本站原创《计算机系统结构》课程教学探讨
吴晓华,徐洁,王雁东
(电子科技大学四川成都610054)
摘 要本文分析了我校"计算机系统结构"课程存在的一些问题,包括讲授学时不够,教学内容单薄和老化,只强调知识的掌握,而忽略了能力培养等.提出了"开发优质资源,开展教学改革,提高教学效果"课程建设的新思路,并对如何进一步有效地开展教学进行了探讨.
关 键 词计算机系统结构课程建设教学探讨
ExplorationintoTeachingReformin"ComputerSystemStructure"
WuXiao-hua,XuJie,WangYan-dong
(universityofelectronicscienceandtechnologyofchinachengdu610054)
AbstractThispaperhasanalyzedsomequestionswhich,inouruniversity,thecurriculumof"putersystemstructure"hasexisted,Includingtheteachingperiodtobeinsufficient,coursecontentfrailandaging,onlyemphasizestheknowledgegrasping,buthasneglectedabilityraiseandsoon.Proposingthenewideaof"developingthehighqualityresources,developingeducationreform,enhancingtheteachingeffect",andhowtofurtherlycarryontheteachingdiscussioneffectively.
Keywords"theputersystemstructure",curriculumconstruction,teachingdiscussion
一、课程概况
《计算机系统结构是以计算机系统的外部特性为主来计算机系统基本结构的一门学科是计算机及相关学科的专业技术基础课程.作为计算机学科的一个分支,计算机系统结构主要研究软件,硬件的功能分配和对软件,硬件界面的确定,即确定哪些功能由软件实现,哪些功能由硬件实现.本课程的学习目的是建立计算机系统的完整概念,学习计算机系统的分析方法和设计方法,掌握新型计算机系统的基本结构及其工作原理.
"计算机系统结构"专题学习网站的主要功能表现在:
(1)满足学生对"专题知识"内容进行自主学习和协作学习的需要.
学生可以在"专题知识"的"教学模式"指导下学习或查找该课程的"基本理论"部分,"理论部分"以课件形式存放,这样即便于学生进行网上在线学习,同时也可以适时下载相关课程要点,最重要的是该模式下的课件内容最大限度的与老师课堂上的教学内容保持一致,保证了学生课下学习的系统性和完整性.此外,"教学评价"版块的设立为教,学双方提供了一个互动的平台,学生在学习过程中遇到的难点都可以在此以留言的方式向授课老师提出,老师及时进行回复,同时其他学生可以对问题和答疑进行调阅,这样,既能够及时的实现个别指导,也为更多学生提供了借鉴学习的机会和提高学习效率的实用信息.
在教学过程中,我们发现有很多学生(其中主要是本科生)随着课程的深入,内容的增加,对数量较多的专业名词术语会出现概念模糊,甚至相互混淆的情况,导致了学习效果的降低,对此,我们特别设置了"名词术语"的查询模块,能够帮助学生方便快速的对相关名词术语进行查询.
(2)给学生的设计实践提供大量的典型案例和有关的设计工具.
重点强化学生理论学习和实际操作相结合,"相关资源"下的"参考文献"和"设计案例"版块为其准备了大量的典型案例和相关的参考资料.同时为了改变学生"学得多,做的少"的现状,"设计天地"版块为学生提供了一个"纸上练兵"的场所,学生可以在这里使用多种类型的工具进行案例设计,检验自己的的学习成果,从而达到学以至用的目的,提高动手能力.
(3)形成师生共建共享机制,促进课程教学资源的建设与应用.
网站还提供了信息上传功能,教师和学生都可以将有关该课程的相关资料进行上传,系统管理员对上传内容筛选整理后,将优秀的设计个案和可用的教学信息在网上予以发布,实现信息资源的共建共享.
该专题学习网站的开发为本课程的建设创造了必要的条件,提供了良好的支持.在网络时代,信息素养和创造能力是信息社会的新型人才必须具备的两种重要的能力素质.这些素养与能力的培养迫切需要改善高校网络教学环境,教学资源与教学模式和方法.而目前我校拥有的网络教室,校园网等能为我校教学改革提供平台,通过综合运用这些方式,不仅科学"客观"有效地评价了学生的能力,而且不断地充实与丰富网站内容,促进教学资源的共建共享.
课程设计与实验
针对学生动手能力较弱的情况,同时为了调动学生的学习积极性,培养学生的学习兴趣,使学生在不断的理论学习与实践操作中找到乐趣,从"要我学"转变为"我要学",我们根据课程要求,侧重于难点,重点精心设计了多个实验项目,制定了如图2所示的实验大纲
实验名称实验原理实验内容实验目的熟悉WinDLX的使用1,WinDLX的安装和启动:
按以下步骤在Windows下安装WinDLX:
WinDLX创建目录,例如D:\WINDLX.
⑵解压WinDLX软件包或拷贝所有的WinDLX文件(至少包含windlx.exe,windlx.hlp,fact.s和input.s)到这个WinDLX目录.
⑶双击WinDLX图标启动WinDLX.
2,WinDLX主窗口的6个子窗口:
分别为"Register","Code","Pipeline","ClockCycleDiagram","Statistics"和"Breakpoints".1,用WinDLX模拟器执行求阶乘程序fact.s.浮点指令的使用.该程序从标准输入读入一个整数,求其阶乘,然后将结果输出.该程序中调用了input.s中的输入子程序,这个子程序用于读入正整数.用WinDLX模拟器执行程序gcm.s.该程序从标准输入读入两个整数,求他们的greatestmonmeasure,然后将结果写到标准输出.该程序中调用了input.s中的输入子程序.用WinDLX模拟器执行求素数程序prim.s.这个程序计算若干个整数的素数.熟练掌握WinDLX模拟器的操作和使用,熟悉DLX指令集结构及其特点Statistics窗口可看到各个方面的信息:模拟中硬件配置情况,暂停及原因,条件分支,Load/Store指令,浮点指令和traps.
3查看Statistics窗口信息,找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件,暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比.用WinDLX模拟器运行程序structure_d.s.通过模拟,找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件.记录由结构相关引起的暂停时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比.论述结构相关对CPU性能的影响,讨论解决结构相关的方法.
加深对结构相关的理解,了解结构相关对CPU性能的影响Statistics窗口:
Statistics窗口提供各个方面的信息:模拟中硬件配置情况,暂停及原因,条件分支,Load/Store指令,浮点指令和traps.窗口中给出事件发生的次数和百分比.1,在不采用定向技术的情况下(通过Configuration菜单中的EnableForwarding选项设置),用WinDLX模拟器运行程序data_d.s.2,记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序 执行的总时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比.在采用定向技术的情况下,用WinDLX模拟器再次运行程序data_d.s.加深对数据相关的理解,掌握如何使用定向技术来减少数据相关带来的暂停1.通过Configuration菜单中的"Floatingpointstages"选项,把除法单元数设置为3,把加法﹑乘法﹑除法的延迟设置为3个时钟周期.2,用WinDLX模拟器运行调度前的程序记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数.3,用WinDLX模拟器运行调度后的程序,记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数.4,根据记录结果,比较调度前和调度后的性能.5,论述指令调度对于提高CPU性能的意义.加深对指令调度的理解,了解指令调度技术对CPU性能改进的好处
4
[作者简介]吴晓华(1979—),女,讲师,在读博士讲师研究方向:计算机应用,从事计算机系统结构的教学与研究以及教学管理工作
图1"计算机系统结构"专题学习网站的系统框架图
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