微机原理教学大纲.docx
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微机原理教学大纲
物理电子工程学院《微型计算机原理及应用》课程教学大纲
课程编号：
04210094
课程性质：
专业核心课
先修课程：
电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、汇编语言基础、数字逻辑及高级语言程序设计
总学时数：
76
学分：
4
适合专业：
电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业
（一）课程教学目标
微机原理是一门新兴的技术性基础课，是研究以计算机基本结构、内部信息流通和指令系统的基本原理为目的，是计算机控制技术、数控技术等课程的先行课，是学习计算机的基础。
本课程是物理教育和应用电子专业的一门专业技术选修课程。
课程的任务是使学生：
1、初步掌握微型计算机工作原理及接口的特点。
2、初步掌握微型计算机系统组成及接口硬件的特点及使用方法。
3、能够读懂微型计算机系统原理图及简单的接口硬件原理图和相关的控制程序,能够根据要求设计一些常用的较为简单的接口控制线路。
（二）课程的目的与任务
本课程属专业基础课程，具有较强的实践性特点。
课程的开设，旨在培养学生设计微机应用系统的能力、实际动手能力、分析问题和解决问题的能力。
通过该课程的学习，使学生能认识微机的基本组成，掌握微机的工作原理，建立微机系统的整体概念，了解微机及其应用的技术发展，从而具备微机应用系统软硬件开发的初步能力。
通过本课程的学习，要求学生基本掌握计算机中数据的表示方法和运算的基础知识；从应用的角度掌握微型计算机的整体结构、整机工作原理、时序及中断等基本概念。
初步建立起微机系统结构和运行的整体概念是本课程的最基本要求。
通过本课程的学习，要求学生掌握微机系统中主要部件（CPU、内存、I/O接口电路和总线等）的功能及连接方法；微处理器指令及其操作数的寻址方法；微机系统与外设之间I/O信息交换的基本方法；并进一步掌握典型微处理器的指令系统和运用汇编语言进行程序设计基本方法；
掌握常用（可编程）I/O接口电路的性能特点和编程应用方法；了解计算机系统与外部设备的接口技术。
其中，基本掌握典型微处理器的指令系统和运用汇编语言进行程序设计基本方法，是本课程学习的重点，也是难点。
要求通过本课程的学习，能比较熟练地阅读理解典型的汇编语言程序（如30行以下），并能按照一般应用要求编写汇编语言用户程序（约10~20行）。
通过本课程的理论学习和教学实践，应使学生能够运用所学的微机原理基本知识与应用技术，对简单的微机系统进行扩展和开发。
为适应微机应用技术不断发展的形势，本课程应注意培养学生应用微机技术中分析和解决实际问题的能力，为今后进一步深入学习计算机应用技术等课程打下较扎实的理论与实践基础。
（三）理论教学的基本要求
微型计算机的工作原理，对于课程介绍的简化计算机和8086微型计算机的工作原理应比较熟悉，能熟练掌握8086指令系统及中断控制方式，能够用汇编语言设计简单的应用程序。
对于课程介绍的各类接口芯片的功能应比较熟悉，能根据实际需要正确地选择接口芯片，对于给定较为简单的常用接口原理图及接口控制程序，能够读懂该接口电路的作用。
应掌握：
80386、80486微处理器的结构及指令。
DOS系统功能调用。
常用简单接口电路的设计。
通过查资料读懂较为复杂的系统组成原理图、接口原理图及编写相应的控制程序。
（四）教学学时分配数
章次
各章名称
总学时
学时分配
讲课
实验
上机
课外
小计
一
计算机基础知识
2
2
二
微型计算机的基本组成电路
2
2
三
微型计算机的基本工作原理
6
6
四
微处理器
20
20
五
微型计算机的指令系统
8
8
六
微型计算机的程序设计
8
8
七
微型计算机汇编语言及汇编程序
8
8
八
输入/输出接口
8
8
九
中断控制、计数/定时控制、DMA
8
8
十
A/D及D/A转换器
6
6
总计
76
76
（五）大纲内容
第1章计算机基础知识
教学目的与要求：
理解数制的基本概念和在计算机设计与使用中常用的几种数制，掌握二进制与十进制两种数制数制之间的转换方法，认识组成逻辑电路的三种最基本的门电路，掌握基本的逻辑运算的方法及二进制数的基本加减运算。
教学重点：
数制的转换，布尔代数的基本运算，原码、反码及补码的转换。
教学难点：
带符号数的原码、反码与补码，补码加减法中的溢出；微型计算机的基本结构与系统组成。
教学提示：
着重于二进制数值在计算机中的转换和应用
教学内容:
1.1数制：
数制的基与权及数制的转换；
1.2基本逻辑电路：
3种基本逻辑电路；
1.3布尔代数：
“或”“与”“非”及基本运算；
1.4二进制数的运算及其加法电路：
计算机是如何实现加减法运算，加减法电路。
小结：
数制的基本概念和常用的几种数制，二进制与十进制两种数制数制之间的转换，组成逻辑电路的三种最基本的门电路，逻辑运算的方法及二进制数的基本加减运算。
作业：
1.6、1.8
第2章微型计算机的基本电路组成
教学目的与要求：
能对微型计算机中最常见的基本电路部件算术逻辑单元、触发器、寄存器、存储器以及总线结构等的名称、作用及电路原理有一个简单的认识，掌握常见触发器的不同动作，了解触发器、寄存器及存储器之间的关系，掌握常见寄存器的工作原理及电路结构，掌握可控计数器、环型计数器以及程序计数器的基本功能，了解只读存储器和随机存取存储器的区别，理解“地址”在微型计算机中的作用，掌握控制字的意义。
教学重点：
常见寄存器的工作原理及电路结构，三态输出电路的逻辑表，触发器、寄存器及存储器之间的关系，控制字的意义。
教学难点：
触发器：
“RS”“D”“JK”触发器的工作过程；寄存器；三态输出电路；总线结构；存储器。
教学提示：
详细阐明寄存器的工作原理及电路结构，三态输出电路的逻辑表，触发器、寄存器及存储器之间的关系，控制字的意义及其在总线结构中的应用。
教学内容:
2.1算术逻辑单元:
可以进行逻辑运算也可以进行加减法运算；
2.2触发器：
“RS”“D”“JK”触发器的工作过程；
2.3寄存器：
缓冲、移位寄存器、计数器、累加器的工作原理；
2.4三态输出电路：
三态门的工作原理及其作用；
2.5总线结构：
总线结构如何实现数据的传送；
2.6存储器：
只读与随机存储器的材料构成与工作原理的不同。
小结：
微型计算机中最常见的基本电路部件算术逻辑单元、触发器、寄存器、存储器以及总线结构，触发器、寄存器及存储器之间的关系，常见寄存器的工作原理及电路结构，可控计数器、环型计数器以及程序计数器的基本功能，只读存储器和随机存取存储器的区别，“地址”在微型计算机中的作用，控制字的意义。
作业：
2.6、2.12
第3章微型计算机的基本工作原理
教学目的与要求：
了解程序计数器PC的内容的意义，掌握程序设计的基本步骤，掌握机器周期、取指周期和执行周期的概念，掌握控制部件包括的主要环节以及它们各自的用处，掌握子程序计数器的作用，掌握程序及数据的输入，了解控制部件的扩展方法，了解流水线技术、高速缓冲存储器以及虚拟存储器技术。
教学重点：
执行指令的例行程序，程序设计的步骤。
教学难点：
控制部件：
环形计数器、指令译码器、控制矩阵；现代技术在微型计算机中的应用：
流水线技术、高速缓冲存储器、虚拟存储器。
教学提示：
详细阐明执行指令例行程序，程序设计的步骤，控制部件；现代技术在微型计算机中的应用；流水线技术、高速缓冲存储器、虚拟存储器。
教学内容:
3.1微型计算机结构简化形式：
简化形式的各个部件的构成及工作原理；
3.2指令系统：
5条基本指令的所执行的命令；
3.3程序设计：
程序设计的基本步骤；
3.4执行指令的例行程序：
例行程序的取指与执行；
3.5控制部件：
环形计数器、指令译码器、控制矩阵、；
3.6微型计算机功能的扩展：
对于硬件及软件指令数的扩展；
3.7初级程序的设计举例：
了解基本指令的使用及简单的算法程序；
3.8控制部件的扩展：
主要是控制矩阵的扩展；
3.9现代技术在微型计算机中的应用：
流水线技术、高速缓冲存储器、虚拟存储器。
小结：
程序计数器PC的意义，程序设计的基本步骤，机器周期、取指周期和执行周期的概念，控制部件包括的主要环节以及它们各自的用处，子程序计数器的作用，程序及数据的输入，控制部件的扩展方法，流水线技术、高速缓冲存储器以及虚拟存储器技术。
作业：
3.3、3.6、3.12
第4章16位微处理器
教学目的与要求：
掌握执行部件的功能、基本组成部分及其主要特点，了解8086的标志的分类及其功能；掌握总线接口部件BIU的功能及其各组成部分，了解其基本特点；理解总线接口部件和执行部件的管理原则；掌握存储器分段的方法以及存储器中逻辑地址与物理地址的转换方法；了解和掌握总线周期的相关知识；掌握8086/8088的两种工作模式；了解8086的几种基本操作，掌握中断向量的概念，理解中断向量表的含义，掌握可屏蔽中断的响应过程；掌握8086CPU和8088CPU的异同。
教学重点：
存储器的分段，逻辑地址与物理地址的转换，总线操作，中断操作。
教学难点：
8086/8088CPU的结构：
执行部件、总线接口部件BIU、存储器结构、8086总线的工作周期；8086/8088CPU各引脚的作用与功能、最小工作模式和最大工作模式；8086/8088系统的复位和启动、总线操作、中断操作、最小工作模式下的总线保持、最大工作模式下的读写操作。
教学提示：
详细阐明8086/8088CPU的结构、存储器结构、存储器的分段，逻辑地址与物理地址的转换，总线操作，中断操作。
总线的工作周期；8086/8088CPU各引脚的作用与功能、最小工作模式和最大工作模式；系统的复位和启动、总线操作、中断操作、总线保持、读写操作。
教学内容:
4.116位微处理器概述；
4.28086/8088CPU的结构：
执行部件、总线接口部件BIU、存储器结构、8086总线的工作周期；
4.38086/8088CPU的引脚信号和工作模式：
各引脚的作用与功能、最小工作模式和最大工作模式；
4.48086/8088的主要操作功能：
系统的复位和启动、总线操作、中断操作、最小工作模式下的总线保持、最大工作模式下的读写操作。
小结：
掌握执行部件EU、总线接口部件BIU的功能及其各组成部分，了解8086的标志的分类及其功能；总线接口部件和执行部件的管理原则；存储器分段的方法以及存储器中逻辑地址与物理地址的转换方法；总线周期的相关知识；8086/8088的两种工作模式；8086的几种基本操作及中断向量的概念及中断向量表的含义，可屏蔽中断的响应过程。
作业：
4.4、4.5、4.11、4.14
第5章86系列微型计算机的指令系统
教学目的与要求：
掌握86系列汇编语言指令语句格式，正确使用86系列CPU的种寻址方式，掌握传送类指令的不同使用场合及使用方法，掌握数据操作类指令的使用方法，掌握串操作指令的使用。
教学重点：
指令格式，各种寻址方式的不同使用情况，传送类指令的不同使用场合及使用方法，数据操作类指令的使用方法，串操作指令的使用。
教学难点：
8086/8088CPU的指令系统及指令的应用。
教学提示：
详述指令格式，各种寻址方式的不同使用情况，传送类指令的不同使用场合及使用方法，数据操作类指令的使用方法，串操作指令的使用。
8086/8088CPU的指令系统及指令的应用。
教学内容:
5.186系列汇编语言及指令的格式与寻址方式：
语句格式，立即数存储器寄存器、直接寄存器间接寻址；
5.2传送类指令：
通用数据传送指令、目标地址传送类指令、标志位传送指令
输入/输出数据传送指令；
5.3数据操作类指令:
算术运算类指令、逻辑运算和移位指令；
5.4串操作指令：
字符串的传送、字符串的扫描和比较、重复前缀；
5.5控制类指令：
程序转移的地址、条件转移指令、循环控制指令、处理机控制指令。
小结：
86系列汇编语言指令语句格式，86系列CPU的种寻址方式，传送类指令的不同使用场合及使用方法，数据操作类指令的使用方法，串操作指令的使用。
作业：
5.4、5.5、5.9
第6章微型计算机的程序设计
教学目的与要求：
掌握汇编语言程序设计基本步骤，掌握简单程序的设计方法，掌握分支程序的设计，掌握循环程序的设计，掌握子程序的设计，掌握查表程序的设计。
教学重点：
分支程序的设计，循环程序的设计，子程序的设计，查表程序的设计。
教学难点：
分支程序：
利用条件转移指令来改变程序的执行次序；循环程序：
强制CPU重复执行某一指令系列；子程序：
是被父程序调用的程序段；
教学提示：
详述分支程序的设计；利用条件转移指令来改变程序的执行次序，循环程序的设计；循环程序：
强制CPU重复执行某一指令系列；子程序：
被父程序调用的程序段；查表程序的设计。
教学内容:
6.1程序设计的步骤：
程序设计共分为7步；
6.2简单程序：
是一种顺序执行程序的方式；
6.3分支程序：
利用条件转移指令来改变程序的执行次序；
6.4循环程序：
强制CPU重复执行某一指令系列；
6.5子程序：
是被父程序调用的程序段；
6.6查表程序。
小结：
汇编语言程序设计基本步骤，简单程序的设计方法，分支程序的设计，循环程序的设计，子程序的设计，查表程序的设计。
作业：
6.2、6.5
第7章微型计算机汇编语言及汇编程序
教学目的与要求：
掌握伪指令语句的格式，掌握常数、变量、标号、表达式以及运算符的正确使用方法，了解宏语句的功能，掌握宏指令的步骤，掌握系统功能调用，掌握汇编程序的功能以及汇编的过程，掌握调试程序的方法。
教学重点：
伪指令语句的格式，常数、变量、标号、表达式以及运算符的使用方法，系统功能调用，汇编的过程。
教学难点：
汇编程序的功能及汇编过程：
汇编程序在编辑微型计算机汇编语言程序中的作用与实现过程；汇编语言程序设计。
教学提示：
伪指令语句的格式，常数、变量、标号、表达式以及运算符的使用方法；汇编程序的功能及汇编过程：
汇编程序在编辑微型计算机汇编语言程序中的作用与实现过程；系统功能调用；汇编的过程。
教学内容:
7.1宏汇编语言的基本语法：
伪指令语句格式，常数、变量和标号，表达式和运算符；
7.2伪指令：
掌握MASM-86中使用的14类基本伪指令；
7.3宏指令:
宏代换的作用与宏指令语句的意义；
7.4系统功能调用：
对于MS-DOS系统中设置的内部子程序的调用；
7.5汇编程序的功能及汇编过程：
汇编程序在编辑微型计算机汇编语言程序中的作用与实现过程；
7.6汇编语言程序设计。
小结：
伪指令语句的格式，常数、变量、标号、表达式以及运算符的正确使用方法，宏语句的功能，宏指令的步骤，系统功能调用，汇编程序的功能以及汇编的过程，调试程序的方法。
作业：
7.2、7.3、7.4
第8章输入/输出接口
教学目的与要求：
掌握计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号的4种基本类型，熟悉在微机系统中可采用的4种输入/输出控制方式，掌握并行通信与串行通信的基本概念，了解并行接口的输入输出过程，了解可编程并行通信接口芯片8255A的内部结构及其功能，掌握8255A芯片的控制字及其3种基本工作方式，掌握串行通信线路的3种工作方式，掌握串行通信数据的收发方式，掌握波特率的概念，了解可编程串行通信接口芯片8251A的内部结构及其功能，了解8251A芯片的控制字及其工作方式。
教学重点：
微机系统中可采用的输入/输出控制方式，8255A芯片的控制字及其工作方式，串行通信数据的收发方式，8251A芯片的控制字及其工作方式。
教学难点：
可编程并行通信接口芯片8255A：
8255A的结构功能，控制字及工作方式；可编程串行通信接口芯片8251A：
8251A的结构功能，控制字及工作方式。
教学提示：
微机系统中可采用的输入/输出控制方式；编程并行通信接口芯片8255A：
8255A的结构功能，控制字及工作方式；串行通信数据的收发方式，8251A芯片的控制字及其工作方式。
可编程串行通信接口芯片8251A：
8251A的结构功能，工作方式及控制字。
教学内容:
8.1微型计算机的输入输出接口：
输入输出接口的交换信号与控制方式；
8.2并行通信与并行接口：
并行通信的模式与实现方式；
8.3可编程并行通信接口芯片8255A：
8255A的结构功能，控制字及工作方式；
8.4串行通信及串行接口：
串行通信线路，串行通信数据的收发方式；
8.5可编程串行通信接口芯片8251A：
8251A的结构功能，控制字及工作方式。
小结：
计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号的4种基本类型，在微机系统中可采用的4种输入/输出控制方式，并行通信与串行通信的基本概念，并行接口的输入输出过程，可编程并行通信接口芯片8255A的内部结构及其功能，8255A芯片的控制字及其3种基本工作方式，串行通信线路的3种工作方式，串行通信数据的收发方式，波特率的概念，可编程串行通信接口芯片8251A的内部结构及其功能，8251A芯片的控制字及其工作方式。
作业：
8.1、8.2、8.3、8.4
第9章中断控制器、计数/定时控制器及DMA控制器
教学目的与要求：
了解8259A芯片的内部结构，掌握8259A芯片的级联使用的方法，掌握8259A芯片的工作方式，掌握8259A芯片中对中断优先权的管理方式，掌握8259A芯片的控制字及其工作方式，了解8253芯片的内部结构，掌握8253芯片的工作方式。
教学重点：
重点：
8086CPU对中断的响应和处理过程，8253的6种工作方式。
教学难点：
可编程中断控制器8259A：
8259A的结构，工作方式,8259A级联使用、控制字及工作方式；可编程计数/定时控制器8253：
8253的结构和工作方式；可编程DMA控制器8237A：
8237A的结构和使用。
教学提示：
8086CPU对中断的响应和处理过程，可编程中断控制器8259A：
8259A的结构、级联使用、控制字及工作方式,8253可编程计数/定时控制器的6种工作方式。
可编程DMA控制器8237A的结构和使用。
教学内容:
9.1可编程中断控制器8259A：
8259A的结构，工作方式,8259A级联使用控制字及工作方式；
9.2可编程计数/定时控制器8253：
8253的结构和工作方式；
9.3可编程DMA控制器8237A：
8237A的结构和使用；
小结：
8259A芯片的内部结构，芯片的级联使用的方法及工作方式，8259A芯片中对中断优先权的管理方式，8259A芯片的控制字及其工作方式；8253芯片的内部结构及工作方式；可编程DMA控制器8237A的结构和使用。
作业：
9.3、9.7、9.11、9.16
第10章A/D及D/A转换器
教学目的与要求：
了解D/A转换器的工作原理，掌握分辨率等常用性能指标的含义，掌握分辨率和精度的区别，了解DAC0832的结构，掌握DAC0832的工作方式，了解A/D转换器的工作原理，掌握采样、保持、量化、编码的概念和基本方法，掌握逐次逼近法，了解双积分法、电压频率转换法，了解ADC0809的结构，了解ADC0809与系统总线的连接。
教学重点：
DAC0832的工作方式。
教学难点：
DAC0832D/A转换器：
DAC0832D/A的结构和工作方式；A/D转换器工作原理：
A/D转换器的工作过程与转换原理；ADC0809A/D转换器：
ADC0809A/D转换器的结构及软硬件的实现。
教学提示：
侧重解析DAC0832D/A的结构和工作方式；A/D转换器工作原理：
A/D转换器的工作过程与转换原理；ADC0809A/D转换器：
ADC0809A/D转换器的结构及软硬件的应用。
教学内容:
10.1D/A转换器工作原理；
10.2D/A转换器的主要性能指标；
10.3DAC0832D/A转换器：
DAC0832D/A的结果和工作方式；
10.4A/D转换器主要性能指标：
10.5A/D转换器工作原理：
A/D转换器的工作过程与转换原理；
10.6ADC0809A/D转换器：
ADC0809A/D转换器的结构及软硬件的实现。
10.7ADC570A/D转换器。
小结：
D/A转换器的工作原理，分辨率等常用性能指标的含义，分辨率和精度的区别，DAC0832的结构，DAC0832的工作方式，A/D转换器的工作原理，掌握采样、保持、量化、编码的概念和基本方法，逐次逼近法，双积分法、电压频率转换法，ADC0809的结构，ADC0809与系统总线的连接。
作业：
10.2、10.5、10.8、10.10
（六）课程有关说明
1、先期准备:
修学该课程前应该具备基本的计算机初步操作能力，具备计算机软件编程方面的基本能力，同时还应该具有电子线路方面的一般知识。
2、教学重点:
本课程实践性较强，技术细节较多，要求学生在学完本课程
后，能够分析较复杂的微机系统，并能独立完成简单的系统软硬件设计。
因此，教学中在深入阐述有关原理的基础上，应重视分析方法和综合设计的能力培养，教学中重点强调与实际相关的应用举例。
3、教学方式:
课程课堂教学过程中采用多媒体方式与课堂辅导、课堂讨论
相结合的形式开展教学活动，同时还要结合实践教学环节，强化学生动手能力的培养。
4、考核办法：
闭卷笔试（70%）＋平时考查成绩（30%）
（七）主要教学方法与媒体要求
本课程采用课堂教学与实验教学相结合的方法，所有的课堂教学采用传统教学语多媒体教学结合进行。
所有实验教学在配备BH86软件的微机实验机上进行。
（八）使用教材及主要参考书
所使用教材：
郑学坚，周斌.《微型计算机原理及应用》（第三版）[M].北京：
清华大学出版社，2001年6月版.
教学参考书：
[1]欧阳星明，陈传波.《数字逻辑》（第一版）[M]. 武汉：
华中科技大学出版社，2000年.
[2]戴梅萼.《微型计算机技术及应用》[M].北京：
清华大学出版社，1996年版.
[3]沈美明，温冬婵.《IBM-PC汇编语言程序设计》[M].北京：
清华大学出版社，2001年8月第2版.
[4]李伯成.《微型计算机原理及接口技术》[M].北京：
电子工业出版社，2002年11月第1版.
（九）推荐的教学网站和相关专业文献网站
西南石油学精品课程网站：
微辅网：
天极网：
全国大学课程在线：
http:
//202.117.249.10/
（十）其他
鉴于课时量的限制，没有开设专项的讨论课，关于学法和教法改进与适应性问题的讨论放在课间或课余。
加强学生对作业的训练，并做到详细批改每个学生所作的每道作业题，适时发现并及时纠正学生的错误以加强学生对所学知识的理解。
考核方式为闭卷考试，且卷面考试成绩占期末总成绩的70%，平时考查成绩占30%，根据教学情况和学生对知识的掌握情况独立命题而不是从试题库中提取试题。
根据学生的要求进行适当的考研指导。
制订：
自动控制教研室
执笔人：
余大庆2006年10月15日
审核人：
马占卿2006年10月15日
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