高等学校计算机硬件实验教学体系改革研究与探讨

《高等学校计算机硬件实验教学体系改革研究与探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、教改纵横ComputerEducation文章编号：1672-5913(2008)08-0125-03高等学校计算机硬件实验教学体系改革研究与探讨陈妍，王换招，伍卫国，杨麦顺(西安交通大学计算机科学与技术系，西安710049)摘要：本文针对目前高等学校计算机硬件实验教学存在的问题，提出适合本科生及研究生联合培养的创新实验教学体系，设计了支持基础验证型、综合设计型和创新研究性实验一体化的计算机硬件实验平台。关键词：教学改革；创新型人才；计算机硬件实验中图分类号：G642文献标识码：B1计算机硬件实验普遍存在的问题

2、分析目前很多大学采用类似清华大学计算机厂早期研制的实验装置，采用面包板和拨位开关等输入/输出接线，调试手目前，国内大多数高等院校的实验组织模式和实验手段缺乏，支持的实验内容少，对CPU设计之类的实验没法段主要存在以下问题：很好地开展。即使一些新的实验装置，重点仍然是支持验z“一人动手大家看”的“放羊式”证型实验，设计型实验的开展仍具有局限性。z实验的内容、步骤严格按照教材(实验指导书)进行(3)“计算机体系结构”作为计算机专业的高端专业z实验内容陈旧、与工程实际脱节课，由于缺乏实验条件，很多学校还没有开设实验，

3、少数z本科生和研究生的实验环境分别建设开设实验的学校也只能采用系统结构模拟软件进行模拟计算机学科的课程内容具有很强的交叉性和相关性。针实验。大多数该类模拟软件运行在UNIX平台上，参数设对每门具体课程单独设置实验及单独提供实验环境，一方面置复杂、接口界面不友好，使用起来费时费力。学生只是很难使学生对其前导课程所完成的基础能力做要求，同时也通过课堂学习来掌握计算机体系结构的内容，缺乏对计算很难兼顾到其后续课程，各自独立，相互间缺少有效的贯通；机体系结构的感性认识，更谈不上培养学生的设计与创新另一方面实验环境重复建

4、设，实验资源得不到充分利用。下性能力。面以“数字逻辑”、“计算机组成原理”和“计算机系统结构”由于以上三门课程目前都只针对自己的课程内容单三门硬件主干课程为例说明计算机硬件实验的现状。独设置实验并单独提供实验环境，这些相关性非常强的课(1)“数字逻辑”是计算机专业必修的专业基础课，程各自独立，相互间缺少有效的贯通，不仅导致了实验环目的在于掌握计算机数字电路设计和调试方法，为后续境的重复建设，实验资源得不到充分利用，而且也不利于硬件课程奠定基础。而相应的“数字逻辑实验装置”一学生对计算机硬件体系有一个系统的了解，

5、更无法对本科般仅能用于TTL与GAL器件的实验；有部分学校购置生的课程设计、毕业设计等大型和综合型训练提供必要的的实验装置还不能进行GAL器件的实验。实验一般使用支撑环境。小规模74系列TTL器件，通过面包板实现输入/输出连为了解决目前计算机硬件实验教学中存在的问题，需线，其可靠性低、元器件易损，复杂实验受到限制，很要建立能满足计算机专业实验教学需求的，集实践性、先难支持设计型实验；许多目前流行的硬件设计方法，如进性、开放性、创新性为一体的先进硬件实验教学体系，采用EDA(电子设计自动化)工具的基于CPLD(复

6、杂可编结合EDA、软件模拟和虚拟现实等先进的实验手段建立集程逻辑器件)的逻辑设计等，更是因为硬件设计环境不够基本验证、综合设计和创新研究为一体硬件实验平台，促而无法进行。进理论教学与实践教学紧密结合，以适应学科发展和IT(2)“计算机组成原理”作为计算机专业的核心课程，企业对高层次计算机专业人才的更高需求。收稿日期：2008-3-12125ComputerEducation教改纵横2.2计算机硬件课程层次的建立2适应多层次人才培养需要的计算机硬件实验体系的建立以西安交通大学计算机学科为例，本科生和研究生的硬件相

7、关课程体系中主干课程由“数字逻辑与数字系统”、为了构建适合本科生、研究生多层次需要的一体化的实“计算机组成原理”、“计算机体系结构”、“高性能计算机验教学体系，我们对国内外著名大学的课程及实验教学大纲体系结构”和“计算机系统的量化研究方法”组成，其中等做了深入的研究，主要做了以下几个方面的研究工作：前三门课程为本科生课程，后两门课程为研究生课程。与(1)研究计算机专业硬件课程及其实验课程当前的设主干课程相关的本科生必修课程还包括“汇编语言程序设置和今后的发展趋势；计”、“微机原理和接口技术”、“操作系统原理”、

8、“计算机(2)剖析计算机专业硬件相关课程之间的衔接关系；网络原理”、“嵌入式系统”；研究生课程包括“计算机网(3)分析教学实验和科研实验的本质，发现本科阶段络理论及应用”、“VHDL和FPGA设计”、“分布式系统”以及研究生阶段主要硬件课程教学实验的规律。等。这些课程，特别是主干课程，不仅有较强的顺序性，基于以上研究工作，我们设计的计算机硬件实验体系而且课程内容的相关性很强。图1给出了