浅析依托云计算平台的计算机硬件课程体系改革与创新

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1、浅析依托云计算平台的计算机硬件课程体系改革与创新1计算机硬件课程体系改革的必要性　　在计算机技术飞速发展的时代，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，强化学生的创新意识，增加实用和新颖的实践环节，是新形势下培养学生的重要手段。计算机硬件核心课程包括数字逻辑、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机系统结构等，这些同时也是计算机专业中的核心课程，具有理论性强、应用广且与实践联系紧密等特点。课程体系的建立和课程结构是否合理，对于硬件知识的教与学有着很重要的影响。从以前的教学情况看，一些硬件的核心课程协调不够，相关问题可归纳为：①未将目前的先进技术恰当地纳入课程体系;

2、②实验环境比较传统，实验内容不够新颖，在吸引学生进行创新性实验上显得不足;③相关课程内容衔接不够紧密，试图各自封闭，部分教学内容简单重复，未能进行全局规划。　　解决上述几个问题的关键在于整体规划，以系统构建为主线，适当引入新技术并配以适当的实践体系，引导学生积极实践、自主学习，激发其创新精神。　　2利用优质资源，建设计算机硬件课程体系　　计算机专业应注重学生计算思维、算法设计与分析、程序设计与实现以及系统能力的培养，其中82个能力点中有62个能力点是系统能力，包括系统的认知、设计、开发和应用4方面。教师可以利用优质资源，建设计算机硬件课程体系，促进对学生系统能力的培

3、养。　　IBM公司于2009年12月与北京工业大学合作建设云计算实验平台。该平台采用硬件设备虚拟化、软件版本标准化、系统管理自动化和服务流程一体化等技术，为计算机硬件课程体系中的相关课程提供极佳的教学和实验环境。计算机系统结构、计算机X络、计算机组成原理、并行计算、高性能计算、X格计算、云计算等课程涵盖现今计算机硬件领域的最新课程与技术。基于这一平台和社会对计算机人才硬件相关能力的要求。　　课程体系建设中，教师重点从各课程中涉及云计算技术的不同角度，调整课程教学内容和教学方式，比较全面地介绍计算机系统技术，帮助学生在学习一系列软件课程的基础上深入理解计算机基本原理，

4、从基础到应用为学生建立完整的计算机系统概念。　　计算机硬件课程体系的最底层是电子与电路技术和数字逻辑，这两门课程是整个体系的基础知识，作为计算机专业的入门课程，为之后学生学习和理解计算机部件、接口器件等的工作原理打下基础。计算机组成原理和计算机系统结构课程帮助学生深入理解计算机各功能部件的组成及实现原理，建立起计算机整机概念;掌握从计算机软硬件界面开始进行计算机整机系统设计的原理;学会机器语言设计、功能部件设计和计算机整机系统设计。这两门课程的教学可以培养学生的抽象思维能力和自顶向下、系统分析和解决问题能力。在此基础上，操作系统课程介绍计算机系统如何对内部资源进行管

5、理及为用户提供使用计算机资源的手段。其中，计算机组成原理被评为教育部微软精品课程，计算机系统结构被评为教育部Intel精品课程，另外，数字逻辑、计算机组成原理、计算机系统结构均为北京工业大学精品课程。　　微机接口技术帮助学生了解微型计算机系统与外界I/O接口方式，汇编语言根据课程性质设置为自学课程，为学生设计实验环节，让学生经过分析、设计、编程、调试等环节独立完成4个实验项目，进而加深对汇编语言程序设计相关概念以及关键技术应用技巧的理解，最终具备利用汇编语言设计和调试实际问题的能力。在该课程体系中，处于最顶层的各门课程更注重学生应用能力的培养，在计算机课程设置上具有

6、一定特色，涵盖嵌入式系统、可编程芯片技术、高档微机原理与技术、多核计算、机群计算、并行计算等方面知识，是当今计算机硬件体系以及计算机科学技术中发展最快、最有应用前景的几个分支。　　上述计算机硬件课程体系结构具有以下几个主要特点：①分清层次以及课程的先后关系，明确先修课，保证内容的紧密衔接;②重视体系的系统性和先进性，突出培养应用型人才的特点;③将计算机组成原理和汇编语言设计分开，设置汇编语言自学课程，提高学生动手能力和自学能力;④贯彻以基础知识为核心、理论结合实际的思想，设置两门大型课程设计，促进知识的融会贯通。　　3发挥资源优势，构建相适应的实验体系　　上述课程相

7、关知识的系统教学可以帮助学生了解计算机系统的工作原理和系统构成。在改革过程中，教师可以重点加大实践环节的设置，包括电路与电子技术实验、数字逻辑实验、计算机组成原理实验、计算机组成原理课程设计和计算机系统结构实验，总共达125学时，尤其是计算机组成原理的课程设计可以达到国内高校先进水平，撰写的实践教材也在多家高校采用。通过在EDA平台上进行一台模型计算机的设计、封装和调试，包括总体结构、数据通路、指令系统、微操作命令、时序系统、控制部件等部分;在此基础上，进一步实现硬件输入输出部件的功能设计并下载到FPGA芯片中进行计算机整机的测试及验证，学生能够掌握设计、实现及