计算机组成原理实验指导——基于RISC-V在线实训

（1）理论实践一体化：相关实验紧扣理论教学重点难点，课程内容覆盖率90%以上，有助于构建理论课堂中教学师生的共同语境，为翻转课堂提供丰富的教学素材，实验内容大多处于布鲁姆认知分类法中的运用、分析、综合、评价四个层次，学生完成系列实验，对相关知识的掌握更透彻，为理论教学提供了强支撑。 （2）实验目标系统化：实验围绕计算机系统设计与实现的系统能力培养目标，让学生站在硬件工程师的视角，从逻辑门电路开始逐步设计运算部件，存储器、数据通路和控制器、冲突冒险与中断异常处理机制直至完整的流水CPU来深入理解计算机软硬件系统，将系统能力培养的复杂工程问题---CPU设计的高挑战度任务分解成若干难度递进的子任务和单元实验中，让学生实践中不断提升计算机系统能力。 （3）实验平台虚拟化：实验采用跨平台开源的Logisim虚拟仿真平台，该平台简单易学，易调试、无需任何硬件平台即可开展实验，突破传统实验对空间和时间的要求。加州大学伯克利分校CS61C、康奈尔大学CS3410课程均采用了该平台。采用分离数字电路对象构建原理图的方式进行CPU系统设计和仿真，有效延续了数字逻辑课程的设计方法，有利于培养学生硬件设计思维。无需额外开设硬件描述语言类先导课程，有效回避了硬件描述语言过于抽象、硬件设计程序化、学习周期长的问题。 （4）课程实验在线化。实验已经全部上线EduCoder头哥在线实训平台面向全国开放，结合EduCoder平台的SPOC课堂，可实现实验自动测试，自动检查，自动评分，学生实验过程教师全程轻松管控，可一键到处实验成绩，大大降低了教师实验教学工作强度，有效解决了硬件实验难，检查难、指导难的困局。 （5）实验过程游戏化：借鉴游戏闯关的设计理念，将高挑战度的CPU设计任务细分成若干可明确检查的学习关卡。实验内容和难度逐渐递进，通过各阶段成果实时得分增强学习的及时反馈，提升学习趣味性；为学生提供丰富的测试用例以及自动检测工具等学习装备，让学生的较短时间内体验更多的设计内容；实验完成率高，学生获得感、成就感强，被学生评价为“这是一门让人手痒的实践课程”。

“计算机组成原理”是一门理论性、工程性和实践性都很强的专业核心基础课程，其实践教学对理论教学具有强支撑作用，是强化读者计算机系统能力、分析与解决复杂工程问题能力的重要途径。 作者本着“理论与实践一体化、实验目标系统化、实验平台虚拟化、课程实验在线化、实验过程游戏化”的原则，历经十年持续的实践教学改革，开发了一系列原创的硬件在线仿真实验，建立了立足计算机系统、逐层递进、以设计型实验为主导的实践教学体系。本书站在硬件工程师的视角，从逻辑门电路开始逐步设计运算器、存储器、数据通路和控制器、冲突冒险与中断异常处理机制，直至完整的RISC-V流水CPU，旨在帮助读者深入理解计算机软硬件系统。
本书可作为高等学校计算机相关专业“计算机组成原理”课程的配套实验指导用书和计算机系统能力培养的参考书，也可供相关专业工程技术人员参考。

谭志虎，华中科技大学教授，院长助理，主要研究方向为计算机系统结构，网络存储，科研成果获湖北省科技进步一等奖。主要承担《计算机组成原理》、《计算机组织与结构》、《计算机系统基础》、《Verilog语言》、《计算机系统能力综合训练》等课程的教学工作，在中国大学慕课上开设《计算机组成原理》、《计算机硬件系统设计》两门慕课课程，主编《计算机组成原理实践教程---从逻辑门到CPU》教材一部。主持省部级教改项目5项，发表CSSCI类教研论文7篇，先后获湖北省教学成果一等奖，校实验技术成果一等奖，宝钢优秀教师奖，校教师教学竞赛一等奖，教学质量一等奖，课堂教学很好奖。

第1章数据表示实验
1.1汉字编码实验
1.1.1实验目的
1.1.2实验原理
1.1.3实验内容
1.1.4实验思考
1.2奇偶校验设计实验
1.2.1实验目的
1.2.2实验原理
1.2.3实验内容
1.2.4实验思考
1.3磁盘阵列条带校验设计实验
1.3.1实验目的
1.3.2实验原理
1.3.3实验内容
1.3.4实验思考
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