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| 內容簡介： |
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》是数字逻辑计算机组成原理计算机体系结构微机接口等课程的配套实验教材，系统介绍了数字逻辑基础，计算机的组成原理、体系结构及接口技术。全书分4章，共22个实验。第1章是基础的数字逻辑实验，包括触发器与寄存器、逻辑门与算术电路、组合逻辑电路、比较器和仲裁电路、时序逻辑电路；第2章是计算机组成原理实验，从状态机开始，依次论述了CPU主要组成部件（运算器、存储器、微程序控制器和硬布线控制器）的设计与使用；第3章是计算机体系结构实验，介绍了3种主流的CPU架构（微程序、硬布线、流水线），并且给出了堆栈及CPU嵌套中断的硬件实现方法；后，第4章介绍了8种常用的微型计算机接口，并且分别与第3章中的微程序CPU一起，搭建一个完整的微型计算机小系统。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》内容全面，方法新颖：《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验只涉及基本的数字逻辑器件，不需要学习FPGA及EDA设计的知识；《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验可以在虚拟仿真工具Proteus上仿真进行，也适用于实验箱教学模式；《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验都是开放式设计，鼓励学生自己动手设计CPU和计算机系统。《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》是数字逻辑计算机组成原理计算机体系结构微机接口等课程的配套实验教材，系统介绍了数字逻辑基础，计算机的组成原理、体系结构及接口技术。全书分4章，共22个实验。第1章是基础的数字逻辑实验，包括触发器与寄存器、逻辑门与算术电路、组合逻辑电路、比较器和仲裁电路、时序逻辑电路；第2章是计算机组成原理实验，从状态机开始，依次论述了CPU主要组成部件（运算器、存储器、微程序控制器和硬布线控制器）的设计与使用；第3章是计算机体系结构实验，介绍了3种主流的CPU架构（微程序、硬布线、流水线），并且给出了堆栈及CPU嵌套中断的硬件实现方法；后，第4章介绍了8种常用的微型计算机接口，并且分别与第3章中的微程序CPU一起，搭建一个完整的微型计算机小系统。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》内容全面，方法新颖：《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验只涉及基本的数字逻辑器件，不需要学习FPGA及EDA设计的知识；《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验可以在虚拟仿真工具Proteus上仿真进行，也适用于实验箱教学模式；《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》所有实验都是开放式设计，鼓励学生自己动手设计CPU和计算机系统。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》可作为高等院校计算机、软件及电子信息等专业本科生的实验教材，也可供计算机硬件爱好者、创客及工程技术人员参考使用。
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| 關於作者： |
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赖晓铮，华南理工大学计算机科学与工程学院副教授，硕士生导师，计算机组成与体系结构课程负责人，编写教材《计算机组成原理》。主要研究方向：嵌入式系统及物联网技术，承担国家863项目，国家自然科学基金，广东省科技计划项目等多项课题。擅长虚拟仿真教学技术，具有多年的计算机硬件类课程（计算机组成原理、体系结构、嵌入式系统）的实验教学经验。
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| 目錄：
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目 录
出版说明
前言
第1章 数字逻辑实验
1.1 触发器与寄存器实验
1.1.1 实验概述
1.1.2 总线通路
1.1.3 触发器
1.1.4 寄存器
1.1.5 实验步骤
1.1.6 思考题
1.2 逻辑门与算术电路实验
1.2.1 实验概述
1.2.2 逻辑门
1.2.3 算术电路
1.2.4 串行进位加法器
1.2.5 并行进位加法器
1.2.6 实验步骤
1.2.7 思考题
1.3 组合逻辑电路实验
1.3.1 实验概述
1.3.2 译码器
1.3.3 编码器
1.3.4 数据选择器
1.3.5 奇偶校验电路
1.3.6 实验步骤
1.3.7 思考题
1.4 数据比较器和仲裁器电路实验
1.4.1 实验概述
1.4.2 数据比较器
1.4.3 仲裁器
1.4.4 实验步骤
1.4.5 思考题
1.5 时序逻辑电路实验
1.5.1 实验概述
1.5.2 计数器原理
1.5.3 异同步计数器
1.5.4 加法减法计数器
1.5.5 任意进制计数器
1.5.6 电子钟
1.5.7 实验步骤
1.5.8 思考题
第2章 计算机组成原理实验
2.1 状态机实验
2.1.1 实验概述
2.1.2 状态机原理
2.1.3 环形计数器
2.1.4 扭环计数器
2.1.5 状态机示例：交通灯
2.1.6 实验步骤
2.1.7 思考题
2.2 运算器实验
2.2.1 实验概述
2.2.2 算术逻辑运算器74LS181
2.2.3 串行乘法运算
2.2.4 实验步骤
2.2.5 思考题
2.3 存储器实验
2.3.1 实验概述
2.3.2 存储器电路
2.3.3 ROM批量导入数据的技巧
2.3.4 实验步骤
2.3.5 思考题
2.4 微程序控制器实验
2.4.1 实验概述
2.4.2 数据通路
2.4.3 微程序原理
2.4.4 微程序控制器
2.4.5 时序发生器
2.4.6 实验步骤
2.4.7 思考题
2.5 硬布线控制器实验
2.5.1 实验概述
2.5.2 单周期硬布线控制器
2.5.3 多周期硬布线控制器
2.5.4 实验步骤
2.5.5 思考题
第3章 计算机体系结构实验
3.1 微程序CPU实验
3.1.1 实验概述
3.1.2 CPU指令集
3.1.3 微程序CPU架构
3.1.4 时序电路（CLOCK）
3.1.5 微程序控制器（CONTROLLER）
3.1.6 取指及中断处理过程
3.1.7 寄存器及IO操作指令
3.1.8 存储器及堆栈操作指令
3.1.9 跳转系列指令
3.1.10 算术逻辑运算系列指令
3.1.11 实验步骤
3.1.12 思考题
3.2 硬布线CPU实验
3.2.1 实验概述
3.2.2 硬布线CPU架构
3.2.3 硬布线CPU的控制器
3.2.4 硬布线CPU的状态机流程图
3.2.5 实验步骤
3.2.6 思考题
3.3 流水线CPU实验
3.3.1 实验概述
3.3.2 流水线CPU架构
3.3.3 指令流水线及取指（F）阶段
3.3.4 数据通路概述
3.3.5 译码（D）阶段及暂停机制
3.3.6 执行（E）阶段及气泡机制
3.3.7 写回（W）阶段及旁路机制
3.3.8 中断处理过程及中断延迟机制
3.3.9 流水线相关问题
3.3.10 实验步骤
3.3.11 思考题
3.4 嵌套中断CPU实验
3.4.1 实验概述
3.4.2 硬布线堆栈电路
3.4.3 基于硬布线堆栈的嵌套中断CPU
3.4.4 实验步骤
3.4.5 思考题
第4章 微机接口实验
4.1 IO接口扩展实验
4.1.1 实验概述
4.1.2 8255A芯片的结构
4.1.3 8255A芯片的工作方式
4.1.4 CPU 8255A微机系统
4.1.5 实验步骤
4.1.6 思考题
4.2 定时器计数器实验
4.2.1 实验概述
4.2.2 8253A芯片的结构
4.2.3 8253A芯片的工作方式
4.2.4 CPU 8253A微机系统
4.2.5 实验步骤
4.2.6 思考题
4.3 串口通信实验
4.3.1 实验概述
4.3.2 8251A芯片的结构及功能
4.3.3 8251A芯片的工作方式
4.3.4 CPU 8253A 8251A微机系统
4.3.5 实验步骤
4.3.6 思考题
4.4 模-数转换实验
4.4.1 实验概述
4.4.2 ADC0809芯片的结构及工作方式
4.4.3 CPU ADC0809微机系统
4.4.4 实验步骤
4.4.5 思考题
4.5 数-模转换实验
4.5.1 实验概述
4.5.2 DAC0832芯片的结构及工作方式
4.5.3 实验步骤
4.5.4 思考题
4.6 液晶屏显示实验
4.6.1 实验概述
4.6.2 LCD1602液晶芯片的结构
4.6.3 8255芯片的工作方式
4.6.4 CPU LCD1602微机系统
4.6.5 实验步骤
4.6.6 思考题
4.7 中断控制器实验
4.7.1 实验概述
4.7.2 8259芯片的结构
4.7.3 8259A芯片的工作方式
4.7.4 8259A芯片的命令字
4.7.5 8259A
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| 內容試閱：
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前 言
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》主要为数字逻辑计算机组成原理计算机体系结构微机接口等计算机系统类课程的实验和课程设计提供一条不同以往面板插线和可编程逻辑的实验教学路线基于Proteus的虚拟仿真实验教学。
传统的面板插线实验教学方式已经推行了几十年，积累了丰富的实验资源。但是受限于动手能力和实验条件，学生仅能通过在实验箱面板上插线连接去验证实验箱的功能，不可能去改动实验箱硬件，所以学生缺乏动手实践的机会。而且实验过程的插拔线操作烦琐，实验箱损坏率较高。学生耗费大量时间在线缆连接上，枯燥无味，实验效果较差。
新晋的可编程逻辑实验教学方式允许学生运用硬件描述语言在可编程逻辑芯片FPGA上进行数字逻辑实验和CPU设计，灵活度很高，可以实现达到工业级应用标准的复杂CPU架构。但是，学生要有较好的EDA技术基础和硬件描述语言编程实践，才能很好地在FPGA上进行实验，否则无法理解FPGA设计的相关细节。由于专业课程体系的安排，计算机或软件专业的学生很难在计算机组成原理计算机体系结构基础课之前有足够的时间和精力去深入掌握FPGA设计知识。而且，计算机或软件专业亦缺乏对FPGA领域熟悉的老师，需要重新培训。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》力图用简单、直观的方法，使枯燥的计算机系统硬件的基础知识变得直观、形象，让学生方便、快捷地进行数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构实验，而不是追求高、深、难、炫的设计技术，以减轻学生和老师的负担。学生应在掌握了基础的计算机硬件知识之后，在实际需要的时候再学习FPGA技术去指导研发工作，而不是本末倒置，为了做课程实验而去学习FPGA技术，耗费大量时间和精力在实验工具上。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》论述的虚拟仿真实验教学方法，首先继承了传统面板插线实验教学的低门槛特点，即只要掌握基本的数字逻辑概念，不需要深入学习FPGA设计等专业知识，也能在虚拟环境中运用常见的中小逻辑器件积木式设计和搭建CPU ；其次，虚拟仿真实验教学具有跟可编程逻辑实验教学一样的高灵活性特点，即在Proteus虚拟仿真环境中，学生可以从基本数字逻辑器件开始学习，进而验证计算机的组成部件功能，甚至参照主流的CPU体系结构，设计相同指令集而不同硬件架构的CPU。上述低门槛和高灵活性特点的结合，有利于提降低基础课的实验门槛，提高学生对计算机基础课的学习兴趣，增强学生的创新意识，培养动手实践能力。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》设计和搭建的CPU架构都是透明的：硬件可以看见每根导线和每个端口上的电平高低，编程直接采用最底层的机器语言，有利于同学们直观了解CPU内部运作机制，牢固掌握所学的知识。而且，《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》还挑选了常用的计算机IO外设接口，与微程序CPU一起搭建一个完整且最小的微型计算机系统。学生还可以在本书实验的基础上，自己动手移植和搭建硬布线CPU或者流水线CPU的最小微机系统。
《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》的编写得到了Proteus软件中国区代理广州风标电子技术有限公司的大力支持，李垚圣、黄永燊、邓毓峰等同学为《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》的编写付出了辛勤的工作，华南理工大学计算机科学与技术专业2012级、2013级、2014级的同学们对《基于Proteus的计算机系统实验教程逻辑、组成原理、体系结构、微机接口》提出了大量宝贵的意见，在此对他们表示最诚挚的感谢！
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