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搭建远程实验平台 杭电升级计算机硬件教学

作者: 精装之家 来源: 精装之家 发布时间: 2021年11月21日 02:42:49

洪恒飞 程振伟 科技日报记者 江耘

“看这靠墙放置的大立柜上,上百个板卡不时闪烁,此刻有全国十几所大学的学生正在远程做底层系统级硬件设计实验。” 11月19日,位于杭州电子科技大学(以下简称“杭电”)的计算机国家级实验教学示范中心内,该校计算机学院章复嘉老师向记者介绍道。

据她介绍,像计算机组成原理、数字电路设计、计算机系统结构等底层课程,涉及硬件比较多,目前国内高校在硬件教学方面普遍需要改进,学生光听原理不动手去做,很容易越听越困惑,这与发达国家本科生教育的差距较大。

为此,章复嘉团队依托计算机国家级实验教学示范中心,通过研发远程FPGA实验教学平台,自主设计ARM教学模型机,开发动画版的ARM CPU学习软件,编写配套教材等,构建了融入数字电路设计、计算机组成原理等课程的计算机硬件基础课程教学生态圈。

搭建远程实验平台 杭电升级计算机硬件教学

杭电教师章复嘉 杭电宣传部供图

杭电教务处副处长林菲认为,计算机底层软硬件设计人才缺乏,国内在人才培养上普遍存在“重软轻硬”的现象,本科生在组成原理、系统结构、操作系统上的知识能力普遍不足。过去计算机专业人才培养中,教授《计算机组成原理》《数字电路设计》等课程时,学生主要使用分立元件的实验设备,存在“技术落后”“维护麻烦”等问题,教学效果很不佳。

据了解,由章复嘉主持研发的FPGA实验平台,配套提供一个动画版的ARM CPU系统学习软件,让学生先在该仿真ARM CPU软件上交互式操作实验,然后再进行硬件开发,顺利开展基于仿真ARM CPU的计算机系统的设计。团队由此搭建的远程实验平台,目前已有厦门大学、安徽大学等十几所高校的师生注册使用。该平台今后还将进行中俄共建课程的融合创新。

“我原来很怕硬件课程,觉得晦涩难懂。FPGA实验平台随时随地可以操作,我在反复实验中建立了学习硬件的自信心,有了学习热情。”杭电卓越学院2019级学生朱洋洋如是说。

“目前国内高校用高端硬件实验设备来配合实施复杂系统课程教学的还很少。如果把实验设备发给每位学生随时使用,按600人/届计算,每年需要大量经费投入,实现每个学生人手一块板卡根本不现实,因此开发虚实结合、分时分片共享的远程实验平台,是解决设备高成本高消耗问题的极佳方案。”林菲表示。