大一下学期的课程表,悄然发生着变化。基础通识课的比例减少,取而代之的是更多带着“原理”、“系统”、“设计”字样的专业基础课。而最让米小圈和同学们感到兴奋与紧张的,是这些课程配套的——实验课。
《计算机系统基础》的实验课被安排在周二下午,地点是实验楼三层的计算机组成原理实验室。第一次走进这里,空气中弥漫着淡淡的元器件和焊锡气味,与机房里的塑料和静电味截然不同。不再是整齐划一的电脑,取而代之的是一排排实验台,上面摆放着示波器、信号发生器、万用表,以及一些他们尚未接触过的、布满芯片和接口的实验箱。
实验课的指导老师是一位姓陈的副教授,头发花白,眼神锐利,说话言简意赅。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”他在第一堂实验课上就这样说道,“你们上学期学的二进制、逻辑门,都是纸上谈兵。从今天起,你们要亲手让这些‘理论’动起来。”
第一次实验的任务是“基本逻辑门电路的功能验证与简单组合电路设计”。实验手册上印着与门、或门、非门的符号和真值表,旁边是陌生的芯片型号和引脚图。米小圈和赵磊分到了一组,两人对着实验箱和一堆五颜六色的导线,都有些无从下手。
“74LS08……是这个芯片吧?”赵磊拿着芯片,对照着手册,小心翼翼地将它插入实验箱的插座。
“应该是,引脚1和2是输入,3是输出……”米小圈负责连接电路,捏着细小的导线,手有些抖,生怕用力过猛把引脚弄弯。
按照电路图,他们笨拙地将导线一端连接到芯片引脚,另一端连接到输入电平开关和输出指示灯。接通电源的那一刻,两人都有些紧张。当按照真值表拨动开关,看到对应的指示灯按照预想亮起或熄灭时,一种难以言喻的成就感瞬间涌上心头。
“亮了!真的亮了!”赵磊兴奋地低呼。
“原来这就是与门……”米小圈看着那小小的指示灯,感觉书本上那些抽象的符号和表格,第一次变得如此具体而真实。
然而,挑战接踵而至。接下来的任务是利用基本的逻辑门搭建一个简单的“多数表决器”(三人投票,多数通过则输出有效)。这需要将多个门电路组合起来。他们画了好几张草稿,反复推演逻辑关系,才确定了电路连接方式。
实际操作更是状况百出。不是导线接触不良导致输出不稳定,就是不小心接错了引脚,导致指示灯“行为诡异”。有一次,他们甚至因为电源正负极接反,导致一个小芯片轻微发烫,吓得他们赶紧断电,冷汗都出来了。
“别慌,检查线路,对照图纸一步一步来。”陈老师巡视到他们身边,没有直接指出错误,只是沉稳地提醒。
在一次次失败、排查、修正的过程中,他们逐渐熟悉了实验箱的使用,对电平、信号、时序有了更直观的理解。当最终,三个输入开关中任意两个或三个按下,输出指示灯稳稳地亮起时,两人几乎要击掌庆祝。那种通过自己动手、将抽象逻辑转化为实体功能的喜悦,是任何一次书面考试取得高分都无法比拟的。
“没想到搭个电路这么烧脑,也这么有意思。”课后,赵磊一边整理器材一边感慨,他之前对硬件的兴趣似乎被点燃了。
“是啊,”米小圈也表示同意,“感觉对计算机底层是怎么工作的,好像摸到一点点门道了。”
不仅仅是《计算机系统基础》,其他课程的实验课也同样在解锁着新的技能。《程序设计》的实验课开始要求他们编写更复杂的算法,并学习使用调试工具(debugger)一步步跟踪程序执行,观察变量的变化,定位隐藏的bug。《数据结构》的实验则让他们亲手实现链表、栈、队列,在代码的运行中深刻理解不同结构的特性和优劣。
这些实验课,就像一扇扇窗户,让他们得以窥见计算机科学庞大体系下的不同风景。他们不再仅仅是代码的使用者,开始尝试成为逻辑的构建者、系统的理解者。手指在键盘上敲击,在实验箱上连接,每一次成功的运行,每一次故障的排除,都是一次微小的专业启蒙,都在为他们未来的技术道路,铺垫下一块坚实的基石。在这个充满芯片、代码和逻辑的世界里,他们正从懵懂的初学者,一步步走向真正的探索者。