计算机设计论文范文

计算机设计论文范文第1篇

1.1传播功能的定位

数字媒体首先仍是媒体，不同于传统媒体的只是将媒介进行了电子化，当然在电子化的过程中也创造了一些新的媒体形态，如计算机游戏、虚拟现实等，但从传播的形式与效果上判断，其最终仍是从属于媒体的范畴。“传播学之父”威尔伯·施拉姆将媒体的功能分为政治功能、经济功能与一般社会功能，其中每一项都在强调媒体存在的意义。在大赛作品中，强调最多的是媒体的一般社会功能，诸如公共认知的传达、社会规范的宣传以及带有定制属性的信息组织等，还有一部分是建立在社会功能之上的大众娱乐。以2013年第六届大赛为例，该轮大赛的主题设定为“水”。在参赛作品中，半数以上的作品以直接的手法宣传水的重要性及如何以环保的方式节约用水。这一定位本身没错，但在其功能层次上，只是挖掘了第一层社会功能，而经济功能和政治功能的挖掘仍存在很大空间。所以虽然大赛中最终也有以定位环保的作品获得了一致好评，但在此，笔者以北京体育大学的DV影片《上善若水》这一作品的功能定位为例来提醒大家，切不可忽略功能空间的挖掘与拓展。该作品讲述了挪威交流生Vik（文思芮）来到中国，亲身感受中国文化魅力的故事。片中挑选了书法、太极拳以及茶道这些中国文化中的典型，将水的概念融入其中，展现笔锋的刚柔并济、招式的有形无形、茶道的包容无事。作品换一个视角，以水为切入点，深入浅出地讲述了博大精深的中国文化。《上善若水》作品画面如图1所示。

1.2受众人群的定位

媒体用于传递信息，所传播的内容及其表现形式自然在传播之初就已设定，而不同的年龄层、教育背景甚至性别，在接受消化信息上都存在着很大差别。因此，内容与形式的设定需要以受众人群为基础，换言之，好的作品必然要有精准的受众人群定位。但这一问题在学生现场答辩时却总是得到相对含糊的答案。很大一部分学生都将自己作品的受众人群界定为一个非常广泛的人群，甚至根本没有界定。这显然是在创作之初，学生未能做到更为细致的工作。同样是在第六届的大赛中，受到好评的作品在定位方面明显做得非常突出。如中南民族大学的计算机动画《疯狂的水滴》，其人物造型、场景绘制包括叙事方式，都明显是针对青少年这一人群。该动画以诙谐的手法夸张地讲述了城市自来水管道的破坏力，进而让青少年在娱乐的同时受到了安全教育。相对而言，一些交互媒体类的作品在受众群定位上的问题比较突出，特别是其中的电子杂志类作品。多数作品使用工具所提供的模板进行创作，在用色与布局上考虑不多，仍停留在内容堆砌上，很难在特征表现与特色人群上有更好的发挥。

2作品的实验属性定位

计算机的创作具有较强的虚拟属性。与受限于实体材料的加工过程完全不同的是，学生在计算机创作过程中具有更自由的主观性，亦可以融入更多的创作意图，这便是作品的实验属性。相较于直接明了的功能属性，实验属性对作品的要求更高。如果说具有了功能属性的作品主要面向大众的话，那么具有实验属性的作品则是明确地将受众瞄准了专业人群。正如独立电影与独立游戏分别引领着商业电影与游戏领域的创新探索一样，实验属性的作品更具有前瞻意义。大赛面向全体大学生，单纯强调实验作品确实要求太高。因此，可在保留功能属性的基础上，适当加入一些实验属性，使作品在深度上多一些表现的空间。在第七届大赛中，来自北京语言大学创作的DV影片《公路》（如图3所示）在实验属性中可堪称代表之作。该片采用具有象征意义的超现实主义手法，围绕生命、责任与选择展开探讨。将公路类比为高速发展的经济，而在发展中人性本来的善良与正义却似乎被蒙上了一层阴影，变得越来越模糊，越来越遥远。该片通过童年回忆与“梦境”一般的超现实空间交织，展现了一个男人在生命的责任面前从逃避到勇敢面对的转变。其自我救赎的过程，最终给予了观众正视自己内心和对生命负责的勇气。特别值得分析的是，作者在片中大量使用了贴近地面的移动镜头，这一不同于常人视角的公路表现手法，既突出了车或是开车的人在公路上的快速行进，又给人以很强烈的视觉压抑感，这正是作者想表达的观点与营造的气氛。这一富有实验的表现技法，充分体现了作者专业上扎实的功底与灵活的创作技巧。在表现手法上多加入一些实验元素可以使作品更具灵性。这也是作品的创新和价值体现。学生应以此为出发点，探索更多的表现技法与技巧，通过实践形成具有指导意义的经验，最终传递到商业作品中，使作品的价值被更好地放大。

3结语

无论是作品的功能属性还是实验属性，其最终都是创作者自身意图的体现，只是在形态上因其创作借助计算机，自然需要遵守计算机的约束。另一个不容忽视的问题是，计算机自身的软硬件环境与应用领域仍在发展，故由其为工具创作的作品在功能属性与实验属性上，也必将同步前行。

计算机设计论文范文第2篇

采用多维分析法和时空分析法。多维分析法认为，事物有若干性质，并由这些性质构成，分析事物的变化和发展，就是分析事物的性质。作为一种方法，其将对事物的分析等价为对事物多质的分析，没有交叉互质的一个性质就是一个维，对事物多质的分析方法就是多维分析。任何事物都拥有自身的时空，事物性质的变化都必然是在事物的时空内变化和发展，对事物性质分析最本质的方法就是在时空维上的分析。以计算机设计课程群为例，从时间维来看，问题分阶段逐步展开、逐步解决。分阶段即分程序设计课程、面向对象程序设计课程、数据结构课程；逐步则是指从简单到复杂，从语言到程序阅读，再到程序设计的过程。在时间维上，程序设计问题的解有一个重要的观察点，即程序阅读。从空间维来看，程序设计＝数据＋算法＋语言。其中，数据＋算法为程序设计的核心［1］。空间维是两维的，即数据维与算法维。程序设计课程解决离散数据与结构化算法的设计问题，面向对象程序设计课程解决对象数据与对象互动算法，数据结构课程解决数据结构与算法。算法是数据的操作过程。计算机设计课程群中的课程数据形态具有差异，算法是对其一定形态数据的加工。从空间来看，程序设计问题的解有两个重要观察点：数据和算法。

2时间维分析

程序设计问题在课程群的时间维上，一般都能体现从简单到复杂。在数据上从简单的无结构数据到有结构的数据，从简单的无操作数据到有操作的对象数据。在程序设计上，从不可分解问题的简单设计到可分解问题的复杂设计，从语言学习到程序设计学习。程序设计问题解在课程群各自独立的课程的时间维上，没有得到足够和充分的展现，严重影响了学生对问题的认识，以至于学生无法掌握程序设计能力。如同要有充分的文学阅读，才能为文学创作奠定基础，由于程序设计的复杂性，从语言学习再到程序设计学习，才会使程序设计学习简单化，程序设计问题解的学习也是能力的学习，而非理论知识系统的学习，需要有能解决实际问题的经验。经验分为直接经验和间接经验，程序设计的间接经验是他人设计的程序。阅读程序就是学习程序设计的间接经验。阅读程序作为程度设计的重要过渡桥梁，使学生在符合认识与学习规律的条件下，充分掌握程序设计能力。程序设计的学习过程划分为：语言、程序阅读、程序设计。在解程序设计的过程中，将程序阅读作为新的观察点和分析平台。程序阅读就是对已知程序或程序段的阅读，程序阅读又分为3个步骤：理解程序结构、模拟计算机执行程序、上机验证。程序阅读有3种层次：第一种是能读懂程序中所有语句和数据，这是基础层次，是其它层次掌握的条件和前提，属于计算机语言；第二种是能读懂程序设计中的技巧和方法；第三种是能读懂程序设计中的设计思想［2］。

3空间维分析

3．1课程群的解空间与各课程的子空间

计算机设计课程群的解空间可即程序设计解空间分解为：结构化的程序设计课子空间、面向对象程序设计课子空间、数据结构课子空间，如图1所示。计算机设计类课程群的解空间与它的三个子空间是整体与部分的关系。因此，一方面课程群的解空间由3门课程的解空间构成。另一方面课程群的解空间具有抽象性和普遍性，3门课程的解空间呈现泛化。课程群的解空间具有程序设计最本质的意义，对课程群中各门课程有着本质的指导意义。课程群的解空间有数据维和算法维，程序设计课的解空间是由离散数据维和结构化算法维构成；面向对象程序设计课的解空间由对象数据维和对象互动的算法维构成；数据结构课的解空间由结构数据维和结构数据的算法维构成。程序实质就是对已知数据进行加工得到结果数据，是数据与加工过程的相互作用。相比较程序设计解的二维而言，数据维是处于主要和核心位置，程序设计就是围绕数据的加工处理。程序设计课与面向对象程序设计课的加工处理方式有所区别，程序设计采用结构化的处理方法，如顺序结构、选择结构、循环结构；面向对象程序设计采用对象方法，如继承、事件、多态等。对数据的分析至关重要，离散数据是与运算是分离的，主要分析数据的形态，即常量、变量、表达式。其中变量是重点，体现了数据与存储空间的联系；面向对象程序设计的数据是对象的一部分，即数据成员；数据结构程序设计的数据有结构，且重点在结构上。

3．2各课程的数据分析

在结构化的程序设计中，数据变量对应一个存储单元，有三层含义：一是表达物理存储单元；二是表达存储单元的存储内容；三是存储内容的读写性质。必须全面完整理解和掌握此3个含义。例：intx数据变量定义，分配一个存储单元；x＝0；x＜＝10，数据变量体现存储单元的存储内容：x＋＋；cout＜＜x，数据变量读写反映了数据变量内容的变化。关于面向对象程序设计（C＃语言）的程序重点关注和描述对象数据成员的构成、内容变化和访问限制。只有关注和分析有关联的对象数据成员的关联情况、对象数据成员与存储空间的关系，以及与对象数据成员的一切有联系的内容，才能实现对数据的全面掌握。在此基础上，了解和掌握以数据为加工处理的算法过程，才合乎程序设计能力培养的逻辑［4］。数据结构（C语言）程序的重点是数据的逻辑结构及定义性描述。例如：顺序表就是利用连续存储空间的线性关系来实现连续存储空间中数据元素的线性关系，只有先从数据的逻辑结构上理解，才能理解存储实现，分析数据的物理结构以及两者之间的关系，如图3所示。数据定义是对实现数据逻辑结构的计算机语言代码的描述，在算法设计之前须要有充分的分析、表现、描述，以使算法设计有依据和目标。在程序设计中，首先要分析数据，充分、全面、清晰地分析数据后，再作算法分析和设计。在数据与算法的二维空间中，基于数据加工处理的算法才会自然合乎逻辑地体现出其过程。

4结语

构建课程群的解时空，按时间维与空间维，重新组织和理解课程目标和任务，不失为一种新的教改思想和方法。构建计算机设计课程群的解时空，突破传统的程序设计能力培养模式，还需其它环节的配套实施，如课件、教材、习题等，只有这样才能有好的教学效果。

计算机设计论文范文第3篇

1.1时钟电路PowerPC模块需要提供时钟信号供MPC107，VME总线接口电路，以太网接口电路，串口使用，为减少时钟种类，提高系统工作可靠性，将32MHz作为基本时钟，该时钟提供给MPC107使用，在MPC107内部经锁相环倍频后产生64MHz时钟分别供CPU和FPGA使用，MPC107提供3路32MHz的PCI时钟分别供FPGA，以太网和VME总线接口芯片使用，在FPGA内部将32MHz时钟分频为16MHz时钟供FPGA内部串口逻辑使用。25MHz时钟供以太网接口电路使用。高频时钟信号在源端串接22Ω电阻。

1.2电压转换电路PowerPC模块上的电源要求为MPC755内核电压为2.0V，允许偏差为5%;PowerPC接口电压为3.3V;MPC107，FPGA内核电压为2.5V，允许偏差5%，接口电压为3.3V;其他芯片均为5V或3.3V。2.0V、2.5V和3.3V的电源变换电路用DC－DC变换器JW1083实现。

1.3处理器电路PowerPC模块采用MPC755，芯片的最高工作主频为350MHz，核心频率设定为256MHz。PowerPC通过桥接器MPC107访问板内资源。主要集成以下功能块:超标量处理器、32kB指令Cache和32kB数据Cache、1MB的L2Cache接口、128位宽内部数据通道，64位系统数据总线和L2Cache总线、32位地址线、64位数据线、整型数据类型有8，16和32位、浮点数据类型有32和64位。MPC755的主要特性有:每指令周期可以从指令Cache中取4条指令;每时钟周期可以开始两条指令执行;每时钟周期可同时6条指令执行;大多数指令周期为单周期指令。MPC755有在系统测试和调试特性，JTAG接口可通过相应的硬件工具来测试数据处理。

1.4MPC107桥控制器MPC107PCI桥接器/集成存储器控制器提供MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX处理器到PCI总线的接口。MPC107提供功能有:一个高性能的存储器控制器，双处理器的支持，双通道DMA控制器，一个中断控制器，一路I2O消息控制器，一路I2C接口和一个时钟锁相环电路。MPC107内部有配置寄存器，配置寄存器基地址为0xFEC00000。MPC107主要特性:存储器接口是32位或64位数据宽度，频率66MHz，支持SDRAM、8位，32位，64位BOOTROM、支持数据校验，读、更改、写，ECC;处理器接口是处理器总线66MHz，支持第二个处理器、支持MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX处理器、支持存储器一致性、32位或64位数据宽度，32位地址;PCI接口兼容PCI2.1规范，32位PCI接口，操作频率可达33MHz，提供5个PCI设备的仲裁电路，有校验支持;还有2通道DMA控制器、消息管理单元、I2C控制器、可编程中断控制器、集成PCI，SDRAM时钟产生、可编程存储器和PCI总线驱动。

1.5存储器电路CPU模块上设计有8位BOOTFlash存储器、64位SDRAM存储器、64位Flash。CPU模块上MPC107内部实现PowerPC存储器控制器，提供地址译码、数据处理周期访问时序、SDRAM时钟等来访问存储器。通过控制MPC107内部的一些寄存器来完成这些功能。PowerPC模块提供64位宽度的64MB的SDRAM。SDRAM采用4片WED146S8030A实现，供电电压3.3V，时钟频率100MHz。MPC107内置SDRAM存储器控制器，提供SDRAM的时序控制逻辑，并可提供SDRAM的访问时钟，时钟频率设计为66MHz。PowerPC和PCI主设备均可访问SDRAM。地址空间位于存储器的低端0x0000000—0x03FFFFFF。访问方式及时序控制可控制MPC107内部的寄存器来实现。启动Flash采用容量为4MB，按8位工作方式访问，芯片采用SM29LV256实现，工作电压为3.3V。支持整片擦写，扇区写保护等。每个扇区支持100000次的擦写周期。Flash操作按Byte方式来访问和操作。启动Flash地址分配在存储空间的高端，地址空间为FFC00000H～FFFFFFFFH。用于PowerPC模块的启动，启动Flash上驻留启动程序，BIT测试程序，Flash在板编程程序和操作系统。Flash由8片16位存储器组成，芯片采用国威公司生产的SM29LV256实现，工作电压3.3V，设计容量256MB。支持整片擦写，扇区写保护等。每个扇区支持100000次的擦写周期，Flash操作按64位操作。Flash存储器用于用户程序的储存。NVSRAM容量32kB，数据宽度8位，芯片采用STK14C88－5C45M实现。

1.6定时器电路和中断电路MPC107提供4路32位计数器，在定时器计数减至零时产生中断，可用于系统定时或产生周期总断。计数器工作时钟为MPC107供SDRAM的输入时钟的1/8，精度±50×10－6;计数器0保留作为系统时钟，其余3路计数器用作用户时钟，定时范围为121ns～515s。PowerPC模块上的中断控制器由MPC107内部集成的可编程中断控制单元(EPIC)实现，该中断控制器采用OpenPIC体系结构实现，支持16级串行中断。中断控制器可根据中断源的特点设置中断的优先级和电平有效方式，中断的优先级可以通过软件进行设置。

1.7接口电路接口电路包括以太网通信接口电路、RS232接口电路、LBE总线接口和VME总线接口电路。PowerPC模块提供1路10/100MB以太网接口，采用Intel82551芯片实现。接口采用RJ45头双绞线。10MB以太网双绞线接口最大传输距离为185m。100MB以太网双绞线接口最大传输距离为100m。以太网地址存于Flash中，通过软件可以进行以太网地址的设定。两路RS232接口电路采用FPGA逻辑实现，8位数据宽度，按8位方式访问。提供两路RS232串行通讯接口，串行接口的工作时钟采用3.6864MHz，两路串行接口采用三线制传输，用于与开发平台的通讯，最大速率115kbit•s－1。LBE总线接口采用PCI总线实现，16位读写访问，在FPGA中设计实现PCI－LBE桥逻辑，实现PowerPC模块对LBE总线其他从设备的访问。当LBE总线访问超时(超时周期3.840μs)，报总线超时中断。模块采用UniverseII接口芯片实现VME总线接口，UniverseII主要特性包括:实现32位，33MHzPCI总线接口、内部集成大容量FIFO、提供可编程的DMA控制器、60～70MBit•s－1的VME总线传输速率、完全的VME总线地址和数据传输模式、功能强大的寄存器集、可编程PCI总线和VME总线访问、完全VME总线系统控制器功能、地址监视器功能和Auto－ID。UniverseII提供VME总线超时定时器，当VME总线超时，报VXBERR有效，结束当前VME总线访问。在FPGA内部设计实现VME总线接口访问超时中断，当访问周期超过16μs，则总线超时中断有效，点亮故障灯。

1.8控制逻辑电路控制逻辑由FPGA实现，采用Xilinx公司的XQV300芯片。主要实现以下逻辑控制功能:串行中断控制逻辑、复位逻辑、看门狗控制逻辑、访问Flash存储器逻辑、访问串口控制逻辑、离散量端口控制逻辑、RS232异步通信逻辑、LBE总线接口逻辑。

2软件设计

系统软件是系统硬件与应用软件之间的桥梁，其为应用程序的开发提供支持。PowerPC模块系统软件包括系统引导程序，VxWorks实时操作系统，在板编程程序，PUBIT以及硬件驱动程序等。硬件系统通电后首先执行引导程序，引导程序根据离散量GSE#状态，判断显示维护菜单，或者启动应用程序，根据离散量DISin0状态，判断加载0#区应用程序或加载1#区应用程序。系统加电后在启动操作系统之前，首先运行加电BIT(PUBIT)，对硬件资源进行检测。PUBIT只包含产品的检测，检测结果存放于NVSRAM中，应用程序可通过函数读到PUBIT的结果。用户产品的硬件检测在应用程序中完成，通过读取系统软件提供的PUBIT结果，应用程序可以获得整个硬件资源的检测信息。在板编程完成将程序或数据固化到Flash存储器的功能，在板编程可通过串口实现。在板编程模块由两部分程序组成，分别驻留在为目标机和宿主机上，目标机上的程序完成固化数据的接收，Flash存储器的数据的写入，固化后数据的校验，Flash测试代码和的计算;该部分程序事先固化到系统中，当系统处于编程状态时，启动它运行。宿主机上的程序完成固化文件参数的读取和固化数据的发送工作。

操作系统配置的功能包括:提供标准C/C++支持;提供文件系统以及标准输入输出支持;提供硬件初始化、信号量、消息队列、例外处理等系统内核功能支持;提供系统缓冲区、双向链表以及环型缓冲区等管理支持;提供网络接口的WDB调试支持;提供核心硬件管理功能，包括系统存储器、Cache、时钟、浮点运算、网络接口等的支持;提供多任务调度管理功能。设备驱动程序分为两类:一类是操作系统工作必须的硬件资源的设备驱动软件(BSP)，这些驱动程序必须与操作系统捆绑在一起，由操作系统统一管理;另一类是系统中其他硬件资源的驱动软件，这些程序独立于操作系统，以硬件支持库的形式提供用户调用。属于第一类的驱动包括时钟驱动、中断控制器驱动、串行调试通讯接口驱动、网络接口驱动等;属于第二类的驱动包括Flash存储器读写驱动，VME总线驱动程序，IO模块驱动程序等。为保证程序的可移植性和兼容性，需保持底层驱动函数接口保持不变。

3结束语

本文介绍了基于PowerPC755芯片的单板计算机。以PowerPC755处理器为核心电路，MPC107为桥芯片，其他功能选用标准接口，高集成度芯片实现，内部总线采用标准32位PCI总线接口，底板总线接口采用标准VME总线接口，LBE总线接口。结构简单、可靠性高，提高系统整体性能和性价比，有较好的继承性以及维护方便等特点。

计算机设计论文范文第4篇

（1）更深入地掌握计算机技术基础知识；（2）领导各专业新产品/作品或系统的开发与运行；（3）理解计算机技术发展对专业、职业乃至产业的重要性与战略影响。大赛旨在促进培养具有更好的计算机技术基础知识、能领导专业作品创新开发与运行、能胜任职场组织管理并且具有社会责任感的设计师。大赛的创新性贡献是使学生通过对参赛作品的开发与运行，用项目生命周期管理步骤（见表1），把职业工作所需具备的知识、能力和素质分解整理，使之成为整个参赛过程必须展示和经历的环节。这些环节要细化到可以直接观察到学生的表现行为、创新能力、学习能力、组织能力的程度，可以作为学生学习效果及其职业衔接程度的测量依据。在“如何做”方面，文科计算机教指委首先采用了建构主义教育理论，提出大学计算机技术相关教育教学的内容结构、课程结构、知识点结构，并通过“两个文件”指导参赛作品开发的实施方法。这些文件从基本理念、培养目标、所涉及课程体系、知识能力构建、实践训练环境、教师能力和考核评估等各个方面指导文、史、哲、法、教、经、管、艺各学科的计算机技术教育的实践。其他参与主办的教指委也从各自学科类属、办学层次上规范了计算机知识教育和应用能力的培养目标，规定了大赛的作品背景、专业关联、课程关联、职业关联和能力素质，这对各级各类高校计算机技术教学的指导示范作用不言而喻。

2大赛的特色打造

实事求是地说，目前国内面向大学生的学科专业知识技能竞赛有160余种类，国外计算机知识技能竞赛也有很多，其中以“ACM/ICPC程序设计竞赛”最为著名，为了阐述我们的创意和特色，有必要对典型赛事进行分析。

2.1ACM/ICPC程序设计竞赛剖析

ACM/ICPC竞赛要求学生以团队的形式代表学校参赛，每队由3名队员组成，每位队员必须是入校5年内的在校学生，最多可以参加2次全球总决赛和5次区域选拔赛。比赛期间，每队仅有1台电脑，需要在5个小时内使用C、C++、Pascal或Java中的一种语言编写程序解决8或10个问题（通常区域选拔赛设8题，全球总决赛设10题）。程序完成之后提交裁判运行，运行的结果会被判定为“正确”或“错误”并及时通知参赛队。有趣的是，每队在正确完成一题后，组织者将在其位置上升起一只代表该题颜色的气球。最后的获胜者为正确解答题目最多且总用时最少的队伍。每道试题计时将从竞赛开始到试题解答被判定为正确为止，其间每一次提交运行结果被判“错误”将被加罚20分钟时间，未正确解答的试题不计时。例如：A、B两队都正确完成两道题目，其中A队提交这两题的时间分别是比赛开始后1小时和2小时45分钟，B队为1小时20分钟和2小时10分钟，但B队有一题提交了2次。这样A队的总用时为3小时45分钟而B队为3小时50分钟，所以A队因总用时少而获胜。与其他计算机程序竞赛（如国际信息学奥林匹克，IOI）相比，ACM/ICPC竞赛的特点在于其题量大，每队需要5小时内完成8道题目甚至更多。另外，一支队伍3名队员却只有1台电脑，使可用时间显得更为紧张。因此除了扎实的专业水平、娴熟的程序语言能力、高效正确的算法推演外，良好的团队协作和稳定的心理素质同样是获胜的关键。一个问题曾经困扰笔者多年：在ACM/ICPC竞赛中，为什么公认的世界计算机技术教学科研名校，如MIT、StanfordUniversity、UCBerkeley、CMU等，表现不如中国和俄罗斯的高校？根据多年的跟踪和对其赛事的分析，笔者认为：在美国乃至整个北美，总的大学教育理念是培育学生的创造性思维和从事开创性工作的能力，其整体教育体系是不赞成学生做大量重复性工作的。美国更注重培养学生研究性学习和集成性创新的能力，ACM/ICPC竞赛虽然提倡创造，但归根结底强调的是解决问题的能力，而原始创新创意、持续学习和创新的能力却无从体现。可以说ACM/ICPC竞赛虽然要求很高，但它仍然属于单项知识技能的竞赛，它对学生的要求和训练仍然不够全面。这大概就是为什么美国学生在参加此类竞赛中成绩乏善可陈却又持续产生了大量顶级计算机科学家和工程师的原因吧！

2.2大赛的特点

ACM/ICPC竞赛虽面向高端，但也有不够全面的一面。而国内众多面向大学生的学科专业知识技能竞赛虽然很多，但体现综合性、创新性、实践性、持续性和兼容科技知识与人文精神的依然极少，而这也正是中国大学生计算机设计大赛的独到之处。具体表现如下：（1）综合性。首先是过程的综合性。作品生命周期表明从作品创意到完成，基本预演了职业工作中从产品创意到完成的过程，训练了学生CDIO（构思conceive、设计design、实施implement和运行operate）的能力。其次是内容的综合性。大赛鼓励参赛学生跨学科组队，大赛的竞赛规则也有利于技术和艺术俱佳的作品脱颖而出，从而促进学生智育和美育的协调发展。（2）创新性。大赛仅设参赛作品类别，不规定作品功能、效用和场景，由学生根据学习生活、研究实践的感悟和发现，针对技术、管理、经济、社会、文化等问题提出创意，既实现了海纳百川、才思泉涌，又做到了推陈出新、针砭时弊。即使是命题创作，所谓的命题也仅仅指定当前自然或社会的某个焦点，如奥运、水、绿色与环保、运动与生命等。（3）实践性。与单纯的创新创意不同，大赛强调的是谋事的灵感，而参赛作品要求是可以运行、表达、运用的成品。这就要求学生不仅要谋事，而且要做事，从而不得不掌握谋事与做事的本领，实现学习与工作、专业与职业的衔接。（4）持续性。主要体现在不以大赛成绩定成败。大赛所设置的各环节促进了组织者与参赛者，作品评价者与作品作者，作品展示者与观赏者之间思想的交流和观点的交锋；促进了参赛学校、学生、指导教师相互之间的学习、借鉴和欣赏。这不论是对作品的改进、创作机制的完善，还是学生学习目标、职业目标的明确，乃至对教师教学方式方法的创新、培养指导过程的管理，都发挥着持续的促进作用。从这一点来说，任何参赛师生，都有持续发展的空间，都会从大赛中持续受益。（5）科学技术与人文精神的兼容性。从学生成人成才的目标出发，必须兼顾科技知识与人文精神的培养。历届大赛命题或结合自然社会与经济文化热点提出参赛作品艺术表现的目标和数字化渲染的目标，或把民族民俗等元素指定为数字媒体创作的主题，或引导学生针对经济实体的实际运营构造计算机辅助平台，或要求学生就文教组织管理等问题提出并实践解决方案，这些都很好地贯彻了培养目标。此外，大赛还打造并维护了以下重要特点：（1）客观性。上述多方面的特性同时也决定了作品评优的艰巨性。为了维护客观性，大赛始终坚持现场总决赛，通过作者现场运行作品和答辩，评委确认其原创性；特色作品通过现场展示接受公开检验并实现相互学习和交流；评委通过现场公开点评传达评审观点和作品的内涵。（2）可操作性。为了充分发挥参赛学生的能力，从本质上体现竞赛的公平公开公正，必须持续、准确、翔实地公告竞赛的规程、范围和流程节点。因此，历年大赛都会通过清华大学出版社、中国铁道出版社等知名出版社正式发行《中国大学生计算机设计大赛参赛指南》。该书全面介绍大赛要求、主题及办赛细节，其中登载的以往优秀作品为持续创新提供了接力棒。2014年大赛与百度合作建立了覆盖面更广的作品鉴赏平台、评审平台、素材存档平台，这不仅提高了办赛效率，也提高了参赛学校组织创作的可操作性。（3）教学相关性。大赛发展为多个教指委联办的重要目的，就是推进“高等学校创新能力提升计划”在计算机技术相关专业和课程教育教学中的落实，发挥各教指委对教育教学问题的指导咨询作用。大赛设置基本知识测试，力图贯彻《高等学校文科类专业大学计算机教学要求》和其他教指委就各自学科类属、办学层次制定的培养目标规范；评委审核作品的设计文档时，力图体现职业工作中对设计师通行要求(CDIO)的CD部分；大赛坚持现场调试演示作品，力图体现职业工作中对设计师通行要求(CDIO)的IO部分。至此可见，大赛事实上已建立与几乎所有学科的计算机教育教学的直接关联。（4）服务相关性。借助大赛平台，组织方在赛场外因地制宜、因人而异、因时而异地组织了学术报告、企业参观、企业招聘等活动，直接服务于参赛师生。

2.3大赛的意义

大赛设置的考试、陈述、调试、演示、审查、答辩等环节，尤其注重对以下3个方面的能力培养：（1）对学生项目能力的培养与检验。把项目实践作为专业和职业衔接的要点具有两个方面的意义：其一，专业教育的目标是培养学生成为合格的职业实践者，而参赛作品开发项目要求在特定的资源约束下实现特定的构思，使学生具有身临其境的职场体验；其二，专业教育的过程是使学生把学到的内容应用于职业实践，因此，专业教育不仅要求学生对技术基础知识有更深刻的理解，更需要创造必要的环境和方法帮助学生理解职业实践并且学习其中的思维、能力和行为，而参赛作品开发项目从多个方面为这样的衔接提供了保障。（2）大赛对学生综合应用能力的培养与检验。我们认为，中国大学的计算机教育所面临的挑战不仅仅是简单的加强基础、拓宽口径或增强单项实践能力的问题，它是教育的发展与科学、技术、工业工程实践和文化素质发展不协调所带来的问题，同时它还面临社会信息化与经济国际化的问题。因此，计算机知识教育的改革需要整体考虑，探索一体化的能力提升和扩充方案，而以项目竞赛促进教学改革必然是一个可行的途径。（3）大赛对学生学习能力的培养与检验。建构主义认知观认为：应该使外在客观的知识结构通过学生积极主动地运用与重组而内化为认知结构。因此学习者的学习过程同时包含两方面：对新信息的意义建构和对原有经验的改造与重组。大赛参赛指南要求学生以命题或创意为引导，以作品研发、运行、维护和废弃的全生命周期为背景环境，建立相互支撑和有机联系的知识体系，让学生主动地学习和实践知识，这无疑提高了学生的学习能力。此外，大赛还有利于创新创造能力、团队协作能力等众多能力的培养与检验。

3结语

笔者根据自己参加大赛具体工作和长期从事计算机相关课程教学的体会，从学生成人成才的规律、高等教育大众化背景下专业与职业衔接的要求、建构主义认知观出发，全面阐述了大赛竞赛程序、内容和形式设计的初衷，分析了大赛各环节对学生能力素质培养的作用、与计算机课程及专业教育教学各环节的相关性，希望能进一步改进、完善和壮大这个特色鲜明、效果显著的赛事，进而改进我国高等学校各学科专业的计算机教学，提高人才培养质量。

计算机设计论文范文第5篇

飞控计算机的系统组成如图2所示，硬件设计采用模块化的设计方法，具体包括以下模块。

1．1SOPC模块SOPC是飞控计算机的核心，其内核处理器用以支撑应用软件的运行，内部大容量的可编程逻辑用于管理对外的串口通信、管理SPI接口的MEMS传感器、管理海量NANDFLASH存储器、输出PWM波实现对舵机的自动控制。SOPC选用XILINX公司的Virtex－5芯片XC5FXT70T－F665，它采用65nm工艺，1V的内核电压，功耗较Virtex－4降低50%;具有71680个可编程逻辑单元;具有820KbitsLUTRAM和5328Kbits的块RAM;集成双核IBMPowerPC440处理器硬核，提供1100DMIPS@550MHz的性能;集成128个DSP逻辑片，提供高达192GMACsDSP性能;集成4路IEEE802．3标准10/100Mbit/s以太网MAC硬核;内置16通道GTX串行口收发器，可提供高达6．5Gbit/s性能;内置3个PCIExpress节点块;采用665脚的封装，外形尺寸仅27mm×27mm;软件支持LINUX、VX-WORKS等操作系统。

1．2RS-232/422驱动电路由于外部GPS、高度表、磁力计、测控设备等传感器均为RS-232或RS-422电平，而SOPC的UART输出为LVTTL电平，因此需要RS－232/422驱动电路实现两者之间的电平转换，电路如图3所示。此处选用MAXIM公司的MAX3232和MAX3490芯片，前者实现RS-232与LVTTL电平转换，后者实现RS-422与LVT-TL电平转换。

1．3手/自切换电路为了给飞行器提供一个保护措施，该设计方案中还包括手控/自控切换电路，使得在飞控失败时，可切换至手动模式遥控飞行。该部分的电路结构如图4所示。由于使用的遥控器含有9个PWM信号控制通道，而实际只使用了其中的5个通道，因此将其中的一路空闲通道设置为手控/自控切换开关通道。开关控制信号含有三个状态，每个状态对应的PWM周期均为20ms，而脉宽分别是1ms、1．5ms、2ms，这样通过读取该通道的脉宽值就可以确定此时飞机应该处于什么状态。为了与SOPC系统进行故障隔离，该部分电路单独使用了一片8位MCU处理器进行判别和切换处理。假设规定脉宽值为1ms时为手动控制状态，1．5ms/2ms时为自动控制状态，那么当MCU读到开关的脉宽值为1ms时，则控制继电器S1～S5释放，此时遥控器来的5路PWM信号直接发送给舵机，使系统工作于手动控制状态;而当MCU读到脉宽值非1ms时，则控制继电器S1～S5吸合，将手动控制信号屏蔽，此时SOPC输出的5路PWM信号送给舵机，使系统工作于自动控制状态，从而实现了手控与自控的切换。为保证安全性和可靠性，在设计中，手控/自控模式控制信号使用不同的供电电源，采用光耦器件进行隔离。

1．4三轴MEMS陀螺及加计电路为了减小体积和质量，选用硅微模块实现三轴陀螺及加计功能。该部分选用AD公司的ADIS16355单片解决方案，其与SOPC之间采用SPI串行数据接口实现通信。

1．5海量NANDFLASH存储器海量NANDFLASH存储器用于存储大量的飞行参数及掉电后需要保护的数据。

1．6电源模块用于把机上的蓄电池电压变换为SOPC系统所需的低电压。该部分采用Linear公司的高效DC/DC器件实现，输入为12V蓄电池电压，输出为3．3V、2．5V、1V电压，电路如图5所示。

2系统软件开发

飞控计算机软件开发分为FPGA可编程逻辑设计和应用程序软件设计，可以采用XILINX提供的Plat-formStudio和ISEDesignSuite设计环境。FPGA可编程逻辑设计采用VerilogHDL描述语言，实现UART、SPI接口、NANDFLASH管理、PWM输出、浮点运算协处理等功能，并通过内部双口RAM与POWERPC内核进行连接，另外还包含POWERPC系统所需的译码逻辑。在设计UART逻辑时，按照协议包形式进行解码，只接收约定的协议包(例如以0xEB90为包头，长度20字节)，接收到完整的包后，则置出接收标志，处理器查询到接收标志后，从指定的单元取出数据包即可。该解包方式不占用处理器资源，因此对于无人机应用中串口传感器数量多的特点，可以极大提高应用软件的执行效率。

3结论

SOPC技术是IC设计的发展方向，本方案给出的基于SOPC技术的微型无人机飞控计算机设计方案，在某型MUAV中替代了基于PC104的方案，其体积质量不到原来的十分之一，运算性能却远高于原方案。事实证明，该设计方案切实可行。

计算机设计论文范文第6篇

在自主可控计算机系统中，设置有种类较多的EMI信号，其信号敏感性较强，确保高速信号传输的完整性与可靠性是系统设计的关键，直接关系着整个计算机系统作业的可靠性与稳定性。影响计算机信号完整度的因素较多，如系统布局、叠层设计、内存信号布线、高速差分信号布线等。为此，在进行系统布局时，需要依托模块化设计理念，依据电路功能进行模块划分，明确元器件布置区域，让信号传输线尽量短，降低信号反射对信号完整性的影响，还应确保传输线路其阻抗匹配良好，复位电路与时钟电路设置，应尽量与芯片位置距离较短，降低电磁辐射影响。在叠层设计过程中，需要依据系统布置状况，采取PCB叠层设计方法，合理设置其层数，降低电路电磁所产生的干扰问题，为电路系统运行提供保障。在内存信号布线时，应将同组信号于相同布线层中视线中走线，加强长度匹配控制，采取蛇形线进行布置；在差分信号布线中，应尽量将其传输线等长设置，其布线形式采取平行布线方式，综合考虑耦合原则，确保信号完整度。

2自主可控计算机软件系统设计

为实现自主可控计算机具备自主知识产权，系统在设计中，其软件均采取国产化软件，具体而言，包括计算机操作系统、计算机应用软件、计算机固件系统等。针对操作系统而言，为确保操作系统运行能力，对系统底层硬件驱动进行分析，确保操作系统可以有效对底层硬件机构执行有效驱动，确保系统可以运行稳定可靠。因我国国产的软件其时间较短，实践应用仍需要进一步改善，其系统与系统之间的兼容性有待深入研究，需要在实际运行应用中及时发现软件系统中存在问题，并予以解决。

3自主可控计算机设计成果测试分析

通过对自主可控计算机的硬件设计与软件设计，通过研制组装，最终实现了国产自主可控计算机研制。在样机设计完成后，采取针对性测试软件，分别对自主可控计算机的CPU、内容、硬盘及其他数据接口性能进行测试，并对其高低温环境下运行状况进行检测。试验检测结果证明，该自主可控计算机U盘读速度正常，硬盘读速度正常，计算机主板与3A主板性能相当，该计算机在零下40℃-50℃环境中，均可以正常作业，此外，还对自主可控计算机进行了连续拷机检测，充分证实了该自主可控计算机具备良好的稳定性工作能力，其可控性高，安全性好，未来应用前景广阔。

4结语

自主可控计算机未来发展前景广阔，本文重点对自主可控计算机的硬件系统与软件系统设计进行研究，通过应用国产化部件，实现了自主可控计算机设计。经过试验检测发现，该设计成果具备良好性能，性能稳定且可控性高。相信随着科技进步，其发展前景会更为广阔，应用效果更佳。

计算机设计论文范文第7篇

病人情况：姓名、病区、床号、年龄、性别、住院号、入院时间、出院时间、诊断等项目。压疮发生部位及受损面积；分期及性质；时间、护士签名；将压疮好发部位示意图扫描在计算机系统上并按照解剖位置用编号标示，发生部位填写示意图相应编号。压疮分期及性质填写序号①淤血红润期；②炎性沉润期；③浅度溃疡期；④坏死溃疡期。压疮处理内容干预措施有：①翻身2h进行1次；②保持皮肤清洁干燥；③保持床位清洁；④减少局部压迫；⑤气垫床；⑥换药；⑦敷贴；⑧健康教育等项目。

2临床应用

新入院、转入、病情变化时责任护士根据Braden评分标准对病人进行皮肤评估，护士用个人账户登陆“综合信息平台（内网OA）”。点击计算机导航栏“护理专区”的《压疮风险评估与预防表》，新病人点击“新建表”按钮开始填写，旧病人点击“病人姓名”继续填写。新病人填写时，先填写“住院号”，后点击“提取基本信息”按钮来提取病人基本信息，继续填写旧病人时，请分别点击1个或者2个“添加行”来填写相应的数据，将感觉、潮湿、活动力、移动力、营养、摩擦力和剪切力进行评分，计算机自动计分，根据评分情况采取护理干预措施即在“”中打钩，轻、中度危险每周评估1次；高度、极度危险每天评估1次，做到班班交接。发生部位填写示意图相应编号；采取护理干预措施即在“”中打钩，效果评价为未发生或发生。新病人填写好表数据点击“保存”即可；旧病人要是结束填写数据，点击“归档”。病人一旦发生压疮应立即填写《病人压疮治疗监控记录表》和《病人压疮情况报告表》，按程序上报。院外压疮即填写《病人压疮治疗监控记录表》，同时增加床旁护理时间，提高床旁执行力、家属及陪护的配合程度。《压疮治疗监控记录表》其操作与《压疮风险评估与预防表》基本相同。在《压疮治疗监控记录表》中点击“发生部位及受损面积”的下列行填写发生部位及受损面积示意图相应编号（可多选），压疮分期及性质填写序号①淤血红润期；②炎性浸润期；③浅度溃疡期；④坏死溃疡期。护理措施选项填序号。效果评价内容包括创面面积、性质（干、湿）、颜色变化情况。每天护士长查房时将新入院、转入、病情变化时，轻度危险、中度危险、高度危险、极度危险分别填写在“护士长评估记录表”上，护士长不上班时由主班护士填写。护士长用个人账户登陆“综合信息平台（内网OA）”，点击计算机导航栏“护理专区”，《压疮风险评估与预防表》《压疮治疗监控记录表》进行查询病人情况填写、压疮危险因素、护理干预措施是否符合要求并签名。科护士长每天上班时用个人账户登陆“综合信息平台（内网OA）”，点击计算机导航栏“护理专区”的再分别点击《压疮风险评估与预防表》《压疮治疗监控记录表》查询全院各科室压疮发生的高危人群、院外带入压疮病人分布情况，根据分布情况有针对性深入临床进行督导，填写护理部审核意见并签名。将病人情况、压疮危险因素、压疮发生部位及受损面积、压疮分期及性质通过电脑录入后在《压疮风险评估与预防表》《压疮治疗监控记录表》自动形成表格，且通过有线的方式组成局域网络形成各项数据，进行有效的压疮管理。

3体会

3．1为预防压疮环节管理和科研提供理论数据新入院、转入、病情变化时，责任护士根据Braden评分标准对病人进行皮肤评估，登陆“综合信息平台（内网OA）点击《压疮风险评估与预防表》、将感觉、潮湿、活动力、移动力、营养、摩擦力和剪切力进行评分，计算机自动计分，使得评分结果更加真实可信，压疮的部位、受损面积、压疮分期及性质客观准确，同时可以查询压疮的部位、压疮分期等数据，为压疮管理提供科研依据。

3．2促进医、护、患关系和谐对院外带入压疮及难免压疮启用《压疮治疗监控记录表》，责任护士每天对高度、极度危险病人评估1次，通过对病人压疮的评估，根据风险评估结果制订相应的防范措施，并在实行措施的同时，与主管医师及家属保持良好沟通，对其进行健康宣教，进一步加强护患交流，改善医、护、患关系，促进医、护、患关系和谐。

3．4提高护士工作效率责任护士根据评分情况填写采取护理干预的效果。即在采取护理干预措施前“”中打钩；护士长查询病人情况填写、压疮危险因素、护理干预措施是否符合要求；科护士长查询全院各科室压疮发生的高危人群、院外带入压疮病人分布情况，根据分布情况有针对性地进行督导，减少手工填写时间。

3．5为临床护理工作提供依据护士、护士长严格按照风险评估制度的要求，按时做好对病人的压疮评估及预防。有效的做好对高风险人群的管理及上报工作，压疮病人出现护理疑难问题时应及时组织专科护理会诊，利用医院的优质资源，发挥专科护士和临床护理专家的作用，采取有效的护理措施。

计算机设计论文范文第8篇

（一）教材侧重问题专业院校的教学目的不仅是要让学生掌握好专业的知识技能还要让学生有一定的动手操作能力，根据教育者提供的设计题目，想出更好地设计意图，完成设计作品。

（二）教师授课内容问题教师的授课不仅要让学生掌握好基本的软件操作的知识，在学生的应用能力上还要很好的培养，不要让学生照本宣科的学习而是好培养他们的创造性。

（三）课程设置问题在各类的计算机设计专业的院校都开设了这样一些基础的教学课程，将平面、立体、色彩这三个内容作为支撑设计教学的内容，但是在很多的学校都普遍存在一个问题，那就是理论不能够与实践很好的结合，这里的理论与实践的结合是指：在课程的安排上是理论与实践相结合的，但是在课程的学习上并不是理论与实践相同步的。当开展实践课的时候，有些时候是所学的知识不能运用到实践中，有些实践课程是实践内容在课程上还没学到，这样的课程设计很难达到教学最初所要达到的目的，为教学的展开起到了事倍功半的反效果。分析和解决这些问题的关键就在于：一方面，要加强和完善理论与实践的同步性；第二，要加强学生的动手操作能力与创造性。只有这样计算机设计专业才能更好的发展，学生的能力也才能得到相应的提升。才能提高学生的社会竞争力。

二、计算机设计类专业学生基本能力培养内容和实现途径

（一）学生基本设计能力培养的内容学生的设计能力要从各个方面来培养，例如：基础知识的掌握，对设计图中点、线、面的控制和培养、色彩的运用能力、综合运用设计能力、创新能力等各方面来培养学生的专业运用计算机的能力。1.“三大构成”基础知识的掌握。平面、立体、色彩这三大方面需要进行详细的讲解，学生也要认真的研读，这样才会减少在设计方面的失误。2.“点、线、面”操控能力的培养。在设计的作品中，点、线、面是构成作品最基本的单位，因此要能设计好一个作品，给人眼前一亮的感觉，就要在这三个方面做到巧妙、熟练的运用，对这三个方面的运用要做到有针对性的分析，找出规律，这样对学生完成作品很有帮助。3.色彩运用能力的培养。对色彩的运用，就是要在选择颜色上多下功夫，还要考虑颜色的搭配，不仅要反映作品中所表达出来的情感基调，对作品中的细节也要有颜色上的准确把握。4.综合运用设计手段的能力。引导学生将传统的设计方法与现代的设计思路相结合，综合的运用各种手段将作品呈现到最好。5.外部设备应用能力的培养。提高学生运用其他设备的能力，运用其他的设备来完善自己作品中的缺陷已达到完美。6.创新能力的培养。设计的创意是作品的灵魂。当一个作品呈现在大家眼前时，人们最关注的还是创意，这就需要作者掌握的知识要广泛，这样才会让设计者有丰富的联想和设计创意。

（二）学生基本能力培养实现途径1.重视学生基本能力的培养。计算机设计专业学生的基本设计能力培养是平面设计的起点，任课教师应当对学生的基本设计的课程给予高度的重视。2.有机融合设计基础教学与设计应用教学课程的内容。教师应当注重加强自身的专业素质，及时的了解教学的进度，将课程的内容与实践紧密的结合，做到讲和练相结合。逐步提高学生的应用能力。3.充分利用学生的课余时间，组织好互动与交流。在学校中学生与教师要加强交流，开展兴趣小组，加强师生间的交流与互动，使学生基本能力培养的有效补充。

计算机设计论文范文第9篇

（一）情感体验主要指计算机设计类的学生在开设专业课程之前“先入式”的对已有的好的设计作品及设计要素（线条、平面、空间）、环境、美术作品、图片以及作品与用户的交互性等感受体验和美学认知的心理倾向的积累，在与这些事物经常性的接触过程中，学生自然而然会对色彩、线条、平面、空间感、质感、构图、作品效果的愉悦性等建立起简单而朴素的认知和美学倾向，再加以正确的引导就可以形成正确的美学认知和专业素养，培养起正确的美学表达方式对后续的专业技能的培养起到很好的基础作用，在完成设计作业或参与项目中就会带有思维的活性，使作品具有灵性，而不是技法上简单地模仿和机械地实现。

（二）形象体验主要指学生们在课余时间里对老师所教授的对象具有形体上生动的认知和形象记忆[9]。把老师讲授的各种软件操作技法与实现效果对照，把电脑影像效果与真实客观对象的仿真差距对照，这样对知识点的接受就不会落入空洞的表述和抽象的记忆，与教师课堂讲授的结合，大大突破有限学时的限制，利于对知识的理解成为鲜活的知识点的积累记忆，形成学生们丰富的专业知识储备，利于作品设计实践活动中独立的创新思维的激发，而不是盲目地模仿。

（三）思维体验是指在教学活动中教师不把自己的思维方式强加给学生，而是采取案例教学、组织讨论等方式，从学生们所熟知的生活例子中引导学生们思考、讨论[10]。在教学过程中，把思维发散开，然后逐个分析各种情况和方案，把思维聚合起来，筛选出优化的方案，在此基础上提升出需要讲授的知识原理，以学生的知识认知为起点往上提升的教学方法取代以老师的经验认知往下灌的教学模式，让学生体验整个分析的过程，学生容易吸收结论，知识点记得活，能主动应用，可以大大提高教学效果。我们在平面设计、网页设计、3D建模设计、课件制作等课程中根据不同需要做案例教学、分组调查、分组讨论等教学设计。技法体验及操作实践体验：计算机设计类的实践技能需要和设计的理论知识结合较紧密，在进行专业实践训练时，要让学生有足够的时间和机会，反复参与到专业实践技能训练环境中，在实践—总结—辅导—再实践的环节中反复进行，找到自己实践的心理体验，帮助他们总结出实践技能的认知，提升实践技能背后的专业知识理论。实践技能的熟练掌握需要和理论功底的积累结合起来，要避免“理论熟，实践生”或“理论浅，实践熟”的两种错误倾向[11]。

二、体验式教学在课程教学上的应用

多媒体教学手段全覆盖所有计算机设计类课程，探索以形象思维认知引导切入，调动学生积极参与体验的教学模式，从体验的环境设计入手营造教学气氛。在课堂教学中，任课教师根据课程特点进行教学设计，多采取互动的，分析型的教学，课堂的图片展示、视频教学、网络教学要与教师多媒体课件教学结合，增加作品案例分析、作业讲授的学时，揉和情感体验和思维体验于教学气氛中。在提出每一种技法、思路或方案时，要重视与学生形象思维的交流，注意引导讨论情感体验，利于学生确立正确的美学思想，或做方案时具有人性化的思考，在讨论和分析过程中又要注意逻辑思维的条理、层次，让学生在接受知识的同时学习到专业特点的思维方式，培养发现问题、分析问题的能力，教学形式可融合案例教学、分组讨论、野外认知等多种形式进行，在效果表现力与技法实现上引导学生反复体验，找到技法的自我感受，探索含实践技能测试、作品评比、实习考核、口试等多种考核办法的考核机制。同时，加大实践教学改革力度，一方面，积极在每一门课程中抽出一定比重的学时进行专业技能的强化训练，课程特点相近的教师组合或衔接，制定专门的训练教学计划，分年级分课程实施小班教学，强化基础训练（电脑技能测试），分方向交叉训练，延伸强化综合训练（带项目的概念性设计），实践教学要注意引导学生对技法体验和操作实践的体验，小班分组进行，加强个别辅导，增加学生交流经验和接受辅导的机会，注意课堂与课后的结合，布置一些项目性的课后作业给学生去做；另一方面积极探索走出学校，面向社会的技能训练，与多家广告公司、景观设计公司、网页设计公司等合作，积极建设集社会服务与专业实践教学为一体的校外实践教学基地，推荐学生到企业顶岗实习，可改善实践教学条件，积极探索校外专业实践教学的新模式，帮助学生对未来职业角色和职业环境进行职业体验，是专业教学在学生职业规划上的积极育人的实践行径，每个实习基地的实训内容与对应的课程匹配，集中在某个专项的技能训练上。

三、体验式教学在第二课堂建设上的应用

单凭课堂教学进行专业训练是不够的，也不符合“理论—实践—再理论—再实践”的人类认知实践过程的反复渐进的要求，需要把学生课余时间利用起来组织好第二课堂，开发出专业训练的潜在课程。可通过开放管理计算机房、整合教学资源、组建以学生为主体，专业教师参与辅导、培训的一个学生的专业学习型的团队等举措来加强，集专业书籍阅览、专业资料收集、组织专业比赛、社会实习等功能于一身，培养学生们的专业素养和专业实践能力，营造课余专业学习氛围，适时举办专项技能提高的辅导班，帮助那些在课余时间有加强专业技能训练愿望的学生加强专业技能训练，由专业教师授课，根据授课学生的情况制定专门的培训方案，对专业的正规课程不能触及到的深度和答疑辅导进行补充，辅导了很多专业基础弱的学生进行专业技能的强化训练，同时也辅导了一些有志于在设计类领域就业的学生进行就业培训。

四、体验式教学在专业文化建设上的应用

除了在专业课程的学习上需要体验式的教学之外，计算机设计类的师生在专业价值观上的自我认知也需要加强“育人体验”和“职业自信心体验”，我们借鉴企业文化的建设思想，从教师和学生两条线入手，整合专业课程教学、第二课堂训练和校园文化等教学资源，加强专业学术交流平台的建设，提高教师专业教学与育人的职业认知感，引导学生复合型人才的成才模式，营造激励学生们热情参加专业实践、社会实践和社会服务的专业学习氛围；通过鼓励教师组织学生专业训练、作品评比、参加设计比赛等活动延伸专业课程教学，丰富专业学习资料，锻炼学生们的动手能力和创新思维，可以激励学生们的学习自信心；通过建立作品展室、到企业项目实习等举措，活跃专业气氛，提高学生专业学习在价值观上的自我认知感，提升学习热情和专业自信心，综合提高专业教学水平。

五、结语

体验式教学在计算机设计类教学体系中的系统化应用，需要情感体验、形象体验、思维体验、技法体验及操作实践体验以及职场体验五种类型的有机结合，在专业素质培养中突出学生的主体地位，注重学生的专业技能和思维方式的培养，比传统的“灌”式教育更符合计算机设计类人才培养模式的要求，可提高专业的整体教学效果，促进专业教学与行业发展的对接，增强学生的就业适应性，同时，也要看到，这需要在整个教学体系上加大改革力度，给予更大的软硬件上的投入，需要建立和谐的教学团队，整合各种教学资源进行统筹管理，也要求各位任课教师具更高的教学热情和事业心，研究学生的知识背景和认知特点，根据不同的课程特点探索更多有效的教学形式，丰富教案。

计算机设计论文范文第10篇

信号系统包括地面系统与车载系统，车载设备是以一个安全计算机扩展开的，而地面系统则包含多个基于安全计算机的设备，系统功能多，结构复杂，具备典型性．因此，本文以CTCS－3地面信号系统安全计算机平台简化方案为例．该方案的硬件平台也可以较少修改移植于车载信号系统．

1．1信号系统实施方案基于分布式原则，将CTCS－3级信号系统分为核心主机部分和远程外设（车载设备也作为远程外设）部分，如图1所示．①核心主机部分基于核心主机型配置的安全计算机平台实现，放置于目前信号机械室内，支持目前无线闭塞中心（RBC）、临时限速服务器（TSRS）、计算机联锁（CBI）和列车运行控制中心（TCC）的核心控制逻辑，以及与临时限速服务器（TSRS）、计算机联锁（CBI）相适应的人机界面（DMI）的功能．②远程外设部分基于远程外设型配置的安全计算机平台实现，尽量靠近现场控制对象，确保远程外设和现场控制对象之间的硬连线尽可能缩短．远程外设支持计算机联锁通用数字量输入或输出功能；轨道电路通用数字量输入或输出功能，智能输入或智能输出功能；轨旁电子单元（LEU）通用数字量输入或输出功能，智能输入或智能输出功能。

1．2系统的具体实现针对列控系统这样的安全苛求系统，提高可靠性和安全性的最直接办法就是采用硬件冗余结构，但这样会加大共因失效的概率．因此，为了降低整个冗余结构的失效率，应遵循差异性结构的设计原则，在物理、功能及流程三方面，保证各通道、模块之间或系统功能之间存在充分独立性．本设计采用硬件／软件差异性设计原则．通过硬件上选择不同处理器架构，同时选择不同的操作系统、不同的编译器、不同的编程语言及开发环境，从而降低共因失效．改进的安全计算机平台基于2乘2取2结构，如图2所示．图2主要分为3个部分：逻辑处理单元（LogiProcessingUnit，LPU），外部设备管理单元（Pe－ripheralManagementUnit，PMU），容错和安全管理单元（FaultTolerantandSafetyManagement，FTSM）［6－7］．其中，逻辑处理单元由2组共4个LPU构成，每2个LPU构成1组2取2结构的一系，两系构成2乘2取2结构．每一系2个LPU一个基于X86架构，另一个基于PowerPC架构．容错和安全管理单元由2个或多个FTSM构成，在满足安全性的前提下，优先选择2个FTSM的方案，即2取2（1－out－of－2，1oo2）结构的FTSM方案，2个FTSM一个基于ARM架构使用C语言实现，另一个FPGA使用VeriLogHDL实现．外部设备管理单元由2组共4个PMU构成，每2个PMU构成1组2取2结构的一系，两系构成热备（2乘）2取2冗余结构或并行2取2冗余结构．每一系的2个PMU一个基于X86架构，另一个基于PowerPC架构．根据上述信号系统的功能分析，通用安全计算机平台应可以配置成核心主机型配置、远程外设型配置两种形式，见图3和图4．典型的核心主机型配置包括逻辑处理单元、外部设备管理单元、容错和安全管理单元3个部分及安全通信内网VCIN．典型的远程外设型配置时，包括外部设备管理单元、容错和安全管理单元两个部分及安全通信内网VCIN。

2安全计算机平台软件结构改进

由于列控系统采用不同软件来实现不同的功能，要将几台设备完成的功能集成到一台设备，在时间上和内存上需要对各任务进行隔离，使得同一时间只有特定的任务在特定的内存中运行．这样在逻辑上没有破坏现有控制系统的结构，只是在硬件上运行于一台计算机中，能够在完成规定功能的基础上减少硬件的投资并提高了安全性．本文采用时空隔离的方法来实现通用型安全计算机平台软件的集成，并且基于实时操作系统来开发，在便于维护的同时还可以提高软件的可靠性和稳定性．1）时间隔离方面，采用了两级调度结构，如图5所示．底层使用时间片隔离的方法使子系统间不能相互干扰；上层在子系统内部使用实时调度算法以提高系统的效率．测量时间并计算参数时需要使用松弛迭代的路径测试方法，并利用VxWorks操作系统提供的时间功能．2）空间隔离方面，也采用了两级调度结构，如图6所示．底层使用MMU的功能对各子系统设置独立的地址空间，使得子系统间不能相互干扰；上层在子系统内部使用改进的动态内存分配算法best－fit，大块内存和小块内存的分配方式不同，以提高系统的效率并减少碎片化。在内存管理上，采用两级内存管理来提高内存的使用效率和管理的实时性．子系统内部采用改进的大小内存块的best－fit算法进行动态内存管理，保证了内存分配的实时性和低碎片性．在子系统间采用基于MMU的页内存管理方式，保证了实时性和隔离性．

3安全计算机平台实验验证

3．1硬件结构验证

3．1．1安全性指标计算本文采用挪威工业科技研究院（SINTEF）开发的PDS（基于计算机的安全系统）方法对改进的硬件结构安全性指标进行计算，该方法遵循IEC61508标准体系的相关规定和结论．计算过程在本文中不再赘述，详细步骤可参见文献［9］．量化指标用每小时危险失效的平均频率（AverageFrequencyofaDangerousFailurePerHour，PFH）来表示．PFHSYS表示系统每小时危险失效的平均频率，其中有6项参数是未定的：诊断覆盖率DC，冗余结构修正因子CMooN（M－out－of－N，表示“N取M”；M≤N，均为自然数），失效率λ（FTSM单板的失效率为λFTSM），远程外设配置个数i，功能测试时间间隔τ，共因失效因子β．其中共因失效因子β根据计算，在本文中取1％．为了简化并考虑到经济效益，FTSM冗余结构采用loo2．而远程外设配置个数与实际应用相关，不能通过技术等手段限制．PFHSYS是通过计算共同提供安全功能的所有子系统的危险失效概率，并把这些值相加．用PFHL、PFHP、PFHR分别表示逻辑子系统、外设管理子系统及远程外设的每小时危险失效的平均频率，相加得出下式。

3．1．2硬件结构实验验证图8硬件实验平台Fig．8Hardwareexperimentplatform在实验室以核心主机的安全计算机平台为架构搭建的测试平台，采用COTS的硬件和软件资源．搭建一系1oo2结构逻辑处理单元和一系1oo2结构的外部设备管理单元，以及1个1oo2结构的FTSM如图8所示．搭建安全计算机硬件测试平台，先进行逻辑处理单元和FTSM的功能的测试，然后进行外部设备管理单元的安全通信功能测试．1）内部安全通信功能实验．具体实验方法是两台PU机向ARM、FPGA发送测试数据，通过PU机观察ARM、FPGA返回的数据．以验证PU机、ARM、FPGA的之间安全通信帧结构的具体功能．如图9所示，实验返回了两组数，通过地址标识判断，FPGA的返回数据为：00000b0d0000aaaa99dadf6bdc757674．ARM的返回数据为：00000b0e0000aaaa00c466f2c19247e4．前2字节为序列号，接着2字节为地址标识，接着4字节为数据位，最后8字节为通过计算前面8字节数据所得64位CRC检验码．这两组校验码均与通过Mi－crosoftVisualC＋＋6．0计算的结果相一致．由序列号的定义、地址标识的定义和CRC检验码计算结果可知，ARM、FPGA返回的数据正确．本次实验验证了ARM板、FPGA板的序列号生成功能、地址标识功能、CRC检验编码功能的正确性．2）容错和安全管理实验．FTSM的工作流程是：首先通过内网与2台PU机连接，FTSM上电启动后等待PU1、PU2两台PU机的数据．然后对接受到的2台PU机数据进行数据解帧，CRC校验检查、地址标检查、两机数据时序约束、两机数据比较、序列号检查等数据正确性检查．最后对上述结果进行组帧输出．下面进行FTSM的功能实验：具体实验方法是PU1、PU2分别在下述6种情况下向FP－GA、ARM发送测试数据，在PU1、PU2上观察FP－GA、ARM的返回数据，以验证1oo2结构FTSM的功能，实验结果如表1所示．表1中，实验3与实验2共同验证了比较检查功能和CRC校验功能可以对正确与错误的输入做出相应的输出；实验4与实验2共同验证了目标地址标识检查功能和CRC校验功能可以对正确与错误的输入做出相应的输出；实验6与实验1共同验证了FPGA、ARM之间能正确通信，以及2取2结构正确性；实验5验证了时序约束功能．3）外部设备管理单元安全通信实验．为保证外部设备管理单元的通信安全，对通信的数据采用监听诊断，引入SPAN（SwitchedPortAnalyzer，交换端口分析仪）技术，通过实验测试，验证该技术既可以实现对数据监听，又能应用到外部设备管理单元．实验包括在Catalyst2950交换机中，实现第三方设备监控通信，以及自身设备监控通信，如图10所示．第三方监控通信是A计算机向C计算机发送，在B计算机上，使用抓包获取数据，能够获取源端口发往目标端口的镜像数据．通过SPAN镜像的数据与A发往C的数据一致，达到实验预期效果，说明B计算机能监控A与C之间的通信，实现B计算机监督A计算机输入输出的功能．自身设备监控通信是使带入口通信转发功能的目标端口对应B计算机向源端口对应C计算机发送数据．在带入口通信转发功能的目标端口，抓包能够获取B发往C的数据．说明了目标端口既可以实现实数的输入转发，又可以实现对源端口的监控．

3．2软件集成验证

为了验证提出的软件改进，在CTCS－3列控系统中选取RBC，TCC，TSRS进行集成．其中RBC由3个任务组成：列车注册、列车注销和MA生成；TCC有一个任务：发送调度信息．TSRS由两个任务组成：临时限速提示激活和重复提示．软件的时间参数（总周期和各子系统隔离时间）和空间参数（各子系统隔离内存大小）的确定方法如下．

3．2．1时空参数的确定时间参数有两个，即分配给每个子系统的隔离时间和每个程序执行所需时间，隔离时间可以通过执行所需时间计算出来，而执行所需时间可利用软件测试的方法和VxWorks的实时性来确定．因此，计算出RBC、TCC及TSRS的一个周期内分配的时间分别为220ms，44ms，44ms．空间参数利用VxWorks集成开发环境Work－Bench的memoryanalyzer工具，可知每个子系统的最大内存使用情况．再根据以下内存分配算法进行放大：1）已知任务内存集合｛Mi｜1≤i≤m｝为任务正常运行时所需要的内存大小．2）令ΔM＝min｛Mi｜1≤i≤m｝．3）以ΔM为基准对内存集｛Mi｜1≤i≤m｝进行归一化处理，任务τi的内存Mi进行归一化处理后的结果是ni．定义处理后的结果为｛ni｜1≤i≤m｝．4）计算｛ni＋ni＋1｜1≤i≤m，令nm＋1＝n1｝，取最大值N＝max｛ni＋ni＋1｝．5）计算出所需内存的总大小为L＝ΔM×N，划分成N个ΔM大小的内存块．这样计算可得所需全部内存为60KB．从时间和空间两方面都知道具体分配参数后，就可以编程实现．

3．2．2编程实现所采用的软件平台为VxWorks－cert，之后模拟RBC，TCC，TSRS的功能，并通过编程予以实现，观察各子系统状态如图11所示。图11中图（a）～（d）表示正常情况下各子系统运行；图11（e）表示在TSRS程序中任意行加入一个比较长的延时，使在分配的时间内不能完成功能．TSRS无法在分配时间内完成，没有发送OK返回值，RBC、TCC没有检验到OK返回值，输出错误信息．图11（f）表示在TSRS任意程序中任意行加入比较大的内存分配，使得分配给它的内存不够使用．而由于内存出错，TSRS无法完成任务，均输出错误信息．实验结果说明了通过编程实现RBC、TCC及TSRS的功能的可行性，达到了将几台列控系统设备的软件功能进行集成的预期目的．该设计首先确定程序的最坏执行时间，然后计算出总周期和各子系统的隔离时间，最后按照所需内存安排静态内存分配．图11也证明了这种方法能够保证程序在时间和空间的确定性，使其具有良好的安全性．

4结论

本文主要针对目前CTCS－3级列控系统安全计算机软件和硬件的集成提出一套方案，包括基于差异性结构的硬件平台以降低共因失效，基于两级调度的软件架构以实现时空隔离，并分别进行了理论计算和实验验证．实验结论如下．1）利用PDS方法计算改进硬件结构的安全计算机平台的安全性指标，在配置合适的参数条件下能够满足安全完整性等级SIL－4．并且通过实验验证了改进的硬件结构能够实现内部安全通信、容错和安全管理及外部设备管理单元安全通信的功能．2）提出软件集成设计通过理论计算和软件测试的方法，确定时间参数和空间（内存）参数，并通过编程实现RBC、TCC和TSRS的功能．程序运行结果表明在满足基本功能的条件下，还实现预期的时间保护和空间保护的功能．