面向計算機系統能力培養的《數字邏輯》課程教學改革探討

摘要：本文從計算機系統能力培養的角度出發，分析了《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中的作用與地位，討論了這門課程教學改革的一些具體措施，強調了利用EDA技術培養實踐能力的重要性。

關鍵詞：數字邏輯；系統能力；EDA；教學改革

中圖分類號：G623.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0148-02

《數字邏輯》是計算機及電子信息類專業的一門必修專業課程，是學習計算機硬件系列課程的基礎，同時是一門實踐性、技術性很強的基礎課。隨著現代數字電子技術的發展，《數字邏輯》這門課程的教學目標和教學方法也需要不斷地調整變化。對于計算機專業的學生而言，學習這門課程的主要目標是為后續計算機硬件系列課程的學習奠定基礎，因此，在具體教學內容方面與電子類專業的數字電子技術類課程應該有所區別。本文從計算機專業學生系統能力培養的角度來探討《數字邏輯》課程的內容調整等教學實踐中的一些問題和做法。

一、計算機系統能力培養的內涵與相關課程體系

計算機系統能力指的是對計算機系統進行分析、設計、調優和檢錯的能力[1]。從本科教學的角度來看，計算機系統能力培養需要包括如下內容：

1.培養學生建立起單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，深入理解操作系統和硬件之間的分工和銜接關系；

2.理解高級語言程序與指令集結構（ISA）和操作系統之間的關系，譬如高級語言語句與具體指令的對應關系、變量（常量）在機器中的表示和存放、嵌套和遞歸等機制在指令級的實現、堆/棧的結構和動態存儲分配機制、程序中的I/O操作和涉及到的系統調用過程等等內容。

3.理解指令在計算機硬件上的執行過程，包括算術邏輯運算部件以及運算指令執行過程、層次化存儲結構（Cache、TLB、RAID等）以及訪存過程、I/O結構（I/O外設和接口、BUS、網絡等）以及I/O過程等。

4.理解構成計算機硬件的基本電路特性和設計方法，具體內容包括布爾代數、邏輯門電路、FPGA和HDL以及集成電路的功耗、延時等概念。

計算機系統能力培養包括計算機軟硬件方面的內容，涉及到的課程有《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《微型計算機技術》、《計算機體系結構》、《操作系統》和《編譯原理》等。這些課程之間存在著緊密的內在聯系，因此，需要在統一的指導思想和培養目標下，全方位系統地構建相關課程的教學內容和實驗教學方案，統一規劃教學內容，將計算機系統講深講透。

二、《數字邏輯》課程教改的幾點舉措

1.面向計算機系統能力培養的總體目標，在《數字邏輯》課程教學中注意培養學生的計算機整體系統觀，使課程的教學更適應計算機專業的要求。從圖1可以看出，《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中處于基礎底層，學生對于這部分內容的掌握影響后續課程的學習和對計算機系統底層硬件運行過程的理解。因此，需要在培養計算機系統能力的總體目標下，統一規劃相關課程的教學內容，循序漸進地培養學生的系統能力。可以采取從底層到高層螺旋式上升的課程體系，也可以采取從高層到底層自頂向下的課程體系，還可以先從高層（應用程序與算法）和底層邏輯電路兩頭開始，再到中間核心層的課程體系結構。

2.注意不同課程之間的內容銜接，授課內容面向后續課程的教學，同時注意避免重復。在《數字邏輯》課程教學中，可以選用《計算機組成原理》等后續硬件類課程的內容作為電路設計案例。通過這樣的案例設計，不僅鞏固了課程教學內容，而且有利于后續課程的學習。由于《數字邏輯》與其它硬件系列課程如《微型計算機技術》、《計算機組成原理》、《計算機系統結構》的內容聯系緊密，相互交叉，因此，需要統一規劃協同相關內容，避免重復。

3.突出課程教學重點，簡化但不摒棄器件原理等基礎知識?！稊底诌壿嫛氛n程內容的重點在于介紹器件應用和數字電路的分析和設計方法，由于受到總課時的限制，對涉及到器件工作原理和其內部電路結構的內容需要簡化。但是需要注意的是，簡化并不是簡單地摒棄，對于課程學習中涉及到的基礎知識，必須有所交代和介紹。由于計算機專業大都不開設《模擬電子技術》之類的工科基礎課程，因此，學生對于分立元件及其內部工作原理知之甚少，這并不利于《數字邏輯》課程的學習。所以，在課時分配上，需要對二極管、三極管的開關特性、簡單門電路的工作原理有所交代。在遴選教材時，可以選擇以中規模集成電路芯片應用為主、適當兼顧器件基礎知識的教材；而那些以分立元件為主、過多強調內部工作原理的教材則不太適用于計算機專業的教學。

4.充分利用EDA技術，培養學生利用硬件描述語言設計數字系統的能力，為計算機系統能力培養奠定基礎。隨著現代可編程邏輯器件（CPLD/FPGA）和電子設計自動化（EDA）技術的飛速發展，數字電子系統設計與實驗的方式正在發生變化，越來越多的高校開始將EDA技術引入到《數字邏輯》等課程的實踐教學環節[3]，用硬件描述語言等完成數字系統設計，然后由計算機將設計文件進行編譯化簡、綜合、優化布局和仿真，最終完成邏輯編譯過程，從而得到和硬件實驗十分接近的最終實驗結果?；贓DA技術的實驗簡化了傳統數字邏輯設計實驗在硬件連接過程中的消耗，節約了實驗設備和實驗時間，提高了學生的自主動手能力。在將EDA技術引入到《數字邏輯》課程的實踐教學環節時，不要孤立、片面地看待問題，而是要以系統的、聯系的和發展的觀點進行教學，從培養現代計算機系統設計和應用能力的角度出發，全面深入地認識EDA技術對于后續課程學習和系統能力培養的重要意義。當前國內外許多一流大學已經以EDA設計知識為基礎，在FPGA實驗板上設計流水線CPU和外圍I/O電路，從而全面培養學生的數字系統設計和CPU設計能力。例如，可以通過《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《操作系統》和《編譯原理》等課程的學習，逐步讓學生完成一臺完整計算機的設計，包括在FPGA實驗板上獨立設計CPU，完成基本的MIPS指令（多周期CPU方式），進而借助于板上SRAM，在設計完成的機器上實現操作系統和編譯器?？梢钥闯?，《數字邏輯》課程重在培養學生使用HDL語言進行計算機硬件設計的能力，在此基礎上可以幫助學生深入理解操作系統和硬件之間的分工與銜接關系，為分析理解操作系統功能或開發操作系統軟件打下堅實基礎。

《數字邏輯》是一門實踐性較強的課程，隨著FPGA技術和EDA技術的應用普及，數字系統的設計具有了極大的靈活性?；谟布枋稣Z言，在FPGA實驗板可以設計驗證基本邏輯門電路，進而到各種復雜程度不一的數字系統，直至在FPGA實驗板設計驗證完整的CPU和外圍I/O電路，實現計算機系統硬件的設計，在此基礎上可以完成計算機指令系統、操作系統和編譯器的設計，使學生能夠建立單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，從而培養計算機專業學生的系統能力。但是對于計算機專業的學生而言，初學《數字邏輯》這門課程時，缺乏一些前導課程的學習，需要講授較多的理論知識，對于硬件描述語言的學習和數字系統的設計驗證則不可能在有限的實驗教學時間內完成，因此，可以考慮單獨設置一門數字系統設計類型的實踐課程，作為《數字邏輯》和《計算機組成原理》的實踐內容，在FPGA實驗板上用硬件描述語言實現從簡單數字系統到完整的CPU和外圍I/O電路的設計驗證，為后續能力的培養奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]袁春風.計算機組成與系統結構[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2][美]M.Morris Mano，Charles R.Kime，著.邏輯與計算機設計基礎[M].鄺繼順，等，譯.北京：機械工業出版社，2012.

[3]劉新元，謝柏青.改革數字邏輯電路實驗培養創新人才[J].中國電力教育，2009，（134）：156-157.

[4]劉浩斌.數字電路與邏輯設計[M].北京：電子工業出版社，2007.

[5]羅力凡，常春藤.基于VHDL的FPGA開發快速入門技巧實例[M].北京：人民郵電出版社，2009.

作者簡介：楊新凱（1971-），男，博士，副教授，主要從事計算機控制系統、網絡性能優化與信息處理方面的教學和科研。endprint

摘要：本文從計算機系統能力培養的角度出發，分析了《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中的作用與地位，討論了這門課程教學改革的一些具體措施，強調了利用EDA技術培養實踐能力的重要性。

關鍵詞：數字邏輯；系統能力；EDA；教學改革

中圖分類號：G623.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0148-02

《數字邏輯》是計算機及電子信息類專業的一門必修專業課程，是學習計算機硬件系列課程的基礎，同時是一門實踐性、技術性很強的基礎課。隨著現代數字電子技術的發展，《數字邏輯》這門課程的教學目標和教學方法也需要不斷地調整變化。對于計算機專業的學生而言，學習這門課程的主要目標是為后續計算機硬件系列課程的學習奠定基礎，因此，在具體教學內容方面與電子類專業的數字電子技術類課程應該有所區別。本文從計算機專業學生系統能力培養的角度來探討《數字邏輯》課程的內容調整等教學實踐中的一些問題和做法。

一、計算機系統能力培養的內涵與相關課程體系

計算機系統能力指的是對計算機系統進行分析、設計、調優和檢錯的能力[1]。從本科教學的角度來看，計算機系統能力培養需要包括如下內容：

1.培養學生建立起單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，深入理解操作系統和硬件之間的分工和銜接關系；

2.理解高級語言程序與指令集結構（ISA）和操作系統之間的關系，譬如高級語言語句與具體指令的對應關系、變量（常量）在機器中的表示和存放、嵌套和遞歸等機制在指令級的實現、堆/棧的結構和動態存儲分配機制、程序中的I/O操作和涉及到的系統調用過程等等內容。

3.理解指令在計算機硬件上的執行過程，包括算術邏輯運算部件以及運算指令執行過程、層次化存儲結構（Cache、TLB、RAID等）以及訪存過程、I/O結構（I/O外設和接口、BUS、網絡等）以及I/O過程等。

4.理解構成計算機硬件的基本電路特性和設計方法，具體內容包括布爾代數、邏輯門電路、FPGA和HDL以及集成電路的功耗、延時等概念。

計算機系統能力培養包括計算機軟硬件方面的內容，涉及到的課程有《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《微型計算機技術》、《計算機體系結構》、《操作系統》和《編譯原理》等。這些課程之間存在著緊密的內在聯系，因此，需要在統一的指導思想和培養目標下，全方位系統地構建相關課程的教學內容和實驗教學方案，統一規劃教學內容，將計算機系統講深講透。

二、《數字邏輯》課程教改的幾點舉措

1.面向計算機系統能力培養的總體目標，在《數字邏輯》課程教學中注意培養學生的計算機整體系統觀，使課程的教學更適應計算機專業的要求。從圖1可以看出，《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中處于基礎底層，學生對于這部分內容的掌握影響后續課程的學習和對計算機系統底層硬件運行過程的理解。因此，需要在培養計算機系統能力的總體目標下，統一規劃相關課程的教學內容，循序漸進地培養學生的系統能力?？梢圆扇牡讓拥礁邔勇菪缴仙恼n程體系，也可以采取從高層到底層自頂向下的課程體系，還可以先從高層（應用程序與算法）和底層邏輯電路兩頭開始，再到中間核心層的課程體系結構。

2.注意不同課程之間的內容銜接，授課內容面向后續課程的教學，同時注意避免重復。在《數字邏輯》課程教學中，可以選用《計算機組成原理》等后續硬件類課程的內容作為電路設計案例。通過這樣的案例設計，不僅鞏固了課程教學內容，而且有利于后續課程的學習。由于《數字邏輯》與其它硬件系列課程如《微型計算機技術》、《計算機組成原理》、《計算機系統結構》的內容聯系緊密，相互交叉，因此，需要統一規劃協同相關內容，避免重復。

3.突出課程教學重點，簡化但不摒棄器件原理等基礎知識。《數字邏輯》課程內容的重點在于介紹器件應用和數字電路的分析和設計方法，由于受到總課時的限制，對涉及到器件工作原理和其內部電路結構的內容需要簡化。但是需要注意的是，簡化并不是簡單地摒棄，對于課程學習中涉及到的基礎知識，必須有所交代和介紹。由于計算機專業大都不開設《模擬電子技術》之類的工科基礎課程，因此，學生對于分立元件及其內部工作原理知之甚少，這并不利于《數字邏輯》課程的學習。所以，在課時分配上，需要對二極管、三極管的開關特性、簡單門電路的工作原理有所交代。在遴選教材時，可以選擇以中規模集成電路芯片應用為主、適當兼顧器件基礎知識的教材；而那些以分立元件為主、過多強調內部工作原理的教材則不太適用于計算機專業的教學。

4.充分利用EDA技術，培養學生利用硬件描述語言設計數字系統的能力，為計算機系統能力培養奠定基礎。隨著現代可編程邏輯器件（CPLD/FPGA）和電子設計自動化（EDA）技術的飛速發展，數字電子系統設計與實驗的方式正在發生變化，越來越多的高校開始將EDA技術引入到《數字邏輯》等課程的實踐教學環節[3]，用硬件描述語言等完成數字系統設計，然后由計算機將設計文件進行編譯化簡、綜合、優化布局和仿真，最終完成邏輯編譯過程，從而得到和硬件實驗十分接近的最終實驗結果。基于EDA技術的實驗簡化了傳統數字邏輯設計實驗在硬件連接過程中的消耗，節約了實驗設備和實驗時間，提高了學生的自主動手能力。在將EDA技術引入到《數字邏輯》課程的實踐教學環節時，不要孤立、片面地看待問題，而是要以系統的、聯系的和發展的觀點進行教學，從培養現代計算機系統設計和應用能力的角度出發，全面深入地認識EDA技術對于后續課程學習和系統能力培養的重要意義。當前國內外許多一流大學已經以EDA設計知識為基礎，在FPGA實驗板上設計流水線CPU和外圍I/O電路，從而全面培養學生的數字系統設計和CPU設計能力。例如，可以通過《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《操作系統》和《編譯原理》等課程的學習，逐步讓學生完成一臺完整計算機的設計，包括在FPGA實驗板上獨立設計CPU，完成基本的MIPS指令（多周期CPU方式），進而借助于板上SRAM，在設計完成的機器上實現操作系統和編譯器?？梢钥闯?，《數字邏輯》課程重在培養學生使用HDL語言進行計算機硬件設計的能力，在此基礎上可以幫助學生深入理解操作系統和硬件之間的分工與銜接關系，為分析理解操作系統功能或開發操作系統軟件打下堅實基礎。

《數字邏輯》是一門實踐性較強的課程，隨著FPGA技術和EDA技術的應用普及，數字系統的設計具有了極大的靈活性?；谟布枋稣Z言，在FPGA實驗板可以設計驗證基本邏輯門電路，進而到各種復雜程度不一的數字系統，直至在FPGA實驗板設計驗證完整的CPU和外圍I/O電路，實現計算機系統硬件的設計，在此基礎上可以完成計算機指令系統、操作系統和編譯器的設計，使學生能夠建立單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，從而培養計算機專業學生的系統能力。但是對于計算機專業的學生而言，初學《數字邏輯》這門課程時，缺乏一些前導課程的學習，需要講授較多的理論知識，對于硬件描述語言的學習和數字系統的設計驗證則不可能在有限的實驗教學時間內完成，因此，可以考慮單獨設置一門數字系統設計類型的實踐課程，作為《數字邏輯》和《計算機組成原理》的實踐內容，在FPGA實驗板上用硬件描述語言實現從簡單數字系統到完整的CPU和外圍I/O電路的設計驗證，為后續能力的培養奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]袁春風.計算機組成與系統結構[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2][美]M.Morris Mano，Charles R.Kime，著.邏輯與計算機設計基礎[M].鄺繼順，等，譯.北京：機械工業出版社，2012.

[3]劉新元，謝柏青.改革數字邏輯電路實驗培養創新人才[J].中國電力教育，2009，（134）：156-157.

[4]劉浩斌.數字電路與邏輯設計[M].北京：電子工業出版社，2007.

[5]羅力凡，常春藤.基于VHDL的FPGA開發快速入門技巧實例[M].北京：人民郵電出版社，2009.

作者簡介：楊新凱（1971-），男，博士，副教授，主要從事計算機控制系統、網絡性能優化與信息處理方面的教學和科研。endprint

摘要：本文從計算機系統能力培養的角度出發，分析了《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中的作用與地位，討論了這門課程教學改革的一些具體措施，強調了利用EDA技術培養實踐能力的重要性。

關鍵詞：數字邏輯；系統能力；EDA；教學改革

中圖分類號：G623.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0148-02

《數字邏輯》是計算機及電子信息類專業的一門必修專業課程，是學習計算機硬件系列課程的基礎，同時是一門實踐性、技術性很強的基礎課。隨著現代數字電子技術的發展，《數字邏輯》這門課程的教學目標和教學方法也需要不斷地調整變化。對于計算機專業的學生而言，學習這門課程的主要目標是為后續計算機硬件系列課程的學習奠定基礎，因此，在具體教學內容方面與電子類專業的數字電子技術類課程應該有所區別。本文從計算機專業學生系統能力培養的角度來探討《數字邏輯》課程的內容調整等教學實踐中的一些問題和做法。

一、計算機系統能力培養的內涵與相關課程體系

計算機系統能力指的是對計算機系統進行分析、設計、調優和檢錯的能力[1]。從本科教學的角度來看，計算機系統能力培養需要包括如下內容：

1.培養學生建立起單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，深入理解操作系統和硬件之間的分工和銜接關系；

2.理解高級語言程序與指令集結構（ISA）和操作系統之間的關系，譬如高級語言語句與具體指令的對應關系、變量（常量）在機器中的表示和存放、嵌套和遞歸等機制在指令級的實現、堆/棧的結構和動態存儲分配機制、程序中的I/O操作和涉及到的系統調用過程等等內容。

3.理解指令在計算機硬件上的執行過程，包括算術邏輯運算部件以及運算指令執行過程、層次化存儲結構（Cache、TLB、RAID等）以及訪存過程、I/O結構（I/O外設和接口、BUS、網絡等）以及I/O過程等。

4.理解構成計算機硬件的基本電路特性和設計方法，具體內容包括布爾代數、邏輯門電路、FPGA和HDL以及集成電路的功耗、延時等概念。

計算機系統能力培養包括計算機軟硬件方面的內容，涉及到的課程有《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《微型計算機技術》、《計算機體系結構》、《操作系統》和《編譯原理》等。這些課程之間存在著緊密的內在聯系，因此，需要在統一的指導思想和培養目標下，全方位系統地構建相關課程的教學內容和實驗教學方案，統一規劃教學內容，將計算機系統講深講透。

二、《數字邏輯》課程教改的幾點舉措

1.面向計算機系統能力培養的總體目標，在《數字邏輯》課程教學中注意培養學生的計算機整體系統觀，使課程的教學更適應計算機專業的要求。從圖1可以看出，《數字邏輯》這門課程在系統能力培養過程中處于基礎底層，學生對于這部分內容的掌握影響后續課程的學習和對計算機系統底層硬件運行過程的理解。因此，需要在培養計算機系統能力的總體目標下，統一規劃相關課程的教學內容，循序漸進地培養學生的系統能力?？梢圆扇牡讓拥礁邔勇菪缴仙恼n程體系，也可以采取從高層到底層自頂向下的課程體系，還可以先從高層（應用程序與算法）和底層邏輯電路兩頭開始，再到中間核心層的課程體系結構。

2.注意不同課程之間的內容銜接，授課內容面向后續課程的教學，同時注意避免重復。在《數字邏輯》課程教學中，可以選用《計算機組成原理》等后續硬件類課程的內容作為電路設計案例。通過這樣的案例設計，不僅鞏固了課程教學內容，而且有利于后續課程的學習。由于《數字邏輯》與其它硬件系列課程如《微型計算機技術》、《計算機組成原理》、《計算機系統結構》的內容聯系緊密，相互交叉，因此，需要統一規劃協同相關內容，避免重復。

3.突出課程教學重點，簡化但不摒棄器件原理等基礎知識?！稊底诌壿嫛氛n程內容的重點在于介紹器件應用和數字電路的分析和設計方法，由于受到總課時的限制，對涉及到器件工作原理和其內部電路結構的內容需要簡化。但是需要注意的是，簡化并不是簡單地摒棄，對于課程學習中涉及到的基礎知識，必須有所交代和介紹。由于計算機專業大都不開設《模擬電子技術》之類的工科基礎課程，因此，學生對于分立元件及其內部工作原理知之甚少，這并不利于《數字邏輯》課程的學習。所以，在課時分配上，需要對二極管、三極管的開關特性、簡單門電路的工作原理有所交代。在遴選教材時，可以選擇以中規模集成電路芯片應用為主、適當兼顧器件基礎知識的教材；而那些以分立元件為主、過多強調內部工作原理的教材則不太適用于計算機專業的教學。

4.充分利用EDA技術，培養學生利用硬件描述語言設計數字系統的能力，為計算機系統能力培養奠定基礎。隨著現代可編程邏輯器件（CPLD/FPGA）和電子設計自動化（EDA）技術的飛速發展，數字電子系統設計與實驗的方式正在發生變化，越來越多的高校開始將EDA技術引入到《數字邏輯》等課程的實踐教學環節[3]，用硬件描述語言等完成數字系統設計，然后由計算機將設計文件進行編譯化簡、綜合、優化布局和仿真，最終完成邏輯編譯過程，從而得到和硬件實驗十分接近的最終實驗結果?；贓DA技術的實驗簡化了傳統數字邏輯設計實驗在硬件連接過程中的消耗，節約了實驗設備和實驗時間，提高了學生的自主動手能力。在將EDA技術引入到《數字邏輯》課程的實踐教學環節時，不要孤立、片面地看待問題，而是要以系統的、聯系的和發展的觀點進行教學，從培養現代計算機系統設計和應用能力的角度出發，全面深入地認識EDA技術對于后續課程學習和系統能力培養的重要意義。當前國內外許多一流大學已經以EDA設計知識為基礎，在FPGA實驗板上設計流水線CPU和外圍I/O電路，從而全面培養學生的數字系統設計和CPU設計能力。例如，可以通過《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《操作系統》和《編譯原理》等課程的學習，逐步讓學生完成一臺完整計算機的設計，包括在FPGA實驗板上獨立設計CPU，完成基本的MIPS指令（多周期CPU方式），進而借助于板上SRAM，在設計完成的機器上實現操作系統和編譯器?？梢钥闯觯稊底诌壿嫛氛n程重在培養學生使用HDL語言進行計算機硬件設計的能力，在此基礎上可以幫助學生深入理解操作系統和硬件之間的分工與銜接關系，為分析理解操作系統功能或開發操作系統軟件打下堅實基礎。

《數字邏輯》是一門實踐性較強的課程，隨著FPGA技術和EDA技術的應用普及，數字系統的設計具有了極大的靈活性?；谟布枋稣Z言，在FPGA實驗板可以設計驗證基本邏輯門電路，進而到各種復雜程度不一的數字系統，直至在FPGA實驗板設計驗證完整的CPU和外圍I/O電路，實現計算機系統硬件的設計，在此基礎上可以完成計算機指令系統、操作系統和編譯器的設計，使學生能夠建立單機計算機系統（硬件+軟件）的整機概念，全面理解計算機系統的層次結構，從而培養計算機專業學生的系統能力。但是對于計算機專業的學生而言，初學《數字邏輯》這門課程時，缺乏一些前導課程的學習，需要講授較多的理論知識，對于硬件描述語言的學習和數字系統的設計驗證則不可能在有限的實驗教學時間內完成，因此，可以考慮單獨設置一門數字系統設計類型的實踐課程，作為《數字邏輯》和《計算機組成原理》的實踐內容，在FPGA實驗板上用硬件描述語言實現從簡單數字系統到完整的CPU和外圍I/O電路的設計驗證，為后續能力的培養奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]袁春風.計算機組成與系統結構[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2][美]M.Morris Mano，Charles R.Kime，著.邏輯與計算機設計基礎[M].鄺繼順，等，譯.北京：機械工業出版社，2012.

[3]劉新元，謝柏青.改革數字邏輯電路實驗培養創新人才[J].中國電力教育，2009，（134）：156-157.

[4]劉浩斌.數字電路與邏輯設計[M].北京：電子工業出版社，2007.

[5]羅力凡，常春藤.基于VHDL的FPGA開發快速入門技巧實例[M].北京：人民郵電出版社，2009.

作者簡介：楊新凱（1971-），男，博士，副教授，主要從事計算機控制系統、網絡性能優化與信息處理方面的教學和科研。endprint