计算机工程基础COMP12111

课程内容：

本课程的主要目的是让学生对支撑计算机系统的硬件有一个基本的了解。此外，课程还涉及：

- 基本逻辑和逻辑门介绍

- 将简单系统划分为组合块和顺序块

- 介绍帮助设计基本计算机系统的基本CAD工具

- 概述硬件描述语言，特别强调Verilog语言

- 介绍简单处理器的逻辑级实现

- 讨论计算机系统如何与内存和I/O设备交互

课程大纲：

1、逻辑入门：数字信号、数据表示、布尔逻辑和函数、德摩根定理、逻辑门、多路复用器、二进制运算、抽象和层次结构、时钟、顺序系统。

2、计算机辅助设计（CAD）：对CAD工具、测试与仿真的需求。

3、硬件描述语言Verilog：Verilog简介、Verilog赋值、用Verilog设计组合和顺序电路。

4、寄存器传输层 (RTL) 设计：同步范例、顺序系统介绍、RTL 设计视图、寄存器、数据通路和控制。

5、有限状态机 (FSM)：FSM 简介、状态转换图、状态转换表、Verilog 实现。

6、处理器设计：CPU、内存、I/O、处理器运行、指令执行、操作顺序、程序计数器、指令寄存器、条件代码寄存器。

7、MU0：指令集和操作、算术逻辑单元 (ALU) 设计和关键路径、MU0 数据路径设计和控制。

8、存储器：冯-诺依曼和哈佛体系结构、三态缓冲器和双向总线、内存映射、地址解码方案、地址解码器。存储器层次结构。

9、输入和输出：输入/输出接口、通信和输入/输出设备。

10、Verilog：Verilog 电路设计实例。

11、MU0 编程：对 MU0 编程和访问外设。

学习成果：

成功完成本课程后，学生将能够：

1、在不同的数基之间进行转换，并执行二进制加减法。

2、操作布尔表达式，并使用简单的组合电路说明其实现。

3、讨论简单二进制加法器的设计，并强调该设计的模仿之处。

4、解释 Verilog 语言的主要特点，用 Verilog 语言编写组合和顺序逻辑电路设计的行为模型。

5、使用 CAD 工具设计、实现和验证电路设计。

6、讨论简单数字计算机的组织和运行，包括处理器、存储器和输入/输出。

7、讨论并实现简单处理器的设计。

8、讨论如何在简单的处理器设计上执行机器语言程序并生成工作代码。