基于EDA的计算机组成与结构实践教学模式探索

发布时间：2019-10-16 20:18

【摘要】：针对当前计算机组成原理与结构实验课程中普遍存在的实验设备陈旧、实验模式单一、学生学习积极性低、畏难情绪普遍而无法达到课程和人才培养目标等问题,提出了基于EDA技术的实验课程新模式。首先变革实验目标,从传统的验证已有组件的功能转为创造自己的组件,学生由被动的接线转变为主动的设计;其次,改革实验内容,新实验不局限于实验所给定的具体要求,也不受实验器材和实验时间的约束,实现了实验内容从固定到弹性的转变,从课内到课外的延伸;再者,改变实验方法和过程;最后,采用新的考核方式,整个课程的考核提高实验部分的成绩比例。通过该模式,有效地解决了实验设备陈旧、内容僵化、学生学习热情低下等问题。在大部分高校现有的实验条件下,此方法可操作性强,易于实现。
【图文】：

始，逐层向上，最终整合成一个完整的系统［５］。根据此方法，将实验的最终目标定位为设计一个８位字长的模型计算机，该模型机最少可以分为八个模块［１］：（１）时序发生器；（２）算术运算逻辑单元（ＡＬＵ）；（３）寄存器组Ｒ０－Ｒ４；（４）指令寄存器（ＩＲ）；（５）程序计数器（ＰＣ）；（６）微程序控制器；（７）地址寄存器（ＡＲ）；（８）标志寄存器（ＰＳＷ）。模块结构图如图１所示。图１八位模型机ＣＰＵ模块结构图图１中每一个模块都对应于微机中的一个功能组件，皆可以当成一个独立、完整的实验单元来作为课程实验的主要内容。在课程实验阶段，主要是根据计算机的各个模块的功能来对其进行重新设计。此阶段要求学生在进行实验之前，必须充分理解和掌握组件的功能，根据功能细划整个组件的功能模块结构图，即采用自顶向下的设计方法进行组件的顶层设计，再根据顶层设计模块图，采用自底向上实现的方法，让学生尝试从最底层开始设计各个功能模块，最后将各模块组合在一起，即成为一个完整的组件。采用此设计方法，其设计的结果与学生个人的水平息息相关，因此在这一阶段，教师可以根据学生的整体提出基本的要求，学生在完成基本要求的基础上，根据个人的理解，逐步完善其功能。目前，大部分计算机组成与结构课程对于模型机的理论教学安排，大致分为三部分：第一部分是介绍运算器，包括算术运算逻辑单元（ＡＬＵ），工作寄存器组（Ｒ）和标志寄存器（ＰＳＷ）等相关组件；第二部分介绍存储器的存储原理和使用方法，包括与其相关的地址寄存器（ＡＲ）和程序计数器（ＰＣ）；第三部分介绍控制器，包括指

始，逐层向上，最终整合成一个完整的系统［５］。根据此方法，将实验的最终目标定位为设计一个８位字长的模型计算机，该模型机最少可以分为八个模块［１］：（１）时序发生器；（２）算术运算逻辑单元（ＡＬＵ）；（３）寄存器组Ｒ０－Ｒ４；（４）指令寄存器（ＩＲ）；（５）程序计数器（ＰＣ）；（６）微程序控制器；（７）地址寄存器（ＡＲ）；（８）标志寄存器（ＰＳＷ）。模块结构图如图１所示。图１八位模型机ＣＰＵ模块结构图图１中每一个模块都对应于微机中的一个功能组件，皆可以当成一个独立、完整的实验单元来作为课程实验的主要内容。在课程实验阶段，主要是根据计算机的各个模块的功能来对其进行重新设计。此阶段要求学生在进行实验之前，必须充分理解和掌握组件的功能，根据功能细划整个组件的功能模块结构图，即采用自顶向下的设计方法进行组件的顶层设计，再根据顶层设计模块图，采用自底向上实现的方法，让学生尝试从最底层开始设计各个功能模块，最后将各模块组合在一起，即成为一个完整的组件。采用此设计方法，其设计的结果与学生个人的水平息息相关，因此在这一阶段，教师可以根据学生的整体提出基本的要求，，学生在完成基本要求的基础上，根据个人的理解，逐步完善其功能。目前，大部分计算机组成与结构课程对于模型机的理论教学安排，大致分为三部分：第一部分是介绍运算器，包括算术运算逻辑单元（ＡＬＵ），工作寄存器组（Ｒ）和标志寄存器（ＰＳＷ）等相关组件；第二部分介绍存储器的存储原理和使用方法，包括与其相关的地址寄存器（ＡＲ）和程序计数器（ＰＣ）；第三部分介绍控制器，包括指
【作者单位】： 广东海洋大学信息学院;
【基金】：广东省教育创新强校工程(2014KTSCX072) 广东海洋大学教育教学改革(XJG201349)
【分类号】：TP3-4;G642

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本文编号：2550153