趙霞

[摘 要]計算機組成原理是計算機科學與工程技術課程的核心內容，充分了解計算機組成原理的內容能夠為日后學科內容的學習奠定堅實的基礎，教學過程中一般采用實驗方式進行相關內容的講解。本文主要就基于EDA技術的計算機組成原理虛擬實驗的相關內容進行總結，詳情見下文：

[關鍵詞]EDA技術；計算機；組成原理；虛擬實驗

中圖分類號：TP301-4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）09-0100-01

采用實驗的方式能夠更加直觀清晰的展示出計算機組成原理的內容，能夠增強學生的記憶和理解，提高教學質量和成果。以往多采用傳統(tǒng)的教學實驗方法，效果相對顯著，但是隨著使用率逐漸升高，傳統(tǒng)教學實驗方法的缺陷逐漸顯露，在實際操作過程中需要用到的電子芯片數(shù)量較多，各元器組件之間的連線及組成較為復雜，進行教學實驗時不僅需要耗費大量的時間和精力，而且出現(xiàn)教學失誤的可能性大，嚴重影響課堂教學的質量和效率。隨著EDA技術的不斷發(fā)展與進步，EDA技術逐漸用于計算機組成原理虛擬實驗中。

一、基于EDA技術開展計算機組成原理虛擬實驗的優(yōu)勢

基于EDA技術開展計算機組成原理虛擬實驗具有明顯的優(yōu)勢和效果，能夠有效彌補傳統(tǒng)教學實驗方法的不足，提高課堂教學的質量和效率，利用EDA技術設計實驗所需要的電子芯片能夠有效提高速度和效，其具有多種設計輸入形式，能夠完成從設計輸入到硬件配置的完成流程，能夠自動智能化指導全過程，可以有效減少實驗失誤的發(fā)生；而且基于EDA技術的計算機組成原理虛擬實驗方式多樣且靈活，將復雜的實驗簡單化，利用簡單化的數(shù)字運算邏輯能夠明顯簡化實驗結構；EDA技術設計實驗芯片是采用“自下而上”的形式進行設計[1]，能夠更加直觀清晰的展示出芯片的形態(tài)、構造及組建方式，能夠增強學生的理解能力，增強學生對計算機組成原理相關內容的學習和記憶；除此以外，EDA技術本身是一種較為新型的設計技術，能夠有效拓寬學生的知識面，同時增強學生學習計算機課程及工程技術的興趣和激情，不斷提高學生學習的主動性。

二、基于EDA技術計算機組成原理虛擬實驗的相關內容

基于EDA技術的計算機組成原理虛擬實驗主要有四大步驟，選擇合適的輸入方式、設計實驗模擬圖、編譯及實驗仿真。

1.1 選擇輸入方式

在選擇輸入方式前首先要打開相關的軟件，根據(jù)教學內容建立好項目，然后選擇合適的輸入方式，多數(shù)軟件支持多種的輸入方式，主要是程序語言和圖形模式[2]；為方便學生的理解和學習，通常利用EDA技術設計計算機組成原理虛擬實驗時多選擇圖形模式，圖形設計反映更加直觀。

1.2 設計實驗模擬圖

當設計好輸入方式后應根據(jù)計算機組成原理的相關內容，選擇需要的電子元件，利用邏輯門電路設計出1位ALU單元，然后利用邏輯門電路將設計好的1位ALU單元進行連接并封裝，然后輸入和輸出端口即可得到相關的實驗設計模擬圖。

1.3 編譯過程

設計好的實驗模擬圖實際上是一個邏輯器件，需要進行相關的編譯才能進行相關的仿真實驗，而且編譯過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)實驗模擬圖中的失誤，進行及時的調整和改正，減少其對實驗結果的影響，系統(tǒng)會自動檢測實驗模擬圖中的失誤，當實驗模擬圖中的失誤均被檢測糾正后編譯過程即是完成。

1.4 實驗仿真過程

實驗仿真過程是計算機組成原理虛擬實驗中的重難點內容，實驗仿真過程的操作是關系到實驗仿真效果的關鍵環(huán)節(jié)，其主要是分為建立輸入波形文件、輸入數(shù)據(jù)及仿真并觀察實驗結果等三小環(huán)節(jié)。

1.4.1 建立入波形文件。建立仿真波形文件其中包含的內容主要是包括實驗數(shù)據(jù)及開關的控制文件，點擊打開鍵會出現(xiàn)圖示模樣（見圖1），波形文件設計完成后將顯示圖2所示狀態(tài)，I表示輸入端，在輸入端輸入相關的實驗數(shù)據(jù)進行模擬，O則表示輸出端[3]。

1.4.2 輸入相關的數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)時應該按照實驗步驟進行，先在鎖存器輸入數(shù)據(jù)，然后通過ALU控制端進行算術邏輯運算，然后在波形文件的波形區(qū)設置起止時間、數(shù)值和數(shù)制；然后輸入能夠按照規(guī)律變化的數(shù)值，然后在counting菜單下設置起始數(shù)值、每次數(shù)值變化量等，設置好單位時間、單位時間倍數(shù)等[4]，將仿真實驗所需要的數(shù)據(jù)及參數(shù)全部設置好，設計好的仿真波形圖（見圖3）。

1.4.3 實驗仿真操作并觀察結果。實驗仿真操作是整個計算機組成原理虛擬實驗的最后一步，當輸入相關的數(shù)據(jù)后，利用最開始設置好的波形文件，設置好開端即可以進行仿真；仿真結束后點擊report按鈕便會出現(xiàn)仿真結果，將實驗結果從O端輸出，與邏輯功能表進行對比，觀察仿真結果是否正確[5]。

三、結語

綜上所述，本文主要講述了基于EDA技術計算機組成原理虛擬實驗的基本的步驟和優(yōu)勢，利用EDA技術能夠有效提高效率和質量，利用相關的系統(tǒng)能夠自動檢測出實驗設計模擬圖中失誤，能夠將實驗設計的各個過程簡單化、條理化，使得學生能夠更加快速理解計算機組成原理的相關內容；而且在EDA技術的輔助下所有的修改和擴展都非常簡單，能夠有效節(jié)省資源和時間；由于EDA技術系統(tǒng)涉及到多方面的知識，在虛擬設計和操作的過程中能夠讓學生學習到更多的理論，總而言之，基于EDA技術的計算機組成原理虛擬實驗效果顯著，優(yōu)勢明顯，具有較高的教學推廣價值。但是目前我國計算機及工程技術的教學中多以理論教學為主，不利于整體教學水平的提升，因此教師可創(chuàng)造相關的條件，積極為學生提供動手實踐的機會，增強學生的實踐操作能力，更加有利于其加深對整個實驗模擬過程的認識，對公式及函數(shù)的應用理解。

參考文獻

[1] 張文斗.EDA技術在中學物理及信息技術課程教學中的應用[J].赤峰學院學報：自然科學版，2011，（10）：258-260.

[2] 李文靜.EDA仿真軟件在電子技術實驗教學中的應用[J].電子制作，2013，（9）：120-121.