互動式計算機硬件實驗教學內容研究

摘要：結合計算機硬件實驗教學的特點和情況，從環境建設、考核方式以及教學體系構建等多方面，介紹計算機硬件實驗的教學理念，提出互動式實驗教學的新方案，為后續計算機硬件實驗教學提供研究路線和參考內容。

關鍵詞：計算機硬件；實驗教學；創新人才；教學改革

文章編號：1672-5913（2013）03-0046-04

中圖分類號：G642

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計算機硬件實驗主要面向軟件工程、信息安全等專業開設，它是計算機硬件實驗教學體系中最為重要的教學內容之一。通過計算機硬件實驗，學生可以掌握計算機硬件設計、制作、調試、運行維護等多方面的技能。學生利用VHDL以及波形圖等對實驗結果和中間環節進行調試和驗證，可以訓練自身對計算機底層技術的創新技能，培養嚴謹的科研作風。

隨著電子設計自動化（EDA）和可編程邏輯器件（PLD）技術的快速發展，國內外高校普遍采用硬件描述語言進行邏輯設計，實現在計算機上進行功能仿真，最后下載到編程邏輯器件中進行測試。哈爾濱工程大學于2005年在黑龍江省率先引進了單片大規模FPGA來實現計算機硬件實驗教學，這種方法將使實驗過程從“驗證為主”轉變到以“設計為主”，有助于提高學生的硬件設計能力。

目前，計算機硬件實驗的突出特點是仿真實驗軟件系統過于復雜。從編程到測試，再到實時測試的過程過于繁瑣，學生不易掌握。教師往往需要花費大量的課時，講解QUARTS軟件的基本使用方法以及FPGA實驗平臺的結構原理，這就大大降低了計算機硬件實驗的教學效果。……