龍芯將兩款CPU核開(kāi)源 助計算機教育從“用”向“造”突破

　　CPU和操作系統是計算機系統的核心，也是我國信息技術(shù)中的薄弱部分。與此相關(guān)的《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《計算機體系結構》、《操作系統》等課程是計算機、軟件工程等專(zhuān)業(yè)的重要基礎課程。雖然中國計算機專(zhuān)業(yè)課程體系完善、課程內容成熟，但在高素質(zhì)計算機專(zhuān)業(yè)人才的培養方面還存在一些普遍性問(wèn)題，并直接導致我國計算機領(lǐng)域的教育更多的還是教學(xué)生如何“用”計算機而不是“造”計算機，并直接引發(fā)一系列問(wèn)題。相比之下，西方的計算機教育體系則更加科學(xué)合理。

　　10月21日，在2016中國計算機大會(huì )期間，由教育部高等學(xué)校計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導委員會(huì )和中國計算機學(xué)會(huì )教育專(zhuān)委會(huì )主辦的“面向計算機系統能力培養的龍芯CPU高校開(kāi)源計劃”正式啟動(dòng)，龍芯將GS132和GS232兩款CPU核向高校和學(xué)術(shù)界開(kāi)源，中國科學(xué)院大學(xué)為首的一批高校開(kāi)展教育改革試點(diǎn)，則不失為突破人才困境和技術(shù)困境的有益嘗試。

　　美國名校計算機教育情況

　　南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系袁春風(fēng)教授的文章《計算機專(zhuān)業(yè)系統能力培養的探索與實(shí)踐(一)》中介紹了美國四所知名高校計算機教育的情況，筆者總結歸納如下：

　　麻省理工學(xué)院電氣工程與計算機科學(xué)系的教材《Principles ofComputer System Design： An Introduction》內容涵蓋了計算機體系結構、操作系統、網(wǎng)絡(luò )等多門(mén)課程中的重要概念，包括計算范式、并行、跨層通信、資源分配與調度、虛擬化等。它包含了一個(gè)程序員為開(kāi)發(fā)高性能應用而必須知道的關(guān)于系統內部的所有關(guān)鍵概念和知識。

　　加州大學(xué)伯克利分校有一門(mén)計算機系統的必修基礎課CS 61C，涉及的內容包括C語(yǔ)言編程、匯編程序設計、流水線(xiàn)CPU等硬件邏輯電路設計、Cache模擬和多核多線(xiàn)程編程等。CS 61C的后續課程是EECS 150，是數字系統設計課程，它要求學(xué)生完成能夠實(shí)現大多數常用指令的五級流水線(xiàn)MIPS CPU，這類(lèi)課程非常鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐完成系統能力培養的螺旋式上升。

　　卡內基梅隆大學(xué)的計算機科學(xué)學(xué)院與斯坦福大學(xué)計算機科學(xué)系的教學(xué)內容和實(shí)驗內容也大同小異，都是通過(guò)一組精心設計的C語(yǔ)言編程實(shí)驗，使學(xué)生能夠更好地了解高級語(yǔ)言程序轉換為機器代碼的過(guò)程，深刻理解底層機器的系統結構，包括指令格式、數據表示、寄存器組織、Cache結構、虛存空間的映射等，提高編制高效程序和調試程序的能力，并為后續的體系結構、編譯技術(shù)、操作系統等課程打下良好的基礎。

　　以下為美國上述四所學(xué)校計算機系統入門(mén)課程表。

　　從美國四校相關(guān)課程的教學(xué)內容以及設計的實(shí)驗內容來(lái)看，充分說(shuō)明了四所學(xué)校非常注重學(xué)生的系統能力培養，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的一門(mén)課程把計算機系統的各個(gè)層次串起來(lái)，為學(xué)生完整地、全面地認識計算機系統打下了良好的基礎。