比较教学法在“计算机组成原理”课中的应用

1 课程教学情况

计算机组成原理是计算机专业的核心课程之一。课程以冯诺依曼模型为起点，系ฑ统讲述计算机硬件系统及其功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法；同时通过课堂讲授，使学生系统地理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法。为进一步学习计算机系统结构等后续课程，全面培养计算机软硬件系统认知、设计能力奠定良好的基础，为部分学生以后参加研究生入学计算机科学专业基础综合考试打下良好的基础。从这门课程的内容特点看，它属于理论性、技术性都很强且难度较大的一门专业课程。因此，必须充分应用先进的教学理念、教学方法，让学生对这门课感兴趣，提高这门课的考试成绩。

2 比较教学法

互动百科关于比较教£学法是如此描述的：比较教学法是在教学实践中，着重体现辨析并确定教学内容间异同关系的思维过程和方法。

其本质特征在于比较、对照、对比、参照。即，依据一定的标准内容的或形式的，把彼此之间具有某种联系的教学内容放在一起，加以对比分析，以确定其异同关系，认识其本质差异。比较教学法的这一特征，限定了运用比较教学法的前提条件：即教学内容既有相关性、相似性，又有相差点、相异点。相同是比较的基础，相异是比较的结果。

比较教学法的运用，有助于培养学生独立思考的学习能力；有助于培养学生举一反三，触类旁通的推理能力；有助于培养学生从事物表面现象找出本质差异的分析能力。

3 比较教学法在课程教学中的具体应用

比较教学法在课程教学中的具体应用，主要体现在以下五个部分的内容中。

3.1 计算机系统概论

1）数字计算机与模拟计算机。比较其数据表示方式、计算方式、控制方式、精度、数据存储量、逻辑判断能力。

2）计算机发展经历的五代之间的比较。比较其时间、主要元器件、运算速度、体积、成本。

3）Intel微处理器演化过程中各型号之间的比较。比较其发布时间、时钟频率、总线宽度、晶体管数、特征尺寸、寻址空间。

4）指令字与数据字。比较其CPU周期、流向。

5）机器语言、汇编语言、算法语言之间的比较。从机器是否可以直接识别执行、执行效率、编写程序的难度大小、是否容易出错、是否依赖于计算机硬件、程序的可读性、可移植性、是否易于为人们接受掌握和书写等方面进行比较教学。

3.2 运算方法和运算器

1）定点格式与浮点∞格式。比较其容许数值范围的大小、处理硬件复杂程度。

2）原码、反码、补码、移码。比较其定义、符号位、数值位、转换规则。

3）检测是否溢出的双符号位法与单符号位法。比较其正溢、负溢、溢出逻辑表达式。

4）恢复余数法与♚加减交替法。比较其运算步骤、是否恢复余数、步数是否固定、控制复杂程度。

5）单总线结构、双总线结构、多总线结构运算器。比较其数据传送的方便性、操作速度快慢、控制电路复杂程度。

6）浮点加减运算与浮点乘除运算。比较其0操作数检查、阶码运算、尾数操作、结果规格化、舍入处理。

3.3 多层次的存储器

1）RAM、只读ROM、可编程PROM、光擦除EPROM、电擦除EEPROM、闪速存储器。比较其种类、可擦除性、写机制、易失性。

2）寄存器、Cache、主存储器、外存储器。比较其容量、速度、成本。

3）集中式刷新与分散式刷新。从所有行的刷新是否集中在一起进行比较教学。

4）地址映射全相联方式、直接方式、组相联方式。比较其映射方式、优点、缺点、适用场合。

5）替换策略FIFO算法、LFU算法、LRU算法。从是否符合Cache工作原理、命中率高低、硬件实现等方面进行比较教学。

3.4 指令系统

1）高级语言与低级语言。对程序员的训练要求、对机器独立的程度、编制程序的难易程度、编制程序所需时间、程序执行时间、编译过程中对计算机资源的要求等方面进行比较教学。

2）CISC与RISC。从指令条数多少、指令长度是否固定、指令格式种类多少、指令寻址方式、访问存储器指令多少等方面进行比较教学。

3.5 中央处理器

1）机器指令与微指令。从机器指令的操作划分成若干条微指令来完成、是和内存储器有关还是和控制存储器有关、指令周期等方面进行比较教学。

2）水平型微指令与垂直型微指令。比较其并行操作能力强弱、效率高低、灵活性强弱、速度快慢、是否容掌握。

3）微程序控制器与硬连线控制器。从微操作控制信号的形成、调试更改及扩充指令是否方便、实现方式、速度快慢等方面进行比较教学。

在课程教学中应用比较教学法，可以使学生更容易理解和牢固掌握教学内容，可以活跃课堂气氛，引导学生主动地学习，培养学生的学习兴趣，培养学生分析问题和解决°实际问题的能力，培养学生的创新能力。