微机课程教学标准.docx

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微机课程教学标准

《微型计算机原理与接口技术》

课程教学标准

第一部分：

课程性质、课程目标与教学要求

《微型计算机原理与接口技术》课程，是物理与光电信息科技学院应用电子技术、电子信息工程专业的必修课程，物理教育、光信息工程专业的选修课程。

微型计算机技术的发展十分迅速，代表微型计算机技术发展的微处理器快速更新换代，新知识、新技术的不断涌现，以及微型计算机技术的广泛应用，伴随着微型计算机技术应用的深入，要求计算机、网络工程、光/电子及信息技术等相关专业人员不仅要掌握计算机软件的技术与应用，还必需掌握计算机硬件方面的技术与硬件开发应用能力，以适应社会发展的要求。

我们可以看到，现在无论是从事计算机应用、光/电子信息工程、通信工程、网络工程、电气工程及自动化等等众多方面的理论研究还是从事工程实践，都离不开计算机技术。

因而在本科阶段打下微型计算机原理和应用方面的坚实基础是非常重要的。

《微型计算机原理与接口技术》课程目标旨在促进学习者深入了解微型计算机的组成、工作原理及应用技术。

课程以8086CPU为典型机作背景组织教学，通过介绍8086微处理器的逻辑结构、工作模式、指令系统、汇编语言、微机I/O接口的基本概念、8255、8253、8259、8237等常用接口芯片的应用技术，使学习者较熟练地掌握汇编语言的基本编程方法与设计技巧，掌握微机接口的基本概念、基本知识、基本原理和基本方法和技术。

培养与提高学习者的软、硬件的设计能力以及解决实际问题的动手能力、阅读微型计算机硬件技术资料的能力，并为其它后续课程奠定微机硬件基础。

《微型计算机原理与接口技术》课程是应用基础性学科，在内容上与计算机应用技术基础、数字电子技术、计算机高级语言等有关联。

所以，学习本课程必须要先学习《计算机应用技术基础》、《模拟电子线路》、《数字电路与数字逻辑》、《计算机高级语言》等一些基础与专业基础课程。

第二部分：

关于教材与学习参考书的建议

本课程拟采用西安电子科技大学出版社2003年7月出版的、由王忠民等编著的（面向21世纪高等学校计算机类专业系列教材）《微型计算机原理》；清华大学出版社2001年6月出版的、由郑学坚等编著的（新世纪计算机基础教育丛书）《微型计算机原理及应用（第三版）》为本课程的主教材。

为了更好地理解和学习课程内容，建议学习者可以进一步阅读以下参考书：

1、吴秀清，周荷琴编著：

《微型计算机原理与接口技术》，中国科学技术大学出版社，2001年版

2、冯博琴主编，吴宁等编著：

高等学校计算机基础教育教材精选《微型计算机原理与接口技术》，清华大学出版社，2002年版

3、（美）BarryB.Brey编著，金惠华等译：

国外计算机科学教材系列《INTEL微处理器结构、编程与接口（第六版）》，电子工业出版社，2004年版

4、沈美明，温冬婵编著：

清华大学计算机系列教材《80×86汇编语言程序设计》，清华大学出版社，2001年版

5、（英）PeterAbel编著，沈美明等译：

国外著名高等院校信息科学与技术优秀教材《IBMPC汇编语言程序设计（第五版）》，人民邮电出版社，2002年版

第三部分：

课程教学内容纲要

第一章微型计算机系统导论

本章简要介绍微型计算机的发展历史；主要介绍微型计算机的硬件系统的组成，三总线结构（地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）以及组成计算机的五大部件（微处理器、控制器、存储器、输入输出设备）；介绍软件在计算机系统中的作用；通过在模型机上运行一个简单程序说明计算机的工作过程。

通过本章的学习，应对微型计算机的基本概念、基本组成及工作过程有一个基本的了解，建立微型计算机的整体概念。

一、微型计算机系统的组成

微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为核心，配合存储器、输入和输出接口电路等所组成的计算机。

微型计算机系统（MicrocomputerSystem）是指以微型计算机为主，配以相应的外围设备、电源系统和辅助电路以及控制、管理计算机工作的软件系统所组成的系统。

（一）微型计算机软件系统

计算机软件是指为了管理、维护计算机以及为了完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和。

它是计算机系统不可缺少的组成部分。

包括系统软件和应用软件。

1、系统软件。

包括操作系统OS和应用软件。

其特点是不需要用户干预，为其它程序的开发、调试以及运行等建立良好环境的软件。

2、应用软件。

指为了完成用户的某种特定任务而编写的各种程序集。

（二）微型计算机硬件系统

1、冯·诺依曼体系结构。

信息的二进制编码；程序与数据的存储；由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机硬件系统。

2、总线与总线结构。

总线与总线的公用性概念；三总线结构：

地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB。

以总线为信息传递的主干线，各部件挂接的电路结构。

3、微处理器。

包含运算器、控制器和寄存器阵列等电路的集成电路芯片。

它是微型计算机的核心，由它担当微型计算机的中央处理单元CPU（CentralProcessingUnit）。

初步了解微处理器的组成结构和基本功能，为第3章深入学习做好准备。

4、存储器。

介绍主（内）存储器的地址概念、存储器的工作原理、分类和存储的信息单位。

为第6章深入学习做好准备。

5、I/O接口与输入输出设备。

初步了解I/O接口概念、I/O接口的必要性和在输入输出中的地位。

二、微型计算机工作过程

通过模型机了解指令--程序在系统中的地位；指令由操作码和操作数组成；指令指针IP（或PC）的作用；指令的分阶段执行过程。

通过本章学习，应对微型计算机的基本概念、基本组成及工作过程有一个基本的了解，建立微型计算机的整体概念。

第二章计算机中的数制和编码

本章内容教学任务完成后，学习者应当能够理解计算机中的信息编码：

二进制数、机器数与真值、编码与编码的转换关系。

掌握不同进制数的表示与转换，原码、反码、补码、BCD码和ASC码用途、计算与转换。

初步了解浮点数。

一、数的表示与运算

1、进制数。

十进制（Decimal）、二进制数（Binary）、十六进制数（Hexadecimal）及任意进制数计数法中的基数与权，各进制间的转换关系。

2、进制数的算术与逻辑运算。

特别注意二进制数（或十六进制数）的运算，掌握“与”、“或”、“异或”运算的位屏蔽、位置位和位取反特性。

3、机器数与真值。

在机器中数的编码（机器数）应包含了数的符号和数值大小，机器数有原码、反码、补码等表示法，尽管一个数的机器数形式可以不同，但其符号和大小是唯一的。

理解补码运算中的自然丢失、溢出判断、减法运算的加法实现。

掌握机器数与真值以及各种码之间的转换关系。

二、信息编码

计算机中使用的信息编码有许多，最基本的有二进制编码的十进制数--BCD码（BinaryCodedDecimal）和ASCⅡ字符编码（AmericanStandartCodeforInformationInterchange）。

虽然微机内所有的的信息都采用二进制编码，但人们却习惯于使用十进制，于是把十进制的每个基数（0—9）用4位二进制码的组合来表示，这就是BCD码。

1、BCD码。

BCD存储时分为压缩和非压缩存储。

压缩型BCD码用一个字节存放两位十进制数；非压缩型用一个字节存放一位十进制数，而且一位十进制数总是存放在字节的低4位，高4位为0000。

BCD码与十进制数间可以直接转换，但与其它进制不能直接转换。

BCD码与二进制数一样也可以表示成十六进制形式。

2、ASCⅡ字符编码。

采用7位二进制代码来对字符进行编码，7位ASCII码能表示27=128种不同的字符，其中包括数码（09），英文大、小写字母，标点符号及控制字符等。

二、数的定点与浮点表示

1、定点表示。

指小数点在数中的位置是固定的。

通常将数据表示成纯小数或纯整数形式

2、浮点表示。

指小数点在数中的位置是浮动的。

浮点数的精度由数符、尾数表示，数量级由阶符、阶码表示。

具有较大的数值表达能力。

第三章80×86微处理器

微处理器MPU是微型机的核心电路。

本章重点掌握8086/8088微处理器MPU的内部结构、寄存器结构、引脚功能以及存储器管理；了解具有代表性的Intel主流CPU系列的最新技术发展方向，从应用角度了解80×86系列微处理器内部寄存器结构和使用方法、80×86实方式、保护方式和虚拟86方式的存储器管理方式、从80286~PentiumCPU的内部结构特点。

一、8086/8088微处理器结构

1、8086/8088内部结构。

8086是一个二级流水线的CPU。

一级为总线接口单元BIU，它功能是负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送；一级为执行单元EU，它不与处理器外部直接相连，它的功能只是负责执行指令。

2、BIU由指令队列、段寄存器、指针寄存器IP、20位地址加法器等到电路组成。

由于8086CPU的指针寄存器只有16位，因此采用把1M地址空间进行分段的方法，每段64K，使得使用16位指针寄存器就能访问段内的任一单元。

于是就有了物理地址和逻辑地址概念和变换关系。

3、EU由16位算术逻辑单元（ALU）、标志寄存器FLAGS、4个可拆分的16位通用寄存器AX、BX、CX、DX和4个16位指针与变址寄存器SP、BP与SI、DI及EU控制电路组成。

二、总线周期与引脚信号及其功能

1、8086/8088CPU在与存储器或I/O端口交换数据时需要启动一个由4个时钟周期组成总线周期。

在一个总线周期内CPU完成一个基本操作动作。

按照基本操作动作的信号组合关系和结果的不同，总线周期可分为存储器读、I/O端口读、存储器写、I/O端口写数据总线周期以及复位、暂停等。

READY信号可以通过插入等待时钟的方法延长总线周期，这使得CPU可以与不同速度的低速部件连接。

2、8086CPU引脚按功能可分为：

系统信号引脚，包括电源、地线、时钟线；地址/数据信号引脚以及控制信号引脚。

控制信号引脚在最大方式与最小方式时定义不同，因此有最大与最小两种系统连接。

3、最小方式，即单处理器方式，它适用于较小规模的微机系统。

在此方式下，全部控制信号由CPU提供；最大方式，即多处理器方式，CPU发出的控制信号采用编码方式，需用总线控制器8288进行译码产生系统总线控制信号和总线命令信号。

在多处理器系统中，由于系统资源共享所需的调度要用到总线仲裁器。

三、8086/8088存储器和I/O组织

1、存储空间分段的硬件原因是20位物理地址，可寻址空间为220=1M个存储单元，所有地址寄存器长度只有16位，16位长地址可寻址范围为216=64K个存储单元。

2、8086/8088段寄存器长16位，用于存放段首地址的高16位，即把220=1M空间分成了216=64K个段，逻辑段存在大量重叠。

有物理地址和逻辑地址的不同表示和两者间的对应关系，物理地址的唯一性以及与逻辑地址的一对多关系。

3、存储器字节编址概念，字节、字、块单元及其地址概念。

16位存储器组织采用奇偶地址存储模块分别连接16位总线的高8位和低8位，这使得只有字单元与16位总线是对准的，这样的单元只要一个总线周期就可完成访问操作。

四、从80286到Pentium系列的技术发展

1、寄存器扩展到32位。

存储器管理机从8086的实地址方式（简称实方式）增加到80286的保护虚地址方式（简称保护方式）、到80386及其以后的CPU的虚拟8086方式。

2、从80286~PentiumCPU的内部结构特点。

第四章80×86指令系统

本章是本课程中软件部分的基础，很好地掌握好本章内容是后续进一步学习的关键。

要求重点掌握指令格式和寻址方式、8086指令系统，包括数据传送类、数据操作类、串指令、控制类和处理机控制类指令。

了解8086新增寻址方式、增强与新增加的指令。

一、指令的寻址方式

1、数据的寻址方式包括立即数寻址方式、寄存器寻址方式、存储器