国内外高校计算机专业硬件课程开

设情况

 国外高校：根据国内学校对国外一些著名高校的调研表明，目前在国内仍流行的计算机组成原理的实验模式和纯验证性理念，在美国与欧洲的多数大学中早已淘汰！目前普遍采用大规模FPGA来实现实验与设计。图6-1至图1-3a、b所示是对美国Stanford大学计算机系本科教学的部分调研结果；其中图6-1所列是该校计算机本科的硬件教学与实验课程安排；图6-2是图6-1中EE183实验课的部分实验内容；图6-2所列的三块实验板是该校“计算机组成与设计”及高级逻辑实验的实验系统，它们的核心器件都是单片大规模FPGA。此外又如麻省理工学院计算机系也有类似课程,即“计算机系统设计”和实验。学生在实验课中须自主完成ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU，乃至实现流水线32位CPU和Cache的设计。

   ? 国内高校：目前国内许多重点大学，如中科大、清华、复旦软件学院、北大软件学院、哈工大、北航、西安电子科大等计算机学院也都安排基于FPGA的同类型实验。如图6-6至图6-15是清华SOPC实验室装备使用康芯公司实验设备的情况。清华大学计算机专业学生在康芯公司的实验系统上完成的部分创新实验：图6-6的“清华大学”字样是毛主席的手书，基于VHDL设计；图6-7是一个小蛇控制游戏，用PS/2键盘直接控制FPGA，PS/2通信接口模块用VHDL自主设计，设计难度较大，学生的自主创新意识明显；图6-8是VGA显示歌曲选择菜单，设计者通过FPGA从SD卡中读取乐曲文件，然后通过24位Audio CODEC立体声播出，音量和歌曲通过接口于FPGA的PS/2键盘调协和选择，这是清华大学一名本科二年级计算机学生独立完成的作品！图6-9是文字图象VGA显示:“厚德载物”，“自强不息”清华校训等字样，实现方法颇具创意；图6-10是PS/2键盘ASCII码的VGA显示，是基于FPGA的纯硬件设计；图6-11是一个较复杂的亮灯游戏，纯硬件实现的算式与VGA显示；图6-12是用软硬联合设计的俄罗斯方块游戏，创新性明显；图6-13的VGA显示了一幅世界地图，左上地球同时旋转，且下方显示不同地域的时间，利用键盘对FPGA设置数据；图6-14是在康芯设备上彩色液晶屏完成点灯游戏，通过鼠标接PS/2接口，控制计算，显示等；图6-15是“超级玛丽游戏’,这个涉及到动作运行，积分等设计。显而易见，所有这些决非千编一律的验证性实验项目。

北京航空航天大学计算机学院实验中心被评为全国计算机教学领域唯一的一个国家级实验示范中心。包括清华，北大等一百多所重点及普通高等院校到该实验示范中心参观交流。图6-16为该实验中心申报国家级实验示范中心视频资料部分图片，显示了该实验中心实验类型安排的比例，其中：原理验证型实验仅占15%；综合分析型实验占26%；设计探索型实验占40%；研究创新型实验占19%。显然，自主设计类实验的比率高达85%。北航计算机学院对于创新能力培养的重视程度可见一斑。无疑其中EDA实验占有较大比例;图6-17为该校学生正在使用康芯公司现代计算机组成原理实验系统的情况。图6-5授课中的ppt投影显示该实验中心自编的《计算机EDA设计实验教程》；第13个实验的实验课：“VGA显示器的控制电路”设计(此实验清华也安排：图6-13)。

? 2007年1月在清华大学先后举办了两个研修班：1、由清华大学出版社召集的面向全国高校教师的“计算机组成与设计”课程教师研修班。研修内容是在计算机组成原理实验中使用单片FPGA、VHDL语言和QuartusII完成计算机系统实验和设计，教材是清华薛宏熙教授的《计算机组成与设计》；2、由国家信息产业部软件与集成电路中心组织的“FPGA嵌入式系统设计高级研修班”。

注，这两个在清华大学电工电子实验中心举办的研修班上使用的所有EDA/SOPC及计算机组成原理实验系统，皆为杭州康芯公司的产品 。

使用康芯设备完成组成原理的有：

广州外国语学院；湘潭大学；湖南科技学院；湖南人文科技学院；湖南理工学院；吉首大学；桂林电子科技大学；南京邮电学院；西北大学；西安电子科技大学；西安交通大学；南昌航空航天大学；江西科技学院；江西农业大学；湖北工学院；湖北工业大学；北京航空航天大学；中国人民大学；哈尔滨工程大学；哈尔滨金融学院；黑河学院；长春大学；中国民航大学；西北民族大学；杭州电子科技大学；西北师范大学；天津城市学院；内江师范学院；长春农业大学；天津城市学院等