近年来我们参考国外名校本课程的教学思路,对教学和实验内容进行了大幅更新,在课堂教学内容中加大了对CPU设计、特别是流水线CPU设计的力度,使学生打下了很好的理论和技术基础,将实验内容与课堂教学完全结合起来,改变了原先课堂教学和实验教学内容脱节的现象,因此,除了实验教材外,课堂教学的教材本身也成为了实验教材的延伸。

  为了加强对学生的计算机系统尤其是CPU设计能力的培养,提出并进行了“以流水线CPU设计为核心”的高起点实验教学改革,采用“从ISA模拟器入手、以功能部件设计为先导、单周期CPU设计为过渡、最终实现流水线CPU”的实验教学方法。

  在更新教材和教学内容的同时,我系为硬件教学实验室新添了近100套Altera DE2/70实验板,使学生可以通过硬件描述语言和FPGA进行CPU设计实验。

  此外,为了大力促进实验教学向更高的水平和更深更广的技术方向发展,我系还专门成立了一个有5位教授、3位高工和10多位研究生组成的计算机体系结构和嵌入式实验平台和实验内容研究和建设小组,旨在全面深入地开展教学实验和实验平台建设,为相关硬件教学和科研提供有力的支撑。

  课程教学和实验教学的综合配套改革取得了良好效果。从上学期教学实验结果来看,大部分学生都能完成一个最基本指令集的单周期或多周期CPU的设计,部分同学能完成五段基本流水线CPU设计,有些能力强的学生甚至完成了具有29条指令的带转发和阻塞 (包括Load-use冒险阻塞、分支冒险阻塞、Jump指令阻塞、乘法指令阻塞) 功能的五段流水线CPU设计。通过实验大大增强了学生对计算机硬件设计的兴趣和信心,目前有一个小组继续开展这方面的工作,正在进一步完善MIPS32流水线CPU设计,甚至考虑在原来设计的五段流水线基础上,加入流水线乘法器和浮点除法器等的设计实现。

  学生实验报告样例参见申报材料附件