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《高职高专计算机专业系列教材•C++程序设计实训(配有电子教案)》适合作为高职高专计算机及相关专业“C++程序设计”课程的辅助教材，也可供各类计算机应用人员学习使用。
《数字逻辑与计算机组成原理：从基础到实践》 图书简介 本书旨在为计算机科学与技术、电子信息工程、软件工程等相关专业的学生和从业人员，提供一套全面、深入且注重实践的数字逻辑设计与计算机系统底层原理的学习指南。我们深知，要真正理解现代计算系统的精妙之处，必须从最底层的“0”和“1”开始构建知识体系。本书不仅涵盖了理论基础，更强调将理论知识转化为实际可操作的工程技能。 第一部分：数字系统与逻辑基础——构建计算的基石 本部分是理解一切数字电路和计算机工作方式的起点。我们摒弃了过于抽象的数学推导，转而采用直观的电路模型和实际案例来阐述核心概念。 第一章：二进制世界与数制系统 本章详细介绍了二进制、八进制、十六进制等数制的表示方法、相互转换，以及它们在计算机内部存储和处理信息中的核心地位。重点讲解了补码、原码、反码等有符号数表示法，这是理解CPU如何进行加减运算的关键。我们通过大量的实例分析，确保读者能够熟练掌握计算机算术的基础。 第二章：布尔代数与逻辑门电路 布尔代数是数字系统的数学语言。本章系统地介绍了布尔代数的公理、定理和基本运算规则（与、或、非、异或）。随后，深入讲解了基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现及其真值表。更进一步，我们探讨了逻辑函数的化简方法，包括卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey方法，旨在培养读者设计最经济、最高效逻辑电路的能力。 第三章：组合逻辑电路设计与分析 本章聚焦于那些输出仅依赖于当前输入的逻辑电路。我们将从最基础的编码器、译码器、多路选择器（MUX）和多路分配器（DEMUX）入手，逐步过渡到更复杂的算术逻辑单元（ALU）的基础结构。通过实际的例子，如七段显示器的驱动设计，展示如何将理论转化为实际的硬件功能。 第四章：时序逻辑电路与存储单元 与组合逻辑相对，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于过去的状态。本章详述了基本存储单元，如锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，包括SR, D, JK, T型），重点分析了它们的边沿触发特性和同步/异步操作。随后，我们将这些基本单元组合起来，构建移位寄存器、计数器（异步和同步计数器）以及有限状态机（FSM）的设计方法，这是实现控制逻辑的核心技术。 第二部分：计算机硬件结构——从门到系统的飞跃 在掌握了基本逻辑元件后，本部分将引导读者向上构建一个完整的、可运行的计算机体系结构。 第五章：数据通路与控制单元基础 本章开始构建简化版的CPU模型。首先介绍中央处理器的核心组成部分：寄存器组、算术逻辑单元（ALU）和控制单元。我们详细分析了数据在处理器内部如何流动（数据通路），以及控制单元如何产生时序信号来协调ALU和寄存器的操作。通过指令执行周期的分解，读者可以清晰地看到“程序”是如何在硬件中被解释和执行的。 第六章：指令集架构（ISA）导论 指令集是硬件与软件之间的契约。本章介绍不同类型的指令集设计哲学，重点分析RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的优缺点。我们将设计一套简化的、基于寄存器的指令集，包括数据传输、算术逻辑、控制转移等基本操作码的编码方式，为后续的汇编编程奠定基础。 第七章：存储系统层次结构 现代计算机性能的瓶颈往往在于内存访问速度。本章深入探讨了存储器的层次结构，从速度最快但容量最小的寄存器，到高速缓存（Cache），再到主存储器（RAM），直至大容量的二级存储。我们详细解析了SRAM和DRAM的内部结构，并重点阐述了Cache的工作原理，包括地址映射（直接映射、全关联、组关联）、写操作策略（写直通、写回）以及命中率对系统性能的影响。 第八章：输入/输出（I/O）系统 本章讲解了计算机如何与外部设备进行交互。内容涵盖了I/O编址方式（I/O映射与存储器映射）、中断机制的原理与实现，以及数据传输方式（程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问DMD）。通过理解I/O控制器的设计，读者能够更好地掌握操作系统如何管理外部设备。 第三部分：实践与前沿——从理论到工程的转化 本部分将理论知识与现代EDA工具和FPGA实践相结合，确保学习成果能够转化为实际的工程能力。 第九章：硬件描述语言（VHDL/Verilog）入门 为了设计复杂的数字系统，现代工程师依赖硬件描述语言（HDL）。本章将选择业界主流的Verilog语言作为主要教学工具，从基本语法结构入手，讲解如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑。重点演示如何将前两部分设计的逻辑电路（如计数器、简单的ALU）翻译成可综合的Verilog代码。 第十章：使用FPGA进行系统实现 现场可编程门阵列（FPGA）是实现和验证数字逻辑设计的最佳平台。本章将指导读者完成从逻辑设计、HDL编码、仿真验证到最终的综合、布局布线和在实际FPGA开发板上下载配置的全过程。我们将提供一个完整的实践项目——例如，设计并实现一个简易的MIPS处理器控制单元，让读者亲身体验硬件设计的完整生命周期。 配套资源与学习目标： 本书配有详细的实验指导手册，包含大量基于Logisim（用于逻辑电路仿真）和Vivado/Quartus（用于FPGA设计）的实践练习。完成本书的学习后，读者将能够： 1. 熟练运用布尔代数和逻辑门设计和优化中小型组合与时序逻辑电路。 2. 理解计算机系统的层次结构，掌握CPU、存储器和I/O的基本工作机制。 3. 掌握至少一种主流的硬件描述语言（Verilog/VHDL）进行数字电路设计。 4. 独立使用EDA工具链，将设计的数字系统成功部署到FPGA开发板上进行验证。 本书是为那些希望深入理解计算机“心脏”如何跳动，并渴望将数字设计理论应用于实际硬件产品开发的学习者量身打造的权威指南。
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