硬件課程設(shè)計(jì)教學(xué)提綱

課程名稱：硬件課程設(shè)計(jì)適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)《硬件程計(jì)》Course教學(xué)大1．課程性質(zhì)與任務(wù)性質(zhì)本課程的授課對(duì)象為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生課程屬性為專業(yè)必修課算系類程成分科學(xué)與技踐。該課程講授硬件描述語(yǔ)言的綜合知識(shí)和如何用硬件描述語(yǔ)言開發(fā)專用集成電路兩大部分。同時(shí)為3-4年級(jí)“計(jì)算機(jī)接口與通信技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)方面起著十分重要的作用。教學(xué)目標(biāo)深刻領(lǐng)會(huì)硬件描述語(yǔ)言掌握硬件描述語(yǔ)言的模塊設(shè)計(jì)方法能夠運(yùn)用硬件描述語(yǔ)言的3種描述方式，熟練數(shù)字系統(tǒng)設(shè)真及能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化的RISCCPU器件等。通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和工具、掌握部件的設(shè)計(jì)方法和簡(jiǎn)單的RISCCPU的設(shè)計(jì)。2．課程教學(xué)基本內(nèi)容及要求第一章硬件描述語(yǔ)言模型的不同抽象級(jí)別（一）基本要求1、掌握：門級(jí)結(jié)構(gòu)描述2、理解：如何通過(guò)硬件描述語(yǔ)言的行為描述進(jìn)行建模3、了解：用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行TOP-DOWN計(jì)的方法（二）教學(xué)及考核內(nèi)容1.1門級(jí)結(jié)構(gòu)描述1.2硬件描述語(yǔ)言的行為描述建模第二章如何編寫和驗(yàn)證簡(jiǎn)單的純組合邏輯模塊（一）基本要求1、掌握：加法器、比較器、多路器的設(shè)計(jì)2、理解：乘法器的設(shè)計(jì)3、了解：總線和總線操作（二）教學(xué)及考核內(nèi)容2.1加法器、乘法器、比較器、多路器2.2總線和總線操作

第三章復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的構(gòu)成（一）基本要求1、掌握：基本和常用的數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)2、理解：數(shù)據(jù)流動(dòng)的控制3、了解：在硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)中啟用同步時(shí)序邏輯（二）教學(xué)及考核內(nèi)容3.1運(yùn)算部件和數(shù)據(jù)流動(dòng)的控制邏輯3.2數(shù)據(jù)在寄存器中的暫時(shí)保存3.3數(shù)據(jù)流動(dòng)的控制第四章同步狀態(tài)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)（一）基本要求1、掌握：基本和常用的有限狀態(tài)機(jī)2、理解：用硬件描述語(yǔ)言描述可綜合的狀態(tài)機(jī)3、了解：復(fù)雜時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐（二）教學(xué)及考核內(nèi)容4.1狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)4.2Mealy狀態(tài)機(jī)和Moore狀態(tài)機(jī)的不同點(diǎn)4.3如何用硬件描述語(yǔ)言描述可綜合的狀態(tài)機(jī)第五章設(shè)計(jì)可綜合的狀態(tài)機(jī)的指導(dǎo)原則（一）基本要求1、掌握：典型的狀態(tài)機(jī)實(shí)例2、理解：狀態(tài)機(jī)的置位與復(fù)位3、了解：可綜合風(fēng)格的硬件描述語(yǔ)言模塊實(shí)例（二）教學(xué)及考核內(nèi)容5.1典型的狀態(tài)機(jī)實(shí)例5.2可綜合風(fēng)格的硬件描述語(yǔ)言模塊實(shí)例5.3狀態(tài)機(jī)的置位與復(fù)位第六章簡(jiǎn)化的RISC_CPU設(shè)計(jì)（一）基本要求1、掌握：RISC_CPU結(jié)構(gòu)，RISC_CPU操作和時(shí)序2、理解：RISC_CPU尋址方式和指令系統(tǒng)3、了解：RISC_CPU模塊的調(diào)試（二）教學(xué)及考核內(nèi)容6.1RISC_CPU結(jié)構(gòu)6.2RISC_CPU操作和時(shí)序6.3RISC_CPU尋址方式和指令系統(tǒng)

6.4RISC_CPU模塊的調(diào)試3．本課程與其它相關(guān)課程的聯(lián)系與分工在學(xué)習(xí)本課程之前，應(yīng)對(duì)數(shù)字邏輯以及計(jì)算機(jī)組成原理有深入的理解，并且應(yīng)該至少了解電路與電子學(xué)的基本知識(shí)數(shù)字邏輯側(cè)重基本器件原理的講述計(jì)算機(jī)組成原理側(cè)重計(jì)算機(jī)運(yùn)行原理的描述，本課程側(cè)重于器件，模塊和簡(jiǎn)單的RISC_CPU模塊如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本課程的先修課程：計(jì)算機(jī)組成原理、邏輯本課程的后續(xù)課程：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)接口與通信4．實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容的安排與要求所有實(shí)驗(yàn)都實(shí)驗(yàn)，主1簡(jiǎn)單的組合邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2加法器、比較器和多路器等的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)4利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行時(shí)序邏輯的設(shè)計(jì)5較復(fù)雜的組合與時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)6簡(jiǎn)單RISC-CPU的設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生應(yīng)全面掌握利用硬件描述語(yǔ)言建模仿真和綜合技術(shù)能領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)方法，特別是簡(jiǎn)U的設(shè)計(jì)，能將理論和實(shí)際應(yīng)用切實(shí)結(jié)合起來(lái)。5．課程各篇章（節(jié)）學(xué)時(shí)分配總學(xué)時(shí)為五周，其中課程講授二周，實(shí)驗(yàn)三周。課程各章節(jié)學(xué)時(shí)分配如下：教學(xué)內(nèi)容1硬件描述語(yǔ)言模型的不同抽象級(jí)別2如何編寫和驗(yàn)證簡(jiǎn)單的純組合邏輯模塊3復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的構(gòu)成4同步狀態(tài)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)5設(shè)計(jì)可綜合的狀態(tài)機(jī)的指導(dǎo)原則1深入理解用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法2簡(jiǎn)化的RISC_CPU設(shè)計(jì)1簡(jiǎn)單的組合邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2加法器、比較器和多路器等的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)4利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行時(shí)序邏輯的設(shè)計(jì)5較復(fù)雜的組合與時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)6簡(jiǎn)單RISC-CPU的設(shè)計(jì)

講授第一周第二周

實(shí)驗(yàn)第三、四五周

合計(jì)6．本課程在課外練習(xí)方面的要求

23要求學(xué)生課外應(yīng)認(rèn)真閱讀教材學(xué)習(xí)理解教學(xué)參考書完成教師指定的硬件課程設(shè)計(jì)題目。7．本課程在使用現(xiàn)代化教學(xué)手段方面的要求1、本課程前兩周采用課堂講授、課下輔導(dǎo)的方式，以課堂講授為主，后三周為學(xué)生實(shí)踐設(shè)計(jì)時(shí)間。2、使用PowerPoint幻燈片作為主要教學(xué)輔助工具，以模式教學(xué)網(wǎng)或課程網(wǎng)站為主要載體，根據(jù)上課內(nèi)容教師選擇演示軟件的分析運(yùn)行進(jìn)行教學(xué)。8．教材及教學(xué)參考書教材：夏宇聞編著.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程(第3版)，北航出版社，年7月參考書：1、王金明編著.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與Verilog（第6版電子工業(yè)出版社，2001年2月2、賈熹濱等編著.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)Verilog硬件描述語(yǔ)言(第1版)，清華大學(xué)出版社，2012年8月3、何賓編著.EDA原理及Verilog實(shí)現(xiàn)(第1版)，清華大學(xué)