1-6计算系统基础课程建设与南京大学软件工程人才培养（王浩然）.pdf

《计算系统基础》课程建设 与南京大学软件工程人才培养 南京大学软件学院王浩然 课程建设背景（一） • 计算机类专业第一门专业课 • 教学目标 –教会学生用计算机解决问题的基本方法 –并能用一种高级程序设计语言编写简单 的程序 课程建设背景（二） • 实现教学目标的两种方法 –暂时避开计算机硬件细节，直接介绍高 级程序设计语言的编程技术 • 优点：学生能够在很短的时间内编写出在计算机上 可以运行的程序 –让学生对计算机的组成和结构有了基本 了解，同时介绍编程 • 优点：让学生更好地理解计算机软硬件是不可分割 的关系，使得编写的软件能够更好地发挥硬件的性 能，更进一步培养学生的基本计算思维能力 课程建设背景（三） • 第二种方法 –我们觉得，后一种方法对一开始就培养 学生具有计算思维和有效解决问题的能 力能产生积极的作用 • 存在的问题 – 由于现在的计算机内部结构相对复杂， 要求学生在很短的时间内掌握计算机的 内部结构，并且学会在此基础上的程序 设计，在教学实践中难以实现 课程建设背景（四） • 解决方案：尝试采用虚拟硬件平台来 支持这种教学方法 –该虚拟硬件平台结构简单，易于教学， 但是保留了主流计算机的基本结构和对 程序运行的支撑方式 –让学生在最初的专业学习中，就能培养 其在编写程序时能同时考虑到硬件环境 的影响 《计算系统基础》课程建设 • 作为南京大学软件工程专业的第一门 专业课程 • 该课程 – 以一个经典计算机指令集MIPS的简化版本DLX 为线索 – 选择C语言为载体 – 采用程序设计与系统级认识双优先的方式 – 使初学者在对计算机系统有了基本理解的基础 上，能更好地掌握结构化程序设计的基本思想 和方法 课程内容 • 可分为三个部分 – 第一部分，介绍程序设计基础 • 为没有编程基础的学生提供了对程序设计的 感性认识 – 第二部分，介绍计算机硬件和系统软件等基础 知识，同时理解第一部分的程序是如何在计算 机系统中运行的 • 以一个简单的DLX计算机为载体 – 第三部分，介绍函数、指针、数组和递归等主 题，同时介绍这些复杂程序在DLX系统下的运行 知识点（一） • 1、建立起完整的计算概念 – 了解经典计算系统的工作原理 –理解计算系统自底向上、逐次构造的 过程 • 2、了解计算机系统的底层机制 –数据的机器级表示、数字逻辑、冯·诺 伊曼模型、机器语言、汇编语言、输 入和输出、Trap机制等 知识点（二） • 3、掌握结构化程序设计语言基础 –变量和运算符、类型、表达式、简单 I/O、控制结构、函数、数组和指针等 • 4、理解结构化程序设计 –能够利用自顶向下、逐步求精的方法 完成小规模的结构化程序设计 知识点（三） • 5、掌握系统地测试小规模程序的技 术、方法与工具，掌握程序调试的 技术、方法与工具 • 6、了解基本的数据结构与一些简单 算法 –数组、栈、链表、递归、顺序查找、 二分法查找、冒泡排序等 DLX套件 • 虚拟硬件平台：DLX Simulator • C-DLX，C语言编译器（部分非常用 功能除外） • DLX Assembler，DLX linker –DLX Editor • 还可实现C/OS-II的移植等工作 DLX Simulator