选课对象：

1、想把硬件课程学好学精的计算机相关专业学生。

2、想提分的《计算机组成原理》考研党，  欢迎讨论区提问，有问必答！！！

3、对计算机硬件系统内部原理感兴趣的工程技术人员。

      秉承做中学，玩中学的教学理念，大萝卜老师将带领大家从逻辑门开始一步一步构建自己的CPU，帮助同学们学习抽象、晦涩、难懂的计算机硬件系列课程。课程内容受众普及面广，可推广性强，既适合985院校的学生进行复杂的系统能力综合训练，也适合普通应用型高校的学生开展硬件系列课程的单元实验。计算机相关专业同学在学习《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《计算机组织与结构》、《计算机系统结构》时可配套本课程的部分或全部内容进行辅助学习，可大大提升相关课程学习效果。

实验无需任何硬件平台，采用基于JAVA平台的Logisim虚拟仿真软件开展相关实验，可在支持Win、Linux、Mac平台。平台简单易学，一小时即可上手实验，有效突破传统硬件实验对时间、空间的限制，改变实验模式，极大的拓展延长了课外实验时间，大大提升实验效率，特别适合线上线下开展。目前加州伯克利大学CS61C课程，康奈尔大学CS3410课程、杜克大学ECE250D课程均采用该平台进行实验。 

传统实验箱实验可靠性低，调试工作量大，挫败感严重，维护工作量大，在固定的实验场所有限时间内很难完成复杂的设计型实验。FPGA开发板实验采用硬件描述语言进行硬件设计，但学习周期过长，调试难度大，技术水平要求过高；硬件设计程序化导致学生很难建立硬件设计与底层电路的对应关系，硬件设计体会不深。本课程在Logisim虚拟仿真平台上采用原理图方式进行硬件电路设计，不需学习硬件描述语言等课程，平台易学易用，调试方便，原理图构建电路可有效提升学生的硬件思维，延续了数字逻辑课程中的设计方法。

本课程开发的一系列的原创性实验，既体现趣味性，又体现实验难度，让学生在做中学，玩中学。原创的海明、CRC校验码编码流水传输实验、流水乘法器实验、磁盘阵列控制器实验、cache硬件设计实验、MIPS多周期硬布线与微程序控制器设计、MIPS五段流水CPU设计、动态分支预测实验等均是国际国内首创，一个个层次递进，由易到难的实验就犹如游戏中设计精巧的关卡，等待你去通关，不服来战！

通过输入输出接口规范化，测试用例标准化，性能指标数据化，实验测试评分自动化等一系列手段，构建了实验一分钟检测框架，大大提升实验的易检查性。原创的硬件实验自动评测系统，学生可自行检查实验、系统可进行故障记录、自动评分，及时反馈实验结果，大大提升实验效率，为实验提供精准指导，学生自主学习，主动实践，促进实践教学模式的改革。

实践内容紧扣硬件课程理论教学重点难点，努力让枯燥的理论知识在实践中鲜活起来，重知识点的综合应用和评价，学生反馈完成实验知识点想忘都难，真正做到实践教学助力理论教学。将高难度的五段流水CPU设计任务分解为层次递进，由易到难的多个单元实验，跨课程实施，最终集成为完整的CPU，让多门课程衔接更顺畅，在递进的学习过程中让学生养成系统观，有效提升学生计算机系统设计能力。

课程成果从2014年开始逐步应用在我院《数字逻辑》、《逻辑与计算机设计基础》、《计算机组成原理》、《硬件综合训练》、《计算机组成原理课程设计》等课程的实践教学中，受到了广大师生的一致好评，相关实验课堂多次被评为学生最满意课堂，四次获得校优秀课程设计，四次校优秀课程实验，2018年获华中科技大学实验技术成果奖一等奖。先后主办过3次实验教学导教班，来自全国约80所兄弟院校200余教师学习了课程实验教学模式、目前多所院校采用了本课程的相关实验方案。

    通过系列实验，帮助学生提升相关理论课程的学习效果，在层次递进的实验中培养学生的硬件思维，努力使大部分学生达到较高的硬件系统设计水准，有效提升学生计算机系统能力。

    第二章先修课为数字逻辑、其他章节先修课为计算机组成原理、汇编语言设计、C语言程序设计，课程可以配合《操作系统》一起学习，方便大家从软件和硬件两个层次深入理解计算机。

1、主要参考教材

2、其他参考资料

1. George Self(美). EXPLORING DIGITAL LOGIC WITH LOGISIM，2013年.

2. 欧阳星明 溪利亚. 数字电路逻辑设计(第2版) 北京：人民邮电出版社，2016年.  

3. M.Morris Mano(美). 逻辑与计算机设计基础（第4版）.北京：机械工业出版社，2012年. 

4. 秦磊华，吴非，莫正坤.计算机组成原理. 北京：清华大学出版社，2011年.

5. 袁春风. 计算机组成与系统结构. 北京：清华大学出版社，2011年.

6. David A. Patterson(美).计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第5版).北京：机械工业出版社.

7. Randal E. Bryant (美). 深入理解计算机系统（第3版）.北京：机械工业出版社，2016年.

8. 张晨曦，王志英. 计算机系统结构. 高等教育出版社.北京：2008年.

9. David Money Harris(美).数字设计和计算机体系结构（第二版）. 机械工业出版社，2016年. 计计组、数字逻辑、组成原理、系统结构、体系结构、数字电路、数电、接口技术
   

[1]     实验环境：Logisim 2.7.1中文版，java平台，支持Win、Linux、MAC平台，无需任何硬件平台。

[2]     实验资料下载：https://pan.baidu.com/s/13cFXZ5x8auptqzRsRbSpkw