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电子信息工程系《计算机组成原理》课程实验教学新增一实验手段

发布时间:2021年10月26日 来源: 作者: 浏览次数: 【字体:

计算机组成原理,是计算机专业三大核心基础课程之一,对整个计算机专业的发展起到了关键的作用。我校计算机学院电子信息工程系计算机组成原理课程组自2015年开设此课程。结合当前形式发展,为更好的达到教学目标,计算机组成原理课程组所有教师精心选择教材、设置实验项目和丰富教学实践手段;例如教材更替,从最开始的国内蒋本珊的《计算机组成原理(第3版)》,到国外原版书籍Yale N.Patt Sanjay J.Patel《计算机系统概论(第2版)》,再到南大袁春风教授主编的《计算机系统基础》,华中科技大学精品课程秦磊华主编的《计算机组成原理》教材,以至到现在谭志虎《计算机组成原理(微课版)》。顺应了时代变化,更好的利用网络资源,丰富教学和实践手段,更好的达到了知识目标、能力目标、情感目标以及近期新增的思政目标。该团队经历了五六年的教学经验积累,目前有一定的收获,如以谭德立教授带头负责人的团队撰写的《基于TOPCARES-CDIO计算机组成原理课程教学改革荣获校级教改项目,何世添老师《计算机体系结构工作原理》荣获校级课程思政示范课堂,并推荐省级课程思政示范课堂,马卫娇老师撰写两篇关于计算机组成原理课程教改论文等等。

计算机组成原理课程的教学分为理论讲授和课程实验两个部分。在以往的课程实验环节,学生主要使用设计和模拟数字逻辑电路的教学工具Logisim完成数据表示、运算器、存储器、CPU等实验。近日,计算机组成原理课程组团队又新增一实验教学手段。在使用Logisim工具进行课程实验教学和指导的基础上,进一步在FPGA学习板上使用Vivado工具进行实践教学。

Vivado设计套件,是FPGA厂商赛灵思公司发布的集成设计环境。包括高度集成的设计环境和新一代从系统到IC级的工具,是一个基于AMBA AXI4 互联规范、IP-XACT IP封装元数据、工具命令语言(TCL)、Synopsys 系统约束(SDC) 等有助于根据客户需求量身定制设计流程并符合业界标准的开放式环境。

我校计算机组成原理课程组在实验环境建设和实验手段多样性等方面,已经取得了一定的进展,在FPGA学习板上使用Vivado工具实现了MIPS-CPU 的运行。(见图一 吴家铸老师实现流水MPIS上板运行)

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图一  吴家铸老师进行实践研究

 

据笔者了解,在计算机组成原理课程的教学过程中,能够打通Logisim工具到Vivado环境的实验通路的高校,目前只有华中科技大学、南京大学等几所高校,尚不多见。我校计算机组成原理实验教学手段的这次突破已与华中科技大学等一流高校并齐。目前在20213实践学期中,吴家铸老师带领学生团队正进行该项实践课题的实训。如图二吴家铸老师在辅导学生进行实训指导,图三吴家铸老师与学生进行课题讨论。经过几周下来,这部分学生在FPGA开发板上开发能力已得到很大提升。相信不久之后,我校计算机组成原理课程一定会收获颇丰!

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图二 吴家铸老师在辅导学生进行实训指导

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图三 吴家铸老师与学生进行课题讨论


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