9、用于计算机体系结构教学的移动测试平台

用于计算机体系结构教学的移动测试平台

1. 引言

计算机体系结构在工程、计算机科学、信息系统、电子学、信息与通信技术等专业中是核心课程。进行计算机体系结构的实验和实践活动,学生需要接触不同类型的计算机,以理解和比较不同的计算机体系结构。传统大学计算机实验室多采用基于x86处理器的计算机,限制了学生可实验的体系结构类型。因此,部署基于不同架构(如ARM)的平台很有必要。

实验平台可分为移动测试平台和远程测试平台。移动测试平台可部分或全部移动到实验地点,学生能直接操作设备,但实验时间有限;远程测试平台可通过互联网远程访问,随时可用,但学生无法直接操作设备。本文介绍的平台既可以整体运输到教室供学生实验,也可通过SSH协议远程访问,兼具两种实验平台的特点,目前主要作为移动测试平台使用。

2. 远程实验室架构
2.1 设备

实验室由节点组成,节点的核心是Raspberry Pi 3计算机,因其具有四核处理器,可进行多核和多线程实验,且体积小便于运输。每个Raspberry Pi 3计算机连接一个带有LED和按钮的辅助板,用于输入输出实验。

此外,每个Raspberry Pi 3还连接一个Arduino UNO板,用于在更简单的计算机和其他外设(如模数转换器)上进行实验,Arduino板也连接有带LED和按钮的辅助板。Arduino集成开发环境(IDE)安装在Raspberry Pi 3上,两者通过USB电缆连接。

整个设备还包括:
- 教师计算机:通过SSH或VNC协议监控学生活动。
- 接入点:实现对Raspberry Pi的无线访问。
- 以太网线:实现对Raspber

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