课程简介
6.004为数字系统工程导论课程。从基本的MOS晶体管开始，本课程逐步展示了构建一台计算器所需要的各个构件，比如逻辑门、组合电路和时序电路、有限状态机以及最终组成的整个系统。通过介绍一系列设计示例来探讨软硬件的机制。
6.004是所有想了解（并且最终能够设计）数字系统的电气工程与计算机科学的本科生都应该学习的课程。掌握好本课程内容，对于今后学习数字设计、计算机体系结构和系统等课程来说至关重要。在学习本课程内容之前，学生应该熟练使用计算机，并且假定他们都具备有关程序设计语言概念（6.001）和电子学基础（6.002）的基本知识。
问题集和实验练习的目的在于给予学生设计数字系统的实际操作经验。每位学生必须在本学期完成一个逻辑门级的精简指令集计算机（RISC）处理器的设计。在实验室中，可以使用工作站计算机，还可以从授课教师那里获得帮助。可以使用Athena 计算机或者自己家里的计算机来完成作业。在理解课程内容时如有不懂之处，我们鼓励学生向他人请教并且获得帮助，但学生们提交的所有设计和测度数据都必须是他们自己的作品。
学习目标
在学完6.004课程内容时，学生们将能够：
了解抽象在大型数字系统设计过程中所扮演的角色，并且解释当代计算机系统中的主要软硬件抽象概念。
采用延时和吞吐量这类测试指标来分析数字系统的性能。
基于各种不同的数字抽象（比如只读存储器ROM和逻辑阵列、逻辑树、状态机、流水线技术以及总线）来设计简单的硬件系统。
用一组有代表性的组件库来合成数字系统，并且在仿真环境下对该设计进行测试。
了解一个中等复杂程度的数字系统的操作情况，从基于简单的精简指令集计算机（RISC）的运作方式到逻辑门级。学生们必须能够合成、实现和调试该系统中的组件。
体验成为一位有能力的数字系统工程师所需要的技能技巧。
可测度结果
在完成6.004课程过程中，学生们将能够：
当使用静态规则（比如噪声假设等等）来实现简单系统时，指出其中存在的缺陷和限制。
当使用带有异步输入（亚稳定问题）的门控寄存器来实现简单系统时，指出其中存在的缺陷和限制。
当使用流水线处理器（流水线冒险）来实现简单系统时，指出其中存在的缺陷和限制。
当使用针对过程同步（死锁）的控制信号来实现简单系统时，指出其中存在的缺陷和限制。
当使用共享式存储器的多处理器（时序不一致）来设计简单系统时，指出其中存在的缺陷和限制。
描述使用CMOS、ROM或者PLA技术所设计的组合设备的逻辑功能。
从功能规范角度出发，解释使用CMOS、ROM或者PLA技术所设计的组合设备在合成过程中可能发生的问题。
解释如何用组合部件来合成非循环电路。
用组合部件来计算非循环电路的性能特性。
解释并且计算单个钟控时序电路的性能特性。
设计、调试并且测试像算术逻辑单元这类复杂的组合电路。
设计、调试并且测试一个有限状态机的控制器。
采用流水线技术改进组合电路的吞吐量。
了解影响微处理器指令集设计的问题。
根据给定的RISC指令集，完成并且调试一个简单CPU的设计
。
测度一个处理器的存储器访问性能，然后调整高速缓存的设计参数，以便改进其性能。
分析页式虚拟存储器系统的操作。
将简单的C语言程序翻译成机器语言。
在执行过程中抓取存储器快照，从中推演处理器的状态。
先决条件
选修本课程的学生应该熟练使用计算机，并且假定他们已具备程序设计语言概念（C语言或者选修6.001课程）基本知识以及电路基础知识（6.002课程）。
问题集
本课程并没有每周评分批改的问题集。取而代之的是在线式教学指导问题集及其解答。你可以用它们来测试你对课程内容的了解程度。该在线式教学指导使你能够有机会提出你可能会碰到的任何问题，并且在助教的帮助下解答这些问题。
协作规定
作业的目的是为了帮助你了解课程资料而设计的，所以每个人都必须独立完成。你可以从他人那里寻求帮助，但提交的作业一定是自己做的。抄袭或者复制他人的作业或是允许别人抄袭自己的作业都是严重的触犯校规行为，我们会按触犯校规对其进行处罚。我们会对提交到在线核对系统的解答进行抽样检查，看是否有违反协作规定的情形发生。因此，请不要尝试将别人的作业当成自己的作业来交。这样，将会使我们避免伤感。
实验
在本学期的不同时间，将会有7次实验作业。完成每次实验的每一部分的情况，都将计入最后的学期积分。当你登记提交的报告时，自动核对系统将会计入你的分数。值得注意的是，你可以不只一次地在线提交你的实验报告。例如，你可以每完成一部分作业就提交你的报告。在完成每次实验作业之后，你必须提供一些在线实验问题的解答（这与上面提及的教学指导问题不太一样）。
每次实验作业都不可以是零分，而且所有在线式实验问题都必须通过，这是通过这门课程的一个先决条件。缺漏的实验作业（即零分的实验作业）将会导致期末成绩较差。未完成实验作业者，将不会得到“实验任务未完成”的成绩评语。
你可以使用自己的计算机来完成所有实验作业。实验课程中所用的软件是用Java®来编写的，必要时可以在支持JDK 1.3或者更高版本的Java®虚拟机上运行（详细情况请参见“相关资源”部分）。
迟交实验作业的原则是：如果实验报告是在预定期限后提交的，在线式系统会将你的得分减半。所以如果第一次提交迟了，将会得到50%的分数。但是，如果你准时提交了则得15分，然后再迟交一点得25分，那么你所获得的实验总分为20分。需要注意的是，分数是由JSim/BSim报告的，它对实时提交的内容进行检查；你可以查阅自己的在线状态页，以便了解其中有多少分数可以计入你的总成绩。
小测验
总共有5次闭卷小测验，每次小测验的长度均为50分钟。这些问题与在线教学指导问题很相似（也许完全一样！），并且要求你提供简短的书面解答或者解释。在在线教学指导期间，小测验的安排大约是每3个星期进行一次。
为了确保每个人都有一个座位，请在小测验当天参加指定的教学指导课程。如果因不可抗拒因素而无法参加指定的小测验，请在小测验之前与助教联系，看是否还有其他安排方案。在指定的小测验后进行补考的请求不太可能会被接受。
本课程没有期末考试。
评分方式
学期总成绩是由小测验（每次小测验25分，共125分）和7次实验（共75分）的成绩来确定的。此外，通过本课程的一个必要条件是：对于7次实验中的每一次实验，你必须获得一个非零分数，并且必须通过所有在线实验问题。缺漏一次实验成绩，将会导致期末成绩不及格；未完成实验任务者，将不会得到“实验任务未完成”的成绩评语。
一旦按上述规则计算出你的组合分数，就可以按以下方法来给定成绩：
“A”:总分>=155
“B”:125<=总分<155
“C”:105<=总分<125
“D”:85<=总分<105
“F”:漏交实验课程作业，总分低于85分
教师有权根据个案情况为学生给定一个更好的等级，而不只是根据总分来确定等级。
