或者用户通过将内存条重新安装的方法，可以解决这个问题，但是仍会不时发生，属于治标不治本。造成这种问题的原因，主要是内存条的质量问题，导致在与主板连接时出现接触不良的情况。在对其进行处理时，如果通过检查，确定是内存条质量问题，则需要对内存条金手指进行清洁，或者采取相应的措施对其进行固定，确保内存条与主板可以充分有效的接触。如果内存条不存在问题，在其他相同型号的主板上可以正常使用，则需要通过更换内存条的方式进行解决。（2）主板与声卡。微电子技术的发展，使得当前计算机主板在制作过程中，多数都集成有声卡。但是这样的声卡在音质方面与独立声卡相比存在一定的不足，因此，独立声卡在许多领域和行业仍然有着广阔的市场。如果声卡选择不当，或者声卡驱动的安装出现问题，就会导致主板与声卡出现不兼容的现象，又或者在具备集成声卡的主板上，加装独立声卡，会造成硬件之间的相互冲突，导致计算机出现各种各样的问题。对于这种情况，一方面要结合主板的型号、规格等，对声卡进行合理选择，并安装配套的声卡驱动，另一方面，可以在计算机的资源管理器中，修改声卡中出现冲突的地址，从而对主板与声卡的兼容性问题进行解决。（3）主板与显卡。造成主板与显卡兼容问题的主要原因，是由于显卡自身的质量问题，由于制作工艺、制作方法等问题，会导致显卡与主板的冲突，表现为显示器不亮、花屏等现象。在对其进行处理时，一方面要对显卡进行全面检查，查看是否存在质量问题，如果有，要对显卡进行更换，另一方面，对显卡与主板的接触点进行清洁，确保双方接触的有效性。
2系统驱动的兼容性问题
系统驱动问题造成的硬件冲突同样是一个常见的问题，在计算机系统的安装过程中，如果将相同的系统资源分配给多个设备，就会导致硬件冲突的产生，影响设备的正常工作。在对其进行分析时，首先，需要对设备的驱动程序进行检查，明确是否存在重复安装的情况，如果有，则需要对多余的部分进行删除，并重新安装驱动程序。然后，对设备在“设备管理器”中的状态和设置进行检查，如果在设备的资源设置中，没有发现“资源”选项，则表示设备并没有使用任何系统资源。如果发现资源的重复使用问题，要对其进行重新分配，并对计算机进行重启，查看故障是否解决。
2发挥现代网络优势，实现网络化的软件安装使用
在上述中也有所提及，应用软件在普遍情况下完成安装并在实施的过程当中，大量资源被占用，严重影响了工作效率，给予用户带来很大不便，倘若本地工作站受外界因素影响，软件运行不正常，会致使重要数据遗失，给使用者带来重大影响，新形势下，网络技术全面发展，针对当前出现的各种状况已经找到了有效的解决措施，对软件采取多种安装方式。
2.1安装软件服务器
在本机上，用户大多是通过系统管理员配置达到软件调节的目的，从某种意义上来说服务器使用效率得到大幅度提升，为软件相关工作更深层次开展奠定坚实基础。如何以系统管理员为途径对用户数据库或者是软件数据不定期进行更新或者备份，防止系统运行出现问题或者系统崩所造成的影响，但是充分考虑到服务器的存储能力、计算机能力等多个方面存在不足无法满足用户高层次需要，但是相对来说能够将损失最小化处理。
2.2安装软件到具备较丰富硬件资源的工作站
采用这种方式，不仅仅实现了本机用户的使用，还可以依据实际情况借助网络技术，直接采用MOUNT盘，使得其他用户能够利用技术手段使用软件，考虑到部分工作站在硬件资源方面存在欠缺，而在本地工作站又很难对大数据进行存储，为了确保数据不被丢失，就可以采取此种方式，在诸多实践中证明，用户可以在软件使用和工区数据调查时在两个基地上上面完成，显示必须在具有网络设施和网络宽带的情况下才能够进行共享，倘若两者之间相差距离比较远，所需等到时间也更长，倘若遇到网络状况出现异常，数据传输也会不完整。采用此种方式能够是机器效率最大限度发挥出来。值得一提的是，针对外挂磁盘实施网络化管理，全面考虑到外挂磁盘使用量比较大和容易损坏等诸多特点，可以采用网络挂接磁盘的方式实现计算机软硬件的资源共享。可以将其简单的概括为两个方面：其一；系统管理员直接挂磁盘的形式。其二；磁盘在特定条件下自动挂接，也就是说当使用者数据实施或者进行相应的调整时，在这个过程中出现用户硬件资源不足的情况，就可以充分利用这个方法，能够确保数据的完整性，只要输入简单的指令，便可以数据随意使用。换一种方式来说就是在用户经过授权或者获得授权指令之后能够对软件和相关数据调用，极大程度方便了没有大磁盘的用户。
1实验教学现状
1.1汇编语言程序设计部分
由于《计算机硬件技术基础》这门课是以8086处理器为核心展开，因此需要学习与相应CPU对应的指令集。现有教学是首先在理论课上讲解各条汇编指令的用法[3]，介绍汇编语言的程序结构，然后在Debug环境下调试程序。Debug.exe是与8086相应的操作系统DOS提供的一个用于调试可执行程序的工具软件，有关它的命令包括Debug的启动和退出、常用的Debug命令如A、U、R、D、G、T、P、E等，如果要完成相应汇编程序的调试，必须首先熟练掌握这些Debug命令。在实验教学过程中如果能够利用DEBUG调试引导学生对汇编语言的执行过程进行详细跟踪分析，那么对学生而言可以更加深入地理解计算机的底层工作原理。然而在实际实验过程中，由于部分学生认为8086相比现有的微处理器太过老旧，产生“学了也没用”的错误心理，本身对课程的兴趣已经降低，又要记忆大量的Debug调试命令，造成实验进行过程中，学生不积极参与或只用几个简单命令的情况，实验效果不理想。
1.2硬件电路设计部分
目前基于8086CPU的硬件电路设计主要包括存储器设计、常用接口设计等部分，相应的实验教学以DVCC-5286JH实验箱为平台，在过去的十年学生都是在该实验箱上根据实验指导书的要求完成相应验证性的实验即可。这虽然在一定程度上培养了学生将理论知识与实际电路相结合的能力，但是在如今学生信息化素质培养的要求下显然是远远不够的，主要有以下两点原因。首先，以实验箱为平台的实验教学不能充分锻炼学生的实践动手能力。实验箱的底层电路连接已经由厂家设计完成，可供学生进行电路连线的部分很少，学生在做实验时只是按照实验指导书上的实验步骤一步步连线，将教师给的程序下载进实验箱的存储器中即可，学生无法深度参与到实验的设计过程中，更无法进行综合性实验。其次，《计算机硬件技术基础》的实验课时不多，地点固定。课程安排上用于接口实验的课时只有4个，学生只有在这4个课时的时间里才能够接触到实验箱，并且还得到固定的实验室完成，其它时间如果有学生想进一步地做实验，就得与学校的各部门去协调，这显然非常不方便。针对以上现有实验中所存在的问题，进行《计算机硬件技术基础》相应的实验改革就显得尤为重要了。
2实验教学改革
2.1改革的基本思想
《计算机硬件技术基础》是一门实践性要求很强的课程，在信息化素质培养的要求下，通过实验教学的改革，希望能够达到培养学生学习能力、实践能力和创新能力的目标。由于现有实验教学存在课时少、实验工具落后、实验平台不够开放等特点，实验效果不理想，学生实践能力和创新能力不能得到充分培养，在改革的过程中，我们针对这些问题，一方面寻找能够激发学生实验兴趣、提高学生动手参与度的新型实验工具，另一方面对实验内容重新规划设计，以期深度挖掘学生的潜力。
2.2改革的具体措施
通过引入新的教学手段：EMU8086和ProteusVSMfor8086，调动学生的积极性。通过层次化的实验内容设计，激发学生学习的主观能动性和探索知识的欲望。（1）实验手段的改革①EMU8086汇编语言程序设计部分是《计算机硬件技术基础》的重要组成部分，也是学生认识并理解微机系统的重要基础。传统模式下所采用的实验手段是Debug调试，由于该工具本身的命令不易掌握，造成学生对课程兴趣的降低，学习效率也不高，为了改善这一现状，引入了EMU8086调试工具[4]。该工具相比Debug而言直观、生动、形象，学生可以实时观察指令的执行过程，查看CPU内部几乎所有寄存器的动态变化以及每条指令反汇编后生成的机器码和在内存中所占存储单元的物理地址情况。可以说，EMU8086很好地展现了CPU的工作过程和原理，它将学生学习汇编语言时感觉晦涩难懂的东西表现得直观形象。这一方面提高了学生的学习兴趣，另一方面培养了学生观察、比较、验证、概括问题的能力。如图1所示。利用EMU8086进行汇编语言程序设计部分实验教学的过程中，教师把主要精力放在引导学生启发学生深入探索和思考上，而学生则发挥其主体地位，不断完善自主学习能力。②ProteusVSMfor8086硬件电路设计部分的实验是加深学生对存储器、常用接口芯片的理解，体会其功能、工作原理以及工作过程的重要教学环节，是培养学生学习能力、实践能力和创新能力的重要措施。但是由于传统实验平台的限制，学生一方面不能深度参与到实验的设计过程中，另一方面不能利用课余时间随时随地拓展实验项目，所以学生即使有能力也不能得到充分发挥。ProteusVSMfor8086平台就能够很好地破解这个难题。Proteus是LabcenterElectronics公司研发的唯一将电路仿真、PCB设计和虚拟模型仿真合二为一的设计与仿真平台，它所提供的元器件和虚拟仪表接近真实元件和仪表的效果，免去了学生担心操作实验箱不当造成损坏的担心，让学生可以大胆实验，体会实验的乐趣。ProteusVSMfor8086平台则是该公司在2010年推出的基于Intel8086的仿真环境，这无疑为《计算机硬件技术基础》这门课硬件电路设计部分的实验提供了有利条件[5]。基于ProteusVSMfor8086平台，学生可以选取元件，搭建电路，下载程序，然后通过观察仿真环境下电路的运行效果，判断电路设计的正确性和完整性，如果效果不理想，可以反复修改，不受实验课时和实验地点的限制，直到达到理想效果，如图2所示。如果学生想进一步做出实物电路板，只需要进入Proteus的电路板制作环境下完成相应绘图即可。可见，通过该平台，学生不仅能够全程参与到实验的设计过程中，而且还可以充分利用课余时间完善实验、拓展实验。但是，ProteusVSMfor8086平台毕竟是仿真环境，与实际电路的电气特性还有所差距，不可能完全替换传统实验箱，所以学生在仿真平台下完成的实验，仍需要到实验箱上加以验证，或者结合实验箱通过外部电路板搭建电路拓展实验，这样才真正做到理论联系实际，提升自我的学习能力、实践能力和创新能力。也是基于这样的考虑，我院对实验内容进行了相应的改革。（2）实验内容的改革传统模式下，学生在完成相应章节的理论学习后，按照教师给出的实验步骤在实验课上进行相应的验证性操作，得出实验结果。在实验的过程中，学生的潜力并没有被充分挖掘，甚至造成部分学生的厌学情绪，为了充分调动学生的积极性，发挥学生的主观能动性，我们对实验内容进行了层次化设计，改革了原有的验证性实验，并且进一步引入设计性实验和综合性实验。①验证性实验《计算机硬件技术基础》是一门比较抽象的课程，学生在学习的过程中一定要紧跟教材，及时消化理论课堂上教师教授的知识点，而验证性实验就是将教材上的例子在EMU8086和Proteus上运行，查看执行过程和结果，帮助学生进一步消化和理解知识点。在汇编程序设计部分，例如统计一组数据中奇数和偶数的个数，教材上有写好的代码，课堂上也分析过这个例子，但是有部分学生仍然对程序的执行过程不理解，通过EMU806的单步调试功能查看程序执行过程中各寄存器值的变化以及最后的结果，抽象的程序变得具体化，学生也就更加容易理解。在硬件电路设计部分，例如在8255A接口中通过一组开关控制一组发光二极管的亮灭，教材上给出了现成的电路连接，8255A的初始化程序和开关控制发光二极管的程序，但是由于书本知识是静态的，学生只能想象，而在Proteus环境下，学生可以自己动手将该电路搭建好，然后将程序下载好验证结果，在仿真环境下按下或断开开关观察发光二极管的亮灭，动态效果明显，学生自然也更加乐于学习。②设计性实验通过验证性实验完成了课程的去抽象化，然而学生的兴趣并未充分激发，还需要通过设计性的实验进一步加强。设计性实验是将部分自交到学生手里，教师给出基本的实验要求、实验目的和实验条件，而怎么设计则由学生独立完成。如数码管显示控制、跑马灯控制、行列扫描键盘控制[6]等。设计性实验本身并不复杂，所涉及的内容也基本上是课程内的，但是对于学生而言又有一定的难度，这，就激发了学生的探索欲，从而在自己能力范围内完成设计任务。③综合性实验由浅入深是学习的内在规律，在以上两种实验的基础上开展综合性实验是促进学生掌握课程精髓的关键步骤。综合性实验所涉及的知识点比较全面，不再局限于课程内，而有可能涉及到相关课程，具有一定的复杂性，因此通常采用分组方式由学生互相协作、完全自主设计，学生从自拟题目、设计方案、选择元件、搭建电路、EMU8086下编写程序、Proteus下仿真调试，结合实验箱制作电路板实物调试，最后到分析结果都是独立完成。例如，由学生完成的作品有篮球记分牌、数字钟、音乐播放器、计算器等等，如图3所示。在任务完成的过程中，首先学生需要综合运用所学的计算机原理、数字电路、模拟电路以及电工电子等各方面的知识，培养了学生的综合学习能力；其次学生在调试电路、观察结果、再调试再观察的过程中收获了实践动手能力；再次由于实验是由小组协调完成，也就培养了学生的团队合作精神；最后，为了获得最后的实验结果，小组成员都是不遗余力通过各种方法经不同途径达到目的，培养了学员的创新能力。综合性实验不仅对本课程有很大促进作用，而且为学生参加学院甚至全国的各种电子设计大赛打下了良好的基础。
2.3改革的实施效果
实《计算机硬件技术基础》课程改革的重要环节，对课程的促进作用非常明显，主要体现在以下两点上。（1）学生的学习兴趣显著增强通过实验教学的改革，学生对课程的积极性和主动性明显提高。课堂内，不仅紧跟教师思路展开学习，而且对某一实验案例能够提出不同的设计思路，课堂参与度较高；课堂外，学生拜访教师的次数明显增加，与教师探讨的问题往往不局限于本门课，还会涉及相关课程，求知欲望较强。（2）学生的工程实践能力显著提升通过多元化的实验手段、层次化的实验内容，学生掌握了计算机硬件系统的工作流程，建立了系统思维，熟悉了系统工作时所需要的软硬件环境如何搭建，学生的动手能力有所提高。学生主动提出参加学院内科技创新制作和全国大学生各类设计大赛的人数明显增多，近三年学生在参加了全国大学生“嵌入式设计大赛”和“中国机器人武术擂台赛”以后，共获全国一、二、三等奖17个，2014年占8个，占总数的48%。
一、EDA技术的基本特征研究
现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力，具有开放式的实际环境以及丰富的元器件模型库等；硬件描述语言输入是EDA系统的主要输入方式，由于现代社会电子系统规模日渐增大，硬件描述语言输入逐步取代了之前传统的原理图输入设计方法，其优势在于能够进行逻辑综合优化，使设计者在比较抽象的层次上对设计的结构和内部特征进行描述。
二、传统计算机硬件设计存在的问题
（一）硬件设备短缺，开发周期较长
早期的计算机由于工作环境、硬件材料等方面因素的影响，随着时间的延长，计算机硬件设备的损耗量相对较大。为了保证计算机硬件设备正常运转，管理人员不得不花费较多的人力、物力和财力进行修复和管理。同时，受当时技术水平的制约，计算机硬件设备的开发周期较长，而对于相关专业的任课教师来说，从理论知识的学习到最终熟练进行知识的讲解，中间还需要经历长时间的计算机硬件设计分析和试验，因此，计算机硬件设备的周期非常漫长。而对于高校的计算机实验室来说，如果坚持与时俱进的进行计算机硬件设备更新换代，虽然能够保证各项计算机教学试验正常开展，但是高频率的计算机硬件设备更新必然会造成较大的经济压力，不利于高校的综合性建设；而如果长时间不进行计算机硬件设备的更新，又起不到教学应有的效果。
（二）硬件与试验脱节且不够系统化
计算机专业的硬件类课程是一门实用性很强的学科，学生不仅要掌握计算机系统设计的基本方法和理论知识，而且要学会计算机系统的设计技术和计算机的控制运用。但是从现阶段高校计算机硬件设计教学来看，许多高校专业教师仍然没有从根本上转变教学方法，课堂理论知识讲解的比重过高，学生独立思考和独立设计的时间偏少，由此导致计算机硬件的理论教学与实践相脱节。除此之外，即便是在教师的带领下开展了计算机硬件实验课程，由于缺乏规范化的组织和系统化的安排，学生的自主动手和实验能力也得不到有效的发挥，多数情况下只能按照教师所讲解的内容进行模仿设计，学生计算机应用能力和硬件设计能力没有得到真正的提高。
（三）教学内容相对固定，缺乏创新性实验
计算机硬件设备的设计要满足与当前社会的发展需要，这就要求其设计理念必须紧跟市场发展形势，不断的进行自我更新和完善。但是作为高校的一门学科，计算机硬件设计要受到多种因素的制约，例如其硬件开发不仅受高校实验室硬件设备的影响，还与实验人员的整体素质有关。而有些高校为了降低计算机硬件设计的开发成本，对某个实验室的设计功能进行了限定，这种方法虽然能够降低硬件设计成本，但是不利于实验室功能的延伸，并且专用实验台的故障率较高，后期投入维修的花费也大。因此，计算机硬件教学内容难以实现与时俱进的更新，缺乏创新意识，是制约其硬件设计的主要根源。
三、基本设计思想和EDA技术
开发利用EDA平台进行计算机系统部件及主机系统设计，其实质是利用运行在计算机上软件所提供的虚拟实验环境，设计人员利用该系统所提供的各种元器件和芯片仿真模型，根据实验需要设计逻辑电路，进行系统布线和调试运行。由于整个实验过程都是在虚拟环境下进行，因此可以反复操作和多参数调控，而不必担心系统设计的成本问题。同时，设计者还能随时进行存档，将当前设计的系统、线路进行保存，并在再次使用时随时调用。在此基础上，可以针对自己设计出的部件及系统进行编译、模拟仿真测试，以验证自己逻辑设计的正确性。课程设计结束后，可以将存储的设计图及结果提交给检查者。使用EDA技术，解决微指令时序控制时逻辑与非门电路比较复杂的问题：时序设计分一个周期完成一条机器指令或是二个周期完成一条机器指令，对于后者，时序控制逻辑就比较复杂。
四、基于EDA技术开展计算机硬件的优势
（一）提高学生自主学习能力，丰富课程内容
EDA技术的优势之一在于其应用范围的广泛性，在电子信息工程专业和计算机技术专业专业领域内，学生都需要进行不同深度的EDA课程学习。同时，EDA技术还是一门辅助教学能力较强的课程，学生在掌握基础的理论知识和熟练的EDA技术操作后，能够为继续进行相关方面的专业学习提供极大便利。例如，EDA技术要求学生动手进行线路设计和按照操作，对于提升学生的动手操作能力和团队合作能力有积极帮助。而今后学生在学习系统编程时，也离不开这两种能力。因此可以说，EDA技术对于丰富学生专业课程内容，提高学生自主学习能力有极大的帮助。
（二）弥补条件的不足，节约课程投入
以往的电子相关课程以理论讲解为主，学生虽然有机会参与到实践操作中，但是许多技术方面的问题得不到及r解决，容易影响下一步的知识学习。而EDA技术则能够在很大程度上避免类似问题：首先，EDA技术以计算机和电子技术为支撑，学生在教师讲解完相关的课堂知识后，能够立即在计算机上完成实践联系，包括设计电路、调整参数、系统运行以及模型分析等。其次，利用计算机上的这些仿真软件，能够随时进行设计修改和多参数调试运行，而不用担心成本问题。而在以往的实验室操作教学中，如果学生操作不当，很容易出现器材损坏、元器件丢失等问题，给实验室造成一定的经济损失。因此，EDA技术的使用，间接的节省了实验开发成本。
参考文献：
随着计算机硬件技术的发展和普及，大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式，并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品，具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段，让学生们掌握基本的计算机硬件原理，熟悉各类硬件接口技术，懂得计算机硬件产品的基本运行方式，是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程，也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年，教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础，并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时，实验20学时；面向非电类专业授课48学时，实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化，一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视，同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上，计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题，导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程，部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授，不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。
1) 课程定位不清晰，学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程，应该主要放在大二，兼顾大三授课，面向没有数字电子基础的学生，作为选修课，以32学时为宜。然而，计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设，学时数量超过60，甚至在90，还需要数字电子方面的先导课，很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2) 现有实验条件落后，学生难有兴趣，硬件投入较大。传统授课中，计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2]，而实验箱的投入成本较高，新实验开发受限，使用效率较低，教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容，技术广度不足，仅适合小部分特色专业。
3) 教学内容落后，教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术，讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主，没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生，这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材，所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致，教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发，全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容，客观还原已出版教材现状，寻找教材建设的薄弱环节和问题，从而为进一步教材建设理清思路。同时，本文结合北京理工大学的教学改革情况，给出了进一步加强教材建设的思路和方法，希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况，我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总，合计34本，如表1所示。
从表1可以看出，34本教材来自于13个出版社，其中，正式本科教材26本，教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高职高专教材2本。后面，我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
课程教材定位指教材的受众面，我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类：电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低，适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本，根据上述划分，各教材定位如表2所示，其中，高职高专教材由于教学内容较为实用，被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位，图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出，针对电学为主的理工科类专业(编号为A)的计算机硬件技术基础教材页数最多，章节最多，实验最少(数量为0)。可以看出，目前这类教材主要以理论讲授为主，定位中缺少实验内容，内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中，这类课程是从“微机原理”精简而来，内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少，平均实验数为1。可以看出，这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识，简单的开展少量实验。实际中，这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程，为此，针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材，章节数量相对较多，实验数量也比之前有所增加。可以看出，这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识，并有一定的动手训练。实际中，非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程，为此，教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生，教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材)，总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段，无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少，实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点，我们将所有实验分为四类：实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和PC机实验。各分类描述如下：
实验箱实验：指依托于特定实验箱的实验，针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的，种类较多且良莠不齐，没有公认的标准；
芯片实验：指基于单片机或者接口芯片的实验，包括：8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255A、中断芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。这类实验专业性强，应用性差，适合特定专业或者大三以上的学生；
汇编语言实验：指汇编语言程序设计实验，编程训练不是该课程的主要目的，这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解，但程度有限；
PC机实验：基于PC机的实验，包括：model安装、存储器测试等。目前，这部分实验内容受到学生喜爱，可以锻炼实际能力，易于推广，但如何让学生了解到CPU、存储器等核心部件内部的工作原理，需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、IO和其他等6个方面的统计。从图中可以看出，大部分实验都集中在IO方面，反映出这部分实验内容很重要，也是教材的主要内容。相比较而言，实验箱类和PC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分，而芯片实验主要针对IO，缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖，汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析，针对计算机硬件技术基础课程，汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口，无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强，但前期投入大，灵活性不强。我们认为，随着PC机的广泛应用(学生们几乎人手一台PC机)，基于PC机的创新性实验是该课程的发展方向，同时，这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验，并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容，我们主要分析和汇总讲述的重点知识点，还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本，其中4本(、、、)没能找到原书，为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出，所有教材都有存储系统内容的讲授，大部分教材(19本)都包括汇编语言，18本包括80x86，半数以上教材都讲授了8259A和8255A等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数，可以看出，汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的讲授内容也在10页以上，成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材，《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主，仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要，但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说，这些内容相对陈旧，而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用，在教材建设上，这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为，面向计算机公共基础课程，教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适，表明教材内容是计算机硬件的基础内容，以全面了解计算机硬件知识为主，掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况，以32学时(含6～10实验学时)为宜，适度扩展到54学时，实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材，前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程，不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点，以增强学生的实践兴趣为根本，通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此，在教材设计中，应该以实验建设为导向，注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理，为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来，在计算机硬件相关课程讲解过程中，教师们主要关心接口技术，并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加，我们认为，学生们应该综合了解计算机硬件组成，理解各部分的工作原理，而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设，使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此，我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域，并且能够有一定趣味性，以了解基本的硬件原理为主。
与此同时，教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来，设计创新实验，将数字消费类电子产品(MP3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、PC外设接口等融入计算机硬件实验的设计，引导学生兴趣，同时适应计算机硬件技术的发展，使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识，并解决一些基本实际问题。
在这里，我们建议将实验分为：基础实验和提高实验两类，以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈，表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中，考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况，进一步结合学生兴趣，我们基于PC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明，这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣，使学生掌握更为实际的计算机硬件知识，并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类：测试类、开发类和操作类。例如：存储系统性能测试(测试类)、CPU和GPU性能测试(测试类)、BIOS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于PSOC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上，我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理，以理解计算机硬件部件功能为主，注重理解基本概念和基本运行规律，并结合实际硬件器件分析，以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此，教学内容 以“基本概念+基本部件”方式组织，例如：存储系统与存储器，其中，存储系统是基本概念，理解起来有一些抽象，需要课堂讲授；而存储器(内存等)则是基本部件，学生们平时接触较多，通过适当的实践教学，学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备，还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式，易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来，达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题，《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材，并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上，我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题，并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011～2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献：
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[2] 邹逢兴. 关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J]. 计算机教育,2004(2):81.
[3] 嵩天,李凤霞. 计算机硬件技术基础课程实验的改革与实践[J]. 计算机教育,2010(10):65-68.
Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals
SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan
