龍芯將兩款CPU核開源 助計(jì)算機(jī)教育從“用”向“造”突破

　　CPU和操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，也是我國(guó)信息技術(shù)中的薄弱部分。與此相關(guān)的《數(shù)字邏輯》、《計(jì)算機(jī)組成原理》、《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《操作系統(tǒng)》等課程是計(jì)算機(jī)、軟件工程等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。雖然中國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系完善、課程內(nèi)容成熟，但在高素質(zhì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)方面還存在一些普遍性問(wèn)題，并直接導(dǎo)致我國(guó)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的教育更多的還是教學(xué)生如何“用”計(jì)算機(jī)而不是“造”計(jì)算機(jī)，并直接引發(fā)一系列問(wèn)題。相比之下，西方的計(jì)算機(jī)教育體系則更加科學(xué)合理。

　　10月21日，在2016中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)期間，由教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育專委會(huì)主辦的“面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的龍芯CPU高校開源計(jì)劃”正式啟動(dòng)，龍芯將GS132和GS232兩款CPU核向高校和學(xué)術(shù)界開源，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)為首的一批高校開展教育改革試點(diǎn)，則不失為突破人才困境和技術(shù)困境的有益嘗試。

　　美國(guó)名校計(jì)算機(jī)教育情況

　　南京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系袁春風(fēng)教授的文章《計(jì)算機(jī)專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐(一)》中介紹了美國(guó)四所知名高校計(jì)算機(jī)教育的情況，筆者總結(jié)歸納如下：

　　麻省理工學(xué)院電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教材《Principles ofComputer System Design： An Introduction》內(nèi)容涵蓋了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等多門課程中的重要概念，包括計(jì)算范式、并行、跨層通信、資源分配與調(diào)度、虛擬化等。它包含了一個(gè)程序員為開發(fā)高性能應(yīng)用而必須知道的關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)部的所有關(guān)鍵概念和知識(shí)。

　　加州大學(xué)伯克利分校有一門計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的必修基礎(chǔ)課CS 61C，涉及的內(nèi)容包括C語(yǔ)言編程、匯編程序設(shè)計(jì)、流水線CPU等硬件邏輯電路設(shè)計(jì)、Cache模擬和多核多線程編程等。CS 61C的后續(xù)課程是EECS 150，是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程，它要求學(xué)生完成能夠?qū)崿F(xiàn)大多數(shù)常用指令的五級(jí)流水線MIPS CPU，這類課程非常鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐完成系統(tǒng)能力培養(yǎng)的螺旋式上升。

　　卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院與斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也大同小異，都是通過(guò)一組精心設(shè)計(jì)的C語(yǔ)言編程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠更好地了解高級(jí)語(yǔ)言程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼的過(guò)程，深刻理解底層機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括指令格式、數(shù)據(jù)表示、寄存器組織、Cache結(jié)構(gòu)、虛存空間的映射等，提高編制高效程序和調(diào)試程序的能力，并為后續(xù)的體系結(jié)構(gòu)、編譯技術(shù)、操作系統(tǒng)等課程打下良好的基礎(chǔ)。

　　以下為美國(guó)上述四所學(xué)校計(jì)算機(jī)系統(tǒng)入門課程表。

　　從美國(guó)四校相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(tǒng)能力培養(yǎng)，通過(guò)專門的一門課程把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)層次串起來(lái)，為學(xué)生完整地、全面地認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下了良好的基礎(chǔ)。