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        基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)

        2018-04-10 07:40:44趙霞
        中國科技博覽 2018年9期
        關(guān)鍵詞:EDA技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)

        趙霞

        [摘 要]計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程技術(shù)課程的核心內(nèi)容,充分了解計(jì)算機(jī)組成原理的內(nèi)容能夠?yàn)槿蘸髮W(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),教學(xué)過程中一般采用實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的講解。本文主要就基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),詳情見下文:

        [關(guān)鍵詞]EDA技術(shù);計(jì)算機(jī);組成原理;虛擬實(shí)驗(yàn)

        中圖分類號:TP301-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2018)09-0100-01

        采用實(shí)驗(yàn)的方式能夠更加直觀清晰的展示出計(jì)算機(jī)組成原理的內(nèi)容,能夠增強(qiáng)學(xué)生的記憶和理解,提高教學(xué)質(zhì)量和成果。以往多采用傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,效果相對顯著,但是隨著使用率逐漸升高,傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的缺陷逐漸顯露,在實(shí)際操作過程中需要用到的電子芯片數(shù)量較多,各元器組件之間的連線及組成較為復(fù)雜,進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且出現(xiàn)教學(xué)失誤的可能性大,嚴(yán)重影響課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率。隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,EDA技術(shù)逐漸用于計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)中。

        一、基于EDA技術(shù)開展計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

        基于EDA技術(shù)開展計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)具有明顯的優(yōu)勢和效果,能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的不足,提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率,利用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需要的電子芯片能夠有效提高速度和效,其具有多種設(shè)計(jì)輸入形式,能夠完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完成流程,能夠自動智能化指導(dǎo)全過程,可以有效減少實(shí)驗(yàn)失誤的發(fā)生;而且基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)方式多樣且靈活,將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)簡單化,利用簡單化的數(shù)字運(yùn)算邏輯能夠明顯簡化實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu);EDA技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)芯片是采用“自下而上”的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)[1],能夠更加直觀清晰的展示出芯片的形態(tài)、構(gòu)造及組建方式,能夠增強(qiáng)學(xué)生的理解能力,增強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)組成原理相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和記憶;除此以外,EDA技術(shù)本身是一種較為新型的設(shè)計(jì)技術(shù),能夠有效拓寬學(xué)生的知識面,同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程及工程技術(shù)的興趣和激情,不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

        二、基于EDA技術(shù)計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容

        基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)主要有四大步驟,選擇合適的輸入方式、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖、編譯及實(shí)驗(yàn)仿真。

        1.1 選擇輸入方式

        在選擇輸入方式前首先要打開相關(guān)的軟件,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容建立好項(xiàng)目,然后選擇合適的輸入方式,多數(shù)軟件支持多種的輸入方式,主要是程序語言和圖形模式[2];為方便學(xué)生的理解和學(xué)習(xí),通常利用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)多選擇圖形模式,圖形設(shè)計(jì)反映更加直觀。

        1.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖

        當(dāng)設(shè)計(jì)好輸入方式后應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)組成原理的相關(guān)內(nèi)容,選擇需要的電子元件,利用邏輯門電路設(shè)計(jì)出1位ALU單元,然后利用邏輯門電路將設(shè)計(jì)好的1位ALU單元進(jìn)行連接并封裝,然后輸入和輸出端口即可得到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模擬圖。

        1.3 編譯過程

        設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖實(shí)際上是一個(gè)邏輯器件,需要進(jìn)行相關(guān)的編譯才能進(jìn)行相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn),而且編譯過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖中的失誤,進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和改正,減少其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,系統(tǒng)會自動檢測實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖中的失誤,當(dāng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖中的失誤均被檢測糾正后編譯過程即是完成。

        1.4 實(shí)驗(yàn)仿真過程

        實(shí)驗(yàn)仿真過程是計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)中的重難點(diǎn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)仿真過程的操作是關(guān)系到實(shí)驗(yàn)仿真效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要是分為建立輸入波形文件、輸入數(shù)據(jù)及仿真并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果等三小環(huán)節(jié)。

        1.4.1 建立入波形文件。建立仿真波形文件其中包含的內(nèi)容主要是包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及開關(guān)的控制文件,點(diǎn)擊打開鍵會出現(xiàn)圖示模樣(見圖1),波形文件設(shè)計(jì)完成后將顯示圖2所示狀態(tài),I表示輸入端,在輸入端輸入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,O則表示輸出端[3]。

        1.4.2 輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行,先在鎖存器輸入數(shù)據(jù),然后通過ALU控制端進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算,然后在波形文件的波形區(qū)設(shè)置起止時(shí)間、數(shù)值和數(shù)制;然后輸入能夠按照規(guī)律變化的數(shù)值,然后在counting菜單下設(shè)置起始數(shù)值、每次數(shù)值變化量等,設(shè)置好單位時(shí)間、單位時(shí)間倍數(shù)等[4],將仿真實(shí)驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù)及參數(shù)全部設(shè)置好,設(shè)計(jì)好的仿真波形圖(見圖3)。

        1.4.3 實(shí)驗(yàn)仿真操作并觀察結(jié)果。實(shí)驗(yàn)仿真操作是整個(gè)計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)的最后一步,當(dāng)輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)后,利用最開始設(shè)置好的波形文件,設(shè)置好開端即可以進(jìn)行仿真;仿真結(jié)束后點(diǎn)擊report按鈕便會出現(xiàn)仿真結(jié)果,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果從O端輸出,與邏輯功能表進(jìn)行對比,觀察仿真結(jié)果是否正確[5]。

        三、結(jié)語

        綜上所述,本文主要講述了基于EDA技術(shù)計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)的基本的步驟和優(yōu)勢,利用EDA技術(shù)能夠有效提高效率和質(zhì)量,利用相關(guān)的系統(tǒng)能夠自動檢測出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模擬圖中失誤,能夠?qū)?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的各個(gè)過程簡單化、條理化,使得學(xué)生能夠更加快速理解計(jì)算機(jī)組成原理的相關(guān)內(nèi)容;而且在EDA技術(shù)的輔助下所有的修改和擴(kuò)展都非常簡單,能夠有效節(jié)省資源和時(shí)間;由于EDA技術(shù)系統(tǒng)涉及到多方面的知識,在虛擬設(shè)計(jì)和操作的過程中能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的理論,總而言之,基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)效果顯著,優(yōu)勢明顯,具有較高的教學(xué)推廣價(jià)值。但是目前我國計(jì)算機(jī)及工程技術(shù)的教學(xué)中多以理論教學(xué)為主,不利于整體教學(xué)水平的提升,因此教師可創(chuàng)造相關(guān)的條件,積極為學(xué)生提供動手實(shí)踐的機(jī)會,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力,更加有利于其加深對整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程的認(rèn)識,對公式及函數(shù)的應(yīng)用理解。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 張文斗.EDA技術(shù)在中學(xué)物理及信息技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,(10):258-260.

        [2] 李文靜.EDA仿真軟件在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子制作,2013,(9):120-121.

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