【《国科大》杂志】我在中科院研究生院兼课12年

  • 刘明业 (中国科学院大学)
  • 创建于 2013-06-18
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文化大革命的十年是国外计算机与集成电路迅猛发展的十年。国内的差距突出在国外计算机与集成电路的设计、制造和测试已迈入自动化。1980年8月,教育部在四川峨嵋召开计算机教育发展方向的研讨会。我在会上发表文章——《办好软件和硬件相结合的计算机专业的一个途径》。意乃当时的计算机专业不外乎两个方面:软件与硬件。本文的理念是搞硬件的将计算机体系结构和逻辑设计的研究转变为将其手工设计方法为计算机自动设计方法;而搞软件的则研究将这些设计方法算法化。其最终目标不但可迎合国际上计算机与集成电路自动设计的飞速发展,而且有可能通过软硬件的结合达到理论教学和硬件实现相结合的目的。同时我建议在计算机专业开展“数字系统计算机辅助设计”的教学与科研工作。不少与会者认为,我所提出的意见是值得探讨的。

由于本课程内容涉及范围很广,并涉及到集成电路设计技术等问题,真正有兴趣并能够全面讲授这门课的人实在不多。1980年初,第一本《数字系统计算机辅助设计》教材完稿后,送上海某大学审稿,他们组织九位老师审查一个多月才有结果。而在北理工将其当作研究生选修课,由于他们的选题一时与本课程不太相关,学起来又比较困难,所以每年很难凑成一个小班。

此时我去广州出差,幸会中国科学院研究生院计算机教学部主任杨学良教授,杨老师得知我在致力于“数字系统计算机辅助设计”课程建设后,他表示:研究生院这门课没有人讲,你能去兼课吗?就此两人达成协议:秋季开始上课。从此我在中国科学院研究生院兼课一连12载(1985年—1997年)。

教学内容及意义:教学改革新发展,信息技术制高点

我所教授的课程是讨论应用计算机自动设计数字系统的有关理论和算法,是学习完成硬件设计的软件工具的研发,而不限于利用已有软件工具完成硬件的设计,其中涉及EDA领域中的硬件描述语言、模拟技术、综合理论、工艺映射等,是典型的软、硬件相结合的学科,比手工设计方法更深入而规范。论软件则更涉及到系统软件、计算机科学理论的许多方面,几乎覆盖计算机科学的所有二级学科。

当今应用在计算机、网络通迅、自动控制和电子工程等许多领域的集成电路设计技术已成为衡量一个国家综合实力的重要标准之一。特别是在涉及到国家安全和经济命脉的国防、金融等要害部门,这种关键技术如果长期总是依赖进口,难免留下隐患。因此,我们必须有强烈的使命感,推进信息技术的快速发展,我们不但要有能力设计出自己的核心电子器件及高端芯片,而且也必须培养我们的学生能够掌握研发出EDA工具的核心技术(2006年国务院发布的国家中长期科技发展规划中称上述为“核高基”,确定为国家科技重大项目)。当今,为争夺信息技术的制高点,各国政府都把发展集成电路技术作为高科技投入的重中之重,强调这一领域的人才培养,我认为,高等学校对此具有义不容辞的责任。

教学、科研相结合:综合、模拟立大志,应用实践更努力

结合教学,我们抓住这个学科的两个关键的核心内容:自动综合理论与算法和硬件描述语言的实现。并且就在我们潜心长期钻研综合理论与算法的同时,一直在尽心尽力地思索硬件描述语言(HDL)开发工作。因为这是当时集成电路设计业更需要,并且更缺乏深入了解和掌握的问题。因此我们就首先选择HDL的开发当作科研与教学相结合的课程建设的突破口。

1985年我们在参考国外已有成果的基础上,于PRIME550上建立起一个寄存器传输级(AHPL)模拟器,提供给航天部771所使用。借鉴该模拟器的成功经验,又在APOLLO550及SUN475工作站上研发了DDL语言行为功能级模拟器,并且用于完成了两个设计项目的模拟:为上海交通大学计算机系完成了RISC3J1模拟;与清华大学微电子所合作完成了SPARC2 MB86901的模拟。最后移植到国家七五攻关重点项目集成电路设计三级系统的核心部分。

1989年3月经全国ICCAD专家鉴定认为“该系统居国内该领域领先地位”,获国家三部委的《国家重点科技攻关荣誉》证书。同时将DDL语言写入全国统编教材《数字系统设计自动化》(并获电子部优秀教材奖)推向全国。

我们在电子设计自动化(EDA)方面的工作从最早的AHPL开始,一直跟踪到DDL、VHDL及Verilog。以研发编译、模拟、综合,乃至逻辑图自动生成为主,兼顾应用。着重于构成一个完整的ASIC设计系统,而不限于某一个局部,这在国内其他单位很少见的。

1991年2月8日,中央人民广播电台报道一则新闻:“由北京理工大学完成的国家‘七五’攻关项目——专用集成电路行为功能机智能逻辑综合系统,通过机电部鉴定,认为这项成果提出并实现了从行为功能描述到版图设计输入描述,并且生成相应的逻辑图等一整套技术,填补了我国这一领域的空白,系统中采用的关键技术也已达到国际先进水平。”

教学实践:面向社会集英贤,管理宽松但规范

教学工作中最使我感到欣慰的是同学们听课很认真,有兴趣。我也经常把他们带回北理工DA实验室,借助我们自己开发的软件在APOLLO/SUN4工作站上做实验,验证我们的工作,同时也促成了与北理工的研究生的交流。有一次我去一个单位参加“XX芯片”鉴定会,突然有一位青年人走到我面前说:刘老师认识我吗?我在中国科学院研究生院听过您的课……后来才知道他是该项目组的负责人。我很欣慰,我当年讲的课终于用上了。

那时来中科院研究生院兼课的老师,除来自中科院各所,还有部分老师来自其他高校。研究生院每天定时开班车接送。校内设有教师休息室,铺着地毯,摆着沙发,有人送开水,打扫卫生,大家感到很温馨。

最开心的是可利用课间休息、等车及乘车的机会与大家互相交谈。不但扩大了视野,也结交了朋友。每逢教师节、校庆,研究生院的领导对兼职教师也会送上一份温馨的祝福,并将兼课教师的名字收入花名册载入研究生院的史册。即使年终评教学奖兼课教师也有份,我也曾获此殊荣。

在中国科学院研究生院兼课12年感触最深的是:研究生院的学术气氛很浓厚,教学管理很规范。令人欣慰的是退休(停聘)年龄和本院职工同等对待,都按科学院的标准,年满63岁不再续聘讲课。通知退休的方式更令人感动:发一份聘期三年的聘书和研究生院的工作证及一枚研究生院的校徽。人虽走,茶不凉,感情还留在中国科学院研究生院。

如今,老夫虽已年过七旬,每逢走到研究生院的校门口常要走进校园转一转,看到芳草萋萋,鸟语花香,让我激动不已。而研究生院也发生了巨大变化——已更名为中国科学院大学。这是我曾经工作12年的地方!在此,倾诉我在研究生院兼课12年的情怀:硬件描述是关键,自动综合更困难。ASIC设计自动化,信息争夺制高点。科学院所国家队,学科种类更齐备。英才荟萃最当先,名师高徒都拔尖。

作者简介:

刘明业,男,1934年6月生,辽宁大石桥人。1959年毕业于哈尔滨工业大学计算机专业。曾任教于哈尔滨工业大学(1959.11-1962.9)、北京理工大学(1962.9-2002.2)和厦门大学(2002.1-2007.1)。从20世纪70年代热心于EDA技术的教学、科研和研究生培养工作。长期(1985年—1997年)在中国科学院研究生院兼课。

责任编辑:刘明业

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