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湖北工业大学教育教学改革产教研融合篇(二)-产教研融合在芯片设计类课程体系中闪光

发布时间:2020-07-03 


    随着经济发展进入新时代,5G、大数据、人工智能等新兴技术发展成熟,产业转型升级和结构优化调整步伐不断加快,对人才培养提出了新的要求。为支持湖北经济发展,打造特色计算机科学与技术专业特色,计算机学院主动融入湖北经济社会发展,对紧缺的芯片设计类人才培养进行积极探索,在中科院计算所的技术支持下,基于RISC-V架构的芯片技术,研究和设计了芯片设计类课程体系,并在课程教学中进行实践。


团队合力做好顶层设计

      学院成立由院长牵头,教学副院长、教授及青年博士作为团队核心成员的课程体系建设与实施团队,负责调研和课程体系建设?!扒捌诔浞值餮泻脱刑?,可保证课程设计和建设的有效,最终达成人才培养目标,为企业输入紧缺的芯片设计人才?!毖г涸撼ひ吨疚敖淌诮樯?。前期,历经了1个月的各地调研和研讨后,引入RISC-V架构,搭建RISC-V融合芯片设计课程人才培养体系。据介绍,RISC-V是目前最先进和新颖的CPU设计架构,最先进的人工智能芯片就是基于这种架构设计上市。该体系涵盖五级流水、双发射、RISC-V指令集、Verilog语言为代表的完整CPU设计相关的教学内容以及CPU设计实验体系。


能力培养搭建科学合理课程群

      基于学生系统能力,特别是学生计算机系统能力培养,构建了科学合理的课程群,包括数字逻辑、计算机组成原理、嵌入式系统、编译课程、操作系统以及及综合设计等课程。有关负责老师谈到,“在数字逻辑课程中介绍RISC-V中要用到的数字器件,引入Verilog语言;然后在计算机组成原理中,全面引入软硬件协同设计系统内容;在嵌入式系统中,引入RISC-V上层应用软件设计内容?!痹诮萄谌萆辖纬倘褐懈骺纬檀鹄?,并通过RISC-V架构贯穿课程群的核心内容,可实现芯片设计能力与系统运用能力的整体提升。


混合教学形成虚拟仿真与实践混合的CPU设计实验体系

       形成线上线下虚拟仿真与实践混合的CPU设计实验体系,是该课程又一特色。实验体系包括设计???、控制器以及总线等实验。学生学习结束后,完成基于开源蜂鸟E200 CPU处理器的设计任务。在Xilinx公司支持下,构建了线上FPGA虚拟机和线上Python交互控制环境,18级AI创新班在组成原理实验课应用。为提高学生计算机系统能力,安装了Digilent公司的NEXYS A7 FPGA实验板,与线上实验环境的软件平台一模一样,可在课外采用线上环境,课上采用线下板卡,构建了仿真的学习环境?!耙咔槠诩?,线上教学顺利,学生用Verilog语言编译程序,在线上进行仿真运行,相比以往的运用画图进行操作学习,更能培养学生的综合能力,受到学生一致好评?!?授课教师刘春副教授介绍。

      高阶性、创新性、挑战度是信息社会对人才培养提出的新要求,课程体系的架构从RISC-V架构的CPU设计开始,逐渐向上累积编译、Linux系统开发、图形界面应用程序设计、数据库设计、网络通讯等内容,最后将各类知识和复杂工程问题融合在一起,提高学生芯片设计能力,计算机科学与技术、软件工程专业学生在学习相关课程后,能够满足地方产业对芯片设计人才的需求,该课程的实施很好地实现了产学研接合,以更好地服务湖北地方经济。


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