计算机硬件基础实验教程

第1章 实践教学理念的再认识

1.1 时代特征

1.1.1 国际竞争的时代

1.1.2 “知识爆炸”的时代

1.1.3 中国计算机学科教育大发展的时代

1.2 创新与实践

1.2.1 什么是创新

1.2.2 三大支柱和三种思维

1.2.3 创新源于实践

1.2.4 知识产权保护

1.3 知识、智力和能力

1.3.1 知识与知识结构

1.3.2 智力与智力结构

1.3.3 能力与能力结构

1.4 实验教学的定位和组织

1.4.1 实验教学的目标--发展智力培养能力

1.4.2 实验教学队伍

1.4.3 三种实验类型和三个结合点

1.4.4 计算机学科实验教学的设计

第2章 教学实验设备与测量仪器

2.1 计算机

2.2 教学实验设备

2.2.1 tec-5数字逻辑与计算机组成实验系统

2.2.2 tec-8计算机硬件综合实验系统

2.2.3 tec-6计算机硬件基础实验系统

2.2.4 tec-soc片上系统单片机实验装置

2.3 逻辑笔

2.4 数字万用表

2.5 示波器

2.5.1 示波器的分类和基本原理

2.5.2 示波器的使用

第3章 大容量可编程逻辑器件

3.1 fpga器件和isp器件

3.2 isp1032器件

3.2.1 内部结构

3.2.2 isp1032e的引脚

3.3 epm7128s器件

3.3.1 epm7128s内部结构

3.3.2 epm7128s引脚

第4章 硬件描述语言vhdl

4.1 硬件描述的创新方法

4.2 vhdl的基本知识点和命名规则

4.2.1 vhdl需要掌握的5个基本知识点

4.2.2 命名规则和注释

4.3 对象及其说明、运算和赋值

4.3.1 信号、变量和常量

4.3.2 数据类型

4.3.3 信号、变量和常量的说明

4.3.4 常用运算符

4.3.5 赋值语句

4.4 if语句、case语句和process语句

4.4.1 if语句

4.4.2 process语句

4.4.3 case语句

4.5 设计实体

4.5.1 实体（entity）

4.5.2 结构体（architecture）

4.5.3 库（library）和程序包（package）

4.6 层次结构设计

4.7 一个通用寄存器组的设计

4.7.1 设计要求

4.7.2 设计方案

4.7.3 设计实现

第5章 eda工具软件

5.1 quartusii简介

5.2 quartusii主屏幕

5.3 格雷码计数器设计示例

5.4 仿真

5.4.1 生成仿真波形文件

5.4.2 设置仿真参数

5.4.3 启动仿真且观察波形

5.5 下载

5.6 使用嵌入式逻辑分析仪进行实时测试

5.7 原理图和vhdl语言程序的层次结构设计

第6章 tec-5/8数字逻辑基本实验设计

6.1 tec-5/8数字逻辑实验资源

6.1.1 tec-5数字逻辑实验资源

6.1.2 tec-8数字逻辑实验资源

6.2 基本逻辑门和三态门实验

6.3 数据选择器、译码器、全加器实验

6.4 触发器、移位寄存器实验

6.5 计数器实验

6.6 四相时钟分配器实验

6.7 e?2prom实验

6.8 可编程器件的原理图方式设计实验

6.9 可编程器件的vhdl文本方式设计实验

第7章 tec-5数字逻辑综合实验设计

7.1 简易频率计设计

7.2 交通灯控制器设计

7.3 电子钟设计

7.4 药片装瓶系统设计

第8章 tec-8数字逻辑综合实验设计

8.1 设计指导思想

8.2 简易电子琴设计

8.3 简易频率计设计

8.4 交通灯控制器设计

8.5 在vga接口显示器显示指定图形设计

第9章 tec-5计算机组成原理基本实验设计

9.1 tec-5实验系统平台

9.2 tec-5实验系统的模块结构

9.2.1 教学实验设计的基本理念

9.2.2 运算器模块

9.2.3 操作控制台模块

9.2.4 存储器模块

9.2.5 控制器模块

9.3 运算器组成实验

9.4 双端口存储器实验

9.5 数据通路实验

9.6 微程序控制器实验

9.7 cpu组成与指令周期实验

第10章 tec-5计算机组成原理综合实验设计

10.1 使用硬连线控制器的cpu设计

10.2 多功能alu设计

10.3 含有阵列乘法器的alu设计

10.4 sram故障诊断设计

第11章 tec-8计算机组成原理基本实验设计

11.1 tec-8实验系统平台

11.2 tec-8实验系统结构和操作

11.2.1 模型计算机时序信号

11.2.2 模型计算机组成

11.2.3 模型计算机指令系统

11.2.4 开关、按钮、指示灯

11.2.5 e?2prom中微代码的修改

11.3 运算器组成实验

11.4 双端口存储器实验

11.5 数据通路实验

11.6 微程序控制器实验

11.7 cpu组成与机器指令的执行实验

11.8 中断原理实验

第12章 tec-8计算机组成综合实验设计

12.1 采用硬连线控制器的常规cpu设计

12.2 含有阵列乘法器的alu设计

第13章 tec-8计算机系统结构综合实验设计

13.1 采用微程序控制器的流水cpu设计

13.2 采用硬连线控制器的流水cpu设计

第14章 tec-6计算机硬件基础基本实验设计

14.1 tec-6模型计算机实验系统

14.1.1 tec-6实验系统平台

14.1.2 tec-6数据通路总框图

14.1.3 开关、按钮、指示灯

14.2 运算器实验

14.3 存储器读写实验

14.4 数据通路实验

14.5 微程序控制器实验

14.6 tec-6模型计算机的测试实验

第15章 tec-soc片上系统单片机基本实验设计

15.1 soc单片机c8051f020实验平台

15.1.1 tec-soc片上系统单片机实验装置总框图

15.1.2 soc单片机实验装置能够完成的基本实验

15.2 i/o口输入输出实验

15.3 定时器实验

15.4 键盘数码管实验

15.5 d/a转换实验

15.6 片上系统大型综合实验

附录ac8051f指令系统

参考文献

本书第2版是在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020) 》精神鼓舞下诞生的。两位作者积40余年从事计算机硬件科研与教学的亲身体验，并总结多年实验设备研制和实践教学的经验，完成了本书第2版的写作。全书共15章，内容是: (1)实践教学理念的再认识;(2)教学实验设备与测量仪器；(3)大容量可编程逻辑器件；(4)硬件描述语言VHDL; (5)EDA工具软件；(6)TEC-5/8数字逻辑基本实验设计；(7)TEC-5数字逻辑综合实验设计；(8)TEC-8数字逻辑综合实验设计；(9)TEC-5计算机组成原理基本实验设计；(10)TEC-5计算机组成原理综合实验设计；(11)TEC-8计算机组成原理基本实验设计；(12)TEC-8计算机组成原理综合实验设计；(13)TEC-8计算机系统结构综合实验设计；(14)TEC-6计算机硬件基础基本实验设计；(15)TEC-SOC片上系统单片机基本实验设计。本书教学理念阐述透彻，引人入胜；基础性与时代性结合，应对五门课徎；实验设备均为国家专利产品；多种教学方案切实可行，可供不同类型学校或专业学生选择。