機(jī)器之心轉(zhuǎn)載

　　

原作者：包云崗

　　

近日，五位來自中國科學(xué)院大學(xué)的2016級本科生，帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片「果殼」正式畢業(yè)，這一成果引發(fā)媒體熱議，被網(wǎng)友稱為「最硬核畢業(yè)證」。作為「一生一芯」計(jì)劃的負(fù)責(zé)人，中科院計(jì)算所研究員包云崗也在社交平臺上闡述了本次探索與實(shí)踐背后的故事。

　　

　　

據(jù)中國青年報(bào)消息，近日，中國科學(xué)院大學(xué)（以下簡稱國科大）2016級計(jì)算機(jī)學(xué)院金越、王華強(qiáng)、王凱帆、張林雋和張紫飛五位本科生，主導(dǎo)完成了一款64位RISC-V處理器SoC芯片設(shè)計(jì)并成功流片，實(shí)現(xiàn)在芯片上成功運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫的國科大教學(xué)操作系統(tǒng)UCAS-Core。

　　

這是國科大「一生一芯」計(jì)劃的首期成果，也是五位本科生珍貴的畢業(yè)紀(jì)念品，被網(wǎng)友稱為「最硬核畢業(yè)證」，在社交媒體平臺上引發(fā)熱議。

　　

　　

7月25日，國科大在玉泉路校區(qū)禮堂報(bào)告廳舉行新聞發(fā)布會，詳細(xì)介紹了這一成果。據(jù)了解，上述64位RISC-V處理器名為「果殼(NutShell)」，基于中芯國際110nm工藝。目前，「果殼」團(tuán)隊(duì)的投稿已被RISC-V全球論壇接收，團(tuán)隊(duì)將在9月3日向全球業(yè)界介紹「果殼」的設(shè)計(jì)。「果殼」設(shè)計(jì)代碼也已正式開源。

　　

項(xiàng)目地址：

　　

國科大計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長、中科院計(jì)算所所長孫凝暉院士表示：「處理器芯片被公認(rèn)為芯片產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、難度大。我國處理器芯片設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重緊缺，如何加快此類人才的培養(yǎng)規(guī)模與培養(yǎng)速度，是我國迫在眉睫的難題?！?/p> 　　

2019年5月，美國政府以「科技網(wǎng)絡(luò)安全」為由，將華為及其70個分支機(jī)構(gòu)列入「實(shí)體清單」，禁止華為在未經(jīng)美國政府批準(zhǔn)的情況下從美國企業(yè)獲得元器件和相關(guān)技術(shù)。五個月后，美國商務(wù)部產(chǎn)業(yè)安全局（BIS）又將28家中國實(shí)體加入「實(shí)體清單」，包括?？低?、大華股份、科大訊飛、曠視科技、商湯科技、美亞柏科等多家科技企業(yè)。

　　

在步步緊逼的態(tài)勢下，我們必須承認(rèn)，中國需要中長期的先進(jìn)技術(shù)，更需要的是處理器芯片設(shè)計(jì)人才。

　　

針對處理器設(shè)計(jì)人才危機(jī)，國科大于2019年8月啟動了「一生一芯」計(jì)劃，目標(biāo)是通過讓本科生設(shè)計(jì)處理器芯片并完成流片，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的處理器芯片設(shè)計(jì)人才。

　　

去年，國科大在本科新生錄取通知書中嵌入了「龍芯三號」芯片，被網(wǎng)友稱為「硬核錄取通知書」，讓人記憶猶新。這一次，硬核畢業(yè)證「果殼」誕生的背后，又有著怎樣的探索與挑戰(zhàn)？

　　

包云崗：「一生一芯」背后的故事

　　

中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗也是「一生一芯」計(jì)劃的負(fù)責(zé)人，他在知乎上詳細(xì)介紹了該計(jì)劃的啟動與實(shí)施歷程。

　　

　　

原文內(nèi)容整理如下：

　　

一、醞釀

　　

2018年11月8日，烏鎮(zhèn)，世界互聯(lián)網(wǎng)大會，經(jīng)過9個月籌備工作，中國開發(fā)指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟正式成立。晚上在烏鎮(zhèn)的一家餐館慶祝時，坐在我邊上的一位老師問了個問題：「以后打算怎么做開源芯片生態(tài)？」其實(shí)這也是在2018年期間我經(jīng)常問自己的一個問題，我有一個很粗的想法——能不能讓學(xué)生參與到開源芯片生態(tài)建設(shè)中——經(jīng)常會浮現(xiàn)出來。聽了那位老師的問題，我在腦海中又浮現(xiàn)出這個想法，然后就在飯桌上一邊整理思路一邊介紹如何將教學(xué)和開源芯片結(jié)合起來。這應(yīng)該是「一生一芯」計(jì)劃的最初萌芽。

　　

　　

那時還沒想到「一生一芯」這個名字，但已經(jīng)大致形成了這樣的目標(biāo)——讓本科生也能做處理器芯片，讓本科生能帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)。但聯(lián)盟成立后，這個想法并沒有實(shí)質(zhì)性推動。

　　

2019年5月16日華為被美國列入實(shí)體名單，全國震驚。各界都在想能為華為做些什么，我們也在思考。但是，我們是做開源芯片的，華為暫時還用不上；我們采用的是開放的RISC-V指令集，而華為的主力芯片都是基于ARM?？雌饋砦覀兪菬o法幫助華為解決燃眉之急了。但和華為專家交流后，他們說短期內(nèi)的需求華為自己基本能應(yīng)對，他們更需要的是中長期的先進(jìn)技術(shù)，而最需要的是處理器芯片設(shè)計(jì)人才。因?yàn)槿A為的芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很多在美國硅谷，由于美國的出口管制，雖然是華為的全資子公司，但其技術(shù)也不能輸入到華為總部。這導(dǎo)致華為在美國的芯片設(shè)計(jì)人才不能再發(fā)揮作用，但在國內(nèi)又招不到這樣的人才。這才是華為的心腹之患。

　　

華為在國內(nèi)找不到處理器芯片設(shè)計(jì)人才的情況是在意料之中。2017年，我曾安排組里的學(xué)生統(tǒng)計(jì)過2008~2017十年的體系結(jié)構(gòu)頂級會議ISCA論文第一作者的情況，最后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這些優(yōu)秀人才85%選擇在美國就業(yè)，僅有4%在中國就業(yè)，差距巨大。這和國內(nèi)很多大學(xué)不開展處理器芯片設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)與研究密切相關(guān)。

　　

　　

事實(shí)上，類似的人才危機(jī)美國也曾經(jīng)歷過，1982年全美上千所大學(xué)中只有不到100位教授和學(xué)生從事半導(dǎo)體相關(guān)的研究。為了應(yīng)對人才危機(jī)，美國國防部高級研究計(jì)劃署(DARPA)在1981年啟動MOSIS項(xiàng)目，為大學(xué)提供流片服務(wù)，通過MPW模式大幅降低芯片設(shè)計(jì)門檻。30余年來MOSIS為大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)流了多款芯片，培養(yǎng)了數(shù)萬名學(xué)生。

　　

　　

由此可見，降低芯片設(shè)計(jì)門檻，讓學(xué)生能設(shè)計(jì)自己的芯片并流片，可大幅提高人才培養(yǎng)效率。這和我此前的構(gòu)想和目標(biāo)完全一致。我們不能再耽誤了，要加速人才培養(yǎng)計(jì)劃。

　　

二、正式啟動

　　

我自作主張地給這個計(jì)劃起了個名字：「一生一芯」。初衷是希望有一天能讓每一個學(xué)生都能帶著自己設(shè)計(jì)的芯片畢業(yè)，不管未來是不是真得能實(shí)現(xiàn)，這至少聽起來是一個美好的理想，而且還有一點(diǎn)爛漫——后來很多人聽到這個名字，第一印象大多是「一輩子做一顆芯片」。還有女生有更浪漫地理解：「一生一心一意愛一人」。不管如何，看來大家對這個名字似乎還都不反感。

　　

然后，我又聯(lián)系了幾位國科大本科生，詢問他們愿不愿意參加這個「一生一芯」計(jì)劃當(dāng)小白鼠。出于意料地是，這些準(zhǔn)00后（98/99出生）都表示愿意挑戰(zhàn)一下，愿意當(dāng)小白鼠。

　　

6月20日，我在開源芯片工作組群向大家宣布：啟動「一生一芯」計(jì)劃！這并不是研制產(chǎn)品級芯片，而是一次教學(xué)實(shí)踐。很快唐丹老師為未來的芯片起好了內(nèi)部代號「COOSCA」，三門課ComputerOrganization/OperatingSystem/ComputerArchitecture的縮寫。

　　

　　

隨后開始組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，隨著項(xiàng)目的進(jìn)行教學(xué)團(tuán)隊(duì)也在不斷擴(kuò)大：唐丹老師和工程師劉彤負(fù)責(zé)SoC架構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，余子濠老師負(fù)責(zé)處理器核設(shè)計(jì)（其實(shí)子濠還是博士生，但因?yàn)樵趪鴥?nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)教學(xué)領(lǐng)域很有名，所以我們也半開玩笑地叫他老師），張科老師負(fù)責(zé)項(xiàng)目協(xié)調(diào)、與國科大對接，并和常軼松老師、趙然老師一起在FPGA模擬仿真方面進(jìn)行指導(dǎo)，解壁偉老師和李嶧工程師在后端物理設(shè)計(jì)上給予支持，深圳大學(xué)蔡曄老師則參與幫助設(shè)計(jì)PCB板卡，另外蔣德鈞老師和王卅老師是國科大本科操作系統(tǒng)任課老師，在操作系統(tǒng)方面給予支持，兩位博士生王誨喆與徐易難也擔(dān)任起助教的角色，幫助答疑解惑。而我自己，則更像是一個啦啦隊(duì)長，給大家打雞血。

　　

　　

教學(xué)團(tuán)隊(duì)開始行動起來了，大家討論制定總體方案，確定技術(shù)路線，選擇基礎(chǔ)平臺，搭建開發(fā)環(huán)境，選擇流片工藝和班車……參加首期「一生一芯」計(jì)劃的同學(xué)也最終確定，一共有五位，他們是金越、王華強(qiáng)、王凱帆、張林雋和張紫飛。這五位同學(xué)通過了計(jì)算所暑期夏令營面試，均被錄取為計(jì)算所研究生，其中金越導(dǎo)師是陳明宇研究員，王華強(qiáng)導(dǎo)師是蔣德鈞副研究員，王凱帆導(dǎo)師是孫凝暉院士，張林雋和張紫飛的導(dǎo)師則是我。但接下來的時間，他們將組成一個團(tuán)隊(duì)，一起挑戰(zhàn)帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)這個任務(wù)。

　　

　　

8月20日，當(dāng)唐丹老師和解壁偉老師終于落實(shí)中芯國際110nm工藝的流片渠道后，「一生一芯」計(jì)劃一切準(zhǔn)備就緒。

　　

8月27日，參加「一生一芯」計(jì)劃的首批五位同學(xué)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)一起在我的辦公室開了一次簡單但意義重大的動員大會?！敢簧恍尽褂?jì)劃正式啟動！

　　

　　

項(xiàng)目分工

　　

三、四個月高強(qiáng)度開發(fā)

　　

開弓沒有回頭箭。唐丹老師確定了最合適的流片班車是12月17日，距離動員大會不到4個月！這樣芯片能在4月份完成封裝，返回進(jìn)行測試。如果一切順利，那就可以趕上五月底或六月初的國科大本科畢業(yè)答辯，到時可以在答辯現(xiàn)場展示芯片。但是如果錯過這趟班車，那就需要再等2個月趕下一趟班車，這就意味著芯片不可能在畢業(yè)答辯時返回?！敢簧恍尽箞F(tuán)隊(duì)需要跟時間賽跑。

　　

我們在確定總體方案時有兩個決定：

　　

一是用Chisel開發(fā)，此前我們實(shí)驗(yàn)室做過Chisel與Verilog在開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量上的對比實(shí)驗(yàn)，證明Chisel能數(shù)倍替身開發(fā)速度，同時開發(fā)質(zhì)量不比Verilog差，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在論文《芯片敏捷開發(fā)實(shí)踐：標(biāo)簽化RISC-V》。

　　

二是以余子濠為南大開發(fā)的一款教學(xué)RISC-V處理器核為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，這主要是因?yàn)橛嘧渝┰陂_發(fā)這款處理器的過程中構(gòu)建了豐富的工具，包括NEMU軟件模擬器、指令差分測試框架等，這些都有助于加速開發(fā)。而教學(xué)處理器功能還很基礎(chǔ)，要能運(yùn)行Linux并且支持流片，需要新增大量新功能，包括RV64IM/RVC/RVA等指令擴(kuò)展、時鐘中斷、硬件填充的TLB、M/S/U特權(quán)級、缺頁異常、Cache預(yù)取、SDRAM控制器、外圍I/O設(shè)備……這是一種貼近實(shí)戰(zhàn)的開發(fā)模式——實(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)和科研工作中，往往不是總是從頭開始，更多的是在已有的基礎(chǔ)上，增加新的功能，提高性能等等。這就需要培養(yǎng)學(xué)生「理解-消化-創(chuàng)新」的能力。

　　

接下來是4個月高強(qiáng)度的開發(fā)，然而有些關(guān)鍵模塊的工作原理是課堂上沒有介紹過的，同學(xué)們還需要進(jìn)行一些探索性的嘗試，有時甚至需要將此前的設(shè)計(jì)推倒重來，他們會因此感到焦慮或沮喪，這對他們的心態(tài)也是很大的考驗(yàn)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅僅需要給予技術(shù)指導(dǎo)，還需要對學(xué)生的心態(tài)進(jìn)行正確的引導(dǎo)，告訴他們不確定性是探索過程中的客觀規(guī)律，然后引導(dǎo)他們?nèi)タ偨Y(jié)探索失敗的經(jīng)驗(yàn)，去深刻地分析當(dāng)前方案不可行的原因，從而加深對問題的理解，讓他們正確認(rèn)識到探索失敗的意義。

　　

　　

雖然任務(wù)極具挑戰(zhàn)，但不斷有進(jìn)展。每取得一個小里程碑，大家都會記錄下那個時刻，精確到分鐘，因?yàn)橛X得未來有一天也許用得上。后來，這些時刻真的用上了，就是宣傳視頻中的那條時間線。這個過程中，國科大各方給了很大的支持，從校領(lǐng)導(dǎo)到本科部、計(jì)算機(jī)學(xué)院各級都很關(guān)心和重視；在中科院計(jì)算所，所長孫凝暉院士、主管教學(xué)的陳熙霖副所長、教育處李琳老師等都給予全方位的保障與支持。這也賦予了「一生一芯」團(tuán)隊(duì)某種使命感，更激發(fā)了大家的斗志。

　　

12月19日，COOSCA1.0芯片版圖凍結(jié)。當(dāng)唐丹老師告知版圖已經(jīng)正式提交，大家就如高考交卷，終于舒了一口氣，卻又懸起了一顆心。

　　

　　

四、疫情中的測試驗(yàn)證

　　

等待芯片返回是一種既期盼又擔(dān)憂的感覺。這種感覺又進(jìn)一步被突如其來的疫情放大了。當(dāng)1月23日宣布武漢封城后疫情不斷發(fā)展，我們也越來越擔(dān)憂正在流片中的那顆COOSCA芯片還能不能按時回來，還能不能趕上畢業(yè)答辯。出乎意外的是芯片基本按照預(yù)期時間返回了，在這里我們要對中芯國際和封測企業(yè)的員工們表達(dá)深深的敬意！

　　

　　

然而疫情還是對測試工作產(chǎn)生了影響，因?yàn)閷W(xué)生不能返校，無法到在現(xiàn)場調(diào)試與測試。余子濠、蔡曄和劉彤三位挺身而出，協(xié)助調(diào)試測試工作。測試驗(yàn)證工作其實(shí)也是非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)閺牡讓覲CB版圖、內(nèi)存顆粒到中間處理器設(shè)計(jì)、到上層操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，每個層次都可能出問題。哪怕一個小問題，都會造成芯片無法正常工作。

　　

經(jīng)過大約1個月的調(diào)試測試，終于證明芯片一切正常，可以啟動Linux操作系統(tǒng)。但也發(fā)現(xiàn)了芯片的I/O模塊存在bug，影響了SD卡的讀寫。測試驗(yàn)證也是充滿了戲劇性。一開始調(diào)試時比較保守，將芯片降到了50MHz，沒想到系統(tǒng)出現(xiàn)了很多問題。后來把芯片頻率從50MHz跳到了200MHz，結(jié)果原來很多問題都消失了，能穩(wěn)定地運(yùn)行Linux。又進(jìn)一步把頻率提高到了350MHz，啟動Linux出現(xiàn)了問題，但是可以穩(wěn)定地運(yùn)行RT-Thread。這個頻率和后端仿真基本一致。這也驗(yàn)證了用Chisel開發(fā)和Verilog開發(fā)對后端物理設(shè)計(jì)并沒有很大的影響。

　　

　　

五、畢業(yè)答辯演示

　　

2020年6月2日，國科大本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯日。五位同學(xué)分別介紹了他們基于COOSCA處理器核的進(jìn)一步優(yōu)化工作：

　　

王華強(qiáng)：《基于RISC-V的亂序多發(fā)射處理器設(shè)計(jì)》

　　

張紫飛：《基于RISC-V的向量處理單元設(shè)計(jì)》

　　

張林雋：《開源處理器分支預(yù)測器的設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化》

　　

金越：《基于敏捷開發(fā)語言的開源處理器非阻塞緩存的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》

　　

王凱帆：《RISC-V平臺下的二進(jìn)制翻譯與優(yōu)化》

　　

其中王凱帆的畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用了COOSCA核，也是他們自己設(shè)計(jì)的核首次在科研中得到應(yīng)用。

　　

　　

王華強(qiáng)同學(xué)代表「一生一芯」團(tuán)隊(duì)展示了COOSCA芯片的功能。他進(jìn)一步又將這個核改進(jìn)為亂序多發(fā)射，在FPGA上進(jìn)行了測試驗(yàn)證，結(jié)果顯示比COOSCA核的IPC提升了一倍。他的畢業(yè)設(shè)計(jì)也獲得了國科大校級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

　　

　　

五位本科生，實(shí)現(xiàn)了帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)這個目標(biāo)！

　　

　　

后來，王凱帆又將國科大操作系統(tǒng)課程上同學(xué)們自己編寫的UCAS-Core移植到了COOSCA核上，實(shí)現(xiàn)了用自己寫的CPU運(yùn)行自己寫的操作系統(tǒng)這個小目標(biāo)。

　　

六、「果殼」公開亮相

　　

CRVA聯(lián)盟將于7月18日召開RISC-V年中技術(shù)研討會，「一生一芯」團(tuán)隊(duì)決定讓王華強(qiáng)提交一份設(shè)計(jì)報(bào)告，正式向社區(qū)介紹COOSCA核的設(shè)計(jì)。提交前，大家覺得COOSCA是一個內(nèi)部代號，現(xiàn)在要公開亮相了，應(yīng)該有個正式一點(diǎn)的名字。同學(xué)們討論后，決定改名為「果殼（NutShell）」，和國科大的「國科」同音?？梢钥吹贸鰜?，他們對國科大確實(shí)有些深厚的情感。

　　

五位同學(xué)開始一起為「果殼」的首次亮相做了大量準(zhǔn)備工作：王凱帆整理了代碼以及相應(yīng)的文檔，并在Github上開源，王華強(qiáng)整理了一份介紹「果殼」設(shè)計(jì)的報(bào)告PPT。7月18日，王華強(qiáng)在技術(shù)研討會第二個出場，介紹了果殼的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和一些開發(fā)過程中的經(jīng)驗(yàn)體會。這是報(bào)告視頻：

　　

　　

「果殼」設(shè)計(jì)開源鏈接：

　　

7月22日，王華強(qiáng)又收到了「果殼」被RISC-VGlobalForum被接收的通知。9月3日，王華強(qiáng)同學(xué)將代表團(tuán)隊(duì)向全球業(yè)界介紹「果殼」的設(shè)計(jì)，這也是「果殼」首次在國際舞臺上亮相?？戳艘幌逻@次RISC-V全球論壇的日程，報(bào)告均來自世界各地的業(yè)界資深專家，還包括圖靈獎得主DavidPatterson教授。國科大本科生能登上RISC-V全球論壇介紹他們設(shè)計(jì)的處理器核，這在國際上也是非常難得了。作為教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員，我們內(nèi)心也有一份自豪。

　　

　　

日程：

　　

　　

七、收獲與體會

　　

我們在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)和「一生一芯」計(jì)劃目標(biāo)最接近的是2017年春季開始UCBerkeley開了一門新課EE194/290C「28nmSoCforIoT」，目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個SoC芯片，集成各種IP模塊，包括一個Berkeley開發(fā)的RISC-VRocket處理器核。這門課以流片為目標(biāo)，2017年春由9位本科生與1位研究生參加，通過1學(xué)期完成了流片，但未提供信息證明芯片能正常工作。

　　

伯克利EE194/290C這門課是根據(jù)已有的RISC-V核和其他IP核進(jìn)行SoC集成。而「一生一芯」與EE194/290C課程的區(qū)別在于要讓本科生直接設(shè)計(jì)一款64位RISC-V處理器，然后在這個核的基礎(chǔ)上，學(xué)生們需進(jìn)一步集成與驗(yàn)證一系列外圍IP，最終形成一個能運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的SoC芯片，這極具挑戰(zhàn)。

　　

一年前，我們不知道這個目標(biāo)是不是可行，最終能不能成功。但如今，我們探了回路，并且把路走通了，證明是可行的。這個摸索的過程積累了不少經(jīng)驗(yàn)，也充滿了教訓(xùn)。五位同學(xué)作為小白鼠參與首期「一生一芯」計(jì)劃，成長了很多。他們不僅在項(xiàng)目中掌握了處理器芯片設(shè)計(jì)所需的專業(yè)知識，也鍛煉出了優(yōu)秀人才所具備的出色心理素質(zhì)。一起來看看他們的感悟：

　　

　　

如今，這五位同學(xué)正在參與一個更有挑戰(zhàn)的項(xiàng)目，開發(fā)一款高性能亂序多發(fā)射RISC-V處理器核的設(shè)計(jì)。一年前，他們在做「果殼」時還有些吃力，現(xiàn)在已是這個新團(tuán)隊(duì)中的骨干，和其他博士生和工程師們一起攻堅(jiān)克難。去掉團(tuán)隊(duì)中蔡曄、唐丹和我這三位40歲以上的中年人，這支隊(duì)伍平均年齡只有23.1歲，但他們表現(xiàn)出來的戰(zhàn)斗力卻是驚人的——不到三個星期就從頭開始完成了亂序處理器主流水線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并且通過CoreMark測試。等到他們30歲時，就可以說已經(jīng)是處理器芯片和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的「老兵」了。那時，他們將進(jìn)入各自的工作崗位，也許去工業(yè)界研發(fā)產(chǎn)品，也許在學(xué)術(shù)界做科研。相信那時他們的創(chuàng)造力會得到更大的發(fā)揮和展現(xiàn)。我對這批年輕人的未來充滿期待。

　　

　　

從教學(xué)團(tuán)隊(duì)角度來看，除了前期在總體方案、環(huán)境平臺等方面需做好充分準(zhǔn)備以外，在開發(fā)過程中有四方面指導(dǎo)尤其重要（以下為余子濠老師總結(jié)）：

　　

1.項(xiàng)目規(guī)劃和分工。學(xué)生在開發(fā)初期不一定能完全掌握芯片中各個模塊之前的關(guān)系，此時需要教師對學(xué)生的工作進(jìn)行較為細(xì)致的分工，讓學(xué)生通過一些初期的任務(wù)來認(rèn)識芯片的全貌。隨著項(xiàng)目的進(jìn)行，學(xué)生對芯片的認(rèn)識逐漸清晰之后，教師進(jìn)行的分工可以向粗略的方向轉(zhuǎn)變，向?qū)W生提出清晰的任務(wù)目標(biāo)，并讓學(xué)生嘗試提出自己的解決方案。

　　

2.引導(dǎo)學(xué)生了解項(xiàng)目中的每一處細(xì)節(jié)。芯片是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)生需對芯片每一個模塊的行為都有所了解，還需要了解程序在芯片上運(yùn)行的每一處細(xì)節(jié)。但是學(xué)生一開始往往不能從課程設(shè)計(jì)的模式中轉(zhuǎn)變過來，認(rèn)為只需要了解自己任務(wù)相關(guān)的模塊即可，不去主動了解其它模塊，不去了解軟件層次的行為。這導(dǎo)致他們在遇到問題會想不出解決的思路。此時教師需要對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓他們主動去認(rèn)識芯片甚至是軟件行為的每一處細(xì)節(jié)。在遇到困難的時候，這些認(rèn)識就會成為解決問題的線索，順著線索去追溯問題的過程又會進(jìn)一步加深學(xué)生對這些認(rèn)識的理解，從而形成良性循環(huán)。

　　

3.指導(dǎo)學(xué)生使用在課堂學(xué)習(xí)的知識解決開發(fā)中遇到的實(shí)際問題。芯片開發(fā)過程中可能會遇到各種困難，一些表面上看像是硬件設(shè)計(jì)的問題，最終可能是軟件配置錯誤造成的。解決這些困難需要學(xué)生站在全局的視角來分析問題，并與課堂上學(xué)習(xí)到的知識建立聯(lián)系，從中尋找解決問題的可能性。教師需要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀測到的現(xiàn)象進(jìn)行思維的發(fā)散，主動思考可能與哪些學(xué)過的知識建立聯(lián)系。如果學(xué)生面對一些比較困難的問題，也會需要教師進(jìn)行點(diǎn)撥。

　　

4.引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識探索過程中的不確定性。在一款功能完整的芯片，有一些關(guān)鍵模塊的原理是課堂上沒有詳細(xì)介紹的，學(xué)生要正確地實(shí)現(xiàn)這些模塊，需要一個探索的過程。這意味著學(xué)生不能像課程作業(yè)那樣按部就班地完成，而是會經(jīng)歷設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，甚至是整個方案的推倒重來。這容易導(dǎo)致學(xué)生感到焦慮或沮喪，因此教師需要對學(xué)生的心態(tài)進(jìn)行正確的引導(dǎo)，告訴他們不確定性是探索過程中的客觀規(guī)律，然后引導(dǎo)學(xué)生去總結(jié)探索失敗的經(jīng)驗(yàn)，去深刻地分析當(dāng)前方案不可行的原因，從而加深對問題的理解，讓學(xué)生正確認(rèn)識到探索失敗的意義。

　　

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