数字电路课程介绍
《数字电路》实验讲义
一、实验目的
1．掌握寄存器的工作原理、逻辑功能及应用；
2．掌握异步计数器的工作原理及输出波形；
3．掌握中规模集成电路计数器接成任意进制计数器的方法
二、实验设备及器件
1．SAC-DS数字逻辑实验箱一台；
⑶用一片74LS153和一片74LS00接成一位全加器
⑷设计一个有A、B、C三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y2=1）。
以上四个小设计任做一个，多做不限。
实验三触发器及触发器之间的转换
一、实验目的
1．掌握D触发器和JK触发器的逻辑功能及触发方式；
输入
输出
A
B
C
D
Y
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
4.异或门逻辑功能的测试
⑴按图1-4接好电路。
⑵按表1-4的要求测试，将结果填入表1-4中。
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
5.设计实验
⑴用一片74LS00实现Y = A+B的逻辑功能；
⑵用一片74LS86设计一个四位奇偶校验电路；
以上两个小设计必做一个，多做不限。
四、思考题
1.与非门一个输入端接连续脉冲，其余端是何状态时允许脉冲通过，是何状态时禁止脉冲通过？
2.为什么异或门又称为可控反相门？
数字电路课程教学大纲
数字电路课程教学大纲《数字电路》课程教学大纲课程编码：总学时：讲授/理论51学时适用专业：电子信息科学与技术先修课程：高等数学、大学物理、电路分析、模拟电子线路一、本课程地位、性质和任务《数字电路》是电子信息专业的主干课程，是一门重要的专业技术基础课。
《数字电路》与《模拟电子线路》一起，为理解现代电路结构、通信电子线路等硬件电路结构打下良好的基础。
通过本课程的学习，使使学生熟练掌握数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有运用数字逻辑电路初步解决数字逻辑问题的能力。
同时也为以后专业课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的理论基础。
二、课程教学的基本要求本课程是电信专业的一门重要的专业基础课程，通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力。
三、课程学时分配、教学要求及主要内容(一) 课程学时分配一览表章节主要内容总学时学时分配讲授讨论习题实验其他第1章数制与码制 4 2 第2章逻辑代数基础 6 6 第3章门电路 6 6 第4章组合逻辑电路8 8第5章触发器 6 6第6章时序逻辑电路10 8第10章脉冲波形的产生与整形 4 4第11章数/模、模/数转换电路 4 4(二) 课程教学要求及主要内容第1章数制与码制教学目的和要求：本章介绍数制的概念、各种常用数制数的表示以及它们之间的转换；介绍真值与机器数、原码、反码、补码的概念，要求掌握三种码之间的转换、三种码进行数值运算时各自的优缺点以及运算方法；介绍信息编码的意义，掌握二进制码、循环码、标准ASCII码，认识循环码作为计数表示的优点、键盘各按键的ASCII码值。
教学重点和难点：带符号定点小数、整数的加减运算、ASCII码。
教学内容：1.1 概述（理解、熟练掌握）1.2 几种常见的数制（理解）1.3 不同数制间的转换（理解、熟练掌握）1.4 二进制算术运算（理解、熟练掌握）1.5 几种常见的编码：循环码、格雷码、BCD码、ASCII码（理解）第2章逻辑代数基础教学目的和要求：本章是本课程的基础和重点章节，逻辑代数是分析和设计数字电路的数学工具，本章主要介绍逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方法，要求掌握常用进制及其转换，基本和常用逻辑运算，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简法，逻辑函数的各种表示方法及相互之间的转换。
数字电路课程介绍
数字电路课程介绍《数字电路课程介绍》嘿，朋友！今天我想给你唠唠我大学里学过的一门超有趣的课——数字电路。
我刚进大学那会啊，啥都不懂，就听学长学姐们神秘兮兮地说数字电路可难了，把它形容得像个大怪兽似的。
当时我就想，能有多难呢？我可是天不怕地不怕的。
这数字电路课啊，一开始老师走进教室，那气场就不一样。
老师戴着副眼镜，头发有点稀疏，看起来特别有学者范。
他一上来就说：“同学们，这数字电路啊，就像咱们生活中的魔法盒，看着简单，里面的门道可多着呢。
”然后老师就开始讲什么是数字电路啦。
简单来说呢，就是处理数字信号的电路。
和咱平时看到的那些模拟电路可不一样哦。
比如说咱家里的电灯开关，就有点像数字电路里的逻辑。
开就是1，关就是0，简单吧？这就是数字电路里最基本的二进制概念。
我当时就想，这也没多难嘛。
可旁边的小李就皱着眉头说：“这看起来简单，后面肯定有坑。
”我还笑他胆小呢。
再后来啊，我们开始学逻辑门。
这逻辑门就像数字电路世界里的小工人，各自有各自的任务。
有与门、或门、非门这些。
老师在黑板上画那些逻辑符号的时候，就像在画神秘的符咒一样。
我和同桌小王就开始互相考对方这些逻辑门的功能。
小王说：“如果是与门，两个输入都是1的时候，输出才是1，对吧？”我赶紧点头说：“没错没错，你可别想考倒我。
”有一次啊，我们做实验。
那实验设备可复杂了，各种线啊，芯片啊，摆在桌上就像一团乱麻。
我和小组的几个同学，有小赵、小孙还有小张，我们围着实验台发愁。
小赵说：“这从哪儿开始啊？”小孙挠挠头说：“按照书上的步骤来呗。
”可是说着容易做着难啊。
我们接错了好几次线，那个指示灯就是不亮。
小张急得直跺脚，说：“这可咋整啊？”我就安慰大家说：“别急别急，咱们再检查一遍。
”最后啊，终于在我们的齐心协力下，那个指示灯亮了起来，我们几个都高兴得跳了起来。
这时候我才真正感觉到，数字电路这门课，不仅要理论知识，实践起来还真不容易呢。
在数字电路的学习过程中，我们还会涉及到时序电路。
《数字电路》与后续课程的连贯性
《数字电路》与后续课程的连贯性
《数字电路》是计算机科学和技术学科的基础课程，也是可编程逻辑器件、自动控制、现代电子和数据处理的基础。
一般的数字电路课程分为三部分：硬件结构、逻辑设计和软件设计。
硬件结构研究以及如何使用可编程逻辑器件搭建逻辑电路，然后讨论组成数字电路的元件，如码器、多路开关等；逻辑设计是关于如何使用这些器件及元件进行逻辑设计，如异或门或其它从器件及元件组成的数字电路设计；软件设计是用软件实现数字电路并进行实际操作的过程，如编写及调试程序等。
这三个部分的结合作用形成了一个完整的数字电路课程体系，对于学习者是一个非常有利的学习平台，他可以从实际中学会各种数字电路知识。
学习《数字电路》以后，学生可以在计算机科学和技术领域有非常重要的连贯性。
数字电路是计算机的基本构成部分，它起到控制数据流的作用。
学习数字电路可以加深我们对计算机的基本理论的理解，为接下来学习其它计算机相关的课程，如计算机操作系统、编程语言、算法分析与设计等，打下坚实的基础。
此外，在软件设计这一块，学会使用程序设计软件IDE环境，学会软件规范、代码调试编写，学会编写可重用程序，学会软件工程知识等，都与学习数字电路有紧密的联系。
学习完数字电路，后续课程将有更多有意义的跟前面学习的知识息息相关的内容，了解数
字电路有助于更加深入的理解计算机原理及应用，也有助于为以后的学习多打基础，使连贯性更好。
数字集成电路设计课程
数字集成电路设计课程数字集成电路设计课程是电子工程专业中的一门重要课程，它涉及到电路设计的基础知识和方法。
在这门课程中，学生将学习数字电路的基本概念和原理，并通过实际的设计项目来加深对数字集成电路的理解和应用。
我们需要了解数字电路的基本概念。
数字电路是一种处理数字信号的电路，它由逻辑门和触发器等基本元件构成。
在数字电路中，信号只有两个状态，即高电平和低电平，分别表示1和0。
通过逻辑门的组合和触发器的控制，可以实现各种逻辑运算和存储功能。
在数字集成电路设计课程中，我们将学习如何将逻辑门和触发器等基本元件组合成特定的功能电路。
通过学习与实践，我们将掌握数字电路的设计方法和技巧。
首先，我们需要了解不同类型的逻辑门，如与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等。
然后，我们将学习如何使用这些逻辑门来实现各种逻辑运算，如与运算、或运算、非运算和异或运算等。
在数字集成电路设计课程中，我们还将学习触发器的基本原理和应用。
触发器是一种用于存储和控制信号的元件，它可以实现数据的存储和传输。
通过学习触发器的工作原理和应用，我们将能够设计出各种存储器和时序电路。
在数字集成电路设计课程的实践环节中，我们将完成一系列的设计项目。
这些项目将涉及到数字电路的各个方面，如逻辑门的组合、触发器的应用和时序电路的设计等。
通过这些项目，我们将能够将所学的理论知识应用到实际的电路设计中，并且能够解决实际问题。
数字集成电路设计课程是电子工程专业中一门重要的课程，它涉及到数字电路的基本概念和原理，以及数字电路的设计方法和技巧。
通过学习这门课程，我们将能够掌握数字电路设计的基本知识和技能，并能够应用到实际的电路设计中。
希望通过这门课程的学习，我们能够成为优秀的电子工程师，并为电子科技的发展做出贡献。
数字电路第一讲
数字信号和模拟信号
电 子 电 路 中 的 信 号
模拟信号
随时间连续变化的信号
数字信号
时间和幅度都是离散的
模拟信号：
正弦波信号 u t
锯齿波信号
u t
数字信号：
数字信号 产品数量的统计 数字表盘的读数 数字电路信号： u t
模拟电路与数字电路的区别：
工作任务不同：
模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、 失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入 间的逻辑关系（因果关系）。
四、八进制转换成二进制：
将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。
例 (752.1)O= (111 101 010.001)B
五、二进制转换成十六进制： 因为16进制的基数16=24 ，所以，可将四位二进制 数表示一位16进制数，即 0000～1111 表示 0-F。
六、十六进制转换成二进制： 将每位16进制数展开成四位二进制数，排列 顺序不变即可。
B C D E F 10 11 12 13 14
end
§1.3 不同数制间的转换
一、二进制数转换成十进制数： 常用方法是“按权展开相 加”。
二、十进制数转换成二进制数： 整数部分
小数部分
1. 整数部分
将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数
例如: (63)D==( ? )B
工作奠定必要的基础。
本课程知识、能力要求
----熟悉数字电子技术的有关基本概念、术语；掌握逻辑代数基 本定律和逻函数的公式法化简及卡诺图化简。（第一、二章） ----掌握TTL和CMOS门电路及各种集成触发器的逻辑功能和外特性。 （第三章） ----掌握常用组合逻辑电路的功能及分析方法，学会一般的组合 逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件） （第四章） ----掌握常用的时序电路的功能及分析方法，学会同步计数器的 设计方法。 （第五、六章） ----熟悉常用脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用。 （第十章） ----了解A/D，D/A电路及半导体存储器、可编程逻辑器件的原理 及其应用 （第七、十一章）
数字电路与逻辑设计课程的介绍
《数字电路与逻辑设计》课程介绍《数字电路与逻辑设计》是学习计算机硬件原理与应用知识重要的预备课程，该课程旨在提高学生的计算机硬件应用能力和建立基本的硬件设计理念，是学生学习后续的专业课程，诸如《计算机组成原理》、《微机原理》、《计算机体系结构》《嵌入式系统原理》等重要基础课程。
该课程一般为大班授课，为提高教学质量和效果采取以下教学策略。
（1）利用多媒体技术辅助电子教学。
运用计算机对文本、图形、图像、动画和声音多种媒体信息进行综合处理与控制, 利用PowerPoint软件制作出电子教案对信息进行加工处理, 显示与重放；模拟、仿真与动画技术的应用可以使一些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程生动、形象的显示出来,可以大大增强学生对看不到、摸不着的抽象事物、过程的理解和感受。
这样可以不但彻底的从传统板书绘图中解脱出来,节约了大量时间,而且可游刃有余的组织教学,增大课堂上信息交流量,同时让学生对复杂的内容有了感性的认识,激起了学生的兴趣。
（2）注重教与练的结合。
在教学过程中形成了实用、典型、精练的案例，重点突出，知识体系完备，切切实实拓宽学生的知识面，增大了教学的信息量，提高了学生的创新能力，激发学生的学习热情,开拓学生的思维。
（3）精心设计实验。
该课程是一门基础理论与实际应用相结合的课程，对学生动手能力要求较高，为提高学生对实验的兴趣，我们大量引入活泼生动的教学实例和相关的工程应用设计的教学内容力求接近工程实践，又带有一定的趣味性和启发性，让学生知道如何将学到的知识点应用到工程实践中。
并且将EDA工具(Multisim、Quartus II、ISE Fundation、ispLEVER)和现代数字设计方法引入实验中，让学生可以通过观察仿真结果,轻松的理解比较抽象的理论知识,使抽象电路设计在学生的头脑中形成清晰的印象。
同时我们注意教学内容方面的改革。
（1）通过了解市场需求、社会前沿技术,在经典内容的基础之上,把新技术和新内容不断地注入到课程中。
大学课程数电模电全称
大学课程：数字电路与模拟电路综合介绍一、课程简介大学课程《数字电路与模拟电路》是计算机工程、电子工程等专业的重要基础课程之一。
本门课程主要涉及数字电路和模拟电路两个方面的内容，是培养学生电子电路设计能力和理论基础的重要途径之一。
本文将综合介绍数字电路与模拟电路的相关知识。
二、数字电路1.数字电路的基本概念数字电路是由各种逻辑门组成的，能进行逻辑运算和储存信息的电路。
它是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信等领域。
数字电路的基本元件包括与门、或门、非门等逻辑门。
2.逻辑门电路的设计和分析介绍了常见逻辑门的特点、真值表和逻辑表达式，以及逻辑门之间的级联和并联组成更复杂的电路。
还介绍了用卡诺图进行逻辑电路的简化、多数判断、编码器和译码器的应用等。
3.组合逻辑电路组合逻辑电路的输出只与输入有关，没有记忆功能。
介绍了常见的组合逻辑电路，如加法器、比较器、多路选择器等，并讲解了它们的工作原理和应用。
4.时序逻辑电路时序逻辑电路在组合逻辑电路的基础上增加了存储功能，能够根据外部时钟信号进行状态转换。
介绍了触发器、计数器等常见的时序逻辑电路，并通过示意图和电路图进行详细说明。
三、模拟电路1.模拟电路的基本概念模拟电路是基于模拟信号进行运算和处理的电路。
与数字电路不同，模拟电路可处理连续变化的信号，广泛应用于电子设备中的信号放大、滤波和调节等方面。
2.基本模拟电路元件介绍了常见的模拟电路元件，如电阻、电容、电感等，并讲解了它们的特性和应用。
3.放大电路放大电路是模拟电路中最常见的一种电路，用于放大信号的幅度。
介绍了放大电路的基本原理、常见的放大电路类型（如共射、共基、共集放大电路）、放大电路的频率响应等。
4.滤波电路滤波电路用于对信号进行筛选和滤波，以剔除不需要的频率分量或保留需要的频率分量。
介绍了低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等常见的滤波电路。
四、课程总结大学课程《数字电路与模拟电路》是电子工程和计算机工程等专业的基础课程之一。
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计算机系统结构
计算机组成原理 数字逻辑电路
计算机系统的
软硬件功能分配 计算机系统的 逻辑实现
计算机组成的
物理实现
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课程内容简介(2)
• • • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 数字逻辑基础(数学基础) 逻辑门电路(物理基础) 组合逻辑电路(组合电路基础) 常用组合逻辑功能器件（组合电路应用） 时序逻辑电路(时序电路基础) 常用时序功能器件(时序综合应用) 半导体存储器和可编程逻辑器件(存储) 脉冲信号的产生与整形(数字信号来源) 数模和模数转换（数字信号与模拟信号）
课程要求
• 1、准备两本以上作业本用以完成作业 • 2、及时订正作业中的错误，找出出错原因（希望 看到有出错分析、订正的作业本） • 3、认真听课，积极思考发言，弄懂例题（会时不 时有一些加分问题，直接加到平时成绩中） • 4、对教师有什么建议和意见及时沟通 • 5、根据要求完成实验安排 • 6、Project可做可不做，可1-3人共同完成，供有 兴趣钻研、自学能力强的同学深入学习。完成后 将具备一定的数字电子设计能力，建议实践。 （做得好，加分大大的）
数字逻辑电路与系统设计
电子工
• 重要参考书:蒋立平编 数字电路 兵器工业出版社
几个疑问
这门课是讲什么的?
课程内容简介(1)
数字逻辑电路:是计算机科学硬件体 系最基础的课程之一. 主要介绍: 1.数字逻辑电路分析的基本方法 2.数字逻辑电路设计的基本原理、方 法
“数字逻辑电路”在硬件系列课程中的位置
Project3
• 设计任务 设计制作一个电子定时提醒装置 • 要求 实现简单的定时、记时、提醒功能 • 提交成果 使用MaxplusII或者其他电路设计软件提交电路设计 图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的与设计 电路相关的具有良好人机界面的逻辑仿真模拟
ห้องสมุดไป่ตู้
Project4
• 设计任务 设计制作一个简易出租车计价器模块 • 要求 实现简单里程计价、空闲计价等计价模式 显示价格金额 • 提交成果 使用MaxplusII或者其他电路设计软件提交电路设计 图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的与设计 电路相关的具有良好人机界面的逻辑仿真模拟
6）理解和使用标准的功能组件和部件。
7）在系统级设计时努力把设计费用降到最低，包括也节省自己 的劳务费用。只要满足工程需求就可以了。 8）状态机设计与编程很类似，用这种方法来设计最好。 9）用可编程器件来简化逻辑设计，降低成本，并在最后一分钟 还可以做修改。 10） 避免异步设计，尽量用同步设计，因为目前可靠的自动综 合工具只支持同步设计。等到以后有了更好的异步设计自动综合 工具后再考虑用异步设计。 11）位于不同子系统和外部逻辑之间的不得不用异步接口地方要 明确地标明，并提供可靠的同步手段。 12）发现问题必须及时修改，可以为以后调试节省大量的时间。 所谓：小洞不补，大洞吃苦。
• 设计任务 根据状态合并等的理解,实现机器自动状态合 并算法,并模拟输出结果 • 要求 设计算法和界面,可以使用任何软件开发环境 • 提交成果 程序代码,说明以及成果软件,要求能够实现对 任意输入状态转化产生式进行合并.输出最 简状态,以及合并结果.
Project9
• 设计任务 设计制作一个难度相当于project7-8的数字逻辑软件 模拟 • 要求 选择书本中感兴趣的逻辑过程进行软件模拟实现. 在设计之前需同教师沟通设计的难度,可行性及基本 要求后方可设计实现 • 提交成果 拥有良好交互界面的软件模拟程序.
数字电路
授课教师:余立功
Office:主-605 Tel: 84315641-15(o); 84304696(h) Email:yuligong@
教材与参考书
• 教材：蒋立平主编 业出版社
• 参考书:
Victor P.Nelson 等著Digital Logic Circuit Analysis and Design 清 华大学出版社（英文影印版） Thomas L.Floyd 著Digital Fundamentals (Seventh Edition)科学出 版社 （英文影印版） 阎石编 数字电子技术基础 北京:高等教育出版社 Daniel D.Gajski 数字设计原理(Principles of Digital Design) 北京： 清华大学出版社 王尔乾编 数字逻辑与数字集成电路 清华大学出版社
Project1
• 设计任务 设计制作一个简易的电子表 • 要求 实现简单的记时功能 实现简单的调整时间功能 • 提交成果 使用MaxplusII或者其他电路设计软件提交电路设计 图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的具有良 好人机界面的与设计电路相关的逻辑仿真模拟
Project2
• 设计任务 设计制作一个八音电子琴 • 要求 由键盘输入控制音响，用户可以将自己编制的乐曲 存入电子琴，演奏时选择键盘输入乐曲或者已存 入乐曲 • 提交成果 使用MaxplusII或者其他电路设计软件提交电路设计 图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的与设计 电路相关的具有良好人机界面的逻辑仿真模拟
学习数字设计的要点 ——12点
1）好的工具未必能保证做出好的设计，只是帮助设计师节省 不少精力把工作做得更准确。
2）数字电路具有模拟电路的特性。
3）深入掌握数字设计中哪些模拟特性需要注意，哪些可以忽 略不记。 4）在设计工作的全过程中总是认真地编写说明文档，使自己 和别人都能看懂你的设计。 5）给信号起名时应该与有效电平名联系起来，努力实现点对 点的逻辑设计。
几个疑问
怎么学好数字逻辑电路?
教师建议
1.读懂教材所有例题,多做练习 2.将知识串成线条和脉络(把厚书看薄) 3.理解掌握理论知识(装进大脑) 4.分析和设计简单的数字电路 5.理论联系实际,认真完成实验环节 6.提高：补充自学一些A/D，D/A知识及 深入学习VHDL语言，结合本课程的 内容进行EDA（电子设计自动化）设 计
几个疑问
这门课怎么过啊?
评分方法
• 总评成绩( 期末考试,平时成绩,实验) { 综合成绩 = 期末成绩 * 65% + 平时成绩 * 20%+实验*15%; If (期末成绩*85%+实验*15% > 综合成绩) return 期末成绩*85%+实验*15%; Else return 综合成绩; } 平时成绩 ( 上课, Homework, Project ) { if ( 没有Project成绩 ) return 上课 * 50% + Homework * 50%; else return 上课 * 10% + Project * 90%; }
Project7
• 设计任务 根据对卡诺图和奎恩－麦克拉斯基化简法的 理解,实现自动化简的算法,并模拟输出结果 • 要求 设计算法和界面,可以使用任何软件开发环境 • 提交成果 程序代码,说明以及成果软件,如使用卡诺图， 要求能够实现对6*6以下维的卡诺图的自动 圈画,并按要求输出逻辑表达式
Project8
Project5
• 设计任务 设计制作一个三角函数计算器 • 要求 实现根据输入,输出三角函数的值. • 提交成果 使用MaxplusII、或者其他电路设计软件提交电路设 计图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的与设计 电路相关的具有良好人机界面的逻辑仿真模拟
Project6
• 设计任务 设计制作一个难度相当于project1-5的数字电路设备 • 要求 在设计之前同教师沟通设计的可行性和基本要求后 设计实现 • 提交成果 使用MaxplusII、或者其他电路设计软件提交电路设 计图 提交实物或者使用相应电路设计软件制作的与设计 电路相关的具有良好人机界面的逻辑仿真模拟
几个疑问
这门课有什么用?
课程安排意图
通过这门课，你将: 1.较系统的了解掌握物理元器件同数学逻辑之间的 联系 2.能够分析数字逻辑电路,灵活使用元器件设计实现 一些简单的电器功能 3.它是一门硬件技术基础课，作为专业基础课和必 修课,该课程是后续课程<计算机组成原理>.<计算 机体系结构>等课程的基础.是 “国家2001教学计 划”中—— “组织和体系结构(AR) ”的基本内容. 4.为运用硬件描述语言(VHDL)打基础 5.拿到专业基础课4学分(包含0.5个实验学分)