硬件课程设计教学提纲

课程名称：硬件课程设计适用专业：计算机科学与技术《硬件程计》Course教学大1．课程性质与任务性质本课程的授课对象为计算机科学与技术专业本科生课程属性为专业必修课算系类程成分科学与技践。该课程讲授硬件描述语言的综合知识和如何用硬件描述语言开发专用集成电路两大部分。同时为3-4年级“计算机接口与通信技术”和“计算机体系结构”的学习打下基础，在计算机系统能力培养方面起着十分重要的作用。教学目标深刻领会硬件描述语言掌握硬件描述语言的模块设计方法能够运用硬件描述语言的3种描述方式，熟练数字系统设真及能够设计简化的RISCCPU器件等。通过基本实验和基础实验使学生掌握实验平台和工具、掌握部件的设计方法和简单的RISCCPU的设计。2．课程教学基本内容及要求第一章硬件描述语言模型的不同抽象级别（一）基本要求1、掌握：门级结构描述2、理解：如何通过硬件描述语言的行为描述进行建模3、了解：用硬件描述语言进行TOP-DOWN计的方法（二）教学及考核内容1.1门级结构描述1.2硬件描述语言的行为描述建模第二章如何编写和验证简单的纯组合逻辑模块（一）基本要求1、掌握：加法器、比较器、多路器的设计2、理解：乘法器的设计3、了解：总线和总线操作（二）教学及考核内容2.1加法器、乘法器、比较器、多路器2.2总线和总线操作

第三章复杂数字系统的构成（一）基本要求1、掌握：基本和常用的数字逻辑电路的设计2、理解：数据流动的控制3、了解：在硬件描述语言设计中启用同步时序逻辑（二）教学及考核内容3.1运算部件和数据流动的控制逻辑3.2数据在寄存器中的暂时保存3.3数据流动的控制第四章同步状态机的原理、结构和设计（一）基本要求1、掌握：基本和常用的有限状态机2、理解：用硬件描述语言描述可综合的状态机3、了解：复杂时序逻辑电路设计实践（二）教学及考核内容4.1状态机的结构4.2Mealy状态机和Moore状态机的不同点4.3如何用硬件描述语言描述可综合的状态机第五章设计可综合的状态机的指导原则（一）基本要求1、掌握：典型的状态机实例2、理解：状态机的置位与复位3、了解：可综合风格的硬件描述语言模块实例（二）教学及考核内容5.1典型的状态机实例5.2可综合风格的硬件描述语言模块实例5.3状态机的置位与复位第六章简化的RISC_CPU设计（一）基本要求1、掌握：RISC_CPU结构，RISC_CPU操作和时序2、理解：RISC_CPU寻址方式和指令系统3、了解：RISC_CPU模块的调试（二）教学及考核内容6.1RISC_CPU结构6.2RISC_CPU操作和时序6.3RISC_CPU寻址方式和指令系统

6.4RISC_CPU模块的调试3．本课程与其它相关课程的联系与分工在学习本课程之前，应对数字逻辑以及计算机组成原理有深入的理解，并且应该至少了解电路与电子学的基本知识数字逻辑侧重基本器件原理的讲述计算机组成原理侧重计算机运行原理的描述，本课程侧重于器件，模块和简单的RISC_CPU模块如何设计与实现。本课程的先修课程：计算机组成原理、逻辑本课程的后续课程：计算机体系结构、计算机接口与通信4．实践性教学内容的安排与要求所有实验都实验，主1简单的组合逻辑设计实验2加法器、比较器和多路器等的设计实验3时序逻辑电路的设计4利用有限状态机进行时序逻辑的设计5较复杂的组合与时序逻辑电路的设计6简单RISC-CPU的设计通过实验学生应全面掌握利用硬件描述语言建模仿真和综合技术能领会设计数字逻辑电路与系统方法，特别是简U的设计，能将理论和实际应用切实结合起来。5．课程各篇章（节）学时分配总学时为五周，其中课程讲授二周，实验三周。课程各章节学时分配如下：教学内容1硬件描述语言模型的不同抽象级别2如何编写和验证简单的纯组合逻辑模块3复杂数字系统的构成4同步状态机的原理、结构和设计5设计可综合的状态机的指导原则1深入理解用硬件描述语言进行设计的方法2简化的RISC_CPU设计1简单的组合逻辑设计实验2加法器、比较器和多路器等的设计实验3时序逻辑电路的设计4利用有限状态机进行时序逻辑的设计5较复杂的组合与时序逻辑电路的设计6简单RISC-CPU的设计

讲授第一周第二周

实验第三、四五周

合计6．本课程在课外练习方面的要求

23要求学生课外应认真阅读教材学习理解教学参考书完成教师指定的硬件课程设计题目。7．本课程在使用现代化教学手段方面的要求1、本课程前两周采用课堂讲授、课下辅导的方式，以课堂讲授为主，后三周为学生实践设计时间。2、使用PowerPoint幻灯片作为主要教学辅助工具，以模式教学网或课程网站为主要载体，根据上课内容教师选择演示软件的分析运行进行教学。8．教材及教学参考书教材：夏宇闻编著.Verilog数字系统设计教程(第3版)，北航出版社，年7月参考书：1、王金明编著.数字系统设计与Verilog（第6版电子工业出版社，2001年2月2、贾熹滨等编著.数字逻辑基础Verilog硬件描述语言(第1版)，清华大学出版社，2012年8月3、何宾编著.EDA原理及Verilog实现(第1版)，清华大学