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1、20212021第二学期?数字逻辑与数字系统?课程教学实施方案计算机体系结构研究所 姜蕊辉一、根本情况课程名称：数字电路与逻辑设计课程编号：0810000215学 时：56其中理论课48学时、实验课8学时学 分：3.5课程类别：必修选课对象：四年制大二本科专业学生班级代号： 02、03学生人数：116人专 业：计算机科学技术本科1、先修课程：高等数学 计算机电路 2、后续课程：计算机组成原理、接口技术二、课程性质及主要教学目的教学目的与要求本课程是计算机及相关专业的根底课之一，它是一门开展快、应用广、实践性强的课程。 本课程把数字逻辑和数字系统有机地联系起来，作为根底，较为深入地阐述了根本数字
2、集成电路的工作原理和电气特性，着重讨论了逻辑电路的根本单元(门电路和触发器)，也讨论了中、大规模集成电路及其应用，介绍了一些近年迅速开展起来的器件和电路，如PLA、GAL、CPLD、FPGA等；同时讨论了作为数字逻辑与数字系统数学根底的逻辑代数及其化简方法。作为重点，系统地讨论了组合逻辑电路、同步时序逻辑电路、异步时序逻辑电路的分析和设计方法；并介绍了采用大规模可编程逻辑器件的数字系统设计的新方法。 本课程的根本要求是：1. 了解并熟悉晶体管和MOS场效应管的开关特性。2. 掌握常用数制与编码，牢固掌握逻辑代数根本定理和运算规那么，能熟练运用卡诺图法化简逻辑函数。 3. 牢固掌握集成逻辑门及触
3、发器的工作原理，熟悉常用逻辑门和触发器的功能及其外特性。 4. 牢固掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的根本分析方法以及设计方法。 5. 熟悉常见中、大规模集成器件的原理及应用。 6初步了解采用CPLD、FPGA器件，借助EDA电子设计自动化工具进行数字系统设计的方法。7. 熟悉几种常见的脉冲产生与整形电路的工作原理。 通过本课程的学习，为学习后继课程打下良好根底，也为学生毕业后从事计算机应用方面的科学研究和技术工作打下良好的根底。 三、课程选用教材使用教材：阎石主编，?数字电子技术根底? 第五版 高等教育出版社，2005。选用依据：本书是普通高等教育“十五国家级规划教材。本书以前各版曾分别获得北
4、京市教育教学成果一等奖、国家教委优秀教材一等奖、国家级优秀教材奖。新版教材是在根本保持第四版教材内容、理论体系和风格的根底上，按照教育部2004年修订的“数字电子技术根底课程教学根本要求修订而成的。本次修订除改写了局部章节外，还增加了硬件描述语言和EDA软件应用的根底知识。此教材内容根本符合我院计算机科学与技术专业的教学大纲的要求，内容较全面，且在国内有一定影响。参考教材： ?电子技术根底?数字局部第四版，康华光主编，高等教育出版社?数字电路与逻辑设计?，魏书衡主编，人民邮电出版社?数字电路与逻辑设计?，张 端主编，高等教育出版社?可编程逻辑器件设计?，黄均鼐主编，复旦大学出版社四、教学手段和
5、方法本课程以计算机课堂理论教学为主，并通过一定的实验课帮助学生加深对理论知识的理解，培养学生的动手能力。总学时为64学时，其中理论教学为48学时，实验为16学时。在讲授过程中，对概念、原理的解释和描述尽可能详细，并对各个电路的功能和各种电路的计算技巧详加解释，并通过典型例题的讲解加深学生对理论问题的理解和掌握，引导学生建立起数字逻辑电路的整体逻辑结构和概念，并将仿真实验引入课堂。以指定教材内容为主，补充有关新知识。采用启发式、讨论式教学。五、教学特点随着科学技术的开展，新的教学手段必须表达在整个课程的教学环节中。“数字逻辑与数字系统课程的特点是内容丰富、图表较多,传统的课堂教学有一定的困难，而
6、采用多媒体技术将复杂的图表直观、形象地展示出来，不仅便于教师的讲解，学生的学习，而且还将大大增加课堂的信息量，解决课时少内容多的矛盾。但是课堂教学不能完全依靠多媒体课件，从调动学生思维、加强师生互动和循序渐进讲解以便学生理解等方面考虑，目前“数字逻辑与数字系统课程中主要采用了PowerPoint课件和板书相结合的方法，可以相互取长补短，效果较好。此外，我们在教学中引入了EDA技术的应用，如EWB逻辑电路仿真 、可编程器件实现硬件电路等，提高了学生应用先进技术和设计复杂逻辑电路的能力。六、各章节教学重点与难点及解决方法第1章 数制和码制教学重点：简介几种常见的数制和码制第2章 逻辑代数根底教学重
7、点：逻辑代数根底：逻辑代数公理、定理与运算规那么；逻辑函数表达式及标准型；逻辑电路符号：逻辑门与复合逻辑门；逻辑代数化简：公式化简与卡诺图化简。教学难点：逻辑函数的化简 解决方法：采用习题讨论启发式教学。第3章 门电路教学重点：器件的开关特性：二极管、三极管、MOS管；TTL逻辑门与CMOS逻辑门：电路特点与性能参数指标及其比照。教学难点：TTL器件、CMOS器件的主要外部电气特性解决方法：详尽讲述TTL、CMOS器件的外部电气特性；并用具体的例题加以解释。第4章 组合逻辑电路 教学重点：基于小规模门的组合逻辑电路设计和分析；组合逻辑功能描述与中规模集成电路：编码器、译码/分配器、运算器、多路
8、选择器；基于中规模门的组合逻辑电路设计；数字逻辑电路的竞争与冒险。教学难点：组合逻辑电路的分析和设计。采用基于MULTSIM系统的虚拟实验和习题讨论启发式教学。第5章 触发器教学重点：各类触发器功能分析和电路结构：主从RS、主从JK、维持阻塞D、T和T；集成触发器应用及工作波形图。教学难点：触发器的不同电路结构对输出的影响。解决方法：采用基于MULTSIM系统的虚拟实验和习题讨论启发式教学。第6章 时序逻辑电路教学重点：时序逻辑电路分析，同步时序逻辑电路设计；时序逻辑功能描述与中规模集成电路：存放器、移位存放器、同步/异步计数器。 教学难点：时序逻辑电路电路的分析与设计。解决方法：采用基于MU
9、LTSIM系统的虚拟实验和习题讨论启发式教学。第8章 可编程逻辑器件教学重点：可编程逻辑器件根本结构； 简单可编程逻辑器件；复杂可编程逻辑器件；现场可编程门阵列；教学难点：可编程逻辑器件的应用解决方法：采用基于仿真试验和习题讨论启发式教学。第9章 硬件描述语言教学重点：硬件描述语言的根本语法；组合逻辑电路的描述；时序逻辑电路的描述。教学难点：时序逻辑电路的描述解决方法：采用基于仿真试验和习题讨论启发式教学。第10章 脉冲波形的产生和整形教学重点：脉冲信号与电路；集成门构成的脉冲单元电路；555定时器及其应用。教学难点：555定时器及其应用。解决方法：采用基于MULTSIM系统的虚拟实验和习题讨
10、论启发式教学。七、教学进度该课程教学总学时为56学时含实验8学时，3.5学分。教学安排在第一学期1-14周进行，每周4学时。其中实验共安排4次，每次2学时，共8学时时。 具体学时分配如表1所示。教学内容总学时其中备注讲授实践一、 数制和码制2 二、 逻辑代数根底4三、 门电路4四、组合逻辑电路82五、 触发器6六、 时序逻辑电路82七、可编程逻辑器件2 八、硬件描述语言8 九、脉冲波形的产生和整形4 十、课程总结2综合设计4488 表1 数字电路与逻辑设计课程教学学时分配八、教学辅导与测试关于答疑：每周安排一次集中答疑，答疑地点理科楼509B，时间另行通知。关于作业：每章布置一次作业，作业内容根据教材内容确定。作业成绩和实验占学期总成绩的40%。 关于测试 ：本课程的测试采用闭卷考试，占学期总成绩的60%。九、教学意见反应学生可以直接将教学反应意见以电子邮件的形式发到任课教师的私人邮箱中：E-mail ：jrh301257163 Tel:13873198476计算机体系结构研究所 2021年8月
