高校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系分析

1、高校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探討摘要：完善高校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。只有這樣才能培養(yǎng)出更多有真才實(shí)學(xué)、有創(chuàng)造精神和實(shí)踐能力的計(jì)算機(jī)人才。由此引發(fā)了對(duì)高校計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探討。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)體系計(jì)算機(jī)由硬件和軟件組成。其中硬件教學(xué)，不僅有理論還要有實(shí)驗(yàn)，兩部分同等重要。高校硬件課包括數(shù)字邏輯電路、單片機(jī)原理與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、eda技術(shù)等課程。另外還有一批針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言，例如：vhdl、verilog等，也要有相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課，以供學(xué)生檢驗(yàn)編程設(shè)計(jì)硬件電路的效果?？傊?，這些課都具有理論性強(qiáng)，與實(shí)踐聯(lián)系緊密

2、等特點(diǎn)。因此，計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)不應(yīng)局限在驗(yàn)證理論，而應(yīng)該包括三個(gè)方面，即：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、模仿性試驗(yàn)和創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這三種實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生動(dòng)手能力。緊跟科技發(fā)展提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。緊跟科技發(fā)展，在保障先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和高水平指導(dǎo)教師前提下，合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅要與理論教材相對(duì)應(yīng)，還要在實(shí)踐操作方面有所加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)系統(tǒng)全面?？偨Y(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，縱觀當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展，歸納出高校計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)，應(yīng)該包括如下實(shí)驗(yàn)課：1、數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)數(shù)字邏輯電路是硬件實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既要有對(duì)組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的測(cè)試、驗(yàn)證，也要有對(duì)組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路分

3、析、設(shè)計(jì)，可以安排810個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中包括門電路測(cè)試、組合和時(shí)序邏輯電路分析設(shè)計(jì)、脈沖產(chǎn)生和整形電路實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)最好用2種實(shí)驗(yàn)方法完成：一種是用傳統(tǒng)電子工藝，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握元器件和電路芯片的識(shí)別、電路原理圖識(shí)圖以及印刷電路板設(shè)計(jì)與制作，讓學(xué)生感受用傳統(tǒng)電子工藝形成邏輯電路的過(guò)程，以及電路的測(cè)試方法和儀器儀表的使用。另一方法是用eda(electronicdesignautomotion)技術(shù)，例如使用eda工具軟件quartusii,在其原理圖輸入界面輸入設(shè)計(jì)好的電路，并在該軟件下進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以及下載到芯片進(jìn)行測(cè)試。2、單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)匯編語(yǔ)言編程與調(diào)試，使學(xué)生了解單片機(jī)

4、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。匯編語(yǔ)言是調(diào)試計(jì)算機(jī)硬件的工具，其語(yǔ)法規(guī)則復(fù)雜并有大量偽指令，通常讓學(xué)生難以掌握。實(shí)驗(yàn)課可從兩方面實(shí)施：(1)讓學(xué)生用debug調(diào)試一定量匯編語(yǔ)言程序段；(2)編寫完整程序，然后匯編生成機(jī)器碼目標(biāo)文件，到生成可執(zhí)行文件。讓學(xué)生體會(huì)可執(zhí)行指令與不可執(zhí)行指令的區(qū)別，進(jìn)而達(dá)到對(duì)匯編語(yǔ)言規(guī)則的掌握。由于匯編語(yǔ)言指令的執(zhí)行，直接對(duì)應(yīng)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更清楚的單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)工作原理。3、微機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)微機(jī)接口技術(shù)是擴(kuò)展微機(jī)功能的重要體現(xiàn)。中斷是微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。微機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)，可以從一些典型的設(shè)計(jì)實(shí)例入手，例如電子秒表、電子稱、溫度

5、報(bào)警的設(shè)計(jì)、智能型交通燈、電子廣告屏的設(shè)計(jì)與制作等等，使課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容貼近實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生求知欲。4、vhdl硬件編程語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)vhdl(veryhighspeedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage)，即“甚高速集成電路硬件描述語(yǔ)言”。用vhdl完成電路設(shè)計(jì)需要一個(gè)設(shè)計(jì)流程，編程僅是整個(gè)設(shè)計(jì)流程的一部分。所以實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容就是利用某特定的集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，例如quartusii，由學(xué)生親自完成完整的設(shè)計(jì)流程。包括如下幾方面：(1)編碼(coding)，vhdl編程并輸入；(2)編譯(compilation)；(3)功能仿真(compilation)；(4)綜合(synthesis)；(5)適配(fitting)；(6)時(shí)序仿真(timingsimulation)；(7)下載到cpld/fpga(programming)。通過(guò)這門實(shí)驗(yàn)課，使學(xué)生基本掌握當(dāng)今先進(jìn)的芯片制作過(guò)程。5、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)數(shù)字邏輯電路、匯編語(yǔ)言和vhdl硬件編程語(yǔ)言等實(shí)驗(yàn)課，以及eda工具quartusii的使用，為計(jì)算機(jī)組成原理的學(xué)