计算机硬件行业前景范文
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第1篇
关键词：三本院校；硬件；教学改革；嵌入式系统
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0171-02
上世纪80年代，我国高校相继开设了计算机专业。初始，教学过程中软件与硬件两大体系并重。当时流传这样一句话：“硬件学接口，软件学编程。”随着大规模集成电路及门阵列芯片的普及，微机硬件体系中基本上已无分立元器件，学生面对微机硬件体系课程中提到的器件和部件没有直观认识，看不见摸不着。硬件课程的教学目标不明确，大多数只是为了了解计算机体系结构而没有硬件方面应用的愿望，因为教学内容无法在实际工程中得到应用，进而学生不能在硬件方向上就业。然而近几年来，嵌入式电子产品蜂拥而来、名目繁多，嵌入式电子产品行业对人才的需求十分旺盛。这就给计算机硬件教学带来了挑战并给计算机专业学生就业拓宽了门路，特别是三本院校的情况更是如此。那么，三本院校计算机硬件教学如何适应这种形式?怎样进行教学改革？这是一个非常紧迫的课题。
一、三本院校计算机硬件教学现状分析
三本院校其实就是民办应用型本科院校，其计算机专业硬件教学现状比一二本公办院校更糟糕。他们在教学经费、实验条件、师资水平、教学积淀、科研氛围等方面更逊一筹。首先是，在理念上轻视硬件教学，认为硬件知识无实用价值，无就业前景，只是象征性保留两三门硬件课程，由于实验条件所限基本只讲理论或图示实验。学生根本不懂“接口”这一软硬件结合的技术，有的甚至放弃了硬件教学，计算机科学与技术专业变成了名副其实的“软件工程”。更不可思议的是：面对朝夕相伴的微机系统，绝大多数计算机学生从未打开过机箱，根本不认识CPU、南北桥芯片、内存条，也不知道串、并口在哪里。其次，硬件教学培养目标不明确，随意性大。课程设置存在两个误区：其一是课程名称种类繁多，不稳定、变动大；其二是盲目套用一二本院校的方案，不适合三本院校的教学、师资条件和学生的学习能力及特点，更谈不上特色。在教材选取和教学内容剪裁时陈旧过时（部分教师偷懒），仍以18年前就讲授的8086体系为主体，不能与时俱进。学生面对现代微机的新理念、新技术、新架构很少介绍甚至没有介绍。比如，微处理器的双核和多核技术、串口硬盘和并口硬盘有何区别等等。实际授课时硬件理论讲授过多，实际动手实验太少。例如：详尽分析pentium处理器内部结构时，学生如坠云雾，而具有实用价值的现代微机的部件原理、性能指标、优化组合等又不讲。开设的硬件实验一般都由教师规定好内容和步骤，学生按部就班地在实验板（箱）上拔插线路，基本都是验证性实验，无思考余地，更谈不上设计和综合集成。
二、三本院校计算机硬件教学改革的意义
基于上述三本院校计算机硬件教学的现状，其教学改革非常必要、刻不容缓。
1.学生就业是三本院校的生命线。学生就业是三本院校教学的指挥棒，学生及家长的基本诉求就是要解决就业问题。就业好的三本院校社会声誉高，生源稳定，就业直接关系到三本院校的生存，特别是在其生源已经呈现紧张趋势的今天。大学生就业的最大障碍是缺乏实际工作经验，这造成了用人单位招不到自己需要的学生，学生找不到工作的怪现象。计算机硬件教学改革的基本意义就是能拓宽就业的门路。在硬件教学过程中必须面向实际应用，切实加强学生的动手能力，始终围绕和紧跟主流微机进行教学，摒弃复杂玄妙的原理剖析，粗线条地从实用角度给学生一个整体观念。这使学生能在IT行业从事维护、组装、销售、网络工程实施等工作。另一方面，扎实地进行嵌入式系统的教学和实践，使学生能在电子产品制作、自动控制方向上伸进一条腿。笔者所在的广东培正学院地处IT行业十分发达的珠三角地区，中小IT企业星罗棋布，基于嵌入式系统的电子产品数不胜数。嵌入式电子产品人才需求十分旺盛。这些企业特别看重学生的动手能力，学生只要具备基本的电子电路、单片机技术、嵌入式系统基础，并能使用相关仪器和工具，其就业之路十分顺畅，工资待遇非常可观，这种现象已经被近几年就业市场所证明。
夜上海论坛 2.硬件教学改革符合三本院校学生的学习特点及要求。大学本科教育现已成为大众化教育，在此背景下，三本院校学生具有如下特点：①基础知识和学习能力不及一二本院校学生，这是中学教育及高考决定了的。②对实用的技术技能感兴趣，不太习惯理论学习和逻辑思维，这是由二个因素决定的：一是自身长期学习的惯性使然；二是学习目的决定，因为他们中绝大多数没有进一步深造（如考研）的要求，只想更好地就业。③学习上易于冲动，少有恒心和耐力。缺乏自信心，往往遇难而退、望而却步。④他们兴趣广泛，思维灵活，绝大多数学生表面看起来不想学习，其实他们的“成就感”愿望极强，迫切想学到他们认为有用的知识和技术。如上所述可知，不能强行按一二本院校学生的要求来强制他们学习，应因势利导。从应用角度阐述理论，采用案例教学甚至项目驱动教学。在适量学完微机硬件体系结构后，教学重点放在嵌入式电子产品的基本原理、简单EDA（Electronc Design Automation）设计、简单制作方面。使学生能使用常用仪器和工具制作出简单的电子产品，于是兴趣大增、“成就感”油然而生，收到事半功倍的效果。
夜上海论坛 三、三本院校计算机硬件教学改革的措施
夜上海论坛 谈到改革措施，首先应转变教学理念，以应用和实用为目标设计硬件教学课程体系并剪裁教学内容，使之为就业的二个方面服务；全面改革教学方法使之符合三本学生的学习特点；更新传统的考试考核方式使之更好地调动学习积极性。
1.转变教学理念，修改硬件课程体系和教学内容。①教学理念与硬件教学体系。在高等教育大众化的今天，三本院校的教学理念首先要确立培养应用型人才的目标、建立新的教学质量评价体系、理论知识为实际应用服务、综合评价知识、技能和能力等诸多要素。此处能力包括实践能力和社会适应能力。在调研了学生就业状况和用人单位需求二个方面的前提下设计硬件教学课程体系。如前所述，硬件教学有二个就业方向，一是以学生面对的主流微机系统知识为背景从事微机系统维护、组装、销售、网络施工等工作；二是以嵌入式系统知识为背景从事电子产品设计、制作、销售等工作。这二个就业方向对应二条主要教学路线：数字逻辑80386汇编语言计算机组成原理X86体系接口技术windows设备程序开发。这条路线尾节点只能作为少数成绩优秀学生深造，涉及到深层次技术，可作为选修。数字逻辑MCS51汇编语言（或ARM汇编）电子电路基础单片机技术嵌入式系统。而作为知识支撑，还有一条辅线：80386汇编语言（MCS51汇编语言）操作系统（嵌入式操作体统）智能卡芯片操作系统COS（Chip Operating System）。②课程设置与教学内容。为了保证教学路线的实施，在课程设置上与教学内容上应做精心安排，80386汇编和MCS51汇编作为一门《汇编语言程序设计》开出；X86体系接口和单片机技术合为一门《接口与单片机》开出。二条主线上其余节点就是课程名称，共有7门课程。在教学内容剪裁上要注重实用与应用，还要注重针对主流机型、设备、部件器件介绍前沿知识。例如：计算机组成原理中避免分析CPU内部结构的复杂机理，从性能与发展趋势分析双核多核CPU；摒弃三块一线（CPU、存储器、IO接口、系统总线）传统的主机板架构，引入现代微机的1-3-5-7式（一条总线、三大芯片、五条总线、七个接口）架构。接口知识中精简传统的且少有实用价值的8253、8255等接口芯片的讲解而重点介绍USB接口，USB接口是学生面对的最具实用价值和发展前景的接口标准。数字逻辑和电子电路少些逻辑运算和复杂电路分析，加强嵌入式系统中实用的流行的控制芯片的讲解，为嵌入式系统学习和电子制作打下基础。嵌入式系统教学内容以ARM嵌入式系统为教材，它应用面广，最具发展前景。教学内容中实践部分是落脚点，实训简单实用的嵌入式电路板的制作，如何使用常见工具，如：万用表、示波器、电烙铁手工焊接及BGA温控焊接等。电路设计学习EDA，会使用软件进行设计，如：protel、protus等软件。
2.改革硬件教学方法和手段。先进合理的教学方法和手段会收到事半功倍的效果，是学生掌握教学内容的必要条件。可采用如下办法：①精心制作CAI多媒体课件，对于复杂的数据流程一定要动态演示。②以学生面对的微机系统及设备为讲述对象并进行实验，如：汇编指令in/out是接口技术中最常用的指令，可以用微机CMOS数据读写（地址口地址为70H、数据口地址为71H）为案例进行讲解，学生既熟悉实验环境又方便操作，若能做成CMOS数据保护程序，则学生更有成就感。另外，直接读写硬盘扇区也是很好的接口技术案例。③案例教学法始终贯穿于教学过程中，特别是在嵌入式系统教学和电子电路制作实训中，刺激学生的学习兴趣使其得到“成就感”。当然，好的案例选取是要靠教师具有从业经验和项目经历并且花大量精力才能实现。④项目驱动教学，以案例教学为基础，以合适的实际项目作为实训对象则教学效果更佳。这可以提高学生分析问题解决问题的能力，还可以培养学生的工程素养及团队合作精神。
夜上海论坛 3.革新课程的考试考核方式。考试是整个教学过程的最后一个环节，是学生学习的指挥棒，事关学生眼前利益，要用考试促进平时学习。硬件教学的传统考试考核方法一定要改革，否则，改革措施就会落空。应由单一的笔试改成：笔试+实验制作+参与案例项目+职业认证+大学生科技比赛等多个环节考核、综合评定。笔试成绩只占30%，其余部分是实践成绩，占70%。一个学生不一定能同时得到三个实践环节的成绩，但是只要获得其中一项成绩即可。这样一来，学生不能再一味死记硬背理论知识，必须要将理论知识应用于实例中，主要学习精力自然就放在实践环节中去了。在硬件方向就业后就不必花过多时间参加岗位培训。
参考文献：
[1]李文生，等.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育，2011，（2）：22-25.
第2篇
关键词：计算机组装；计算机网络基础；工作过程；教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：
信息技术产业是我国面向二十一世纪生存发展的战略性产业，它是促进经济社会协调发展、加快实现现代化的必然选择。计算机行业是一项新兴的高科技行业，近十年来，始终保持着快速增长态势，成为我国经济建设的增长点，根据工业与信息化部分析，我国计算机行业将进入发展的关键时期，预计计算机行业仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，前景十分广阔。
高职院校是计算机应用型人才培养的主阵地。计算机维护和网络专业人才属于实际操作人员，其主要作用是实现计算机研发、应用和管理的规模化和流程化，此类专业人才相对于未来行业的整体需求来说供应量仍属不足。随着电子政务、电子商务和企业信息化的建设与发展，企业对高技能水平的计算机系统维护、设备管理、数据库维护、计算机销售与服务等技术人才的需求量平均每年增长71.2%，预计今后5年将达到60-100万人，而现有符合新型网络技术人才要求的专业人员还不足20万。据信息产业部统计，全国90%的企业网络技术人员由于技能单一、专业知识更新速度滞后，不能满足企业信息化建设的要求。积极探索基于工作过程的《计算机组装与计算机网络基础》课程开发，完善课程体系，促进课程专业建设科学化、标准化、规范化，提高教育教学质量和专业建设水平。
夜上海论坛 根据网络搜索和部分院校的调查，目前关于《计算机组装与计算机网络基础》课程，没有统一课程标准，没有相关教材、教学资源缺乏，《计算机组装与计算机网络基础》是《计算机组装与维护》和《计算机网络基础》两门课程的组合，在实践工作中，往往计算机和网络是相互影响的，相互联系的。为了解决工作中遇到的问题，广州城建职业学院试点将两门课程有机融合，新组建了《计算机组装与计算机网络基础》课程，课程建设还处于探索阶段。为使《计算机组装与计算机网络基础》课程人才培养的目标和规格凸现职业教育的针对性、实践性和先进性，与用人单位需求实现“零距离”对接，本次课程开发严格按照教育部2015年6号文件（《教育部关于深化职业教育教学改革 全面提高人才培养质量的若干意见》）精神的要求，“对接最新职业标准、行业标准和岗位规范，紧贴岗位实际工作过程，调整课程结构，更新课程内容，深化多种模式的课程改革”。
夜上海论坛 《教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》（教职成[2015]6号）对提高职业教育人才培养质量的各项要素进行了全面的梳理并提出了具体要求。提出“坚持产教融合、校企合作。推动教育教学改革与产业转型升级衔接配套，加强行业指导、评价和服务，发挥企业重要办学主体作用，推进行业企业参与人才培养全过程，实现校企协同育人”。从深化校企协同育人、强化行业对职业教育教学的指导、推进专业教学紧贴技术进步和生产实际、有效开展实践性教学等方面提出明确具体的事实要求。
1.工作任务和职业能力要求
根据教职成[2015]6号精神，基于工作过程将《计算机组装与计算机网络基础》的工作任务和和相关职业能力设置如下：
夜上海论坛 1.1 计算机操作和微机装配调试工作岗位
计算机操作和微机装配调试的工作任务有计算机安装、连接与调试、计算机装配、计算机软件安装、计算机外部设备安装、计算机系统故障处理、客户服务等，需要具备的职业能力有计算机软件系统、常见办公设备、网络设备操作技能、与人合作能力、解决问题能力等。
夜上海论坛 1.2 网络设备调试和网络管理工作岗位
夜上海论坛 网络设备调试和网络管理的工作任务有按照工程文件要求，使用专用工具对计算机网络设备进行综合布线、按照工程文件要求，对设备间机柜中的网络设备进行配线、网络设备的安装调试、交换机配置、路由器配置、广域网管理、服务器的搭建、无线网络管理、排除网络设备的故障、对网络系统进行统调和维修等，需要具备的职业能力有具备网络综合布线、网络组建、服务器搭建、调试、维护的能力、与人合作能力、解决问题能力等。
2.《计算机组装与计算机网络基础》课程开发
夜上海论坛 根据《计算C组装与计算机网络基础》课程的工作过程和工作岗位，进行如下课程开发：
夜上海论坛 2.1 课程内容设置
夜上海论坛 课程内容包括计算机硬件介绍，计算机硬件选购，计算机硬件的安装调试，办公设备使用，操作系统的安装，计算机软件的操作，计算机故障排除，OSI模型，TCP/IP协议，子网划分，网线制作，综合布线，组建局域网，交换机和路由器配置，无线路由器配置，服务器配置，网络故障诊断。
2.2 实训室建设
夜上海论坛 在教学过程中开展计算机硬件的组装，办公设备的使用，操作系统的安装网线制作，综合布线，交换机和路由器的配置，无线路由器配置，服务器配置等实训操作，需要配套的实训设备，计算机硬件组装实训室，办公设备实训室，操作系统安装实训室，综合布线实训室，交换机和路由器实训室等。
2.3 建立工作室
夜上海论坛 建立工作室，承接计算机硬件的选购，计算机操作系统安装，计算机维护，网络的建设、网络的维护等工作，提高实践经验。
2.4 开展校企合作
通过和企业合作，深入到企业一线，参与企业的工作活动中，提高学生的工作能力，为毕业后与企业零距离，实现和企业的接轨。
基于工作过程的《计算机组装与计算机网络基础》课程开发，为今后的《计算机组装与计算机网络基础》课程建设提供一些建设的经验和思路，培养更多符合社会和企业需要的计算机应用型人才。
参考文献
[1] 浅析如何创新计算机应用与维护专业教学工作[J].吴洪艳.软件.2014（01）.
[2] 职高计算机组装与维护课程的探索与教学改革[J].姚远.读与写（教育教学刊）.2017（02）.
[3] 高职计算机网络技术专业岗位群和能力构成分析[J].康万林，冯改娥.山西青年管理干部学院学报.2012（04）.
[4] 基于工作过程系统化的课程体系构建及案例分析[J].徐伟莲，贾世玲，秦志玉.现代教育.2014（Z2）.
第3篇
关键词：计算机；硬件设计；安全
1 概述
夜上海论坛 计算机硬件指的是组成计算机系统的物理成分，其中包括输入/出设备、芯片等。在计算机系统中，信息安全包括硬件、软件和通信方面的内容，因此可从硬件、软件和用户方面来实现对计算机信息安全的建设管理，但在这一过程中，硬件无疑成了影响计算机安全的重要因素。通过调查发现，计算机硬件主要在输入/出设备和存储介质上存在安全问题，具体表现如下：
（1）在输入设备上，安全问题包括非法输入和输入不安全数据信息，其中前者是指非法输入可能损坏计算机内部的数据信息，而后者是指输入的信息带有病毒等。
（2）在计算机系统中，一些输出设备具备记忆功能，因此仅需重复操作，便可再现有关信息，这无疑会造成计算机数据信息泄露。
（3）计算机存储介质一般未设信息数据安全屏障，因此无法抵御暴力破坏、恶意攻击和非法拷贝等行为，从而造成数据信息泄露。
夜上海论坛 可见，计算机硬件在安全方面仍存在问题，且若不加以完善，极易造成保密信息泄露，从而严重损坏了用户的利益，甚至造成社会恐慌。
夜上海论坛 2 计算机硬件设计安全分析
计算机硬件的安全性能一般取决于设计阶段，且目前，在计算机硬件安全设计上，已取得了十分可观的成绩，其中较为常用的设计方案包括如下几种：（1）基于变异的硬件安全设计方案，其中“变异”主要从芯片老化、IC时序、噪声、温度和功耗等方面体现出来，且这些因素一般会受到CMOS制造技术、射频互联技术、等离子技术、纳米技术和光纤技术等的影响，因此这一设计方案在基于新兴技术的硬件中发展前景较好。但需强调的是，芯片内在的变异将不利于对恶意攻击的检测。（2）硬件木马检测，其中硬件木马指的是恶意修改、嵌入和变更原始芯片设计的行为，其是现今社会最重要的研究课题。一般来讲，常规的功能与结构测试无法检测出这一类攻击。在实际应用中，若不考虑工程变异，仅需先测出一段输入序列的泄漏功耗，再与仿真模型比较即可，但工程变异却增加了硬件木马检测的难度。可见，需进一步深化对硬件木马的检测。（3）PUF（不可复制技术）是计算机硬件安全设计的重要研究课题，其提供的是一组从输入至输出的映射关系，且这一关系依存在芯片制造工艺下，因此无法采用数学方法来进行逆向操作，从而保证了计算机数据信息的安全。但在目前的众多PUF方案中，一些因素的存在却使得PUF的安全性大幅度降低，如芯片结构的非线性特征较弱等。（4）非对称加密技术是一种基于PPUF的非对称加密系统，其中加密与解密所用的秘钥有所区别。一般来讲，通过用公共密钥和进行仿真，便可测出挑战信号的发出的响应，因为PPUF的结构会以公开的形式发表。但即便如此，也无法赶超原始设备的速度，因此可采用非对称加密技术来创建一种公共秘钥加密协议，用以地域物理和旁道攻击，甚至可将其看作可信设计的模块。
总之，计算机硬件设计的安全性将对计算机的使用性能产生直接影响，且基于硬件的安全协议可解决基于第三方的可信计算、遥控/感芯片的开启等问题。
3 计算机硬件设计的安全策略
夜上海论坛 综合上述分析，作者针对计算机硬件设计提出如下安全策略：
夜上海论坛 3.1 内置安全确认
在计算机硬件中内置安全确认无疑对保证计算机数据信息的安全具有重要作用，其原理如下：在制造计算机芯片时，通过将PUE技术与EPIC技术结合来对计算机硬件的IP进行保护。其中，EPIC技术是一种针对IC设计理念的技术，即先利用EDA工具来得到所需的物理版图，再采用PUE技术来绘出以芯片变异为基础的PUFIC，最后再通过与加密的IC管理员版权促和来生成检测秘钥。实践表明，采用上述设计理念绘出的加密型验证模块可通过保护IC版图来保护原始模块，从而实现对计算机硬件的安全进行保护。
3.2 外置辅助安全检测装置
夜上海论坛 外置辅助安全检测的方案采用了RAS技术，即先由秘钥管理中心制作一对秘钥（私用、公开秘钥），并用公开秘钥来保护计算机数据信息的安全，最后再通过安全芯片与秘钥存储器验证来共同组成外置辅助安全验证装置，其中秘钥存储器保护的对象是私用秘钥存储的数据信息，即在检测时，可利用RFID来对芯片内的电路数据信息进行读取及对芯片的安全进行验证，进而保护数据信息的安全。总之，在计算机硬件中外置辅助安全检测装置可通过秘钥管理来保护计算机硬件的安全。
3.3 计算机硬件开发中的安全设计
关于计算机硬件设计的安全问题，内置安全确认和外置辅助安全检测装置都属于技术层面的策略，但很显然，这一问题并非仅为技术性问题，因此还应从硬件本身来考虑问题，即分别从下列三个方面来将安全设计贯穿在计算机硬件开发的全过程：（1）目前，计算机硬件的开发者普遍看重的是硬件的性能和质量，却忽视了安全保护的问题，这极易使计算机硬件设计出现安全问题。对此，应通过培训教育来提高计算机硬件设计者的安全保护意识。（2）为了保护用户的数据信息安全，在计算机硬件开发中，应对硬件的安全性能有所侧重，具体应着手于内设与外设层面，逐一完成对硬件的安全设计。（3）一般来讲，在计算机硬件设备设计完成后，既要测试其性能和质量，还应评估其安全性能。其中，在评估计算机硬件的安全性能时，应着手于输入/出设备、存储设备，从而提高计算机硬件的整体安全性。
夜上海论坛 3.4 改进计算机硬件安全设计技术
夜上海论坛 与信息窃取技术相比，计算机硬件安全技术的发展存在滞后性，这将对计算机数据信息安全造成严重威胁。对此，应从如下方面进一步改进计算机硬件安全设计技术：（1）从计算机硬件安全设计技术的现状出发，找出其中存在的不足，并在分析的基础上逐步完善，从而提高计算机硬件设计的安全性能。（2）健全计算机硬件安全技术体系，即进一步密切计算机硬件之间的联系及在技术上的交互，从而实现对硬件安全的保护。（3）改进计算机硬件安全技术，其中较为前沿的技术包括量子、光学和生物计算机硬件，且这些技术的应用在保证硬件数据信息安全上提供了更为周全的思路。
4 结束语
经过多年的研究，计算机硬件的安全性能有所提高，但在硬件设计上的安全问题仍是影响计算机数据信息安全的重要因素。鉴于此，作者通过查阅资料和结合工作经验，提出了如下几点建议：一是在计算机硬件中内置安全确认来保护计算机硬件的IP；二是在计算机硬件中外置辅助安全检测装置来保护硬件的数据信息安全；三是将安全设计理念贯穿在计算机硬件设计的全过程，并对硬件的质量、性能和安全进行统筹考虑；四是改进计算机硬件安全设计技术，并进一步完善硬件设计安全技术体系。总之，计算机硬件设计的安全研究是维护用户切身利益的要求，也是促进整个计算机行业健康发展的选择，因此应加以重视。
参考文献
夜上海论坛 [1]聂廷远，贾萧，周立俭，等.计算机硬件设计安全问题研究[J].信息网络安全，2012，10：17-19.
夜上海论坛 [2]梁丁.计算机硬件的设计安全探究[J].电子技术与软件工程，2016，2：110.
[3]陈兴欣.计算机硬件设计安全问题分析[J].电子技术与软件工程，2015，6：232.
[4]阿布都维力・阿布都米吉提.计算机硬件故障与维护研究[J].通讯世界，2015，6：58-59.
