計算機硬件的基本部分范文

前言：我們精心挑選了數篇優質計算機硬件的基本部分文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

關鍵詞：計算機硬件技術基礎；教學改革；教材建設；教材分析

隨著計算機硬件技術的發展和普及，大學生接觸到的計算機硬件設備無論從種類還是功能都比之前有更多的樣式，并具有更快的發展趨勢。計算機硬件有關產品已經成為人們日常生活中必不可少的生活用品，具有明顯的日常化、集成化、工具化的發展趨勢。在計算機硬件新的發展階段，讓學生們掌握基本的計算機硬件原理，熟悉各類硬件接口技術，懂得計算機硬件產品的基本運行方式，是各學科各專業教學體系建設中重要的一個教學和實踐環節。

計算機硬件技術基礎課程是普通高等學校理工科專業的一門重要的計算機技術公共基礎課程，也適合非理工科的其他專業學生選修。該課程是學生學習和掌握計算機硬件基礎知識、了解計算機硬件發展、熟悉硬件原理及接口技術的主要課程。

1課程現狀和問題分析

2006年，教育部高教司將微型計算機原理和微機接口技術等課程精簡整合為計算機硬件技術基礎，并明確提出了該課程是針對大學非計算機專業的理工類本科生設置的6門典型核心課程之一。

2009年，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會將“微機原理與接口技術”確定為計算機基礎教學的核心課程之一。該課程建議面向電類專業授課70學時，實驗20學時；面向非電類專業授課48學時，實驗10學時。[1]

課程名稱及學時上的變化，一方面顯示教學指導委員會對計算機硬件類課程的重視，同時也反映出在大學課堂上如何引入計算機硬件公共基礎課程還存在爭議。事實上，計算機硬件類課程在實際實施中存在很多實際困難和問題，導致全國大多數高等學校沒有開設此類計算機基礎課程，部分開設微機原理與接口技術課程的學校往往由非計算機類專業教師開設并講授，不歸屬于計算機基礎教學范疇。主要有以下三方面原因。

1) 課程定位不清晰，學時很難落實。計算機硬件技術基礎課程如果作為計算機技術基礎課程，應該主要放在大二，兼顧大三授課，面向沒有數字電子基礎的學生，作為選修課，以32學時為宜。然而，計算機基礎課程教學指導委員會規劃的微機原理與接口技術主要面向大三、甚至是大四學生開設，學時數量超過60，甚至在90，還需要數字電子方面的先導課，很多高校在學時、先導課等角度都無法將該課程編排進教學大綱。

2) 現有實驗條件落后，學生難有興趣，硬件投入較大。傳統授課中，計算機硬件技術基礎所安排實驗需要借助定制的實驗箱完成實驗[2]，而實驗箱的投入成本較高，新實驗開發受限，使用效率較低，教師和學校往往都沒有熱情開設該課程。另外一些課程僅以匯編語言或單片機技術作為實驗內容，技術廣度不足，僅適合小部分特色專業。

3) 教學內容落后，教材急需建設。無論是計算機硬件技術基礎還是微機原理與接口技術，講授內容仍然以計算機專業的80x86、匯編語言、可編程接口芯片等內容為主，沒有結合計算機硬件近10年來新技術和新產品的發展。由于課程面向非計算機專業學生，這種專業性很強的內容很難符合學生們的學習預期。縱觀5年內新出版的相關教材，所講授內容的絕大部分與10年前(2000年左右)教材的教學內容一致，教材改革和建設需求迫切。

本文從面向大二兼顧大三的計算機公共基礎課角度出發，全面分析整理了2005年后出版的《計算機硬件技術基礎》相關教材的教學內容和實驗內容，客觀還原已出版教材現狀，尋找教材建設的薄弱環節和問題，從而為進一步教材建設理清思路。同時，本文結合北京理工大學的教學改革情況，給出了進一步加強教材建設的思路和方法，希望能夠為計算機硬件類公共課更為廣泛的進入大學課堂提供參考建議。

2教材情況概述

為了全面還原計算機硬件技術基礎課程教材建設情況，我們對2005年之后出版的相關教材進行了匯總，合計34本，如表1所示。

從表1可以看出，34本教材來自于13個出版社，其中，正式本科教材26本，教學實驗指導書等教輔類教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材)，高職高專教材2本。后面，我們將主要對本科和高職高專共28本教材進行分析。

3教材分析與問題匯總

3.1教材組織和定位分析

課程教材定位指教材的受眾面，我們根據教材介紹中作者對教材的定位說明分成四類：電學為主的理工類專業、非電學為主的理工類專業、非理工類專業、各學科專業(內容難度偏低，適用于所有學科開展教學)。其中存在一本教材劃分到多個類別的情況。

表1中教材(含本科和高職高專教材)共28本，根據上述劃分，各教材定位如表2所示，其中，高職高專教材由于教學內容較為實用，被劃分到各學科專業類別中。

根據教材的不同定位，圖1和圖2分別給出了教材章節數、頁數、實驗數的統計值。

從這兩個圖中可以看出，針對電學為主的理工科類專業(編號為A)的計算機硬件技術基礎教材頁數最多，章節最多，實驗最少(數量為0)。可以看出，目前這類教材主要以理論講授為主，定位中缺少實驗內容，內容覆蓋面廣泛但缺乏實踐性。實際中，這類課程是從“微機原理”精簡而來，內容變化不大。

針對非電學為主理工類專業(編號為B)的教材章節最少，平均實驗數為1。可以看出，這類教材的建設思路是講授基本的計算機硬件知識，簡單的開展少量實驗。實際中，這類專業往往在大三、大四會講授“嵌入式系統開發”、“單片機”等硬件類相關課程，為此，針對大二為主的計算機硬件技術基礎類教材在內容上比較基礎并為后續課程有所保留。

對于非理工類和各學科專業的教材，章節數量相對較多，實驗數量也比之前有所增加。可以看出，這類教材的建設思路是使學生掌握較為全面的硬件知識，并有一定的動手訓練。實際中，非理工類專業在本科階段最多能夠學習一門計算機硬件技術相關類課程，為此，教材建設思路反映了全面性和實用性。

綜合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《計算機硬件技術基礎》相關教材主要針對四類不同的受眾學生，教材組織上偏重于內容講解(尤其是針對理工科學生的教材)，總體建設思路還停留在講授計算機原理的階段，無法體現當今計算機硬件日常化、集成化、工具化的發展趨勢。突出問題是教材配套實驗很少，實踐性差。

3.2教材實驗分析

表1中28本教材和6本實驗指導書一共記錄了109個實驗。根據各實驗特點，我們將所有實驗分為四類：實驗箱實驗、芯片實驗、匯編語言實驗和PC機實驗。各分類描述如下：

 實驗箱實驗：指依托于特定實驗箱的實驗，針對該課程的實驗箱往往是從其他課程的實驗箱中裁減下來的，種類較多且良莠不齊，沒有公認的標準；

 芯片實驗：指基于單片機或者接口芯片的實驗，包括：8051系列單片機、計數器芯片8253、定時器芯片8254、并口芯片8255A、中斷芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。這類實驗專業性強，應用性差，適合特定專業或者大三以上的學生；

 匯編語言實驗：指匯編語言程序設計實驗，編程訓練不是該課程的主要目的，這類實驗盡管能夠讓學生對計算機硬件有一定了解，但程度有限；

 PC機實驗：基于PC機的實驗，包括：model安裝、存儲器測試等。目前，這部分實驗內容受到學生喜愛，可以鍛煉實際能力，易于推廣，但如何讓學生了解到CPU、存儲器等核心部件內部的工作原理，需要創新性設計。

圖3給出了109個實驗在組織結構、運算控制器、存儲器、IO和其他等6個方面的統計。從圖中可以看出，大部分實驗都集中在IO方面，反映出這部分實驗內容很重要，也是教材的主要內容。相比較而言，實驗箱類和PC機實驗能夠覆蓋到計算機硬件的各個部分，而芯片實驗主要針對IO，缺少對運算控制器、存儲器等其它部件的覆蓋，匯編語言實驗主要針對運算控制器。

圖3教材中實驗的分類

基于以上分析，針對計算機硬件技術基礎課程，匯編語言實驗和芯片實驗數量較多但比較重視接口，無法讓學生對計算機各組成部分有更深入的理解。實驗箱實驗針對性很強，但前期投入大，靈活性不強。我們認為，隨著PC機的廣泛應用(學生們幾乎人手一臺PC機)，基于PC機的創新性實驗是該課程的發展方向，同時，這類實驗還能較好的引導學生在課余時間完成實驗，并激發學習興趣。

3.3教材內容分析

對于教材內容，我們主要分析和匯總講述的重點知識點，還原現有教材的主要內容組織。全部教材為28本，其中4本(、、、)沒能找到原書，為此沒有統計在內。表3給出了24本教材中知識點的排序。

從表3可以看出，所有教材都有存儲系統內容的講授，大部分教材(19本)都包括匯編語言，18本包括80x86，半數以上教材都講授了8259A和8255A等內容。圖4給出了這些內容在原書中平均的頁數，可以看出，匯編語言、80x86、單片機等內容都超過了25頁，在教材中所占比重很大。此外，8259A和8255A等芯片的講授內容也在10頁以上，成為某些教材的重點授課內容。

縱觀2005年至今出版的全部相關教材，《計算機

硬件技術基礎》教材還是以《微機原理與接口技術》、《匯編語言》等課程的內容簡化為主，仍然以很大的比重講授80x86、匯編語言、單片機等內容。這些內容對于某些專業十分必要，但對于面向非計算機專業的計算機公共基礎課程來說，這些內容相對陳舊，而且無法與計算機硬件的最新發展相結合。

教材具有教學的引導作用，在教材建設上，這種內容組織方式的落后需要引起重視。

4教材建設建議

4.1教材定位建設

我們認為，面向計算機公共基礎課程，教材名稱確定為《計算機硬件技術基礎》比較合適，表明教材內容是計算機硬件的基礎內容，以全面了解計算機硬件知識為主，掌握計算機硬件的基本概念和原理。

教材應結合計算機公共基礎課程的實際情況，以32學時(含6～10實驗學時)為宜，適度擴展到54學時，實驗學時擴展到12學時(實驗學時占總學時的25%)。這種學時設計有利于各學校將該課程以校公選課、通識課、實驗課等形式安排到教學大綱中。

針對大二學生的教材，前導課程為計算機基礎(或者大學計算機基礎)等計算機基礎類公共課程，不需要學習數字電子等課程。教材內容適度增加相關的數字電子知識。

教材應該充分利用該課程特點，以增強學生的實踐興趣為根本，通過實踐環節使學生們主動學習教學內容。為此，在教材設計中，應該以實驗建設為導向，注重讓學生們理解計算機硬件的基本工作原理，為學生們進一步理解其他硬件技術和實踐硬件設計打好堅實基礎。

過去十幾年來，在計算機硬件相關課程講解過程中，教師們主要關心接口技術，并引導學生們在該方向進行實驗。隨著計算機硬件種類、功能和應用程度的增加，我們認為，學生們應該綜合了解計算機硬件組成，理解各部分的工作原理，而不是側重某一方面。使學生在課程學習和實驗實踐后能夠分析新技術和新方法在整個計算機硬件發展中的作用和價值。

4.2教材實驗建設

《計算機硬件技術基礎》教材應該更加重視實驗建設，使學生能夠在實踐中理解計算機硬件的基本概念。[3]為此，我們建議教材中的實驗能夠覆蓋計算機硬件結構的各個領域，并且能夠有一定趣味性，以了解基本的硬件原理為主。

與此同時，教材中的實驗應該能夠與學生們的實際生活結合起來，設計創新實驗，將數字消費類電子產品(MP3、手機等)、互聯網、物聯網、藍牙、PC外設接口等融入計算機硬件實驗的設計，引導學生興趣，同時適應計算機硬件技術的發展，使得學生通過教材學習能夠掌握對計算機硬件的正確認識，并解決一些基本實際問題。

在這里，我們建議將實驗分為：基礎實驗和提高實驗兩類，以適合不同專業的學生。經過北京理工大學2010年的教學反饋，表4中的實驗得到了學生們的歡迎。

在教材建設過程中，考慮到各院校建設計算機硬件實驗室的實際情況，進一步結合學生興趣，我們基于PC機和少量配件設計了一些候選實驗。初步的教學實踐表明，這種實驗設計完全能夠創新性的激發學生興趣，使學生掌握更為實際的計算機硬件知識，并通過實踐理解計算機硬件基本原理。

候選實驗包括三類：測試類、開發類和操作類。例如：存儲系統性能測試(測試類)、CPU和GPU性能測試(測試類)、BIOS定制刷新(開發類)、串口短信收發(開發類)、并口液晶點陣控制(開發類)、基于PSOC的物聯網結點(開發類)、計算機認知和組裝(操作類)等。

4.3教材內容建設

在教材內容建設上，我們認為《計算機硬件技術基礎》教材應該全面講解各類計算機硬件原理，以理解計算機硬件部件功能為主，注重理解基本概念和基本運行規律，并結合實際硬件器件分析，以不變的理論應對萬變的計算機硬件產品。

為此，教學內容 以“基本概念+基本部件”方式組織，例如：存儲系統與存儲器，其中，存儲系統是基本概念，理解起來有一些抽象，需要課堂講授；而存儲器(內存等)則是基本部件，學生們平時接觸較多，通過適當的實踐教學，學生們不僅可以很快認識硬盤、Flash存儲器、光存儲器等設備，還可以通過測試類實驗了解各設備的工作速度和基本模式，易于將存儲系統和實際硬件有機的關聯起來，達到較好的教學效果。

5結語

計算機硬件技術基礎課程建設是近年來計算機公共基礎課建設中面臨的一個重要的難點問題，《計算機硬件技術基礎》教材更是教改所面臨的最大問題。如何合理定位該教材，并有效地選取適合高等院校開展該課程的內容是我們的進一步工作。在回顧2005年后出版的34本教材的基礎上，我們驗證了該課程和教材建設中存在的一些具體問題，并給出了解決問題的一些建議。我們將在2011～2012年度北京理工大學的教學實踐中檢驗教材建設的初步效果。

參考文獻：

[1] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會. 高等學校計算機基礎核心課程教學實施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009: 137-183.

[2] 鄒逢興. 關于創新計算機硬件技術基礎課程教學的實踐和思考[J]. 計算機教育,2004(2):81.

[3] 嵩天,李鳳霞. 計算機硬件技術基礎課程實驗的改革與實踐[J]. 計算機教育,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)

第2篇

關鍵詞：AS3.0；交互；事件監聽；MouseEvent

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）09-0126-03

Abstract： This paper is presented in the teaching of computer basic courses， some shortcomings of the teaching content of computer hardware， puts on the teaching mode of interactive courseware， and focuses on how to develop a computer hardware installation of the courseware.

Key words： AS3.0； Interactive； Event listener； MouseEvent

1 開發背景

在計算機公共課教學中，計算機硬件的教學內容是該課程的一個重要組成。但在教學中一般的過程是介紹硬件系統的組成、工作原理、各個硬件參數等。學生幾乎沒有對實際硬件接觸乃至組裝的機會。如果沒有實際的接觸和組裝，這部分的教學效果會大打折扣，筆者根據自己的教學實際需求，利用FLASH CS5.5 AS3.0及Photoshop設計和開發了一款適合計算機硬件教學的交互式課件。

2 課件基本模塊設計

本課件根據教學實際需求包含硬件系統工作原理、具體硬件介紹、安裝演示、仿真安裝練習和測試習題五個部分

工作原理介紹功能：利用動畫演示計算機對數據加工處理的基本過程。分為輸入、存儲、運算和輸出4個環節。

主要硬件介紹功能：利用動畫演示每個硬件在計算機中的位置，物理外形、主要參數等

安裝演示功能：利用教學錄像演示計算機硬件的整個安裝流程，先介紹硬件實物然后進入具體安裝，整個過程有配音和字幕。

模擬仿真安裝：利用交互式動畫建立一個模擬仿真的安裝環境，使用者通過拖放式的游戲進行硬件的模擬安裝。

習題練習功能：利用交互功能創建單項選擇練習題環境，使用者可以通過練習檢驗自己所學知識的掌握情況。

3 主界面搭建

主界面是一個導航界面，通過主界面可以跳轉到前面所述的各個功能模塊。主界面建立在技術上主要是利用圖形繪制界面，添加相應按鈕來進行跳轉控制。跳轉控制主要通過編寫按鈕的CLICK事件監聽程序來實現。界面的基本外觀如圖1所示。

4 各個功能實現

1）工作原理介紹功能實現

首先建立獨立場景，在本場景下導入相關基本素材。整個工作原理介紹為一個完整的動畫自動演示過程，以一個顯示二進制數的元件模擬一個被加工處理的數據，利用帶有箭頭的線段作為控制線、數據線和地址線的信號變化和方向變化。在控制線動畫的作用下產生輸入動作，數據元件從輸入設備端進入通過數據線進入內存，內存中一個帶有地址編號的單元出現該數據表示一個存儲動作。在通過控制線動畫模擬發出運算指令向內存取數據，內存中數據元件進入CPU，隨后進行運算操作。控制線再發出存放數據指令將運算后的數據存入內存中。控制線發出輸出指令，數據通過數據線傳遞至輸出設備，整個動畫演示結束。本部分的功能實現首先要清楚了解計算機的基本工作原理，然后在技術實現上能夠更形象描述出每個動作變化。對每個環節上動畫之間順序進行正確編排，本部分基本不需要代碼編寫即可完成。

2）硬件演示實現

硬件演示的目標是告訴學習者每個硬件在計算機中所處位置，物理外觀如何以及主要參數意義。因此本模塊采用了二級導航，用戶選擇不同硬件按鈕后播放不同的動畫內容，如單擊“CPU”按鈕時，首先顯示CPU在計算機中的位置；然后彈出物理外觀圖；同時介紹物理外觀下的各個部分；最后放大CPU背面顯示主要參數。其他硬件部分以此類推。

3）硬件系統安裝演示實現

在這部分功能中主要是一個教學錄像片。教學錄像錄制時，先介紹每個主要獨立硬件，安裝工具，最后是安裝過程。在安裝過程錄制時有每一步驟的配音，安裝步驟科學安排。首先是在主板上安裝CPU、風扇、內存和顯示卡；然后將主板固定于機箱，將機箱相關連線與主板連接；安裝硬盤及光驅；封箱后連接鍵盤鼠標顯示器等設備。

教學錄像中的一些重要環節應該加入提示標記等符號，因此錄制完成后再利用會聲會影加以編輯。在相應的時段加入提示符號，提示字幕來為學習者更加詳細的解釋安裝過程。

4）硬件安裝仿真實現

該功能可以解決實際安裝需要拆解機器，造成器件消耗的成本問題。安裝仿真采用交互游戲的模式，學習者可以通過在模擬環境下的操作來進行安裝的練習。

以主板硬件安裝為例，首先需要完成素材準備。為了模擬該環境，將一個主板和主板上所有插接的原件拍攝成圖片；利用Photoshop對圖片中主板上的原件進行截取，保存為獨立圖片。該工作結束后，將得到主板及所插接硬件的整體圖片，主板上插接的各個部件（如顯卡、內存、CPU等）圖片。第二部將上述圖片導入Flash庫中，在新建場景中，利用導入的圖片創建主板元件及主板上插接部件相關的元件，將這些元件一一放入場景中，布局位置大概位置如圖2所示，同時為各個元件實例進行命名。命名是為了在后續的程序代碼中對這些元件進行引用。

在基本場景及元件建立完成后，核心工作是對指定的元件進行編碼來完成模擬安裝交互操作。以內存安裝為例。首先場景右側放置了內存的元件，實例名稱為nc；在主板上內存位置放置了一個內存元件，實例名稱為ncs；在主板內存相應位置制作一個與此位置圖形一致的圖形元件，實例名為nccz；在動作代碼中將ncs設置為不可見，this.ncs.alpha=0。然后編寫nc和nccz的監聽代碼。

Nc元件的代碼主要是響應鼠標拖動，拖動中釋放鼠標時檢測其是否與nccz元件發生了hitTestObject事件；如果發生則令ncs可見，拖放結束，nc不可見；否則nc回到原來位置。具體代碼如下：

function release_xk（event：MouseEvent）

{if （tnc.hitTestObject（nccz））

{this. nc.alpha = 0；

this.tnc.stopDrag（）；

this.ncs.alpha = 100；}

else

{tnc.y = 235.85；

tnc.x = 80.15；

nc.stopDrag（）；}}

function move_nc（event：MouseEvent）

{this.nc.startDrag（）；}

nc.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_DOWN，move_nc）；

tnc.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_UP，release_xk）；

測試時，拖動nc元件，如果nc元件正好被拖動至nccz上釋放鼠標，則ncs控件會顯示在內存應該所在位置；如果沒有在nccz上釋放鼠標，那么hitTestObject事件不會發生，則nc將回到原來位置顯示，可以繼續進行拖動操作。

5）單選練習功能實現

創建場景如圖3所示，主要包含了4個復選按鈕控件ca、cb、cc、cd，作為4個選項按鈕，添加了3個按鈕st、xt、pd，st切換到上一題；xt切換到下一題；pd判斷答題結果。該功能的主要控制邏輯是當操作者做出選擇并單擊判斷按鈕后，根據選擇的選項是否正確給出提示，提示方式是播放一個正確zq或錯誤cw的影片剪輯。

主要代碼如下：

判斷作答是否正確代碼

Function pd1（pd：MouseEvent）

{if（ca.selected==0 &&cb.selected==1 &&cc.selected==0 &&cd.selected==0）

{right_mc.play（）；}

else{

false_mc.play（）；}}

pd.addEventListener（MouseEvent.CLICK，pd1）；

試題之間切換代碼

function xyt（e：MouseEvent）

{this.nextFrame（）；}

xt.addEventListener（MouseEvent.CLICK，xyt）；

//跳轉上一題；

function xyt（e：MouseEvent）

{this.prevFrame（）；}

xt.addEventListener（MouseEvent.CLICK，xyt）；

5 測試應用

經過調試后，最后生成swf文件，在本學期的課堂教學中投入實際應用。在硬件教學中主要以該課件進行，學生對這種形式非常歡迎，課堂教學效果有了進一步改善。尤其是模擬安裝練習和習題測試，由于是具有交互性的環境學生樂于反復嘗試，這要最直接的結果就是對計算機硬件課程內容的良好掌握。

參考文獻：

第3篇

【關鍵詞】計算機硬件設計；EDA技術；實踐分析

前言

電子設計從手工設計逐步走向了自動化設計，它的發展以EDA技術的發展為主要標志。EDA技術以計算機為操作工具，融合了最新的應用電子技術、計算機技術和智能化技術的成果，并且將設計人員從繁重且重復的勞動中解脫出來，使得電子產品的設計效率提升了。

1EDA技術概述

1.1EDA技術的基本內容

在沒有EDA技術的時代，計算機硬件的設計需要通過人工手動完成集成電路的設計、布線等工作。而隨著集成線路復雜程度的增加，基于手工的設計方式已經無法滿足工作需求。因而人們開始尋求一種更為高效的硬件設計方式。EDA技術的誕生，成功改變了這一情況。它以計算機為操作工具，讓學生可以在軟件平臺上，通過軟件化的設計方式來描述計算機硬件。由計算機代替人工完成邏輯編譯、優化、布線、仿真等工作。整個過程是自動的，直到能夠完成對既定芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作[1]。

1.2一般設計流程

它創新性的顛覆了傳統電子產品的設計方式。將設計的順序從由下至上翻轉過來。這使得硬件設計者能夠從更為宏觀的角度去掌控產品的開發。包括設計的質量、成本、功能需求、研發周期等。在擁有比較全面的宏觀分析后，從系統設計出發，進行頂層功能模塊的解構和劃分。并能夠按照方框圖系統級的次序逐級完成仿真糾錯和驗證。從而能夠使設計問題更早的被凸顯出來。當所有的仿真和驗證確認無誤后，再用邏輯綜合優化工具的門級邏輯電路的網表來實現硬件的物理級呈現。通過該項技術的應用，將設計者的設計強度減輕，僅需要通過軟件平臺，就可以實現硬件的電路設計和功能仿真。整體的設計效率被大幅度提升。硬件設計流程如圖1所示：

2基于EDA技術的計算機硬件設計的實踐探究

本文以可編程器件開發工具MAX+PLUSⅡ為開發平臺設計，它的運行速度快，界面統一，功能集中。同時該開發平臺具備十分完整的可編程邏輯設計環境，能夠完成從指標設計、輸入、編輯綜合處理、校驗直至編程下載的EDA設計的全過程。設計者可以按工作流程選用工作模塊。適用于多平臺操作，是一種理想的開發平臺。本部分就計算機的基本硬件之一通用異步收發傳輸器基于EDA技術的設計實現進行了簡要的闡述。

2.1UART的基本介紹

通用異步收發器（UART），是計算機中不可缺少的組成部分，它是一種短距離串行傳輸接口。能夠作為微機與下位機的通訊串口，來實現有效通訊。根據當前的計算機運行機制，需要進行數據的交換和傳輸。但是并行數據并不能夠直接發送到調至解調器中，而必須要經過異步傳輸才能夠解決。UART就是此過程的必要部件。它將信息有序的發送到調制解調器中，實現計算機的正常運轉。

2.2硬件設計

在進行硬件設計時，考慮各項功能模塊的調試工作，設置了三個按鍵輸入來實現UART的復位、接收和發送數據功能的啟動。整體硬件結構如圖2所示。

2.3模塊設計

（1）基本設計思路UART在工作中主要涉及兩個過程，發生和接收。在設計時，考慮模塊化的方式來進行設計。發生的過程即并行數據的準備階段，UART按照既定的格式，將信號進行轉換。在此過程中涉及到關鍵的時鐘信號。需要通過波特率發生器來產生與本地系統同步的時鐘信號。而接收的過程，就是在信號轉換成RXD串行信號后，轉換成調制解調器需要的并行數據信號。在整個進程中，由于本地時鐘信號與UART的時鐘信號會產生一定的延遲和誤差。當這種誤差產生持續性的積累時，會產生接收偏差。使得UARD的功能不能夠被順利的實現。因此，在進行設計時，需要采用一個遠遠高于波特率的本地時鐘信號對輸入信號RXD不斷地采樣，來保持工作過程中UARTDE接收和發生不會出現步調不一致。（2）奇偶校驗位發生器模塊設計奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法，以保證串行數據的準確性。在基于EDA技術進行UART奇偶校驗位發生器設計需要考慮幾個關鍵點。一是該模塊能夠執行奇偶校驗規則，正確的選擇數據。從而實現系統既定二進制數據與輸入的串行數據校驗位的合理比較。驗證輸入的正確性。二是該模塊必須要滿足計算機功能的持續拓展性。在計算機工作中，會產生不確定的并行校驗位的增加。那么該模塊應該能在后續定義的規則基礎上進行校驗位的添加。對已經設計完成的奇偶校驗位發生器模塊采用EDA的工具mod-elsim12.0進行功能的仿真，對仿真結果進行詳細的分析，以確保所有期望的功能都已經實現，對于發生問題的地方及時進行修訂。（3）波特率發生器模塊設計此模塊的主要功能就是能夠根據時鐘的頻率和既定的波特率來計算出波特分頻因子。分頻因子就是分頻數。對于波特率發生器的系數一般在現場可編程門陣列實現時基本上是固定的，但是當實現出現變化時，波特發生器的系數就要發生改變。在UART中采用的是專用的芯片，使得波特率的改變變得比較困難，需要加上相應的接口來實現波特率的變動。在使用硬件描述語言的parameter語句（VerilogHDL）或者Generic語句（VDHL）就可以實現UART專用芯片的波特率的改變。那么就不需要通過后續的接口添加來改變系數，也就減少了設計和調試的難度。該發生器的分頻時鐘與波特時鐘的頻率比設置為16:1.那么信號采樣的準確性就會增高，使接收和發生保持在同一步調上[2]。（4）頂層模塊設計UART頂層模塊是硬件的綜合模塊。它涵蓋硬件中全部接口定義。主要是為了接收和發生與其他模塊的通訊和連接。若通用異步收發器的波特率為9600bit/s，分頻因子則為9600*16*2。運用EDA仿真軟件，在進行發送功能仿真時將能夠得到相應的仿真結果。對該模塊的仿真結果進行詳細分析的時候可以發現，等待發送的數據在接觸發生信號后，其串行信號發生了改變，由01010101001010101[3]。利用EDA技術進行UART的實際，能夠實現利異步串行通信功能，同時可以利用EDA仿真工具就功能模塊進行分別和整體的仿真校驗，解決了計算機硬件設計問題發現晚的劣勢，能夠在設計的過程中及時調整設計方案。

3結束語

EDA技術是計算機硬件設計向軟件化轉變的重要標志，它為計算機硬件設計提供了全新的思路。這種設計方式使得計算機的硬件設計具備可視性、直觀性，且可以在設計過程中進行實時的控制和調整，解決了復雜電路設計問題發現滯后的問題。

參考文獻

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