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計算機畢業設計論文:飛控計算機設計論文
1系統硬件構建
飛控計算機的系統組成如圖2所示，硬件設計采用模塊化的設計方法，具體包括以下模塊。
1．1SOPC模塊SOPC是飛控計算機的核心，其內核處理器用以支撐應用軟件的運行，內部大容量的可編程邏輯用于管理對外的串口通信、管理SPI接口的MEMS傳感器、管理海量NANDFLASH存儲器、輸出PWM波實現對舵機的自動控制。SOPC選用XILINX公司的Virtex－5芯片XC5FXT70T－F665，它采用65nm工藝，1V的內核電壓，功耗較Virtex－4降低50%;具有71680個可編程邏輯單元;具有820KbitsLUTRAM和5328Kbits的塊RAM;集成雙核IBMPowerPC440處理器硬核，提供1100DMIPS@550MHz的性能;集成128個DSP邏輯片，提供高達192GMACsDSP性能;集成4路IEEE802．3標準10/100Mbit/s以太網MAC硬核;內置16通道GTX串行口收發器，可提供高達6．5Gbit/s性能;內置3個PCIExpress節點塊;采用665腳的封裝，外形尺寸僅27mm×27mm;軟件支持LINUX、VX-WORKS等操作系統。
1．2RS-232/422驅動電路由于外部GPS、高度表、磁力計、測控設備等傳感器均為RS-232或RS-422電平，而SOPC的UART輸出為LVTTL電平，因此需要RS－232/422驅動電路實現兩者之間的電平轉換，電路如圖3所示。此處選用MAXIM公司的MAX3232和MAX3490芯片，前者實現RS-232與LVTTL電平轉換，后者實現RS-422與LVT-TL電平轉換。
1．3手/自切換電路為了給飛行器提供一個保護措施，該設計方案中還包括手控/自控切換電路，使得在飛控失敗時，可切換至手動模式遙控飛行。該部分的電路結構如圖4所示。由于使用的遙控器含有9個PWM信號控制通道，而實際只使用了其中的5個通道，因此將其中的一路空閑通道設置為手控/自控切換開關通道。開關控制信號含有三個狀態，每個狀態對應的PWM周期均為20ms，而脈寬分別是1ms、1．5ms、2ms，這樣通過讀取該通道的脈寬值就可以確定此時飛機應該處于什么狀態。為了與SOPC系統進行故障隔離，該部分電路單獨使用了一片8位MCU處理器進行判別和切換處理。假設規定脈寬值為1ms時為手動控制狀態，1．5ms/2ms時為自動控制狀態，那么當MCU讀到開關的脈寬值為1ms時，則控制繼電器S1～S5釋放，此時遙控器來的5路PWM信號直接發送給舵機，使系統工作于手動控制狀態;而當MCU讀到脈寬值非1ms時，則控制繼電器S1～S5吸合，將手動控制信號屏蔽，此時SOPC輸出的5路PWM信號送給舵機，使系統工作于自動控制狀態，從而實現了手控與自控的切換。為保障安全性和性，在設計中，手控/自控模式控制信號使用不同的供電電源，采用光耦器件進行隔離。
1．4三軸MEMS陀螺及加計電路為了減小體積和質量，選用硅微模塊實現三軸陀螺及加計功能。該部分選用AD公司的ADIS16355單片解決方案，其與SOPC之間采用SPI串行數據接口實現通信。
1．5海量NANDFLASH存儲器海量NANDFLASH存儲器用于存儲大量的飛行參數及掉電后需要保護的數據。
1．6電源模塊用于把機上的蓄電池電壓變換為SOPC系統所需的低電壓。該部分采用Linear公司的高效DC/DC器件實現，輸入為12V蓄電池電壓，輸出為3．3V、2．5V、1V電壓，電路如圖5所示。
2系統軟件開發
飛控計算機軟件開發分為FPGA可編程邏輯設計和應用程序軟件設計，可以采用XILINX提供的Plat-formStudio和ISEDesignSuite設計環境。FPGA可編程邏輯設計采用VerilogHDL描述語言，實現UART、SPI接口、NANDFLASH管理、PWM輸出、浮點運算協處理等功能，并通過內部雙口RAM與POWERPC內核進行連接，另外還包含POWERPC系統所需的譯碼邏輯。在設計UART邏輯時，按照協議包形式進行解碼，只接收約定的協議包(例如以0xEB90為包頭，長度20字節)，接收到完整的包后，則置出接收標志，處理器查詢到接收標志后，從指定的單元取出數據包即可。該解包方式不占用處理器資源，因此對于無人機應用中串口傳感器數量多的特點，可以極大提高應用軟件的執行效率。
3結論
SOPC技術是IC設計的發展方向，本方案給出的基于SOPC技術的微型無人機飛控計算機設計方案，在某型MUAV中替代了基于PC104的方案，其體積質量不到原來的十分之一，運算性能卻遠高于原方案。事實證明，該設計方案切實可行。
作者：景濤馬新剛單位：海軍裝備部飛行自動控制研究所
計算機畢業設計論文:壓瘡管理的計算機設計論文
1《壓瘡治療監控記錄表》計算機設計
病人情況：姓名、病區、床號、年齡、性別、住院號、入院時間、出院時間、診斷等項目。壓瘡發生部位及受損面積；分期及性質；時間、護士簽名；將壓瘡好發部位示意圖掃描在計算機系統上并按照解剖位置用編號標示，發生部位填寫示意圖相應編號。壓瘡分期及性質填寫序號①淤血紅潤期；②炎性沉潤期；③淺度潰瘍期；④壞死潰瘍期。壓瘡處理內容干預措施有：①翻身2h進行1次；②保持皮膚清潔干燥；③保持床位清潔；④減少局部壓迫；⑤氣墊床；⑥換藥；⑦敷貼；⑧健康教育等項目。
2臨床應用
新入院、轉入、病情變化時責任護士根據Braden評分標準對病人進行皮膚評估，護士用個人賬戶登陸“綜合信息平臺（內網OA）”。點擊計算機導航欄“護理專區”的《壓瘡風險評估與預防表》，新病人點擊“新建表”按鈕開始填寫，舊病人點擊“病人姓名”繼續填寫。新病人填寫時，先填寫“住院號”，后點擊“提取基本信息”按鈕來提取病人基本信息，繼續填寫舊病人時，請分別點擊1個或者2個“添加行”來填寫相應的數據，將感覺、潮濕、活動力、移動力、營養、摩擦力和剪切力進行評分，計算機自動計分，根據評分情況采取護理干預措施即在“”中打鉤，輕、中度危險每周評估1次；高度、極度危險每天評估1次，做到班班交接。發生部位填寫示意圖相應編號；采取護理干預措施即在“”中打鉤，效果評價為未發生或發生。新病人填寫好表數據點擊“保存”即可；舊病人要是結束填寫數據，點擊“歸檔”。病人一旦發生壓瘡應立即填寫《病人壓瘡治療監控記錄表》和《病人壓瘡情況報告表》，按程序上報。院外壓瘡即填寫《病人壓瘡治療監控記錄表》，同時增加床旁護理時間，提高床旁執行力、家屬及陪護的配合程度。《壓瘡治療監控記錄表》其操作與《壓瘡風險評估與預防表》基本相同。在《壓瘡治療監控記錄表》中點擊“發生部位及受損面積”的下列行填寫發生部位及受損面積示意圖相應編號（可多選），壓瘡分期及性質填寫序號①淤血紅潤期；②炎性浸潤期；③淺度潰瘍期；④壞死潰瘍期。護理措施選項填序號。效果評價內容包括創面面積、性質（干、濕）、顏色變化情況。每天護士長查房時將新入院、轉入、病情變化時，輕度危險、中度危險、高度危險、極度危險分別填寫在“護士長評估記錄表”上，護士長不上班時由主班護士填寫。護士長用個人賬戶登陸“綜合信息平臺（內網OA）”，點擊計算機導航欄“護理專區”，《壓瘡風險評估與預防表》《壓瘡治療監控記錄表》進行查詢病人情況填寫、壓瘡危險因素、護理干預措施是否符合要求并簽名。科護士長每天上班時用個人賬戶登陸“綜合信息平臺（內網OA）”，點擊計算機導航欄“護理專區”的再分別點擊《壓瘡風險評估與預防表》《壓瘡治療監控記錄表》查詢全院各科室壓瘡發生的高危人群、院外帶入壓瘡病人分布情況，根據分布情況有針對性深入臨床進行督導，填寫護理部審核意見并簽名。將病人情況、壓瘡危險因素、壓瘡發生部位及受損面積、壓瘡分期及性質通過電腦錄入后在《壓瘡風險評估與預防表》《壓瘡治療監控記錄表》自動形成表格，且通過有線的方式組成局域網絡形成各項數據，進行有效的壓瘡管理。
3體會
3．1為預防壓瘡環節管理和科研提供理論數據新入院、轉入、病情變化時，責任護士根據Braden評分標準對病人進行皮膚評估，登陸“綜合信息平臺（內網OA）點擊《壓瘡風險評估與預防表》、將感覺、潮濕、活動力、移動力、營養、摩擦力和剪切力進行評分，計算機自動計分，使得評分結果更加真實可信，壓瘡的部位、受損面積、壓瘡分期及性質客觀，同時可以查詢壓瘡的部位、壓瘡分期等數據，為壓瘡管理提供科研依據。
3．2促進醫、護、患關系和諧對院外帶入壓瘡及難免壓瘡啟用《壓瘡治療監控記錄表》，責任護士每天對高度、極度危險病人評估1次，通過對病人壓瘡的評估，根據風險評估結果制訂相應的防范措施，并在實行措施的同時，與主管醫師及家屬保持良好溝通，對其進行健康宣教，進一步加強護患交流，改善醫、護、患關系，促進醫、護、患關系和諧。
3．4提高護士工作效率責任護士根據評分情況填寫采取護理干預的效果。即在采取護理干預措施前“”中打鉤；護士長查詢病人情況填寫、壓瘡危險因素、護理干預措施是否符合要求；科護士長查詢全院各科室壓瘡發生的高危人群、院外帶入壓瘡病人分布情況，根據分布情況有針對性地進行督導，減少手工填寫時間。
3．5為臨床護理工作提供依據護士、護士長嚴格按照風險評估制度的要求，按時做好對病人的壓瘡評估及預防。有效的做好對高風險人群的管理及上報工作，壓瘡病人出現護理疑難問題時應及時組織專科護理會診，利用醫院的品質資源，發揮專科護士和臨床護理專家的作用，采取有效的護理措施。
作者：陳開珠鄭素珠謝麗琴許麗麗單位：南京大學計算機科學與技術系
計算機畢業設計論文:課程群計算機設計論文
1研究方法
采用多維分析法和時空分析法。多維分析法認為，事物有若干性質，并由這些性質構成，分析事物的變化和發展，就是分析事物的性質。作為一種方法，其將對事物的分析等價為對事物多質的分析，沒有交叉互質的一個性質就是一個維，對事物多質的分析方法就是多維分析。任何事物都擁有自身的時空，事物性質的變化都必然是在事物的時空內變化和發展，對事物性質分析最本質的方法就是在時空維上的分析。以計算機設計課程群為例，從時間維來看，問題分階段逐步展開、逐步解決。分階段即分程序設計課程、面向對象程序設計課程、數據結構課程；逐步則是指從簡單到復雜，從語言到程序閱讀，再到程序設計的過程。在時間維上，程序設計問題的解有一個重要的觀察點，即程序閱讀。從空間維來看，程序設計＝數據＋算法＋語言。其中，數據＋算法為程序設計的核心［1］。空間維是兩維的，即數據維與算法維。程序設計課程解決離散數據與結構化算法的設計問題，面向對象程序設計課程解決對象數據與對象互動算法，數據結構課程解決數據結構與算法。算法是數據的操作過程。計算機設計課程群中的課程數據形態具有差異，算法是對其一定形態數據的加工。從空間來看，程序設計問題的解有兩個重要觀察點：數據和算法。
2時間維分析
程序設計問題在課程群的時間維上，一般都能體現從簡單到復雜。在數據上從簡單的無結構數據到有結構的數據，從簡單的無操作數據到有操作的對象數據。在程序設計上，從不可分解問題的簡單設計到可分解問題的復雜設計，從語言學習到程序設計學習。程序設計問題解在課程群各自獨立的課程的時間維上，沒有得到足夠和充分的展現，嚴重影響了學生對問題的認識，以至于學生無法掌握程序設計能力。如同要有充分的文學閱讀，才能為文學創作奠定基礎，由于程序設計的復雜性，從語言學習再到程序設計學習，才會使程序設計學習簡單化，程序設計問題解的學習也是能力的學習，而非理論知識系統的學習，需要有能解決實際問題的經驗。經驗分為直接經驗和間接經驗，程序設計的間接經驗是他人設計的程序。閱讀程序就是學習程序設計的間接經驗。閱讀程序作為程度設計的重要過渡橋梁，使學生在符合認識與學習規律的條件下，充分掌握程序設計能力。程序設計的學習過程劃分為：語言、程序閱讀、程序設計。在解程序設計的過程中，將程序閱讀作為新的觀察點和分析平臺。程序閱讀就是對已知程序或程序段的閱讀，程序閱讀又分為3個步驟：理解程序結構、模擬計算機執行程序、上機驗證。程序閱讀有3種層次：及時種是能讀懂程序中所有語句和數據，這是基礎層次，是其它層次掌握的條件和前提，屬于計算機語言；第二種是能讀懂程序設計中的技巧和方法；第三種是能讀懂程序設計中的設計思想［2］。
3空間維分析
3．1課程群的解空間與各課程的子空間
計算機設計課程群的解空間可即程序設計解空間分解為：結構化的程序設計課子空間、面向對象程序設計課子空間、數據結構課子空間，如圖1所示。計算機設計類課程群的解空間與它的三個子空間是整體與部分的關系。因此，一方面課程群的解空間由3門課程的解空間構成。另一方面課程群的解空間具有抽象性和普遍性，3門課程的解空間呈現泛化。課程群的解空間具有程序設計最本質的意義，對課程群中各門課程有著本質的指導意義。課程群的解空間有數據維和算法維，程序設計課的解空間是由離散數據維和結構化算法維構成；面向對象程序設計課的解空間由對象數據維和對象互動的算法維構成；數據結構課的解空間由結構數據維和結構數據的算法維構成。程序實質就是對已知數據進行加工得到結果數據，是數據與加工過程的相互作用。相比較程序設計解的二維而言，數據維是處于主要和核心位置，程序設計就是圍繞數據的加工處理。程序設計課與面向對象程序設計課的加工處理方式有所區別，程序設計采用結構化的處理方法，如順序結構、選擇結構、循環結構；面向對象程序設計采用對象方法，如繼承、事件、多態等。對數據的分析至關重要，離散數據是與運算是分離的，主要分析數據的形態，即常量、變量、表達式。其中變量是重點，體現了數據與存儲空間的聯系；面向對象程序設計的數據是對象的一部分，即數據成員；數據結構程序設計的數據有結構，且重點在結構上。
3．2各課程的數據分析
在結構化的程序設計中，數據變量對應一個存儲單元，有三層含義：一是表達物理存儲單元；二是表達存儲單元的存儲內容；三是存儲內容的讀寫性質。必須完整理解和掌握此3個含義。例：intx數據變量定義，分配一個存儲單元；x＝0；x＜＝10，數據變量體現存儲單元的存儲內容：x＋＋；cout＜＜x，數據變量讀寫反映了數據變量內容的變化。關于面向對象程序設計（C＃語言）的程序重點關注和描述對象數據成員的構成、內容變化和訪問限制。只有關注和分析有關聯的對象數據成員的關聯情況、對象數據成員與存儲空間的關系，以及與對象數據成員的一切有聯系的內容，才能實現對數據的掌握。在此基礎上，了解和掌握以數據為加工處理的算法過程，才合乎程序設計能力培養的邏輯［4］。數據結構（C語言）程序的重點是數據的邏輯結構及定義性描述。例如：順序表就是利用連續存儲空間的線性關系來實現連續存儲空間中數據元素的線性關系，只有先從數據的邏輯結構上理解，才能理解存儲實現，分析數據的物理結構以及兩者之間的關系，如圖3所示。數據定義是對實現數據邏輯結構的計算機語言代碼的描述，在算法設計之前須要有充分的分析、表現、描述，以使算法設計有依據和目標。在程序設計中，首先要分析數據，充分、、清晰地分析數據后，再作算法分析和設計。在數據與算法的二維空間中，基于數據加工處理的算法才會自然合乎邏輯地體現出其過程。
4結語
構建課程群的解時空，按時間維與空間維，重新組織和理解課程目標和任務，不失為一種新的教改思想和方法。構建計算機設計課程群的解時空，突破傳統的程序設計能力培養模式，還需其它環節的配套實施，如課件、教材、習題等，只有這樣才能有好的教學效果。
作者：楊正武單位：貴州財經大學信息學院
計算機畢業設計論文:專業與職業計算機設計論文
1專業與職業銜接的頂層設計
（1）更深入地掌握計算機技術基礎知識；（2）領導各專業新產品/作品或系統的開發與運行；（3）理解計算機技術發展對專業、職業乃至產業的重要性與戰略影響。大賽旨在促進培養具有更好的計算機技術基礎知識、能領導專業作品創新開發與運行、能勝任職場組織管理并且具有社會責任感的設計師。大賽的創新性貢獻是使學生通過對參賽作品的開發與運行，用項目生命周期管理步驟（見表1），把職業工作所需具備的知識、能力和素質分解整理，使之成為整個參賽過程必須展示和經歷的環節。這些環節要細化到可以直接觀察到學生的表現行為、創新能力、學習能力、組織能力的程度，可以作為學生學習效果及其職業銜接程度的測量依據。在“如何做”方面，文科計算機教指委首先采用了建構主義教育理論，提出大學計算機技術相關教育教學的內容結構、課程結構、知識點結構，并通過“兩個文件”指導參賽作品開發的實施方法。這些文件從基本理念、培養目標、所涉及課程體系、知識能力構建、實踐訓練環境、教師能力和考核評估等各個方面指導文、史、哲、法、教、經、管、藝各學科的計算機技術教育的實踐。其他參與主辦的教指委也從各自學科類屬、辦學層次上規范了計算機知識教育和應用能力的培養目標，規定了大賽的作品背景、專業關聯、課程關聯、職業關聯和能力素質，這對各級各類高校計算機技術教學的指導示范作用不言而喻。
2大賽的特色打造
實事求是地說，目前國內面向大學生的學科專業知識技能競賽有160余種類，國外計算機知識技能競賽也有很多，其中以“ACM/ICPC程序設計競賽”最為著名，為了闡述我們的創意和特色，有必要對典型賽事進行分析。
2.1ACM/ICPC程序設計競賽剖析
ACM/ICPC競賽要求學生以團隊的形式代表學校參賽，每隊由3名隊員組成，每位隊員必須是入校5年內的在校學生，最多可以參加2次全球總決賽和5次區域選拔賽。比賽期間，每隊僅有1臺電腦，需要在5個小時內使用C、C++、Pascal或Java中的一種語言編寫程序解決8或10個問題（通常區域選拔賽設8題，全球總決賽設10題）。程序完成之后提交裁判運行，運行的結果會被判定為“正確”或“錯誤”并及時通知參賽隊。有趣的是，每隊在正確完成一題后，組織者將在其位置上升起一只代表該題顏色的氣球。的獲勝者為正確解答題目最多且總用時最少的隊伍。每道試題計時將從競賽開始到試題解答被判定為正確為止，其間每一次提交運行結果被判“錯誤”將被加罰20分鐘時間，未正確解答的試題不計時。例如：A、B兩隊都正確完成兩道題目，其中A隊提交這兩題的時間分別是比賽開始后1小時和2小時45分鐘，B隊為1小時20分鐘和2小時10分鐘，但B隊有一題提交了2次。這樣A隊的總用時為3小時45分鐘而B隊為3小時50分鐘，所以A隊因總用時少而獲勝。與其他計算機程序競賽（如國際信息學奧林匹克，IOI）相比，ACM/ICPC競賽的特點在于其題量大，每隊需要5小時內完成8道題目甚至更多。另外，一支隊伍3名隊員卻只有1臺電腦，使可用時間顯得更為緊張。因此除了扎實的專業水平、嫻熟的程序語言能力、高效正確的算法推演外，良好的團隊協作和穩定的心理素質同樣是獲勝的關鍵。一個問題曾經困擾筆者多年：在ACM/ICPC競賽中，為什么公認的世界計算機技術教學科研名校，如MIT、StanfordUniversity、UCBerkeley、CMU等，表現不如中國和俄羅斯的高校？根據多年的跟蹤和對其賽事的分析，筆者認為：在美國乃至整個北美，總的大學教育理念是培育學生的創造性思維和從事開創性工作的能力，其整體教育體系是不贊成學生做大量重復性工作的。美國更注重培養學生研究性學習和集成性創新的能力，ACM/ICPC競賽雖然提倡創造，但歸根結底強調的是解決問題的能力，而原始創新創意、持續學習和創新的能力卻無從體現。可以說ACM/ICPC競賽雖然要求很高，但它仍然屬于單項知識技能的競賽，它對學生的要求和訓練仍然不夠。這大概就是為什么美國學生在參加此類競賽中成績乏善可陳卻又持續產生了大量頂級計算機科學家和工程師的原因吧！
2.2大賽的特點
ACM/ICPC競賽雖面向高端，但也有不夠的一面。而國內眾多面向大學生的學科專業知識技能競賽雖然很多，但體現綜合性、創新性、實踐性、持續性和兼容科技知識與人文精神的依然極少，而這也正是中國大學生計算機設計大賽的獨到之處。具體表現如下：（1）綜合性。首先是過程的綜合性。作品生命周期表明從作品創意到完成，基本預演了職業工作中從產品創意到完成的過程，訓練了學生CDIO（構思conceive、設計design、實施implement和運行operate）的能力。其次是內容的綜合性。大賽鼓勵參賽學生跨學科組隊，大賽的競賽規則也有利于技術和藝術俱佳的作品脫穎而出，從而促進學生智育和美育的協調發展。（2）創新性。大賽僅設參賽作品類別，不規定作品功能、效用和場景，由學生根據學習生活、研究實踐的感悟和發現，針對技術、管理、經濟、社會、文化等問題提出創意，既實現了海納百川、才思泉涌，又做到了推陳出新、針砭時弊。即使是命題創作，所謂的命題也僅僅指定當前自然或社會的某個焦點，如奧運、水、綠色與環保、運動與生命等。（3）實踐性。與單純的創新創意不同，大賽強調的是謀事的靈感，而參賽作品要求是可以運行、表達、運用的成品。這就要求學生不僅要謀事，而且要做事，從而不得不掌握謀事與做事的本領，實現學習與工作、專業與職業的銜接。（4）持續性。主要體現在不以大賽成績定成敗。大賽所設置的各環節促進了組織者與參賽者，作品評價者與作品作者，作品展示者與觀賞者之間思想的交流和觀點的交鋒；促進了參賽學校、學生、指導教師相互之間的學習、借鑒和欣賞。這不論是對作品的改進、創作機制的完善，還是學生學習目標、職業目標的明確，乃至對教師教學方式方法的創新、培養指導過程的管理，都發揮著持續的促進作用。從這一點來說，任何參賽師生，都有持續發展的空間，都會從大賽中持續受益。（5）科學技術與人文精神的兼容性。從學生成人成才的目標出發，必須兼顧科技知識與人文精神的培養。歷屆大賽命題或結合自然社會與經濟文化熱點提出參賽作品藝術表現的目標和數字化渲染的目標，或把民族民俗等元素指定為數字媒體創作的主題，或引導學生針對經濟實體的實際運營構造計算機輔助平臺，或要求學生就文教組織管理等問題提出并實踐解決方案，這些都很好地貫徹了培養目標。此外，大賽還打造并維護了以下重要特點：（1）客觀性。上述多方面的特性同時也決定了作品評優的艱巨性。為了維護客觀性，大賽始終堅持現場總決賽，通過作者現場運行作品和答辯，評委確認其原創性；特色作品通過現場展示接受公開檢驗并實現相互學習和交流；評委通過現場公開點評傳達評審觀點和作品的內涵。（2）可操作性。為了充分發揮參賽學生的能力，從本質上體現競賽的公平公開公正，必須持續、、翔實地公告競賽的規程、范圍和流程節點。因此，歷年大賽都會通過清華大學出版社、中國鐵道出版社等知名出版社正式發行《中國大學生計算機設計大賽參賽指南》。該書介紹大賽要求、主題及辦賽細節，其中登載的以往作品為持續創新提供了接力棒。2014年大賽與百度合作建立了覆蓋面更廣的作品鑒賞平臺、評審平臺、素材存檔平臺，這不僅提高了辦賽效率，也提高了參賽學校組織創作的可操作性。（3）教學相關性。大賽發展為多個教指委聯辦的重要目的，就是推進“高等學校創新能力提升計劃”在計算機技術相關專業和課程教育教學中的落實，發揮各教指委對教育教學問題的指導咨詢作用。大賽設置基本知識測試，力圖貫徹《高等學校文科類專業大學計算機教學要求》和其他教指委就各自學科類屬、辦學層次制定的培養目標規范；評委審核作品的設計文檔時，力圖體現職業工作中對設計師通行要求(CDIO)的CD部分；大賽堅持現場調試演示作品，力圖體現職業工作中對設計師通行要求(CDIO)的IO部分。至此可見，大賽事實上已建立與幾乎所有學科的計算機教育教學的直接關聯。（4）服務相關性。借助大賽平臺，組織方在賽場外因地制宜、因人而異、因時而異地組織了學術報告、企業參觀、企業招聘等活動，直接服務于參賽師生。
2.3大賽的意義
大賽設置的考試、陳述、調試、演示、審查、答辯等環節，尤其注重對以下3個方面的能力培養：（1）對學生項目能力的培養與檢驗。把項目實踐作為專業和職業銜接的要點具有兩個方面的意義：其一，專業教育的目標是培養學生成為合格的職業實踐者，而參賽作品開發項目要求在特定的資源約束下實現特定的構思，使學生具有身臨其境的職場體驗；其二，專業教育的過程是使學生把學到的內容應用于職業實踐，因此，專業教育不僅要求學生對技術基礎知識有更深刻的理解，更需要創造必要的環境和方法幫助學生理解職業實踐并且學習其中的思維、能力和行為，而參賽作品開發項目從多個方面為這樣的銜接提供了保障。（2）大賽對學生綜合應用能力的培養與檢驗。我們認為，中國大學的計算機教育所面臨的挑戰不僅僅是簡單的加強基礎、拓寬口徑或增強單項實踐能力的問題，它是教育的發展與科學、技術、工業工程實踐和文化素質發展不協調所帶來的問題，同時它還面臨社會信息化與經濟國際化的問題。因此，計算機知識教育的改革需要整體考慮，探索一體化的能力提升和擴充方案，而以項目競賽促進教學改革必然是一個可行的途徑。（3）大賽對學生學習能力的培養與檢驗。建構主義認知觀認為：應該使外在客觀的知識結構通過學生積極主動地運用與重組而內化為認知結構。因此學習者的學習過程同時包含兩方面：對新信息的意義建構和對原有經驗的改造與重組。大賽參賽指南要求學生以命題或創意為引導，以作品研發、運行、維護和廢棄的全生命周期為背景環境，建立相互支撐和有機聯系的知識體系，讓學生主動地學習和實踐知識，這無疑提高了學生的學習能力。此外，大賽還有利于創新創造能力、團隊協作能力等眾多能力的培養與檢驗。
3結語
筆者根據自己參加大賽具體工作和長期從事計算機相關課程教學的體會，從學生成人成才的規律、高等教育大眾化背景下專業與職業銜接的要求、建構主義認知觀出發，闡述了大賽競賽程序、內容和形式設計的初衷，分析了大賽各環節對學生能力素質培養的作用、與計算機課程及專業教育教學各環節的相關性，希望能進一步改進、完善和壯大這個特色鮮明、效果顯著的賽事，進而改進我國高等學校各學科專業的計算機教學，提高人才培養質量。
作者：韓忠愿單位：南京財經大學信息工程學院
計算機畢業設計論文:功能屬性下的計算機設計論文
1作品的功能屬性定位
1.1傳播功能的定位
數字媒體首先仍是媒體，不同于傳統媒體的只是將媒介進行了電子化，當然在電子化的過程中也創造了一些新的媒體形態，如計算機游戲、虛擬現實等，但從傳播的形式與效果上判斷，其最終仍是從屬于媒體的范疇。“傳播學之父”威爾伯·施拉姆將媒體的功能分為政治功能、經濟功能與一般社會功能，其中每一項都在強調媒體存在的意義。在大賽作品中，強調最多的是媒體的一般社會功能，諸如公共認知的傳達、社會規范的宣傳以及帶有定制屬性的信息組織等，還有一部分是建立在社會功能之上的大眾娛樂。以2013年第六屆大賽為例，該輪大賽的主題設定為“水”。在參賽作品中，半數以上的作品以直接的手法宣傳水的重要性及如何以環保的方式節約用水。這一定位本身沒錯，但在其功能層次上，只是挖掘了及時層社會功能，而經濟功能和政治功能的挖掘仍存在很大空間。所以雖然大賽中最終也有以定位環保的作品獲得了一致好評，但在此，筆者以北京體育大學的DV影片《上善若水》這一作品的功能定位為例來提醒大家，切不可忽略功能空間的挖掘與拓展。該作品講述了挪威交流生Vik（文思芮）來到中國，親身感受中國文化魅力的故事。片中挑選了書法、太極拳以及茶道這些中國文化中的典型，將水的概念融入其中，展現筆鋒的剛柔并濟、招式的有形無形、茶道的包容無事。作品換一個視角，以水為切入點，深入淺出地講述了博大精深的中國文化。《上善若水》作品畫面如圖1所示。
1.2受眾人群的定位
媒體用于傳遞信息，所傳播的內容及其表現形式自然在傳播之初就已設定，而不同的年齡層、教育背景甚至性別，在接受消化信息上都存在著很大差別。因此，內容與形式的設定需要以受眾人群為基礎，換言之，好的作品必然要有精準的受眾人群定位。但這一問題在學生現場答辯時卻總是得到相對含糊的答案。很大一部分學生都將自己作品的受眾人群界定為一個非常廣泛的人群，甚至根本沒有界定。這顯然是在創作之初，學生未能做到更為細致的工作。同樣是在第六屆的大賽中，受到好評的作品在定位方面明顯做得非常突出。如中南民族大學的計算機動畫《瘋狂的水滴》，其人物造型、場景繪制包括敘事方式，都明顯是針對青少年這一人群。該動畫以詼諧的手法夸張地講述了城市自來水管道的破壞力，進而讓青少年在娛樂的同時受到了安全教育。相對而言，一些交互媒體類的作品在受眾群定位上的問題比較突出，特別是其中的電子雜志類作品。多數作品使用工具所提供的模板進行創作，在用色與布局上考慮不多，仍停留在內容堆砌上，很難在特征表現與特色人群上有更好的發揮。
2作品的實驗屬性定位
計算機的創作具有較強的虛擬屬性。與受限于實體材料的加工過程不同的是，學生在計算機創作過程中具有更自由的主觀性，亦可以融入更多的創作意圖，這便是作品的實驗屬性。相較于直接明了的功能屬性，實驗屬性對作品的要求更高。如果說具有了功能屬性的作品主要面向大眾的話，那么具有實驗屬性的作品則是明確地將受眾瞄準了專業人群。正如獨立電影與獨立游戲分別引領著商業電影與游戲領域的創新探索一樣，實驗屬性的作品更具有前瞻意義。大賽面向全體大學生，單純強調實驗作品確實要求太高。因此，可在保留功能屬性的基礎上，適當加入一些實驗屬性，使作品在深度上多一些表現的空間。在第七屆大賽中，來自北京語言大學創作的DV影片《公路》（如圖3所示）在實驗屬性中可堪稱代表之作。該片采用具有象征意義的超現實主義手法，圍繞生命、責任與選擇展開探討。將公路類比為高速發展的經濟，而在發展中人性本來的善良與正義卻似乎被蒙上了一層陰影，變得越來越模糊，越來越遙遠。該片通過童年回憶與“夢境”一般的超現實空間交織，展現了一個男人在生命的責任面前從逃避到勇敢面對的轉變。其自我救贖的過程，最終給予了觀眾正視自己內心和對生命負責的勇氣。特別值得分析的是，作者在片中大量使用了貼近地面的移動鏡頭，這一不同于常人視角的公路表現手法，既突出了車或是開車的人在公路上的快速行進，又給人以很強烈的視覺壓抑感，這正是作者想表達的觀點與營造的氣氛。這一富有實驗的表現技法，充分體現了作者專業上扎實的功底與靈活的創作技巧。在表現手法上多加入一些實驗元素可以使作品更具靈性。這也是作品的創新和價值體現。學生應以此為出發點，探索更多的表現技法與技巧，通過實踐形成具有指導意義的經驗，最終傳遞到商業作品中，使作品的價值被更好地放大。
3結語
無論是作品的功能屬性還是實驗屬性，其最終都是創作者自身意圖的體現，只是在形態上因其創作借助計算機，自然需要遵守計算機的約束。另一個不容忽視的問題是，計算機自身的軟硬件環境與應用領域仍在發展，故由其為工具創作的作品在功能屬性與實驗屬性上，也必將同步前行。
作者：嚴寶平單位：南京藝術學院傳媒學院
計算機畢業設計論文:通用型列控系統的計算機設計論文
1安全計算機平臺硬件結構改進
信號系統包括地面系統與車載系統，車載設備是以一個安全計算機擴展開的，而地面系統則包含多個基于安全計算機的設備，系統功能多，結構復雜，具備典型性．因此，本文以CTCS－3地面信號系統安全計算機平臺簡化方案為例．該方案的硬件平臺也可以較少修改移植于車載信號系統．
1．1信號系統實施方案基于分布式原則，將CTCS－3級信號系統分為核心主機部分和遠程外設（車載設備也作為遠程外設）部分，如圖1所示．①核心主機部分基于核心主機型配置的安全計算機平臺實現，放置于目前信號機械室內，支持目前無線閉塞中心（RBC）、臨時限速服務器（TSRS）、計算機聯鎖（CBI）和列車運行控制中心（TCC）的核心控制邏輯，以及與臨時限速服務器（TSRS）、計算機聯鎖（CBI）相適應的人機界面（DMI）的功能．②遠程外設部分基于遠程外設型配置的安全計算機平臺實現，盡量靠近現場控制對象，確保遠程外設和現場控制對象之間的硬連線盡可能縮短．遠程外設支持計算機聯鎖通用數字量輸入或輸出功能；軌道電路通用數字量輸入或輸出功能，智能輸入或智能輸出功能；軌旁電子單元（LEU）通用數字量輸入或輸出功能，智能輸入或智能輸出功能。
1．2系統的具體實現針對列控系統這樣的安全苛求系統，提高性和安全性的最直接辦法就是采用硬件冗余結構，但這樣會加大共因失效的概率．因此，為了降低整個冗余結構的失效率，應遵循差異性結構的設計原則，在物理、功能及流程三方面，保障各通道、模塊之間或系統功能之間存在充分獨立性．本設計采用硬件／軟件差異性設計原則．通過硬件上選擇不同處理器架構，同時選擇不同的操作系統、不同的編譯器、不同的編程語言及開發環境，從而降低共因失效．改進的安全計算機平臺基于2乘2取2結構，如圖2所示．圖2主要分為3個部分：邏輯處理單元（LogiProcessingUnit，LPU），外部設備管理單元（Pe－ripheralManagementUnit，PMU），容錯和安全管理單元（FaultTolerantandSafetyManagement，FTSM）［6－7］．其中，邏輯處理單元由2組共4個LPU構成，每2個LPU構成1組2取2結構的一系，兩系構成2乘2取2結構．每一系2個LPU一個基于X86架構，另一個基于PowerPC架構．容錯和安全管理單元由2個或多個FTSM構成，在滿足安全性的前提下，優先選擇2個FTSM的方案，即2取2（1－out－of－2，1oo2）結構的FTSM方案，2個FTSM一個基于ARM架構使用C語言實現，另一個FPGA使用VeriLogHDL實現．外部設備管理單元由2組共4個PMU構成，每2個PMU構成1組2取2結構的一系，兩系構成熱備（2乘）2取2冗余結構或并行2取2冗余結構．每一系的2個PMU一個基于X86架構，另一個基于PowerPC架構．根據上述信號系統的功能分析，通用安全計算機平臺應可以配置成核心主機型配置、遠程外設型配置兩種形式，見圖3和圖4．典型的核心主機型配置包括邏輯處理單元、外部設備管理單元、容錯和安全管理單元3個部分及安全通信內網VCIN．典型的遠程外設型配置時，包括外部設備管理單元、容錯和安全管理單元兩個部分及安全通信內網VCIN。
2安全計算機平臺軟件結構改進
由于列控系統采用不同軟件來實現不同的功能，要將幾臺設備完成的功能集成到一臺設備，在時間上和內存上需要對各任務進行隔離，使得同一時間只有特定的任務在特定的內存中運行．這樣在邏輯上沒有破壞現有控制系統的結構，只是在硬件上運行于一臺計算機中，能夠在完成規定功能的基礎上減少硬件的投資并提高了安全性．本文采用時空隔離的方法來實現通用型安全計算機平臺軟件的集成，并且基于實時操作系統來開發，在便于維護的同時還可以提高軟件的性和穩定性．1）時間隔離方面，采用了兩級調度結構，如圖5所示．底層使用時間片隔離的方法使子系統間不能相互干擾；上層在子系統內部使用實時調度算法以提高系統的效率．測量時間并計算參數時需要使用松弛迭代的路徑測試方法，并利用VxWorks操作系統提供的時間功能．2）空間隔離方面，也采用了兩級調度結構，如圖6所示．底層使用MMU的功能對各子系統設置獨立的地址空間，使得子系統間不能相互干擾；上層在子系統內部使用改進的動態內存分配算法best－fit，大塊內存和小塊內存的分配方式不同，以提高系統的效率并減少碎片化。在內存管理上，采用兩級內存管理來提高內存的使用效率和管理的實時性．子系統內部采用改進的大小內存塊的best－fit算法進行動態內存管理，保障了內存分配的實時性和低碎片性．在子系統間采用基于MMU的頁內存管理方式，保障了實時性和隔離性．
3安全計算機平臺實驗驗證
3．1硬件結構驗證
3．1．1安全性指標計算本文采用挪威工業科技研究院（SINTEF）開發的PDS（基于計算機的安全系統）方法對改進的硬件結構安全性指標進行計算，該方法遵循IEC61508標準體系的相關規定和結論．計算過程在本文中不再贅述，詳細步驟可參見文獻［9］．量化指標用每小時危險失效的平均頻率（AverageFrequencyofaDangerousFailurePerHour，PFH）來表示．PFHSYS表示系統每小時危險失效的平均頻率，其中有6項參數是未定的：診斷覆蓋率DC，冗余結構修正因子CMooN（M－out－of－N，表示“N取M”；M≤N，均為自然數），失效率λ（FTSM單板的失效率為λFTSM），遠程外設配置個數i，功能測試時間間隔τ，共因失效因子β．其中共因失效因子β根據計算，在本文中取1％．為了簡化并考慮到經濟效益，FTSM冗余結構采用loo2．而遠程外設配置個數與實際應用相關，不能通過技術等手段限制．PFHSYS是通過計算共同提供安全功能的所有子系統的危險失效概率，并把這些值相加．用PFHL、PFHP、PFHR分別表示邏輯子系統、外設管理子系統及遠程外設的每小時危險失效的平均頻率，相加得出下式。
3．1．2硬件結構實驗驗證圖8硬件實驗平臺Fig．8Hardwareexperimentplatform在實驗室以核心主機的安全計算機平臺為架構搭建的測試平臺，采用COTS的硬件和軟件資源．搭建一系1oo2結構邏輯處理單元和一系1oo2結構的外部設備管理單元，以及1個1oo2結構的FTSM如圖8所示．搭建安全計算機硬件測試平臺，先進行邏輯處理單元和FTSM的功能的測試，然后進行外部設備管理單元的安全通信功能測試．1）內部安全通信功能實驗．具體實驗方法是兩臺PU機向ARM、FPGA發送測試數據，通過PU機觀察ARM、FPGA返回的數據．以驗證PU機、ARM、FPGA的之間安全通信幀結構的具體功能．如圖9所示，實驗返回了兩組數，通過地址標識判斷，FPGA的返回數據為：00000b0d0000aaaa99dadf6bdc757674．ARM的返回數據為：00000b0e0000aaaa00c466f2c19247e4．前2字節為序列號，接著2字節為地址標識，接著4字節為數據位，8字節為通過計算前面8字節數據所得64位CRC檢驗碼．這兩組校驗碼均與通過Mi－crosoftVisualC＋＋6．0計算的結果相一致．由序列號的定義、地址標識的定義和CRC檢驗碼計算結果可知，ARM、FPGA返回的數據正確．本次實驗驗證了ARM板、FPGA板的序列號生成功能、地址標識功能、CRC檢驗編碼功能的正確性．2）容錯和安全管理實驗．FTSM的工作流程是：首先通過內網與2臺PU機連接，FTSM上電啟動后等待PU1、PU2兩臺PU機的數據．然后對接受到的2臺PU機數據進行數據解幀，CRC校驗檢查、地址標檢查、兩機數據時序約束、兩機數據比較、序列號檢查等數據正確性檢查．對上述結果進行組幀輸出．下面進行FTSM的功能實驗：具體實驗方法是PU1、PU2分別在下述6種情況下向FP－GA、ARM發送測試數據，在PU1、PU2上觀察FP－GA、ARM的返回數據，以驗證1oo2結構FTSM的功能，實驗結果如表1所示．表1中，實驗3與實驗2共同驗證了比較檢查功能和CRC校驗功能可以對正確與錯誤的輸入做出相應的輸出；實驗4與實驗2共同驗證了目標地址標識檢查功能和CRC校驗功能可以對正確與錯誤的輸入做出相應的輸出；實驗6與實驗1共同驗證了FPGA、ARM之間能正確通信，以及2取2結構正確性；實驗5驗證了時序約束功能．3）外部設備管理單元安全通信實驗．為保障外部設備管理單元的通信安全，對通信的數據采用監聽診斷，引入SPAN（SwitchedPortAnalyzer，交換端口分析儀）技術，通過實驗測試，驗證該技術既可以實現對數據監聽，又能應用到外部設備管理單元．實驗包括在Catalyst2950交換機中，實現第三方設備監控通信，以及自身設備監控通信，如圖10所示．第三方監控通信是A計算機向C計算機發送，在B計算機上，使用抓包獲取數據，能夠獲取源端口發往目標端口的鏡像數據．通過SPAN鏡像的數據與A發往C的數據一致，達到實驗預期效果，說明B計算機能監控A與C之間的通信，實現B計算機監督A計算機輸入輸出的功能．自身設備監控通信是使帶入口通信轉發功能的目標端口對應B計算機向源端口對應C計算機發送數據．在帶入口通信轉發功能的目標端口，抓包能夠獲取B發往C的數據．說明了目標端口既可以實現實數的輸入轉發，又可以實現對源端口的監控．
3．2軟件集成驗證
為了驗證提出的軟件改進，在CTCS－3列控系統中選取RBC，TCC，TSRS進行集成．其中RBC由3個任務組成：列車注冊、列車注銷和MA生成；TCC有一個任務：發送調度信息．TSRS由兩個任務組成：臨時限速提示激活和重復提示．軟件的時間參數（總周期和各子系統隔離時間）和空間參數（各子系統隔離內存大小）的確定方法如下．
3．2．1時空參數的確定時間參數有兩個，即分配給每個子系統的隔離時間和每個程序執行所需時間，隔離時間可以通過執行所需時間計算出來，而執行所需時間可利用軟件測試的方法和VxWorks的實時性來確定．因此，計算出RBC、TCC及TSRS的一個周期內分配的時間分別為220ms，44ms，44ms．空間參數利用VxWorks集成開發環境Work－Bench的memoryanalyzer工具，可知每個子系統的較大內存使用情況．再根據以下內存分配算法進行放大：1）已知任務內存集合｛Mi｜1≤i≤m｝為任務正常運行時所需要的內存大小．2）令ΔM＝min｛Mi｜1≤i≤m｝．3）以ΔM為基準對內存集｛Mi｜1≤i≤m｝進行歸一化處理，任務τi的內存Mi進行歸一化處理后的結果是ni．定義處理后的結果為｛ni｜1≤i≤m｝．4）計算｛ni＋ni＋1｜1≤i≤m，令nm＋1＝n1｝，取較大值N＝max｛ni＋ni＋1｝．5）計算出所需內存的總大小為L＝ΔM×N，劃分成N個ΔM大小的內存塊．這樣計算可得所需全部內存為60KB．從時間和空間兩方面都知道具體分配參數后，就可以編程實現．
3．2．2編程實現所采用的軟件平臺為VxWorks－cert，之后模擬RBC，TCC，TSRS的功能，并通過編程予以實現，觀察各子系統狀態如圖11所示。圖11中圖（a）～（d）表示正常情況下各子系統運行；圖11（e）表示在TSRS程序中任意行加入一個比較長的延時，使在分配的時間內不能完成功能．TSRS無法在分配時間內完成，沒有發送OK返回值，RBC、TCC沒有檢驗到OK返回值，輸出錯誤信息．圖11（f）表示在TSRS任意程序中任意行加入比較大的內存分配，使得分配給它的內存不夠使用．而由于內存出錯，TSRS無法完成任務，均輸出錯誤信息．實驗結果說明了通過編程實現RBC、TCC及TSRS的功能的可行性，達到了將幾臺列控系統設備的軟件功能進行集成的預期目的．該設計首先確定程序的最壞執行時間，然后計算出總周期和各子系統的隔離時間，按照所需內存安排靜態內存分配．圖11也證明了這種方法能夠保障程序在時間和空間的確定性，使其具有良好的安全性．
4結論
本文主要針對目前CTCS－3級列控系統安全計算機軟件和硬件的集成提出一套方案，包括基于差異性結構的硬件平臺以降低共因失效，基于兩級調度的軟件架構以實現時空隔離，并分別進行了理論計算和實驗驗證．實驗結論如下．1）利用PDS方法計算改進硬件結構的安全計算機平臺的安全性指標，在配置合適的參數條件下能夠滿足安全完整性等級SIL－4．并且通過實驗驗證了改進的硬件結構能夠實現內部安全通信、容錯和安全管理及外部設備管理單元安全通信的功能．2）提出軟件集成設計通過理論計算和軟件測試的方法，確定時間參數和空間（內存）參數，并通過編程實現RBC、TCC和TSRS的功能．程序運行結果表明在滿足基本功能的條件下，還實現預期的時間保護和空間保護的功能．
作者：鄭升曹源張玉琢景浩胡華單位：中國鐵路總公司運輸局北京交通大學軌道交通運行控制系統國家工程研究中心
計算機畢業設計論文:職業院校計算機設計論文
一、職業院校計算機設計類專業學生能力培養上存在的問題
（一）教材側重問題專業院校的教學目的不僅是要讓學生掌握好專業的知識技能還要讓學生有一定的動手操作能力，根據教育者提供的設計題目，想出更好地設計意圖，完成設計作品。
（二）教師授課內容問題教師的授課不僅要讓學生掌握好基本的軟件操作的知識，在學生的應用能力上還要很好的培養，不要讓學生照本宣科的學習而是好培養他們的創造性。
（三）課程設置問題在各類的計算機設計專業的院校都開設了這樣一些基礎的教學課程，將平面、立體、色彩這三個內容作為支撐設計教學的內容，但是在很多的學校都普遍存在一個問題，那就是理論不能夠與實踐很好的結合，這里的理論與實踐的結合是指：在課程的安排上是理論與實踐相結合的，但是在課程的學習上并不是理論與實踐相同步的。當開展實踐課的時候，有些時候是所學的知識不能運用到實踐中，有些實踐課程是實踐內容在課程上還沒學到，這樣的課程設計很難達到教學最初所要達到的目的，為教學的展開起到了事倍功半的反效果。分析和解決這些問題的關鍵就在于：一方面，要加強和完善理論與實踐的同步性；第二，要加強學生的動手操作能力與創造性。只有這樣計算機設計專業才能更好的發展，學生的能力也才能得到相應的提升。才能提高學生的社會競爭力。
二、計算機設計類專業學生基本能力培養內容和實現途徑
（一）學生基本設計能力培養的內容學生的設計能力要從各個方面來培養，例如：基礎知識的掌握，對設計圖中點、線、面的控制和培養、色彩的運用能力、綜合運用設計能力、創新能力等各方面來培養學生的專業運用計算機的能力。1.“三大構成”基礎知識的掌握。平面、立體、色彩這三大方面需要進行詳細的講解，學生也要認真的研讀，這樣才會減少在設計方面的失誤。2.“點、線、面”操控能力的培養。在設計的作品中，點、線、面是構成作品最基本的單位，因此要能設計好一個作品，給人眼前一亮的感覺，就要在這三個方面做到巧妙、熟練的運用，對這三個方面的運用要做到有針對性的分析，找出規律，這樣對學生完成作品很有幫助。3.色彩運用能力的培養。對色彩的運用，就是要在選擇顏色上多下功夫，還要考慮顏色的搭配，不僅要反映作品中所表達出來的情感基調，對作品中的細節也要有顏色上的把握。4.綜合運用設計手段的能力。引導學生將傳統的設計方法與現代的設計思路相結合，綜合的運用各種手段將作品呈現到好。5.外部設備應用能力的培養。提高學生運用其他設備的能力，運用其他的設備來完善自己作品中的缺陷已達到。6.創新能力的培養。設計的創意是作品的靈魂。當一個作品呈現在大家眼前時，人們最關注的還是創意，這就需要作者掌握的知識要廣泛，這樣才會讓設計者有豐富的聯想和設計創意。
（二）學生基本能力培養實現途徑1.重視學生基本能力的培養。計算機設計專業學生的基本設計能力培養是平面設計的起點，任課教師應當對學生的基本設計的課程給予高度的重視。2.有機融合設計基礎教學與設計應用教學課程的內容。教師應當注重加強自身的專業素質，及時的了解教學的進度，將課程的內容與實踐緊密的結合，做到講和練相結合。逐步提高學生的應用能力。3.充分利用學生的課余時間，組織好互動與交流。在學校中學生與教師要加強交流，開展興趣小組，加強師生間的交流與互動，使學生基本能力培養的有效補充。
作者：殷燕單位：保定市高級技工學校
計算機畢業設計論文:自主可控計算機設計論文
1自主可控計算機信號完整度設計
在自主可控計算機系統中，設置有種類較多的EMI信號，其信號敏感性較強，確保高速信號傳輸的完整性與性是系統設計的關鍵，直接關系著整個計算機系統作業的性與穩定性。影響計算機信號完整度的因素較多，如系統布局、疊層設計、內存信號布線、高速差分信號布線等。為此，在進行系統布局時，需要依托模塊化設計理念，依據電路功能進行模塊劃分，明確元器件布置區域，讓信號傳輸線盡量短，降低信號反射對信號完整性的影響，還應確保傳輸線路其阻抗匹配良好，復位電路與時鐘電路設置，應盡量與芯片位置距離較短，降低電磁輻射影響。在疊層設計過程中，需要依據系統布置狀況，采取PCB疊層設計方法，合理設置其層數，降低電路電磁所產生的干擾問題，為電路系統運行提供保障。在內存信號布線時，應將同組信號于相同布線層中視線中走線，加強長度匹配控制，采取蛇形線進行布置；在差分信號布線中，應盡量將其傳輸線等長設置，其布線形式采取平行布線方式，綜合考慮耦合原則，確保信號完整度。
2自主可控計算機軟件系統設計
為實現自主可控計算機具備自主知識產權，系統在設計中，其軟件均采取國產化軟件，具體而言，包括計算機操作系統、計算機應用軟件、計算機固件系統等。針對操作系統而言，為確保操作系統運行能力，對系統底層硬件驅動進行分析，確保操作系統可以有效對底層硬件機構執行有效驅動，確保系統可以運行穩定。因我國國產的軟件其時間較短，實踐應用仍需要進一步改善，其系統與系統之間的兼容性有待深入研究，需要在實際運行應用中及時發現軟件系統中存在問題，并予以解決。
3自主可控計算機設計成果測試分析
通過對自主可控計算機的硬件設計與軟件設計，通過研制組裝，最終實現了國產自主可控計算機研制。在樣機設計完成后，采取針對性測試軟件，分別對自主可控計算機的CPU、內容、硬盤及其他數據接口性能進行測試，并對其高低溫環境下運行狀況進行檢測。試驗檢測結果證明，該自主可控計算機U盤讀速度正常，硬盤讀速度正常，計算機主板與3A主板性能相當，該計算機在零下40℃-50℃環境中，均可以正常作業，此外，還對自主可控計算機進行了連續拷機檢測，充分證實了該自主可控計算機具備良好的穩定性工作能力，其可控性高，安全性好，未來應用前景廣闊。
4結語
自主可控計算機未來發展前景廣闊，本文重點對自主可控計算機的硬件系統與軟件系統設計進行研究，通過應用國產化部件，實現了自主可控計算機設計。經過試驗檢測發現，該設計成果具備良好性能，性能穩定且可控性高。相信隨著科技進步，其發展前景會更為廣闊，應用效果更佳。
作者：王慧軍單位：平頂山教育學院
計算機畢業設計論文:單板計算機設計論文
1硬件設計
1.1時鐘電路PowerPC模塊需要提供時鐘信號供MPC107，VME總線接口電路，以太網接口電路，串口使用，為減少時鐘種類，提高系統工作性，將32MHz作為基本時鐘，該時鐘提供給MPC107使用，在MPC107內部經鎖相環倍頻后產生64MHz時鐘分別供CPU和FPGA使用，MPC107提供3路32MHz的PCI時鐘分別供FPGA，以太網和VME總線接口芯片使用，在FPGA內部將32MHz時鐘分頻為16MHz時鐘供FPGA內部串口邏輯使用。25MHz時鐘供以太網接口電路使用。高頻時鐘信號在源端串接22Ω電阻。
1.2電壓轉換電路PowerPC模塊上的電源要求為MPC755內核電壓為2.0V，允許偏差為5%;PowerPC接口電壓為3.3V;MPC107，FPGA內核電壓為2.5V，允許偏差5%，接口電壓為3.3V;其他芯片均為5V或3.3V。2.0V、2.5V和3.3V的電源變換電路用DC－DC變換器JW1083實現。
1.3處理器電路PowerPC模塊采用MPC755，芯片的較高工作主頻為350MHz，核心頻率設定為256MHz。PowerPC通過橋接器MPC107訪問板內資源。主要集成以下功能塊:超標量處理器、32kB指令Cache和32kB數據Cache、1MB的L2Cache接口、128位寬內部數據通道，64位系統數據總線和L2Cache總線、32位地址線、64位數據線、整型數據類型有8，16和32位、浮點數據類型有32和64位。MPC755的主要特性有:每指令周期可以從指令Cache中取4條指令;每時鐘周期可以開始兩條指令執行;每時鐘周期可同時6條指令執行;大多數指令周期為單周期指令。MPC755有在系統測試和調試特性，JTAG接口可通過相應的硬件工具來測試數據處理。
1.4MPC107橋控制器MPC107PCI橋接器/集成存儲器控制器提供MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX處理器到PCI總線的接口。MPC107提供功能有:一個高性能的存儲器控制器，雙處理器的支持，雙通道DMA控制器，一個中斷控制器，一路I2O消息控制器，一路I2C接口和一個時鐘鎖相環電路。MPC107內部有配置寄存器，配置寄存器基地址為0xFEC00000。MPC107主要特性:存儲器接口是32位或64位數據寬度，頻率66MHz，支持SDRAM、8位，32位，64位BOOTROM、支持數據校驗，讀、更改、寫，ECC;處理器接口是處理器總線66MHz，支持第二個處理器、支持MPC6XX，MPC7XX，MPC74XX處理器、支持存儲器一致性、32位或64位數據寬度，32位地址;PCI接口兼容PCI2.1規范，32位PCI接口，操作頻率可達33MHz，提供5個PCI設備的仲裁電路，有校驗支持;還有2通道DMA控制器、消息管理單元、I2C控制器、可編程中斷控制器、集成PCI，SDRAM時鐘產生、可編程存儲器和PCI總線驅動。
1.5存儲器電路CPU模塊上設計有8位BOOTFlash存儲器、64位SDRAM存儲器、64位Flash。CPU模塊上MPC107內部實現PowerPC存儲器控制器，提供地址譯碼、數據處理周期訪問時序、SDRAM時鐘等來訪問存儲器。通過控制MPC107內部的一些寄存器來完成這些功能。PowerPC模塊提供64位寬度的64MB的SDRAM。SDRAM采用4片WED146S8030A實現，供電電壓3.3V，時鐘頻率100MHz。MPC107內置SDRAM存儲器控制器，提供SDRAM的時序控制邏輯，并可提供SDRAM的訪問時鐘，時鐘頻率設計為66MHz。PowerPC和PCI主設備均可訪問SDRAM。地址空間位于存儲器的低端0x0000000—0x03FFFFFF。訪問方式及時序控制可控制MPC107內部的寄存器來實現。啟動Flash采用容量為4MB，按8位工作方式訪問，芯片采用SM29LV256實現，工作電壓為3.3V。支持整片擦寫，扇區寫保護等。每個扇區支持100000次的擦寫周期。Flash操作按Byte方式來訪問和操作。啟動Flash地址分配在存儲空間的高端，地址空間為FFC00000H～FFFFFFFFH。用于PowerPC模塊的啟動，啟動Flash上駐留啟動程序，BIT測試程序，Flash在板編程程序和操作系統。Flash由8片16位存儲器組成，芯片采用國威公司生產的SM29LV256實現，工作電壓3.3V，設計容量256MB。支持整片擦寫，扇區寫保護等。每個扇區支持100000次的擦寫周期，Flash操作按64位操作。Flash存儲器用于用戶程序的儲存。NVSRAM容量32kB，數據寬度8位，芯片采用STK14C88－5C45M實現。
1.6定時器電路和中斷電路MPC107提供4路32位計數器，在定時器計數減至零時產生中斷，可用于系統定時或產生周期總斷。計數器工作時鐘為MPC107供SDRAM的輸入時鐘的1/8，精度±50×10－6;計數器0保留作為系統時鐘，其余3路計數器用作用戶時鐘，定時范圍為121ns～515s。PowerPC模塊上的中斷控制器由MPC107內部集成的可編程中斷控制單元(EPIC)實現，該中斷控制器采用OpenPIC體系結構實現，支持16級串行中斷。中斷控制器可根據中斷源的特點設置中斷的優先級和電平有效方式，中斷的優先級可以通過軟件進行設置。
1.7接口電路接口電路包括以太網通信接口電路、RS232接口電路、LBE總線接口和VME總線接口電路。PowerPC模塊提供1路10/100MB以太網接口，采用Intel82551芯片實現。接口采用RJ45頭雙絞線。10MB以太網雙絞線接口較大傳輸距離為185m。100MB以太網雙絞線接口較大傳輸距離為100m。以太網地址存于Flash中，通過軟件可以進行以太網地址的設定。兩路RS232接口電路采用FPGA邏輯實現，8位數據寬度，按8位方式訪問。提供兩路RS232串行通訊接口，串行接口的工作時鐘采用3.6864MHz，兩路串行接口采用三線制傳輸，用于與開發平臺的通訊，較大速率115kbit?s－1。LBE總線接口采用PCI總線實現，16位讀寫訪問，在FPGA中設計實現PCI－LBE橋邏輯，實現PowerPC模塊對LBE總線其他從設備的訪問。當LBE總線訪問超時(超時周期3.840μs)，報總線超時中斷。模塊采用UniverseII接口芯片實現VME總線接口，UniverseII主要特性包括:實現32位，33MHzPCI總線接口、內部集成大容量FIFO、提供可編程的DMA控制器、60～70MBit?s－1的VME總線傳輸速率、的VME總線地址和數據傳輸模式、功能強大的寄存器集、可編程PCI總線和VME總線訪問、VME總線系統控制器功能、地址監視器功能和Auto－ID。UniverseII提供VME總線超時定時器，當VME總線超時，報VXBERR有效，結束當前VME總線訪問。在FPGA內部設計實現VME總線接口訪問超時中斷，當訪問周期超過16μs，則總線超時中斷有效，點亮故障燈。
1.8控制邏輯電路控制邏輯由FPGA實現，采用Xilinx公司的XQV300芯片。主要實現以下邏輯控制功能:串行中斷控制邏輯、復位邏輯、看門狗控制邏輯、訪問Flash存儲器邏輯、訪問串口控制邏輯、離散量端口控制邏輯、RS232異步通信邏輯、LBE總線接口邏輯。
2軟件設計
系統軟件是系統硬件與應用軟件之間的橋梁，其為應用程序的開發提供支持。PowerPC模塊系統軟件包括系統引導程序，VxWorks實時操作系統，在板編程程序，PUBIT以及硬件驅動程序等。硬件系統通電后首先執行引導程序，引導程序根據離散量GSE#狀態，判斷顯示維護菜單，或者啟動應用程序，根據離散量DISin0狀態，判斷加載0#區應用程序或加載1#區應用程序。系統加電后在啟動操作系統之前，首先運行加電BIT(PUBIT)，對硬件資源進行檢測。PUBIT只包含產品的檢測，檢測結果存放于NVSRAM中，應用程序可通過函數讀到PUBIT的結果。用戶產品的硬件檢測在應用程序中完成，通過讀取系統軟件提供的PUBIT結果，應用程序可以獲得整個硬件資源的檢測信息。在板編程完成將程序或數據固化到Flash存儲器的功能，在板編程可通過串口實現。在板編程模塊由兩部分程序組成，分別駐留在為目標機和宿主機上，目標機上的程序完成固化數據的接收，Flash存儲器的數據的寫入，固化后數據的校驗，Flash測試代碼和的計算;該部分程序事先固化到系統中，當系統處于編程狀態時，啟動它運行。宿主機上的程序完成固化文件參數的讀取和固化數據的發送工作。
操作系統配置的功能包括:提供標準C/C++支持;提供文件系統以及標準輸入輸出支持;提供硬件初始化、信號量、消息隊列、例外處理等系統內核功能支持;提供系統緩沖區、雙向鏈表以及環型緩沖區等管理支持;提供網絡接口的WDB調試支持;提供核心硬件管理功能，包括系統存儲器、Cache、時鐘、浮點運算、網絡接口等的支持;提供多任務調度管理功能。設備驅動程序分為兩類:一類是操作系統工作必須的硬件資源的設備驅動軟件(BSP)，這些驅動程序必須與操作系統捆綁在一起，由操作系統統一管理;另一類是系統中其他硬件資源的驅動軟件，這些程序獨立于操作系統，以硬件支持庫的形式提供用戶調用。屬于及時類的驅動包括時鐘驅動、中斷控制器驅動、串行調試通訊接口驅動、網絡接口驅動等;屬于第二類的驅動包括Flash存儲器讀寫驅動，VME總線驅動程序，IO模塊驅動程序等。為保障程序的可移植性和兼容性，需保持底層驅動函數接口保持不變。
3結束語
本文介紹了基于PowerPC755芯片的單板計算機。以PowerPC755處理器為核心電路，MPC107為橋芯片，其他功能選用標準接口，高集成度芯片實現，內部總線采用標準32位PCI總線接口，底板總線接口采用標準VME總線接口，LBE總線接口。結構簡單、性高，提高系統整體性能和性價比，有較好的繼承性以及維護方便等特點。
作者：劉冰孫愛中單位：中航工業西安航空計算技術研究所第6研究室
計算機畢業設計論文:體驗式教學中的計算機設計論文
一、體驗式教學在計算機設計類課程上的應用類型
（一）情感體驗主要指計算機設計類的學生在開設專業課程之前“先入式”的對已有的好的設計作品及設計要素（線條、平面、空間）、環境、美術作品、圖片以及作品與用戶的交互性等感受體驗和美學認知的心理傾向的積累，在與這些事物經常性的接觸過程中，學生自然而然會對色彩、線條、平面、空間感、質感、構圖、作品效果的愉悅性等建立起簡單而樸素的認知和美學傾向，再加以正確的引導就可以形成正確的美學認知和專業素養，培養起正確的美學表達方式對后續的專業技能的培養起到很好的基礎作用，在完成設計作業或參與項目中就會帶有思維的活性，使作品具有靈性，而不是技法上簡單地模仿和機械地實現。
（二）形象體驗主要指學生們在課余時間里對老師所教授的對象具有形體上生動的認知和形象記憶[9]。把老師講授的各種軟件操作技法與實現效果對照，把電腦影像效果與真實客觀對象的仿真差距對照，這樣對知識點的接受就不會落入空洞的表述和抽象的記憶，與教師課堂講授的結合，大大突破有限學時的限制，利于對知識的理解成為鮮活的知識點的積累記憶，形成學生們豐富的專業知識儲備，利于作品設計實踐活動中獨立的創新思維的激發，而不是盲目地模仿。
（三）思維體驗是指在教學活動中教師不把自己的思維方式強加給學生，而是采取案例教學、組織討論等方式，從學生們所熟知的生活例子中引導學生們思考、討論[10]。在教學過程中，把思維發散開，然后逐個分析各種情況和方案，把思維聚合起來，篩選出優化的方案，在此基礎上提升出需要講授的知識原理，以學生的知識認知為起點往上提升的教學方法取代以老師的經驗認知往下灌的教學模式，讓學生體驗整個分析的過程，學生容易吸收結論，知識點記得活，能主動應用，可以大大提高教學效果。我們在平面設計、網頁設計、3D建模設計、課件制作等課程中根據不同需要做案例教學、分組調查、分組討論等教學設計。技法體驗及操作實踐體驗：計算機設計類的實踐技能需要和設計的理論知識結合較緊密，在進行專業實踐訓練時，要讓學生有足夠的時間和機會，反復參與到專業實踐技能訓練環境中，在實踐—總結—輔導—再實踐的環節中反復進行，找到自己實踐的心理體驗，幫助他們總結出實踐技能的認知，提升實踐技能背后的專業知識理論。實踐技能的熟練掌握需要和理論功底的積累結合起來，要避免“理論熟，實踐生”或“理論淺，實踐熟”的兩種錯誤傾向[11]。
二、體驗式教學在課程教學上的應用
多媒體教學手段全覆蓋所有計算機設計類課程，探索以形象思維認知引導切入，調動學生積極參與體驗的教學模式，從體驗的環境設計入手營造教學氣氛。在課堂教學中，任課教師根據課程特點進行教學設計，多采取互動的，分析型的教學，課堂的圖片展示、視頻教學、網絡教學要與教師多媒體課件教學結合，增加作品案例分析、作業講授的學時，揉和情感體驗和思維體驗于教學氣氛中。在提出每一種技法、思路或方案時，要重視與學生形象思維的交流，注意引導討論情感體驗，利于學生確立正確的美學思想，或做方案時具有人性化的思考，在討論和分析過程中又要注意邏輯思維的條理、層次，讓學生在接受知識的同時學習到專業特點的思維方式，培養發現問題、分析問題的能力，教學形式可融合案例教學、分組討論、野外認知等多種形式進行，在效果表現力與技法實現上引導學生反復體驗，找到技法的自我感受，探索含實踐技能測試、作品評比、實習考核、口試等多種考核辦法的考核機制。同時，加大實踐教學改革力度，一方面，積極在每一門課程中抽出一定比重的學時進行專業技能的強化訓練，課程特點相近的教師組合或銜接，制定專門的訓練教學計劃，分年級分課程實施小班教學，強化基礎訓練（電腦技能測試），分方向交叉訓練，延伸強化綜合訓練（帶項目的概念性設計），實踐教學要注意引導學生對技法體驗和操作實踐的體驗，小班分組進行，加強個別輔導，增加學生交流經驗和接受輔導的機會，注意課堂與課后的結合，布置一些項目性的課后作業給學生去做；另一方面積極探索走出學校，面向社會的技能訓練，與多家廣告公司、景觀設計公司、網頁設計公司等合作，積極建設集社會服務與專業實踐教學為一體的校外實踐教學基地，推薦學生到企業頂崗實習，可改善實踐教學條件，積極探索校外專業實踐教學的新模式，幫助學生對未來職業角色和職業環境進行職業體驗，是專業教學在學生職業規劃上的積極育人的實踐行徑，每個實習基地的實訓內容與對應的課程匹配，集中在某個專項的技能訓練上。
三、體驗式教學在第二課堂建設上的應用
單憑課堂教學進行專業訓練是不夠的，也不符合“理論—實踐—再理論—再實踐”的人類認知實踐過程的反復漸進的要求，需要把學生課余時間利用起來組織好第二課堂，開發出專業訓練的潛在課程。可通過開放管理計算機房、整合教學資源、組建以學生為主體，專業教師參與輔導、培訓的一個學生的專業學習型的團隊等舉措來加強，集專業書籍閱覽、專業資料收集、組織專業比賽、社會實習等功能于一身，培養學生們的專業素養和專業實踐能力，營造課余專業學習氛圍，適時舉辦專項技能提高的輔導班，幫助那些在課余時間有加強專業技能訓練愿望的學生加強專業技能訓練，由專業教師授課，根據授課學生的情況制定專門的培訓方案，對專業的正規課程不能觸及到的深度和答疑輔導進行補充，輔導了很多專業基礎弱的學生進行專業技能的強化訓練，同時也輔導了一些有志于在設計類領域就業的學生進行就業培訓。
四、體驗式教學在專業文化建設上的應用
除了在專業課程的學習上需要體驗式的教學之外，計算機設計類的師生在專業價值觀上的自我認知也需要加強“育人體驗”和“職業自信心體驗”，我們借鑒企業文化的建設思想，從教師和學生兩條線入手，整合專業課程教學、第二課堂訓練和校園文化等教學資源，加強專業學術交流平臺的建設，提高教師專業教學與育人的職業認知感，引導學生復合型人才的成才模式，營造激勵學生們熱情參加專業實踐、社會實踐和社會服務的專業學習氛圍；通過鼓勵教師組織學生專業訓練、作品評比、參加設計比賽等活動延伸專業課程教學，豐富專業學習資料，鍛煉學生們的動手能力和創新思維，可以激勵學生們的學習自信心；通過建立作品展室、到企業項目實習等舉措，活躍專業氣氛，提高學生專業學習在價值觀上的自我認知感，提升學習熱情和專業自信心，綜合提高專業教學水平。
五、結語
體驗式教學在計算機設計類教學體系中的系統化應用，需要情感體驗、形象體驗、思維體驗、技法體驗及操作實踐體驗以及職場體驗五種類型的有機結合，在專業素質培養中突出學生的主體地位，注重學生的專業技能和思維方式的培養，比傳統的“灌”式教育更符合計算機設計類人才培養模式的要求，可提高專業的整體教學效果，促進專業教學與行業發展的對接，增強學生的就業適應性，同時，也要看到，這需要在整個教學體系上加大改革力度，給予更大的軟硬件上的投入，需要建立和諧的教學團隊，整合各種教學資源進行統籌管理，也要求各位任課教師具更高的教學熱情和事業心，研究學生的知識背景和認知特點，根據不同的課程特點探索更多有效的教學形式，豐富教案。
作者：李潔尹光陳賢龔元圣單位：昆明市財經商貿學校云南農業大學
計算機畢業設計論文:施工中模板工程的計算機設計
一.前言
跟著高層建筑的迅速發展,現澆鋼筋混凝土結構日趨增多,由此帶動模板工程在材料、情勢、構造以及施工工藝上的發展。模板工程已經經成為與工程本錢、工程質量、施工進度以及施工安全息息相干的首要因素。模板工程的結構體系化、材料多樣化以及使用多能化是當前發展趨勢,由此呈現了專業的模板公司。高層建筑的許多模板工程都是由這些專業的模板公司來完成,以保障模板的科學型、安全性以及公道性。過去,模板設計停留在圖板上,主要依托人工完成,計算量多,繪制量大,重復環節多,費時費力,效力很低;現在,有了模板工程的計算機設計軟件,可簡化許多繁瑣的工作。尤其是配板設計,取決于流水段的劃分、構件的幾何特征、模扳的規格標準、施工方式以及工程造價等許多因素,組配上需要屢次進行嘗試以及分析,不但繁瑣繁雜,而且難以評估,手工幾近沒法完成,必需依托計算機技術。
二.模板工程設計軟件的模型
目前,現澆鋼筋混凝土結構所采取的模板技術已經經從散支散拆的木模板向工業化、多樣化以及體系化的模板發展,構成了組合式、工具式以及永遠式3大系列。通過分析,咱們選擇目前被廣泛使用的組合式鋼模板,把它作為計算機模板工程設計軟件的鉆研對于象,摹擬組合式鋼模板的整個設計進程,這叫做構造計算機設計模型。內容包含:鉆研人機瓜葛,樹立邏輯聯絡,推出有文字、有數據、有2維圖形以及3維圖形等所需的信息,。
二.一人機瓜葛
模板設計1般包含方案選擇、技術設計、圖形繪制以及材料統計等主要環節,整個設計進程可歸結為重復性工作以及創造性工作兩個部份。計算機存儲量大、運算速度快以及度高,可進行各種繁雜的、枯燥的計算以及畫圖等重復性工作;而人類擁有創造性的思惟,能依據已經有的知識以及經驗,依照實際情況以及具體目標,作出判斷以及選擇對于策,是創造性的工作。因而要充沛斟酌了人機配合的方式以及效力,把人機的特色有機地結合起來,實現了簡便以及直觀的圖形設計,具體方式:
(一)人工干預方式;
(二)人機交互方式;
(三)計算機自動方式。
系統可通過用戶的界面圖形、操作程序以及節制手腕,將各個設計環節以及不同的工作方式有機地結合起來,摹擬模板人工設計的工作過程,使設計者依照熟識的工作方式進行設計以及決策,有益于提高工作效力以及設計質量。
二.二邏輯聯絡
把數字通過必定的瓜葛轉化為文字、表格以及圖形,然落后1步深化,在屏幕上樹立可以被操作以及被節制的基本單元。它擁有基本內容,包含知識更深的文字、表格以及圖形,圖形可為2維平面以及3維實體。
如:墻、梁、板、柱等鋼筋混凝土構件,平模、填充板以及角模等各種規格以及類型的模板,支持、螺栓以及吊鉤等配件。基本圖形用幾何數據以及屬性信息來描寫。幾何數據有形狀、尺寸以及幾何特征;屬性信息著名稱、編號、材料以及其他相干對于象。對于象以及對于象可以通過這類邏輯瓜葛互相轉換,以患上到所需的不同信息,可操作節制以及自動節制。總體模型的構造是將每一個設計環節的主要進程抽象成系統的操作對于象。在模板設計中,可以調用墻、梁、板、柱,可以是平模、填充板以及角模,也能夠是支持、螺栓以及吊鉤,通過數據交換轉變為節制程序,各操作對于象可調用以及節制相干的基本圖形,以患上到所需的信息。
三.模板工程設計軟件的模型實現
三.一基本原理
系統研制要依照軟件工程的設計思想,經由鉆研、分析、系統設計、程序編制以及軟件測試等階段,在必定的計算機語言以及圖形環境下,采取模塊化設計法子,將整個系統按設計過程劃分為平面設計、方案設計、技術設計、材料統計以及標準組合鋼模板數據庫這5個模塊,各模對于以相應的操作程序以便使用。系統綜合地利用了交互式圖形學、數據庫以及人工智能技術,將圖形實體與數據對于象鏈接起來,樹立了圖數1體化的管理機制,通過交互技術以及智能處理的有機結合,實現了圖形交互設計進程中的智能化以及自動化。
三.二圖形交互設計
圖形交互設計是由用戶以及計算機通過傳遞必定的信息所進行的圈形操作進程,主要擁有下列技術特色:
(一) 有用戶界面圖形。采取Windows圖形界面,主要以窗口、按鈕、菜單3要素組成,與AutoCAD界面融為—體。屏幕布局以及操作手腕不但遵循人的認知規律,也相符設計者的操作習氣。
(二)人機通信方式。系統采取交互式的圖形操作方式,綜合了菜單、問答以及命令語言3種用戶與系統的通信模式。
(三)圖形交互技術。實現人機之間的信息傳遞,主要包含語言交互以及圖形交互。
(四)容錯處理。在設計中,用于處理用戶在操作進程中呈現過錯。
三.三圖數1體化管理
模板設計需要存儲以及處理大量數據,各種對于象的定義、操作、程序以及模塊之間的連接,實際都瓜葛到數據以及數據流的管理。問題在于如何在數據管理中實現幾何圖形以及屬性數據的互相轉換,將圖形對于象以及設計參數集成—體,這是實現圖形交互設計的癥結所在。應用AutoCAD圖塊實體可包括屬性特征的功能:(一)對于不規則的圖形對于象以及各種設計圖,可將這種數據存儲在信息實體中,至關于把1個包括不可見屬性的塊而放在1個凍結的圖層上。因為該圖層不能生成其他實體,也不能被修改,所以不會呈現數據丟失的問題,這樣信息實體與圖形實體逐一對于應,可構成圖形以及數據之間的雙向鏈接。(二)對于于形狀規則的圖形對于象可定義為塊的實體并用塊的屬性來描寫相應的設計參數。修改圖形對于象,相應的參數以及屬性會隨之扭轉,而其中某些參數的扭轉還會自動修改相干的對于象。例如:修改摸板設計時,若通過交互作圖修改角模,其邊長以及夾角等數據會被自動修改,這時候只要拾取相鄰的模板,系統就會依據新的角模數據自動修改該模板的長以及高等并扭轉圖形。
四.模板工程設計軟件的智能輔助
人工智能是指計算機系統模仿、延伸以及擴大人的思惟,實現某些腦力勞動自動化的進程。在設計中,參數肯定以及方案選擇由設計人員憑仗知識以及經驗完成,輔助決策系統自動構成候選方案并提供評價原則以及標準,將智能化主要體現在結構平面圖的生成、流水段的劃分、模板的布置等輔助設計中。通過對于各類知識的獲取以及提煉,針對于不同的設計環節肯定不同的決策。例如,流水 段的劃分必需依據結構平面的對于稱以及模板量的相等這兩個標準,以保障模扳流水的連續性以及均衡性;模板組合優先選用相符標準模數的板塊,后用非標板補齊;板塊排列順序盡可能對于稱,并“按非標板以及不同尺寸板起碼”的原則進行優化;模板與穿墻螺栓的位置必需對于稱、均勻;支持布置應知足剛度以及不亂性請求。
計算機畢業設計論文:美術教育與計算機設計的相關性
我們日常生活中所接觸到的,很多都與美術設計有著不可分割的關系,像是商品商標的設計,外包裝的設計以及建筑工程的設計等。通過計算機的運用,設計師擁有了更為寬闊的思維發散空間及藝術表現形式,幫助他們更加高效的完成設計工作。當前計算機技術水平的快速前行,已經逐漸的擴展到越來越多的工作領域,其便利性、快速性、高效性使計算機技術在人們的工作和學習中占有越來越重要的地位,美術和計算機在一定條件下巧妙結合,加上社會經濟的發展,人民生活水平提高給實用美術帶來無限發展的空間,美術設計人才的社會需求量也越來越大。
1計算機美術設計的特征及優勢
1.1較為強勁的設計功能
就美術設計而言,計算機的應用無疑具有重要價值與意義,相較于傳統的設計工具,其體現出更為強勁的設計功能,這是以往美術設計所無法勝任完成的。并且更為重要的一點是通過計算機美術設計,能夠更便于設計書對方案的修整,為設計師創造更為寬闊的思維發散空間,間美術設計由之前所局限的平面設計進一步的深入到了更多的藝術領域。
1.2豐富多樣的美術設計軟件
計算機美術設計的多樣性也在一定程度上體現在美術設計軟件的豐富多樣上,例如廣告平面設計軟件如:Photoshop、CorelDraw、GooglePicasa,能實現對照片、logo標志、廣告、圖片的設計等,同時還能增加圖片的效果處理。建筑施工圖設計如AutoCAD、3DMAX等,室內外裝飾設計效果等。
1.3海量存儲的設計素材
計算機技術和互聯網的發展和普及建立了信息資源共享的平臺,計算機網絡信息化以及海量存儲的特點,致使美術設計者能輕松獲取素材。同時也可通過計算機美術設計實現傳統美術設計不可能實現的效果,將以前的創作設計應用到新的創作中去。計算機對于美術設計作可以進行海量存儲和網絡信息化使作品出版、傳播具有顯著優勢。同時計算機美術設計也推動了整個美術設計行業的快速發展,建立了美術設計者的相互交流和溝通的平臺。
2傳統美術教育設計和計算機美術設計的關系
即使當前計算機美術設計轉變了傳統的美術行業發展方式,不過我們仍然需要認識到其關鍵還是美術設計,關于美術設計的進步最重要的考量事項是其作品的功能、藝術觀賞價值等。所以說作為現代一名合格的美術設計師必須要擁有較強的藝術鑒賞水平以及創造力水平,這樣才可以將確保其設計作品具有豐厚的文化內涵。如果想要設計出的美術作品,設計師應該注意實現計算機美術設計與傳統美術設計的有效融合,實際上形成了以傳統的美術設計作品為底蘊、以計算機美術設計為手段的設計模式,設計者的審美能力越強,藝術修養越高,則美術設計師設計出來的作品具有越能越高的品位,從而得到大眾的認可和歡迎。
計算機畢業設計論文:計算機設計與調試課程改革
1PowerPCAltiVec技術介紹
PowerPC是一種RISC架構的CPU。PowerPC處理器有廣泛的應用，是目前市面上主流的處理器。AltiVec技術是摩托羅拉PowerPCRISC處理器體系結構的向量并行處理技術，是現有PowerPC體系結構的延伸，它帶有128位向量處理裝置，可以同時處理整數和浮點數據，AltiVec的頂層架構如圖1所示[2]。AltiVec技術的操作是單指令多重數據并行處理，是一種短向量并行體系結構。根據數據大小不同，向量分別具有4、8或16元素長度，和以前巨型計算機的長向量體系結構明顯不同。AltiVec技術可以應用于通信業、多媒體等注重性能的應用方案中，達到提高性能的目的。在圖1的下方可以看到，PowerPCRISC處理器的向量算術邏輯單元(VectorALU)有4種向量運算單元：向量數據的重組及排序單元(VectorPermute,VP)、向量簡單定點單元(VectorSimple-fixedUnit,VSFX)、向量復雜定點單元(VectorComplex-fixedUnit,VCFX)和向量浮點單元(VectorFloating-pointUnit,VFPU)。其中，VSFX指令共有70條。
2課程內容改革
2.1課程內容計算機設計與調試課程是天津大學計算機科學與技術專業計算機工程方向的一門課程設計類課程，于大三下學期開設，2學分，共40學時。計算機設計與調試課程以PowerPCRISC處理器的指令系統為參考，通過設計一個PowerPC擴展指令協處理器AltiVec模塊中的VSFX指令部分，將計算機組成原理、計算機系統結構、匯編語言、VLSI系統設計這幾門課程所學的知識結合起來，由學生自己設計一個簡單的“計算機”，進而加深對相關課程的理解，掌握設計方法，熟悉相關設計工具。課程中涉及到的主要內容包括：PowerPC405核、加速處理單元控制器(APUController)和協處理器之間的接口和處理流程、設計流程與功能驗證、PowerPCAltiVec指令集、PowerISA中向量加法指令(vadduhm)實例、向量簡單定點單元(VSFX)、AltiVec硬件設計頂層架構和VSFX模塊與頂層的連接信號等。該課程使用SystemVerilog語言構建功能驗證平臺。隨著集成電路芯片設計的規模不斷增大，芯片驗證工作成了制約芯片設計水平的關鍵性因素。傳統的驗證方法主要依靠人工進行驗證，效率較低。SystemVerilog語言是一種專門用來搭建測試環境的語言。SystemVerilog語言將硬件描述語言同高級驗證語言相結合，提供隨機約束、功能覆蓋率、斷言和面向對象等新技術[3]。課程要求學生學習并使用SystemVerilog語言建立一個可以自動生成測試向量的測試環境，用這個測試環境檢查學生設計的系統和功能。選擇協處理器AltiVec模塊作為課程的設計內容，有以下幾個方面的考慮：由于向量計算在功耗和并行度等方面的優勢，使其在現代微處理器設計中的作用正在被重新認識；向量計算的內容是目前計算機組成原理和計算機系統結構等課程中比較薄弱的地方，計算機設計與調試課程恰好可以對此加以彌補；設計向量協處理器可以避免與計算機組成原理、計算機系統結構、VLSI系統設計等課程的設計型實驗內容相沖突；設計向量協處理器可以使學生學會使用從行為級建模到用硬件描述語言設計、從仿真到開發板上的驗證等全過程的設計軟件和設計環境。
2.2課程設計任務及教學組織形式
2.2.1課程設計任務課程設計任務包括4部分內容。（1）模塊設計：采用VerilogHDL，設計PowerPC協處理器AltiVec模塊中部分VSFX指令。（2）頂層模塊集成：將設計的VSFX指令模塊與其他模塊集成，了解模塊與模塊之間的關系。（3）仿真驗證：用AltiVec匯編指令編寫測試程序，通過匯編編譯器生成機器代碼。在集成環境下，仿真驗證設計的正確性。（4）FPGA開發版上的驗證：將所設計的RTL代碼放置到FPGA開發板上，驗證所設計的硬件實現的正確性。使學生進一步掌握開發板上的接口電路在調試過程中的作用等。為了使課程設計的設計工作循序漸進，參考CDIO教學模式，把整個設計任務分為8個相互聯系、難度逐步增加的子任務。子任務一：閱讀指令定義文檔，對小組選定的5條不同類型的指令給予特別關注。子任務二：以小組為單位，講解和展示小組將要實現的5條不同類型指令的功能。子任務三：用C語言實現所要設計的5條不同類型指令的功能，并設計功能測試程序，以C語言實現的功能測試的輸入和輸出結果為“標準測試程序”，作為下一步硬件設計的測試向量。子任務四：學習AltiVec硬件架構設計；看懂AltiVec中除VSFX模塊外的所有RTL代碼(Register-Transfer-Levelcode)；畫出AltiVectoplevel的硬件架構圖。子任務五：定義所要設計的VSFX模塊的架構、子模塊；要求畫出模塊的框圖，標注寄存器及多路選擇器的位置，明確下一步RTL代碼的關鍵內容。子任務六：進行VSFX模塊的RTL代碼設計及仿真驗證；完成二級譯碼電路設計；完成功能模塊設計。子任務七：進行頂層設計及仿真驗證。將所設計的VSFX模塊與top連接，形成完整的AltiVec模塊；進行AltiVec層次的驗證；輸入所設計的5條指令的匯編指令，采用VSFX模塊級的數據，結果與之前的VSFX模塊級仿真數據對比。在基本功能測試完成后，將進一步在SystemVerilog語言建立的自動生成測試向量的測試環境中，通過運行生成的100組隨機向量，檢查學生設計的系統和功能的正確性，保障測試覆蓋率。子任務八：進行FPGA開發板上的驗證。RTL級的仿真驗證僅僅能保障所設計的硬件的邏輯功能正確性。通過將所設計的RTL代碼放置到FPGA開發板上才能夠驗證所設計的硬件實現的時序正確性及工作速度是否達到設計要求。針對FPGA開發板的邏輯綜合與靜態時序分析，驗證設計的時序的正確性以及所設計的電路可以在什么時鐘頻率下工作等。
2.2.2教學組織形式在課程設計開始時，教師要求學生自愿組合，每組2人，每組學生從70條VSFX指令中選出5條不同類型的指令，作為準備由硬件實現的指令，這就是小組的設計任務。盡管每個小組都要完成同樣的8個子任務，但是由于每組學生所選擇的5條指令并不相同，所以每個小組實際完成的任務并不一樣。通過布置任務、教師引導、分組討論、學生實踐、擴展閱讀、溝通交流、實現設計、完成測試等一系列教學環節，讓學生完成一個現代處理器PowerPC擴展指令協處理器AltiVec模塊中VSFX指令部分的設計。在整個課程設計過程中，教師講得很少，主要靠學生自學、討論和實踐。在每個實驗的關鍵節點上，教師都會安排學生做課堂匯報。在學生進行匯報過程中，教師及時糾正學生的錯誤，正確引導學生一步一步完成任務。教師給學生準備了必要的參考閱讀資料，包括1300多頁的IBMPower處理器設計文檔“Book-IChapter6.VectorFacility”、260多頁的飛思卡爾公司技術手冊“AltiVecTechnologyProgrammingInterfaceManual”、IBM公司和摩托羅拉公司發表在國際會議上的對PowerPC做向量擴展的文章“ALow-power,High-speedImplementationofaPowerPCMicroprocessorVectorExtension”和VSFX指令及時級譯碼器文檔等。另外，教師要搭建AltiVec模塊的集成與驗證平臺。
3結語
在2011級計算機工程專業方向本科生的計算機設計與調試課程中，我們按照上述新的教學內容和教學組織形式進行了嘗試。學生經歷了一個完整的系統設計過程，所有學生的設計都通過了仿真檢測和在FPGA開發板上的測試。實踐表明，教學內容和教學組織形式的改革調動了學生學習的積極性和主動性，取得了非常好的教學效果。
作者：郭煒 張鋼 單位：天津大學 計算機科學與技術學院
計算機畢業設計論文:計算機設計大賽與思維能力培養
1計算機科學中的計算思維
計算機科學中的計算思維概念于2006年3月由JeannetteWing提出，JeannetteWing認為“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動”，并將計算思維的應用引申到非計算機專業的計算機教育及智力養成和科學的計算思維化兩個領域。計算思維是知識思維的一個實例，這個知識思維的實例有一定的特殊性，原因是作為計算思維內容的計算機科學知識本身是系統思維科學化、工程化的結果。計算思維是自然思維、系統思維之上的知識思維，計算思維的內容是計算機科學的知識系統，計算思維的形式是計算思維的核心。因為知識思維有內容和形式兩個屬性，內容是知識，形式是思維。這一點同作為系統思維組成的相容邏輯有相同之處，邏輯的內容是知識，邏輯的形式是邏輯。
JeannetteWing指出，計算思維能力是人們在閱讀、寫作、算數基本思維能力以外的一種思維能力。閱讀、寫作、算數其實就是系統思維的組成：語言、數學和邏輯。系統思維是通過感知、注意、記憶、分析、解決問題等自然思維能力學習語言、數學、邏輯形成的系統思維能力。在系統思維的三個組成部分之上，通過知識思維中的計算思維內容的學習形成了以計算思維形式為本質的系統思維層面的計算思維。JeannetteWing認為科學正在積極應用計算方法、計算手段、計算思維推進科學具體學科的發展，特別是在生物學領域。計算機和計算機科學與科學結合不僅僅是使用計算方法、計算手段、計算思維促進科學的發展，而是正在給科學帶來一場深刻的進化。
計算認知正在成為傳統思維語言認知、數學認知、邏輯認知之后的第四個認知成分；計算機正在成為傳統思維語言認知、數學認知、邏輯認知的大腦認知器官之后的第四個認知器官。感覺器官的感覺能力自400年前的科學革命以來，已經有了來自科學、技術方面的許多延伸。認知器官的認知能力自20世紀40年代產生的計算機和20世紀60年代產生的計算機科學以來，也已經有了質量和數量的延伸。在21世紀，計算機和計算機科學帶來的認知能力的延伸正在給相容邏輯維度上的認識論的知識系統和信息系統帶來科學的變化。計算機和計算機科學延伸了感知、注意、記憶、分析、解決問題的自然思維，以計算機和計算機科學為內容的計算認知和計算思維增加了語言、數學、邏輯的系統思維維度。自然思維的延伸和系統思維維度的增加正在引起科學知識系統的深刻變化。新型科學不斷形成，人們習慣和熟悉的科學正在成為同計算科學結合形成的新型科學的子集。
2教育學中的計算思維與計算思維的教育
2012年9月11日至12日，在英國曼徹斯特舉行的英國學習技術協會（AssociationforLearningTechnology，ALT）的年會上，AaronSloman作了“什么是計算思維？誰需要計算思維？為什么需要計算思維？計算思維可以學習嗎？計算思維可以教嗎？”的演講。JeannetteWing提出計算機科學的計算思維概念之后不到十年的時間，愛爾蘭的國立愛爾蘭大學（NationalUniversityofIreland）梅努斯分校的計算機科學系便設立了計算思維的本科教育，有完整的大綱和課程設置。這個本科教育大綱和課程設置直接回答了AaronSloman演講中5個問題的后兩個問題：計算思維可以學習，計算思維可以教授。國立愛爾蘭大學計算機科學系這個專業的目標是集成和統一計算機科學、數學和哲學，課程是從現有的計算機科學課程、數學課程和哲學課程中挑選、重新組合形成的一個課程集合。從知識系統的角度看，沒有一門新的課程屬于計算思維課程。
計算思維是一個橫跨思維和知識的涉及多個學科的組合概念，從事計算機相關工作的專家和學者率先感覺到了計算思維的存在，并從自己熟悉的眼前的及時步開始進入計算思維這個領域。對計算思維在不同學科的不同認識和描述并不影響人們對計算思維的感知和在教育中對計算思維的培養。對計算思維本質的認識已經超出了計算機科學的范圍，但這并不影響在計算機科學領域對計算思維規律的認識和在教育學領域對計算思維的培養。關鍵是要在計算機科學領域認識計算思維，要在教育學領域應用計算思維進行計算思維的培養，對計算思維的觀察必須從科學哲學和哲學的角度出發。計算思維的教育主要在計算機科學計算思維和計算機應用計算機思維領域，通過計算機科學知識系統和計算機應用知識系統的教學和學習進行。計算機科學從20世紀60年代成為獨立學科以來已經有完整的知識系統和相應的教育體制。計算機科學的知識體系也在發展變化中，有關計算思維的課程也在甄別和抽象形式化的過程中。人們都知道認識論中有認識主體、認識客體、知識系統三個基本組成部分。對于計算思維來說，認識的主體是人的大腦中認識計算思維所需要的智力和思維能力，認識的客體是客觀存在的計算思維，認識結果的知識系統是計算思維知識系統。同一般清晰可見的認識對象的認識主體、認識客體、知識系統分別是三個獨立的系統不同，計算思維的認識主體、認識客體、知識系統三個系統之間相互交織、關系重疊。原因是計算思維既是認識的主體，又是認識的客體，同時還是認識結果的知識系統。
3計算機大賽中的計算思維能力培養
目前，對于如何在大學的計算機課程中培養學生的計算思維能力，國內學者已提出了一些很好的構想。陳國良院士認為大學及時門計算機基礎課程是計算思維培養的一個關鍵。哈爾濱工業大學的戰德臣教授認為，大學及時門計算機基礎課程必須強化思維性教學改革，強調可實現思維的教授與培養。浙江大學的何銘欽教授等在對九校聯盟（C9）聯合聲明的解讀中提出，一方面要突出相應領域問題求解的核心思路和基本方法，另一方面要通過小規模的應用系統設計與實現，使學生領悟應用系統級的問題求解方式。因此計算思維能力的培養不僅僅局限于大學的計算機課程，更應貫穿于計算機課程的課程設計、計算機大賽等綜合實踐活動中，通過應用系統的設計與實現逐步啟發和培養學生的計算思維能力。計算機設計大賽是大學生綜合運用計算機知識和計算思維的一個創新實踐活動，大賽作品本身就是計算機知識和計算思維應用的表現。學生通過對具體問題進行理論建模和工程實施，不但運用了計算機知識和計算思維，同時拓展了計算機知識，增強了計算思維能力。大賽內容包括軟件應用與開發、微課（課件制作）、數字媒體設計、中華傳統文化微電影、中華民族文化元素、動漫游戲創意設計、軟件服務外包及計算機音樂創作8大類別。從問題求解的角度來看，每一類作品都需要對現實世界的具體應用問題進行抽象和模型化，并通過計算機硬件平臺來展現。通過講解這些實際問題的解決思路，可以培養學生運用計算機知識進行問題求解的計算思維。完成作品的過程涉及從作品策劃、構思、設計到開發、的各個階段，大賽作品是由設計者通過計算機模型化出來的虛擬世界，展示了設計者如何利用計算機科學的知識、方法和模型進行問題求解、系統設計和人類行為理解的整個計算思維過程。學生在作品的設計開發過程中，逐步培養了運用計算機科學的知識、方法和模型進行抽象、自動化的計算思維能力。
在指導學生參賽的過程中，教師通過大賽引導學生主動參與知識的學習，在實踐活動中有意識地逐步培養學生個人的計算思維。數據庫、計算機網絡、程序設計的基本概念、原理和方法都體現著計算機科學家的計算思維，在指導教師有意識地引導和系統規劃下，學生通過學習和應用數據庫、計算機網絡和程序設計，能夠了解計算的方法和模型，建立起利用計算機求解問題的基本思路，站在計算思維的高度觀察和處理問題，從而改變舊的思維方式和工作方式，有意識地培養計算思維。例如，在大賽作品的設計中，關注點分離是控制和解決復雜問題的一種思維方法，該方法先將復雜問題進行合理的分解，再分別研究問題的不同側面（關注點），綜合得到整體的解決方案，在計算機科學中的典型表現即“分而治之”。在數據庫設計、龐雜的數據管理和數據庫應用開發中，經常采用“分而治之”的思想。數據庫設計采用軟件工程的思想，自頂向下將設計任務劃分為多個階段，每個階段有各自相對獨立的任務，相鄰階段又互相聯系、互相承接，共同完成整個設計任務；面對復雜的數據管理和維護任務，也進一步分解為數據恢復、并發控制、數據完整性和安全性的保護、數據庫的運行維護等多個子任務，由不同的子系統負責，并相互協作保護數據在運行過程中的正確性和有效性；在進行基于數據庫的應用開發中，模塊化是最常用的最有代表性的一個分解方法。這些數據庫的知識點都充分體現了計算思維的方法。信息化教學為大學生提供了豐富的學習資源：微課、大賽作品和計算思維專題，創設環境，鼓勵大學生通過自主學習、探究學習，培養計算思維能力。我們在大賽活動中充分尊重學生的主體性，通過教學方法的改革和對學生主觀能動性的開發，創建了以培養計算思維為核心的協作學習、研究性學習模式。指導教師把計算模型、算法、并行計算、云計算這些計算思維的思想融入到計算機大賽活動中，與專業課程的知識點緊密銜接起來，進行深入細致的實例分析，使學生不再覺得計算思維是懸空抽象的概念，而是實實在在的思維方法，從而真正做到了教學與科研的互補與相互促進。
4結語
計算思維的概念在計算機科學中提出，但計算思維本身是一個交叉學科的概念。計算思維直接涉及的學科包括認知科學、計算機科學、教育學，間接涉及的學科有語言學、數學、邏輯學。計算思維剛剛走出計算機科學，在計算機科學哲學的領域通過自然科學哲學來逐漸感知認知科學中計算思維的本質。計算思維的培養在教育理論中的探討和在教育實踐中的實施涉及教學大綱的制定、教材的編寫、教學心理、學習心理、學習模式、課堂教學活動、課堂學習活動、實踐教學活動、測試教育理論和實踐的方方面面。學生是教學情境中的主角，是學習的主體。學習的過程是學習者主動建構知識的過程。學習活動不是由教師單純向學生傳遞知識，也不是學生被動地接受信息的過程，而是學生憑借原有的知識和經驗，通過與外界的互動，主動生成信息的過程，教育的成效最終取決于受教育者對所受教育的內化過程。學生通過計算機設計大賽活動成為了教學情境中的主角，積極主動地參與到教學過程中，從而使教學成為一個激發學生建構知識的過程，而不是傳授、灌輸知識的活動。計算思維能力的培養最終要靠學生自己在學習和實踐活動過程中逐步掌握和形成。
作者：曹菡 劉永勃 單位：陜西師范大學計算機科學學院
計算機畢業設計論文:大學生計算機設計大賽的作用
1項目驅動的開放性命題激發學生潛在學習力
基于案例的教學是減少工具性教學不足的好方法，但就目前的教學而言，無論內容還是課時，不是教材中所有的案例教完后學生都能駕輕就熟地用于解決現實問題。這與技術掌握的基本要領：一要“熟”、二要“通”是一致的。沒有足夠的練習量手就生，不是帶著思考的學習就不易融會貫通，更別提創新應用。對此，我們在“多媒體技術基礎”課中嘗試了教學改革，借鑒中國大學生計算機設計大賽的作品參賽形式，在課程中期給學生一個開放性命題的項目任務，如表1所示，該任務根據教學目標與要求設定技術指標，并貫穿學生后續的學習過程。同時為了避免學生以第三方作品為其成果，要求學生先行完成作品內容設計。在教師把關后形成作品指導書，后續創作據此開展。由于命題由學生自行選定，其內容很難與課堂中各個相互獨立的小實驗取得一致，為了達到任務目標，學生必然會進行知識上的遷移，由此完成知識的理解和運用。圖4為學生作品截圖。通過4屆的教學實踐，我們發現，這樣的教學改革在給學生一定學習壓力的同時也給了他們創作的空間，比起期末臨時抱佛腳，學生更能接受基于項目的過程性學習。圖5為學生期末作品答辯記錄及反饋節選。事實證明以項目實現為目標，把問題、情境和基本工具交給學生，像探究性習得一樣讓學生在思考生活中去發現、去學習、去創造，能讓學生獲得滿滿的成就感，而且這種歷經千辛萬苦取得的成功體驗不僅能讓他們更好地理解、掌握和使用計算機，還能讓他們愛上這門學科并養成科學思考解決問題的習慣。同時“困難面前堅持不懈的毅力”“團隊創作中相互支持的合作精神”等一系列的良好品質也隨之養成，這是信息素養的要求，也是大賽對于計算機教育改革的啟示。
2課堂教學引入競賽帶教模式使知識傳授更有效
將指導競賽的帶教方式做適當改動后用于計算機課堂教學比一味地教師講解演示，學生模仿練習更有利于學生對知識的理解和運用。以所授“多媒體技術基礎”為例，將教學內容分為基礎工具介紹、作品賞析與設計、作品制作三個階段，并從教師講授為主逐步過渡到輔助指導，讓學生在掌握多媒體設計工具最常用方法后在大量作品的熏陶下打開思路積極創作。期末安排的作品交流類似于競賽答辯，如圖5所示，除了用于檢驗學習成效，更為學生提供了一個展示的舞臺。當學生走上講臺自信地介紹他們的作品時筆者看到了這種教學方式的前景。把學生培養成為“具有運用信息技術解決實際問題的綜合實踐能力、創新創業能力，以及團隊合作意識的人才”是大賽的宗旨，也是高等學校計算機基礎教學的目標。
3大賽促教師成長
3.1立足本專業培養跨學科研究能力如果說大賽對學生而言，培養了能力、磨礪了品質，那么對指導教師而言就是一種多方位的鍛造。首先教師的技術要過硬，視野要寬泛，以便學生求助時可以游刃有余地予以幫助。通過近幾年的競賽發現，越來越多出彩的作品是多技術、跨學科的產物，這便促使教師除了要具備扎實的專業功底、敏銳的前沿嗅覺外，還要注重與其他學科的合作研究能力。
3.2做實技術，兼修藝術，教學不忘文化傳承計算機技術在媒體表現方面的發展使數字作品易于形成藝術感染力，這在多媒體作品，尤以民族文化、設計類作品表現猶甚，這就要求技術指導教師能夠兼具藝術修養。當然從參賽規則上看也可以安排設計教師和計算機教師共同完成作品指導，但與有足夠藝術修養的技術教師相比，純技術或純藝術教師無論在技術問題解決還是在作品外觀設計指導上更能做到統籌兼顧，從而避免作品出現功能強大但不耐看或華而不實的缺陷。另外，指導過程中潛移默化地給學生文化與藝術的熏陶和傳承也具有積極的教學意義。我校第七屆獲獎作品《護生錄》在拿到“生命”主題時首先想到的是救護小動物、呼吁環境保護。為了使作品在表現和信息傳達上有獨到的視角，在指導學生查閱文獻時發現了豐子愷先生的《護生畫集》，其推崇的“去除殘忍心，長養慈悲心，然后拿此心來待人處世”的愛生敬養思想及豐子愷、弘一等大師的圖文作品對學生的后續創作和心靈成長都帶去了不小的影響。這從他們作品中的自創小詩“眾生皆平等，萬物皆有靈，萬般屠伐皆放下，莫待萬靈杳無蹤！”可見一斑。
3.3重視學生的主體地位，教學能夠因勢利導競賽帶教不是簡單的我教你做。曾有種誤解：如此這般的綜合性賽事需要教師具有極大的技術、創意本事，要循循善誘地一步步指導學生實現才行，殊不知這種師本位的做法不但扼殺了學生的創造力，還變主動為被動地讓學生失去了學習與探索的興趣和動力。“讓學生做愛做的事”，在他們憑興趣發揮的基礎上以小組頭腦風暴的方式共同找到創意與技術實現的結合點，是作品不會半途而廢的關鍵。過程性指導中，以啟發和鼓勵為主比直接告知答案更能發揮學生的能動性。事實也多次證明學生的潛力發揮和靈感頓現常常是令人興奮的。所以忘了指導教師的身份，把自己放在和學生一樣的參與者的角度，把參賽當成一個實現同一個夢想的目標去完成，這樣不但可以減少競賽的壓力，還能給學生以我們一起努力的信心。
4結語
中國大學生計算機設計大賽源于教學又高于教學，全國性的比賽給了大家同一層次的競技平臺，它是學生綜合技能體現的展臺，也是教師教學能力提高的催化劑、學校教學改革的促進者。沒有經歷過大賽會覺得它高不可攀，經歷過后會發現競技路上的付出與收獲是后續人生強有力的支撐，于學生如此，于教師亦如此。
作者：項潔 陳翔 單位：杭州師范大學杭州國際服務工程學院
計算機畢業設計論文:計算機設計大賽學生的度與量
1創作過程指導
1.1分工明確且能執行在拍攝DV的過程中需要一個團隊同時做很多工作，一個學生基本上不能完成。指導教師在學生團隊組建時，應結合學生實際能力進行考慮，使得團隊組合更優化，而在創作過程中要指導學生細化任務，并給予一定的支持，包括經濟上的支持。例如，在實際指導過程中了解到有些來自貧困地區的學生，因需要考慮車費等交通費短缺的問題而中斷拍攝，對這種情況我們就要考慮給予一定的補助。對已參加七屆計算機設計大賽及省學科競賽的學生進行抽樣，制作創作過程中遇到的較大困難調查表，如圖1所示。
1.2專注專業學科學習與溝通能力大學生的主要目的是學習，參加計算機設計大賽的初衷就是加強對專業學科的專注學習，將枯燥的學習變為任務需求化的學習。例如，在DV后期編輯中用到的非線編軟件、聲音處理軟件等專業軟件，對于數字媒體專業的本科生，指導教師要適當地給予任務，引導學生能深入學習；而對于非數字媒體專業的學生，要手把手地教會學生基本任務的操作，使學生克服對非線編軟件的恐懼心理，發揮入門級指導。基于計算機設計大賽等競賽的學習效率非常高，學生在極短的時間內便可完成技術學習，提高實際問題的解決能力，而且會加強學生之間、師生之間的互動，而這種有益的互動是平時學科教學中少有的。對于學生來說，有更多機會與教師交流，能提升學生的自信。例如，寒假期間不少學生在創作過程中都會遇到問題想請教老師，但又擔心打擾老師休息，所以在時間、聯系方式上會做更多的考慮，這是對學生溝通能力的訓練，也是“90后”大學生最需要補上的一課。
2答辯環節指導
2.1重視答辯的過程答辯是一次頭腦風暴，指導教師要重視答辯環節對學生能力的提升。“本科生與專科生的區別在于本科有畢業論文與答辯”，這句流行語從另一方面印證了答辯對學生能力的提高作用。在計算機設計大賽參賽過程中不是只有決賽的答辯，除了在主題創作時就要進行論證（準答辯）之外，學校送到賽會前也要進行答辯，在決賽答辯前，指導教師在前24小時都要對學生進行模擬答辯。在《運動綿延祖孫情》作品答辯中，專業指導教師要對作品的每一個場景、不同場景之間的前后聯系提出問題，比如爺爺為什么幾年來都穿著同一件衣服；冬天救人，圍觀者為什么都穿著短袖（當時是5月拍的）……這些問題都是針對可能被忽視的細節而提出的。很多學生在答辯中被責問得流下眼淚，但這就是工作，對于工作，馬馬虎虎絕不可以。因此在指導過程中，對答辯不僅要重視，而且要強化，這也是學生取得好成績的一個補習課。
2.2答辯是重要的自我提升過程計算機設計大賽為每位參賽選手都提供了一個絕佳的自我提升平臺。比賽過程中只有小組成員不斷磨合，才能將團隊所要傳達的理念表達到。在這個磨合過程中將產生思想的碰撞、融合，成員們也將理解團隊精神的深刻含義，或將更好地傾聽他人的意見，或將更勇敢地正視自己的錯誤，找出差距并了解自身的欠缺，以更積極的態度參與到比賽中去。特別是在結果出來時心理落差較大，中國大學生計算機設計大賽前6屆比賽，我校派出近20個項目參賽隊伍，只有12個項目獲獎，2014年雖然有進入決賽的獎項，但是省賽要求極為嚴格，9個項目參賽，只有5個進入決賽，獲二等獎三項，三等獎兩項，沒有作品獲一等獎。以后比賽將走“學生打擂臺”的方式展示作品，為社會就業服務、為行業服務、為企業服務、為上崗需要服務、為自身專業服務。在第5屆計算機設計大賽決賽（沒有經過省賽預選）上，我校學生經過兩天的比賽，獲得了兩項獎（在高校此獎基本上就是鼓勵，沒有等級），兩項三等獎，但是學生基本上能正確接受這個結果，因為在答辯中教師就有所預防，這樣學生看待名次時心理落差就較小，同時學生在創作與答辯過程中的承受能力會有很大提高。
3參加競賽學生的就業行情分析
參賽過程中需要與小組成員相互配合，在這個過程中學生將對相處之道有更深的理解，在待人接物方面得到鍛煉。在大賽過程中小組成員們碰撞出的思維火花將開闊學生的思維，增長其見識，提高動手能力和協調能力，加強競爭意識與互助觀念。這些都能讓與賽者在今后的相關活動中更勝一籌。我們對已畢業的56名指導過的學生進行了初步的統計，就業率。從面試表現看，數字媒體（教育技術）專業的學生普遍自信。而非數字媒體專業的學生，其面試率為80%，競賽經驗使學生的生活更豐富，可以有更多更好的創新點或策略去解決工作中的實際問題，在調查中有近九成的學生都能與單位高層順暢交流，工作上手快。
4結語
不論是計算機設計大賽，還是其他級別的賽事，其最終的目的都是在創作過程中鍛煉一個團隊。在進入決賽時，如果學生能看淡比賽結果，就是指導教師的成功，學生擁有這種胸襟與度量才是教育的巨大進步。
作者：肖若琛 黃冬明 單位：寧波大學
計算機畢業設計論文:高屏蔽效能計算機設計研究
1設計方案
1．1縫隙處理由計算機結構設計（如圖4所示）知，計算機機殼各部件由螺釘連接，該設計方案制成的機殼在各部件的接縫處存在導電不連續的問題，可導致電磁泄漏；需要選用合適的導電襯墊（又稱EMI襯墊）填充于機箱接縫處，保持縫隙處的導電連續性；在進行密封的同時將接縫處的接觸電阻降低至10mΩ以下，防止機殼地平面上形成天線效應，產生電磁泄漏形成干擾。EMI襯墊中通常可供選擇的電磁屏蔽襯墊是金屬絲網襯墊（帶橡膠芯的和空心的）、導電橡膠（帶不同導電填充物）、指形簧片、螺旋管襯墊（不同材質）、導電布。機殼使用的導電襯墊選用遵從如下規則：1）有足夠的彈性和厚度，以補償由于接縫的螺栓壓緊時出現的不均勻性；2）材料防腐蝕，并與屏蔽機箱材料的電化學性能相容，即應選擇電位接近的材料作接觸面，以防止電化學腐蝕和“銹螺釘效應”；3）轉移阻抗盡可能低，轉移阻抗越低，屏蔽效能越高，電磁泄漏越小；4）壓縮變形或壽命符合要求。機殼的EMI襯墊設計，選用直徑2．5mm的導電橡膠繩（89－70024），安裝在功能接口面板及蓋板的凹槽（槽寬2．5mm，深1．8mm）內；在使用螺釘與機箱主體緊固后，可以保持機箱整體的導電連續。上述計算機EMI襯墊的選用符合屏蔽要求，其屏蔽效能在10GHz時可達120dB；回彈力、最小密封壓力、較大形變量符合機殼密封要求；壓縮形變合理，屏蔽繩中的導電顆粒與機殼材料在電化學性上相容，可以合理地處理機箱接縫。設計中的屏蔽繩安裝方式，經過仿真計算并進行樣品驗證，屏蔽效果合理，可以滿足機殼應具有導電連續性的要求。
1．2孔洞處理計算機開關按鈕、工作狀態指示燈、輸入輸出設備的安裝，需要在機殼開孔，而相應設備并無屏蔽能力，故而存在多處電磁泄漏源，處理好這些泄漏源的處理亦是提高計算機屏蔽效能的關鍵。孔縫越大屏蔽效應越小，孔洞直徑增加會使諧振頻率發生偏移和加寬，而孔洞的屏蔽效能隨入射角或極化角的增大而增加。根據上述計算方法，為提高屏蔽效能，機箱孔洞的尺寸應越小越好。一般來說，為了把電磁泄露控制在可接受的范圍內，一般要求縫長或孔徑小于λ／10～λ／100；仿真設計中假定可能的較高輻射頻率為3GHz（CPU的工作主頻），通過AnsoftHFSS仿真計算［5］后將孔洞的較大孔徑設計為3mm；從工程應用上考慮，將需要在機箱上開孔的器件集中設計在機箱右側，以純鋁板（1050A（O／H8））制作成隔離艙，在隔離艙與接口面板用導電橡膠板（40－20－1015－1350）填充，盡可能地保持機箱的導電連續性。
1．3穿過箱體線纜處理計算機包含需要穿過機殼的線纜，如交流電源導線及各種功能信號線，為滿足屏蔽要求，對上述穿過箱體的線纜作如下處理：1）交流電源線。選用性能優良的電源濾波器，安裝在靠近交流電源接口位置（如圖4所示）的屏蔽罩上，將濾波器輸入端隔離在機殼外，降低通過電源線的電磁發射；2）功能導線。機箱功能接口面板上分布了多個航空插座，航空插座為不銹鋼外殼材料，其與機箱接觸面使用導電橡膠板（40－20－1015－1350）進行填充，外部屏蔽電纜在連接器處進行360°搭接，計算機各接口使用的導線按照不同頻率分布在各插座內部，并將高頻與低頻信號分離開進行布線，從而避免內部串擾。
2試驗驗證
為了驗證設計計算機的電磁屏蔽能力，計算機在完成生產后進行了EMC試驗，試驗項目為RE102，通過設置各頻率點限值，在實驗過程中驗證計算機在各頻率的輻射情況。計算機初次進行RE102試驗的測試結果如圖5所示，可以看出在100～300MHz頻率段之間有很多頻點出現明顯的尖峰，較高超過RE102試驗限值20dB，不滿足計算機屏蔽能力要求。對試驗結果進行分析，確定造成空間輻射超標的原因，設計方案要求機殼材料整體為鋁板及鋁鑄件，檢查未在機殼材質上發現問題，機殼各部件最小厚度達到3mm，能有效對電磁波進行衰減，不會出現電磁泄漏。使用近場探頭測量機箱輻射，發現功能接口面板上連接器、指示燈、按鈕開孔處及部件接縫附近有較強的輻射泄漏。對部件接縫處的輻射泄露，經過拆卸檢查發現，用于縫隙處理的導電橡膠繩嚴重變形，已出現磨損（如圖6所示），不滿足設計指標。通過改進的設計，將屏蔽繩的安裝角度放大，可以有效防止加工誤差（如圖7所示），滿足實用性要求。對功能接口面板上連接器的輻射泄露，查看相應泄漏處安裝的器件，通過測量機箱連接器的搭接電阻，電阻值大于設計要求的10mΩ，不滿足電連續性要求。通過更換導電效果更好的導電布進行安裝后，其電阻值滿足了設計要求。對于指示燈及按鈕開孔處的電磁泄露，因其開孔大小造成在特定頻率下出現泄露，為此設計生產了開孔合適的指示燈及按鈕屏蔽罩，并為預留的航空插座配備專用的金屬屏蔽蓋。改進的計算機在進行RE102測試，得到的曲線如圖8所示，計算機的輻射曲線基本與環境噪聲一致，所有點都不超過環境噪聲3dB。
3結束語
設計中通過試驗篩選出具有較高的反射損耗R的鋁合金材料機殼，可以滿足設備環境在高屏蔽效能上的要求。在進行GJB規定的EMC試驗RE102驗證中，解決了計算機機殼在縫隙處理上不合理的問題，并針對機殼孔洞的處理進行了優化。與傳統計算機機殼相比，該計算機通過“設計－優化－改進設計”的產品開發過程，提高了機殼的電連續性，計算機機殼的屏蔽效能與環境噪聲相當。產品現已穩定應用于設備中，其設計方法對于解決嵌入式計算機電磁泄露具有較高的參考價值。
作者：袁偉 單位：江蘇自動化研究所
