本文主要为广大网友提供“ 计算机硬件实验课程体系的改革探索 ”，希望对需要 计算机硬件实验课程体系的改革探索 网友有所帮助，学习一下!
1 现有硬件实验课程体系现状和存在的问题我院为本科生开设的现有的硬件实验教学课程有“数字逻辑实验”、“计算机部件实验”、“计算机组成实验”、“微机接口实验”、“单片机课程设计”。由于实验条件的限制,各课程软硬件各自相对独立,综合性、系统性较差;尚有部分硬件主干课程没有对应的实验课程,如系统结构。现有实验课程体系存在如下的问题:
(1)缺乏对学生系统设计能力的培养 技术的进步以及应用需求的迅速提升推动系统规模变得越来越大,功能实现也越来越复杂,传统的硬件设计和软件设计相分离的设计方法已经成为阻碍设计和实现复杂、大规模系统的关键因素。系统平台的搭建、软硬件的协同设计验证和软硬件功能模块的可重用性都成为现阶段设计方法的热点。培养学生具有系统设计的思想成为当务之急。
(2)缺乏对学生可编程芯片设计能力的培养 虽然我院在2001年开设了GAL方面的实验内容,但达不到嵌入式系统要求的层次,对学生可编程芯片设计能力的训练欠缺。
(3)缺乏对学生进行EDA技术技能的培养 EDA技术是现代电子设计的发展趋势,21世纪将是EDA技术快速发展时期。将EDA技术引入实验教学中有利于学生掌握EDA工具,扩展知识面,提高知识层次,对学生进行EDA技术训练是时代发展的需要。
(4)学生的创新能力发挥受限 由于实验条件的限制,现有多数实验是基于纯硬件逻辑设计的,只是在面包板上用器件构建小系统,功能扩展性差;并且只能开设数量有限、技术含量较低的实验,学生无法开展自主的综合性设计,无法进行创新能力的培养。
2 新的课程体系的指导思想和特点“软硬件实验环境一体化、实验平台综合化、实验内容系统化”(简称“三化”)是建立新的课程体系的指导思想。单纯的软件实验和硬件实验都不利于学生软硬件综合素质的培养,传统的软硬件设计相分离的设计方法已成为阻碍设计和实现复杂、大规模系统的关键因素。构建软硬件一体化实验环境有利于培养学生软硬件综合素质,综合实验平台可进行多课程内容交叉的综合实验,有利于培养学生的综合设计能力。技术的进步以及应用需求的迅速提升推动系统规模变得越来越大,功能实现也越来越复杂,这要求学生具有系统化设计能力,实验内容的系统化有利于培养学生的系统化设计的思想和能力。
新的课程体系的特点是:嵌入式技术成为新的课程体系的核心内容。从第1学期到第7学期硬件实验不断线,层次逐步提高,实验内容衔接连贯;通过重组实验教学环境,构建反映当今计算机科学技术水平和加强培养学生工程实践能力的系列实验课程;强调各门课程明确分工、分层次培养学生的独立组织硬件实验的能力和软件仿真验证能力,测量仪器使用能力;为提高教学效果,每门实验课程都有教师精心设计实验范例;实验室建设和课程体系内容紧密结合、协调一致。
3 嵌入式技术在新的实验教学课程体系中居核心地位嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁减,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。他一般有嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个组成部分,用于实现对其设备的控制、监视和管理等功能。
在嵌入式系统的硬件设计方面,随着半导体和微电子工艺技术的进步以及可编程逻辑器件技术的迅速发展,利用先进的EDA工具平台,在硬件设计中加入包含自主知识产权的硬件逻辑设计,并以ASIC或者可编程逻辑器件的形式实现功能强大的嵌入式系统,已成为当前嵌入式电子产品设计的主流。应用的复杂性以及关于性能的无止境需要,导致了嵌入式系统越来越复杂;面向系统级芯片(SOC)以及可编程系统级芯片(FPSOC)的嵌入式系统设计技术较好地解决了性能、质量、成本与设计进度方面的矛盾,成为当今嵌入式系统设计的主流。这些都极大地刺激了嵌入式系统的发展和产业化的进程。立足现实 验 技 术 与 管 理实,着眼未来,把握关键和核心的嵌入式系统设计技术成为高等院校计算机科学与技术专业人才培养的关键;因此,嵌入式技术就必然成为计算机硬件实验教学的核心内容。
