最新微机原理与应用课程教学大纲Word文件下载.docx
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第一章微型计算机基础
（一）目的与要求
1．了解微型计算机的特点、分类、主要技术指标、系统组成；
2．掌握计算机中的数制及其转换；
3．掌握计算机数据和字符的编码。
（二）教学内容
第一节
1．主要内容
主要概述了微型计算机的发展历史、特点、指标和分类。
2．基本概念和知识点
基本概念：
冯·
诺依曼、莫尔定律、字长、存储容量、位数。
知识点：
1945年，冯·
诺依曼研制了EDVAC计算机，该计算机采用了存储程序方案，开辟了“存储程序自动控制”现代计算机的先河，称为冯·
诺依曼计算机。
目前的计算机基本是基于冯·
诺依曼计算机的模型和原理研制的。
一般把电子计算机的发展分成四个阶段：
电子管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机时代、大规模集成电路计算机时代。
此后，存储器芯片集成度、性能大体上每18个月翻一番，这就是著名的摩尔定律。
3．问题与应用（能力要求）
要求学生了解计算机的历史，了解微型计算机的指标和分类。
第二节
主要介绍了计算机系统的内部结构和软件分类。
裸机、微机系统。
微型计算机是以微处理器芯片为核心，配以存储器、I/O接口、输入/输出设备以及相应的辅助电路而构成的裸机，简称微机。
微机的硬件系统称为裸机，它要配上系统软件才能工作。
要求学生了解计算机硬件系统的组成和软件系统的分类。
第三节
主要介绍了计算机的数制和各种数制的转换方法。
基2码、数制、除2取余法、乘2取整法。
计算机内部的信息分为两大类：
控制信息和数据信息。
对计算机而言，不论是控制命令还是数据信息，它们都要用“0”和“1”两个基本符号（即基2码）来编码表示。
在计算机中使用的是二进制计数。
另外，为便于人们阅读及书写，常常还要用到八进制计数及十六进制计数来表示二进制计数。
而在日常生活中，人们使用的是十进制。
这就涉及到数制的转换问题。
要求学生掌握各种数制的转换方法，特别是十进制、二进制和十六进制之间的相互转换。
第四节
主要介绍了计算机的数值数据和非数值数据的编码方法。
原码、反码、补码、BCD码、ASCII码。
任何数据在计算机中都用二进制表示，而数据又有数值数据和非数值数据两种。
数值数据常用的编码有原码、反码和补码。
由于补码编码有许多优点，因此大多数微机数字与字符采用补码进行编码。
在计算机内部的十进制数的编码通常是BCD码。
对于非数值数据，字符通常用ASCII编码，而汉字则需要两个字节来进行编码。
要求学生掌握数值数据的原码、反码和补码的编码方法，了解BCD码，掌握一些比较特殊的字符的ASCII码值。
（三）课后练习
教材第一章习题：
1.1、1.6、1.7、1.8、1.9、1.10、1.11、1.12。
（四）教学方法与手段
本章教学主要采用课堂讲授的方法。
第二章微处理器结构
1．了解微处理器的发展历史；
2．了解微处理器的一般结构；
3．掌握Intel8086微处理器的功能结构；
4．掌握Intel8086微处理器的内部寄存器。
主要介绍了微处理器的发展历史。
80x86。
1971年美国Intel公司推出的4004微处理器是历史上第一片微处理器，从此，微处理器经历了四代的发展，从4位微处理器发展到现在的64位微处理器。
而同一系列的微处理器是向下兼容的。
了解微处理器的发展历史。
主要介绍微处理器的典型结构，Intel8086微处理器的功能结构及其内部寄存器。
内部总线、ALU、BIU、地址加法器、物理地址、段地址、偏移地址、EU、FLAGS、规则字。
典型的微处理器的结构由三部分组成：
运算器、控制器、寄存器阵列。
8086微处理器内部结构可分为总线接口单元和执行单元。
总线接口单元是8086与存储器和I/O设备之间的接口部件，负责对全部引脚的操作。
8086微处理器是通过地址加法器形成物理地址来对外部进行寻址的。
8086微处理器内部有14各16位寄存器，包括通用寄存器、指针与变址寄存器、段寄存器、指令指针和标志寄存器。
其中CS与IP寄存器配合使用；
SS与SP、BP配合使用。
标志寄存器存放了状态和控制信息。
为了实现规则字的寻址方式，提高计算机速度，8086微处理器利用两个引脚互相配合工作，从而产生了8086系统的存储器结构。
要求学生了解微处理器的通用结构，了解8086微处理器的内部结构，掌握8086物理地址的形成过程，熟悉8086内部寄存器（特别是标志寄存器各个标志位的功能），掌握8086系统的存储器结构。
教材第二章习题：
2.3、2.4、2.5、2.6。
第三章指令系统和寻址方式
1．了解指令系统的概念；
2．掌握8086微处理器汇编指令的寻址方式；
3．掌握8086微处理器的指令系统的各种指令。
主要介绍指令系统的一般概念和格式。
指令系统、操作码、地址码。
程序由指令组成，通常一条指令对应一种基本操作。
一台计算机的指令集合，就是该计算机的指令系统。
每种计算机都有自己的指令系统，彼此互不兼容，但同一系列的计算机的指令系统向上兼容。
指令由操作码字段和地址码字段组成，操作码字段用来说明指令要完成的操作，而地址码字段则用来描述指令的操作对象。
指令有机器指令和汇编指令两种形式。
机器指令由基2码组成，是计算机能直接理解和执行的指令，但这种指令不好记忆、理解和使用。
汇编指令是用助记符来代替基2码的指令，它便于书写、使用。
但计算机需要先把汇编指令翻译成机器指令才能识别和执行。
要求学生了解计算机的指令系统，了解汇编指令的特点。
主要介绍8086微处理器的各种数据寻址方式。
寻址方式、数据寻址、指令寻址、操作数。
寻找和获得操作数、操作数存放地址或指令转移地址的方法称为寻址方式。
8086微处理器的寻址方式分为数据寻址和指令寻址。
计算机执行指令的目的是对指定的操作数进行规定的操作，因此如何获得操作数的存放地址很重要。
8086微处理器里获取操作数和操作结果的存放地址的方法称为寻址方式。
操作数及操作结果存放的地点有：
存放在指令的地址码字段中；
存放在寄存器中；
存放在存储器的数据段、堆栈段或附加数据段中。
对应三种基本寻址方式：
立即寻址方式、寄存器寻址方式和存储器寻址方式。
而存储器寻址方式又可分成直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、寄存器相对寻址方式、基址变址寻址方式和相对基址变址寻址方式。
要求学生掌握8086微处理器汇编语音的各种寻址方式的格式、意义、适用场合。
主要介绍8086微处理器指令系统的各种指令。
数据传送、算术运算、逻辑运算、移位、串、转移。
8086微处理器的指令系统包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、串操作指令、控制转移指令和处理器控制指令。
其中，数据传送指令又可分为通用传送指令、累加器专用传送指令、地址传送指令和标志传送指令；
算术运算指令包括二进制数的运算和十进制数的运算指令；
移位指令按移位方式分为逻辑移位指令、算术移位指令、循环移位指令；
串操作指令包括串传送指令和串比较指令；
控制转移指令包括无条件转移和条件转移指令、子程序调用和返回指令、循环控制指令、中断指令及中断返回指令。
逻辑运算指令与数字逻辑的逻辑计算是对应的，但逻辑运算是按位操作。
要求学生掌握汇编语音中常用的各条指令的意义和使用方法。
教材第三章习题：
3.2、3.3、3.5、3.7、3.8、3.11、3.12。
本章教学主要采用课堂讲授的方法，并通过实验加强本章知识的巩固。
第四章汇编语言程序设计
1．了解汇编语言程序格式；
2．掌握汇编语言的伪指令；
3．掌握汇编程序的完整结构形式；
4．了解汇编语言的上机过程；
5．了解流程图的组成和设计方法；
6．掌握常用的BIOS调用和DOS调用；
7．了解宏汇编，掌握子程序的结构形式与操作；
8．掌握各种程序结构的汇编语言实现方法。
主要介绍汇编语言的程序格式。
源程序、标号。
汇编语言源程序由指令语句和伪指令语句组成。
指令语句和伪指令语句的格式是类似的，由名字、操作码、操作数和注释组成。
要求学生对汇编语句的格式有所了解。
主要介绍汇编语言的伪指令。
伪指令。
伪指令又称为伪操作，它不是在程序运行期间由计算机来执行的，而是在汇编程序对源程序汇编期间由汇编程序处理的。
伪指令不产生相应的机器代码。
伪指令包括定义符号的伪指令、定义数据的伪指令、定义程序开始和结束的伪指令、指令集选择伪指令、地址计数器与对准伪操作，能完成如处理器选择、定义程序模式、定义数据、分配存储区、指示程序结束等功能。
要求学生掌握各种伪指令的意义和使用方法。
第三节
主要介绍汇编程序的完整结构形式。
段定义。
汇编源程序结构具有完整段定义形式。
简化段定义形式，编程时选用哪一种形式，可根据汇编程序版本说明和编程方便来决定。
汇编程序在把源程序转换为目标程序时，必须确定标号和变量的偏移地址，并且需要把有关信息通过目标模块传送给连接程序，以便连接程序把不同的段和模块连接在一起，形成一个可执行程序。
因此，需要用段定义伪操作。
此外，还必须明确段和段寄存器的关系，把段地址装入段寄存器中。
要求学生掌握汇编程序的完整结构，能熟练写出相关的伪操作。
第四节
主要介绍汇编语言的上机过程。
源文件、目标文件、可执行文件。
在计算机上运行汇编语言程序的步骤是：
首先用编辑程序建立.ASM源文件，然后用MASM程序把.ASM文件汇编成.OBJ文件，接着用LINK程序把.OBJ文件连接成.EXE文件，最后用DOS命令直接键入文件名就可执行该程序。
要求学生掌握汇编语言的上机基本技巧，懂得如何编写并最终生成可执行文件。
第五节
主要介绍汇编语言的程序设计方法。
包括：
流程图的组成和设计方法；
常用的BIOS调用和DOS调用；
宏汇编的使用；
子程序的设计；
各种程序结构的设计方法。
流程图、BIOS、宏、子程序、顺序、分支、循环。
流程图使用一些图框表示各种操作，它直观形象，易于理解，可以把程序思路清晰地表达出来，有助于编写正确的程序。
对于程序设计人员，流程图是一种非常有用的工具。
BIOS是IBM-PC机的监控程序，固化于微机主板的ROM中，它的内容主要有系统测试程序、初始化引导程序、I/O设备的基本驱动程序和许多常用程序模块，它们一般以中断服务程序的形式存在。
BIOS调用就是人们借用微机BIOS固有的I/O操作程序来解决自己的问题，由于它以固化在计算机中，人们不必把它写入自己的程序，只需指明位置即可。
BIOS调用时的基本步骤：
设置分功能号、置入口参数、使用中断语句INTn、分析出口参数。
在汇编语言里，除了可以调用BIOS调用之外，还能调用DOS操作系统的中断。
只需使用8086指令系统软中断指令INTn。
当n＝5～1FH时，调用BIOS中断；
当n＝20～3FH时，调用DOS中断。
DOS中断中的INT21H是一个具有调用多种功能的服务程序的软中断指令，称为DOS系统功能调用。
在程序设计中，为了简化程序的设计，将多次重复使用的程序段用宏指令代替。
由宏指令定义的宏指令体在汇编时展开。
也可把具有独立功能的程序段定义为子程序，供其他程序调用，类似于C语言的函数。
所有的程序都由顺序结构、分支结构和循环结构组成。
要求学生了解流程图的组成和设计方法，掌握常用的BIOS调用和DOS调用，了解宏汇编，掌握子程序的结构形式与操作，区分宏汇编和子程序的特点，掌握各种程序结构的汇编语言实现方法。
（三）实践环节与课后练习
实践环节：
实验1——DOS功能调用；
实验2——子程序的编写。
课后练习：
教材第四章习题：
4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.9、4.10、4.12、4.14。
第五章微处理器总线时序和系统总线
1．了解微处理器的性能指标；
2．掌握8086微处理器的引脚功能、系统配置；
3．熟悉8086微处理器的基本时序；
4．了解微机的系统总线。
主要介绍了描述微处理器的各种性能指标。
主频、地址总线宽度、高速缓存。
微处理器从诞生到今，制造工艺越来越先进，集成度越来越高，内部晶体管数成倍增长。
但微处理器的内部结构仍然由控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分组成，其性能大致反映了它所配置的微机的性能。
要求学生了解微处理器的各项性能指标。
主要介绍8086微处理器的引脚功能、系统配置。
地址总线、数据总线、控制总线、最小方式。
8086微处理器是Intel系列的典型微处理器，其40条引脚信号按功能可分为四部分——地址总线、数据总线、控制总线以及其他（时钟和电源）。
地址总线是用于确定CPU要访问的内存单元（或I/O端口）的地址信号；
数据总线用于在CPU和内存储器（或I/O设备）之间交换信息；
控制总线用于传输CPU送到其他部件的控制命令。
当8086微处理器工作于最小方式时，可构成小型的单处理机系统，这时，8086微处理器可通过地址锁存器和数据收发器和存储器、I/O接口通信。
要求学生熟练掌握8086微处理器各引脚的意义和使用方法，掌握8086工作在最小方式下的系统配置方法。
主要介绍8086微处理器的基本时序。
时钟周期、指令周期、总线周期。
计算机的工作是在时钟脉冲的统一控制下，一个一个节拍地实现的。
时钟脉冲的重复周期称为时钟周期。
每条指令的执行由取指令、译码和执行等操作组成，执行一条指令所需要的时间称为指令周期。
8086与外部交换信息是通过总线进行的，CPU的每一个这种信息输入、输出过程需要的时间称为总线周期。
8086CPU的操作分为内操作和外操作。
外操作是系统对CPU的控制或CPU对系统的控制，主要有：
存储器读/写、I/O端口读/写、中断响应、总线保持、总线请求/允许、复位和启动。
要求学生了解总线周期的特点，掌握总线读操作、总线写操作、中断响应操作、总线保持/响应的周期时序。
主要介绍微机的系统总线。
内总线、外总线、片总线。
总线是用来连接各部件的一组通信线。
微机总线可分为：
片总线、内总线和外总线。
内总线即系统总线，是微机系统中各插件之间信息传输的通路，分为数据总线、地址总线、控制总线。
总线完成一次数据传输要经历四个阶段：
申请占用总线、寻址、数据传输、结束。
总线上的数据传输的方式有：
同步传输、异步传输、半同步传输。
目前，系统总线包括：
PC总线、VL和PCI总线、ISA总线、EISA总线、通用串行总线USB等。
要求学生了解总线的分类和目前各种系统总线的概况。
教材第五章习题：
5.1、5.2、5.4、5.5。
第六章主存储器
1．了解各种类型存储器的引脚和使用方法；
2．掌握CPU和存储器的连接方法；
3．掌握存储器的扩展方法。
主要介绍存储器的一般概念和分类。
半导体存储器、ROM、RAM。
存储器是计算机中用于存储信息的部件。
半导体存储器可分为随机存取存储器（简称RAM）和只读存储器（简称ROM）。
要求学生了解存储器的分类和主要技术指标。
主要介绍随机存储器的工作原理和典型芯片。
SRAM、DRAM。
RAM可分为SRAM和DRAM两种。
SRAM不需要刷新电路，但集成度较低，功耗较大，典型SRAM芯片有Intel6116、6264、62256等；
DRAM集成度高，功耗低，但需要刷新，典型的DRAM是Intel2164A。
要求学生了解SRAM和DRAM的工作原理，掌握典型RAM芯片的引脚功能。
主要介绍只读存储器的工作原理和典型芯片。
掩膜ROM、EPROM、EEPROM。
只读存储器ROM的信息在使用时是不能改变的，只能读出，不能写入，一般存放固定程序。
ROM大致分为：
掩膜ROM在制成后就不能修改。
EPROM可利用紫外线擦除器进行擦除改写，典型EPROM芯片有2716、2732等。
EEPROM是电可擦可编程的，速度快，改写方便，典型的EEPROM有Intel2816。
要求学生了解各种ROM的工作原理，掌握典型ROM芯片的引脚功能。
4．主要内容
主要介绍CPU与存储器的连接方法和存储器的扩展方法。
5．基本概念和知识点
地址译码器、位扩展、容量扩展。
CPU与存储器的连接通常通过地址译码器74LS138完成。
存储器扩展可分为位扩展和容量扩展，通常也要利用地址译码器来实现。
6．问题与应用（能力要求）
要求学生掌握地址译码器的使用方法，能利用地址译码器实现CPU与存储器的连接，实现存储器的扩展。
实验3——I/O地址译码器实验。
教材第六章习题：
6.1、6.2、6.6、6.7、6.8、6.9。
第九章定时/计数接口电路
1．了解定时/计数的概念；
2．掌握可编程定时/计数器Intel8253的内部结构、引脚和使用方法。
主要介绍定时/计数的基本概念。
软件定时、硬件定时。
定时/计数就是通过硬件或软件方法产生时间基准，用于实现系统的定时、延时等控制需求。
定时的实现方法有：
软件定时、纯硬件定时和可编程硬件定时/计数器。
软件定时会完全占用CPU的时间，降低CPU的利用率。
纯硬件定时条件不方便。
因此常用可编程硬件定时/计数器实现定时。
要求学生了解定时的概念和各种定时实现方法的特点。
主要介绍可编程定时/计数器Intel8253。
分频器、方波发生器。
Intel8253拥有3个独立的16位计数器，可进行二进制或BCD码计数。
它有六中工作方式：
方式0～方式5。
一旦CPU通过Intel8253的控制端口写入控制字，即可令其计数器进行计数。
要求学生掌握可编程定时/计数器Intel8253的内部结构、引脚，掌握Intel8253的6种工作方式，掌握其编程和使用方法。
实验4——可编程定时器/计数器。
教材第九章习题：
9.2、9.7、9.8、9.9。
第十章并行和串
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