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“计算机组成原理”实践教学探讨 　　文章编号：1672-5913(2008)20-0082-02 　　摘 要：本文主要探讨了计算机专业主干课程“计算机组成原理”的课程实现问题，分析比较了University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清华大学和我校等几所大学“计算机组成原理”课程的教学情况，探讨了作为“计算机组成原理”的重要实践环节的“计算机设计与实践”课程的综合性、创新性实践教学模式，有助于提高“计算机组成原理”课程的教学质量。 　　关键词：计算机组成原理；计算机设计与实践；实践教学；综合能力 　　中图分类号：G642 文献标识码：B 　　 　　1 引言 　　 　　“计算机组成原理”是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”，它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。主要教学任务是培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计和开发能力。“计算机设计与实践”课程作为“计算机组成原理”课程的后续课程和实践环节，将计算机组成原理课程的教学内容深化到应用实践，教学过程中不仅仅传授有关硬件设计的课本知识，更重要的是重视理论知识与实践过程的结合，实践教学内容不仅要将组成原理知识应用到实践中，还需将知识综合灵活运用，重视学生综合能力和创新能力的训练和培养[1]。 　　本文主要探讨“计算机组成原理”的课程实现问题，对University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清华大学和我校等几所国内外知名大学所开设的“计算机组成原理”课程进行多方面的比较、分析研究，以期为“计算机组成原理”这门重要课程的课程设置和教学实践提供借鉴，提高课程的教学质量，与国际化接轨。 　　 　　2 国内外教学情况 　　 　　2.1 UC Berkeley 　　UC Berkeley大学的课程名称为“Machine Structures[2]”，选用教材为Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface, Third Edition”。参考教材为Kernighan和Ritchie的“The C Programming Language, Second Edition”。 　　课程从机器结构高层设计的抽象描述到基本逻辑部 　　 　　件的CPU设计，用C语言和MIPS汇编语言来介绍机器的抽象描述。课程内容主要有数的表示、C语言简介、存储管理、MIPS、浮点表示、输入输出、中断、磁盘存储、网络、缓存系统、虚拟存储器、逻辑设计、CPU结构，包括CPU数据通路、CPU控制等和流水线技术。 　　对应教学内容，都有相关的实验教学，培养学生编写和调试C和汇编语言的编程能力和用硬件描述语言模拟硬件的能力。相应的作业和设计题目强化学生对机器结构和实现的理解，简单的设计包括用C语言写的机器语言解释器，缓存模拟器和一个CPU模拟器。 　　UC Berkeley大学的课程主要讲授C和汇编语言编程，高级语言如何转换为机器语言，计算机的体系结构，中断，缓存，地址映射，CPU设计等，课程内容较广。 　　2.2 Carnegie Mellon University 　　Carnegie Mellon University大学的课程名称为“Computer Architecture[3]”，选用教材也是Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface”，参考教材为Donald Thomas的“The Verilog Hardware Description Language, Fifth Edition”。 　　课程讲授如何选择和连接硬件元件来创建一个满足功能、性能和成本需求的计算机，介绍了现代计算机的基本的硬件结构，如何用Verilog语言设计处理器的控制单元和数据通路，如何使机器指令同时执行，以及怎样设计快速存储系统。 　　教学形式包括课堂讲授、作业、实验和报告。 　　为了培养学生的计算机系统设计和实现能力，实验要求学生用Verilog实现一个具有缓存和分支功能的超标量流水线处理器，处理器实现MIPS指令集的一个子集。 　　成绩评定方式为作业占10%(共有10次作业)，实验占30%(共有5次实验)，两次期中考试(各占15%)，期末考试占30%。