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第1篇：計算機原理范文

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計算機理論計算機組成原理論文

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第2篇：計算機原理范文

【關(guān)鍵詞】計算機軟件技術(shù)；傳感器；原理

物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次技術(shù)革命，它已經(jīng)引起了社會的廣泛關(guān)注，且已經(jīng)運用到各個領(lǐng)域，取得了一定的成果。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)世界中非常重要的支撐技術(shù)，掌握傳感器的原理，可以合理的運用傳感器，制作識別物品的唯一識別碼，從而使自然接所有的終端成為物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的各個客戶節(jié)點。下文中，筆者介紹了傳感器的原理，探究了傳感器的具體應用。

1傳感器的概念

傳感器是一種裝置，它就像人類的感官一樣，感知外界的信息且將信息轉(zhuǎn)化成為可以利用的信號。傳感器得到了廣泛的應用，一般是將感知到的模擬信號轉(zhuǎn)化成為電信號，就是通常所說的“模數(shù)變化過程”。傳感器主要有傳感器末梢（感知外界信息的元件）和信號變化裝置兩部分組成，其中有一類傳感器是將上述兩部分結(jié)合在一起的。

2傳感器分類

傳感器被廣泛的應用于各個領(lǐng)取，且都取得了一定的成果。要想充分掌握各種傳感器，將各種傳感器合理的運用到實踐中，就必須要充分了解傳感器的原理。分文別類，是了解掌握傳感器的方法之一。將傳感器分類使，我們可以按照化學反應的應用原理、按照傳感器的應用功能、按照傳感器的物理通途等進行分類。筆者在此介紹了幾種常用的傳感器。

2.1溫度傳感器

熱敏元件是溫度傳感器的核心部件，溫度傳感器的應用非常。在日常的溫度傳感器中，常常會見到的就是雙金屬片構(gòu)成的熱敏軟件、各種熱電阻（銅、鉑以及半導體）構(gòu)成的熱敏軟件、熱電偶構(gòu)成的熱敏元件等。半導體熱敏傳感器的顯著特點就是體積非常小、靈敏度和準確度高，且半導體熱敏傳感器的制作工藝簡單，成本較低，因此它受到了人們的喜愛，成為應用最為廣泛的溫度傳感器。

2.2光傳感器

近幾年，光電技術(shù)發(fā)展的非常迅速，而隨著光電技術(shù)孕育的光敏元件的應用逐漸增多。目前，光敏元件的生產(chǎn)工藝越來越簡單，成本越來越低，受到了人們的喜愛，應用的領(lǐng)域也越來越多。市面上常見的光敏元件有光敏電阻器、光電二極管、光電藕合器等。

2.3力敏傳感器

通過人們用物理量力來測量材料的形變和位移兩個參數(shù)，而目前測量的方法已經(jīng)被傳感器取代，人們用過運用傳奇器來測量力。隨著半導體器件技術(shù)的發(fā)展，利用力學原理測量半導體材料的電阻效能和器件的物理特性，受到了關(guān)注。力敏長安器的體積較小，重量較輕，搬運、收納都比較方便，同時它的靈敏度還非常高，因此它得到了廣泛的應用，一般都是用來測量器件的壓力、測量加速度，甚至運用到了工業(yè)控制中。

2.4磁敏傳感器

磁敏傳感器，顧名思義就是運用了磁場的原理，現(xiàn)在應用的主要是霍爾器件?；魻柶骷抢没魻栃碇谱鞫傻?；磁阻器件，是利用磁阻效應原理制作而成的，當外加磁場時，半導體的電阻將隨著周圍磁場的增大而增加。磁敏二極管和磁敏三極管多被運用到電子元器件中，而電子元器件一般會被應用到電子產(chǎn)品審計中。目前，磁敏元件的生產(chǎn)工藝已經(jīng)趨于完善，而已磁敏元件為基礎(chǔ)的磁敏傳感器得到了廣泛的應用，一般被運用到電學量的測量、磁學量的測量以及力學量的測量中。

3傳感器的具體應用

在信息社會背景下，半導體器件技術(shù)得到了快速的發(fā)展，為傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)注入了新的生命力。利用半導體制作而成的各種傳感器能夠獨立地完成工作，準確的監(jiān)測各種環(huán)境的參數(shù)，為人們提供準確、科學的數(shù)據(jù)，便于人們有針對性的解決問題，有助于避免不必要的損失。計算機軟件技術(shù)由計算機操作系統(tǒng)上層的工具軟件開發(fā)和基于硬件平臺的嵌入軟件開發(fā)，而必須要將軟件開發(fā)和實際應用幾何才一起才有意義。通過編程滿足人們的實際需求，如開展計算機自動化程序有助于提高人們的生產(chǎn)、生活效率，為人們的生活和工作帶來方便。將傳感器原理運用到計算機軟件發(fā)技術(shù)中，才能夠利用單片機、嵌入式芯片對傳感器進行讀寫，才能夠?qū)⒈匾男畔⑦M行處理，轉(zhuǎn)化成為通過計算機可以處理的信號，從而降低誤差、減少成本。目前，傳感器在我們生活的每個角落都可以看到，如家里的電子測溫計。電子測溫計利用的是溫度傳感器感受人體的溫度，當溫度值達到一段時間之后，數(shù)值就不會在發(fā)生變化，它顯示當前的溫度讀數(shù)，且會有提示音告知使用者。又如，橋車已經(jīng)走進了千家萬戶，將傳感器運用到汽車中有非常重要的作用。將溫度傳感器安裝到汽車中，可以用溫度來指示當前溫度信息，更重要的是能夠?qū)囟刃畔鬏數(shù)紼CU（汽車中心控制器）上，而ECU會根據(jù)溫度信息控制噴油量的多少。在汽車排氣管的前端安裝氧化傳感器，利用傳感器將汽車尾氣中氧氣體積分數(shù)信息傳輸?shù)钠嘐CU上，而ECU根據(jù)接受到的信息控制空燃比，確保汽車發(fā)動起能夠正常運作，提高燃料的利用率，使汽車尾氣達到排放標準。傳感器技術(shù)的研究已經(jīng)成為國家重點研究的范疇，它在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用，且是不可替代的。要想使傳感器的應用更為廣泛，就必須要研究其性能，使新跟那個更為優(yōu)越，同時還要注重結(jié)構(gòu)的設(shè)計、合理的運用新型材料，采用新型工藝等。傳感器在人們的生活中扮演的角色越來越重要，因此我們必須要掌握各類傳感器的特點和特性，同時更要明確傳感器工作的原理，從而使傳感器得到更好的運用，促使計算機軟件技術(shù)得到健康、平穩(wěn)的發(fā)展。

參考文獻

[1]印志鴻.軟件開發(fā)與硬件平臺依存關(guān)系探究——評《計算機軟件技術(shù)及應用》[J].當代教育科學,2015(06):68.

[2]王秋艷,常村紅.對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探究[J].科技信息,2012(12):221.

第3篇：計算機原理范文

如今，微型計算機不但被廣泛使用還影響著人們的工作、生活以及思維方式。在2011年，有人對在校大學進行過一個調(diào)查：如果沒有計算機，試問晚上你會做什么？就這么一個簡單的問題，居然讓很多人一臉茫然。這個調(diào)查僅僅在學校進行，事實上社會上使用計算機的頻率更高。能夠熟練使用微型計算機的人比較多，但是又有多少人了解微型計算機的工作原理。在這樣形勢下，探析微型計算機原理與應用就必備了現(xiàn)實意義。

1 微型計算機系統(tǒng)組成

對于一臺微型計算機來說，由軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同組成的。其硬件系統(tǒng)主要是構(gòu)成計算機的電子元器件、電子線路以及機械裝置等各種物理設(shè)備；而軟件系統(tǒng)主要是程序以及有關(guān)的程序技術(shù)文檔資料。而這兩個部分僅僅是大劃分，它們下面分別又化成了許多重要的組成部分。

1.1 微型計算機硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備5部分組成。下面分別就這5部分進行適當闡述。

1）運算器。在微型計算機中，運算器就是一種執(zhí)行部件，所承擔的任務就是對信息進行加工處理；其運算的方式主要有加減乘除與與或非、異或、同或以及邏輯運算。

2）控制器。該部件主要是微型計算機的控制中心。其中最主要的控制部件是cpu，也是整個微型計算機的指揮中心，用來協(xié)調(diào)整個計算機的工作，進而來完成程序信息，并經(jīng)過輸出設(shè)備輸送出去。

3）存儲器。這部分就相當于微型計算機的倉庫，用來存放計算機中的數(shù)據(jù)與程序；而程序是微型計算機用來操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是微型計算機用來操作的對象。

4）輸入設(shè)備。該設(shè)備的主要功能就是將用戶的信息以指令形式傳送到計算機中，傳送過程中還要將信息處理成計算機能夠識別的信息，最具代表性的就是鍵盤、鼠標。

5）輸出設(shè)備。將微型計算機的處理結(jié)果按照一定方式傳送出去，共用戶使用。最具代表性的就是顯示器；

1.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)所包含的內(nèi)容是非常豐富，要對其具體分類十分困難，因此，按照系統(tǒng)的功能不同，可以劃分為應用軟件與系統(tǒng)軟件；所謂的系統(tǒng)軟件主要是指對微型計算機進行管理、調(diào)度、監(jiān)視以及服務等，比如操作系統(tǒng)就是典型的系統(tǒng)軟件；而應用軟件且是利用計算機作為操作平臺來解決生活中實際問題的程序，比如outocad軟件就是利用計算機來畫圖軟件。

2 微型計算機原理

多年以來，很多人都在對微型計算機的原理進行研究。但是相比之下，最為成功、全面的還是1946年由數(shù)學家馮.諾依曼出來的工作過程，如圖1所示。

從該流程中可以發(fā)現(xiàn)，其整個工作原理可以按照如下進行。

首先用戶要將自己的意圖編寫成程序，然后將這些程序按照指令形式傳輸給微型計算機，就計算機就能夠按照這些程序去執(zhí)行程序。當輸入設(shè)備將用戶的指令傳送到微型計算機內(nèi)存中，cpu就會按照指令的先后順序開始執(zhí)行，讓各個部件自動去執(zhí)行。

要探討微型計算機原理，就一定要清楚存儲單元，事實上存儲單元就相當于一個房間（本文就比喻成房間），其中存放的是機器語言，即二進制；對于存儲單元來說，主要有兩個特征：①存儲單元這個房間中存放的僅僅是內(nèi)存中某一個房間上面的房間號碼，無論何時，這個房間號碼都可以任由cpu使用；②存儲單元具備自動增加一個房間的功能。

圖1 微型計算機結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在用例子的形式來闡述微型計算機原理：某用戶通過程序給微型計算機發(fā)出三條指令，這3個指令就放進內(nèi)存中的201、202、203三個房間之中，那么按照處理順序201首先被放進了存儲單元；cpu在微型計算機中查詢就只能查到201，就從內(nèi)存之中取出201房間指令并按照要求執(zhí)行；但201房間的指令被執(zhí)行完之后，存儲單元會自動增加一個成為了202，當cpu再到內(nèi)存之中查詢存儲單元之時，就會自動到202之中了，就會從202中取出指令并且按要求執(zhí)行。按照中工作模式，微型計算機在無人參與情況下，就會自

轉(zhuǎn)貼于

動的按照順序執(zhí)行程序，一直到存儲單元中的所有程序全部被執(zhí)行。

3 微型計算機的應用

隨著微型計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展，已經(jīng)被人們普及使用了。具體而言，微型計算機主要應用在如下幾個方面。

1）科學計算和處理數(shù)據(jù)。在工程設(shè)計、科學研究以及社會經(jīng)濟管理規(guī)劃等行業(yè)中有著復雜的數(shù)學計算，比如：處理航天的測控數(shù)據(jù)、計算衛(wèi)星的軌道等，如果依靠人做是不可能完成，就必須要利用微型計算機來處理數(shù)據(jù)。

2）辦公自動化和信息管理。現(xiàn)在很多大型企業(yè)、國家一些部門所管理內(nèi)容較多，具有一個龐大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。比如：人事檔案管理、生產(chǎn)計劃管理以及購銷合同管理等。只有科學合理的使用微型計算機，進行辦公自動化以及信息管理。比如國家對人口的身份信息管理就是一個比較龐大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，過去依據(jù)人來管理經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，連身份證號碼都出現(xiàn)重號、錯號等現(xiàn)象，但采用微型計算機管理之后，不但規(guī)范了管理還大大降低了這些錯誤。

3）自動化儀表儀器。對于一起儀表的安裝之中，使用微型計算機之后能夠增強儀器儀表的功能，提高其使用性和可靠性，同時還減小了儀器儀表的體積和重量。

4）教育、文化娛樂以及家用。在教育中已經(jīng)普遍采用計算機輔助教學，目前已經(jīng)成為了主要教學手段，就是使用多媒體技術(shù)也必須要通過微型計算機這個平臺來實現(xiàn)。而且利用微型計算機結(jié)合多媒體形成了組合影像設(shè)備，已經(jīng)走進了千家萬戶，成為了人們生活提高的象征。

第4篇：計算機原理范文

關(guān)鍵詞 問題簡單化 知識具體化

計算機組成原理的教學內(nèi)容強調(diào)以計算機硬件部件和和整機系統(tǒng)知識為主的同時，還必需適當兼顧與硬件關(guān)系最密切的基礎(chǔ)軟件知識的學習。那種把計算機組成原理完全作為純硬件課來處理，是陳舊的認識和過時的做法，不符合當今計算機研究和教育發(fā)展的潮流。學好這門課的目的是為了了解計算機的構(gòu)成及基本工作原理。學生應能抽象出一個計算機模型，在此基礎(chǔ)上，理解計算機是如何工作的。但是計算機組成原理這門課專業(yè)性很強，很抽象，也很枯燥。而現(xiàn)在的中專學生基礎(chǔ)差，缺乏學習主動性，學習新知識時理解能力也相對比較薄弱。本文針對中專學生的這一特征，提出了怎樣教授計算機組成原理這門課程。利用一種以培養(yǎng)學生的理解、聯(lián)系實際能力為核心的教學模式，并就該模式下的課堂理論教學、課后練習與輔導、教學效果檢驗等三個環(huán)節(jié)進行詳細的闡述。

一、用簡單的問題切如枯燥的學習知識

在講解十進制數(shù)與二進制數(shù)之間相互轉(zhuǎn)換這個問題時，我并沒有直接講轉(zhuǎn)換算法，而是先提問了一個學生們都認為很簡單，但是又回答不正確的問題，來引起學生們的學習興趣，我提問的問題是：計算機用的是直流電還是交流電，對此問題，我讓同學們進行討論，并說出你回答的答案的依據(jù)，幾乎所有的學生都認為，計算機用的是交流電。依據(jù)是計算機的電源插在220V的交流電源上。我就告訴學生們你們的答案都是錯的，計算機用的是直流電，學生們很好奇，就急于想聽我講出這個答案的依據(jù)，這樣我就引進了二進制數(shù)的概念，告訴學生，計算機中所有的數(shù)值、文字、符號、語音、圖形、圖像等等統(tǒng)為稱數(shù)據(jù)，在計算機內(nèi)部，都必須用數(shù)字化編碼（基二碼 二進制編碼）的形式被存儲、加工和傳送。并且講解了二進制碼的基本點符號0和1。采用0和1的優(yōu)點是：符號個數(shù)最少物理上容易實現(xiàn)；與二值邏輯的真假兩個值的對應簡單；用二進制碼表示數(shù)值數(shù)據(jù)運算規(guī)則簡單。然而在我們的現(xiàn)實生活中所用的數(shù)值都是十進制數(shù)，那么接著就講了十進制數(shù)如何轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。十進制數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)。對于十進制的整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的法則是：除以2取余。對于十進制的小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制的法則是：乘以2取整。相反二進制數(shù)如何轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)呢？我先舉了一個簡單的例子引入了概念按階展開，例如十進制數(shù)650按階展開就是650=6*100+5*10+0*1=6*102+5*101+0*100。。十進制數(shù)按階展開是用數(shù)字乘以十的次方數(shù)，那么以此類推二進制數(shù)的按階展開就應該是用數(shù)字乘以二的次方數(shù)，例111101按階展開就是1111101=1*26+1*25+1*24+1*23+1*22+0*21+1*20。然而二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)就是把二進制數(shù)按階展開然后計算出數(shù)值。

二、把抽象的知識具體化

講解CPU的工作原理時，我首先講解CUP的全稱central processing unit 即中央處理器，有人也稱它微處理器。顧名思義，CPU就是電腦的中央核心部分，負責處理各種硬件裝置傳送進來的資源，經(jīng)過判斷計算后，再下指令將資料送到正確的裝置上執(zhí)行。講完這些以后學生都很迷茫，因為太抽象了。我就用現(xiàn)實中做廣播體操的例子來把抽象的問題具體化。做廣播體操的整個過程是，首先我們的耳朵聽到指令，然后再把指令傳送給我們的大腦，大腦經(jīng)過分析判斷后再把指令傳送的我們的肢體，以此來確定肢體的動作。緊接著我就用了計算機如何打印文件這個例子與做廣播體操相對照。當我們要打印一份文件時，首先通過鍵盤或者鼠標輸入打印的指令，CPU收到指令經(jīng)過分析判斷后知道我們要打印文件，就會下達指令將資料傳送給打印機，然后由打印機執(zhí)行打印工作。通過這個例子使學生們聯(lián)想到可以把CPU比喻成人類的大腦它不但要負責接收外界輸入的信息資料，而且還要負責處理這些資料，然后將處理后的結(jié)果傳送到正確的裝置上。幾乎大大小小的工作，都需要CPU來下達命令，傳送到其他設(shè)備上來執(zhí)行。通過舉例子的講解方式使學生們了解了CPU的工作原理。把抽象的復雜的問題具體化簡單化，增強了學生學習的信心。

三、通過學生講解來驗證教學效果

課堂上教師講解一個系統(tǒng)的知識點后，為了了解學生的掌握情況，我就采用了先挑一些程度好，理解能力強的學生將剛才講的知識再講解一遍的訓練方法，這樣我就可以了解到學生們的理解與我講解的偏差在哪兒，還有什么地方?jīng)]有理解到位。我可以就此問題重新的再做解釋。然后，再挑一些程度不好的且理解力相對比較差的學生，再來講解同樣的問題，如果講解的比較到位，就證明這個問題幾乎所有的學生都已經(jīng)掌握了。因為這門課程我同時教授了四個班，為了避免我講課大意和重復，我就隨機挑剛教授過的班級的學生到第二個班去講，這樣剛學過的學生害怕到其他別的班級如果講的不好丟人，就會好好復習反復練習，這樣就激發(fā)學生學習的主動性和積極性。然而對于第二個班的學生來說，他們就抱著好奇的態(tài)度來聽別的班學生的講解，想看看別的班的學生講的和老師講的到底一樣嗎？這樣就調(diào)動了學生的聽課興趣，課堂紀律也會好很多。還有現(xiàn)在的中專學生在家中基本都是獨生子女，集所有家里人的寵愛與一身，所以他們都非常自我，不懂得如何尊重別人。

結(jié)束語：在計算機組成原理這門課的教授過程中我想盡了各種辦法，運用多種教學手段，設(shè)計有趣的教學活動來激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生積極的學習態(tài)度，與學生建立相互信任，相互尊重，平等交流的師生關(guān)系，讓學生充滿激情，主動投入到學習過程中。

第5篇：計算機原理范文

關(guān)鍵詞：計算機；智能住宅；原理及實現(xiàn)

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 06-0000-02

早上起床，不用動手，床會自動折疊，收進屋子的一角，接著桌子和椅子從另一邊冒了出來，而這一切都是在一間屋子里發(fā)生的，也就是說這間屋子你想要它是客廳，它就是客廳，你想要它是臥室它就是臥室。此外屋頂可以根據(jù)陽光的強度選擇用透明的還是不透明的，甚至可以在停電時主動切換成太陽能屋頂，還可以自動調(diào)節(jié)室溫，甚至是洗澡水的水溫，當主人需要幫助時，它會自動報警。這是具有智慧的屋子——智能住宅。

一、計算機人工智能的發(fā)展

智能住宅能得以實現(xiàn)，主要是托了計算機人工智能的福。人工智能包含很多方面，在智能住宅上主要是指具備一定分析和判斷能力的控制系統(tǒng)，正是有了這樣一套系統(tǒng)，住宅才能白天是客廳，晚上是臥房。其實計算機人工智能在智能住宅上用得最多的是計算機和智能，特別是智能，只用計算機來控制的住宅也不能叫智能住宅，它必須是以計算機為輔助的，以智能為核心的建筑體。人工智能是人類智能的延伸，是計算機科學的分支。人工智能所涉及的領(lǐng)域包括機器人、語言及圖像識別等，其應用領(lǐng)域包括指紋識別、人臉識別、視網(wǎng)膜識別、自動程序設(shè)計、航天、智能控制等。特別是在智能控制這方面，人工智能在智能住宅上發(fā)揮的作用是巨大的，如果沒有智能控制，屋頂不可能根據(jù)陽光的變化選擇用透明的還是不透明的，屋溫也不可能自動調(diào)節(jié)，更不可能自動報警。從智能住宅上分析，人工智能就是賦予了住宅人類的想法，并付諸實施。人工智能對于智能住宅來講，就好比是其大腦，控制著住宅的活動，而要使用大腦發(fā)出正確的指令，又需要編寫很多不同的程序代碼將其固化到大腦中，也就是說人工智能的主體是一塊控制芯片，這塊芯片中有控制智能住宅活動的大量程序，只有有了這些，住宅才算有了智慧。不過這個芯片并不需要看到它，只需要從它所做的事中感受就行了，就如同每個人看不見自己的大腦一樣，但卻分析得出行為是由其支配的。

二、機械裝置參與其中

光讓住宅有了頭腦與智慧還不行，也就是說有了控制方還不夠，還要有被控制方，整個運作過程才算結(jié)束，不可能有任何一方唱獨角戲。那么這個受控制方就是智能住宅里的機械裝置，包括連桿、伸縮桿、屋頂?shù)鹊龋鼈冊谛酒目刂浦?，通過機械裝置的運作使住宅變換著不同的布局，實現(xiàn)著不同的功能。就像芯片一樣，機械裝置也不需要使用智能住宅的人去看得到它，而只要從每天智能住宅作出的反應當中來感知它，比如晚上它能主動把柜子收進去把它放出來，這就說明機械裝置的運轉(zhuǎn)是正常的，而不需要額外去關(guān)注它什么，本來智能住宅是關(guān)注人們生活質(zhì)量的提高的，而不是需要人們過多的去關(guān)注它是怎么運作的。智能住宅的機械裝置在芯片的操控下也同樣具有智慧，它將芯片的指令付諸實施，其過程并不生澀，而且也并不像芯片內(nèi)部那樣復雜，甚至會覺得它們就像是手和腳那樣簡單。正因為有了機械裝置的參與，智能住宅就像被賦予了生命一般，才算是真正的智活起來了。

三、智能住宅的實現(xiàn)

智能住宅有很多種實現(xiàn)形式，目前常見的有非網(wǎng)絡(luò)型、網(wǎng)絡(luò)型兩種。非網(wǎng)絡(luò)型即住宅的每一個部分并不關(guān)聯(lián)，各司其職，而網(wǎng)絡(luò)型則是將網(wǎng)絡(luò)運用于住宅上，凡是和一個部分有關(guān)聯(lián)的都會被執(zhí)行。有了網(wǎng)絡(luò)型智能住宅，主人可以進行遠程操控，就算回家晚了誤了球賽也不怕，電視機會自動打開，切換到想看的頻道，并且自動連上網(wǎng)播放球賽視頻。以上談及的是非網(wǎng)絡(luò)型和網(wǎng)絡(luò)型智能住宅的概況，由于現(xiàn)在是網(wǎng)絡(luò)的社會，所以下文將著重談一下網(wǎng)絡(luò)型智能住宅的實現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)型智能住宅是以網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，輔以計算機技術(shù)并以各種信息終端為其控制平臺的集娛樂、通信、自動控制、安防于一體的智慧建筑體。網(wǎng)絡(luò)型智能住宅通常是由服務器、控制器、路由器、電纜、調(diào)制解調(diào)器、交換機、通訊器、無線收發(fā)器、探測器、傳感器、機械裝置等主要部分構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)型智能住宅想要投入正常使用，必須有一個強大的中央處理平臺，即家庭網(wǎng)關(guān)，它是此類智能住宅的心臟，有了它，人們才可以和住宅里的其它系統(tǒng)進行溝通。其次還要有一個布線系統(tǒng)，它不僅讓寬帶連接到住宅，還可以根據(jù)需要布置到將來每一個需要它的位置。第三，一個真正的網(wǎng)絡(luò)型智能住宅需要寬帶網(wǎng)、家庭局域網(wǎng)、家庭控制網(wǎng)三網(wǎng)缺一不可才能得以實施。也就是說在使住宅變得智能化之前，所要做的就是讓住宅建立起一個通信網(wǎng)絡(luò)，為住宅信息提供必要的通路。

四、智能住宅智在何方

說了這么半天的智能住宅，它到底智在何方呢？舉兩個例子吧。有一位老人住進了一個智能住宅，這天晚上他睡下了，因為它是年屆7旬的人了，心血管系統(tǒng)難免會有些問題，因此住宅在其床頭啟動了相關(guān)的監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測他的呼吸及心跳。老人有打牛鼾的毛病。打鼾是睡得香，一般人都會這樣理解，但有醫(yī)學常識的人都知道打鼾是一種病，不但不是睡得香的表現(xiàn)，反而是睡眠質(zhì)量不高的表現(xiàn)，打鼾是病，確切點說是呼吸有問題。而據(jù)統(tǒng)計有部分老年人就是在鼾聲中再也沒能醒來。當監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到老人的呼吸曲線出現(xiàn)多段連續(xù)的異常后，及時啟動了報警裝置，家人得到警報及時將老人送往醫(yī)院，從而贏得了寶貴的時間，老人轉(zhuǎn)危為安。另一件事就是大家可能都曾經(jīng)歷過的，電話打著打著，忽然斷掉了，再一打說欠費停機了。其實在智能住宅里，欠費停機這種令人討厭的提示音是不會存在的。當有電話打來時，它會自動切換到可用的網(wǎng)絡(luò)，并且通過視頻（如果視頻開著的話）來實現(xiàn)通話，或是讓手機直接用WIFI網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通話。比如張先生是一家外貿(mào)公司的業(yè)務員，經(jīng)常在外面跑，跟妻子及孩子的聯(lián)系只能靠手機，這天他又給太太打電話了，碰巧的是太太手機欠費停機了，按理說張先生是打不通太太的手機的，但是太太的手機卻通了，這是因為太太在智能住宅里，智能住宅讓它的手機通過WIFI上上了寬帶互聯(lián)網(wǎng)，太太用上了網(wǎng)上的通話軟件從而實現(xiàn)了與丈夫的通話，這一切都是智能住宅的功勞。當然智能住宅的智還不光體現(xiàn)在這兩個方面，它還包括智能恒定室內(nèi)溫濕度，讓室內(nèi)四季如春，甚至未來的智能住宅還可以増加學習功能，能較為確切的判斷出主人的意愿，比如主人從在餐桌前，它就會主動鋪上餐布，主人經(jīng)常猶豫接還是不接的電話，它知道詢問主人，每天早上，它都會詢問主人吃什么早點，而主人只要說一句老規(guī)矩，住宅便會按主人平常的指令行事，而不需要每次都問，真到主人有了新的指令為止。總之現(xiàn)在的智能住宅是以固定的程序來實現(xiàn)其智能化的，隨著技術(shù)的不斷突破，將來的智能住宅將是具有思想的，它將是學習型的，而不僅僅只是鸚鵡學舌而已。

五、傳感器遍布的智能住宅

智能住宅的原理其實很簡單，就是控制器或稱控制芯片、網(wǎng)絡(luò)、傳感器、機械裝置等一系列設(shè)備的相互配合來達到的。芯片、網(wǎng)絡(luò)、機械裝置在前文中都已詳細說明了，這里就不再重復，單獨說一下傳感器。當傳感器用于人體是，它就是神經(jīng)，而當傳感器用于智能住宅時，它就是一個物理裝置。如同人類的神經(jīng)感受到外界的刺激將信號傳遞給大腦，大腦就會作出相應的反應，控制肌肉和骨骼的動作，傳達到人的感覺器官上就會作出諸如走、跑、跳或是感覺到痛或癢。人類的神經(jīng)遍布全身，智能住宅里的傳感器自然也是為數(shù)不少，少了其中任何一個都會造相關(guān)功能的缺失。傳感器是控制器、網(wǎng)絡(luò)以及機械裝置之間的媒介，它傳遞著控制端發(fā)出的信號從而實現(xiàn)對住宅的控制，同時也將住戶的反應反饋給住宅，讓住宅根據(jù)其意愿及時調(diào)整所作出的反應。傳感器分為感光、感聲、感震、感溫、感濕、感煙等多種，其作用就是將信息傳遞給其他裝置或器械，從而完成一個流程。智能住宅之所以智能，除了具有編寫有大量程序的芯片之外，就是這些功不可沒的傳感器了，如果沒有傳感器，智能住宅就如同癱瘓了一般，可見傳感器在智能住宅中的重要性。

六、補遺及結(jié)束語

如果有人說智能住宅只是體現(xiàn)在其內(nèi)部的，主要是視覺、聽覺方面的感受，那就說明他對智能住宅的理解不是很全面。實際上智能住宅是由外而內(nèi)的智能，即外墻的材料是保溫隔熱的，從而才能讓室內(nèi)溫濕度恒定。特別是當住宅所在的地基有所異動時，住宅就會及時報警，從而提示主人選擇正確的避難場所，也就是說如果地震了，有了住宅的及時提醒，將使人們被埋廢墟的可能性降低不少?？傊?，智能住宅是由外而內(nèi)的智能，隨著人類越來越追求智慧的生活，智能住宅自身也在不斷進步著，建筑技術(shù)不斷向前發(fā)展，智能住宅也會不斷向前發(fā)展，或許在不久的將來，住宅是否智能將繼地段和戶型后，成為主要的賣點。智慧有明天，智能住宅亦有明天。

參考資料

[1]肖玉昆.人工智能的應用領(lǐng)域[J].信息與技術(shù)周刊,2009,10

[2]羅實.計算機網(wǎng)絡(luò)與住宅的智能化[M].科學技術(shù)出版社,2010,07

第6篇：計算機原理范文

原理：生物計算機主要原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯片來替代半導體硅片，利用有機化合物存儲數(shù)據(jù)。信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時，會引起蛋白質(zhì)分子鏈中單鍵、雙鍵結(jié)構(gòu)順序的變化。

生物計算機運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍，它具有很強的抗電磁干擾能力，并能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當于普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。生物計算機具有生物體的一些特點，如能發(fā)揮生物本身的調(diào)節(jié)機能，自動修復芯片上發(fā)生的故障，還能模仿人腦的機制等。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第7篇：計算機原理范文

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，計算機技術(shù)也越發(fā)成熟，現(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛應用到各個領(lǐng)域，成為了人們在工作和生活中重要的一部分。計算機的信息管理，是計算機的基本功能，對此進行研究有利于我國計算機信息管理系統(tǒng)地進一步完善，本文在此對計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理進行探究。

關(guān)鍵詞:

計算機信息管理系統(tǒng);設(shè)計原理;探究

計算機技術(shù)在人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪械倪\用，其中有一大方面就是對信息進行搜索，對信息進行分析與處理，因為這種計算機技術(shù)的應用讓我國各行各業(yè)都得到了很大的進步，讓各個領(lǐng)域在發(fā)展過程中減少了人力資源的浪費，提升了工作的效率。想要對計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理進行一定的探究，首先要求我們要對計算機管理系統(tǒng)有所了解。

1計算機管理系統(tǒng)概述

計算機管理系統(tǒng)就是從信息切入，對信息管理系統(tǒng)進行一系列地開發(fā)與設(shè)計，進而創(chuàng)建出計算機服務平臺。它是計算機的重要組成部分，它的主要功能是對系統(tǒng)資源進行高效整合，以達到使用者可以根據(jù)此平臺進行大量數(shù)據(jù)信息的分析及處理。也可以將其理解為利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，結(jié)合了統(tǒng)計學、經(jīng)濟學以及數(shù)學模型等多方面，進行綜合而成的一種全方位的技術(shù)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)。

2計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理

人們使用計算機進行信息的管理和處理、分析時需要使用到計算機信息管理系統(tǒng)，而在計算機信息管理系統(tǒng)的設(shè)計當中，主要需要注意的有三部分，一是計算機程序設(shè)計的編程語言，另一個是計算機模塊的設(shè)計。

2.1計算機程序設(shè)計編程語言

對于計算機程序開發(fā)技術(shù)人員來說，所使用的編程語言大致可以分為兩種，一種是C++的編程語言，還有一種是像PB、VB這樣的編程語言，二者存在著一定的區(qū)別。前在使用時難度要求相對較高，這樣為編程人員增加了一定的難度，同時，它的語言很難做到靈活使用，編程語言本身的更新速度也不是很快。同時，在目前來看計算機信息管理系統(tǒng)需要計算機語言編制程序運行，也就是說，需要后臺來帶動前臺。計算機在實際操作中需要數(shù)據(jù)引擎才能夠?qū)?shù)據(jù)信息庫進行訪問。因此，PB、VB的編程語言存在著顯著的優(yōu)勢，不僅讓自身的運行速度得到提升，后期維護變得簡單，也能夠為使用者提供更為優(yōu)質(zhì)的服務，在提高了工作效率的同時，也增加了整個編程程序的可靠性。

2.2計算機模塊的設(shè)計

計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計當中的模塊設(shè)計同樣是極為重要的一個組成部分，它的本質(zhì)內(nèi)容就是讓系統(tǒng)的功能模塊與動作硬件相連，進而確保整個計算機信息管理系統(tǒng)的運行。對于計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計當中的模塊設(shè)計，我們可以從兩方面進行觀察。從總體上看，它是一種橫向的設(shè)計，于實際設(shè)計過程里需要考慮到系統(tǒng)的眾多子系統(tǒng)，將數(shù)量龐大的信息數(shù)據(jù)全部利用起來，要得到充分的兼容，以達到計算機信息管理系統(tǒng)整體的運行；但是從它自身的設(shè)計角度上看，它又是一種縱向的設(shè)計，它需要滿足自身的功能進行設(shè)計。在具體的設(shè)計當中，它的功能是讓計算機信息管理系統(tǒng)得到合適的功能區(qū)域劃分，將各個功能區(qū)域的工作內(nèi)容進行明確，讓它們之間互相處于獨立的位置。其實我們可以把整個的計算機信息管理系統(tǒng)看作是一個較為高級的伺服系統(tǒng)，這樣便能夠更容易的理解前文所提到的獨立位置進行地獨立運行了。在對功能區(qū)域劃分的時候，需要我們按照科學的方法并嚴格按照功能區(qū)域的劃分規(guī)定，讓各個系統(tǒng)都有各自鮮明的專業(yè)性，進而讓整個計算機信息管理系統(tǒng)的高效運行。同時，模塊與模塊的接口要很簡潔，對于這點，需要考慮它們的強度。計算機當中存在著很多的負面因素，這些，這些負面因素多數(shù)是客觀因素，如環(huán)境溫度、鎮(zhèn)流干擾等，它們會在一定程度上影響計算機各個系統(tǒng)的運行。所以，在計算機模塊劃分時需要考慮到降低負面因素的影響，讓計算機信息管理系統(tǒng)的運行可以達到最大程度的平穩(wěn)化?？偟膩碚f，整個計算機信息管理系統(tǒng)的設(shè)計，我們需要從“內(nèi)聚”與“耦合”兩個指標進行評價，“內(nèi)聚：指的是各個部分結(jié)合為一個整體，就是信息管理系統(tǒng)的融合性，而“耦合”指的實施各個系統(tǒng)的獨立性。而在設(shè)計時我們經(jīng)常使用到的方法可分為三種，即設(shè)計系統(tǒng)框架然后通過客戶意見進行修改的原型設(shè)計法，按照系統(tǒng)全生命周期進行設(shè)計的周期設(shè)計法，和將前兩者進行綜合的綜合設(shè)計法，在此不做贅述。

3計算機信息管理系統(tǒng)在未來的發(fā)展

3.1計算機信息管理系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展

計算機技術(shù)的發(fā)展，就是計算機從硬件到軟件不斷地創(chuàng)新發(fā)展，是不斷地以新的替換舊的的過程。計算機信息管理系統(tǒng)同樣也需要跟隨整個計算機發(fā)展的腳步，進行自身地創(chuàng)新發(fā)展?，F(xiàn)階段，計算機信息管理系統(tǒng)還并不完善，在處理性能上，在受到外部原因的硬件老化、硬件落灰，或是內(nèi)部的信息存儲量逐漸增大，信息同時處理驟然增多等方面的影響都會讓計算機的信息管理上受到一定的影響，所以，在未來的發(fā)展中，一定會在此方面進行大力地研發(fā)，做到真正地突破。

3.2信息安全性地更大保障

在對于信息系統(tǒng)的設(shè)計時，對于每一個子系統(tǒng)都應該有相應的編程技術(shù)人員，讓這些獨立的編程技術(shù)人員保證各個子系統(tǒng)的獨立運行。而計算機管理系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)為前提的，而現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)具有很強地開放性，信息安全經(jīng)常會受到威脅。信息安全如果出現(xiàn)問題會對個人以及企業(yè)等造成重大的影響。在國家方面，需要完善網(wǎng)絡(luò)信息安全的制度保障，而對于計算機自身而言，需要自身通過網(wǎng)絡(luò)上的限制，以及系統(tǒng)的革新，來應對非法人員地入侵，使計算機信息管理系統(tǒng)的安全性得到更大地保障。

4結(jié)論

綜上所述，在當前這個經(jīng)濟高速發(fā)展的時代里，需要利用計算機進行處理的數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)的復雜程度越來越高，因此，對于計算機信息管理系統(tǒng)也有了更高的要求。只有對現(xiàn)有的計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理上進行深入的探究，并根據(jù)大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，結(jié)合實際的情況，進行再一步地研發(fā)，才能讓計算機管理系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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[2]范嘉敏.計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理探究[J].信息技術(shù)與信息化,2015(12):121-123.

[3]劉寶龍.計算機信息管理系統(tǒng)設(shè)計原理探究[J].信息與電腦(理論版),2015(12):131-132.

第8篇：計算機原理范文

關(guān)鍵詞：計算機軟件開發(fā) 基礎(chǔ)架構(gòu)原理 信息技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻識別碼：A 文章編號：1007-9416（2016）04-0000-00

計算機軟件設(shè)計的過程，就是在邏輯關(guān)系的引導下，實現(xiàn)軟件內(nèi)容的重新確定，進而形成對應的基礎(chǔ)架構(gòu)，這是軟件運行的前提和基礎(chǔ)，甚至會影響到后期軟件系統(tǒng)的維護和管理工作。由此積極探討計算機軟件開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)原理，是很有必要的。

1 計算機軟件開發(fā)的概況

1.1 計算機軟件開發(fā)的概況

計算機性能的不斷提升，使得人機交互效益得到不斷展現(xiàn)，越來越多的行業(yè)開始嘗試以計算機軟件開發(fā)的方式，實現(xiàn)自身運營模式的信息化轉(zhuǎn)變，由此以對應需求為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)行業(yè)得到了快速的發(fā)展。計算機軟件開發(fā)具備以下的特點：持續(xù)性特點，就是軟件開發(fā)是一個循環(huán)往復的完善過程，在計算機邏輯基礎(chǔ)上，計算機軟件的缺陷是一直存在的，只有不斷的采取措施去修正，才能夠更好的發(fā)揮計算機軟件的性能；針對性比較強，往往都是針對于某一行業(yè)或者領(lǐng)域而開展的計算機軟件開發(fā)工作，其開發(fā)工作的目的性更強，對于效益的追求也是更加強烈的。

1.2 計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)的重要性分析

當前計算機軟件開發(fā)過程中，使用量比較多的基礎(chǔ)架構(gòu)，就是三層結(jié)構(gòu)體系，其分別可以歸結(jié)為：其一，表示層；其二，邏輯層；其三，數(shù)據(jù)層。在上述三個層次的基礎(chǔ)上，可以使得軟件的人機交互界面展現(xiàn)出良好的性能，使得邏輯關(guān)系和計算機語言之間得以分離，這樣在后期維護和修改的時候，單獨的對人機交互模式進行調(diào)整，就可以使得軟件開發(fā)的節(jié)奏變得更加快捷。由此可見選擇合理的計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)，對于軟件性能的最大化發(fā)揮，對于軟件后期的維護和管理工作質(zhì)量提升而言，都是有很大幫助的。

2 計算機軟件開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)原理分析

2.1 從計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)需求的角度來看

無論是開發(fā)設(shè)計怎樣的軟件，都需要在明確開發(fā)目的的基礎(chǔ)上進行，也就是需要對于軟件的需求進行全面分析。不同的企業(yè)，歸屬的領(lǐng)域不同，所需要展現(xiàn)的功能也是很有差異性的，此時企業(yè)都會提出對應的軟件開發(fā)需求。在此過程中，計算機軟件開發(fā)者與信息企業(yè)之間會展開大量的協(xié)商工作，對于軟件的功能進行分析，結(jié)合企業(yè)業(yè)務運行特點，實現(xiàn)計算機軟件開發(fā)方案的敲定。為了做好需求分析方面的工作，需要特別注意以下幾個方面的工作：建立完善的軟件企業(yè)與需求企業(yè)之間的溝通機制，保證在軟件需求分析的過程中，能夠充分的了解企業(yè)組織的業(yè)務特點和規(guī)律，保證軟件開發(fā)需求能夠更加明確。

2.2 從計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)編寫的角度來看

計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)需求分析結(jié)果得出之后，就需要進行實際的軟件編寫工作，從當前的實際情況來看，多數(shù)使用的是C語言，這種語言的特點為：語言結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較好，編寫操作比較快捷，是當前程序員使用頻率比較多的語言模式。在實際的軟件編寫的過程中，會依照對應的功能劃分，實現(xiàn)不同模塊的敲定，保證不同模塊都能夠發(fā)揮自己的功能，此時需要建立對應的函數(shù)模式，使用這樣的主函數(shù)對于各個模塊進行調(diào)節(jié)和改善，這樣可以保證結(jié)構(gòu)能夠更好的維護。當前一個計算機軟件的開發(fā)工作，都是有多個程序員來共同完成的，這樣可以盡可能的保證軟件編寫工作的高效性。

2.3 從計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)測試的角度來看

在計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)編寫工作完成之后，就需要對于軟件的不同功能實現(xiàn)測試，實現(xiàn)對于軟件測試階段的管理和控制，是保證軟件性能發(fā)揮的關(guān)鍵所在，這也是將對應計算機軟件投入使用之前必然要進行的工作。在此過程中，需要關(guān)注以下幾個方面的內(nèi)容：其一，輸入特定的參數(shù)，對于軟件的運行情況進行記錄，驗差運行情況與理論情況之間差異性；其二，使用白盒子和黑盒子的方式去進行測試，同樣對于軟件測試的效果進行記錄，由此實現(xiàn)實際計算機軟件開發(fā)工作的順利開展；其三，除了測試工作之外，還應該做好計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)的維護和管理工作，定期對于軟件的性能發(fā)揮進行檢查，并且推出全新的版本，進而實現(xiàn)軟件自身的修復，這樣可以使得其自身的性能得到全面提升。

3 計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)選擇的基本原則

計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)的選擇，關(guān)系到計算機軟件效能的發(fā)揮，牽涉到各行各業(yè)信息化的快速發(fā)展和進步。在選擇計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)的時候，需要關(guān)注以下幾個方面的內(nèi)容：其一，樹立軟件設(shè)計目標意識，在需求分析的基礎(chǔ)上，對于不同的基礎(chǔ)框架進行選擇；其二，使用先進的邏輯語言和編程技術(shù)，對于計算機軟件架構(gòu)進行合理的編寫和操作，由此才能夠保證基礎(chǔ)架構(gòu)開發(fā)工作的高效性；其三，依照軟件目標功能和結(jié)構(gòu)選擇之間的關(guān)系分析，選擇合適的結(jié)構(gòu)，進而使得軟件開發(fā)行為朝著有目的性的方向發(fā)展和進步；其四，注重計算機軟件開發(fā)團隊的塑造，處理好不同模板開發(fā)之間的關(guān)系，保證計算機軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇得更加科學和合理。

4結(jié)語

綜上所述，計算機軟件開發(fā)過程并不簡單，其中不僅僅涉及到專業(yè)領(lǐng)域的知識，還關(guān)注到計算機軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的原理，處理好這兩者之間的關(guān)系，才能夠保證計算機軟件開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)工作朝著更加高效的方向發(fā)展和進步。從當前計算機軟件開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)原理的運用實踐來看，其基礎(chǔ)架構(gòu)選擇還存在很多不合理的情況，此時就需要采取對應的措施來改善和調(diào)整，相信隨著在此方面實踐經(jīng)驗的積累，計算機軟件開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)將會展現(xiàn)出更加大的效能。

參考文獻

[1] 林雪海，吳小勇.計算機軟件開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)原理研究[J].電子制作，2016（Z1）：65-66.

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第9篇：計算機原理范文

1.概述

本課程是計算機學科的一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課,它的目的是使學生了解計算機系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成方法,掌握其硬件系統(tǒng)中運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的實現(xiàn)方法。培養(yǎng)學生分析和設(shè)計計算機各部件的能力,特別是動手能力,使學生做到理論與實踐相結(jié)合、硬件與軟件相結(jié)合,逐步達到能運用理論知識設(shè)計一些性能良好的指令系統(tǒng),提高自行設(shè)計、調(diào)試、分析問題和解決問題的能力。

本課程要做6個以上的實驗,范圍涉及計算機的5大部件,既有驗證實驗,又有綜合實驗。記錄實驗結(jié)果,編寫實驗報告。每學期實驗課程結(jié)束后進行實驗課程的考試或考核。

實驗課程是《計算機組成原理》課程教學內(nèi)容的一個十分重要的環(huán)節(jié)。通過教學實踐,首先,學生可以在實際操作中深入到計算機的內(nèi)部,查看、測試各主要信號與部件的工作狀態(tài),親手修改已實現(xiàn)的設(shè)計,增加自己的新設(shè)計,達到“親口嘗梨”的效果;其次,學生可以把理論知識與社會生產(chǎn)實踐相結(jié)合,在實際工作中得到鍛煉和提高,使學有所用。這樣,一方面,可以進一步深化學生對理論知識的理解和掌握;另一方面,可以培養(yǎng)學生的實際動手能力,提高學生的學習興趣,增強學生的創(chuàng)新意識。在這幾年的教學實踐中,我們發(fā)現(xiàn)了幾點不足。但是部分學生理解能力有差異,在課堂上往往掌握的不太好,到了實驗室面對實驗箱經(jīng)常不知所措,影響實驗效果。如果有一個好的仿真軟件,教師在課堂上可以通過多媒體教學設(shè)備先模擬一下,讓學生看到實驗效果,那么實驗的效果會好一些。

本計算機組成原理示教板就很好的解決了這個問題。結(jié)合實際情況,在教學內(nèi)容、教學方法和實驗室的管理等方面提出了若干改進辦法。經(jīng)過教學實踐的檢驗,表明這些改進措施可以激發(fā)學生的學習興趣,促進學生對理論知識的掌握與理解,提高學生的動手能力。

2.設(shè)計思路

本系統(tǒng)以at89s52為控制核心;外擴11個8255芯片,接了256個led發(fā)光二極管來模擬cpu中的主要寄存器;一個能顯示8個16*16點陣漢字的顯示屏,一片256k的flash芯片,用來儲存一個標準的漢字庫(hzk16);一片32k的隨機儲存器ram;1*8鍵盤,用來選擇哪種指令周期的執(zhí)行以及執(zhí)行該指令的方式是單步還是自動。

系統(tǒng)面板有256個led燈組成了一個完整cpu的主要組成部件,各個寄存器由16個led燈組成,也就是16位寄存器,led燈亮表示該位為二進制數(shù)“1”,led燈滅表示該位為二進制數(shù)“0”;粗大的紅色箭頭標明了數(shù)據(jù)、地址、控制信號的流向;上面是一個能同時顯示8個漢字空間的16*16點陣顯示屏,用來顯示指令執(zhí)行過程中的重要信息。

cpu要執(zhí)行完一條指令,必須要經(jīng)過取指、譯碼、執(zhí)行這三大步,合起來成為一個指令周期;每完成其中一步,都有cpu內(nèi)部的很多寄存器參與執(zhí)行,所以我們只要了解了每一步的詳細執(zhí)行情況,就能了解到cpu的各部分組成情況及其功能,具體指令周期的執(zhí)行情況。

我們利用教材里涉及的一個簡單程序,四種指令周期,設(shè)計這套計算機組成原理示教板。

指令地址

(八進制) 指令內(nèi)容

(八進制) 助記符

020 250 000 cla

021 030 030 add 30

022 021 031 sta i 31

023 140 021 jmp21

024 000 000 hlt

…… ……

030 000 006

031 000 040

…… ……

040 xxx xxx

第一條指令cla的功能是將累加器清零,屬非訪內(nèi)周期;第二條指令add的功能是實現(xiàn)加法,是一條直接訪內(nèi)指令;第三條指令sta實現(xiàn)存數(shù)操作,屬間接訪內(nèi)指令;第四條指令jmp的功能是程序轉(zhuǎn)移,是程序控制指令。

在這套示教板中,我們利用搭建的硬件電路和編寫的程序,實現(xiàn)了上述四個指令周期的具體執(zhí)行情況,并配有文字說明。下面以第一條指令為例,介紹示教板的工作情況:

我們把非訪內(nèi)指令周期cla的執(zhí)行情況分成若干小步,在條屏漢字顯示的提示下一步一步運行,進而改寫涉及的寄存器的數(shù)據(jù),具體步驟:

1、漢字提示:非訪內(nèi)指令的執(zhí)行;把儲存器個單元賦初值

2、漢字提示:取指,譯碼開始

3、漢字提示:pc賦初值20;把pc寄存器對應的led賦20(八進制地址)

4、漢字提示:pc值送ar;把ar寄存器對應的led賦20(八進制地址)

5、漢字提示:pc值+1#';把pc寄存器對應的led賦21(八進制地址)

6、漢字提示:ar送dr;把dr寄存器對應的led賦20(八進制地址)

7、漢字提示:dr送ir;把ir寄存器對應的led賦20(八進制地址)

8、漢字提示:id對ir譯碼;9、漢字提示:這是cla指令;

10、漢字提示:取指,譯碼結(jié)束;11、漢字提示:執(zhí)行指令階段;

12、漢字提示:控制信號送alu;把alu寄存器對應的led點亮

13、漢字提示:alu將ac清零;把ac寄存器對應的led賦00

14、漢字提示:cla指令結(jié)束;15、漢字提示:非訪內(nèi)指令結(jié)束;

通過這15步漢字提示和具體寄存器的操作,我們可以很輕松的理解這條非訪內(nèi)指令的執(zhí)行詳情,詳細了解cpu的各部分組成及其功能。其他的指令執(zhí)行情況跟第一條相似。

3.硬件設(shè)計

通過上面系統(tǒng)框圖,整個系統(tǒng)是以at89s52為核心,擴展了大量外圍器件,還有一個條形顯示屏。硬件方面主要有以下單元電路:

系統(tǒng)譯碼和存儲器電路:主要有74ls373和74ls138、at29c020、62256構(gòu)成:

具體分配:at29c020的地址:0000h-7fffh,共分了8頁

62256的地址:8000h-fbffh

8255的地址:fc00h-fc5fh

另外還有8255擴展板電路,led接口板電路,鍵盤電路,單片機最小系統(tǒng)板等。

4.軟件設(shè)計

完成了四個指令周期的分步演示,每個指令周期都有單步和全速兩種運行方式;還有一個完整程序的運行!

5.結(jié)束語