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“计算机设计与实践”实践教学分析 摘要：本文首先介绍了国内外大学相关课程的基本情况，然后对比分析了哈工大计算机学院的“计算机设计与实践”课程与国外相关课程的差别与差距。br　　关键词br本文来自：计算机毕业网 ：实践教学；自主探索；创新能力br　　　　　　br　　1引言br　　br　　“计算机组成原理”作为哈工大计算机学院重要的专业基础课，实践教学对学生理解计算机组成原理起着至关重要的引导作用。通过10个相关的实验，学生不仅验证了一些计算机组成原理的相关知识，也动手设计完成了一些复杂的实验题目，例如计算机微指令的设计。但是受到学生基础知识和学时的限制，实验难度并不是很大，学生自主设计类题目的数量和难度也不足。“计算机设计与实践”课程作为“计算机组成原理”的后续课程和重要实践环节，扩充了组成原理的实验教学，通过一系列比较复杂的实验题目，既锻炼了学生的创造力，又进一步加深了学生对计算机及其各部件的原理及其相关知识的认识。目前国内外各大学都开设了一些相关的实践课程，通过实践来完善和加深学生对计算机原理的认识，锻炼对软硬件进行开发的能力，从而提高他们的创造力和动手能力，进而提高他们的综合素质[1]。br　　br　　2国外大学相关课程情况介绍br　　br　　美国康奈尔大学对大四学生开设了“进阶微处理器设计”课程[2]，通过长达3个月的课堂教学和动手实验，教授学生有关计算机原理和嵌入式SOC开发的相关知识。在实践方面，他们设计了一系列由浅入深、由易到难的实验，使学生通过实验一步步加深对计算机的了解。主要实验包括：设计实现一个视频接口，从而可以通过在面板上的操作，实现在屏幕上画曲线[2]；实现音频接口的驱动，模仿一个球下落时的声音[4]；仿真一个使用DDA数值微分分析法测量电路功能的模拟系统[5]。在指定题目的实验之外，还要求学生自选题目完成一个大作业，通过这些自选题目的选择[6]可以看出，学生通过对相关课外知识的学习和动手实践，已经能够完成一个比较复杂的硬件系统。美国阿拉巴马大学开设了“数字系统设计”这门课[7]，实验方面的主要题目包括：通过命令将指定内存的内容显示到LED上[8]；修改DE2开发环境的指令格式[9]；设计一个既能显示文本又能显示图形的混合模式的视频显示控制器[10]。美国伊利诺伊州立大学香槟分校开设了两门相关的课程。第一门课程是“SOC设计与合成”[11]，实验方面只要求学生在2个月的时间内通过对相关知识的学习，完成一个MP3播放器的设计与实现。第二门课程是“数字系统实验课程”[12]，通过14周的实验要求学生实现一个数字系统。这个系统要能够完成AD转换，实现LCD面板的显示，从键盘可以输入信息，连接游戏杆进行操作，实现扬声器功能以及VGA显示器的显示。麻州大学安默斯特分校开设了实验时间长达3个半月的“计算器结构”课程[13]，主要实验题目有：使用一个连接到开发板上的摄像头，通过开关控制拍照，然后将拍下的图片存储到开发板的内存中[14]；将实验中拍到的图片进行JPEG压缩，传到PC上看最终显示结果，通过转换不同的JPEG压缩算法，看图象压缩后的差别[15]；通过开发板播放MP3歌曲[16]。全美电机系排名前五名的密西根大学安埃布尔分校为大一学生开设了“信息实验”课程[17]，它将全班学生分为八队，每队在期末专题要利用Altera DE2 FPGA多媒体平台独立制作出一部电子琴。多伦多大学开设了“数字系统”课程[18]，实验方面设计了一个3周的课程设计，让学生自选题目，在DE2平台上设计一个数字系统。滑铁卢大学开设了“计算机实验”课程[19]，主要实验题目包括：设计一个8位的计算器，要求类似于生活中的计算机，只有单一输入[20]；设计一个电子系统，功能类似于电子乒乓游戏[21]。以上的实践课程都采用Altera DE2作为开发环境，如图1所示。br　　br　　3国内大学相关课程情况介绍br　　br　　我国的大学也开设了一些类似的课程。复旦大学开设了一门60学时的“计算机组成原理实验课”，主要包含计算机部件实验和CPU设计实验。清华大学“计算机组成原理”课程共安排48学时的实验，每三名同学为一组，合作完成一个硬、软件组成相对完整的全新计算机系统的设计、实现和调试任务。哈工大计算机学院于2005年秋季学期开设了“计算机设计与实践”，该课程以应用实践为视角，进一步提高学生硬件方面的实际动手能力和系统设计能力。主要包括18个学时的课堂教学和60个学时的实践教学，采用南京伟福实业有限公司研制的“COP2000计算机组成原理实验仪”(如图2)，通过FPGA扩展板(如图3)在COP2000实验仪上完成实验。FPGA扩展板由两块FPGA芯片及其外围电路组成，它的核心器件是Xilinx