—— SWORD4.0上的精致教学实践

2018年浙江大学基础学科拔尖学生计算机暑期学校，于9月7日下午在浙江大学玉泉校区则通楼103教室圆满收官。

浙江大学基础学科拔尖学生计算机暑期学校是面向浙江大学和其他高校拔尖学生的实践类课程。课程最初起始于2005年9月，迄今已持续举办了13年。今年课程举办时间为8月27日到9月7日，一共为期2周。一共有来自浙江大学和南京大学、同济大学、武汉科技大学的40名同学参加了此次课程。除此之外，来自上海交通大学、同济大学和华东师范大学的老师也积极地参加了此次活动，全程学习了所有课程内容。

本次课程由来自日本法政大学计算机系的李亚民教授主讲。上午讲授工作原理和设计方法，下午进行开放性实验，参课的老师或同学在SWORD4.0平台上进行CPU系统的硬件设计和程序开发。

这两周的课程非常翔实饱满，涵盖了包括MIPS指令子集的三种处理器类型的实现（单时钟、多时钟以及流水线CPU和浮点运算单元），存储器与CACHE的原理与设计方法等内容。凝聚了李亚民教授近二十年潜心教研的成果精华。

经过两周的高密度高强度的理论学习和广泛讨论，参加课程的各位同学都拿出各自的作品在SWORD4.0上进行了展示，这些作品都是在他们对支持20条指令的MIPS架构的基础版CPU进行指令扩展，添加中断，扩充I/O外设（加入PS/2键盘和VGA显示），设计字库（Font ROM），并利用支持的指令编写程序在CPU实现命令行效果和小游戏程序。有带光标闪烁和可退回编辑效果的命令行程序，有益智的走迷宫游戏，有画面有趣的格斗游戏，和道具丰富并带有中文显示的RPG角色扮演类游戏。

两周的课程结束后，不少同学都是一副意犹未尽的样子。有学生提起自己的作品时就会说：“如果有更多的时间我就能把我设计的小游戏完善了！”看他两眼放光的样子就知道他多半会用课余时间继续完善自己的作品。课程给予他的不仅是CPU设计方面的知识，还有对计算机科学的浓厚兴趣。

附1. 李亚民教授简介

李亚民 日本法政大学计算机科学系教授

IEEE 高级会员 (Senior Member)

1977 年考入清华大学，先后获学士，硕士及博士学位，并留校任教

1993 年任日本会津大学副教授

2000 年任日本法政大学教授

研究方向主要包括:

1. 计算机算法及电路实现
2. 多线程处理机结构及设计
3. 互连网络及容错计算

任多个国际会议程序委员会委员，发表学术论文 60 余篇，图书 3 本:

1. 《RISC 单发射与多发射体系结构》 (与李三立合著)，清华大学出版社，1996,
2. 《计算机组成与系统结构》，清华大学出版社，2000,
3. 《CPU 芯片逻辑设计技术》 (与朱子玉合著)，清华大学出版社，2005 年。

另外，2003 年和 2004 年分别在清华大学和东南大学开设暑期 CPU 设计课程。自2005年起每年暑期都在浙大进行短期授课，受到广泛好评。

有关李教授的更多介绍，可访问其个人主页：http://cis.k.hosei.ac.jp/~yamin/

附2. SWORD4.0简介

SWORD4.0是上海星灯智能科技有限公司SWORD系列产品之一。它是教育部高等学校计算机类专业教指委指定产品。曾荣获浙江省教学成果一等奖、国家级实验教学示范中心优秀实验教学展示成果一等奖和优秀教学案例一等奖、第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备二等奖等。

它支持四路光纤(SFP+)接入， PCIe Gen2 x4接口，具有多样的存储器类型（FPGA片内存储器、SRAM静态存储器和DRAM动态存储器和串并行闪存）以及丰富的IO接口，可用于实现完整的CPU系统存储结构和系统。同时，该产品还支持各种计算机课程和图像处理课程，并能运行各种功能演示。

有关SWORD4.0的更多介绍，可访问：http://www.sword.org.cn/hardwares/sword4.0

有关SWORD4.0上本课程介绍，可访问：http://sword.org.cn/courses/CompSys_Hardware