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探析《计算机系统结构》课程教学改革

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2013-01-05

在教学工作中,还要注意培养学生良好的学习方法和自学能力。引导学生在学习过程中不断总结自己的学习方法,学会运用各种手段来获取知识,例如,可以布置学生课外通过查找资料完成有关“系统结构”最新发展的小论文。

三、课程教学改革实践案例

(1)堆栈型替换算法原理的教学案例

在存储体系这一章中,虚拟存储器替换算法的实现是教学的重点,同时也是难点。如果按照教材内容编排的顺序,直接给出抽象的逻辑表达式介绍堆栈型替换算法的定义,势必不利于学生对算法的理解。取而代之,先举出实例,比如使用LRU法对页地址流进行一次堆栈处理,从处理结果总结出主存页数与命中率的关系,由此来说明命中率随主存页数的增加而单调上升,至少不会下降[1],具有这种特性的算法就称为堆栈型替换算法。此时再引出逻辑表达式,将表达式的各个部分与实例相对应,进行归纳,给出堆栈型替换算法的定义,这样,学生就顺理成章地理解了算法的内涵。从教学效果来看,绝大部分学生能够准确地掌握该替换算法的涵义和替换过程。

(2)改进指令系统的教学案例

在数据表示与指令系统这一章中,介绍指令系统设计和改进的两个主要方向时,CISC和RISC是一对需要学生重点理解的概念。前者是按增强指令功能的方向发展指令系统,而后者是按简化指令功能的方向改进指令系统。学生应该了解两者设计思想有哪些不同点,CISC和RISC分别采用哪些基本技术,有哪些典型的应用,它们分别存在哪些不足和问题,为什么说今后的发展应是CISC和RISC的结合。为了说明这些问题,可以让学生自己去查找实例资料,了解IBM 370、Intel i486、IBM6150、Intel i860这几个处理机采用的技术,让他们自己去分析查找答案。通过这种教学方式,不仅加深了学生对知识的理解,而且提高了他们查阅资料的能力。

另外,其他章节也有可以扩展的问题,比如,第7章多处理机的讲解可以结合目前热门的多核处理器,这两者的主要问题是一致的;更进一步地,可以让学生去了解单芯片多处理器(CMP)与同时多线程处理器(SimultaneousMultithreading,SMT),这两种体系结构可以充分利用指令级并行性和线程级并行性,从而显著提高性能。

四、结束语

《计算机系统结构》这门课的内容可分为两个部分:第一是介绍计算机系统的基本组成,第二是分析提高系统性能的方法。把握好这两个方面,学生理解和掌握系统结构就容易得多。在教学过程中,合理安排进度,明确学习目标,采用多种教学方式,与实例紧密结合,积极引导启发,使枯燥的理论知识变为形象的感性认识,提高学生学习的兴趣,可取得较好的教学效果。

[参考文献]

[1]李学干.计算机系统结构(第三版).西安电子科技大学出版社,2005

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