1、数学专业“微机原理”课程教学探讨摘要：本文根据笔者的亲身体验，结合实际具体分析了给数学系学生讲授微机原理课程的指导思想、技术特点、知识结构以及所遇到的问题和解决方法，系统阐述了学习该课程的重要意义。 关键词本文来自：计算机毕业网 ：微机原理；教学大纲；实验；成绩 1 引言 2006 年春，我校数学科学学院领导面对本科生就业形式的严峻局面，系统分析了本科生就业之愈演愈烈的市场化趋势，同时响应学生对学习计算机知识的强烈要求，决定开设“微机原理”选修课，计划安排 54 学时，笔者担任主讲教师。 一般认为， “微机原理”的前导课程是：“电路分析” 、 “模拟电子技术”和“数字电子技术” 。而数学专业的
2、学生完全没有接受过这些课程的训练，为此，笔者经过寒假期间一个月的精心策划，拟订了一套教学大纲。但要在 54 个学时完成教学任务，尤其是针对这些没有经过专业电子技术训练的授课对象，必须要有严格的教学计划和周到的实验准备。限于经费和实验场地，笔者申请购买了两套清华大学科教仪器厂生产的 TPC2003A 实验设备，一套用于课堂演示实验，一套用于兴趣小组课后实验练习。 18 周教学( 每周 3 学时)完成过后，选修该课程的近 40 名学生的考试通过率超过了 85%，教师得到的由学生参与的教学质量评估分数达到86.9 分，获得绝大多数学生的认可。更可喜的是，董建强同学的毕业设计“北京市花园桥路口交通灯设
3、计”运用计算机工作原理和接口技术，结合线性优化理论，成功编写了汇编语言程序，并在 TPC2003A 演示实现，在众多毕业生中脱颖而出，经专家评审，被评为校级优秀毕业设计。 2 教学指导思想的确立 目前还没有专门为数学专业编写的“微机原理”教材，当然也无此必要。教学的关键取决于授课教师的理论素养、知识结构、教学指导思想和课堂授课经验。笔者曾长期担任数学专业的“C语言程序设计”和“数据结构”的教学工作，深感学生计算机基本知识的匮乏。譬如对变量的理解长期局限于逻辑符号，对存储空间没有意识，难以建立牢固的指针概念， “数据结构”所确立的数据存储模式不能形成物理概念，缺乏基本的计算机思维；同时，对文件的
4、访问技术也无法深入到物理层面，至于键盘访问等接口技术更是难以贯彻。致使授课教师不得不花费大量时间为学生建立计算机的物理操作观念，势必延误正常教学工作的顺利进行。因而导致“C 语言程序设计 ”课程由原来的 54 学时扩展为 72 学时，但依然未能从根本上解决问题。 鉴于以上原因，笔者将“微机原理”课程教学的基本指导思想定位为：以培养数学专业学生的计算机修养为主旨，把握计算机各个逻辑模块的总线结构，建立数据存储的物理观念，了解数据运算的物理流程，确立 CPU 和存储器的核心地位，解决基本的数据输入输出问题。 长期以来，从事“微机原理”教学工作的教师有意无意地坚守着这样一个观念：学习“微机原理”课程
5、的目的是让学生掌握计算机的硬件组织原理，为将来从事计算机硬件的设计工作打下坚实的基础。从教材编写到课堂教学以及实验操作过程，这个观念牢牢地占据着统治地位。不光是教师讲课辛苦，就是学生也不堪重负。在这个观念的主导下，很多信息工程类的非硬件专业开始压缩甚至砍掉这门重要的计算机基础课程，偏向于软件编程。如前所述，在传统的教学观念里，一个专业要开设这门课程，就要另外开设三门以上的前导课程，不但占用大量的教学资源，而且短时期似乎看不到什么效果。致使许多专业陷入非常难堪的境地，而“微机原理”则变成了专业教学课程中的鸡肋。 导致以上尴尬局面的根本原因，就是忽略了“微机原理”在培养学生计算机修养上的重要作用。
6、程序设计尤其是基于面向对象的现代程序设计技术要求学生必须深入理解计算机的物理工作流程，在进程管理、输入输出管理、文件管理以及 CPU的使用技术上，如果没有底层知识，是无法基于现有的操作系统编写出健壮、高效的应用程序。 3 授课大纲的拟订与教学实践 教学大纲是在明确的教学指导思想的基础上完成的。首先，建立总线结构思想。这是从通信角度把握计算机各个逻辑模块统一协调工作的整体操作思路。总线结构确定计算机的基本组成原则，建立各种总线类型的分工，使计算机的各个模块形成一个有机整体。总线结构必然存在竞争冒险，为了规避信号冲突，必须考虑优先级问题。通过总线结构的深入讲解，使学生对计算机产生整体概念，突显系统
7、分析思维，避免在后续课程中陷入先入为主，无法建立计算机系统思维的混乱局面。但总线结构的教学重点放在总线分类和相互关系上，旨在把握计算机整体结构，认识到 CPU、存储器、I/O 接口等在通信关系上的统一性和操作上的一致性。对总线控制的 CPU 控制和 DMA 控制只做技术性介绍。使学生理解 CPU 为什么要放弃对总线的控制权以及 DMA 控制器存在的意义。当然，课程一开始就讲解总线结构会使许多同行难以接受，因为大多数教材将这一部分内容放在整个课程的后三分之一。然而，从培养学生的计算机修养、建立计算机思维的角度考虑，放到第一部分讲解是符合知识的建立过程的，那就是先规划整体，再分块创建，形成一棵完整
8、的关于计算机结构的知识树，总线结构正是这棵树的根。 其次，笔者在教学过程中着重确立了 CPU 和存储器的核心地位。深入讲解 CPU 与存储器是一个不可分割的整体，是一切算法实现的核心。重点放在 CPU 和存储器的相互关系的讲解上，决不过多地纠缠时序过程。在物理实体上形成一个较高的抽象，使 CPU 和存储器的讲解保持在同一个授课层面上，而不是象传统教材中将两者远远分离，比如某著名教材微型计算机技术及应用将处理器放在第 2 章，而存储器放在第 12 章，这也是传统的授课方案，强调“按部就班” 。然而笔者在具体教学过程中注重于 CPU 和存储器的逻辑结构。对于前者，是以 ALU 为中心的寄存器的集合
9、，实现一个基本算法单元；对于后者，深入讲解物理地址和逻辑地址的关系，充分建立寻址空间的概念。笔者始终以 1MB 的存储空间为例，务必使学生明白 CPU 的基本寻址方案，让学生理解一个复杂的算法的实现不单是依靠 CPU 自身，而是与数据的存储策略密切相关的。这样，不但为“C 语言程序设计 ”课程的指针变量的建立埋下伏笔，也为“数据结构”课程的深入理解奠定思想基础。 再次，将系统指令和汇编语言紧密结合，既强调助记符观念又综合语言体系。尤其是在建立变量概念的时候，紧密结合存储单元，体现数据的物理性的一面。学生对变量理解的深度将直接影响到对后续课程的学习，特别是“C 语言程序设计” 。如果学生的理解仅
10、限于逻辑符号层次上，或者对数据的认识没有物理概念，就无法灵活使用变量，在算法实现上往往陷入绝境，必然阻碍计算机素养的提高。因此，笔者结合汇编语言实例，既深入探讨变量的地址寻址本质，又强调变量的空间属性，使学生意识到，在计算机内部，变量只是 CPU 获得数据的一种方法，程序通过对变量的引用而实现数据的运算，与数学上的变量概念有着本质的区别。程序中的变量既封装了地址，又封装了操作类型。关于数据类型，在系统指令的讲解中就已经深入贯彻，使学生明白，数据类型的规划实际上是数据存储和 CPU 运算的特点决定的，必须在程序设计中严格划分，否则 CPU 将混淆指令，在数据获取上也会出现错误。这里要着重区分二进
11、制数值与 ASCII码字符的差异。根据以往的授课经验，多数学生不能正确认识 ASCII 的作用。笔者曾在为数学专业研究生补习 C 语言知识的时候，问及 ASCII 中英文 Interchange 的交换双方各是谁？是谁与谁的交换？竟无人知晓，学生的计算机修养之低下可见一斑。显然，对数据类型概念的这种原理性解释，对学生掌握各种高级语言有着指导性的意义。不过，笔者并没有花太多时间讲解汇编语言的程序设计，而是通过例题和演示实验加强学生对程序概念的理解。因此，笔者在大纲中并不要求学生掌握汇编语言的程序设计，只要求能读懂一般难度的汇编程序，初步建立结构化程序思想。这在系统指令中也有所体现，过于复杂的运算
12、指令以及不常用的条件控制指令等完全摈弃不讲。在一般教材中所介绍的指令集合，只选择其中一个不大的子集，倘若在汇编程序中涉及到了没有学习过的指令，就临时介绍。总之，讲授过程紧紧围绕“培养学生计算机素养”这个主题，并不要求学生会编写复杂的汇编语言程序，不过多纠缠指令是本大纲的一个基本特点。 最后，是输入、输出接口芯片和中断技术的运用。接口在计算机中之所以存在的一个基本理由，就是外部设备如何实现对计算机主机(CPU 和存储器)的数据输入和输出。归根结底，一切被处理的数据都来源于外设，也最终归口于外设。限于学时，笔者仅讲解了三个基本芯片：并行接口 8255A，串行通信接口 8251A，以及定时器 825
13、3。对于 8255A 芯片，重点介绍了方式 0 和方式 1 两种工作模式；对于 8251A，也只着重介绍了异步通信模式；而对于 8253，只强调了中断触发脉冲的作用和典型波形的生成功能。对中断控制器仅做简单介绍，旨在阐明中断的优先级处理过程，重点放在理解中断操作在计算机输入、输出的重要意义。具体讲解的过程，完全依赖实例和演示实验，更多地阐述各芯片寄存器的作用及 CPU 对芯片和寄存器的寻址方法，并对比与存储器寻址的不同之处。通过介绍输入、输出指令完成芯片功能的初始化，让学生理解芯片工作的“可编程性” 。同时，也让学生认识到计算机的输入、输出相对于算法而言是一个完全独立的部分。另外再介绍芯片地址
14、在操作系统中被名称化，通过专有名称寻址外设是基于操作系统程序编写的一般性原则，并结合 C 语言的键盘和显示器访问来说明接口在高级语言体系中的运用过程。 4 实验问题 “微机原理”是一门实验性极强的课程，在数学专业，不可能建立专有的实验机房，而且也不能过高估计学生的动手能力。但学生在“大学物理”课程中摘 要：本文对目前计算机专业规范进行分析和比较，阐明了首都师范大学计算机专业的培养方案，解读了该培养方案下的课程体系，探讨了方案建设中地方因素和学生地域因素的影响，以实践总结了面临的问题并提出了对策。 关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机专业；专业规范；课程体系；培养方案 1 计算机专业建设的背景
15、 过去 10 年，计算机科学与技术的发展给我们的工作和生活带来了深刻的变化，但是计算机专业人才的培养，特别是高校计算机专业的人才培养，在很长一段时间里(99 年至今) 却用一个单一的专业去应对这种变化，对快速发展的学科结构和大规模、多规格的社会人才需求估计不足，由此在计算机人才培养上出现了一定的偏差。 针对传统计算机专业设置存在的弊端，教育部全国高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会(以下简称教指委) 提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展的建议。给出的新的计算机科学与技术专业规范(以下简称新规范)，新规范把培养规格分为研究型( 或者说科学型)、工程型(包括计算机工程和软件工程
16、)和应用型(或者称信息技术型 )三种不同类型。与之对应地在计算机科学与技术 (以下简称计算机专业)本科专业下面设置了计算机科学、计算机工程、软件工程和信息技术四个专业方向1。20042007 年间，相关高校对各自的计算机专业重新进行了定位和分类，制定了新规范下的人才培养方案和教学计划，对课程体系进行了新的改革，增加了新的前沿技术(例如嵌入式系统)，合并和淘汰了老旧的课程 (例如微机原理 )，重视了基础知识的作用(例如高等数学)，加强了实验和实践环节。应该说，新规范对高校计算机教育起到了积极的推动作用，并使计算机科学与技术专业成为近年来高校中变化最大的专业。 2 培养方案和课程体系的比较 教指委
17、建议在一个计算机专业的名称下，鼓励不同的学校根据社会的需求和自身的实际情况，为学生提供不同类型(但都要达到本科水平)的教学计划和培养方案。因此各高校形成了各具特色的培养方案、教学计划和课程体系。2.1 研究型大学 北大的课程设置理念是“重视理论基础、加强工程实践、细化专业引导” 。其课程改革的总体思路是保持基础扎实的传统(数学、程序设计、体系及系统软件基础课)，打通本科生选修研究生课程的通路，增加与最新计算机技术接轨的新技术课2。清华大学办学理念是“营造创新氛围，强化优质人才培养 ”。培养目标是：培养具有优秀综合素质和通识型知识结构的，具有系统扎实的基础理论、专业基础理论和现代专业知识，并且具
18、有卓越的实践能力和创新能力的计算机科学与技术专业人才。毕业后能从事该领域的科学研究、技术开发、教学及管理等工作。课程设置强调加强基础、拓宽专业面、注重素质教育3。哈工大 2005 版的本科人才培养方案树立了培养学生成才为本的教育理念，体现了“宽口径、厚基础、倡个性、重创新”的基本原则4。 2.2 地方性大学 烟台大学基于地方经济建设的特点与发展要求，将计算机科学与技术专业定位为：学科发展达到省内一流，总体水平达到省内先进，从教学型向教学研究型过渡5。浙江大学城市学院根据社会对 IT 人才的需求。以现代高等工程教育理念为指导，确定以培养“应用型创新人才”为目标，使培养出的学生“具有较高的知识层次
19、、较强的应用能力和创造能力” ，强调培养学生分析、解决实际问题的能力为突破口6。 2.3 高职方案 以南通职业大学为例，其培养要求是应用型、技能型和复合型的计算机技术人才，培养目标是：适应现代经济发展与建设需要，德、智、体、美全面发展，掌握计算机技术的基础理论与基本知识，具有较强的计算机系统的安装、调试、维护能力，在信息管理和电子商务领域具有较强编码能力的蓝领人才；在网络技术领域中拥有编码能力或较强工程建设能力的工程技术人员。课程构建以培养职业能力为主线的特色课程体系，按职业岗位能力设置课程并调整、优化、整合课程体系7。 我们看到各个高校在新规范的指导下进行着不同的教学实践，各有重点，各有特色
20、，对我校的教改具有参考意义。 3 培养方案和课程体系建设的实践 首都师范大学是一所地方性高校，定位是教学研究型综合性大学。计算机科学与技术专业是我校为数不多的工科专业之一。由于历史的原因以及地方政府的要求，我校计算机专业还保留有计算机科学与技术(师范)专业。因此在制定新的培养方案和课程体系时必须兼顾考虑。 在制定新的培养方案时，我们除了参考国内外各主要大学的方案外8-11，我们还需额外考虑到我校所处的特殊地位。从学生生源看，由于地方政府利益因素，我校的生源主要来自本地，学生地域以周边区县偏多，性别上女生偏多，学生所在家庭城镇和农村大约各分一半。学生全部是高考重点分数线以上。因此，从学习意愿上更
21、趋向于应用方向，毕业后的目标是尽快回报家庭和社会。但是这并不说明我校完全适合信息技术的应用型专业方向，因为学生中也有部分出类拔萃的人，他们更渴望投入到有一定难度的研究型方向去。这也使得我们在确定培养类型时不能以单一规格来限定，是“提供更恰当的教育，而不仅仅是更多的教育2” 。另一方面，从学生毕业出口看，部分学生要考研并进一步深造 (8%左右)，其余大部分学生需要就业。从毕业学生就业的方向看，工程型有一部分(设计和编程) ，而计算机应用占了大部分(金融保险业、电信业和政府机关的网管等) 。师范类除了承担中小学信息课程的教师外，许多毕业生还需要维护中小学的网站，解决教师和教室的计算机问题12。 经
22、充分考察调研、酝酿讨论，我校计算机专业的培养目标确定为：培养学生在德智体美各方面全面发展，适应国家信息化建设和发展的需要、特别是适应首都经济建设和社会发展的需要，具有良好的政治素质，具有扎实的计算机科学与技术专业的理论基础和良好的专业素质，得到工程师的基本训练，知识面较宽，有一定外语应用水平，具有较强工程实践能力的应用型计算机专业高级人才。毕业生可以继续攻读计算机科学与技术学科及相关学科的硕士学位，可以从事计算机科学研究(高校、科研单位和中外企业的研究中心)，也可以从事计算机工程技术的系统工程 (中外企业的软、硬件工程技术开发和中小企业的计算机技术骨干)，还可以从事计算机应用( 政府机构、教育
23、机构、信息中心、数据中心及企业的技术部门和行政管理部门从事计算机教学、技术管理、系统维护和应用部署)的多层次、复合型、实用型人才。 计算机师范专业的培养目标中还增加了：具备现代教育理论，具有一定的网络管理、维护、应用能力，具有较高的信息技术教育技能，具有较强的教师教育能力，熟悉课程教学论，具备中小学教师的基本素质。 仔细解读上述培养目标我们不难发现，培养目标首先回应了地方政府的要求，满足教育部本科水平的培养要求，实事求是讲不敢苛求有较高的外语水平(毕竟中学的应试教育留下了太多的弊端)，但是强调了实验和实践 (作为北京市第一批计算机科学与技术实验教学示范中心我们得到了地方政府的大力支持，办学硬件
24、条件优越)。毕业去向既有科学( 研究)型，又有工程(开发)型，当然大量的是应用(服务) 型(这里用到一个名称为“技术管理” ，是指那些要求有一定技术的管理工作，例如课题组秘书，总工程师助理这类工作的统称)。 在上述培养目标指导下，专业方向很难明确在科学、工程或应用中取一，毕竟各个学校的学生中学习能力总是呈正态分布，秉承教育的宗旨，还是应该给予学生更多的选择。总之，在教指委的新规范下，我们形成了以计算机应用为主，科学型和工程型为辅的专业建设指导原则。在该指导原则下进行课程体系的建设。 在满足教育部对本科大学生的基本要求上，计算机专业的课程和学分分配如表 1。 (需要说明的是，我校一个教学课时为
25、40 分钟，相比传统的 50 分钟课时有一个 0.8 的系数校正。) 其中通识教育课程必修含马列、英语和体育等，通识教育课程选修主要考虑的是人文素质教育13，也体现了我们综合性大学的优势。专业基础课程以高数和自然科学课程为主，辅助以程序设计基础，选修则将科学方法论，数理名题欣赏等启发性、激发性课程作为选择，开拓学生视野。 专业核心课程是计算机专业区别于其它专业的标志性课程，没有这些课程就不成其为计算机专业，课程列表如表 2。 考虑到我校已经有了软件工程专业，因此在核心课程里更多地强调了计算机工程的课程内容，由于我校学生就业去向的特殊性，因此将计算机网络原理并入到核心课内。 专业方向课程是体现培
26、养规格的具体体现，鉴于上述原因，在设置专业方向课时总共组织了四组不同的课程组合，分别是科学型、应用型、软件类和硬件类组成四个不同课组。师范类还增加了教师类培养的课组。 实践教学历来是计算机专业教学的重要组成部分，我们在做实践课程安排时强调了实践课动手能力的培养，特别地将实践课程与理论课程剥离，安排最好的实践带队教师来完成该教学环节。实际上实践课虽然强调动手能力的培养，但是其实质还是考验动脑的能力，是一种能力培养。实验课组安排不再赘述，具体方案欢迎向作者索取。 在如此复杂的课程安排下，对于现实中独立能力欠缺的我国中学毕业生来说，要解读该培养方案还是存在一定的困难。考虑到这种情况，我们在本科学生中
27、采用导师制。有别于研究生导师的职责，本科导师的主要作用是指导本科学生根据自己的条件合理选择自己的学习方向以及将来的职业生涯，选择适应自己的课程。为了更好地指导学生选课，我们还提供相关的选课图表和范例，精确加以指点，见图 1图 3。 图 1 必修课程关系图 4 存在的嵌入式系统课程体系及其创新实践的探索 摘要: 随着嵌入式计算机技术的迅猛发展,学生分析、解决嵌入式应用实际问题的能力亟待提高。本文提出对嵌入式系统课程体系进行整体优化,注重高低搭配、层次划分,让学生根据自己的基础、能力及兴趣选择不同的教学内容及配套实验内容,有足够的个性发展空间,以满足不同领域对嵌入式人才的需要。 关键词: 嵌入式系
28、统;课程体系; 实践 嵌入式计算技术的发展可以追溯到 20 世纪 50 年代,美国空军率先利用高性能嵌入式计算机进行空中预警1。随着半导体与微处理器技术的发展,20 世纪 80 年代以后,嵌入式系统迅速普及,极大地提高了各行各业的信息化水平,成为信息化社会的重要基础。随着嵌入式计算技术的蓬勃发展,嵌入式系统开发设计人才需求越来越旺盛。 1 嵌入式系统课程教学的发展历程 上世纪 90 年代,美国科罗拉多州立大学、华盛顿大学等一些世界著名大学陆续开设了嵌入式系统课程。本世纪初,我国一些院校也相继开设了嵌入式课程,由于专业背景不同,需求各异,课程内容相差较大。清华大学、北京航天航空大学、同济大学软件
29、学院较早开设了嵌入式系统课程1-4。浙江大学、天津大学从2002 年开始建设嵌入式课程,已经取得了良好的教学效果5-6。北京工业大学对嵌入式系统课程的建设非常重视,2003 年设置了嵌入式系统专业培养方向,以嵌入式体系结构作为教学的重点7。最初,该课程的教材缺乏,主要是原版引进或翻译 ,仅有少量自编教材。2005 年以来,教材与参考书籍如雨后春笋般冒出来,基本上分为侧重应用型、侧重嵌入式操作系统型、侧重嵌入式处理器与操作系统结合型三种类型。 国防科技大学计算机学院从2002 年开始面向本科生开设嵌入式系统课程及嵌入式系统综合课程设计,旨在使学生掌握嵌入式系统的基本知识,具有嵌入式系统的设计能力
30、。经过几年的建设,该课程日趋成熟,2007年 11 月,我校出版了国家“十一五”规划教材嵌入式系统原理与设计8,2009 年,该课程被评为教育部英特尔精品课程。 下面重点谈谈我校在嵌入式系统课程体系创新建设及实践方面的一点体会。 2 一般嵌入式系统课程体系 嵌入式系统一般由嵌入式处理器、外围硬件、嵌入式操作系统及应用程序等四个部分组成,用于实现对机器或设备的控制、监视和管理等功能。它是计算机技术、通信技术、微电子技术等集成的产物,面向特定应用,技术密集,资金密集,发展迅速,已成为信息化社会的重要基础。作为一门专业课程,嵌入式系统课程着重培养学员嵌入式系统设计方法和嵌入式系统设计能力。 因此,在
31、现有本科课程体系中,支撑嵌入式系统设计与应用的基础课程包括电工与电路基础、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、信号与系统、通信原理、自动控制原理、计算机程序设计、计算机原理、操作系统、微机接口与控制等,核心课程为嵌入式系统,如图 1 所示9。 随着嵌入式计算技术的迅猛发展及各行各业信息化的迫切需求,嵌入式系统知识体系日趋庞大,复杂性日益增加。有的系统面向低成本应用,精打细算,分分计较;也有的系统面向高性能嵌入式计算 ,只求满足功能要求,不计成本。有的系统仅需要嵌入式处理器与简单操作系统就可以完成计算需求,重量只有几十克,体积不到 1 立方厘米,功耗只有几十毫瓦;也有的系统需要 ASIC、FPG
32、A 及多处理器并行计算系统才能满足应用需求,重量达到数百公斤,体积达到几个立方米,功耗要求几千瓦。因此,仅仅靠上述嵌入式系统课程体系已经难以满足各个领域的不同需要,学生针对具体嵌入式系统的分析设计能力需要进一步加强。我们换位思考,从用人单位的角度出发,以嵌入式应用型人才培养为牵引,实现嵌入式系统课程体系的调整与优化。 3 嵌入式系统课程体系的优化 结合 CC200410,并根据嵌入式系统知识体系杂、多、乱的特点,我们对知识点进行裁剪与优化组合,构建了软、硬件有机结合的完整知识体系。 具体地说,在课程内容上设置了基础部分和高级部分,如图 2 所示。基础部分包括嵌入式系统导论、嵌入式系统设计工程、
33、嵌入式系统综合课程设计。主要知识点有嵌入式系统的基本概念;嵌入式系统的设计方法、设计过程及实例分析; 嵌入式处理器的基本情况及处理器的编程模型;典型存储器、总线、基本 I/O 接口部件;嵌入式操作系统与实时操作系统、典型嵌入式操作系统;实时编程结构、 BSP 设计、Bootloader 设计及嵌入式系统的开发模式。高级部分包括高性能嵌入式计算及嵌入式系统高级实验。主要知识点有高性能嵌入式计算概述;嵌入式多处理器、多处理器体系结构、多处理器设计方法; 实时多处理器操作系统;软硬件系统设计平台、软硬件协同综合算法、软硬件协同仿真; 高性能嵌入式计算的案例分析。 该课程体系注重高低搭配、层次划分,满
34、足不同用户的需要和学生的个性发展需要。我们还增加了选修课程高性能嵌入式计算,该课程是前面知识的大综合,直接面向深空探索、预警探测等高性能嵌入式计算领域需求,从系统的角度看待嵌入式系统的设计过程,极大地拓宽了学生视野。美国麻省理工学院林肯实验室就是高性能嵌入式计算研究中的佼佼者,与美国空军关系极为密切,它的使命就是以技术支撑国家安全。上个世纪 50 年代以来,该实验室就致力于高性能嵌入式计算的研究及其在尖端武器装备中的应用,例如机载预警雷达中的信号处理装置,计算量接近万亿次,还要满足体积、重量、功耗的约束。 学生可根据自己的基础、能力及兴趣选择不同的教学内容及配套实验,实现教学的层次性和多样性,
35、满足各类人员的需要。以图 2 为例,可以有三个选择方案。方案一侧重于嵌入式系统的硬件设计,所选课程为嵌入式系统导论及相应的综合课程设计;方案二侧重于嵌入式系统的软件设计,所选课程为嵌入式系统设计工程及相应的综合课程设计;如果软硬兼修,则可选择第三个方案,所选课程为嵌入式系统导论、嵌入式系统设计工程及相应的综合课程设计。如果需要继续深造,可在上述三个方案之一的基础上,继续选择高性能嵌入式计算及嵌入式系统高级实验。 嵌入式系统的知识体系发展迅猛,知识更新快,应用面广,学科交叉度高。这就要求教学内容更新快,学生的专业面要宽,基础要扎实,同时更应注意提高适应学科发展和广阔应用面的能力,感受、理解知识产
36、生和发展的过程,具有自主学习、拓展知识的能力和可持续发展的能力。 4 实践教学与案例分析 嵌入式系统是一门实践性很强的课程,只有做过才能理解。为了全面加强学生动手能力的培养,实践教学分为 3 个层次。第 1 个层次是验证实验,与课程内容基础部分相呼应,仅要求学生按照实验指导书和课堂演示一步一步作实验,熟悉软硬件开发环境、加深理解知识及实验体验。第 2 个层次是综合课程设计实验,是嵌入式系统课程体系的大综合,由教师提供元器件,学生根据要求搭建实验平台,完成实验,进行系统方案设计、硬件设计、元器件装焊、固件设计及系统集成及调试等工作。学生要走完一个项目的全过程(例如智能温度采集系统设计与实现),重
37、视方案设计、节点检查、全过程培养。第 3 个层次是高性能嵌入式计算实验,与课程内容高级部分相呼应,是应用学科与高性能计算技术的大综合,要求基于 Xscale 或凌动(Atom)等高性能开发板作一个复杂嵌入式系统实验(例如基于多处理器的合成孔径雷达成像处理系统设计与实现),实现在体积、重量和功耗约束下求解满足功能需求的高性能专用计算系统。 云计算在 ERP 市场大有可为近年来,随着行业竞争加剧,各行业都在加速企业管理企业信息化的建设。对于企业信息管理,大家不约而同的采取了 ERP 模式来进行。 作为从事 ERP 行业咨询多年的经历来看,企业对动辄千万预算的 ERP 建设越来越显得 “力不从心”
38、。同时中小企业为了寻求适合自己的信息化道路,逐渐接受了“云”ERP 的形式。 谈到了“云”,我们不妨看下它就是何种技术创新。 所谓云计算即是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助 SaaS、PaaS、IaaS、MSP 等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力。 ER
39、P 也在“云” 从 ERP 的发展历程,我们不难发现,“云”ERP 必将是一种趋势。 早在上世纪 70 年代,西方部分生产企业为了加强管理,已经通过开发各种企业管理软件来参与管理生产实践,那时候仅仅是单机版的系统。我们暂且认为它是 C/S 架构。 随着信息化的高速发展,2000 年前后的电子商务的盛行,一切向 web 看齐,ERP 也向 B/S 架构发展,最明显的例子就是 Orcle EBS 8i 到 r12 正逐渐的 web 化。 这些变化都在减轻客户端的压力 ,以服务器为中心来处理各种服务。但 ERP 高昂的硬件,软件投入,使得中小企业望而却步。故 2006 年前后基于SAAS 模式的 E
40、RP 服务应运而生 ,SAAS 的火爆,说明了社会对该种商业模式的认同和需求。 但是企业对 SAAS 的服务能力要求越来越高,而付出的费用却希望越来越低,SAAS 模式的服务商难以达到这种期望,于是“云”计算隆重的登上现今舞台。 采用云计算的 ERP 的显著好处 第一,企业可以通过购买 ERP 服务,来达到传统自建 ERP 系统的要求。 第二,大大降低实施 ERP 系统的风险。 第三,节省购买 ERP 系统所需的硬件,软件的高昂费用。 第四,专注自己的核心业务,减少外围支持部门的规模,节约人力成本。 第五,难以想象的高效率系统服务支持。 第六,企业设备简化,无需采购处理能力强大的计算机。 很多
41、“云”服务商,正在考虑如何让云计算满足更多客户需求,而事实上,目前的云应用主要集中在 ERP、成本核算、生产排成、定单、全程电子商务、进销存这些应用领域,像辅助制造CAD、CAM( 计算机辅助制造) 、MES(生产执行系统)还没有放到网上。很多中小用户都希望,现在没有搬到互联网上的应用也会在互联网上普及。 如此大规模的后ERP“云”集成摆在了我们的面前。不仅用户在想怎么把云计算上的应用更完善,那些规模并不强大的国内云服务提供商也在考虑这个问题。如国内的恩信科技正在推一个 ERP 集成的概念,把这些 OA、CRM、HR、ERP 都集合起来。对中小企业来说,每天自己的核心业务都忙不过来,还要应付不
42、同的概念一定会晕的。 集成就是把企业日常所需要的管理软件都集成在一起。利用云计算的高处理能力提供强大的信息化服务。 目前的问题 云计算服务市场规模还相对较小,云计算服务商的解决方案不尽相同,现阶段包括互联网在内的一些外部环境也不是很完美。所以很多用户对云计算并不是很认同,有些甚至有些反感。但这并不妨碍一些思想意识前沿的中小企业已经开始应用云服务,而他们从中也确实获得了不小的益处。 事实上,对云计算“不感兴趣”的金融公司与其“身份”有很大关系。首先,金融类企业的客户信息都是重要数据,不能有丝毫差池,把信息放在互联网上难免担心; 其次,金融类用户普遍“财大气粗”,他们首先考虑的不是资金,而是这套系
43、统是否足够“坚固”; 第三,金融类企业在部署信息化的道路上起步很早,前期有很大投入。 “云”ERP 的意义 云计算分为“公有云” 、“私有云”,还有两者混搭的“混合云” 。如果说现有的各个私有云模式对大型企业来说多少有些“新瓶装旧酒”的嫌疑,那么对于中小型企业而言,公有云算得上是时代的恩赐了。因为在过去,小公司人力资源不足,IT 预算吃紧,那种动辄数百万美元的 IT 设备所带来的生产力对它们而言真是如梦一般遥远。而如今,云计算为它们送来了大企业级的技术,不用花天价,用起来也很方便。 通过对众多中小企业的观察,我们发现,随着云计算日趋走向成熟,越来越多的中小企业开始不同程度地与云计算有过“亲密接触” 。不难想象,未来小型企业出于越来越多的技术需求会更加依赖于云计算,而与此同时内部 IT 基础设施的成本和复杂程度也会逐渐降低。 所以说先进 ERP 理念,大企业级的技术不再是“财大气粗”的大企业独享,中小企业一样可以走在信息化建设的前沿,从这点说对普及 ERP 的管理,“云”将功不可没。
