第1章 实践教学理念的再认识 1
1.1 时代特征 1
1.1.1 国际竞争的时代 1
1.1.2 “知识爆炸”的时代 1
1.1.3 中国计算机学科教育大发展的时代 2
1.2 创新与实践 2
1.2.1 什么是创新 2
1.2.2 三大支柱和三种思维 3
1.2.3 创新源于实践 3
1.2.4 知识产权保护 4
1.3 知识、智力和能力 4
1.3.1 知识与知识结构 4
1.3.2 智力与智力结构 4
1.3.3 能力与能力结构 6
1.4 实验教学的定位和组织 6
1.4.1 实验教学的目标——发展智力培养能力 6
1.4.2 实验教学队伍 7
1.4.3 三种实验类型和三个结合点 7
1.4.4 计算机学科实验教学的设计 8
第2章 教学实验设备与测量仪器 10
2.1 计算机 10
2.2 教学实验设备 10
2.2.1 TEC_5数字逻辑与计算机组成实验系统 10
2.2.2 TEC_8计算机硬件综合实验系统 11
2.2.3 TEC-6计算机硬件基础实验系统 12
2.2.4 TEC_SOC片上系统单片机实验装置 13
2.3 逻辑笔 14
2.4 数字万用表 15
2.5 示波器 18
2.5.1 示波器的分类和基本原理 18
2.5.2 示波器的使用 19
第3章 大容量可编程逻辑器件 22
3.1 FPGA器件和ISP器件 22
3.2 ISP1032器件 23
3.2.1 内部结构 23
3.2.2 ISP1032E的引脚 25
3.3 EPM7128S器件 26
3.3.1 EPM7128S内部结构 26
3.3.2 EPM7128S引脚 28
第4章 硬件描述语言VHDL 29
4.1 硬件描述的创新方法 29
4.2 VHDL的基本知识点和命名规则 30
4.2.1 VHDL需要掌握的5个基本知识点 30
4.2.2 命名规则和注释 30
4.3 对象及其说明、运算和赋值 30
4.3.1 信号、变量和常量 30
4.3.2 数据类型 31
4.3.3 信号、变量和常量的说明 32
4.3.4 常用运算符 33
4.3.5 赋值语句 35
4.4 if语句、case语句和process语句 36
4.4.1 if语句 36
4.4.2 process语句 38
4.4.3 case语句 41
4.5 设计实体 42
4.5.1 实体（entity） 43
4.5.2 结构体（architecture） 44
4.5.3 库（library）和程序包（package） 46
4.6 层次结构设计 49
4.7 一个通用寄存器组的设计 50
4.7.1 设计要求 50
4.7.2 设计方案 50
4.7.3 设计实现 51
第5章 EDA工具软件 56
5.1 QuartusⅡ简介 56
5.2 QuartusⅡ主屏幕 56
5.3 格雷码计数器设计示例 59
5.4 仿真 67
5.4.1 生成仿真波形文件 67
5.4.2 设置仿真参数 70
5.4.3 启动仿真且观察波形 71
5.5 下载 71
5.6 使用嵌入式逻辑分析仪进行实时测试 73
5.7 原理图和VHDL语言程序的层次结构设计 77
第6章 TEC-58数字逻辑基本实验设计 82
6.1 TEC-58数字逻辑实验资源 82
6.1.1 TEC-5数字逻辑实验资源 82
6.1.2 TEC-8数字逻辑实验资源 83
6.2 基本逻辑门和三态门实验 84
6.3 数据选择器、译码器、全加器实验 87
6.4 触发器、移位寄存器实验 88
6.5 计数器实验 90
6.6 四相时钟分配器实验 91
6.7 EPROM实验 93
6.8 可编程器件的原理图方式设计实验 94
6.9 可编程器件的VHDL文本方式设计实验 96
第7章 TEC-5数字逻辑综合实验设计 100
7.1 简易频率计设计 100
7.2 交通灯控制器设计 101
7.3 电子钟设计 102
7.4 药片装瓶系统设计 103
第8章 TEC-8数字逻辑综合实验设计 105
8.1 设计指导思想 105
8.2 简易电子琴设计 106
8.3 简易频率计设计 109
8.4 交通灯控制器设计 115
8.5 在VGA接口显示器显示指定图形设计 118
第9章 TEC-5计算机组成原理基本实验设计 122
9.1 TEC-5实验系统平台 122
9.2 TEC-5实验系统的模块结构 123
9.2.1 教学实验设计的基本理念 123
9.2.2 运算器模块 124
9.2.3 操作控制台模块 125
9.2.4 存储器模块 128
9.2.5 控制器模块 129
9.3 运算器组成实验 132
9.4 双端口存储器实验 135
9.5 数据通路实验 138
9.6 微程序控制器实验 141
9.7 CPU组成与指令周期实验 146
第10章 TEC-5计算机组成原理综合实验设计 149
10.1 使用硬连线控制器的CPU设计 149
10.2 多功能ALU设计 153
10.3 含有阵列乘法器的ALU设计 154
10.4 SRAM故障诊断设计 155
第11章 TEC-8计算机组成原理基本实验设计 158
11.1 TEC_8实验系统平台 158
11.2 TEC-8实验系统结构和操作 159
11.2.1 模型计算机时序信号 159
11.2.2 模型计算机组成 159
11.2.3 模型计算机指令系统 162
11.2.4 开关、按钮、指示灯 163
11.2.5 E2PROM中微代码的修改 165
11.3 运算器组成实验 170
11.4 双端口存储器实验 176
11.5 数据通路实验 180
11.6 微程序控制器实验 186
11.7 CPU组成与机器指令的执行实验 191
11.8 中断原理实验 195
第12章 TEC-8计算机组成综合实验设计 200
12.1 采用硬连线控制器的常规CPU设计 200
12.2 含有阵列乘法器的ALU设计 205
第13章 TEC-8计算机系统结构综合实验设计 208
13.1 采用微程序控制器的流水CPU设计 208
13.2 采用硬连线控制器的流水CPU设计 213
第14章 TEC-6计算机硬件基础基本实验设计 215
14.1 TEC-6模型计算机实验系统 215
14.1.1 TEC-6实验系统平台 215
14.1.2 TEC-6数据通路总框图 216
14.1.3 开关、按钮、指示灯 218
14.2 运算器实验 219
14.3 存储器读写实验 226
14.4 数据通路实验 231
14.5 微程序控制器实验 234
14.6 TEC-6模型计算机的测试实验 242
第15章 TEC-SOC片上系统单片机基本实验设计 249
15.1 SOC单片机C8051F020实验平台 249
15.1.1 TEC-SOC片上系统单片机实验装置总框图 249
15.1.2 SOC单片机实验装置能够完成的基本实验 250
15.2 I/O口输入输出实验 250
15.3 定时器实验 253
15.4 键盘数码管实验 255
15.5 D/A转换实验 259
15.6 片上系统大型综合实验 262
附录A C8051F指令系统 265
参考文献 270