劉桃麗，張 健

(廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院，廣東湛江 524088)

基于EDA的計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)模式探索

劉桃麗，張 健

(廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院，廣東湛江 524088)

針對當(dāng)前計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程中普遍存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我?、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低、畏難情緒普遍而無法達(dá)到課程和人才培養(yǎng)目標(biāo)等問題，提出了基于EDA技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課程新模式。首先變革實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，從傳統(tǒng)的驗(yàn)證已有組件的功能轉(zhuǎn)為創(chuàng)造自己的組件，學(xué)生由被動(dòng)的接線轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的設(shè)計(jì);其次，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，新實(shí)驗(yàn)不局限于實(shí)驗(yàn)所給定的具體要求，也不受實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的約束，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從固定到彈性的轉(zhuǎn)變，從課內(nèi)到課外的延伸;再者，改變實(shí)驗(yàn)方法和過程;最后，采用新的考核方式，整個(gè)課程的考核提高實(shí)驗(yàn)部分的成績比例。通過該模式，有效地解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、內(nèi)容僵化、學(xué)生學(xué)習(xí)熱情低下等問題。在大部分高校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，此方法可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。

EDA技術(shù);計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn)教學(xué);變革

0 引言

計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)本科生的必修課程，也是該專業(yè)的核心課程之一［1］。課程的主要目標(biāo)是讓學(xué)生從底層深入剖析數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)理論，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)踐能力。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，使得該課程存在難學(xué)、難懂、概念抽象、感性認(rèn)識(shí)較差等問題，需要實(shí)驗(yàn)來對其進(jìn)行彌補(bǔ)。好的實(shí)驗(yàn)課程可以將抽象的概念具體化，增加感性認(rèn)識(shí)，靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，增強(qiáng)對整個(gè)系統(tǒng)的理解［2］。如何更好地設(shè)計(jì)其實(shí)驗(yàn)課程，是一個(gè)非常重要的問題，但是目前計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置與安排卻無法達(dá)到這個(gè)目的。

為了解決此問題，結(jié)合當(dāng)前課程實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀，文中提出結(jié)合EDA技術(shù)來開展實(shí)驗(yàn)課程，分析其可行性與必要性，重新制定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使用新的實(shí)驗(yàn)方式，采用新的考核方式，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不斷提升創(chuàng)新和實(shí)踐能力，改善教學(xué)效果，提升教學(xué)效率，達(dá)到課程培養(yǎng)目標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程是依附于其理論課程而開設(shè)的一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，主要目的是通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對理論的理解，并在實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)以及軟硬結(jié)合的綜合實(shí)踐能力［3］。目前，大部分高校都是按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法來開設(shè)此課程的實(shí)驗(yàn)課，即在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)上，根據(jù)電路圖來手動(dòng)將電路進(jìn)行連接，檢查無誤后，再查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果正確則實(shí)驗(yàn)結(jié)束，結(jié)果有誤，排除設(shè)備本身的問題，即可確定是接線錯(cuò)誤，重新檢查接線。這種方法存在以下幾個(gè)弊端:

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新無法跟上器件的發(fā)展水平。目前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的高速發(fā)展，處理器、存儲(chǔ)器等技術(shù)每天都有新的進(jìn)展和變化，如果本門實(shí)驗(yàn)課想要與時(shí)俱進(jìn)，必定要求實(shí)驗(yàn)室要經(jīng)常性地更換設(shè)備，這對于大部分高校來說是無法做到的。

(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我唬痪邆渑囵B(yǎng)創(chuàng)新人才的條件。學(xué)生的設(shè)計(jì)都局限于實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上展開，綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)難以開展，極大限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力，在實(shí)驗(yàn)中大部分精力花在如何正確接線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確上，而不是多想多問為什么。

(3)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低，畏難情緒普遍，無法達(dá)到課程和人才培養(yǎng)目標(biāo)。對于計(jì)算機(jī)類的學(xué)生，“欺軟怕硬”、“重軟輕硬”的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，因?yàn)檐浖虒W(xué)的實(shí)施相對容易，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以做到急用現(xiàn)學(xué)、立竿見影的效果，而硬件知識(shí)從客觀上來說存在不直觀、講述起來抽象、枯燥等問題，學(xué)生學(xué)起來也比較困難。此外大部分學(xué)生對于軟件和硬件之間的聯(lián)系認(rèn)識(shí)存在一定誤區(qū)，認(rèn)為學(xué)習(xí)軟件就是寫代碼，硬件就是底層的電路連接，從實(shí)驗(yàn)中無法找出它們之間的聯(lián)系，從而造成軟硬件學(xué)習(xí)之間的脫節(jié)，嚴(yán)重降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

綜上所述，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)無法達(dá)到計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的，對本門實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，改變現(xiàn)行的狀況，已經(jīng)迫在眉睫。

2 可行性與必要性

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫，是二十世紀(jì)九十年代初發(fā)展起來的一種電子電路設(shè)計(jì)方法。它以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)［2］。EDA技術(shù)利用可編程邏輯器件，如CPLD、FPGA等，結(jié)合軟件編程的方法，對其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)一樣方便和快捷。正是由于這種軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將EDA技術(shù)引入計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課中，可以對實(shí)驗(yàn)中涉及到的硬件和軟件進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，是一種先進(jìn)、可行的實(shí)驗(yàn)方法，也是近年來計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程發(fā)展的一個(gè)趨勢［4］。

在大部分高校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置中，EDA實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為一個(gè)必建的實(shí)驗(yàn)室，計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課程即可使用EDA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)使用FPGA等芯片作為硬件支撐［5］，在開發(fā)平臺(tái)如QuartusII上進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，亦可根據(jù)需要進(jìn)行相關(guān)的軟件開發(fā)，調(diào)試仿真無誤后再將設(shè)計(jì)好的軟硬件系統(tǒng)下載至芯片中運(yùn)行調(diào)試，即可完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用這種設(shè)計(jì)方法，可以擺脫硬件對于設(shè)計(jì)的束縛，完全按照設(shè)計(jì)者的需要設(shè)計(jì)硬件。同時(shí)EDA的編程軟件，設(shè)計(jì)方法簡單，語言易掌握，難度較低，設(shè)計(jì)方式多樣化，有助于學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)的構(gòu)造原理，降低硬件實(shí)驗(yàn)難度，將硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)形式完美地結(jié)合在一起，極大激發(fā)學(xué)生的興趣。

3 實(shí)驗(yàn)課程的變革與創(chuàng)新

基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)，從根本上是應(yīng)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法和手段對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的變革，主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面:

1)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的變革。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)應(yīng)從傳統(tǒng)的驗(yàn)證已有組件的功能轉(zhuǎn)為創(chuàng)造自己的組件，學(xué)生由被動(dòng)的接線轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要目的在于驗(yàn)證計(jì)算機(jī)各個(gè)組成部分的功能，學(xué)生按照教師提供的電路圖接好電路后，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就算完成實(shí)驗(yàn)，對于設(shè)計(jì)以及原理的掌握部分要求不多。采用EDA的實(shí)驗(yàn)方法則是以設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的組成部件為目的，學(xué)生必須對各個(gè)組成部件的原理和結(jié)構(gòu)有深入的理解，才能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。

2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變革。

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相比，新實(shí)驗(yàn)不再局限于實(shí)驗(yàn)所給定的具體要求，也不再受實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的約束，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從固定到彈性的轉(zhuǎn)變，從課內(nèi)到課外的延伸，是時(shí)間、空間、思想上的一次解放。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程可分為兩大部分，課程實(shí)驗(yàn)(約12課時(shí))和課程設(shè)計(jì)(約20課時(shí))［6］。根據(jù)EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)思想，采用自頂向下的方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，劃分主要功能模塊，再對各功能模塊進(jìn)行分層次多模塊細(xì)化。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用自底向上的實(shí)現(xiàn)方法，從最底層設(shè)計(jì)開始，逐層向上，最終整合成一個(gè)完整的系統(tǒng)［5］。根據(jù)此方法，將實(shí)驗(yàn)的最終目標(biāo)定位為設(shè)計(jì)一個(gè)8位字長的模型計(jì)算機(jī)，該模型機(jī)最少可以分為八個(gè)模塊［1］:

(1)時(shí)序發(fā)生器;

(2)算術(shù)運(yùn)算邏輯單元(ALU);

(3)寄存器組R0-R4;

(4)指令寄存器(IR);

(5)程序計(jì)數(shù)器(PC);

(6)微程序控制器;

(7)地址寄存器(AR);

(8)標(biāo)志寄存器(PSW)。

模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1中每一個(gè)模塊都對應(yīng)于微機(jī)中的一個(gè)功能組件，皆可以當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立、完整的實(shí)驗(yàn)單元來作為課程實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容。在課程實(shí)驗(yàn)階段，主要是根據(jù)計(jì)算機(jī)的各個(gè)模塊的功能來對其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。此階段要求學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，必須充分理解和掌握組件的功能，根據(jù)功能細(xì)劃整個(gè)組件的功能模塊結(jié)構(gòu)圖，即采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行組件的頂層設(shè)計(jì)，再根據(jù)頂層設(shè)計(jì)模塊圖，采用自底向上實(shí)現(xiàn)的方法，讓學(xué)生嘗試從最底層開始設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊，最后將各模塊組合在一起，即成為一個(gè)完整的組件。采用此設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)的結(jié)果與學(xué)生個(gè)人的水平息息相關(guān)，因此在這一階段，教師可以根據(jù)學(xué)生的整體提出基本的要求，學(xué)生在完成基本要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)個(gè)人的理解，逐步完善其功能。

目前，大部分計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程對于模型機(jī)的理論教學(xué)安排，大致分為三部分:第一部分是介紹運(yùn)算器，包括算術(shù)運(yùn)算邏輯單元(ALU)，工作寄存器組(R)和標(biāo)志寄存器(PSW)等相關(guān)組件;第二部分介紹存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理和使用方法，包括與其相關(guān)的地址寄存器(AR)和程序計(jì)數(shù)器(PC);第三部分介紹控制器，包括指令寄存器(IR)、時(shí)序發(fā)生器和微控制器。與此相對應(yīng)的實(shí)踐課程同樣分為三個(gè)階段來進(jìn)行。

第一階段的實(shí)驗(yàn)可安排為簡易運(yùn)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［7］。此階段的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握運(yùn)算器的組成以及各種運(yùn)算方法。運(yùn)算器是模型機(jī)的核心運(yùn)算部件，其主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理，其運(yùn)算功能強(qiáng)大，控制邏輯復(fù)雜，主要由算術(shù)邏輯元(ALU)、工作寄存器組(R)和標(biāo)志寄存器(PSW)構(gòu)成。作為第一階段入門實(shí)驗(yàn)，如果想實(shí)現(xiàn)其全部功能，一方面是工作量太大，另一方面，學(xué)生的設(shè)計(jì)和對系統(tǒng)的理解能力尚有所欠缺。因此，教師應(yīng)該給出最基本的簡化模型，即對其運(yùn)算功能和相關(guān)組件進(jìn)行簡化，帶領(lǐng)學(xué)生熟悉開發(fā)流程，掌握設(shè)計(jì)方法，增強(qiáng)對系統(tǒng)的理解，讓學(xué)生更快地進(jìn)入到設(shè)計(jì)狀態(tài)。學(xué)生根據(jù)自身的水平，在最簡模型的基礎(chǔ)上，各自完善其相關(guān)功能。

第二階段的實(shí)驗(yàn)以存儲(chǔ)器為主。存儲(chǔ)器是整個(gè)模型機(jī)的存儲(chǔ)器件，分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此階段的設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生掌握存儲(chǔ)器的組成及其讀寫的控制方法。實(shí)驗(yàn)中可以選擇程序存儲(chǔ)器作為基本模型，并為其添加地址寄存器，組成一個(gè)完整的程序寄存器控制系統(tǒng)。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)通過程序計(jì)數(shù)器(PC)來提供程序存儲(chǔ)器的地址，根據(jù)PC的功能對PC進(jìn)行設(shè)計(jì)就顯得尤為重要［8］。

第三階段的實(shí)驗(yàn)以控制器為主，控制器為整個(gè)系統(tǒng)提供控制和時(shí)序信號(hào)，使整個(gè)系統(tǒng)的工作有條不紊。此階段的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生掌握時(shí)序發(fā)生器的工作原理、微程序控制的概念和使用方法以及微指令、微程序的輸入方法，因此微控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是這一階段的重要內(nèi)容。

在各階段的課程實(shí)驗(yàn)中，教師可選取部分或者全部的相關(guān)功能模塊作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，由學(xué)生自主開發(fā)設(shè)計(jì)。通過這三個(gè)階段的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)中逐步建立起整體、系統(tǒng)工作的概念，為下一階段的課程設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在課程設(shè)計(jì)階段，主要是以提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力為主。此階段時(shí)長為一周左右，約20課時(shí)［9］。流程大致如下:首先教師提出整個(gè)設(shè)計(jì)基本任務(wù)和目標(biāo)，然后學(xué)生自行分組，每組人數(shù)控制在3～4人，最后由組員自行分工合作直至完成最后的設(shè)計(jì)。其過程大致分為三步:第一步，組內(nèi)共同討論系統(tǒng)架構(gòu)，劃分功能模塊，確定各模塊之間具體協(xié)同工作方式，撰寫前期報(bào)告;第二步，組員分工，完成各自所負(fù)責(zé)的模塊;第三步，共同完成系統(tǒng)的整合、調(diào)試，撰寫最后的設(shè)計(jì)報(bào)告。

在此設(shè)計(jì)階段，學(xué)生無需從頭開始實(shí)驗(yàn)，可以利用已有的課程實(shí)驗(yàn)階段的設(shè)計(jì)成果，將各個(gè)功能模塊進(jìn)行完善后再整合、調(diào)試、驗(yàn)證，即成一個(gè)完整的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于系統(tǒng)的整合與調(diào)試，整個(gè)過程有助于學(xué)生建立起完整的系統(tǒng)觀念，較高的工程實(shí)踐開發(fā)能力和正確的團(tuán)體合作觀念。

通過這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排，可以極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，提高工程實(shí)踐能力，在實(shí)驗(yàn)中不斷加深對理論知識(shí)的理解。

3)實(shí)驗(yàn)方法和過程的變革。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式要求學(xué)生按照教師提供的電路圖連接好電路，然后查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果［10］。這種方法基本是在實(shí)驗(yàn)室完成，一旦離開實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生無法繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。使用EDA技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)教師的要求自主在計(jì)算機(jī)開發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)硬件電路，根據(jù)需要還可以配以適當(dāng)?shù)能浖?，調(diào)試、仿真和測試，確定功能無誤后，下載到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比如FPGA的開發(fā)板中，進(jìn)行板級的調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。采用方式，只有在板級驗(yàn)證這最后一步需要在實(shí)驗(yàn)室完成，其他全部可以在計(jì)算機(jī)上自行進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排，學(xué)生如果無法在實(shí)驗(yàn)課上完成實(shí)驗(yàn)，可以在課外繼續(xù)進(jìn)行，不受實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，也不局限于教師布置的設(shè)計(jì)任務(wù)，可以根據(jù)自己的想法和興趣進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生更深入更靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

4)考核方式的變革。

本門課程傳統(tǒng)的考核以理論考試為主［11］，在最后的總成績當(dāng)中基本占到70%以上［12］，實(shí)驗(yàn)部分只是作為一個(gè)平時(shí)成績的參考，導(dǎo)致學(xué)生只是將實(shí)驗(yàn)當(dāng)成一個(gè)可有可無的過程，成了走過場的形式主義。為了適應(yīng)創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，該教學(xué)模式采用新的考核方式。根據(jù)本課程理論和實(shí)踐聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，整個(gè)課程的考核大大提高實(shí)驗(yàn)部分的成績比例，實(shí)驗(yàn)成績在最后的總成績當(dāng)中應(yīng)該占到總分的50%以上。具體方法為在最后的課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，設(shè)計(jì)者進(jìn)行系統(tǒng)現(xiàn)場演示、答辯，由教師和同學(xué)共同提問［13-14］。根據(jù)系統(tǒng)演示的結(jié)果，現(xiàn)場答辯的表現(xiàn)，再綜合平時(shí)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，具體給出每個(gè)學(xué)生的成績。學(xué)生只有做到融會(huì)貫通，活學(xué)活用，將理論與實(shí)踐完美結(jié)合起來，才能在考試中過關(guān)。該方式使學(xué)生從死記硬背的應(yīng)考式學(xué)習(xí)模式中解放出來，轉(zhuǎn)而更加注重理論與實(shí)踐的聯(lián)系，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

文中提出的基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式已經(jīng)在該校軟件工程專業(yè)進(jìn)行了3個(gè)教學(xué)輪次的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)果表明，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從被動(dòng)接受到主動(dòng)思考，學(xué)生的創(chuàng)造性得到充分發(fā)揮，教學(xué)效果明顯改善。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)這門課程的特點(diǎn)是其理論與實(shí)踐密不可分［12］，實(shí)驗(yàn)課程是不可或缺的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置對于本門課程的學(xué)習(xí)有著非比尋常的意義。采用EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法是該課程發(fā)展的必然選擇。文中所采用實(shí)驗(yàn)方法是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的一次徹底變革，EDA技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中所展現(xiàn)的靈活性、直觀性和趣味性，可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從根本上培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。新的教學(xué)評價(jià)方式讓學(xué)生從應(yīng)付考試的思想誤區(qū)中解放出來，全身心投入到開發(fā)設(shè)計(jì)當(dāng)中，將課本上的知識(shí)最大限度地與實(shí)踐相結(jié)合，達(dá)到應(yīng)用性、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目的。

［1］ 潘 松，潘 明，黃繼業(yè).現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理［M］.第2 版.北京:科學(xué)出版社，2013.

［2］ 王建新，張麗媛，盛 羽，等.基于組件的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008，20 (9):2469-2474.

［3］ 李麗萍，盛琳陽.基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課開放性教學(xué)模式研究［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010(10):55-57.

［4］ 白中英，戴志濤.計(jì)算機(jī)組成原理［M］.第5版.北京:科學(xué)出版社，2013.

［5］ 蘇 昭，吳金舟，黃 菁.EDA仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，8 (35):8449-8452.

［6］ 解爭龍.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)改革探討［J］.教育與職業(yè)，2006(36):127-127.

［7］ 翟文正，管功湖.將EDA技術(shù)引入“計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(12):34-36.

［8］ 鄭玉彤.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程實(shí)現(xiàn)的比較研究［J］.中央民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，12(1):79-82.

［9］ 王慶香，蔡逸儀，彭業(yè)開，等.“計(jì)算機(jī)組成原理”實(shí)踐教學(xué)的新方法探索［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26(12):361-363.

［10］張光河，劉芳華，萬隆昌.計(jì)算機(jī)組成原理［M］.北京:人民郵電出版社，2013:99-114.

［11］羅福強(qiáng).計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)［M］.北京:人民郵電出版社，2014:29-56.

［12］劉建英，徐愛萍.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教改方案的設(shè)計(jì)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24(2):57-58.

［13］ Casini M，Prattichizzo D，Vicino A.The automatic control telelab:a user-friendly interface for distance learning［J］. IEEE Transactions on Education，2003，46(2):252-257.

［14］Wang Jianxin，Liu Lijuan，Jia Weijia.The design and implementation of digital signal processing virtual lab based on components［C］//Proc of ICWL 2005.Berlin:Springer-Verlag，2005:291-301.

Study on Experimental Teaching Model of Computer Organization and Structure Based on EDA Technique

LIU Tao-li，ZHANG Jian
(College of Information，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China)

Aiming at the drawbacks in the experiment course of computer composition and structure，including old experiment device，homogeneous experimental model，low students’learning enthusiasm and fear of difficulty generally and unable to achieve curriculum and talent training goal，a new mode of experimental courses based on EDA technique is put forward.Firstly，changing experimental objectives from the traditional verification of the existing components of the function to create their own components，so students will change from passive to active design.Secondly，reforming the experiment content，the new experiments are not limited to the specific requirements of the experiments given and not affected by the experimental apparatus and time constraints，achieving experiment content from fixed to the elastic transformation，from the class to the extracurricular extension.Thirdly，changes the method and process of experiment.Finally，using new assessment methods，improves the experimental part of the results in the whole course assessment to do the proportion.By this model，it effectively solves the problems of obsolete equipment，rigid，low learning enthusiasm of the students.In most of the existing experimental conditions，this method is easy to implement.

EDA technology;computer organization and structure;experimental teaching;transformation

TP391.3

A

1673-629X(2016)09-0091-04

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.09.021

2015-08-06

2015-12-17< class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:

時(shí)間:2016-08-23

廣東省教育創(chuàng)新強(qiáng)校工程(2014KTSCX072);廣東海洋大學(xué)教育教學(xué)改革(XJG201349)

劉桃麗(1981-)，女，碩士研究生，從事嵌入式方向教學(xué)與研究;張 健，教授，從事嵌入式方向的教學(xué)與研究。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160823.1343.022.html