一种利用CompSim模拟器和RISC-V架构进行计算机系统设计教学的方法

G. Esmeraldo, R. Feitosa, E. N. D. S. Barros, E. C. P. D. S. Proto, H. Mello, E. Lisboa, E. L. Bispo Jr., G. A. L. Campos
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摘要

当前的技术环境——智能电子设备连接到互联网、云服务、机器人、自动驾驶汽车、工业4.0等创新——之所以成为可能,是因为计算机(计算系统)的出现。在计算机系统设计的教学和学习过程中,需要相关的知识:计算机平台的物理设计、编程和高效操作。这些内容广泛、复杂,需要具有挑战性的方法和计算工具,包括理论框架和项目实践的教学和学习过程。因此,本研究旨在提出一种在模拟环境中通过计算机系统设计实践来简化学习的方法。为此,我们使用了包含RISC-V处理器仿真模型的CompSim计算模拟器。因此,可以在仿真环境中设计高度复杂的计算系统,并对其进行仿真以验证设计需求,如功能行为和性能。因此,建立了一种支持学习和设计新的计算机系统的方法。为了验证该方法,在案例研究场景中,通过对系统用户、教师和学生的问卷调查进行评估。问卷的回答,基于标题分析,允许分析使用模拟器的体验质量和该方法提供的教学支持。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Uma Abordagem para Ensino-Aprendizado de Projetos de Sistemas Computacionais com Utilização do Simulador CompSim com Suporte à Arquitetura RISC-V
O contexto tecnológico atual – com dispositivos eletrônicos inteligentes e interligados à Internet, serviços em nuvem, robótica, carros autônomos, Indústria 4.0, dentre outras inovações – só foi possível graças ao surgimento do Computador (sistemas computacionais). No processo de ensino e aprendizagem de projeto de sistemas computacionais, são necessários conhecimentos relacionados: ao projeto físico da plataforma computacional, sua programação e operação eficiente. Esses conteúdos são extensos, complexos e demandam metodologias desafiadoras e ferramentas computacionais que contemplem o processo de ensino e aprendizagem tanto do arcabouço teórico, quanto da prática de projetos. Assim, o presente trabalho tem como objetivo apresentar uma abordagem para simplificar o aprendizado por meio da prática de projetos de sistemas computacionais em ambiente de simulação. Para tanto, utilizou-se o simulador computacional CompSim que inclui um modelo de simulação de processador RISC-V. Desta forma, é possível: projetar sistemas computacionais de alta complexidade no ambiente de simulação e simulá-los para validar requisitos de projeto, tais como comportamento funcional e desempenho. Estabelece-se assim uma abordagem de apoio ao aprendizado e projeto de novos sistemas computacionais. Para validar a abordagem, foi realizada uma avaliação por meio de questionários aplicados a usuários do sistema, docentes e discentes, em cenários de estudos de casos. As respostas dos questionários, com base na análise de rubricas, permitiram analisar a qualidade da experiência de uso do simulador e do apoio pedagógico proporcionado pela abordagem.
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