本书是为计算机相关专业开设的数字逻辑和计算机组成原理两门课程的实践教学而编写的实验教程。本书共分为3篇。第1篇是Proteus软件简介。第2篇是数字逻辑实验，包括组合逻辑电路的分析与设计,并行加法器、译码器、数据选择器应用实验,模8计数器、序列检测器设计,集成二进制计数器、移位寄存器应用设计,汽车尾灯控制器设计,交通信号灯电路设计等实验内容及数字逻辑课程设计。第3篇是计算机组成原理实验，包括运算器实验、总线与寄存器实验、存储器实验、数据通路实验、微程序控制单元实验等实验内容及计算机组成原理课程设计。实验内容编排由浅入深、由简单到复杂，既有基础性实验，又有综合性实验，同时将虚拟仿真软件Proteus引入实验项目中，在Proteus环境中进行实验项目的分析与设计。学生只需一台电脑就可在任何时间和地点完成书中的每一个仿真实验，操作简单、方便。本书附录部分给出了实验相关芯片的介绍。 本书可作为普通高等院校计算机类、信息类、大数据科学与技术类、物联网类等专业的数字逻辑与计算机组成原理实验课程的教材，也可供工程技术人员参考。

基于Proteus软件设计的数字逻辑和计算机组成原理实验项目，在设计的知识点上具有递进的关系。数字逻辑是计算机组成原理前序课程，数字逻辑实验是做的芯片级的实验，计算机组成原理实验是做的部件级的实验。每门课程既有各自的基本实验项目和综合的课程设计实验，又有相互的知识依赖和递进的关系。依托可持续的实践教学模式，学生在完成数字逻辑各实验项目后，其数字逻辑基础实验、课程设计的成品可以作为后续计算机组成原理中部分模块继续使用，承前启后，遥相呼应。

数字逻辑和计算机组成原理是计算机科学与技术、软件工程等计算机相关专业的偏硬件的基础核心课程。本书是针对这两门课程的实践教学而编写的实验教程，并运用Proteus仿真技术和实际案例来辅助这两门课程的理论教学，旨在为学生提供一个更加直观、高效且贴近实际工程的学习、实践环境，让学生在理论学习的同时，能够通过实践操作加深对知识点的理解和掌握。 全书分为三篇，各篇紧密相连、层层递进，共同构建起一个完整的知识体系。 第1篇为Proteus软件简介。Proteus作为一款强大的电路仿真软件，在现代电子电路教学和实验中发挥着重要作用。本部分详细介绍了如何使用Proteus创建工程、绘制电路图以及使用虚拟仪器等各类功能。Proteus所提供的元器件、连接线路等与传统的数字电路实验硬件高度对应，学生在学习过程中能够以软件仿真方式直观地对硬件原理图进行调试、仿真运行，进而验证整个设计的功能。这种方式在很大程度上取代了传统的实验箱教学功能，既不受时间和空间的限制，又能有效提高教学效率，极大地加深了学生对数字逻辑电路和计算机组成原理主要知识点的认识与理解。 第2篇聚焦于数字逻辑实验。书中实验一和实验二剖析了数字逻辑中基本逻辑门的特性和组合逻辑电路的设计原理，这是构建复杂数字系统的基石。通过详细讲解基本逻辑门和中规模组合逻辑部件的内部机制以及组合逻辑电路的分析与设计方法，让学生从底层原理出发，理解数字逻辑的本质以及实践组合逻辑电路的设计方法。实验三和实验四共同关注时序逻辑电路实验，这一板块聚焦于各类触发器的工作机制，以及计数器、寄存器的设计与实现。时序逻辑作为数字电路中的重要组成部分，其特性和应用与实际电子设备息息相关。通过对触发器、计数器和寄存器实验的学习，学生能够深入理解时序电路的工作规律，为后续深入学习计算机组成原理打下坚实基础。实验五至实验六进一步拓展了数字逻辑的综合应用实验。 数字逻辑课程设计则以一个基本的算术逻辑运算器电路的设计为载体，引导学生在课程设计的实践中熟练运用所学的数字逻辑知识，积极思考，分析设计并实现一个基本的运算器。这种基于项目的学习方式，能够激发学生的兴趣和创造力，培养学生解决实际问题的能力，使学生真正将理论知识转化为实际技能。 第3篇围绕计算机组成原理实验课程展开，深入探讨计算机核心部件的设计与实现。实验一详细介绍计算机运算器设计实验，研究算术逻辑单元（ALU）的工作原理和设计方法。运算器作为计算机五大基本部件之一，是计算机进行数据处理和运算的核心，通过这一实验的学习，学生能够理解基本的计算机运算器的组成。实验二聚焦于总线与寄存器实验，使学生能够理解数据的寄存和多个部件连接总线，如何分时共享总线数据。实验三深入探讨存储器的设计。存储器在计算机系统中扮演着至关重要的角色，掌握其原理和设计方法能为理解大容量的存储系统的工作原理和设计打下基础。实验四介绍数据通路，指导学生将运算器、存储器、寄存器等电路连接，构建计算机主机内的基本数据运行通路，控制运算器、寄存器、存储器之间的数据存储与传输，并手工拨动开关执行一段机器指令程序，从而让学生深入理解控制信号在计算机指令中的作用，为后续控制器的学习打下基础。实验五关注微程序控制单元实验，让学生亲自完成微指令的写入读出操作，重点理解微程序地址转移的实现机制。微程序控制器是计算机指令执行的核心控制部件，掌握其原理和设计方法是深入理解计算机控制器的关键。 计算机组成原理课程设计是对前面所学知识的综合应用。在学生掌握各实验子部件功能的基础上，设计并实现能自动运行的一台模型计算机。学生需要精心设计模型计算机的硬件电路、数据通路、时序和编制微指令，并在模型机上成功运行一段机器指令程序。这一过程不仅能加深学生对计算机组成的理解，更能培养学生综合运用知识解决复杂问题的能力。 书中涵盖的实验项目丰富多样，理论与实践紧密结合。各院校可根据自身的教学规划和学生的实际情况，有针对性地选取教学内容。例如，对于涉及复杂集成电路设计的实验，鉴于其对数字电路基础要求较高，可将本书作为拓展性学习资料，供学有余力的学生深入探索；学习计算机组成相关课程的学生，通过第3篇的学习，则能够构建起对计算机核心部件的完整认知，为进一步学习计算机专业知识奠定基础。 希望本书能够为广大师生提供有益的帮助，为推动数字逻辑与计算机组成原理课程教学质量的提升贡献力量。我们期待本书能成为您教学与学习过程中的得力伙伴，助力您在这两门学科的探索之路上不断前行、收获更多知识。 祝愿每一位读者在使用本书过程中都能学有所成、学有所用！

章勤，原华中科技大学教授，现文华学院教授。主讲数字电路与逻辑设计，计算机组成原理，微机接口技术等课程。主持863重点项目中国教育科研网格计划典型应用示范；*十五211工程公共服务体系建设项目，图像处理网格应用平台建设；国家发改委CNGI专项基于IPv6的大规模高性能网格应用（子项目：基于IPv6的医学图像处理网格应用）；863重大专项课题基于网格的数字化医疗决策支持系统等等。参加*精品课程《数字电路与数字逻辑》课程建设。获得*科技进步一等奖1项，湖北省科技进步一等奖1项；湖北省科技进步二等奖1项。获得国家技术发明专利7项、软件著作版权4项，发表学术论文20余篇。

第1篇 Proteus软件简介（1） 1.1 Proteus概述（1） 1.2 Proteus软件的编辑环境（2） 1.3 Proteus ISIS菜单栏简介（7） 1.4 设计过程简介（11） 1.5 电路原理图的设计方法和步骤（12） 1.6 Proteus 8.15的电子仿真工具（18） 1.7 层次原理图设计（21）第2篇 数字逻辑（23） 实验一 组合逻辑电路的分析与设计（23） 实验二 并行加法器、译码器、数据选择器应用实验（29） 实验三 模8计数器、序列检测器设计（38） 实验四 集成二进制计数器、移位寄存器应用设计（49） 实验五 汽车尾灯控制器设计（59） 实验六 交通信号灯电路设计（64） 数字逻辑课程设计（71）第3篇 计算机组成原理实验（81） 实验一 运算器实验（81） 实验二 总线与寄存器实验（88） 实验三 存储器实验（94） 实验四 数据通路实验（99） 实验五 微程序控制单元实验（110） 计算机组成原理课程设计（121）附录 实验相关芯片介绍（132）参考文献（145）