【关键词】计算机 硬件维护 技术
通过调查，人们在使用计算机时经常会出现死机、屏幕无法显示、黑屏等现象，这主要是因为出现问题，导致计算机出现故障。其实，只要我们定期检测计算机硬件，并对其进行维护，计算机硬件就很难影响到计算机的运行功能。因此，我们必须要充分的了解计算机硬件的组成部分，掌握维修计算机硬件的，这样才能精准的分析计算机硬件出现的问题，并采用有效的方法解决问题。
1 关于计算机硬件的组成部分和日常维护分析
1.1 组成部分
计算机硬件作为计算机重要的组成部分，它影响着计算机运行速度和运行效率，因此，我们必须要了解计算机影响性质和结构。只有深入分析计算机硬件的结构，才能从根本上解决问题。根据对计算机硬件的研究，计算机硬件主要由两部分组成，
（1）计算机外部硬件；
（2）计算机内部硬件。
计算机外部硬件是由键盘、鼠标、显示屏、机箱等构成，计算机内部硬件则是由CPU、内存、硬盘组成。一定计算机硬件出现问题，计算机将无法正常工作，所以，维护计算机硬件的工作十分重要。
1.2 日常维护工作
对于计算机硬件日常维护工作，首先，我们应以预防为主，采用科学的方法对计算机硬件进行维护，形成良好的维护习惯，在使用计算机时，遵循计算机的应用规则操作计算机，当发现计算机出现故障时，要及时对其进行维修，只有这样才能延长计算机使命，让计算机处于稳定的状态。此外，计算机作为电子产品，应将其放置在通风的处，避免让其受到潮湿。
2 计算机外部硬件维护措施
2.1 显示器
显示器对计算机而言，具有重要的作用，如何操作不当，计算机的功能将会减弱，而这也会影响计算机的寿命，甚至导致计算机瘫痪。因此，维护好计算机显示器的工作十分重要。为了防止计算机显示器遭受破坏，在使用显示器时，我们要将其防治平稳的地方，避免阳关暴晒和潮湿侵入，按照具有操作开关计算机，定期对显示屏进行清理，以防止灰尘侵入，在清理显示屏时，要保证计算机处于断电的状态。当完成相关的清理工作后，30分种后在使用计算机。
2.2 键盘
日常生活中，人们在使用计算机时，通常会使用键盘，尽管键盘只是计算机硬件的一小部分，但如果出现问题，也会给人们的生活带来不便，甚至需要人们浪费资金。因此，我们也应做好键盘的维护工作，在使用键盘的过程中，尽量防止液体撒入，轻拿轻放，不要用力敲打键盘，在更换键盘时，要关闭计算机。其次。要定期清洗键盘，防止灰尘进入键盘中。
2.3 鼠标
鼠标是人们经常使用的计算机设备，同键盘一样，鼠标的维护工作不容忽视。。然后要对鼠标进行清洁，保证鼠标的灵活度。其次，在使用鼠标的过程中，应在此下面放置一个鼠标垫，避免鼠标受到磨损。
3 计算机内部硬件维护措施
3.1 CPU
CPU作为计算机的核心部分，它承担着重要的责任。一旦CPU出现问题，计算机中重要数据将会丢失。因此，在操作计算机的过程中，我们要保证机箱处于空气流通状态，定期对CPU进行清扫，避免计算机出现短路。
3.2 内存
计算机的内存影响着计算机运行的速度，如果计算机内存已满，计算机运行速度将会变慢，所以，当计算机内存即将被占满时，我们要清理其中的垃圾，将没有用的软件或者文件删除。
3.3 硬件
硬件是计算机最为重要的组成部分，计算机中所有的数据都储存在硬件中。所以，在使用计算机的过程中，要适当读取，减少硬盘的读破次数，不要移动硬盘，对其进行加固，保证硬盘处于稳定的状态，与其它硬件不同，我们一定不要经常清理硬盘，否则，硬盘将会老化，致使计算机无法正常运行。
4 针对计算机硬件故障提出的排除方法
为了有效的分析计算机出现问题的原因，我们可以采用多种反复排除故障，然后根据相应的问题，研究解决方法，采用合理的技术维修计算机。
4.1 直接观察
当计算机突然出现问题时，我们不要慌张，首先，看一下电源是否连接好，计算机主板与接线是否接触，并观察主板上是否有异物。如这些都处于正常的状态，我们可仔细监听计算机风扇的声音，当风扇出现异常声音时，则有可能是散热功能出现故障。其次，我们应当闻一闻主板是否有烧焦的问题，摸一下计算机主板是否温度过高，然后根据这些现象，确定计算机存在的问题。
4.2 使用相关的检测软件
如果计算机外部硬件没有出现问题，我们就应该选择专门检测计算机硬件的软件，查询计算机故障原因，这种诊断软件能检测出计算机硬件隐存的问题，并在检测完成后，制定出一份详细的问题报告，以供计算机维修人员参考，这种方法不但便捷简单，而且分析的数据也十分精准。
4.3 系统最小化
系统最小化主要针对无法确定故障位置研究的方法，这种方法时将计算机外部硬件和内部硬件拆除，然后打开计算机，如果计算机正常运行，则是计算机硬件的问题，否则，就是计算机系统的问题。
4.4 拔插替换法
拔插替换法是最基础的方法，也是最有用的排除障碍的方法。这种方法操作简单，能准确出现故障的部分进行定位，并且这种方法不影响计算机正常运行工作。其次，拔插替换法也能检测出内存条的问题，它具有多种检测功能，因此，大部分计算机维修人员都会选择拔插替换法分析计算机硬件存在的问题。
5 结束语
总而言之，人们要想延长计算机的寿命，保证计算机的安全，人们就要定期对计算机硬件进行维护、检测，分析计算机硬件出现问题的原因，使用合理的方法将其解决。只有将故障排除，才能对计算机硬件进行维修。另外，如果人们应增强维护计算机硬件的意识，掌握维护计算机硬件的方法，保证在遇到问题时自行解决。如果遇到复杂的问题，人们应找专业的维修人员处理计算机硬件的问题，这不仅能可以维护计算机硬件的寿命，也能增加计算机综合使用能力。
参考文献
[1]范军.关于计算机硬件维护原则及方法的具体分析[J].黑龙江科技信息，2016，（01）：12-23.
[2]王苏波.计算机硬件维护关键技术的若干探讨[J].当代教育实践与教学研究，2016，（01）：56-67.
[3]邱石.探索计算机硬件基础课程的教改[J].黑龙江科技信息，2016，（04）：-90.
关键词：计算机硬件 维护技术 故障 解决措施
中图分类号：TP307 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0235-01
现如今，随着网络信息资源的不断变化，计算机已经得到了普遍的发展，并深入到了各个领域中，成为了人们日常生活中极为重要的工具。在运用计算机的过程中，想要保证高效的运行，就要保证计算机硬件设备功能的正常。因此，在实际中，就要做好对计算机硬件中存在的问题进行全面的分析，掌握好科学的解决方法与技术，这样才能保证计算机可以正常使用。
1 计算机硬件维护技术
对于计算机硬件来说，主要可以分为处理器、存储器、电源等。对于处理器来说，在整个计算机硬件中占据着重要的位置，通过处理器可以对计算机中所有的信息进行细致的收集与处理，一旦处理器出现问题，就会造成计算机故障。对于存储器来说，由于计算机中可以存储众多信息，所以存储器就发挥出了存储信息的作用。对于电源来说，则是计算机在正常使用的过程中，只有先连接好电源，才能促使计算机可以正常使用。对计算机零件进行维修已经成为了日常中的工作环节之一，但是也应当要注意的是并不是对所有的零件都进行维修，所说的对硬件进行维修也只是对处理器、主板以及内存条等进行维修。
1.1 主板
作为计算机中作为重要的组成部分，在主板中包含了处理器以及内存条等零部件。因此，做好对主板的维护工作就显得极为重要了。在开展日常维护的过程中，要注重预防灰尘通过散热孔进入到主板中，同时还要避免水等液体进入到电脑中。一旦主板灰尘过多就会影响一些部件的正常工作，从而降低计算机的使用效果[1]。
1.2 处理器
就开始工作，到关闭计算机。且当处理器处于良好的运行状态中，计算机的运行速度相对较快，如果处理器状态不足，就会造成计算机运行速度减慢。一旦处理器出现故障，则会造成计算机出现停止运行等现象。。所以想要保证处理器的运行效果，就要做好散热工作，同时还要在其内部设置好保护的功能。当热量过多时，保护功能立即启动。此外还可以利用好散热孔，在计算机配置外设置散热器，以此来帮助计算机散热[2]。
1.3 内存条
作为计算机中的重要零件之一，内存条是保证计算机与处理器之间实现高效沟通的重要载体，当内存条出现松动时，就会造成内存条出现接触不良等现象，这样也就影响了计算机的运行效果，由于内存条与处理器之间存在一定的不同，所以也不需要每日维护，但是在使用的过程中，还要做好维护工作。
2 故障结局措施
2.1 计算机出现死机问题
计算机在运行的过程中常常会出现死机的现象，而造成计算机出现死机问题的主要原因就是因为计算机散热系统不好以及内存空间不足等原因造成的。在操作计算机的过程中处理器会产生出一定的热量，且这种热量又是不能通过散热口完全散发的，所以也就造成了计算机出现死机的现象。此外当计算机中存储过多时会造成计算机出现速度减慢的现象，这样也就出现了计算机死机的现象。因此，针对这一现象，就要先分析出造成计算机死机的原因，在此基础上来制定出相应的解决方案，当发现是散热问题造成计算机死机时，就要立即停止使用计算机，并利用散热器来帮助计算机进行散热，降低其温度。当发现计算机由于内存不足而造成死机问题时，则应当要删除一些不用的文件与程序等，但是在这一过程中还要避免删除系统程序，以免影响计算机的正常运行[3]。
2.2 蓝屏
计算机在运行的过程中可以自动感知错误的出现。因此，当出现运用命令错误时，或是由于系统出现问题而造成崩溃现象的发生，就是出现计算机蓝屏的现象。主要原因可以分为，第一，内存增多，系统在运行的过程中会出现大量文件，且一些文件还会自动的存储到计算机中，所以针对这一现象，就要对文件进行有效的清理，当不能快速清理时就会造成文件过多的占据硬盘中的空间，从而降低计算机的运行速度，致使蓝屏问题的发生。第二，就是由于处理器的实际运行频率大于自身的频率。也就是常说的超频，且在超频的影响下回造成处理器出现热量，这样也就影响了计算机的正常运行。因此，当计算机出现蓝屏时，就可以采取相应的措施。第一，及时扫描计算机中一些不常用的软件，并做好清除工作，避免过多的占用计算机中的存储空间。第二，分析计算机中硬件安装的准确性，并与其他部位相连，检验连接口是否连接牢固。第三，当上述两种方法都不能解决蓝屏问题，则就要拔出计算机的驱动器，并对其进行全面的检查，然后再进行重新安装。当计算机出现蓝屏问题以后，就要全面的分析出原因，找出原因，制定有效的措施。
3 结语
综上所述可以看出，随着经济的不断发展，科学技术也得到了广泛的运用，作为人们日常生活中必须要的工具，计算机的高效运用有着极为重要的影响。因此，就要做好日常的维护工作，及时解决好出现的故障，提高计算机的运行效果，以此来保证用户的正常使用，避免影响日常工作。
参考文献
[1]琚生根，陈润，栾新成.计算机硬件实验教学的探讨与改革[J].实验科学与技术，2011，（05）：87-88.
【关键词】计算机硬件 发展 问题 管理与维护
随着计算机越来越成为人们生活和工作中必不可少的应用工具，而且网络技术的快速发展，使得计算机也在向小型和微型的方向发展，但是在发展的过程中也使得计算机的硬件常常受到恶意病毒和木马的干扰，从而使得我们的计算机出现各种各样的问题，因此计算机的更新和维护就变得尤为重要。
1 计算机硬件的概述
首先，计算机硬件的内涵，计算机的硬件主要是由计算机中的各种光电元件和各种电子以及机械配件等原件组合而成的装置，这些原件的相互配合组成了计算机这个有机整体；其次，计算机硬件的组成部分计算机的硬件主要是由输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器这五部分构成的，这五个部分都是缺一不可的，只有它们共同运行才能构成计算机这个有机整体。
2 计算机硬件的发展态势
2.1 计算机的输出和输入设备的发展
由于上世纪中叶的时候刚刚出现的计算机界面上只是一些乏味和繁杂的数据，让人们觉得很枯燥，而且当时以计算机的硬件设备为主导，输出和输入设备则发展较慢，更新的速度也较慢，而现代的数据技术的不断发展，使得计算机的输出和输入设备逐渐向智能化和高效化的方向发展，而且计算机的界面和外观设计也更趋于多样化和人性化，而且计算机的硬件上的设计也在向科技化的方向发展，如在计算机的设计上通过高科技材料和技术的应用，更加注重节约成本，在一定程度上为计算机的硬件的发展开辟了道路。
2.2 计算机存储器的发展
人们在工作和生活中创造和应用的数据数量的不断扩大，而且传播的速度也越来越快，人们对存储器的要求也越来越高，而且存储的硬件设备的好坏直接关系到数据的安全性。因此未来的计算机存储器主要应该考虑的问题是存储的安全性和可靠性，以及存储传输的速度和外观设计。在未来的存储器的发展应该向小巧、智能、可扩展的方向推进。相对于以往的易失性存储器，现代的非易失性存储器的外观较为很小，而且时尚，容易携带，存储数据速度较快，而且成本较低，消耗的能量较小，符合现在的发展形势的要求。
2.3 处理器的发展
根据目前市场和处理器的发展态势分析，未来的处理器应该向多核的方向发展，使得计算机的功能更加强大，而且处理数据的速度也会不断地加快，我们深信未来的发展前景会更加广阔。处理器应该是向更加人性化的方向发展。
3 计算机硬件常出现的问题
（1）对软件问题进行检修。在计算机出现故障之后，应该注意软件出现的问题进行维护和管理，在排除了计算机系统中毒或者是文件异常丢失、系统注册表受到损坏硬盘主引导记录损坏的情况之后，再来检查是否为硬件设备的问题。
（2）对计算机进行及时的监控。首先观察计算机所出现故障时显示器显示内容同正常情况下相比，是否出现异常；其次，电脑内外所表现出来的一系列的物理情形特征等；再次是观察计算机的环境，包括所在位置以及环境温度和湿度，最后应该注意电脑的软硬件配置和系统资源的使用情况等。
（3）排除外部设备的问题。计算机外设故障出现的部件主要有显示器、UPS电源、打印机等。显示器的问题多数是由于长时间开机，散热不均匀，致使显示主板元件被烧坏，也使其他显示元件受到不同程度地损坏；鼠标键盘故障主要因为过多使用造成UPS故障常见的是无法给电脑正常供电，主要是红灯长亮，蜂鸣器长鸣或电压不稳，造成UPS损坏打印机故障主要是因长时间使用造成的打印头耗损或墨粉不足等原因引起的。
4 计算机硬件管理维护的对策
（1）处理器的维护。在计算机硬件安全维护中最为关键的部分是处理器，这一系统的好坏可以保证计算机系统的正常运行。当处理器接收到完全加密的系统程序指令后，立即进行解密处理，按照解密后的指令要求执行相应的任务。另一方面处理器不会将解密之后的系统程序的密码和命令泄露，同时还可以防止外界人员入侵计算机内的机密文件或者恶意篡改程序内的文件和数据，所以必须要用处理器将处理过的数据信息在录入和存储之前进行加密。
（2）内存区域的维护。计算机硬件的内存区域也是计算机安全设备的一个主要组成部分，在该区域内能够形成与外界安全隔离、存储敏感数据的内存区域地带，更能快捷高效的对用户的个人隐私和数据进行加密保护，而且存储在这个被隔离内存区域的数据信息只能够被所属的程序访问，其他外界的应用程序没有权限访问他的数据，计算机其他外界设备都没有办法从这个区域内调出数据，因此更加能够保障计算机应用程序的安全高效的运行。
（3）计算机硬件设备维护创新。计算机硬件外部设备的维护应该主要放在计算机显示器的维护和管理上，这样可以很好的避免显示器的使用功能遭到损害。需要注意的是不要随意地打开和关闭计算机，经常用专用的清洁剂和抹布进行清洁处理。对于电脑上的灰尘，应该使用专用的工具进行清理。。
（4）计算机CPU维护和管理。在进行CPU的维护过程中，还应该注意对于CI刀的通风散热装置做好灰尘清洁工作，避免造成通风散热故障。最后还要保证CI刀的运行频率，从而确保CI刀的工作运行频率正常，避免折损CI刀的使用寿命和计算机系统的正常使用。
5 结语
随着社会的持续发展，人们对计算机使用的频率也在不断的增大，因此计算机硬件维护和管理的好坏直接影响着计算机的正常使用，关系到数据和存储文件的安全，我们要想提高计算机的使用效率，就必须在日常及时发现使用中的问题，及时将其排除，从而让电脑的优势充分的发挥出来。
参考文献
[1]周伟，李旭良，李欣.网络环境下计算机硬件安全保障及维护策略研究[J].计算机光盘软件与应用，2013（12）：36-37.
[2]李斌.计算机硬件的发展及相关问题研究[J].计算机光盘软件与应用，2013（14）：302-303.
[3]葛巧燕.计算机硬件组装虚拟实验系统的研究与实现[D].浙江工业大学，2013.
【关键词】计算机 日常维护 故障
近年来，随着计算机的普及，计算机事业的发展越来越快，计算机已经成为当下人们交流信息、传播知识和了解文化的大众平台。虽然在使用计算机时方便、快捷，但在使用计算机时也出现了许多问题，其中最常见的问题就是硬件问题。所以应该在出现问题前预防问题，也就是要做到在计算机损坏前对计算机硬件进行维护。不仅如此，在出现故障后，也要做到能进最大的努力解决故障。
1 计算机硬件维护技术
计算机硬件一般是由处理器、内置存储器、主板、电源、存储控制器等零件组成。但并不是所有的零件都需要进行日常维护，通常来说，计算机硬件维护是指对计算机处理器、主板、硬盘以及内存条的维护。
1.1 对主板的维护
主板是电脑最重要的组成部分之一，在主板上有处理器、内存条等许多重要的零件，所以对于主板的维护是非常重要的。在对主板进行日常护理时，不仅要着重预防灰尘通过散热孔进入电脑的主板上，更加要预防水或者饮料等液体洒向电脑。如果主板上的灰尘过多，可能会导致主板上的部件不能正常工作，从而影响整个计算机的使用。
1.2 对处理器的维护
处理器是计算机正常运行的关键，其是主要进行计算机的运算部分，因此处理器随着计算机的开机而运行、随着计算机的关机而停止。处理器相当于人的心脏，不同的电脑拥有不同的处理器，而处理器也有好坏之分，好的处理器使计算机的运行速度加快，而不好的处理器会使电脑的运行速度减慢。当处理器损坏或出现故障时，计算机也就无法运行了。而在日常生活中处理器的维护关键是如何解决计算机的散热问题。在计算机的使用过程中，处理器随着计算机的运行而运行，其在运行过程中会产生大量的热量，若这些热量不能及时散出，可能会损害处理器，甚至是降低计算机的使用寿命。为了防止这一现象的产生，计算机的内部一般都对处理器内置了过热保护功能，同时使用散热孔为其散热。同时为计算机选择一款适合其处理器频率的散热器也是一种很好的选择。
1.3 对硬盘的维护
硬盘对整个计算机的运行起到了至关重要的作用，所以在进行硬盘的维修保护工作中，不但要做到预防灰尘的干扰，防止液体的干扰，还要使硬盘的运行环境处于平稳的状态。在使用计算机时为了保护硬盘，禁止随便开启硬盘盖。同时计算机在关机时，不能直接关闭电源，这样会损伤硬盘，减少计算机的使用寿命。
1.4 对内存条的维护
内存条是计算机中重要的零件之一，其是计算机与处理器进行沟通的桥梁。当内存条松动时，导致内存条接触不良，从而导致计算机无法正常运行，影响人们的正常使用。但在日常生活中，内存条与处理器不同，其不需要平时的维护。但在使用计算机时也要小心维护，防止出现纰漏。
2 故障解决
2.1 死机故障
在计算机的使用过程中，经常出现死机问题，出现这一问题将导致计算机无法使用。造成死机的原因包括计算机的散热过慢、内存空间不足等。总的来说，在计算机运行的过程中，处理器会产生大量的热量，而这些热量通过散热口无法完全散出去，而导致计算机的运行速度减慢，导致计算机的死机现象产生。另外，在计算机内部的容量将满时，运行计算机时会使其速度减慢，从而导致死机现象。要想解决死机问题，首先要判断造成死机现象的原因，其次根据不同的原因作出不同的解决方案。当由于计算机的散热不全造成死机时，即计算机底部温度过高时，首先要停用计算机，其次是使用散热器对计算机进行散热工作，将计算机的温度降低解决死机问题；若是因为内存不足导致计算机死机时，要删除不需要的文件或程序，注意一定不要删除系统程序。
2.2 蓝屏故障
当计算机系统在运行的过程中发现非常大的错误停止执行或面临崩溃时，计算机就会出现蓝屏界面。出现蓝屏问题的原因主要包括虚拟内存和处理器超频等等。首先，当很长一段时间因为种种原因没有清理内存时，系统会出现虚拟内存占用硬盘的空间，从而使系统的运行速度减慢，导致蓝屏现象的产生。当系统进行超过本身的处理器的频率的工作时，即出现了超频现象，从而使处理器在运行过程中产生过大的热量，使系统的运行速度减慢，从而使计算机产生蓝屏现象。解决蓝屏现象的原因，主要有几个方面，第一，清除电脑中不常用的软件，第二，观察计算机的硬件连接是否完好，第三，拔下驱动器再进行检查安装，蓝屏问题并不可怕，只要找到其原因，再根据其原因找到相应的办法，就能解决蓝屏问题。
2.3 内存条故障
当计算机运行时，其只能听到声音，但不能看到画面在屏幕上显示，这种问题出现的原因可能是系统内存条出现了问题。具体表现为内存条可能出现松动问题，导致内存条与计算机的接触不良，从而导致计算机无法正常工作。在这种条件下，应先清理内存条所处的插槽，将其清理干净，再将内存条放入其中，开机检查计算机能否正常工作。若计算机还是无法运行，应将计算机中的内存条更换，开机检查计算机是否正常工作。
3 结束语
随着社会经济的高速发展，人们的日常生活逐渐离不开计算机，这体现了计算机的随处可见性。但计算机是高科技的产物，若人们不细心对待，会使计算机出现不少问题。这也就要求人们在日常生活中细心维护计算机，并在计算机使用时小心谨慎，同时当出现小故障时，不要惊慌，在了解的情况下仔细解决。要相信，只要在日常生活中认真维护计算机，那计算机的故障问题就会很难出现。
参考文献
[1]陶崇福.试谈计算机硬件日常维护及常见故障处理[J].电脑编程技巧与维护，2011，（18）：128-130.
[2]杨兆辉.计算机硬件故障处理及日常维护研究[J]，科技创业家，2012，（11）：129.
【关键词】 CDIO模式 计算机 硬件嵌入式技术
近年来，嵌入式技术在工业控制、通信设备、医疗仪器及航空航天等领域中的应用越来越广泛，新兴的物联网技术、智能家居等都以嵌入式系统为基础，在这样的背景下，市场对嵌入式人才的需求越来越重视。但就目前来看，当前高校计算机专业关于嵌入式技术方面的教学还存在一定问题，往往过于注重软件方面的程序开发，忽略了硬件嵌入式技术的研究和教学。
在这样的背景下，本文以CDIO功课教学模式为基础，探讨了计算机硬件嵌入式技术的发展方向和人才培养内容与方法，旨在为相关研究与实践提供参考。
一、CDIO模式概述
CDIO模式属于一种工程教育模式，是国家工程教育改革的一项突破性成果，由麻省理工学院等四所大学组成的研究团队历时四年研究获得。CDIO模式代表构思、设计、实现及运作四个过程，以产品整个生命周期为载体，让学生对产品研发到产品运行各个阶段进行学习，实践性较强。
CDIO理念继承了欧美先进工程教育改革观念，创新性的提出了可操作性的教学标准，对于提升功课教学质量有着重要的意义，代表了当代工程教育的发展方向和趋势[1]。
就我国来看，工科教育体系需要积极培养出与世界接轨的工程师，但我国工科教育实践还存在着诸多问题，过于注重理论和轻视实践，过于注重学习而忽略创新，在这样的背景下，应当积极学习并应用CDIO工程教育模式。
二、基于CDIO理念分析计算机硬件课程存在的问题
CDIO的核心为构思、设计、实现及运作，强调实践性和创新性，基于这一理念，分析我国计算机课程中存在的主要问题。
2.1缺乏设计能力培养
近年来计算机技术发展较快，应用越来越广泛，使得计算机系统复杂度提升，传统软硬件相隔离的设计方式已经难以满足现代计算机系统要求。计算机系统平台搭建、软硬件协同设计等成为主流设计思想，但当前计算机硬件技术相关课程缺乏对学生这种先进设计能力的有效培养。
2.2缺乏可编程芯片设计能力培养
我国工科高校开设计算机硬件课程很少涉及到关于芯片编程的实验课程，仅有的实验安排在大肆，但受到教育的影响，许多学生毕业设计不涉及到芯片编程就不会认真学习，这就大大弱化了对学生可编程芯片设计能力的培养。
2.3缺乏创新能力培养
收到实验条件等因素的影响，现有计算机硬件实验大多针对的是纯硬件逻辑，缺乏横向功能拓展和纵向功能延伸，给予学生的创新空间较少，学生在现有条件下难以完成综合性和创新性的设计。
三、嵌入式技g发展现状
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，其以计算机技术为基础，以具体应用为核心，软硬件可进行裁剪来满足应用系统的相关要求，例如功能要求、稳定性要求、功耗要求、成本要求及体积大小要求等[2]。嵌入式系统的应用能够实现计算机技术、电子技术与各行各业应用的有效结合，其应用前景广泛。
嵌入式技术的快速发展和应用使得计算机分类模式发生了改变，从传统的按体积进行分来变化为通用型和嵌入型两类，涉及到的领域十分广泛，例如医疗领域、航天航空领域、军事领域、工业控制领域及金融领域中都能够看到嵌入式系统的身影。嵌入式系统中软硬件结合，要想从事此项工作，需要具备较高的计算机技能水平，具体来说如下：
一方面，是电子工程、通信工程等硬件专业方面的人才，这些人才以硬件设计和开发为主，开发硬件驱动程序，对硬件原理掌握较为清楚，但这些人才对复杂的软件系统往往能力较差，例如复杂应用软件、嵌入式操作系统的程序设计等。
另一方面，是偏软件专业的人才，这些人才在软件开发和嵌入式系统开发上造诣较高，且如果软件方面人才掌握了相关硬件原理，完全可以自主开发硬件驱动程序，硬件设计完成后则需要依赖于软件实现系统功能。但就目前来看，许多企业将硬件设计部分外包，硬件设计能力较弱，对硬件有所忽视，这就造成市场上对硬件嵌入式技术方面的人才短缺。
四、基于CDIO模式计算机硬件嵌入式技术发展方向
4.1无线网络技术
近年来，移动设备发展快速，无线网络也随之发展起来，人们对无线网的需求也越来越大，而软件系统是否能够支持无线网络也成为了嵌入式系统发展的关键所在[3]。因此，在今后的一段时期内，无线网络应用将成为嵌入式技术的重要发展方向，就目前来看，WIFI、蓝牙技术及无线传输技术等的应用越来越成熟，但需要注意的是，这些技术有着一定的局限性，其传输距离大多较近，这就需要在未来研发的过程中着重解决远距离传输的问题，例如3G协议栈的开发等。
4.2网络互连技术
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4.3人工智能技术
归根结底，嵌入式技术的应用就是满足人类相关的应用服务，人工智能化的发展和使用则能够提升嵌入式技术的服务水平，将人工智能技术与嵌入式系统或产品相结合，实现人机交互，扩展嵌入式系统的服务应用范围。就目前来看，人工智能技术与嵌入式系统的结合在医疗卫生领域应用较为成熟，能够降低手术病人受到的伤害[4]。
而随着技术的发展和社会的进步，人工智能技术的应用范围将会得到进一步拓展，例如自动控压装置、自动控温装置等智能化仪表的应用越来越多，这都会促进人工智能技术的进一步发展。
五、基于CDIO模式的计算机硬件嵌入式技术人才培养
计算机硬件嵌入式技术课程的学习是一个系统性、长期性的过程，需要循序渐进，不仅涉及到原油的硬件课程，还涉及到后续嵌入式技术理论知识和嵌入式设计开发等。本文结合CDIO工程教育模式和理念，探讨计算机硬件嵌入式技术的人才培养方向和方法，具体来说如下。
5.1学习嵌入式系统基本知识
CDIO工程教育模式强调对构思、设计、实现及运作等产品整个生命周期的研究和学习，而对于嵌入式系统来说，其构思、设计、实现及运作都离不开嵌入式系统的基本知识，因此，在计算机硬件嵌入式技术人才培养过程中，嵌入式基本知识的学校至关重要。
嵌入式系统大体可以分为三类，其一为传统的实时多任务系统，即RTOS系统，主要包括Vxworks操作系统、Tornado开发平台等；其二为嵌入式Linux操作系统，其不仅可以作为服务器的操作系统，在嵌入式领域也有着良好的应用前景，系统免费，支持的软件众多，这会大大降低嵌入式产品的开发成本；其三为Windows CE嵌入式操作系统，如Microsoft等，其进入嵌入式市场前景良好，Windows CE嵌入式操作系统虽然于近几年才被研发出来，但却能够迅速抢占市场，尤其对于智能手机、显示仪表等对界面要求较高，Windows CE嵌入式操作系统的应用有着良好的效果。通过对嵌入式系统这些基础知识的学习，能够让学生全面掌握嵌入式软件整体开发环境情况和开发平台，形成对系统开发理性、直观的认识[5]。
5.2 ARM技术及嵌入式微处理器
当前嵌入式处理器种类较多，例如ARM处理器、MIPS处理器及PowerPC处理器等，其中应用最为广泛的处理器当属ARM，ARM有着四个通用处理器系列，不同系列能够提供的性能有所差异，但基本覆盖了大多应用领域，有效满足了不同应用领域的应用需求。以SecurCore系列为例，其专门应用于对安全等级要求较高的场合。因此，应当让学生积极学习ARM技术及相关嵌入式微处理器结构，为后续产品设计研发实践奠定基础。
5.3指令系统与硬件电路设计
一般来说，ARM微处理器有两种工作状态，且其能够在两种工作状态之间随时切换，第一种工作状态为ARM状态，在这种工作状态下，处理器执行的ARM指令为32位字对齐指令[6]；第二种工作状态为Thumb状态，在这种工作状态下，处理器执行的是Thumb指令，属于16位半字对齐指令。两种状态下指令有着一定的关系，即Thumb指令集合为ARM指令集合的功能子集，但相较于等价ARM代码来说，其能够有效节省存储空间，节省比例能够达到30%-40%之间。
对于嵌入式技术来说，其软硬件可以裁剪，因此应当做好硬件电路设计工作，通过有效的硬件电路设计来获取最优硬件组合，提升嵌入式系统的硬件性能。
除了上述提到的说那个方面之外，数字电路、数据结构算法及汇编语言和编程语言等也较为重要，需要在计算机硬件嵌入式技术人才培养中有所侧重。
六、结论
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参 考 文 献
[1]苏英.基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究[J].中国管理信息化，2016（10）：218-219.
[2]杨伟力 李伟民 杨盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系统课程改革实践[J].科教导刊（上旬刊），2016（06）：56-57.
[3]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系统仿真实验室建设研究[J].中国电力教育，2012（19）：98-99.
[4]王伟 王杨 孟炜 李明.变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发[J].科技资讯，2014（24）：9-10.
关键词：计算机硬件技术基础；教学改革；教材建设；教材分析
随着计算机硬件技术的发展和普及，大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式，并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品，具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段，让学生们掌握基本的计算机硬件原理，熟悉各类硬件接口技术，懂得计算机硬件产品的基本运行方式，是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程，也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年，教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础，并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时，实验20学时；面向非电类专业授课48学时，实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化，一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视，同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上，计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题，导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程，部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授，不归属于计算机基础教学范畴。。
1) 课程定位不清晰，学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程，应该主要放在大二，兼顾大三授课，面向没有数字电子基础的学生，作为选修课，以32学时为宜。然而，计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设，学时数量超过60，甚至在90，还需要数字电子方面的先导课，很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2) 现有实验条件落后，学生难有兴趣，硬件投入较大。传统授课中，计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2]，而实验箱的投入成本较高，新实验开发受限，使用效率较低，教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容，技术广度不足，仅适合小部分特色专业。
3) 教学内容落后，教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术，讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主，没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生，这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材，所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致，教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发，全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容，客观还原已出版教材现状，寻找教材建设的薄弱环节和问题，从而为进一步教材建设理清思路。同时，本文结合北京理工大学的教学改革情况，给出了进一步加强教材建设的思路和方法，希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况，我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总，合计34本，如表1所示。
从表1可以看出，34本教材来自于13个出版社，其中，正式本科教材26本，教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高职高专教材2本。后面，我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本，根据上述划分，各教材定位如表2所示，其中，高职高专教材由于教学内容较为实用，被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位，图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出，针对电学为主的理工科类专业(编号为A)的计算机硬件技术基础教材页数最多，章节最多，实验最少(数量为0)。可以看出，目前这类教材主要以理论讲授为主，定位中缺少实验内容，内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中，这类课程是从“微机原理”精简而来，内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少，平均实验数为1。可以看出，这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识，简单的开展少量实验。实际中，这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程，为此，针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材，章节数量相对较多，实验数量也比之前有所增加。可以看出，这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识，并有一定的动手训练。实际中，非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程，为此，教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生，教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材)，总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段，无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少，实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点，我们将所有实验分为四类：实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和PC机实验。各分类描述如下：
实验箱实验：指依托于特定实验箱的实验，针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的，种类较多且良莠不齐，没有公认的标准；
芯片实验：指基于单片机或者接口芯片的实验，包括：8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255A、中断芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。这类实验专业性强，应用性差，适合特定专业或者大三以上的学生；
汇编语言实验：指汇编语言程序设计实验，编程训练不是该课程的主要目的，这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解，但程度有限；
PC机实验：基于PC机的实验，包括：model安装、存储器测试等。目前，这部分实验内容受到学生喜爱，可以锻炼实际能力，易于推广，但如何让学生了解到CPU、存储器等核心部件内部的工作原理，需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、IO和其他等6个方面的统计。从图中可以看出，大部分实验都集中在IO方面，反映出这部分实验内容很重要，也是教材的主要内容。相比较而言，实验箱类和PC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分，而芯片实验主要针对IO，缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖，汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析，针对计算机硬件技术基础课程，汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口，无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强，但前期投入大，灵活性不强。我们认为，随着PC机的广泛应用(学生们几乎人手一台PC机)，基于PC机的创新性实验是该课程的发展方向，同时，这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验，并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容，我们主要分析和汇总讲述的重点知识点，还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本，其中4本(、、、)没能找到原书，为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出，所有教材都有存储系统内容的讲授，大部分教材(19本)都包括汇编语言，18本包括80x86，半数以上教材都讲授了8259A和8255A等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数，可以看出，汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的讲授内容也在10页以上，成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材，《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主，仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要，但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说，这些内容相对陈旧，而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用，在教材建设上，这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为，面向计算机公共基础课程，教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适，表明教材内容是计算机硬件的基础内容，以全面了解计算机硬件知识为主，掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况，以32学时(含6～10实验学时)为宜，适度扩展到54学时，实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材，前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程，不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点，以增强学生的实践兴趣为根本，通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此，在教材设计中，应该以实验建设为导向，注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理，为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来，在计算机硬件相关课程讲解过程中，教师们主要关心接口技术，并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加，我们认为，学生们应该综合了解计算机硬件组成，理解各部分的工作原理，而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设，使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此，我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域，并且能够有一定趣味性，以了解基本的硬件原理为主。
与此同时，教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来，设计创新实验，将数字消费类电子产品(MP3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、PC外设接口等融入计算机硬件实验的设计，引导学生兴趣，同时适应计算机硬件技术的发展，使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识，并解决一些基本实际问题。
在这里，我们建议将实验分为：基础实验和提高实验两类，以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈，表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中，考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况，进一步结合学生兴趣，我们基于PC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明，这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣，使学生掌握更为实际的计算机硬件知识，并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类：测试类、开发类和操作类。例如：存储系统性能测试(测试类)、CPU和GPU性能测试(测试类)、BIOS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于PSOC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上，我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理，以理解计算机硬件部件功能为主，注重理解基本概念和基本运行规律，并结合实际硬件器件分析，以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此，教学内容 以“基本概念+基本部件”方式组织，例如：存储系统与存储器，其中，存储系统是基本概念，理解起来有一些抽象，需要课堂讲授；而存储器(内存等)则是基本部件，学生们平时接触较多，通过适当的实践教学，学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备，还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式，易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来，达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题，《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材，并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上，我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题，并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011～2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献：
[1] 教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会. 高等学校计算机基础核心课程教学实施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009: 137-183.
[2] 邹逢兴. 关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J]. 计算机教育,2004(2):81.
[3] 嵩天,李凤霞. 计算机硬件技术基础课程实验的改革与实践[J]. 计算机教育,2010(10):65-68.
Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals
SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan
(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
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