導語：如何才能寫好一篇計算機體系結(jié)構方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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模擬器作為研究計算機體系結(jié)構軟件模擬技術的主要研究工具,也是新時代下預測計算機發(fā)展方向的排頭兵和了望塔。不論是計算機的數(shù)據(jù)處理,還是計算機的內(nèi)部系統(tǒng)設計。首先進行計算機模擬試驗已經(jīng)顯得必不可少。第一,模擬技術試驗可以檢測實用技術投入生產(chǎn)前的可靠性和開發(fā)性,從根本上避免計算機模擬技開發(fā)的盲目性;第二,模擬技術試驗同實用生產(chǎn)技術比起來,可以節(jié)約經(jīng)濟成本,減少不必要的浪費。第三,因為計算機的更新性能很快,所以,對于開發(fā)計算機軟件來說,時間就顯得彌足珍貴。前期的模擬技術可以縮短軟件的設計時間,而且前期模擬軟件的精度也可以為后期的實際開發(fā)提供參考依據(jù)。

計算機研究領域內(nèi)已經(jīng)有愈來愈多的人提出了自己關于解決計算機模擬軟件技術的觀點和看法。

一、計算機軟件的發(fā)展現(xiàn)狀

計算機體系結(jié)構模擬技術軟件誕生于20世紀80年代。而且,早期的計算機處理設計結(jié)構當中主要采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動,就是對計算機的性能進行整體的分析。主要步驟:1.收集數(shù)據(jù)、2.執(zhí)行指令、3.分析性能和計算機結(jié)構特征、4.統(tǒng)計數(shù)據(jù)、5.解釋程序。需要說明的是,數(shù)據(jù)驅(qū)動是一種軟件開發(fā)之后的數(shù)據(jù)分析,對計算機體系結(jié)構軟件的開發(fā)能夠提供的幫助很少,這也是為什么數(shù)據(jù)驅(qū)動逐漸被社會淘汰的緣故。

本著提高計算機體系結(jié)構的目的,相關研究人員在數(shù)據(jù)驅(qū)動的基礎上又提出了性能分析這一概念。性能分析關鍵是建立數(shù)據(jù)之間的資源模型。因為模型的直觀性能,研究人員可以更好的檢測計算機的資源開發(fā)與利用情況。減少研究的時間和經(jīng)費使用。宏觀的來講,計算機體系結(jié)構主要包含硬件與軟件兩部分。微觀的來講,計算機體系結(jié)構是指將一系列系統(tǒng)元素恰當?shù)亟M織在一起,系統(tǒng)元素之間互相配合、協(xié)作,通過對信息進行及時的處理而完成設定的目標。這些系統(tǒng)元素有:計算機體系硬件、人員配備、程序。其中,程序和相關數(shù)據(jù)的整合,用于實現(xiàn)所需要的邏輯方法和控制過程。具有計算能力的電子設施和提供外部功能的電子設施是軟件運行的必要裝置;人員是硬件和軟件的實際操作者,可以實現(xiàn)對軟件的訪問,而且具有規(guī)模性和組織性兩大特征;文檔是詳細闡述系統(tǒng)使用方法的手冊。而計算機體系結(jié)構模擬軟件主要包含數(shù)據(jù)、模型、指令、程序等一些子概念。數(shù)學建模工具包括:計算機系統(tǒng)統(tǒng)計法、馬爾可夫建模等等。數(shù)學建模對研究人員的數(shù)學理解能力提出了很高的要求。但不能否定的是,這種方法確實能起到很大的作用。研究人員對模型進行了簡化處理,極大的方便了計算機體系結(jié)構軟件的開發(fā)。

二、計算機體系結(jié)構軟件模擬技術的定義

計算機體系結(jié)構定義眾多。有人稱之為模擬技術,也有人稱之為仿真技術。計算機體系結(jié)構模擬,即用軟件來模仿計算機的處理過程。同時,要求兩者之間>:請記住我站域名/

計算機體系結(jié)構包括部分計算機結(jié)構和全部計算機結(jié)構兩部分。它的步驟是:數(shù)據(jù)結(jié)果、指令接收、模擬運算、翻譯指令等等。計算機的緩存命中率、訪問的存儲等都是計算機體系結(jié)構需要注意的指標。

三、 計算機體系結(jié)構分類

計算機體系因為結(jié)構復雜,所以不可能只有一種。從數(shù)量方面可以分為單核處理器模擬和多核處理器模擬;從指令方面可以分為單指令模擬結(jié)構和多指令模擬結(jié)構;從損耗角度分為性能模擬結(jié)構和能耗模擬結(jié)構;從模擬器的角度可以分為執(zhí)行模擬結(jié)構和開發(fā)模擬結(jié)構;根據(jù)以上分類我們不難發(fā)現(xiàn),計算機體系結(jié)構種類繁多。一方面,它為我們研究計算機體系結(jié)構模擬提供了許多參考價值;另一方面,它又為研究計算機體系結(jié)構增加了許多困難。

四、計算機體系結(jié)構的存在問題與缺陷

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能耗是個大問題

為突破“摩爾定律”的極限，除了不斷提升集成電路計算機運算效率，各種新型計算機也在科學家腦中醞釀。以量子計算機為例，其基本數(shù)據(jù)單位依然是比特0或1。但與傳統(tǒng)計算機不同，一個量子比特可以同時表現(xiàn)為0和1，兩個量子比特就是00、01、10、11四種狀態(tài)。以此類推，300個量子比特承載的數(shù)據(jù)量便可達到2的300次方，超過整個宇宙的原子數(shù)量總和，由此帶來運算速度的極大提升。

除了提高性能，降低計算機系統(tǒng)能耗更是個棘手問題。據(jù)專家介紹，目前國際上高性能計算的主流體系結(jié)構，都建立在上世紀40年代馮·諾伊曼的理論之上，隨著時展已面臨不少瓶頸。例如，實際應用性能僅有峰值性能的5%10%，許多性能被“放空”；用戶無法根據(jù)實際應用需求自主參與計算控制，實用性差。這兩個缺陷導致計算系統(tǒng)能耗高居不下，目前位列世界前10名的高性能計算系統(tǒng)功耗均在數(shù)兆瓦以上，相當于一個中等城市公共照明用電的總量。各大互聯(lián)網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)中心能耗同樣驚人，谷歌公司云計算中心每天的耗電量和整個日內(nèi)瓦市的耗電量相當。如果未來計算機只是簡單地做服務器數(shù)量疊加，而不考慮能耗問題，其用電成本將是天文數(shù)字。

向結(jié)構體系動刀

如何讓計算機系統(tǒng)實現(xiàn)真正的高效能運算？鄔江興院士大膽選擇了向整個計算機體系架構“動刀”，提出了一種全新的“PRCA體系結(jié)構”。在這種新體系下，計算機變得更加“聰明”，它不僅能分析、識別各種應用的類型、需要動用的計算資源，還能據(jù)此“調(diào)兵遣將”，做到“減有余，補不足”。例如，一個由100臺服務器組成的數(shù)據(jù)中心，50臺用于處理和電子郵件相關的指令，50臺用于提供視頻點播服務。在傳統(tǒng)的計算架構下，這種任務分派是一成不變的；但在PRCA架構下，如果視頻服務過于集中，50臺服務器應接不暇，那么原本為郵件服務待命的服務器，也能　“增援”。這樣一來，計算機資源的可持續(xù)利用率提高，硬件的更新?lián)Q代頻率有可能將不再頻繁。由于所有的計算能力都用在“刀刃”上，整個系統(tǒng)能耗也大大降低。

和傳統(tǒng)計算機　“鐵板一塊”的體系架構不同，這種新概念計算機最大的特點是“會認知”、“柔性可變”。當外界指令輸入，算核能根據(jù)需要組合出不同的CPU、GPU或者存儲器結(jié)構來支持運算。結(jié)構變成什么樣子，完全取決于指令的內(nèi)容。鄔江興院士將此類比為碳原子碳原子排列結(jié)構不同，既可以產(chǎn)生出世界上最堅硬的金剛石，也能夠變成較柔軟的石墨。

顛覆性創(chuàng)新有待驗證

這種動態(tài)可變的體系架構，通過軟件和硬件的共同創(chuàng)新實現(xiàn)。軟件方面包括一系列新型系統(tǒng)，硬件則涉及CPU、存儲結(jié)構等方面的改革。對于傳統(tǒng)計算機體系結(jié)構來說，這相當于一次頗具顛覆性的創(chuàng)新，需要進一步實踐驗證。項目組也坦言，目前學界對此尚有不同看法和意見。但至少有一點已在業(yè)內(nèi)達成基本共識：從具體的應用需求出發(fā)，重新設計計算機的結(jié)構，實現(xiàn)“智能”調(diào)配資源，很可能是未來高效能計算機的發(fā)展方向。

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關鍵詞:綜合電子系統(tǒng);嵌入式計算機體系;結(jié)構

中圖分類號:TD672文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 06-0000-01

Integrated Electronic System Embedded Computer Architecture

Feng Lipei

(The State Administration of Radio Film and Television 723 Radio,Shijiazhuang050086,China)

Abstract:As the modern electronic information technology development and innovation and electronic information technology application of the areas of diversification of integrated electronic computer system,and embedded in the military,a smart appliance,the digital machine tools,

refrigerators and other areas of electronic devices are widely used. this article by a brief analysis and study electronics and computer system to embedded systems architecture to meet the new generation of integrated electronic computer systems for performance of the embedded application requirements.

Keywords:Integrated electronic systems;Embedded computer system;Structure

一、綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的特點

綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機是嵌入到對象體系中的專用計算機,其物理結(jié)構和功能都嵌入到應用系統(tǒng)中,不能脫離系統(tǒng)操控程序而獨立運行。進入21世紀以后,綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機在軍事上得到了廣泛的推廣與應用,同時在智能家電、數(shù)字機床、車載電子設備等生活領域也得到不少的應用,為人類的發(fā)展注入了全新的科技動力。綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的特點,主要表現(xiàn)在以下幾方面:

(一)實時性

綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機直接從前端傳感器獲取信息和資料,進行實時或近實時的操控處理和技術分析,因此,綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機對信息的處理、分發(fā)和管理的實時性要求極高。

(二)與宿主系統(tǒng)相匹的性能與功能

綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機是宿主系統(tǒng)的主要組成部分,其體積、重量、形狀、性能等諸多數(shù)據(jù)參數(shù)必須滿足各種宿主系統(tǒng)的不同技術性要求,其功能性與技術性必須與宿主系統(tǒng)的水平相適應,符合技術應用的科學發(fā)展方向。[1]

(三)環(huán)境的可靠性和適應性

綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機被大量應用于工業(yè)、軍事、野外等惡劣環(huán)境中,要經(jīng)受振動、輻射、鹽霧、高低溫、電磁干擾等經(jīng)驗,對可靠性要求極高。傳統(tǒng)綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的體系結(jié)構設計主要根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應用特點進行剪裁。[2]綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機采用模板化結(jié)構,但是總線帶寬和擴展能力有限,不具備動態(tài)重構、數(shù)據(jù)信號綜合處理等功能。

二、綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的體系結(jié)構

嵌入式系統(tǒng)是現(xiàn)代電子信息技術、計算機技術和半導體技術,以及各個行業(yè)具體應用相結(jié)合的產(chǎn)物。因此,嵌入式系統(tǒng)是一個資金密集、技術密集、高度創(chuàng)新、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機體系結(jié)構的核心部件是處理器,系統(tǒng)結(jié)構較為復雜。

圖1 綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的體系結(jié)構

(一)嵌入式微控制器

嵌入式微控制器將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中,芯片內(nèi)部集成RAM、ROM/EPROM、總線邏輯、總線、定時/定時器,WatchDog、串行口、D/A、A/D、Flash RAM、EEPROM等各種基礎功能和外設。為了適用綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機不同的體系結(jié)構和功能需求,一般一個系列的單片機具有多種衍生產(chǎn)品,每種衍生產(chǎn)品的處理內(nèi)核體系結(jié)構都是相近的,不同的存儲器和外設的配置及封裝。[3]這種體系機構可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配,功能不多不少,從而減少功耗和成本。目前,世界通用的嵌入式控制器型號主要有:P51XA、8051、C166/167、MCS-96/196/296、MC68HC05/11/12/16等。

圖2 嵌入式微控制器結(jié)構圖

(二)嵌入式微處理器

嵌入式微處理器是綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機的CPU,在實際應用中,微處理器被裝配在專門設計的電路板上,只是保留和嵌入式應用的相關母版功能,這種體系結(jié)構可以最大幅度減少系統(tǒng)的體積和能源消耗。[4]嵌入式微處理器具有重量輕、體積小、可靠性高、成本低等優(yōu)點,其體系結(jié)構的電路板上必須包括:總線路接口、各種外線器件、RAM、ROM等,技術保密性相對較強。目前,世界主要應用的嵌入式微處理器主要有:386EX、Power PC、SC-400、MIPS、68000、ARM等系列。

圖3嵌入式微處理器結(jié)構圖

(三)嵌入式片上系統(tǒng)

近年來,隨著EDI的推廣和VLSI設計的普及化,綜合電子系統(tǒng)嵌入式計算機體系結(jié)構中一個硅片上實現(xiàn)一個更為復雜的全新計算機系統(tǒng),也可以稱之為SOC。嵌入式片上系統(tǒng)一般可以分為通用和專用兩類,通用系列包括Infineon的TirCore,Motorola的M-Core;專用系列包括Philips的Smart XA等。

圖4嵌入式片上系統(tǒng)

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關鍵詞:課程群;計算機硬件;農(nóng)業(yè)院校;人才培養(yǎng)

當前我國很多高等農(nóng)業(yè)院校計算機專業(yè)已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖こ毯陀嬎銠C科學與技術兩個專業(yè)方向。然而,在教學實踐中過分強調(diào)軟件與應用,計算機硬件方面的教學卻相對薄弱,導致學生缺乏計算機體系結(jié)構、計算機組成與結(jié)構等硬件方向的基本能力。即,計算機教育上存在著“重軟輕硬”的傾向。

1計算機硬件教學存在問題分析

當前,農(nóng)業(yè)院校計算機科學與技術本科專業(yè)中,計算機硬件與結(jié)構方向的核心和普通知識點一般體現(xiàn)在以下幾門課程中:數(shù)字邏輯、計算機組成原理、微機原理、微機接口技術、匯編語言、計算機系統(tǒng)結(jié)構、計算機系統(tǒng)結(jié)構、嵌入式系統(tǒng)等。在教學過程中,各門課程相互之間內(nèi)容銜接較多、重復之處也比較多,而某些知識點缺乏前導、造成斷層。教師一般按照自己的教學大綱和計劃對各門課程內(nèi)容進行劃定,而不是以計算機系統(tǒng)的整個體系結(jié)構為主線,造成缺乏系統(tǒng)性和科學性,難以實現(xiàn)學生從大一到大四的完整體系,使知識的連貫性變差;而且計算機硬件技術,例如:處理器技術、存儲技術及網(wǎng)絡技術等每天都有新的進展和變化,這些變化很難及時地反映到計算機硬件相關教材和實驗設備上,因此難以體現(xiàn)發(fā)展中的新技術和教材之間的關聯(lián)。由此造成,學生對這些課程普遍存在沒有學習興趣,教師上課缺乏激情的情況[1]。

因此,學生在掌握計算機硬件基本原理的基礎上,如何結(jié)合計算機硬件技術的發(fā)展,并充分體現(xiàn)硬件技術的系統(tǒng)性和實踐性,是當前農(nóng)業(yè)院校計算機硬件教學所面臨的重要問題;也是真正實現(xiàn)計算機科學與技術專業(yè)培養(yǎng)目標所必須解決的問題。

2計算機硬件課程群

為了解決以上存在的問題,本文提出構建計算機科學與技術專業(yè)硬件課程群。課程群方法是近年來高等院校課程體系建設實踐中出現(xiàn)的一項新的課程開發(fā)技術。其基本思想是把各門課程內(nèi)容聯(lián)系緊密,內(nèi)在邏輯性強,屬同一培養(yǎng)能力范疇的同一類課程作為一個課程群組進行建設,從技能培養(yǎng)目標層次有效的把握課程內(nèi)容的分配、實施、保障和技能的實現(xiàn)。課程群體系的進程如圖1所示。

其優(yōu)勢在于以下3個方面:

1) 內(nèi)容具有科學性。課程群各組成課程之間關系密切、邏輯性強,知識具有遞進性,便于組織教學。

2) 實驗室高效利用。課程群使計算機專業(yè)實驗室可以進行大型的跨課程綜合型實驗,不僅在使用人次上,更重要的是在每次使用的效率上將得到極大的提高。

3) 教學具有可控性。課程群所有課程的教與學透明度提高,教學中的隨意性和非計劃性減少,可以有效的提高教學的可控性[2]。

3計算機硬件課程群構建的主要內(nèi)容

本課程群的構建主要針對我校2010級本科教學人才培養(yǎng)實施方案。構建以下3個方面:計算機硬件課程群課程建設,綜合型實驗與課程設計設置和課程群內(nèi)容的更新[3]。

3.1計算機硬件課程群課程建設

課程群的建立包括確定核心課程與選修課程。在課程群設置中,以學科方向和模塊為核心,同時與專業(yè)培養(yǎng)計劃相適應。在設置課程群的時候,打破單一授課的限制,使不同專業(yè)教研室的教師根據(jù)課程群設置凝聚一起,集中對各門核心課程和選修課程的內(nèi)容與組織進行系統(tǒng)地規(guī)劃,避免重復和脫節(jié)現(xiàn)象。例如:可以考慮把匯編語言課程和計算機組成原理課程結(jié)合,側(cè)重于計算機硬件的五大部件、尋址方式和指令系統(tǒng)。這樣有利于把計算機組成原理中介紹的一般性的知識和具體的微機系統(tǒng)聯(lián)系起來,給學生打下牢固的理論基礎;也可將匯編語言、計算機組成原理和微機接口技術3門課程全部聯(lián)系起來,將計算機硬件基礎知識全部融合在一起,提供給學生完善的知識體系[4]。

3.2計算機硬件課程群綜合型實驗建設

計算機硬件課程群建設中,強調(diào)實踐教學的重要性。在課程群建設中,不是以單一的課程為單位設計實驗,而是按照整個課程群來設計一體化的實驗環(huán)境與實驗內(nèi)容?？梢詫R編語言方向、微機接口方向、計算機組成原理和計算機體系結(jié)構等實驗有機地結(jié)合在一起,創(chuàng)建良好的實驗環(huán)境,靈活運用實驗室、開放式實驗室等多種手段培養(yǎng)學生的研究能力與團隊精神的教育方法。例如,在計算機組成原理實驗中設置了8255、8253等實驗,同樣在計算機接口實驗技術中也有同樣的內(nèi)容,因此,可以考慮整合這部分內(nèi)容,利用幾個接口芯片開發(fā)一個小系統(tǒng),不僅使同學學習了相關接口芯片知識,同時也鍛煉了芯片在系統(tǒng)中的應用,建立整機概念等。

3.3課程群內(nèi)容更新建設

根據(jù)計算機學科發(fā)展情況,及時、動態(tài)地調(diào)整課程群內(nèi)核心課程、選修課程的設置,同時考慮到每一門課程具體內(nèi)容的設置。讓學生要盡可能學習掌握同當前主流技術發(fā)展方向聯(lián)系比較緊密的新技術(如Pentium 的超標量流水線、分離的指令Cache 與數(shù)據(jù)Cache、指令分支預測技術、Itanium 的EPIC 核心技術),以及計算機新技術發(fā)展趨勢(如未來處理器技術, 現(xiàn)代網(wǎng)絡環(huán)境對硬件技術的要求, 64 位微處理器技術)等。

4結(jié)語

本方案已經(jīng)通過相關課程專業(yè)教師多次研討,打破以往獨立課程設置方式,初步確立計算機硬件的課程群設置,計算機硬件綜合實驗設置的方案。該方案如果做進一步的深入研究、探討與實踐,必將對提高計算機專業(yè)學生軟件和硬件能力的協(xié)調(diào)起到良好的作用,改變當前高等農(nóng)業(yè)院校計算機專業(yè)學生硬件能力偏差的現(xiàn)狀,提高其學生的自身綜合素質(zhì)和增強其就業(yè)能力。

參考文獻:

[1] 唐建宇. 計算機硬件課程教學中的若干問題分析與探討[J]. 福建電腦,2007(5):188-189.

[2] 劉新平,鄭秋梅,孫士明,等. 計算機硬件課程群實驗體系的改革與完善[J]. 計算機教育,2008(12):117-119.

[3] 王讓定,錢江波,石守東,等. CC2005的計算機學科硬件與結(jié)構課程群改革探索[J]. 計算機教育,2008(8):137-138.

[4] 劉全利,黃賢英,楊宏雨. 計算機組成原理課程群建設的探討[J]. 科技信息,2008(4):9-10.

Discuss on the Computer Hardware Course Group in Computer Science and

Technology Teaching of Agricultural Universities

ZHANG Xi-hai, YU Xiao, WU Ya-chun, WEI Xiao-li

(Engineering college, Northeast Agriculture University, Harbin 150030, China)

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關鍵詞：Kinect；體感；手勢識別；Unity3D；投籃系統(tǒng)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.266

0 引言

根據(jù)馮?諾依曼（John von Neumann，1903～1957）的計算機體系結(jié)構，計算機分為五大部分――運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備?，F(xiàn)在大多數(shù)計算機仍是馮?諾依曼計算機的組織結(jié)構，只是做了一些改進而已，并沒有從根本上突破馮?諾依曼體系結(jié)構的束縛。對于計算機的研究和使用人員來說，計算機的發(fā)展最終需要解決的問題就是輸入和輸出的問題。如何對計算機進行高效準確的輸入，以及如何讓計算機通過算法，進行準確的計算，輸出人們想要的結(jié)果，一直是計算機研究的一個重要課題。

隨著計算機的發(fā)展，自然的用戶界面（NUI） 隨之出現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)的用戶輸入方式――鼠標鍵盤，自然的用戶界面顯得更加人性化。比如語音輸入，手勢識別等。顯然，自然的用戶界面更加符合人們的行為習慣。自然的用戶界面更加健康，它可以讓對計算機的輸入變成與一個人的交流，讓用戶可以有更加身臨其境的感覺。

1 現(xiàn)實生活中體感手勢的運用

人們在日常的交際中，經(jīng)常會用到一些手勢，來使得對問題的表述更加具有表現(xiàn)力。這些手勢不僅僅只是手指的動作，也不能理解為手部的動作。手勢是一個廣泛的概念，它包含了有含義、有意義的肢體動作。這也就是說，一個踢腿的動作，也可以被定義為手勢。敲擊鍵盤不是一個手勢，因為手指快速的按下某一個按鍵既不容易被觀察到，也不能直觀地表達其含義。

然而，手勢不只是用在交際表達中，人們在日常的生活中，也無處不用到手勢。例如，在擰開飲料瓶蓋的時候，需要用手握緊瓶蓋，另一只抓緊瓶身，通過手腕、手臂的共同協(xié)作，完成擰下瓶蓋的動作。擰下瓶蓋的動作，就是一個手勢。我們可以忽略在完成這些動作過程中所使用到、接觸到的實際存在的物體，而把注意力轉(zhuǎn)移到肢體本身。假設物體并不存在的，讓你筆畫著空氣來完成一個擰瓶蓋的動作，讓另外一個人去猜你現(xiàn)在正在做的動作，是否他一眼就能看出你正在演示擰瓶蓋的動作呢？

2 基于Kinect體感設備的籃球系統(tǒng)

2.1 手勢的識別

如果“猜”出你所做手勢的是一臺計算機，那么就涉及到計算機的手勢識別技術。讓計算機去完成一個手勢的識別、判斷是非常困難的。首先，我們要設法獲取人體的相關信息，這涉及到圖形、圖像識別技術、深度數(shù)據(jù)挖掘技術。通過微軟研制的Kinect，其攝像頭在收集了人體的視頻信息之后，通過算法的處理，可以把人的肢體信息凝練為20個骨骼節(jié)點。它可以準確標定人體的這20個關鍵點，并對這20個點的位置進行實時追蹤。在程序及算法設計中，人的肢體運動，會使得身體各個骨骼節(jié)點的三維坐標值發(fā)生改變。通過設置合理的數(shù)值，當骨骼節(jié)點的坐標差值超過某個設定值的時候，觸發(fā)某一個狀態(tài)位或一系列狀態(tài)位的改變，從而完成一個手勢或者一系列手勢的判定。例如，完成一個完整的投籃手勢，需要先抬起手臂。以右手為例，抬起右手意味著右手腕節(jié)點的y坐標值超過了右肩膀節(jié)點的y坐標值，也就是實際空間中的右手高度，高于右肩膀高度。此時，應該觸發(fā)抬手狀態(tài)位的改變，告訴系統(tǒng)，投擲者的手臂已經(jīng)抬起，準備進行下一步的判斷與計算。

當然，在手臂放下之后，要把抬手狀態(tài)位還原，告訴系統(tǒng)，投擲者的手臂已經(jīng)放下，不能繼續(xù)進行投擲算法，不然系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤投擲判斷。由此，抬手狀態(tài)的觸發(fā)就相當于投擲算法的第一個開關，整個投籃手勢也是由一系列手勢構成的。

2.2 運動軌跡的計算

籃球在空間中的運動，是一個球體的物理運動，需要物理引擎來提供物理算法，通常的游戲引擎都會帶有物理引擎，我們使用Unity3D游戲引擎中的物理引擎，來完成籃球運動軌跡的計算。這樣，我們只需要把籃球被拋出時的方向和速度提供給物理引擎，就可以完成籃球運動軌跡的計算了。

現(xiàn)實中，人完成投籃動作，就是給籃球一個加速度。通過手部用力，讓籃球和手擁有相同的速度。當手部停止加速，開始減速，籃球也就不再加速，并且脫離手部，不再和手有接觸?；@球擁有了初始速度，就開始拋物運動。這里我們忽略空氣阻力的作用。在三維空間中，需要把加速度及速度分解到相互垂直的三個方向上，也就是三維坐標系中，計算三個方向上的加速度，最終提交給Unity3D的物理引擎，形成一個和速度進行計算。手部三個方向上的加速度，可以通過速度計算公式獲得。Kinect提供給我們每秒30幀的骨骼節(jié)點三維坐標位置變化，一個方向上坐標的差值除以時間，就可以得到此方向上的速度，進一步就可以得到此方向上的加速度。

2.3 模型的構建

最后，我們在Unity3D中創(chuàng)建場景，添加籃球架的模型，并添加腳本判斷籃球是否投進，進行計分，并給籃球和籃框添加碰撞器，當籃球碰觸籃框時，進行碰撞的檢測和碰撞結(jié)果的計算，模擬真實的投籃環(huán)境，構成一個完整的投籃系統(tǒng)。

參考文獻：

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[3]曹雛清，李瑞峰，趙立軍.基于深度圖像技術的手勢識別方法[J].計算機工程，2012，38（08）：16-21.

篇6

    計算機工程是涉及現(xiàn)代計算系統(tǒng)、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術,建立在計算、數(shù)學、科學和工程學的基礎上,主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網(wǎng)絡設計和存儲器體系,著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統(tǒng)的交互性能,如嵌入式系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)與大規(guī)模存儲系統(tǒng)。絕大多數(shù)美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系,除數(shù)學、物理等基礎科學知識外,課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統(tǒng)及基于計算機系統(tǒng)的相關軟硬件課程。培養(yǎng)的學生應具備從事計算機系統(tǒng)工作的能力,或具備基于計算機相關系統(tǒng)進行分析、設計、應用和集成工作的能力,具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質(zhì)和工程實踐能力,包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。

    1.1UIUC計算機工程專業(yè)本科課程設置

    UIUC計算機工程專業(yè)學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數(shù)學課程(31學分),包括數(shù)學、物理、化學在內(nèi)的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業(yè)基礎數(shù)學課程(6學分),包括離散數(shù)學和概率、工程應用兩門數(shù)學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業(yè)技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業(yè)技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業(yè)技術選修課程。這些課程強調(diào)計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業(yè)深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。

    1.2普度大學計算機工程專業(yè)本科課程設置

    普度大學計算機工程專業(yè)學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數(shù)學課程(21~22學分),數(shù)學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據(jù)自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向?qū)ο缶幊痰?門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業(yè)課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業(yè)核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業(yè)選修課程,使計算機工程專業(yè)課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據(jù)輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數(shù)學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。

    1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業(yè)本科課程設置

    IIT計算機工程專業(yè)學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業(yè)限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數(shù)學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業(yè)選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業(yè)實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業(yè)實踐項目I和IPROII跨專業(yè)實踐項目II兩門課程。

    1.4西北大學計算機工程專業(yè)本科課程設置

    西北大學計算機工程專業(yè)學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數(shù)學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數(shù)GenEng205-1、線性代數(shù)與力學GenEng205-2、動態(tài)系統(tǒng)建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數(shù)學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統(tǒng)與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統(tǒng)工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業(yè)核心課程(5門),必修EECS205計算機系統(tǒng)軟件基礎、EECS303高級數(shù)字邏輯設計、EECS361計算機體系結(jié)構、EECS311數(shù)據(jù)結(jié)構與數(shù)據(jù)管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業(yè)分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統(tǒng)和算法設計與軟件系統(tǒng)4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業(yè)基礎課程EECS213計算機系統(tǒng)導論、EECS222信號與系統(tǒng)基礎、EECS223固態(tài)工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據(jù)學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數(shù)學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經(jīng)申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據(jù)自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統(tǒng)項目EECS347-1、計算機體系結(jié)構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。

    24所大學計算機工程課程設置特色

    4所大學計算機工程本科專業(yè)的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:

    1)注重基礎知識的學習,在貫徹通識教育中培養(yǎng)學生的各種能力?；A知識直接決定學生未來的發(fā)展?jié)摿7-8],而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現(xiàn)的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識,讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養(yǎng)和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學生在數(shù)學、物理、信息、物質(zhì)、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養(yǎng)及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養(yǎng),使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數(shù)學知識。

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【關鍵字】計算機，應用，發(fā)展

計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它涉及到通信與計算機兩個領域。它的誕生使計算機體系結(jié)構發(fā)生了巨大變化，在當今社會經(jīng)濟中起著非常重要的作用，它對人類社會的進步做出了巨大貢獻。從某種意義上講，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展水平不僅反映了一個國家的計算機科學和通信技術水平，而且已經(jīng)成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標志之一。

自50年代開始，人們及各種組織機構使用計算機來管理他們的信息的速度迅速增長。早期，限于技術條件使得當時的計算機都非常龐大和非常昂貴，任何機構都不可能為雇員個人提供使用整個計算機，主機一定是共享的，它被用來存儲和組織數(shù)據(jù)、集中控制和管理整個系統(tǒng)。所有用戶都有連接系統(tǒng)的終端設備，將數(shù)據(jù)庫錄入到主機中處理，或者是將主機中的處理結(jié)果，通過集中控制的輸出設備取出來。它最典型的特征是：通過主機系統(tǒng)形成大部分的通信流程，構成系統(tǒng)的所有通信協(xié)議都是系統(tǒng)專有的，大型主機在系統(tǒng)中占據(jù)著絕對的支配作用，所有控制和管理功能都是由主機來完成。一般來講，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可分為四個階段：第一階段：計算機技術與通信技術相結(jié)合，形成計算機網(wǎng)絡的雛形；第二階段：在計算機通信網(wǎng)絡的基礎上，完成網(wǎng)絡體系結(jié)構與協(xié)議的研究，形成了計算機網(wǎng)絡；第三階段：在解決計算機連網(wǎng)與網(wǎng)絡互連標準化問題的背景下，提出開放系統(tǒng)互連參考模型與協(xié)議，促進了符合國際標準的計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展；第四階段：計算機網(wǎng)絡向互連、高速、智能化方向發(fā)展，并獲得廣泛的應用。

隨著計算機應用的發(fā)展，出現(xiàn)了多臺計算機互連的需求。這種需求主要來自軍事、科學研究、地區(qū)與國家經(jīng)濟信息分析決策、大型企業(yè)經(jīng)營管理。他們希望將分布在不同地點的計算機通過通信線路互連成為計算機-計算機網(wǎng)絡。網(wǎng)絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源，也可以使用連網(wǎng)的其它地方計算機軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源，以達到計算機資源共享的目的。這一階段研究的典型代表是美國國防部高級研究計劃局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）的ARPAnet（通常稱為ARPA網(wǎng)）。1969年ARPA網(wǎng)只有4個結(jié)點，1973年發(fā)展到40個結(jié)點，1983年已經(jīng)達到100多個結(jié)點。ARPA網(wǎng)通過有線、無線與衛(wèi)星通信線路，使網(wǎng)絡覆蓋了從美國本土到歐洲與夏威夷的廣闊地域。ARPR網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個重要的里程碑，它對發(fā)展計算機網(wǎng)絡技術的主要貢獻表現(xiàn)在以下幾個方面：1、完成了對計算機網(wǎng)絡的定義、分類與子課題研究內(nèi)容的描述；2、提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡結(jié)構的概念；3、研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法；4、采用了層次結(jié)構的網(wǎng)絡體系結(jié)構模型與協(xié)議體系。

未來的計算機技術將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機的核心部件CPU的性能還會持續(xù)增長。作為Moore定律驅(qū)動下成功企業(yè)的典范Inter預計2001年推出1億個晶體管的微處理器，并預計在2010年推出集成10億個晶體管的微處理器，其性能為10萬MIPS（1000億條指令/秒）。而每秒100萬億次的超級計算機將出現(xiàn)在本世紀初出現(xiàn)。超高速計算機將采用平行處理技術，使計算機系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令或同時對多個數(shù)據(jù)進行處理，這是改進計算機結(jié)構、提高計算機運行速度的要害技術。

同時計算機將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判定能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術是這一領域發(fā)展的集中體現(xiàn)。

傳統(tǒng)的磁存儲、光盤存儲容量繼續(xù)攀升，新的海量存儲技術趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達10TB（以一本書30萬字計，它可存儲約1500萬本書）。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。硅芯片技術的高速發(fā)展同時也意味著硅技術越來越近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計算機，計算機從體系結(jié)構的變革到器件與技術革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀走進我們的生活，遍布各個領域。

今天人們談到計算機必然地和網(wǎng)絡聯(lián)系起來，一方面孤立的未加入網(wǎng)絡的計算機越來越難以見到，另一方面計算機的概念也被網(wǎng)絡所擴展。二十世紀九十年代興起的Internet在過去如火如荼地發(fā)展，其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術能像Internet一樣，劇烈地改變著我們的學習、生活和習慣方式。全世界幾乎所有國家都有計算機網(wǎng)絡直接或間接地與Internet相連，使之成為一個全球范圍的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡。人們可以通過Internet與世界各地的其它用戶自由地進行通信，可從Internet中獲得各種信息。人們已充分領略到網(wǎng)絡的魅力，Internet大大縮小了時空界限，通過網(wǎng)絡人們可以共享計算機硬件資源、軟件資源和信息資源。“網(wǎng)絡就是計算機”的概念被事實一再證實，被世人逐步接受。

在未來10年內(nèi)，建立透明的全光網(wǎng)絡勢在必行，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進行醫(yī)療診斷、遠程教學、電子商務、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網(wǎng)絡的構建將成為眾多公司競爭的主戰(zhàn)場，未來我們可以通過無線接入隨時隨地連接到Internet上，進行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。

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關鍵詞：自動化技術；電子信息工程；分析

在電子信息逐漸豐富的今天，自動化技術的體系結(jié)構也逐步地明確。但在整體的應用中，自動化技術還有很多不完善之處。其硬件以及軟件體系還有不夠契合之處。同時，在網(wǎng)絡技術逐步地更新的情況下，其電子信息工程體系結(jié)構也需要與時俱進?；诖隧棸l(fā)展，將著重分析探討自動化技術在電子信息工程設計中的運用，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

1自動化技術在電子信息工程的應用概況分析

1.1自動化技術在電子信息工程中的設計內(nèi)容自動化技術是通過機械操控以計算機為媒介進行信息的表達。屬于工業(yè)自動化當中的高科技技術的生產(chǎn)，同時也是現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展趨勢及方向。目前，自動化技術正在日趨成熟，逐漸邁入成熟階段，要想技術方面完全得到改善仍需要一段時間，就算如此，但也推進了自動化工業(yè)的發(fā)展。在進行整體的設計過程中，其需要結(jié)合大數(shù)據(jù)的特點。對電子信息工程進行整體性的分析。[1]一般情況下，電子信息工程包含了多方面的內(nèi)容，其不僅需要與數(shù)據(jù)網(wǎng)路系統(tǒng)相互結(jié)合還要對電子工程體系進行整體性的優(yōu)化。從而使得電子信息工程的應用內(nèi)容得到相應的豐富。

1.2電子信息工程設計中應用的意義電子信息工程的設計具有十分深遠的意義。其通過計算機的信息傳導，以計算機的方式來完成人工的工作，通過機械化的發(fā)展來不斷提高設計的效率，提升生產(chǎn)的效果，進而全面提升工業(yè)化生產(chǎn)的能力，來幫助產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。在機械體系的控制中，其通過液態(tài)體系的壓縮讓液化體系技術得到了整體性的優(yōu)化。在進行電子信息工程的整體應用中，其工程信息數(shù)據(jù)需要進行持續(xù)性的更新。以及電子工程技術當中的計算機技術和電子及信息技術的糅合來綜合提高電子信息工程的效率。在進行設計的過程中，其能夠讓整體的設計效率得到良好的提高。尤其是在數(shù)字控制系統(tǒng)融入電子化信息技術。讓很多電子設備都具備了電子化的特性。從而使得其在工業(yè)應用中的效率得到了較為顯著的提高。[2]

2自動化技術在電子信息工程設計當中的應用方向

目前，自動化技術在實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化方面的功用會比較多，依靠自動化技術來進行現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的推動，成為一種現(xiàn)代化潮流的趨勢。所以在工業(yè)自動化中主要以CAD來結(jié)合計算機的輔助設計和應用CAM的計算來幫助OA完成辦公管理的自動化發(fā)展，就以上簡述的三個方面來說，都將實現(xiàn)生產(chǎn)智能化、自動化。自動化技術在近年來都已經(jīng)在逐步證明它的作用，通過冶金石油，重工業(yè)，輕工業(yè)和化工就可以體現(xiàn)出來，并且?guī)缀鹾w了所有的工業(yè)領域，推動了技術的發(fā)展。在工業(yè)自動化生產(chǎn)的過程當中，自動化儀表集中控制了生產(chǎn)工業(yè)，以CAD、CAM和OA來完成工業(yè)的自動化發(fā)展。[3]并使用自動化技術進行有關文字和事務以及決策方面的自動化處理，提升了對生產(chǎn)設備和生產(chǎn)流程方面的掌控力度，更是加速了工業(yè)化的發(fā)展。在進行整體的應用過程中，其需要結(jié)合多種不同的信息應用體系對其電子信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行整體性的優(yōu)化。尤其是在工業(yè)計算機方面的應用，其具有較為顯著的應用效果。

3自動化技術在電子信息工程設計中的應用表現(xiàn)

3.1計算機信息體系設計在進行計算機體系結(jié)構的設計過程中，其需要對多重體系結(jié)構進行較為明確的設計。同時，在整體的設計過程中，其需要利用CAD軟件，進行數(shù)據(jù)的傳導以及輸出。在電子信息的表達方面，其需要利用傳導系統(tǒng)將相關的數(shù)據(jù)進行直觀的計算機體系設計。讓各種細節(jié)能夠在外觀上得到整體的更改，最終達到良好的結(jié)構體系設計。[4]

3.2計算機體系的輔助設計在進行計算機的輔助設計中，其系統(tǒng)結(jié)構主要以（CAM）為硬件基礎對其整體的體系結(jié)構進行硬件以及軟件結(jié)構體系的相互結(jié)合。在硬件檢測方面，其主要利用計算機體系對數(shù)據(jù)進行相應的計算，同時還要配備裝卸裝置并利用加工數(shù)據(jù)對其不同的數(shù)據(jù)進行相應的數(shù)據(jù)處理。從而使得硬件設備體系得到整體性的數(shù)據(jù)改變。在軟件體系上，其需要利用計算機輔助系統(tǒng)讓系統(tǒng)的質(zhì)量編制得到整體性的提高。同時，在計算機的編制的調(diào)度上，其需要利用裝置的變化情況，對工程設計進行數(shù)據(jù)的輔助測算。同時，還要做好程序的編程控制，并讓計算機輔助工藝過程設計、數(shù)據(jù)逐漸地豐富。[5]應用計算機能夠?qū)χ圃燔浖鸬捷o助作用，這樣在極大程度上能夠有效的將電子信息工程的生產(chǎn)效率提升，完善整個設計過程，使得電子信息工程設計能夠進行有效的驗證。

3.3輔助辦公管理在進行整體的辦公管理中，其能夠讓工作人員工作更加輕松。這樣會造成整理人員的工作量過大，大大的降低了電子信息工程設計的工作效率，但在實際的管理過程中，其信息數(shù)據(jù)也在逐漸地發(fā)展和完善，保證電子信息工程設計的工作效率。電子信息工程和自動化技術都是能夠有效的促進現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展和提高的重要保障。但是其數(shù)據(jù)的自動化體系還有諸多的不完善之處。在輔助辦公管理中，其辦公管理數(shù)據(jù)可以利用不同的形式讓各種辦公數(shù)據(jù)的處理效率得到相應的提高。例如：office、excel的辦公系統(tǒng)的整體應用。使得各種數(shù)據(jù)的處理更加精簡。因此，為了能夠?qū)ΜF(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和進步進行全面的促進，則需要將現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展與進步進行有機的結(jié)合，做出具有實際意義的工作，使得該項技術能夠在電子信息工程的設計中，應用自動化技術。

4結(jié)語

自動化技術在電子信息工程中的應用十分重要。在進行自動化技術的應用過程中，其首先需要采用多種不同的方式對信息工程的自動化體系進行相應的優(yōu)化。然后豐富自動化內(nèi)容，讓自動化設計在信息工程中的方向更加明確。最后還要加強計算機的輔助設計以及輔助的辦公管理。從而使得自動化技術在電子信息工程中的應用效率得到全方位的提高。

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篇9

關鍵詞：網(wǎng)絡工程；計算機科學與技術；科學規(guī)范

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

2003年初，教育部高等學校計算機科學與技術專業(yè)教學指導分委員會啟動了三項工作：研究計算機科學與技術本科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，制訂計算機科學與技術本科專業(yè)規(guī)范，制訂計算機科學與技術本科專業(yè)教育辦學評估方案。將人才培養(yǎng)的規(guī)格歸納為下述的三種類型、四個不同的專業(yè)方向：科學型(計算機科學專業(yè)方向)、工程型(包括計算機工程專業(yè)方向和軟件工程專業(yè)方向)、應用型(信息技術專業(yè)方向)，形成了計算機科學與技術本科專業(yè)四個方向的規(guī)范。這四個方向并不包含網(wǎng)絡工程方向，因此對于眾多高等學校的網(wǎng)絡工程本科專業(yè)應該如何發(fā)展，如何規(guī)范是本文探討的問題。

1我國高等學校網(wǎng)絡工程本科專業(yè)的現(xiàn)狀分析

1.1全國分布情況

我國開設網(wǎng)絡工程本科專業(yè)的學校很多，以工科類院校為主，還有理科類院校和師范類院校。具體統(tǒng)計如圖1所示。我國目前有143所高等學校開設了網(wǎng)絡工程本科專業(yè)，其中大學類高校89所，211大學21所，學院類高校54所。從地理分布來看，網(wǎng)絡工程專業(yè)覆蓋全國26個省和直轄市的高校，其中廣東省最多有16所高校開設了網(wǎng)絡工程本科專業(yè)，這也從一個側(cè)面反映了廣東省對網(wǎng)絡人才的需求極大。

1.2培養(yǎng)目標

隨著網(wǎng)絡的普及和應用，社會對網(wǎng)絡專業(yè)學生的需求日益增加，開設網(wǎng)絡工程專業(yè)的學校也不斷增多，但是由于教育部對網(wǎng)絡工程專業(yè)沒有規(guī)定統(tǒng)一的科學規(guī)范，因此各高校開設的網(wǎng)絡工程專業(yè)從培養(yǎng)目標，培養(yǎng)要求，教育內(nèi)容和知識體系等方面參差不齊，差異較大。我們以21所開設網(wǎng)絡工程本科專業(yè)的211高校為研究對象，對其培養(yǎng)目標進行了分析，歸納為兩類。

(1) 電子通信郵電類高校

以北京郵電大學、西安電子科大、電子科技大學為代表的電子通信類211高校，他們開設的網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)目標大多是將通信、網(wǎng)絡、計算機相結(jié)合，在原有計算機學科基礎上，形成軟件與硬件結(jié)合、網(wǎng)絡與通信兼顧的寬口徑專業(yè)，培養(yǎng)學生具有現(xiàn)代通信基礎理論、網(wǎng)絡工程和網(wǎng)絡系統(tǒng)管理等方面的知識、素質(zhì)和能力，具有較寬的通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡工程的專業(yè)知識，畢業(yè)生在計算機和通信領域均可獲得就業(yè)機會。

(2) 綜合類高校

以國防科技大學、中山大學、大連理工大學、四川大學、華北電力大學及南京理工大學為代表的各綜合211高校，開設的網(wǎng)絡工程專業(yè)培養(yǎng)目標大多是掌握計算機軟、硬件的基本理論、基本知識和工程應用能力，在原有計算機學科基礎上，形成軟件與硬件結(jié)合、網(wǎng)絡與信息兼顧的寬口徑專業(yè)，培養(yǎng)學生具有網(wǎng)絡基礎理論、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡工程等方面的知識、素質(zhì)和能力，具有較強的擴展知識的能力，具有較強的實踐動手能力，畢業(yè)生能從事計算機軟硬件系統(tǒng)開發(fā)與維護、計算機網(wǎng)絡規(guī)劃設計實施及開發(fā)維護、工程管理、系統(tǒng)分析及信息處理等領域的工作。

從這兩類培養(yǎng)目標上，我們可以看出，網(wǎng)絡工程專業(yè)的本科生培養(yǎng)一般是和計算機，通信兩個專業(yè)分不開的，學生在重點學習網(wǎng)絡理論的基礎上，通信類院校加強了通信理論及應用的培養(yǎng)，而綜合院校加強了網(wǎng)絡系統(tǒng)設計開發(fā)維護及信息處理的培養(yǎng)。不同的培養(yǎng)目標決定了不同的教學內(nèi)容和知識體系，也在很大程度上決定了畢業(yè)生的就業(yè)領域。

1.3教學內(nèi)容和知識體系

通過分析211各高校的網(wǎng)絡工程專業(yè)開設的主干課程，我們將教學內(nèi)容和知識體系按照其主干課程的歸屬方向分為四類。

(1) 計算機課程：高級語言程序設計，離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構、計算機組成原理、操作系統(tǒng)原理、算法設計與分析、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、計算機體系結(jié)構、面向?qū)ο蠹夹g、計算機網(wǎng)絡。

(2) 網(wǎng)絡課程：

1) 基礎課程：TCP/IP協(xié)議原理、網(wǎng)絡體系協(xié)議、信息與網(wǎng)絡安全、Web程序設計、網(wǎng)絡互聯(lián)技術、網(wǎng)絡設備原理、分布式系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。

2) 方向課程：

 網(wǎng)絡軟件開發(fā)方向：UNIX與網(wǎng)絡程序設計、電子商務平臺及核心技術、嵌入式系統(tǒng)設計與開發(fā)、網(wǎng)絡多媒體技術、并行與分布計算、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術。

 網(wǎng)絡規(guī)劃構建方向(或網(wǎng)絡工程方向)：網(wǎng)絡系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡工程與組網(wǎng)技術、網(wǎng)絡規(guī)劃與設計、綜智能合布線、光纖通信技術。

 網(wǎng)絡安全方向：計算機密碼學、PKI技術及應用、網(wǎng)絡攻防技術、網(wǎng)絡安全應急響應、信息對抗技術、安全策略部署與實施。

 無線通信方向：移動通信、無線網(wǎng)絡、移動計算、企業(yè)計算環(huán)境、網(wǎng)格計算、移動程序設計。

(3) 通信課程：通信概論、現(xiàn)代通信原理、通信軟件設計、實時通信系統(tǒng)設計、程控交換原理、信息論與編碼、多媒體通信技術。

(4) 電子課程：數(shù)字信號處理、脈沖與數(shù)字電路、信號與系統(tǒng)、可編程ASIC設計技術、電路與電子技術、數(shù)字邏輯電路、DSP技術及應用、嵌入式系統(tǒng)原理及應用。

2網(wǎng)絡工程專業(yè)科學規(guī)范的探討

2.1培養(yǎng)目標

培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，掌握自然科學基礎知識，系統(tǒng)地掌握通信理論、計算機軟硬件和網(wǎng)絡通信系統(tǒng)及應用知識，基本具備本領域分析問題解決問題的能力，具備實踐技能，并具備良好外語運用能力的網(wǎng)絡專業(yè)高級專門人才。

2.2教育內(nèi)容和知識體系

各專業(yè)的教育內(nèi)容和知識體系都是和其培養(yǎng)目標想對應的，根據(jù)前面的綜合分析可以得出，不同高校對網(wǎng)絡工程的教育培養(yǎng)側(cè)重面不同，但是所有對網(wǎng)絡工程專業(yè)的培養(yǎng)都可以歸屬在四個方向上，即網(wǎng)絡軟件開發(fā)，網(wǎng)絡規(guī)劃構建，網(wǎng)絡安全和無線通信。這四個方向涵蓋了網(wǎng)絡工程的各個方面，因此教育內(nèi)容和知識體系的規(guī)范應該涵蓋這四個方向，課程體系由核心課程和選修課程組成，核心課程應該覆蓋知識體系中的全部核心單元及部分選修知識單元。同時，各高?？蛇x擇一些選修知識單元、反映學科前沿和反映學校特色的知識單元放入選修課程中。

(1) 知識結(jié)構的總體框架

借鑒計算機科學與技術的總體框架，網(wǎng)絡工程本科專業(yè)的知識結(jié)構的總體框架由普通教育(通識教育)、專業(yè)教育和綜合教育三大部分構成：

普通教育：①人文社會科學，②自然科學，③經(jīng)濟管理，④外語，⑤體育，⑥實踐訓練等。

專業(yè)教育：①本學科基礎，②本學科專業(yè)，③專業(yè)實踐訓練等。

綜合教育：①思想教育，②學術與科技活動，③文藝活動，④體育活動，⑤自選活動等知識體系。

對于以上三部分內(nèi)容，我們側(cè)重討論專業(yè)教育的內(nèi)容：它由專業(yè)知識體系與對應的課程設置兩部分組成，下面分別介紹。

(2) 知識體系

網(wǎng)絡工程本科專業(yè)方向知識體系劃分為知識領域、知識單元和知識點三個層次，我們僅探討知識領域部分。知識領域代表一個特定的學科子領域。每個領域由英文的縮寫詞表示，為了與計算機專業(yè)方向的知識領域相區(qū)別，加上前綴NE-。

NE-RS計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構

NE-NT網(wǎng)絡原理

NE-SD網(wǎng)絡系統(tǒng)集成

NE-NS網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

NE-PF程序設計基礎

NE-SP社會與職業(yè)問題

NE-PA協(xié)議分析

NE-NS網(wǎng)絡安全

NE-MC移動通信

NE-NI網(wǎng)絡互聯(lián)

NE-PD并行與分布計算

NE-DS分布式系統(tǒng)

NE-NM網(wǎng)絡管理

NE-MC移動計算

(3) 課程設置

課程分為基礎課程、主干課程、高級課程三個層次。

基礎課程：程序設計基礎、計算機導論、計算機網(wǎng)絡原理，數(shù)據(jù)結(jié)構、計算機組成等。

主干課程：TCP/IP協(xié)議原理、網(wǎng)絡體系協(xié)議、信息與網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡互聯(lián)技術、網(wǎng)絡設備原理、分布式系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、社會與職業(yè)問題等。

高級課程：按照不同方向，可以對應選擇相應課程，也可以是旨在培養(yǎng)學生動手能力和團隊合作能力的實踐性課程。

3結(jié)束語

本文對我國開設網(wǎng)絡工程專業(yè)本科教育的各高校進行了歸類分析，以211高等學校開設網(wǎng)絡工程專業(yè)的情況為對象，對網(wǎng)絡工程專業(yè)的科學規(guī)范化進行了探討，為高校新開專業(yè)提供一定的幫助，并為未來網(wǎng)絡工程專業(yè)的規(guī)范化制訂提供一些基礎。

參考文獻：

篇10

摘要：本文對計算機專業(yè)“計算機組成原理和系統(tǒng)結(jié)構”課程的實驗目標、實驗內(nèi)容及其課程設計的目標與內(nèi)容進行了探討，并提出了考核方法。

關鍵詞：實驗；課程設計；實踐教學

中國分類號：G642

文獻標識碼：B

“計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構”課程綜合了“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結(jié)構”兩門課程的要求，是應用型本科計算機專業(yè)的專業(yè)基礎課、計算機硬件與結(jié)構方向非常重要的一門課程。其實踐課主要是為了讓學生建立計算機的整機概念，加深對計算機“時空”概念的理解和對計算機系統(tǒng)性能評測的應用，提高應用集成電路的基本技能，培養(yǎng)和提高獨立工作能力、實際動手能力、分析和解決問題的能力。

1實驗設備

2003年初我院加大實驗室建設投入，全面改善實驗室條件，添加了30臺西安唐都科教儀器公司推出TDN-CM++計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構教學實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對各計算機部件和多種模型計算機的設計及實現(xiàn)而高水平地支持“計算機組成原理”課程的實驗教學，并通過對指令設計方法、時空并行性、指令并行性等多種計算機體系結(jié)構的設計和研究來開展“計算機系統(tǒng)結(jié)構”課程的實驗教學。

2實驗目標和內(nèi)容

運算器組成實驗目標是要求學生加深理解運算器的基本組成、工作原理，熟悉簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路；掌握算術邏輯部件的功能原理及74LS181的功能；掌握移位電路的工作原理和使用方法；掌握運算器中通用寄存器的工作原理和使用方法；掌握運算器中運算結(jié)果判斷電路的工作原理和實現(xiàn)方法。實驗內(nèi)容主要是驗證運算器的8位加、減、與、移位、進位、直通功能；驗證4位乘4位功能。按給定的數(shù)據(jù)，完成幾種指定的算術和邏輯運算。其中大部分屬于簡單的驗證式實驗。還可以讓學生自行探索實驗步驟和任務。比如，學生驗證完運算器的加運算之后，再讓學生自行探索減法的實驗步驟并完成相應任務。

存儲系統(tǒng)實驗目標是要求學生理解計算機主存儲的作用，掌握存儲器的構成；掌握半導體靜態(tài)隨機存取存儲器(RAM)的工作原理及讀寫方法；掌握用存儲器芯片構成主存儲器時，如何進行字/片選技術，了解使用半導體存儲器電路時的定時要求。實驗內(nèi)容主要是對存儲器存儲單元進行先寫后讀，屬于簡單的驗證式實驗。還可以讓學生自行設計實現(xiàn)存儲器容量的擴展。

控制器實驗目標是要求學生加深理解計算機控制器中時序控制部件、指令部件、地址部件、操作控制部件的基本組成和工作原理；掌握微程序控制器的基本組成、微指令格式、設計方法、寫入過程、執(zhí)行過程；掌握硬布線控制器的組成原理和設計方法。實驗內(nèi)容主要是微程序控制器中微指令編制、寫入、執(zhí)行過程；硬布線控制器的指令執(zhí)行過程。屬于有一定難度的驗證式實驗。還可以讓學生根據(jù)設備本身的系統(tǒng)結(jié)構設計微程序、寫入并運行。

總線控制實驗目標是要求學生熟悉總線的概念、作用及特性；掌握用總線傳輸數(shù)據(jù)的控制原理和方法；掌握總線仲裁的方式及方法。實驗內(nèi)容主要是控制總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)由輸入設備通過總線向通用寄存器或者存儲器傳送。屬于驗證和設計式實驗。

模型計算機實驗目標是要求學生通過模型計算機實驗理解計算機的工作原理、性能評價標準和方法，以及計算機的“時空”概念。建立計算機的整機概念，為后邊的模型計算機的設計打下基礎。實驗內(nèi)容主要是基本模型計算機實驗，復雜模型計算機實驗，用CPLD實現(xiàn)模型計算機實驗，基于RISC處理器的模型計算機實驗，基于重疊技術的模型計算機實驗，基于流水線技術的模型計算機實驗。屬于驗證式實驗。

3課程設計的目標和內(nèi)容

在學期快要結(jié)束的時候，專門留出來一兩周時間讓學生進行“計算機組成原理和系統(tǒng)結(jié)構”的課程設計，主要內(nèi)容是模型計算機的設計。要求根據(jù)設備情況，自行設計指令系統(tǒng)(包括算術邏輯運算指令、訪存指令、轉(zhuǎn)移控制指令、I/O指令和停機指令)的微程序來控制模型計算機實現(xiàn)功能。并且要求各組課程實踐人員設計的指令系統(tǒng)各不相同，基于的設備或技術也不相同。比如設計指令系統(tǒng)實現(xiàn)基本模型計算機、基于CPLD的模型計算機、基于RISC處理器的模型計算機、基于重疊技術的模型計算機、基于流水線技術的模型計算機。

4考核方法

實驗報告主要包含預習報告、原始記錄和總結(jié)報告三部分。學生在做實驗之前自己組織時間查詢資料書寫實驗預習報告(包括實驗的目的、要求、內(nèi)容和步驟)。在實驗室做實驗前，指導教師根據(jù)預習報告書寫情況給出相應等級的成績并記錄在實驗報告上(包括教師簽名和日期)，然后指導教師講解本次實驗的目的、步驟及注意事項。實驗過程中，要求學生認真填寫實驗記錄(包括實踐/調(diào)試過程，實驗結(jié)果)，在實驗結(jié)束前10分鐘由指導教師在實驗報告上給出成績(包括教師簽名和日期)。實驗結(jié)束后學生在實驗報告上寫出本次實驗的總結(jié)報告(包括實驗結(jié)論，實驗討論，實驗清單)，下次做實驗時再交上實驗報告，由指導教師填寫學生該次實驗的最終成績(包括教師簽名和日期)。實驗成績占本課程最終成績的20%。

課程設計的考核內(nèi)容分四大項。系統(tǒng)程序設計情況(占20%)，主要是針對系統(tǒng)程序的可用性、實用性、通用性和可擴充性。學生動手能力(占20%)，主要是針對學生設計思路的開擴性和創(chuàng)新能力。報告總結(jié)(占10%)，主要是針對學生資料完成、條理清晰情況。答辯情況(占50%)，主要是程序能正確運行情況(10%)，設計錯誤的改正情況或按要求改變執(zhí)行結(jié)果(20%)，問題回答情況(20%)。由至少兩位課程設計指導教師同時參與答辯，并對答辯情況量化。課程設計單獨另算一個學分。

參考文獻

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