【摘 要】
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后疫情时代,线下课程在不断向线上方向转型,使得在线仿真实验系统的开发越发成为教育领域的一个重要组成部分。“计算机组成原理”是一门理论性和实践性都很强的课程,其中MIPS汇编指令教学任务在线下教学过程中,教师在验收实验时需要花费大量精力,效率不高。为减轻线下教学的负担,方便学生随时通过线上实验系统进行课程学习,并通过线上实验自查,纠正实验过程中出现的问题和错误,利于学生和教师根据教学进度安排,完成汇
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后疫情时代,线下课程在不断向线上方向转型,使得在线仿真实验系统的开发越发成为教育领域的一个重要组成部分。“计算机组成原理”是一门理论性和实践性都很强的课程,其中MIPS汇编指令教学任务在线下教学过程中,教师在验收实验时需要花费大量精力,效率不高。为减轻线下教学的负担,方便学生随时通过线上实验系统进行课程学习,并通过线上实验自查,纠正实验过程中出现的问题和错误,利于学生和教师根据教学进度安排,完成汇编指令教学任务,从而达到考察学生综合实验能力的目的,本文基于BS架构设计了面向MIPS汇编指令的智慧在线仿真实验系统,该系统实现了两大线上实验内容:1)汇编指令程序设计线上实验;2)汇编指令执行流程线上实验。汇编指令程序设计线上实验设计了个性化实验任务布置Web界面,服务器后台根据提交的相关信息自动生成符合实验任务要求的测试初始化代码和校验代码。并在接收到学生提交的相应实验任务的MIPS汇编指令代码段时,基于MIPS模拟器MARS自动完成代码的语法和功能验证,将结果及时反馈给学生。同时采集学生实验过程中的数据,将实验数据处理后进行相关性分析,反馈给教师。汇编指令执行流程线上实验基于Canvas API采用图形可视化方式,模拟MIPS简单指令集的各条指令在MIPS微处理器中的执行流程,包括演示和考核两大模块。其中演示模块通过图形方式,模拟存储部件初始化、指令获取、指令译码、执行运算、回写结果等各个步骤在单周期MIPS微处理器中数据通路和控制器的传输过程和取值。考核模块包含考核题目的智能生成、自动校验、考核结果记录和反馈等功能,实现了学生弱势指令的个性化强化学习。本系统完成了开发和测试的全过程,满足系统设计之初的各项需求,并在2021年春季学期和2022年春季学期稳定运行,实现了MIPS汇编指令的重难点在线教学任务。
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