南京大学实施计算机系统能力培养情况.ppt

PA4会结合kernel进行 一个单核单任务微型操作系统内核 ELF32加载器 1个设备驱动(IDE) 分页存储管理 6个系统调用 open, read, write, lseek, close, brk 简易文件系统 文件数量和文件大小皆固定, 没有目录 通过软(kernel)和硬(NEMU)的结合来理解计算机系统 Project（PA）的主要内容 简易调试器（PA1） 学生提交的实验结果 CPU核心（PA2） 学生提交的实验结果 存储管理（PA3） 学生提交的实验结果 中断/异常/I/O（PA4) 执行hello程序，显示“Hello world!” 学生提交的实验结果 中断/异常/I/O（PA4) 移植打字小游戏 学生提交的实验结果 中断/异常/I/O（PA4) 移植仙剑奇侠传 学生提交的实验结果 PA实验（第一版）规模 预计耗时/小时 代码量/行 PA0 – 开发环境配置 20 无 PA1 – 简易调试器 50 500+ PA2 – 指令系统 60 4000+ PA3 – 存储管理 50 500+ PA4 – 中断与I/O 30 300+ PA1实验的反馈 课程教学的反馈 第一届PA成绩 学生实际所用时间可能比预计耗时还要多得多。 困难来自： 对Linux+GCC+gdb编程环境不熟悉 大规模程序设计和调试等能力不足 二（上）课业太重，没时间消化课程内容 ICS课程对PA实验的指导不够 加基础框架达7000多行 体会、困惑和反思 比较有效的做法 理论结合实例 前后内容关联 多用图解释概念 多用汇编讲高级语言程序 小班化教学，多互动 先问问题，再给出答案并讨论 多进行随堂小测验 引导学生查资料、多动手 不要学生死记硬背，强调理解 开卷考试 困惑 学生受应试教育毒害之深，远超想象 学生的两级分化，越来越严重 反思：一门课解决不了所有问题，需要相关课程一起协作 用大量例子，不断让学生体会高级语言、编译器、操作系统、ISA以及微架构之间的关系。 “ICS（计算机系统课程）为目前来看最不水的专业课，没有之一” “真的学到了非常多的东西，比如Linux系统/Vim/Git的基本使用方法、Makefile文件的编写、基本的汇编语言、计算机原理、基本的操作系统知识，以及如何RTFM和RTFSC等等等等。程序设计的本领也得到了充足的锻炼。” PA实验（第二版）规模 第二届PA成绩 学生反馈1 学生反馈2 第一届（2013级） 平均分: 23.07/40 完成PA3的仅有29人 第二届（不包括PA4） 平均分: 27.60/34.6 完成PA3的有96人 在一（下）增加了“程序设计实验”课程（2013级学生没开设） 用时反馈 开设课程建议（1） 对于软件工程等不需要深入掌握底层硬件细节的专业 开设一学年“计算机系统基础”课程 第一学期：附录A和第1~4章 第二学期：第5~8章 每学期的总学时数为60左右 无需开设以下课程 “计算机系统概论” “数字逻辑电路”、“汇编程序设计”、 “计算机组成原理”和“微机原理与接口技术” 好处 强化了系统能力培养 缩减了大量课时 使用本教材开设的课程建议（2） 对于计算机工程、计算机系统等偏系统或硬件的专业 方案一（国外大学） 先开设该课程（80～100学时） 再开设一门将“数字逻辑电路”和“计算机组成”合并的课程，介绍数字系统设计技术 方案二（南大） 先开设数字逻辑电路 再开设该课程（80 ～100学时） （包含IA-32的存储管理，为OS实验打基础） 然后开设“计算机组成及设计” 课程 使用本教材开设的课程建议（3） 其他方案 学时受限情况下，可选择一些基本内容进行讲授 建议开设为一学期课程，总学时在60~100左右 带*号内容不讲 可能的组合方案 第1、2、3章，（附录A） 第1、2、3、5章，（附录A） 第1、2、3、4、5章，（附录A） 第1、2、3、5、6章，（附录A） 第1、2、5、6章， （附录A） 第1、2、3、6、7章， （附录A） 第1、2、3、6、7、8章， （附录A） “计算机系统基础”课程推广工作 MOOC课程 在Coursera平台上开设 计算机系统基础（一）程序的表示、转换和链接 围绕“可执行文件的生成”来介绍 计算机系统基础（二）程序的执行、异常和I/O处理 围绕“可执行文件的执行”来介绍 其他多个平台都将陆续开设 教学研讨班 2013（黄山）、2014（成都）、2015（大连） 出版社组织的短期教学研讨班 随堂听课并研讨 教学研讨会报告 “计算机组成与设计”课程建设目标 提高对计算机系统的全面认识 强化计算机整机概念，全面理解计算机系统层次结构 深入理解OS和硬件之间的分工和衔接关系 了解不同计算平台的特点、设计方法