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计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢!

篇一

《基于专业规范的“计算机组成原理”课程改革》

摘要:以教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会的专业规范为指导,针对计算机组成原理课程的特点,从以专业规范为基础优化教学内容、改进教学方法和丰富教学手段等方面进行了探讨和实践。分析实验教学现状,指出存在的问题,提出通过改编实验设计,加强实验教学过程指导,提高实验教学效果。以专业规范为指导,从理论教学和实验教学两方面为“计算机组成原理”课程改革提出了新的建议。

关键词:专业规范;计算机组成原理;课程改革;理论教学;实验教学

随着计算机和通讯技术的蓬勃发展,中国开始进入资讯化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国资讯科技发展的视窗期、关键期。为此,高等学校肩负著为国家发展和满足社会需求培养多型别人才的重任。在这样的背景下,高校必须正视问题,积极思索与变革,重新审视计算机专业教育的发展方向,与时俱进地推进计算机专业教育改革。

《计算机组成原理》是电脑科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联络和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展,以及对学生专业素质培养的角度来看,这样的要求是不够的。更为重要的是,通过教与学,还应当提高学生对计算机硬体系统的认知能力和设计能力,强化实践意识与能力,培养创新理念与能力,激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会在2006年释出了电脑科学与技术本科专业战略报告和专业规范,对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革,研究并实践一种有效的教学模式,帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元,从巨集观层面建立该课程知识体系,使学生准确把握课程的核心内容,全面地构建整机系统,进而培养学生的专业素养和综合能力。

1、电脑科学与技术专业规范

教育部高等学校电脑科学与技术专业教学指导委员会***以下简称教指委***在广泛深入的调查研究基础上,借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状,结合我国计算机教育的实际情况,对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见,并制定了具体的《专业规范》。

教指委在电脑科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议,将计算机学科分为三种类型四个方向,即:科学型***电脑科学方向CS***、工程型***包括计算机工程方向CE和软体工程方向SE***、应用型***资讯科技方向IT***。针对每个型别的每个方向的特点和要求,专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划,提出了富有建设性的指导意见。

专业规范中明确指出,“计算机组成基础”是电脑科学方向和计算机工程方向的核心课程,并且对实验、综合性课程设计和核心的教学内容提出了规范要求。在软体工程方向和资讯科技方向,“计算机组成基础”是核心知识领域计算基础***SE-CMP***和平台技术***IT-PT***的核心知识单元。专业规范根据课程体系对每一门课程内容、知识要点、学习目标等都进行了详细的设计与组织。在专业规范中,“计算机组成基础”的理论教学课时一般为48~56,实验课时一般为8~16,是计算机体系结构、作业系统、嵌入式系统和计算机网路等课程的先修课程,重点涵盖了计算机运算、储存系统组织和结构、功能组织等多个知识单元。本文主要探讨在专业规范的指导下,“计算机组成原理”课程的教学改革与建设。

2、课程内容组成及改革

2.1课程改革的基本原则。教指委的专业规范为计算机组成原理教学大纲和教学的制定,以及课程在课堂教学和实验教学上提供了指导性的意见,是我们推进课程改革的重要参考。以教指委专业规范为指导,结合学校的实际情况是计算机组成原理课程改革的原则之一。在具体的教学过程中,课程改革必须依据计算机组成原理课程的教学目标、内容和特点。其次,课程改革还应当联络学校的实际情况,如学校育人目标的定位、学校的教学与实验条件、学生的知识基础等。教指委的战略报告中也明确了提出了这种改革思路。因此,在综合分析了学校和学生的实际情况后,我们确定了注重知识结构的特色和执行深度,加强学生实践操作思维与能力的培养,因人而宜地进行点面结合的改革原则。第三,在资讯化时代,社会竞争压力日益激烈,学生就业压力不断增大,学生在学校在课堂学到的方法、知识与能力将直接影响到学生在竞聘和后续发展的竞争力,例如,企业等用人单位在招聘人才时关注学生的以学习能力为代表的发展潜力和动手能力,因此,课程改革的推进,应当兼顾国家的需要、社会的需求和企业的要求。为此,我们基于上述原则,从教学指导思想和教学方法两个方面,从知识讲授和能力培养两个层次上,对“计算机组成原理”课程改革进行了详细设计与组织,建立了一套有效的教学模式,帮助学生从巨集观和微观两个层面系统地掌握课程知识,进而培养学生学习和探索知识的意识、兴趣和能力。

2.2课程改革与实践

***1***优化教学内容和教学组织方法.针对本门课程的要求和特点,我们对教学内容进行了优化设计,提出了巨集观与微观分层讲授,相互贯穿的教学组织方法。内容组织方面,在巨集观上强调对部件的功能及整机系统的需求进行分析与讲解,在微观上重点强调实现这些功能的各组成部件的结构、设计与工作原理。通过分析比较国内外一些大学同类课程的教学内容、实施方法和教学改革后发现,这些学校在课程的教学内容上差别基本不大,核心知识单元主要包括:资料在机器中的表示、储存器的组织与结构、指令系统、中央处理器、汇流排系统和装置与介面等。在课时有限的情况下,为了高效地完成教学任务,达到教学目标,我们本着把握基础、突出重点、明确主线的方针对本门课程知识点进行了分析与优化,尤其是储存系统、中央处理器和I/O技术等知识领域。对专业规范要求的每个知识单元和教材的每一章,明确其中必须掌握的基础知识和重点,加强与之结合例项内容;对仅仅要求了解的和一些比较容易掌握的的内容,以引导学生自学为主,减少其课堂教学时间;弱化“过时”内容,及时补充新技术新方法,保持课程内容的时代性。以储存系统和结构为例,首先从巨集观的角度对计算机在资料储存、交换上的需求进行分析,使学生明确储存系统在整机中的地位与作用,进而分析储存系统的功能,使学生从整体上把握储存系统的结构与组成,同时对某型别计算机的实际情况进行分析,加深学生的理解。然后引导学生对储存系统中的具体部件从微观的角度分层次地进行分析。接着对SRAM和DRAM的基本储存元进行解析,由这些储存元构成储存单元,再到晶片,最终扩充套件形成储存器。再结合例项和计算机的实际情况对Cache和虚拟储存器进行详细讲解。在新技术方面,介绍DDR与DDRⅡ的情况,要求学生自己去查阅DDRⅢ等技术资料。最后再将这些各层次的部件串起来,从整体到细节地明确储存系统的功能、工作原理及实现。

***2***从问题出发,实施动力式教学通过研究比较发现,国内外的同行在本门课程的教学中,在知识讲授和能力培养两个大方面上有着较大的差异。“计算机组成原理”课程的教学,应使学生尽快建立计算机的整体概念,透彻地理解和掌握课程知识点,从巨集观和微观层面上理解和把握计算机各部件的原理、组成及相互联络,进而达到能力培养的目标。在现代教育理念中,教学设计应当以“学”为中心,学生是教学活动的主体,是知识学习的主动建构者,教师在教学过程中发挥着组织者、指导者和促进者的作用。课堂教学应当侧重于引导学生主动学习与思考,要灵活地将互动式、启发式和任务驱动式等教学方法结合起来,而不是单一地用某种方式对学生进行灌输。而且有必要设计一些教学环节对学生进行启发,在课堂内外与学生进行互动与讨论,尤其是一些新技术,引导学生学习研究的方法与方向,从而激发学生学习的兴趣和主动性,进而培养他们的自主学习能力、研究能力和创新能力。加强课堂教学的提问与讨论环节,不仅可以活跃课堂气氛,活跃学生思维,而且可以促使学生在课余主动地学习和对问题进行钻研,从而高效深入的学习和掌握知识。这是互动式和启发式教学的重要手段之一。如针对计算机装置在种类和技术方面的一些问题,提问学生回答问题,并借此与学生讨论新技术新发展,引领学生突破思维定势,培养创新意识等。针对专业规范中知识单元的一些重要知识点,有意提出或设计一些问题和目标,将其作为任务交由学生去分析解答。这是任务式和问题式教学的重要手段之一。学生或个人或合作对任务进行分析,找到问题所在,通过讨论、学习或搜寻等方法解决任务,并进行总结归纳。在此过程中,学生通过学习与研究,发现隐含在问题和目标背后的知识,形成解决问题的研究能力和自主学习能力。如在中央处理器一章中,要求学生对CPU发展的新动态进行研究。学生通过上网搜寻、查阅文献等手段收集了大量的资料,了解了CPU的发展历程,对一些实际的引数,如Cache的大小与级数、流水线条数、工作频率、前段汇流排等都有所了解,加深了对CPU的认识。引导学生将单核、双核和多核CPU进行对比,分析它们最新的技术和发展趋势等。通过这样的方法取得了良好的教学效果。

***3***充分利用现代教学手段现代教学手段也是提高教学效果,培养学生综合能力的重要一环。多媒体课件、动画演示、实物展示与剖析等方法可使抽象难讲的内容变得具体、生动和形象,使学生寓教于乐,对于改善教学效果非常好。例如,定点乘除法运算的阵列运算方法使用动画演示比直接讲解的效果要好,且更能吸引学生的注意力;补码原码转换关系推导等还是用传统的黑板比较好。在教学过程中,我们发现将一些需要动画演示的课件交由学生负责完成,激发了学生学习的兴趣和积极性。同时,利用网路进行课程建设、答疑、意见交流已经成为我们基本的教学手段。

3、实验改革与实践

加强计算机专业的实验教学已经成为共识,教指委的专业规范将计算机原理实验列为典型的必须的实验,并提高了课时数。实验将使学生掌握计算机硬体设计、除错和执行维护等多方面的技能,训练学生的动手能力,培养创新能力以及认真、严谨的科研作风。但学生的动手能力不强现在是一个比较普遍的问题。因此,计算机专业应当强调实践教学体系、实验设计和指导执行等软环节。计算机组成原理实验主要有验证性实验、综合性实验和设计性实验三个层次,涉及的内容主要有资料通路、运算器、储存器、微程式控制器,以及整机设计等。

首先,实验内容的选取和设计对实验教学效果有着重要的影响。不同的学校,不同层次的学生应当有不同的选择和不同的设计。一般来说,从课程的基本要求和培养学生的基本能力角度出发,基础性的验证性实验是必须的。对硬体方向要求较高的有条件的学校,应当开设设计性实验,如对整机进行设计等,以及引入FPGA技术等实现相关实验。其次,因材施教,对不同的学生有不同的要求和指导是必要的。针对一些复杂的难度较大的实验,可以取开设实验选修课程,或者是将其列为选做实验。实验课教师则对这些要求进一步学习的同学进行另外的指导,加大课外实验课时,并可以将他们组建学习小组来进行研究性的探索。第三,实验课的主要目的是对学生观察能力、思维能力、操作能力和表达能力的综合培养。

在培养过程中,教师的教学指导和规范实验过程是重要的两个环节。教师的教学指导不是事无钜细地告诉学生该做什么,而是将重点内容告诉学生后,重点引导学生去思考和探索,从而达到实验目的。而且应当强调过程指导,即注重发现并引导学生分析实验过程中出现的问题,提示和鼓励他们去解决问题,从而通过这个过程使学生探索计算机硬体的特点和规律。规范实验过程,例如规范实验报告、实践过程中的操作规范、分析问题和解决问题的方法与描述等,是对计算机组成原理实验的重要要求,对学生综合能力的养成有着潜移默化的作用。

 篇二

《浅说计算机组成原理课程》

摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、作业系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬体系统级的整机概念,培养学生对计算机硬体系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬体系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬体系统以及软体系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软体、硬体的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连线构成整机的方法。

关键词:计算机系统;硬体结构;软体结构;控制单元;指令

一、计算机组成原理课程综述

顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、储存器、控制器、输入装置和输出装置。现今绝大部门都是此型别计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。

二、课程主要内容和基本原理

***一***计算机系统

计算机系统是由“硬体”和“软体”两大部分组成。所谓硬体是指计算机的实体部分,它由看得见摸的著的各种电子元器件,各类光、电、机装置的实物组成,如主机、外部装置等。所谓软体,它看不见摸不著,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程式组成。通常把这些程式寄寓于各类媒体***如RAM、ROM、磁带、磁碟、光碟、甚至纸袋***,他们通常存放在计算机的主存或辅存内。

***二***系统汇流排

计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连线;另一种是将各部件连到一组公共资讯传输线上,称为汇流排连线。

汇流排是连线多个部件的资讯传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向汇流排传送资讯,势必导致讯号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向汇流排传送资讯,而多个部件可以同时从总线上接收相同的资讯。

汇流排分为片内汇流排、系统汇流排和通讯汇流排。片内汇流排是指晶片内部的汇流排;系统汇流排又可分为三类:资料汇流排、地址汇流排和控制汇流排。

汇流排的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、定址阶段、传数阶段、结束阶段。

汇流排与计算机所有的器件资料传输都离不开关系,是计算机工作的基础。

***三***储存器

储存器按储存介质分类:半导体储存器、磁表面储存器、磁芯储存器、光碟储存器。按存取方式分类:随机储存器RAM、只读储存器ROM、序列访问储存器。按在计算机中的作用分类:主储存器、储存器。按在计算机系统中的作用分类:主储存器、储存器、高速缓冲储存器Cache、控制储存器。其中静态RAM是用触发器工作原理储存资讯,因此即使资讯读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原储存资讯丢失。动态RAM是靠电容储存电荷的原理来寄存资讯。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,资讯也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有储存单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或重新整理。

由于单个储存晶片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩充套件和字扩充套件。储存晶片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与储存晶片的低址线相连。

同样,CPU的资料线数与储存晶片的资料线也不一定相等。此时,必须对储存晶片扩位,使其位数与CPU的资料线相等。

高速缓冲储存器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址对映关系有:直接相联对映、全相联对映、组相联对映。

***四***输入输出系统

I/O装置与主机的***:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是储存器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和储存器地址是分开的,所有对I/O装置的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有序列传送和并行传送。I/O装置与主机资讯传送的控制方式有三种:程式查询方式***主机与装置是序列工作的***,程式中断方式***程式与主机是并行工作的***和DMA方式***主机与装置是并行工作的***。DMA方式工作:1、中断cpu访存,2、挪用周期,3、与CPU互动访存。输出装置有印表机,显示器等。

***五***计算方法

计算机的执行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进位制原码和补码的加减乘除运算。

***六***指令系统

指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源运算元的地址***一个或两个***、结果的地址以及下一条指令的地址。指令定址分为顺序定址和跳跃定址两种。其定址方式分为10种,分别是:立即定址,直接定址,隐含定址,间接定址,暂存器定址,暂存器间接定址,基址定址,变址定址,相对定址,堆叠定址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。

***七***CPU的结构与功能

CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的暂存器有使用者可见暂存器:通用暂存器,资料暂存器,地址暂存器,条件码暂存器。控制和状态暂存器:储存器地址暂存器,储存器资料暂存器,程式暂存器,指令暂存器。指令流水处理减少了执行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设定的中断,程式故,硬体故障,I/O装置,外部。中断判优可用硬体实现,也可用软体实现。中断服务程式***地址的寻找方法:硬体向量方法和软体查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬体自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断遮蔽技术主要用于多级中断,遮蔽技术可以改变优先顺序。

***八***控制单元的功能

控制单元具有发出各种微操作***即控制讯号***序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,1.PC->MAR2.1->R3.M***MAR***->MDR4.MDR->IR5.OP***IR***->CU6***PC***+1->PC。间址周期:1.AD***IR***->MAR2.1->R3.M***MAR***->MDR4.MDR->AD***IR***.执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL***ACC***->R***ACC***,ACC0->ACC0;4、回圈左移一位指令CSLR***ACC***->L***ACC***ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存储存器。

1、加法指令ADDX。

2、存数指令STAX***3***取值指令LDAX。转移类指令:

***1***无条件转移指令JMPX。

***2***条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程式***地址以及硬体关中断的操作。控制讯号的外特性:a.输入讯号:时钟,指令暂存器,标志,来自系统汇流排的控制讯号。b.输出讯号:CPU内的控制讯号,送至系统汇流排的讯号。

常见的控制方式有同步控制,非同步控制,联合控制和人工控制。

***九***控制单元的设计

组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由闸电路和触发器构成的复杂树形网路形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制物件不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程式的设计:用微程式设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程式,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程式。微指令的基本格式共分为两个栏位,一个为操作控制栏位,该栏位发出各种控制讯号;另一个为顺序控制栏位,它可以指出下条微指令的地址***简称下地址***,以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程式首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........回圈。微指令的编码方式:直接编码方式,栏位直接编码方式,栏位间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网路形成,由硬体产生微程式***地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。

三、实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵装置。在20世纪70年代中后期,大规模整合工艺日趋成熟,微晶片上整合的电晶体数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的效能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器***如80MFLOPS的CRAY***变得价值仅为数千美元***而此类机器的效能可达200MFLOPS***,至于对效能不高的微处理器晶片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,资料处理等传统领域扩充套件到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远端教育等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。

四、心得体会

电脑科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。

五、结语

通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软体和硬体技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。

六、参考文献

1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版

财会硕士论文 建立和完善电算化会计信息系统环境下的内控制度

摘?要:访问控制技术是确保信息系统安全的一种重要技术。介绍访问控制的元素组件、原理,研究了4种主要的访问控制技术:自主访问控制(DAC)、强制访问控制(MAC)、基于角色的访问控制(RBAC)和基于任务的访问控制(TBAC)。最后总结全文,指出访问控制技术的发展趋势。

关键词:访问控制;角色访问控制;任务访问控制

一.访问控制的概念与原理

访问控制起源于20 世纪60年代,是一种重要的信息安全技术。访问控制是一种从访问控制的角度出发,描述安全系统,建立安全模型的方法。通过某种途径显式地准许或限制访问能力及范围,从而限制对关键的访问,防止非法用户侵入或者合法用户的不慎操作造成破坏。访问控制一般包括主体(简记为S)、客体(简记为O)和控制策略(简记为K)3个元素。主体是指发出访问操作、存取要求的主动方,通常指用户或某个进程;客体是一种信息实体,指系统中的信息和,可以是文件、数据、页面、程序等;控制策略是主体对客体的操作行为集和约束条件集,规定了哪些主体能够访问相应的客体,访问权限有多大。访问控制系统3个要素之间的行为关系如图1所示。

当主体提出一系列正常的请求信息,通过信息系统的入口到达被控制规则集监视的监视器,并由控制策略判断是否允许或拒绝这次请求,因此在这种情况下,必须先要确定合法的主体,而不是冒的欺骗者,也就是对主体进行认证。主体通过验证,才能访问客体,但并不保证其有权限可以对客体进行操作。客体对主体的具体约束由访问控制表来控制实现,对主体的验证一般会鉴别用户的标识和用户密码。访问控制的目的是为了限制访问主体对访问客体的访问权限,为达到此目的,访问控制需要完成以下两个任务:

(1)识别和确认访问系统的用户

(2)决定该用户可以对某一系统进行何种类型的访问[1]

在GB/T187994.3中,定义了访问控制系统时所需要的一些基本功能组件,并且描述了各功能组件之间的通信状态。

访问控制功能组件包括4个部分:发起者(initiator)、访问控制执行能力(access control enforcement function, AEF)、访问控制决策能力(access control decision function, ADF)及目标(target)。发起者是指信息系统中系统的使用者,是访问控制系统的主体;目标是指被发起者所访问或试图访问的基于计算机或通信的实体,是访问控制系统中的客体;AEF的功能是负责建立起发起者与目标之间的通信桥梁,它必须依照ADF的授权查询指示来实施上述动作,在信息系统中,ADF可以说是访问控制的核心。当ADF对发起者提出访问请求进行判决时,所依据的是一套安全访问策略。

二.自主访问控制技术

自主访问控制(Discretionary Access Control,DAC)最早出现在20世纪70年代初期的分时系统中,它是多用户环境下最常用的一种访问控制技术,在目前流行的操作系统中被普遍用。DAC模型是根据自主访问策略建立的一种模型,允许合法用户以用户或用户组的身份访问策略规定的客体,同时阻止非授权用户访问客体。客体的主人( 即所有者) 全权管理有关该客体的访问授权,有权泄露、修改该客体的有关信息。因此,有些学者把DAC称为基于主人的访问控制。为了提高效率,系统不保存整个访问控制矩阵,在具体实现时基于访问控制矩阵的行或列来实现访问控制。

自主访问控制的特点是的属主将访问权限授予其他用户或用户组后,被授权的用户便可以自主地访问,或者将权限传递给其他的用户。缺点是管理比较分散;用户间的关系不能在系统中体现出来,不易管理;信息容易泄露,无法抵御特洛伊木马的攻击。

三.强制访问控制技术

强制访问控制(Mandatory Access Control,MAC)最早出现在1965年由AT&T和MIT联合开发的安全操作系统Multics 系统中,在1983年美国国防部的可信计算机系统评估标准中被用作B级安全系统的主要评价标准之一。

MAC模型是一种多级访问控制策略模型,它的主要特点是系统对访问主体和受控对象实行强制访问控制。常用的强制访问控制是指预先定义用户的可信任级别及的安全级别,当用户提出访问请求时,系统对两者进行比较以确定访问是否合法。在强制访问控制系统中,所有主体(用户,进程) 和客体(文件,数据) 都被分配了安全标签,安全标签标识一个安全等级。

在强制式策略中,访问授权根据和用户的相关属性确定,或者由特定用户(一般为安全管理员) 指定。它的特征是强制规定访问用户必须或者不许访问或执行某种操作。特征是强制规定访问客体强制访问控制策略目前主要应用于军事系统或是安全级别要求较高的系统之中[2]。强制访问控制策略对特洛伊木马攻击有一定的抵御作用,即使某用户进程被特洛伊木马非法控制,也不能随意扩散机密信息。强制访问控制的不足主要表现在它使用不灵活,应用的领域比较窄;另外,强制访问控制对授权的可管理性考虑不足,实现工作量太大,管理不便,不够灵活,过于偏重保密性,对于系统连续工作能力等考虑不足。

四.基于角色的访问控制技术

基于角色的访问控制(Role-based Access Control,RBAC)模型是目前比较流行和先进的安全访问控制模型。RBAC的概念开始于20世纪70年代的多用户和多机系统中,1992年,D.Ferraiolo 和 R.Kuhn 在已有RBAC概念的基础上,形式化地定义RBAC模型。 RBAC模型通过引入“角色”的概念,将访问控制中的主体对象和对应权限解耦。RBAC中的基本概念有USERS(用户),ROLES(角色),PERMISSIONS(权限),SESSIONS(会话)。

RBAC模型的基本思想是在用户与权限之间引入角色的概念,利用角色来实现用户和权限的逻辑隔离。所谓角色就是访问主体在系统中可执行操作或可访问服务的集合。RBAC的最大优势在于其管理层的简单化,一个RBAC系统建立起来后的主要管理工作即为授权或取消用户的角色。在RBAC系统中,权限并不直接分配给用户,而是先分配给角色,然后系统分配一定的角色给用户,这样用户根据其角色获得相应的访问权限。当系统功能变化或演进时,只需删除角色的旧功能、增加新功能,或定义新角色,而不必更新每一个用户的权限设置,便大大简化了对权限的管理。

关于计算机的论文

实行会计电算化以后,严格的内控制度和系统正常、安全、有效的运行是会计电算化信息真实可靠的保证。内控制度要求处理同一笔经济业务的人员既要相互联系,又要相互制约,防止违纪违法行为的发生。国内外会计电算化的实践表明,计算机本身处理出错的可能性很小,如单位治理制度不健全或实施不力,都会给各种非法舞弊行为以可乘之机。因此,制定严格的内控制度是非常必要的。?

计算机信息系统一方面为企业的经营治理带来便利,一方面也带来了风险。在计算机环境下,除了有意篡改或伪造会计记录等人为的因素之外,又加入了计算机技术因素,因此出现了新的特有风险:(1)信息系统的安全性不能得到很好的保证。对人员接触系统缺乏控制,数据的毁损和失窃,对外来入侵者和入侵缺乏严密的防御。(2)信息系统的数据处理不合逻辑。由于系统开发人员并非专业的业务人员,对业务很难全面、准确地理解,由此可能导致无法准确地反映业务的实际发生状况,进而导致治理和决策的失误。(3)可靠性得不到保证。虽然计算机具有速度快、准确性高等特点,但它究竟是一种机械工具,在进行业务处理的过程中,不可避免地会发生这样那样的问题。例如,计算机硬件的故障,软件的设计因素,用户非有意的操作错误等都有可能导致差错发生。(4)不能消除人为的舞弊行为。随着计算机在会计领域应用的日益扩展,利用计算机进行贪污盗窃的犯罪案件随之出现,并且在数量上有逐渐增长的趋势。计算机犯罪舞弊行为主要发生在不易引起人们注重的地方,舞弊的手段具有极大的隐蔽性,造成的损失更加惊人。因此,在会计电算化以后,对其监督更有必要,计算机审计工作也就变得非常迫切了。 电算化内部审计是内部会计控制的一种特殊形式,在某种意义上说是对其他内部控制的再控制,因而是电算化系统内部控制最有效的手段之一。.homelunwen 硕士论文网,通过电算化内部审计,可以发现各种控制手段的弊端,找出进一步改进的措施。在系统运行的各个环节,都应有内审人员参与,定期检查和测试电算化会计系统的工作情况,参与制定和监督执行相关管理制度,建议修改或选择会计软件。?

总之,我们要围绕内部会计控制目标,结合电算化内部会计控制的特点,选择新的更多的控制对象,取更好的控制方式,来构建一套较为完善的内部会计控制体系,以适应更高的控制要求,使会计电算化的内部控制对社会经济发展和企业经济效益提高发挥越来越重要的作用,促进会计电算化事业向更高的高度和广度发展。职责的制定、权限的划分等形式进行的控制,以达到相互牵制、相互制约、防止或减少舞弊行为的。

计算机系统概论的 论文

90后 大学生拥有较高的计算机起点水平,而高校计算机课程却存在教学内容和环境与实际脱节、传统教学模式落后、课程设定缺少准确定位等问题。下面是我为大家推荐的,供大家参考。

 范文一:大学城云空间计算机应用课程建设

摘要:大学城云空间是目前流行的远端教育互助平台,具有开放性、个性化、即时性、互动性、共享性等特征,为大学师生提供了共享、即时交流、自主学习、校企合作的平台。

关键词:大学城;云空间;课程改革;主动学习

一、引言

目前,计算机应用专业毕业生就业困难,原因在于其工作能力没有达到企业的基本要求,企业所注重的是员工的发展潜力创新精神与动手实践能力,而毕业生这些能力的缺乏,暴露出了计算机应用专业教学存在一些问题,主要表现为:

一专业课程内容过多,缺少系统的整合。随着IT行业多元化的发展,软体企业对计算机应用毕业生的要求逐渐提高,高职计算机应用专业开设了大量的专业课程。这些课程知识面很广,内容复杂繁多,教师很难在规定的课时内把需要细致讲解的地方讲透,导致学生不能对所学课程有比较深刻的理解和掌握。

二教学模式更新不彻底,学生的学习积极性无法发挥。一直以来,学校都是以教师为中心的教育教学模式,学生则始终是一种被动学习的姿态,这直接影响了教学效果。特别是像计算机这样实践性和操作性很强的技术课程,如果学生没有学习兴趣,学生的学习积极性发挥不起来,则教学任务将无法实施。针对上述问题应大胆创新教学模式,引入大学城云空间进行计算机专业课程的教学。

二、大学城云空间的优势

大学城云空间为师生提供了共享、即时交流、自主学习、校企合作的平台。大学城空间在高职计算机应用专业课程教学中的应用,具有如下优势:

一实现教学共享。教师在备课的时候,会收集并整理大量相关资料包括实践的案例专案,这些教学资料具有针对性与典型性特点,教师可以将这些资料释出在空间上,供学生学习和参考。空间技术充分支援对话、合作、共享的时代理念,促进了的共享。

二加强师生之间的交流。空间为师生之间的交流提供了一种崭新的渠道,学生根据教师提供的资料进行主动学习,也可以把自己遇到的问题在教师空间中留言,获得教师的帮助;同时,学生也可以对教师的教学提出自己的建议,这有助于教师提高教学水平。

三激发学生学习的主动性。在空间上开展教学,学生真正拥有了学习的自主性。学生进入教师的空间后根据教师释出的学习任务参照学习方法和步骤,开启教师空间中的相应栏目展开学习,发表自己的学习心得,在讨论群组中与教师同学进行讨论和交流。在这种学习环境里,能极大激发学生学习的主动性和积极性。

三、基于大学城云空间的高职计算机应用课程建设

基于大学城网路平台推进计算机应用专业课程建设,符合实现教育现代化的发展要求。

一利用大学城建立丰富的空间教学内容。在空间教学中,各种形式的教学都可以为教学提供灵活的服务,教师按照计算机应用课程内容建设教学库。计算机应用课程较多,主要的课程包括计算机文化基础、JAVA程式设计、JAVAWEB程式设计、C#程式设计、Android移动开发等。对每门课程进行解构和重构,并且对应教学内容的呈现方式必须符合高职学生学习者特征,形式多样化如微课程、视讯、连结等等;在大学城云空间提供与每门课程教学内容相关的丰富,以Ja课程为例,上课之前,教师需要在自己的教学空间建立以下栏目:ja概念库、ja方法库、ja原理库、ja训练库、ja学习任务库、ja书籍库、ja专案案例库、教学视讯库、专业知识扩充套件库、微课程等等。利用大学城云空间可以将学生的课堂学习延伸到课外,学生通过互网路可以随时进行学习,同时教师也会提前布置相应的学习任务,可以要求学生在云空间进行课前预习、课堂学习、课后复习等不同阶段的学习需要,方便学生自主学习。通过这些丰富的教学,可以大大提高学生的学习积极性和自主学习能力。

二利用大学城空间实现基于工作能力培养的教学方法。计算机专业课程的教学内容主要在于精讲多练,并且要求动手实践为主突出技能训练。为了在大学城云空间实现学生的能力培训。首先,教师根据每门课程的特点,将教学内容进行模组化处理。以JAVAWEB课程为例,可以将其分为WEB基础、客户端技术、伺服器端技术和综合专案实战模组。接着对每个模组细分成一些典型工作任务释出在大学城空间,比如可以将客户端技术模组分为HTML网页设计、CSS设计、XML应用、JaScript应用等,每个工作任务都是与实际工作能力相关联,这样可以让学生在完成典型工作任务的过程中熟悉相关基础理论知识,运用所学的知识自主地分析案例并给出相应的方案。

三利用大学城空间构建多元化的考核制度。大学城空间是一个公开、平等、透明度极高的平台,其最大的特点是的丰富性和互动性[4],高职院校可以很好地利用这一功能构建多元化的课程考核制度。计算机专业课程注重学生的实践能力,考核学生从课堂内到课堂外的综合素质。为了全面衡量学生的学习情况,我们用工作任务考核和综合专案完成情况考核,作为检验学生学习效果和评价学生成绩的重要依据。学生只需要将工作任务和专案的完成文件或程式码、课堂作业上传至空间,老师通过空间进行检查、评优,体现了空间的公平、公开性。

四、结语

综上所述,利用大学城云空间开展高职计算机专业课程教学为学生提供了自学、互动、互助的平台,学生通过大学城云空间可以提前预习、复习、不限时间和空间线上学习,大大提升了学生的主动性和积极性,为学生的主体性发展提供了广阔的空间。

参考文献:

[1]梁继华,黄白红,陈益元.基于大学城空间“六段式”教学法在高职课程中的探索与研究[J].教育教学论坛,20158.

[2]李世琴,张梅,徐蕾.基于大学城空间的高职实用英语开放式教学模式研究[J].课程教育研究.课程教育研究,20158.

 范文二:计算机应用专业嵌入式技术教学改革

摘要:在产业结构优化升级的过程中,嵌入式技术为各行业网路化和智慧化资讯控制和处理发挥了重要的作用。为了给社会提供更多优秀和专业的嵌入式技术人才,高职院校计算机应用专业应进行教学改革,从而提高学生的专业技能知识。本文主要研究教学改革的具体,以及提出建设专业教学实训平台的教学改革方法。

关键词:教学改革;嵌入式技术;计算机应用专业;高职

前言

嵌入式技术是计算机应用专业发展的重要方向,作为网路化和智慧化资讯处理的重要平台,在军事、航空航天、资讯通讯、工业控制、手持式装置等领域发挥了极大的作用,而在高职院校设定关于嵌入式技术的相关课程,对培养该技术的专业人才奠定了坚实的基础,因此高职院校进行教学改革具有重要意义。

1.嵌入式技术的教学

1概述

嵌入式技术具有较强的工程实践性、理论性,在其硬体的发展历程中主要是从8位微控制器到32位微处理器ARM,软体发展历程主要是从没有作业系统到有作业系统,同时该技术具有较高的难度,如果没有科学合理的教学,高职学生很难高效的掌握相关技术知识。因此在教学技术设计时应当结合学生的实际认知水平,循序渐进的进行教学活动。关于嵌入式技术硬体方面的教学应制定微控制器原理和应用等课程,为学生更好的学习嵌入式技术有更加深入的认识。关于嵌入式技术软体方面的教学应当设计作业系统原理等课程,使学生可以更加扎实的掌握该技术的运用[1]。

2建立课程体系

在掌握嵌入式技术的基础课程之后才能学习深层次的嵌入式系统开发课程,建立适合嵌入式技术教学的课程体系,如在学习嵌入式作业系统原理、面向物件程式设计、资料结构、C语言程式设计、组合语言程式设计等软体基础课程和微控制器原理及开发、数位电子技术、类比电子技术等硬体基础课程之后,学习基于Linux的嵌入式系统开发的系统开发课程[2]。

2.建设专业教学实训环境

1教学平台的构建

教学平台的处理核心应用Intel高效能的PXA270处理器,还应当选用原始码开放的Linux作业系统作为平台的作业系统,教学平台的硬体模式应设计为功能板与核心板相结合,功能板应包括各种介面和器件,如储存卡介面、音讯和视讯介面、摄像头介面、USB介面、RS232介面等介面;核心板应具备全部最小系统执行所需的硬体,如电源控制模组、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬体,保证在接入5V电源的情况下可以单独通电作业,同时为了完成除错工作和程式的下载等还需要设定乙太网介面、串列埠、JT介面。通过有机结合功能板与核心板,从而构造完整的应用系统,同时该系统还应当具有较强的处理能力、较低的功能消耗、较小的体积等优点。在平台软体环境的设计方面有时不能够直接通过硬体平台来设计,这时就需要用其他的方法,如将编译和编辑目标板的Linux档案系统、核心、载入程式以及系统开发工具安装到宿主机上,安装之后通过将需要的软体下载到目标板上进而执行该软体系统。通常将这种开发方式称为交叉开发,交叉开发的模型为由宿主机生成目标核心映像档案系统通过各种连线方式下载到目标机上形成核心映像。而实现Linux作业系统在开发板平台上的执行主要满足两个条件,一是保留Linux作业系统的基本功能配置,通过压缩和裁剪的方式将不重要的功能模组去掉,从而在保证其所需功能能够实现的基础上为嵌入式系统节约更多的储存空间。二是将Linux核心所需的硬体进行针对性的移植,对部分和硬体直接接触的程式码进行修改,例如Bootloader,保证平台上的软体可以在开发板上正常执行[3]。

2教学内容的设计

嵌入式教学的实训内容设计应用具有CSM通讯模组、触控式萤幕、音讯、USB摄像头、通用的网路功能、IO功能等功能的PXA270实验平台。利用这些功能模组设计相应的教学实验,使学生对嵌入式系统的基本功能可以有更加深入的了解,从而提高学生学习嵌入式技术的积极性。具体的教学内容可设计为在学习Linux作业系统移植和嵌入式交叉环境架构方面设计档案系统制作实训、核心编译移植实训、Boot-Loader编译移植实训、Makefile编写使用实训、常用命令以及工具实训等课时训练;在学习驱动程式设计时可设计关于USB驱动配置实训、IO口驱动实训、驱动程式结构实训等内容的教学任务;在学习基于QT程式设计应用开发和QT移植时,可以设计Web-server的移植和网路通讯实训、USB摄像头实训、串列埠通讯实训、QT移植实训等教学内容;在最后嵌入式综合专案实训的时候可设定基于Webser-vice的数字粮仓监控系统、嵌入式Linux系统开发流程和一般设计教学内容等。根据具体的学习情境设计不同的教学内容,利用教学实训的方式,有机的结合教学实践与理论知识,将抽象的理论知识转为具体的实践活动,从而提高学生嵌入式技术的实际开发能力[4]。

3.总结

综上所述,通过对高职计算机应用专业嵌入式技术教学改革的研究,从中可以了解到根据嵌入式技术制定相应的教学实训和教学内容,以此来将复杂和难度较大的嵌入式技术以更加简单的教学方式传授给学生,使学生可以掌握更加坚实的嵌入式技术知识,提高其实践操作能力,从而为社会提供更加专业、优秀的嵌入式技术人才,为社会发展提供人才保障,从而促进社会的进步。

参考文献:

[1]邹霞玲.当前高职院校计算机应用技术专业教学改革创新探究[J].电脑知识与技术,2011,36:9571-9572.

[2]沈瑛,朱卫华,邹国平.高职计算机专业嵌入式系统课程教学改革研究[J].中国成人教育,2011,21:185-186.

[3]史梁,董丽莎.高职院校嵌入式系统与应用专业教学改革模式探索与研究———以《嵌入式系统概论》课程为例[J].河南广播电视大学学报,2014,02:100-102.

[4]李娜.高职计算机应用技术专业网页设计课程改革初探[J].科教文汇下旬刊,2014,12:146-147.

温度控制系统的硬件毕业论文设计

计算机系统概论

主要内容:

计算机的设计思想(存储程序与程序控制)

计算机的硬件组成

计算机的层次结构(在不同人眼中的计算机)

计算机的工作过程

一,什么是计算机

计算机不同于一般的电子设备,它是由硬件,软件组成的复杂的自动化设备,是能够自动,高速,准确地对信息进行加工,处理,存储的电子设备.

计算机与一般的电子设备的最大区别:不仅有硬件,同时还有软件.

二,计算机的分类

计算机从总体上分为:

模拟计算机

数字计算机 (电脑)

计算机从用途上分为:

专用机

通用机

数字计算机按性能进一步分为:

巨型机,大型机,中型机,小型机,微型机,单片机.

主要区别在于体积,功耗,性能指标,存储容量,指令系统,机器价格.

不同数字计算机的差别

三,计算机的应用

科学计算

自动控制

测量与测试

信息处理

教育和卫生

家用电器

人工智能

四,计算机的设计思想

计算机如此神奇,那它到底是如何工作的 又是怎么构成的

世界上第一台电子数字计算机是1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学诞生的ENIAC.

世界上第一台计算机ENIAC

ENIAC的特点:

用十进制

20 个10位的累加器

用开关手动编程

18,000个电子管

重30 吨

占地170平方米

耗电140 KW

5,000次/秒加法运算

在今天看来,ENIAC并不完善,但它的诞生是具有里程碑意义的.

冯·诺依曼型计算机

在研制ENIAC的同时,以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼为首的研制小组提出了"存储程序,程序控制"的计算机设计思想,体现该设计思想的计算机EDVAC在1951年问世.

冯·诺依曼的存储程序控制概念概括起来为:

计算机硬件应由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备五大基本部件组成.

计算机内部用二进制来表示指令和数据.

将编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后启动计算机工作.这一点最为重要,即存储程序控制的思想.

目前绝大多数计算机仍然建立在存储程序,程序控制概念的基础上,称为冯·诺依曼型计算机.

五,信息的数字化表示

数字代码可以表示信息

用数字代码表示数值型数据

用数字代码表示指令

用数字代码表示图像

数字信号可以表示数字代码

电平的高低 :高表示1,低表示0

脉冲的有无 :有表示1,无表示0

——信息可以数字化表示,可以用1,0表示

六,存储程序的工作方式

根据求解问题事先编制程序

将程序存入计算机中

启动计算机自动执行程序

——体现了用计算机求解问题的过程

七,计算机的硬件组成

存储器

运算器

控制器

主存储器

输入设备

输出设备

存储器

CPU

控制

数据

地址/指令

主机

外设

1,运算器

运算器的功能是执行算术运算,逻辑运算以及数据转换.

通常用二进制数进行运算,1和0可以用电压的高和低,脉冲的有和无来表示 .

二进制数的运算规则简单,容易用电子线路来实现,可靠性高.

2,控制器

控制器的作用是协调计算机各部件自动地进行工作.具体讲,从内存中取出解题步骤(指令),加以分析后执行某种操作.

指令的作用是告诉控制器做什么操作,数从哪里来,结果到哪里去.指令由两大部分构成:

指令用二进制表示,并预先存放在存储器中,称为存储程序.

控制器依据存储的程序来控制计算机完成计算任务,称为程序控制.

存储程序,程序控制是冯·诺依曼型计算机的重要设计思想.

操作码

地址码

3,存储器

存储器的功能是用来存放程序和数据.

存储器由半导体器件构成,一个触发器表示1位二进制,16位需要16个触发器.

保存一个数的所有触发器合起来称为一个存储单元 .每个单元都有编号,这个编号叫地址.

存储器的所有存储单元的总数称为存储容量,一般用KB,MB,GB表示.存储容量越大,表示能记忆的信息越多.

4,输入设备

输入设备的任务是把编好的程序和原始数据送到计算机中去,并把它们转换成计算机能识别,能接受的信息形式 .

输入设备的种类非常多,比如鼠标,键盘,扫描仪等是输入设备.

5,输出设备

输出设备的任务是把计算机的处理结果以人或者其它设备能接受的形式送出计算机 .

输出设备的种类也非常多,比如显示器,打印机等是输出设备.

CPU,主机,外设

中央处理器CPU:

CPU = 运算器 + 控制器

计算机主机:

主机 = 中央处理器 + 主存储器

外部设备:

主机以外的硬件装置

八,计算机总线结构

总线是一组能够为多个功能部件分时共享的信息传输的公共通路,是构成计算机系统的互连机构

总线的特点:分时,共享

单总线是总线结构中的一种,单总线并不是一根信号线,内含地址总线,数据总线,控制总线.

系统总线

接口

接口

外设

外设

CPU

主存储器

九,计算机的软件

软件分为两大类:

系统软件

应用软件.

系统软件分为四类:

服务性程序

语言类程序

操作系统

数据库管理系统

应用软件举例:

工程设计程序

数据处理程序

自动控制程序

企业管理程序

情报检索程序

科学计算程序等.

软件的发展

机器语言

汇编语言

算法语言

操作系统

数据库管理系统

汇编程序

这算什么,

我来翻译

解释程序/编译程序

这也没什么,我

们来解释/翻译

100101110

001100101

110000110

……

十,计算机系统的层次结构

计算机不能简单地认为是一种电子设备,它是一个十分复杂的由硬件,软件结合而成的整体.

在不同的观测者面前,计算机是一个不完全一样的电子设备.

一般用户观察到的计算机

专业用户观察到的计算机

计算机设计者观察到的计算机

计算机的层次结构

计算机通常被认为由6个不同的级组成:

第六级

应用语言级

第五级

高级语言级

第四级

汇编语言级

操作系统级

第二级

一般机器级

第一级

微程序级

为满足某种用途而专门设计,其语言是各种面向问题的应用语言.用户看到的是能解决某些专门问题的智能机器.

高级语言级是为方便用户编写应用程序而设置的,由各种高级语言编译程序支持,面向程序员.

提供一种符号语言即汇编语言,以减少程序编写复杂性,并由汇编程序翻译成机器语言,这一级由汇编程序支持.

由操作系统实现.它要直接管理传统机器的软硬件,是传统机器的延伸;同时要对整个系统的任务进行调度.

机器语言是该机的指令集,机器语言程序可由微程序解释,即由微程序解释机器指令系统.这一级是软硬件的分界面.

微指令编写的微程序直接由硬件执行,微程序被固化于只读存储器ROM中,常称为"固件".1,2级面向机器设计者

虚拟机

物理机

软件和硬件的逻辑等价性

硬件是计算机系统存在的基础,软件则是计算机系统运行的灵活.

任何操作既可以由硬件来实现,又可以由软件实现;任何指令的执行可由软件来完成,也可以由硬件来完成.这就是软件和硬件的逻辑等价性.

第一级和第二级的边界正在向第乃至更高级扩展.软件有固化的趋势,固化了的程序称为固件.

计算机执行程序的过程

将编制好的程序放在主存中,由控制器控制逐条取出指令执行.以单累加寄存器结构的运算器为例,计算a+b-c=

计算机的技术指标

机器字长:能直接处理的二进制信息的位数.字长标志着精度,字长越长,精度越高.

主 频:CPU的时钟频率.一般情况下,时钟频率越高,运算速度越快.

总线宽度:数据总线一次能并行传输信息的位数.一般指外部数据总线的宽度.

存储容量:系统能存储的二进制字的总数,单位:KB,MB,GB,TB,PB.

运算速度:每秒能执行多少条指令,以百万条指令/每秒为单位.

十一,计算机的过去和未来

世界上第一台电子数字计算机是1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学诞生的ENIAC.从今天的眼光来看,这台计算机功耗大又不完善,但却是科学史上一次划时代的创新,它奠定了电子计算机的基础.自从这台计算机问世以来,计算机大致经历了五个阶段的变化.

计算机的过去

第一代:1946年开始的电子管计算机.

第二代:1958年开始的晶体管计算机.

第三代:1965年开始的中小规模集成电路计算机.

第四代:11开始大规模和超大规模集成电路计算机.

第五代:1986年开始的巨大规模集成电路计算机.

从1946年计算机诞生以来,大约每五年运算速度提高10倍,可靠性提高10倍,成本降低10倍,体积缩小10倍.60年来计算机的发展过程,是在冯·诺依曼型计算机结构的基础上,紧紧围绕如何提高速度,扩大存储容量,降低成本,提高系统可靠性和使用的方便性为目的,不断用新器件和研制新软件的过程.

计算机的未来

微型计算机将向更微型化,网络化,高性能,多用途的方向发展."小的更小".

巨型计算机向更巨型化,超高速,并行处理,智能化的方向发展."大的更大".

进入以通讯为中心的体系结构,计算机就是网络.

求单片机温度控制系统的论文

基于MCS-51单片机温控系统设计的电阻炉论文字数:17255.页数:42 论文编号:JD471

摘 要

近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。 单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点。把单片机应用于温度控制中,用单片机做主控单元,无触点控制,可完成对温度的集和控制的要求。所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化、智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。

周期作业式的电阻炉,可供实验室、工矿企业、科研单位作元素分析测定和一般小型钢件淬火、退火、回火等热处理时加热用。原电阻炉需与温度控制器配套使用,由检测端的热电偶信号输送给温度指示调节仪,继而控制接触器对电阻炉供电,实现电阻炉温的测量、指示及自动控制。电阻炉温波动较大,控制精度低。

本文主要介绍单片机在电阻炉温控中的应用,对温度控制模块的组成及主要所选器件进行了详细的介绍。并根据具体的要求本文编写了适合本设计的软件程序。关键词:单片机;电阻炉;炉温;控制系统 目 录

摘要………………………………………………………………………………… Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ

第1章 绪论…………………………………………………………………………1

1.1 课题背景……………………………………………………………………1

1.2 MCS-51系列单片机………………………………………………………2

第2章 总体设计电路图及工作原理…………………………………………… 5

2.1 总体方案设计………………………………………………………………5

2.2 电阻炉的单片机温控原理…………………………………………………7

第3章 系统硬件设计…………………………………………………………… 11

3.1 系统硬件电路设计……………………………………………………… 11

3.2 硬件设计电路原理图…………………………………………………… 13

3.3 各元件说明……………………………………………………………… 19

第4章 系统软件设计…………………………………………………………… 22

4.1 编程思路………………………………………………………………… 22

4.2 编程流程图……………………………………………………………… 23

第5章 MCS-51单片机温控电阻炉技术特性…………………………………… 25

总结………………………………………………………………………………… 26

致谢………………………………………………………………………………… 27

参考文献…………………………………………………………………………… 28

附录…………………………………………………………………………………29

附录1 硬件设计的电路…………………………………………………… 29

附录2 程序………………………………………………………………… 30

附录3 外文翻译…………………………………………………………… 38以上回答来自: ://.lwtxw/html/42-2/2774.htm

要:本文介绍了一种基于MSP430 单片机的温度测控装置。该装置可实现对温度的测量,并能根据设定值对环境温度进行调节,实现控温的目的。控制算法基于数字PID算法。

0 引言

温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用[1]。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点,应用在温度测量与控制方面,控制简单方便,测量范围广,精度较高。

本文设计了一种基于MSP430单片机的温度测量和控制装置,能对环境温度进行测量,并能根据温度给定值给出调节量,控制执行机构,实现调节环境温度的目的。

1 整体方案设计

单片机温度控制系统是以MSP430单片机为控制核心。整个系统硬件部分包括温度检测系统、信号放大系统、A/D转换、单片机、I/O设备、控制执行系统等。

单片机温度控制系统控制框图如下所示:

温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后,将电压信号放大到单片机可以处理的范围内,经过低通滤波,滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行样,为进一步提高测量精度,样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较,如果不相符,数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量,触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值,则启动制冷系统,降低环境温度;如果检测值低于设定值,则启动加热系统,提高环境温度,达到控制温度的目的。

2 温度信号检测

本系统中对检测精度要求不是很高,室温下即可,所以选用高精度热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻具有灵敏度较高、稳定性强、互换精度高的特点。可使放大器电路极为简单, 又免去了互换补偿的麻烦。

热敏电阻具有负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小,它的阻值—温度特性曲线是一条指数曲线,非线性度较大。而对于本设计,因为温度要求不高,是在室温环境下,热敏电阻的阻值与环境温度基本呈线性关系[2],这样可以通过电阻分压简单地将温度值转化为电压值。

给热敏电阻通以恒定的电流,可得到电阻两端的电压,根据与热敏电阻特性有关的温度参数T0 以及特性系数k,可得下式

T=T0-kV(t) (1)

式中T为被测温度。

根据上式,可以把电阻值随温度的变化关系转化为电压值随温度变化的关系,由于热敏电阻的电信号一般都是毫伏级,必须经过放大,将热敏电阻测量到的电信号转化为0~3.6之间,才能在单片机中使用。

下图为放大电路原理图。稳压管的稳压值为1.5V。

由于传感器输出微弱的模拟信号,当信号中存在环境干扰时,干扰信号也被同时放大,影响检测的精度,需用滤波电路对先对模拟信号进行处理,以提高信号的抗干扰能力。本系统用巴特沃斯二阶有源低通滤波电路。选取该巴特沃斯二阶有源低通滤波电路的截止频率

fH=10 kHz 。

3 控制系统设计

3.0 软件设计

单片机温度控制器控制温度范围100℃到400℃,用通断控制,通过改变给定控制周期内加热和制冷设备的导通和关断时间,来提高和降低温度,以达到调节温度的目的。

软件设计中选取控制周期TC 为200(T1×C) ,导通时间取Pn ×T1×C ,其中Pn 为输出的控制量,Pn值介于0~200之间, T1 为定时器定时的时间,C为常数。由上两式可看出,通过改变T1 定时时间或常数C,就可改变控制周期TC 的大小。温度控制器控制的最高温度为400℃,当给定温度超过400℃时以400℃计算。

图3为样中断流程图。

数模转换部分使用单片机自带的12位A/D转换器,能同时实现数模转换和控制,免去使用专用的转换芯片,使系统处理速度更快,精度更高,使电路简化。样周期为500 μs ,当集完16个点的数据以后,设置标志“nADCFlag =1”,通知主程序集完16个点的数据,主程序从全局缓冲区里读出数据。

为进一步减小随机信号对系统精度的影响,A/D转换后,用平均值法对样值进行数字滤波。每16个样点取一次平均值。然后将计算到的平均值作为测量数据进行显示。同时,按照PID算法,对温度样值和给定值之间的偏差进行控制,得到控制量。样全过程完成后就可屏蔽样中断,同时启动T1定时[3],进入控制过程。

温度值和热敏电阻的测量值在整个温度样区间内基本呈线性变化,因此在程序中不需要对测量数据进行线性校正。MSP430的T1定时器中断作为控制中断,温度样过程和控制输出过程用了互锁结构,即在进行温度样,温度值处理和运算等过程时T1不定时,待样全过程进行完时再启动T1定时并同时屏蔽样中断。T1定时开始就进入控制过程,在整个控制过程中都不样,直到200(T1×C) 定时时间到,要开始新一轮的控制周期。在启动样的同时屏蔽T1中断。

图4为T1定时中断流程图。

图中,M代表定时器控制周期计数值,N则表示由调节器计算出的控制量。首先判断控制周期TC是否己经结束。若控制周期TC已结束(即M=0),则屏蔽T1定时器中断,进行新一轮温度样;若控制周期TC还未结束〔即M≠0 〕,则开始判断导通时间是否结束。若导通时间己结束(即N=0),则置输出控制信号为低,并重新赋常数C值,启动定时器定时,同时退出中断服务程序;若导通时间还未结束(即N ≠0 ),则置输出控制信号为高,控制执行其间继续导通,重新赋常数C值,启动定时器定时,同时退出中断服务程序。

3.1 数字PID

本文控制算法用数字PID 控制,数字PID 算法表达式如下所示:

其中,KP 为比例系数;KI=KPT/TI 为积分系数;T 为样周期,TI 为积分时间系数;KD=KPTD/T 为微分系数,TD 为微分时间系数。u(k) 为调节器第k次输出, e(k) 为第k 次给定与反馈偏差。

对于PID 调节器,当偏差值输出较大时,输出值会很大,可能导致系统不稳定,所以在实际中,需要对调节器的输出限幅[4],即当|u|>umax 时,令u=umax 或u=-umax ,或根据具体情况确定。

3.2 温度调节

PI 控制器根据温度给定值和测量值之间的偏差调节,给出调节量,再通过单片机输出PWM 波,调节可控硅的触发相位的相位角,以此来控制执行部件的关断和开启时间,达到使温度升高或降低的目的。随后整个系统再通过检测前一阶段控制后的温度,进行近一步的控制修正,最终实现预期的温度监控目的。

4 结论

本设计利用单片机低功耗、处理能力强的特点,使用单片机作为主控制器,对室内环境温度进行监控。其结构简单、可靠性较高,具有一定的实用价值和发展前景。

参考文献

[1] 赵丽娟,邵欣.基于单片机的温度监控系统的设计与实现.机械制造,2006,44(1)

[2] 张开生,郭国法.MCS-51 单片机温度控制系统的设计.微计算机信息,2005,(7)

[3] 沈建华,杨艳琴,翟骁曙..MSP430 系列16 位超低功耗单片机原理与应用.清华大学出版社,2004,148-155

[4] 赖寿宏.微型计算机控制技术.北京:机械工业出版社,1994:90-95