计算机硬件相关的主干课程及相关的必修/选修课程共同构成了计算机硬件相关课程体系，课程内容具有很强的交叉性和相关性。目前，我国高等院校计算机硬件实验室的建设主要为以下方式：采购大量针对不同课程的计算机硬件实验设备，如“数字逻辑实验装置”、“计算机组成原理实验台”、“微机与接口/单片机实验装置”等，配套开展相应的课程实验。上述计算机硬件实践教学阶段的实验室建设方式及其实验组织方式和其实验手段存在以下问题：
(1) 硬件实验室建设为多个课程硬件实验设备的堆叠，资金投入大，实验环境重复建设，实验资源得不到充分利用；
(2) 缺乏对“计算机体系结构”课程的实验支持，忽略了硬件课程体系中偏软的课程部分的实验建设；
(3) 硬件环境多变，学生需要花费大量时间熟悉不同的实验平台；
(4) 不同课程的实验内容、环境相互独立，缺乏连贯性，很难使学生对其前导课程所完成的基础能力做要求，同时也很难兼顾到其后续课程，相互间缺少有效的贯通，不利于学生对计算机硬件体系有一个系统的了解；
(5) 无法对本科生的课程设计、毕业设计等大型和综合型训练提供必要的支撑环境；
(6) 受硬件实验环境影响，实验多为验证型，照本宣科，缺乏设计型和创新型实验；
(7) 实验内容陈旧，与工程实际脱节；
(8) 依托于实验室硬件环境本身，受实验室空间时间和设备数量限制，实验效率低下。
针对上述问题，计算机硬件实践教学急需在以下方面进行突破和改进：
满足硬件实践教学统一实验平台的需求：减少资金投入，减少熟悉硬件时间，增强实验课程间的连贯性与体系性；
满足硬件实践教学内容不断强化的需求：增加多核技术等实验内容，调整和充实现有实验内容，采用主流技术实现设计以便与生产实践紧密结合；
满足硬件实践教学设计性、综合性与创新性的需求：提供课程设计、毕业设计等综合型实践的环境支撑，提供设计型和创新型实验的环境支撑；
满足硬件实践教学提升实验效率的需求：解决实验室空间时间有限、硬件环境数量有限与开放性实验室的矛盾，解决实验课时受限与实验内容强化的矛盾，解决空余时间有限与创新实践能力培养的矛盾。
总体规划
为满足校方对计算机硬件实验室建设的软硬件设备采购、实验室运营管理、实验课程体系建设、硬件课程设计与创新等多方面的需求，西普科技提供一套完整的计算机硬件实验室建设方案，整体框架如下图所示。实验室通过软硬件共同构建一体化的计算机硬件课程实验及实训环境，同时支持数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构等主干计算机硬件课程的实验，支持本地及远程两种实验方式，可有效提高实验室硬件利用率及实验效率，降低硬件损耗和实验室管理工作量。西普科技从总体上对实验室进行了中长期的建设规划，根据学校实验室建设的各期经费预算，可持续完善和扩建，从而实现实验室的可持续性发展。
计算机硬件实验室整体框架
计算机硬件实验室参考教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会制定的计算机类专业知识结构及能力要求进行实验平台的建设，实验内容注重设计性、创新性，依托于一线教师们多年的教学和科研积累，建立完整的计算机硬件课程实验体系，涵盖原理验证、实训应用、综合设计及研究创新设计等多层次的实验操作。
基于计算机硬件课程体系、课程特点、当前实验现状以及人才实际技能要求，西普科技建议学校采用SimpleRLab系统作为实验室建设核心，将计算机系统原理及结构的几个主要核心课程的实验集中在一个硬件平台上，方便学生能够将最初基础课程的实验设计的结果，作为后续和高级课程实验的基础和基本构件，以支持课程的高级设计和综合设计实验；并能够将硬件和软件系统优化与协同设计结合起来，帮忙学生亲身体验、理解和建立计算机的整体系统概念、计算机组成结构和系统运行优化机理，促进学生将包括计算机硬件和系统软件等多门课程的知识贯通和综合起来，为学生深入理解计算机系统、掌握计算机设计、实现和优化技术奠定良好的基础。
为尽量保持原有实验室的网络环境，西普科技提供的建设方案采用插件化无缝建设模式，建成后的网络拓扑示意图如下。
计算机硬件实验室网络拓扑
方案特色
统一的实验平台
计算机硬件实验室采用的实验平台SimpleRLab为数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构等计算机硬件主干课程提供了统一的实验环境支持，可有效减少教学资源硬件浪费，减少学生熟悉的时间，提高学生学习的系统性；同时硬件资源软件调度，既保证公平又满足设计的需要。
先进实用的实验技术
为改变传统硬件实验室小规模集成电路、手工逻辑设计和手工连线方式等落后的实验技术，计算机硬件实验室采用大规模FPGA为实验核心器件、使用硬件设计语言、EDA工具、软件逻辑分析仪等实验调试方法等多种先进实用的实验技术，支持多核及多CPU通信等复杂设计，紧跟当前技术发展趋势，满足学生毕业后的岗位技能需求。
支持开放的远程实验室
除支持本地实验外，实验室支持开放式的远程实验，解除实验时间和实验室限制、减少硬件平台影响和平台返修率、提高实验设备利用率；学生只要能上网就能做实验，不限制实验时间和实验地点，学生可全神贯注于知识本身，以达到鼓励创新的目的。
软硬兼施的实验教学方式
采用软硬兼施的实验教学方式，在自己设计微处理器硬件实验的基础上，设计自定义汇编器，同时要求学生运用嵌入式思想，裁剪、定制特定操作系统，设计编译器，运行自己的程序，有效解决了学生们恐惧硬件实验、宁愿用软件实验代替硬件实验的问题。
