《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》教學(xué)大綱

1、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)教學(xué)大綱一、使用說明（一）課程性質(zhì)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。（二）教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生熟悉數(shù)制與編碼,邏輯函數(shù)及其化簡,集成邏輯部件,中大規(guī)模集成組合邏輯構(gòu)件。掌握組合邏輯電路分析和設(shè)計(jì)，同步時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)，異步時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)；中規(guī)模集成時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)。了解可編程邏輯器件，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)字系統(tǒng)的基本算法與邏輯電路實(shí)現(xiàn)，VHDL語言描述數(shù)字系統(tǒng)。為專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（三）教學(xué)時(shí)數(shù)本課程理論部分總授課時(shí)數(shù)為68課時(shí)。（四）教學(xué)方法理論聯(lián)系實(shí)際，課堂講授。（五）面向?qū)I(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。二、教學(xué)

2、內(nèi)容第一章 數(shù)制與編碼（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握數(shù)制的表示及轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算,二進(jìn)制碼，原碼、補(bǔ)碼、反碼。（二）教學(xué)內(nèi)容模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)，數(shù)制的表示及轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算,二進(jìn)制碼，原碼、補(bǔ)碼、反碼。重點(diǎn)與難點(diǎn)：數(shù)制，二進(jìn)制碼，邏輯運(yùn)算，邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則，邏輯函數(shù)的化簡。第一節(jié) 進(jìn)位計(jì)數(shù)制1、十進(jìn)制數(shù)的表示2、二進(jìn)制數(shù)的表示3、 其它進(jìn)制數(shù)的表示第二節(jié) 數(shù)制轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換2、二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換第三節(jié) 帶符號(hào)數(shù)的代碼表示1、真值與機(jī)器數(shù)2、原碼3、反碼4、補(bǔ)碼5、機(jī)器數(shù)的加、減運(yùn)算6、十進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)數(shù)第四節(jié) 碼制和字符的代

3、碼表示1、碼制2、可靠性編碼3、字符代碼（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)2課時(shí)。第二章 邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算,邏輯代數(shù)的基本公式、定理及規(guī)則。邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式與轉(zhuǎn)換方法，邏輯函數(shù)的代數(shù)法及卡諾圖法化簡。（二）教學(xué)內(nèi)容邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算、基本公式、定理及規(guī)則。邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式與轉(zhuǎn)換方法，邏輯函數(shù)的代數(shù)法及卡諾圖法化簡。重點(diǎn)與難點(diǎn)：邏輯代數(shù)的公式、定理及規(guī)則。邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式與轉(zhuǎn)換方法，邏輯函數(shù)化簡。第一節(jié) 邏輯代數(shù)中的三種基本運(yùn)算1、“與”邏輯運(yùn)算及描述2、“或”邏輯運(yùn)算及描述3、“非”邏輯運(yùn)算及描述4、其它復(fù)合

4、邏輯運(yùn)算及描述5、邏輯函數(shù)第二節(jié) 邏輯代數(shù)的基本公式、定理及重要規(guī)則1、邏輯代數(shù)的基本公式2、邏輯代數(shù)的基本定理3、邏輯代數(shù)的重要規(guī)則第三節(jié) 邏輯函數(shù)表達(dá)式的形式與轉(zhuǎn)換方法1、邏輯函數(shù)表示方法2、邏輯函數(shù)表達(dá)式的基本形式3、邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式第四節(jié) 邏輯函數(shù)的代數(shù)法化簡1、邏輯函數(shù)的最簡形式2、常用的代數(shù)化簡方法第五節(jié) 邏輯函數(shù)的卡諾圖法化簡1、邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法2、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)7、其他類型的TTL門電第六節(jié) 具有無關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡1、約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無關(guān)項(xiàng)2、無關(guān)項(xiàng)在化簡邏輯函數(shù)中的應(yīng)用 （三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)8課時(shí)。第三章 集成邏輯

5、部件（一）教學(xué)目的與要求 使學(xué)生熟練掌握TTL門電路的基本工作原理及主要外部特性和參數(shù),集電極開路門(OC)和三態(tài)門(ST)的邏輯功能和使用方法。了解CMOS集成邏輯門的主要特點(diǎn)。（二）教學(xué)內(nèi)容TTL反相器，TTL與非門，集電極開路門，三態(tài)門。TTL非門電壓傳輸特性，輸入輸出高低電平，開門電平，關(guān)門電平，延遲功耗積，傳輸延遲時(shí)間，扇入扇出系數(shù)，拉電流工作情況，灌電流工作情況。重點(diǎn)與難點(diǎn)：TTL反相器，TTL與非門，集電極開路門，三態(tài)門。TTL非門電壓傳輸特性，開門電平，關(guān)門電平，扇入扇出系數(shù)，拉電流工作情況，灌電流工作情況。第一節(jié) TTL與非門1、電路結(jié)構(gòu)2、功能分析3、特性及主要參數(shù)第二節(jié)

6、其它類型的TTL與非門1、集電極開路門(OC門)2、三態(tài)門第三節(jié) MOS集成邏輯門電路1、NMOS反相器及邏輯門2、CMOS反相器及邏輯門（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)4課時(shí)。第四章 組合邏輯電路（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，了解組合邏輯電路系統(tǒng)中競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象及消除辦法。（二）教學(xué)內(nèi)容組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象及消除辦法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。 第一節(jié) 邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn)1、用“與非”門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)2、用“或非”門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)3、用“與或非”門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)4、用“異或”門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)第二節(jié) 組合邏輯電路的分析第三節(jié)

7、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)1、組合邏輯電路設(shè)計(jì)工作的過程2、單輸出組合邏輯電路的設(shè)計(jì)3、多輸出組合邏輯電路的設(shè)計(jì)第四節(jié) 組合邏輯電路的競爭與冒險(xiǎn)1、競爭與冒險(xiǎn)的產(chǎn)生2、判別冒險(xiǎn)3、消除冒險(xiǎn)（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)4課時(shí)。第五章 中大規(guī)模集成組合邏輯構(gòu)件（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握組合邏輯器件編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器，加法器，數(shù)值比較器的主要特點(diǎn)及在邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的區(qū)別。（二）教學(xué)內(nèi)容掌握編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器，加法器，數(shù)值比較器的特點(diǎn)及應(yīng)用，譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的區(qū)別。重點(diǎn)與難點(diǎn)：編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器，加法器，數(shù)值比較器的特點(diǎn)及應(yīng)用，

8、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器。第一節(jié) 編碼器1、普通編碼器的工作原理及應(yīng)用2、優(yōu)先編碼器第二節(jié) 譯碼器1、譯碼器的概念2、變量譯碼器3、顯示譯碼器第三節(jié) 數(shù)據(jù)選擇器1、74LS153的邏輯電路、符號(hào)及功能2、數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用第四節(jié) 數(shù)值比較器1、兩個(gè)一位數(shù)值比較器的工作原理2、多位數(shù)值比較器第五節(jié) 檢錯(cuò)編碼及碼組校驗(yàn)（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)6課時(shí)。第六章 集成觸發(fā)器（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握各種觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu),工作原理及邏輯功能（二）教學(xué)內(nèi)容掌握基本RS觸發(fā)器,時(shí)鐘RS觸發(fā)器, 時(shí)鐘D觸發(fā)器, 時(shí)鐘JK觸發(fā)器, 時(shí)鐘T觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu),工作原理及邏輯功能。重點(diǎn)與難

9、點(diǎn)：基本RS觸發(fā)器,時(shí)鐘RS觸發(fā)器, 時(shí)鐘D觸發(fā)器, 時(shí)鐘JK觸發(fā)器, 時(shí)鐘T觸發(fā)器的工作原理及邏輯功能。第一節(jié) 觸發(fā)器的特點(diǎn)及分類1、觸發(fā)器的基本特點(diǎn)2、觸發(fā)器的分類3、時(shí)鐘觸發(fā)器的分類第二節(jié) 基本RS觸發(fā)器1、電路結(jié)構(gòu)與工作原理2、工作特性第三節(jié) 時(shí)鐘RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、功能及其描述方法1、時(shí)鐘RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作特性2、時(shí)鐘RS觸發(fā)器的功能及其描述方法第四節(jié) 時(shí)鐘D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、功能及其描述方法1、電路結(jié)構(gòu)與工作原理2、邏輯功能及其描述方法第五節(jié) 時(shí)鐘JK觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、功能及其描述方法1、電路結(jié)構(gòu)與工作原理2、邏輯功能及其描述方法第六節(jié) 時(shí)鐘T觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、功能及其描述方法第七節(jié) 各種

10、觸發(fā)器的比較1、各類觸發(fā)器的邏輯符號(hào)比較2、各種功能觸發(fā)器描述表達(dá)式的比較3、觸發(fā)器的觸發(fā)方式與結(jié)構(gòu)分類總表（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)4課時(shí)。第七章 同步時(shí)序邏輯電路（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。（二）教學(xué)內(nèi)容熟悉同步時(shí)序邏輯電路的分析和同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：熟悉同步時(shí)序邏輯電路的分析和同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。第一節(jié) 同步時(shí)序邏輯電路的模型與描述方法1、同步時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)模型2、同步時(shí)序邏輯電路的描述方法第二節(jié) 同步時(shí)序邏輯電路的分析方法1、時(shí)序邏輯電路的分析步驟2、同步時(shí)序邏輯電路分析舉

11、例第三節(jié) 同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法1、設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路的一般步驟2、建立原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表3、原始狀態(tài)化簡4、狀態(tài)編碼第四節(jié) 同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法1、同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)8課時(shí)。第八章 異步時(shí)序邏輯電路（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握脈沖異步時(shí)序邏輯電路的分析方法和脈沖異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。了解電平異步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法。（二）教學(xué)內(nèi)容異步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：異步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。第一節(jié) 脈沖異步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法1、脈沖異步時(shí)序邏輯電路的分析2、脈沖異步時(shí)序邏輯

12、電路的設(shè)計(jì)第二節(jié) 電平異步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法1、電平異步時(shí)序邏輯電路的分析方法2、電平異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法第三節(jié) 電平異步時(shí)序邏輯電路的競爭分析（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)6課時(shí)。第九章 中規(guī)模集成時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計(jì)數(shù)器的分析、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，寄存器的分析方法。（二）教學(xué)內(nèi)容計(jì)數(shù)器的分析、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，寄存器的分析方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：計(jì)數(shù)器的分析、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，寄存器的分析方法。第一節(jié) 計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器的分類2、集成計(jì)數(shù)器3、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法第二節(jié) 寄存器1、基本的寄存器2、集成移位寄存器3、移位型計(jì)數(shù)器第三節(jié) 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

13、1、脈沖信號(hào)分配器2、序列信號(hào)發(fā)生器（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)6課時(shí)。第十章 可編程邏輯器件（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握ROM的結(jié)構(gòu)與工作原理,RAM的結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展。了解可編程邏輯陣列（PLA）及通用陣列邏輯(GAL)。（二）教學(xué)內(nèi)容ROM的結(jié)構(gòu)與工作原理,RAM的結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展。重點(diǎn)與難點(diǎn)：ROM的工作原理,RAM的結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展?？删幊踢壿嬯嚵校≒LA），通用陣列邏輯(GAL)。第一節(jié) 概述第二節(jié) 只讀存儲(chǔ)器（ROM）1、只讀存儲(chǔ)器的分類2、ROM的結(jié)構(gòu)與工作原理3、ROM的應(yīng)用第三節(jié) 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）1、RAM的結(jié)構(gòu)2、RAM的存儲(chǔ)元 3、地址譯碼方法第四

14、節(jié) 可編程邏輯陣列（PLA）1、FPLA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、FPLA的應(yīng)用第五節(jié) 通用陣列邏輯(GAL)1、GAL器件的基本邏輯結(jié)構(gòu)2、輸出邏輯宏單元的結(jié)構(gòu)3、輸出邏輯宏單元的工作模式（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)2課時(shí)。第十一章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型、結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)方法。（二）教學(xué)內(nèi)容數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型、結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。第一節(jié) 數(shù)字系統(tǒng)概述1、數(shù)字系統(tǒng)的基本模型與結(jié)構(gòu)2、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法第二節(jié) 用算法流程圖描述數(shù)字系統(tǒng)1、算法流程圖的符號(hào)與規(guī)則2、實(shí)例第三節(jié) 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本過程（三）教學(xué)方法

15、與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)2課時(shí)。第十二章 數(shù)字系統(tǒng)基本算法與邏輯電路實(shí)現(xiàn)（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生了解數(shù)字系統(tǒng)的基本算法設(shè)計(jì)及對(duì)應(yīng)的邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法。（二）教學(xué)內(nèi)容常用的算法設(shè)計(jì)及數(shù)字處理單元電路設(shè)計(jì)過程和方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：常用的算法設(shè)計(jì)及數(shù)字處理單元電路設(shè)計(jì)過程和方法。第一節(jié) 算法設(shè)計(jì)概述1、算法設(shè)計(jì)中主要考慮的因素2、硬件結(jié)構(gòu)對(duì)算法設(shè)計(jì)的影響第二節(jié) 幾種常用的算法設(shè)計(jì)1、跟蹤法2、歸納法3、劃分法4、解析法5、綜合法第三節(jié) 算法結(jié)構(gòu)問題1、順序算法結(jié)構(gòu)2、并行算法結(jié)構(gòu) 3、流水線操作算法結(jié)構(gòu)第四節(jié) 數(shù)據(jù)處理單元電路的設(shè)計(jì)1、器件選擇應(yīng)考慮的因素2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理單元的基

16、本方法和步驟3、數(shù)據(jù)處理單元設(shè)計(jì)實(shí)例第五節(jié) 控制器的基本結(jié)構(gòu)與同步問題1、控制單元的基本結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)的同步問題第六節(jié) 算法狀態(tài)機(jī)圖第七節(jié) 控制器的邏輯電路設(shè)計(jì)1、傳統(tǒng)時(shí)序電路設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于控制器的設(shè)計(jì)中2、計(jì)數(shù)器應(yīng)用于控制器的設(shè)計(jì)（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)6課時(shí)。第十三章 VHDL語言描述數(shù)字系統(tǒng)（一）教學(xué)目的與要求 通過本章學(xué)習(xí)使學(xué)生了解用VHDL語言描述硬件電路的基本方法。（二）教學(xué)內(nèi)容VHDL的基本結(jié)構(gòu)、基本對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、順序語句、并行語句、子程序引用、元器件配置以及用VHDL語言描述硬件電路的基本方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：VHDL的基本結(jié)構(gòu)、基本對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算

17、符、順序語句、并行語句、子程序引用、元器件配置以及用VHDL語言描述硬件電路的基本方法。第一節(jié) VHDL語言的基本結(jié)構(gòu)1、實(shí)體描述2、結(jié)構(gòu)體描述第二節(jié) 基本對(duì)象、數(shù)據(jù)類型以及運(yùn)算符1、基本對(duì)象2、數(shù)據(jù)類型3、常數(shù)的表示方法4、運(yùn)算符第三節(jié) 順序語句1、變量與信號(hào)賦值語句2、IF語句 3、CASE語句4、LOOP語句第四節(jié) 并行語句1、并行信號(hào)賦值語句2、進(jìn)程語句3、斷言語句4、生成語句5、塊語句第五節(jié) 子程序及其應(yīng)用引用1、函數(shù)語句的定義與應(yīng)用2、過程語句的定義與應(yīng)用第六節(jié) 包集合與庫1、包集合2、庫第七節(jié) 元器件配置1、體內(nèi)配置2、體外配置3、直接例化4、頂層配置第八節(jié) VHDL基本邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例1、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)2、時(shí)序邏輯電路描述3、狀態(tài)機(jī)的VHDL描述（三）教學(xué)方法與形式課堂講授。（四）教學(xué)時(shí)數(shù)10課時(shí)。三、考核形式期末閉卷筆試與平時(shí)考核相結(jié)合，其中期末閉卷筆試成績占70%，期中成績占20%。作業(yè)和考勤占10%。四、教材選