《微机原理与接口技术》理论教学大纲.docx
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《微机原理与接口技术》理论教学大纲
《微机原理与接口技术》理论教学大纲
(2005年制订)
课程编号:
210019
英文名:
PrincipleandInterfaceTechnologyofMicroComputer
课程类别:
学科基础课
前置课:
数字逻辑与逻辑设计、汇编语言程序设计
后置课:
学 分:
4学分
课时:
68课时(其中理论教学50课时,实验教学18课时)
主讲教师:
李耀、黄克勤等
选定教材:
李保红等,微型计算机技术.北京:
清华大学出版社,2005.
课程概述:
本课程是计算机科学与技术专业的学科基础课。
课程以Intel微处理器为背景,介绍微型计算机原理及接口技术,包括CPU的工作原理与时序,I/O端口的地址译码,CPU和外设之间的数据传送方式,中断控制器及中断技术应用,DMA控制器及应用,并行接口及应用、串行接口及应用,定时器计数器/计数器接口及应用、模/数和数/模转换接口及应用,键盘和LED显示接口及应用,微型计算机的总线,微计算机发展的新技术。
课程内容,涉及知识面广,实用性较强。
教学目的:
通过本课程的学习,使学生掌握微处理器的工作原理及时序,微型计算机与外部设备数据传送的基本方法;掌握常用接口芯片的硬件结构、编程要点及使用方法;能够读懂简单的接口电路原理图及相关的控制程序;能够根据要求设计简单的常用的接口电路,编写相应的程序段;掌握实验、系统设计的基本方法。
为后继课程的学习及未来从事微机硬件及软件开发打下基础。
教学方法:
本课程采用课堂理论课教学与实验课教学相结合。
课堂教学以多媒体教学为主,充分利用多媒体教学的大信息量、图文声像并茂等特点来突破教学难点,多角度调动学生的注意力和学习兴趣。
实验课教学安排在理论课每一章后同步进行,使之与理论课教学紧密配合。
实验内容上,增大综合性实验、与设计性实验的比例,以注重培养学生的动手能力。
各章教学要求及教学要点
第一章微型计算机概述
课时分配:
2课时
教学要求:
了解微型计算机的特点及应用领域;掌握微处理器、微型计算机、微型计算机系统的概念,了解微型计算机发展概况及应用领域。
教学内容:
第一节微型计算机的基本概念
一、微型计算机的基本概念。
二、微型计算机的基本结构。
三、微型计算机的分类
第二节微型计算机的发展概况
微型计算机的五个发展阶段概况介绍。
思考题:
1.画出微型计算机的基本结构图,并说明各组成部分完成的基本功能。
2.解释下列名词:
微处理器;微型计算机;微型计算机系统。
3.微处理器;微型计算机;微型计算机系统有何不同?
第二章Intel80X86微处理器
课时分配:
6课时
教学要求:
了解80x86微处理器系列概况,掌握8086/8088微处理器的内部结构的组成及最小工作模式下引脚定义,掌握最小与最大模式下微计算机的组成及总线操时序,了解80386的内部结构、引脚功能等,了解Pentium微处理器的逻辑结构、采用的主要新技术。
教学内容:
第一节Intel8086/88微处理器
一、Intel8086/8088的内部结构。
二、Intel8086/8088的内部寄存器。
三、Intel8086/8088的引脚及功能。
四、Intel8086/8088的系统配置。
五、Intel8086/8088的总线周期及时序。
第二节80386微处理器简介
一、Intel80386的内部结构。
二、Intel80386的工作方式。
三、Intel80386的寄存器组。
四、Intel80386的引脚和总线周期
第三节Pentium微处理器简介
一、Pentium微处理器的逻辑结构。
二、Pentium微处理器采用的最新技术。
思考题:
1.8086CPU内部分成哪两大部件,它们各自的组成和功能是什么?
2.8086CPU组成微型计算机系统时,为什么要用地址锁存器,它们的主要功能是什么?
3.什么是最大模式?
什么是最小模式?
用什么方法将8086置为最大模式和最小模式?
4.总线周期的含义是什么?
8086的基本总线周期由几个时钟周期完成?
若某8086CPU时钟频率
为20MHZ,试问一个时钟周期是多少?
-个基本总线周期是多少?
它每秒钟最多可以同内存进行多
少次数据交换。
5.简述8086CPU最小模式下控制数据流方向的信号有哪几个?
其存储器读周期中,地址、
M/
、ALE、
信号,及CPU采样数据总线的时刻?
以及存储器写周期中,地址、M/
、
ALE、数据、
信号,出现的时刻。
6.当选定的存储器或输入/输出设备与CPU的工作速度不相匹配时,如何实现Tw等待周期的插
入?
插入的Tw周期个数由什么决定?
7.8086CPU向内存奇地址写一个字需要几个总线周期?
信号何时输出低电平。
向内存偶地
址写一个字需要几个总线周期?
8.简述80386微处理器的基本结构。
9.80386微处理器在实地址模式下,存储空间是多少?
在保护虚地址模式下,存储空间又是多少?
第四章主存储器技术
课时分配:
2课时
教学要求:
进一步提高8086/8088微处理器与存储器的连接方法,掌握存储器地址的译码和形成规
律;了解32位微处理器与存储器的连接方法。
教学内容:
第一节半导体存储器的连接
一、SRAM、ROM的连接方法。
二、DRAM的连接方法。
第二节16/32位机中主存储器的连接方法
一、16位机与主存储器的连接。
二、32位机与主存储器的连接。
思考题:
1.地址译码器的作用是什么?
2.地址译码有几种译码方式?
3.存储器与CPU连接时应注意哪些问题?
4.在16位机与主存储器的连接中,
作用是什么?
第五章输入/输出系统
课时分配:
15课时
教学要求:
1.理解接口电路的功能,掌握微型机与外设的数据传输方式及工作原理,掌握I/O端口地址译码电路的设计方法。
2.了解可编程并行接口芯片8255A的基本结构,熟悉8255A的工作方式及特点,掌握8255A控制字的含义和作用,要求能够根据应用需要,选用工作方式,编写初始化及应用程序。
3.掌握串行通信基础知识,包括全双工方式、半双工方式、波特率、传输距离、同步方式、异步方式、RS-232-C标准、调制与解调器。
了解串行异步通信接口芯片8251的基本结构,要求能够根据应用需要,编写初始化及串行通讯程序。
教学内容:
第一节概述
一、I/O接口。
二、I/O端口。
三、输入/输出的四种控制方式。
第二节可编程并行接口芯片8255A
一、8255A的逻辑结构与引脚功能。
二、8255A的工作方式。
三、8255A的控制字与初始化编程。
四、8255A应用举例。
第三节可编程串行接口芯片8251A
一、串行通信原理。
二、可编程串行通信接口芯片8251A。
思考题:
1.什么是接口电路?
微机与外设之间为什么要用接口电路?
2.简述接口电路的主要功能?
3.I/O端口的寻址方式有哪二种,其优缺点分别是什么?
4.微机和外设之间数据传送方式主要有哪几种方式?
5.画出一个8086最大模式下无条件输入的接口电路图。
6.简述查询方式传送,一个数据的传送过程?
7.设计一个PC机I/O地址为31FH的译码电路,画出电路图。
8.可编程并行接口芯片8255A有哪几种工作方式,其差别何在?
9.什么是串行通信?
串行通信有什么特点?
10.8250内部有哪些寄存器?
分别举例说明它们的作用和使用方法?
11.试述编写异步通信程序的步骤和方法?
12.8251的状态字RxRDY=1和TxRDY=1分别表示什么含义?
何时复位?
第六章可编程输入/输出控制器
课时分配:
8课时
教学要求:
掌握中断的基本概念,理解8259A中断控制器的工作原理、掌握8259A初始化编程方法,掌握PC机硬件中断程序设计方法,掌握DMA传送的基本概念,理解DMA控制器8237A的工作原理,了解8237A在PC机中的应用。
教学内容:
第一节中断
一、中断及中断处理流程。
二、8086/8088的中断系统。
三、80386的中断系统。
第二节可编程中断控制器8259A
一、可编程中断控制器8259A的特点。
二、8259A的内部结构和引脚功能。
三、8259A的工作方式。
四、8259A的中断处理流程。
五、8259A的初始化命令字和操作命令字。
六、8259A的初始化编程。
七、8259A的级联方式举例。
第三节DMA传送方式
一、DMA传送方式简介。
二、解决CPU与DMA控制器访存冲突的方式。
三、DMA的传送方式。
四、DMA控制器的类型。
第四节可编程DMA控制器8237A
一、概述。
二、8237A的内部结构与引脚功能。
三、8237A的传送类型、工作时序和工作方式。
四、8237A的编程。
五、8237A的应用举例
思考题:
1.简述中断传送方式的原理。
2.简述8086可屏蔽中断的响应过程及中断服务程序的结构。
3.简述8259A的始化编程步骤
4.简述DMA方式传送的原理。
5.DMA控制器8237A内部包括几个独立的通道?
每次DMA传输时数据字节数最大值是多少?
用
2片8237A构成的二级DMA系统可以得到多少DMA通道。
第七章定时器/计数器、模拟接口
课时分配:
15课时
教学要求:
1.掌握可编程定时/计数器8253的基本结构、工作方式及特点、控制字的含义和作用,要求能够根据应用需要,正确选择控制字,计算计数初值,编写初始化程序。
2.了解D/A及A/D转换器的原理、分类及主要参数。
掌握D/A转换器DAC0832与微机的连接以及D/A转换应用程序设计方法。
掌握模/数转换器ADC0809与微机的连接以及A/D转换应用程序设计方法。
教学内容:
第一节可编程定时器/计数器8253
一、可编程定时器/计数器的工作原理。
二、8253的内部结构与引脚功能。
三、8253的工作方式。
四、8253的编程和应用举例。
第二节模拟接口
一、模拟接口的基本组成。
二、D/A转换器的原理。
三、D/A转换器DAC0832。
四、A/D转换器的原理。
五、A/D转换器ADC0809
思考题:
1.8253的一个计数器计数的最大值是多少?
一个计数器定时的最大值是多少?
二个计数器级
联时最大值分别是多少?
2.简述8253的工作方式及初始化编程步骤。
3.D/A、A/D转换器接口的作用是什么?
4.对一个8位的D/A转换器,若参考电压为+5。
12V,当CPU向D/A转换器输出数据32H时,
D/A转换器输出电压理论值是多少?
要使D/A转换器输出-4V的模拟电压,则相应的数字值应为多大?
5.某PC机上D/A转换器的地址为290H,试分别写出用其产生锯齿波、三角波的程序段。
6.对一个8位的A/D转换器,若参考电压为+5V,当输入模拟电压为1。
25V时,其输出的数字量
为多大?
若已知输出的数字量为65H,问输入的模拟电压为多少?
第八章总线技术简介
课时分配:
2课时
教学要求:
了解微计算机总线的概念,熟悉总线的概念及分类以及几种常见总线及其标准,掌握ISA总线与PCI总线、USB总线的结构及特点及应用。
教学内容:
第一节总线的概述
一、总线分类和总线标准。
二、总线驱动与控制。
第二节系统总线标准及应用
一、ISA总线。
二、PCI总线。
第三节通信总线标准及应用
一、RS-232C总线。
二、RS-422和RS-485总线。
三、USB串行总线。
思考题:
1.微机总线有哪些种类?
其数据传输的主要过程是什么?
2.在ISA总线上进行16位数据传送需要哪些控制信号?
3.PCI总线的主要优点是什么?
4.USB总线的特点是什么?
附录:
参考书目
1.李耀.微机原理与接口技术实验指导书[M].南京:
南京财经大学信息工程学院,2002.
2.戴梅萼.微型计算机技术及应用(第3版)[M].北京:
清华大学出版社,2003.
3.金惠华译.Intel微处理器结构、程与接口(第六版)[M].北京:
电子工业出版社,2004.
4.马瑞芳.微机原理与接口技术重点难点及典型题精解[M].西安:
西安交通大学出版社,2002.
5.杨全胜.现代微机原理与接口技术[M].北京:
电子工业出版社,2002.
6.刘星.微机原理与接口技术[M].北京:
电子工业出版社,2002.
7.刘乐善.微型计算机接口技术(第二版)[M].广州:
华南理工大学出版社,2000.
8.雷丽文著.微机原理与接口技术[M].北京:
电子工业出版社,2002.
9.李文英.微机原理与接口技术[M].北京:
清华大学出版社,2003.
10.邹逢兴.计算机硬件技术及应用基础[M].长沙:
国防科技大学出版社,2001.
执笔人:
黄克勤2005年5月
审定人:
李耀2005年5月
院(系、部)负责人:
韩忠愿2005年5月出师表
两汉:
诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
宫中府中,俱为一体;陟罚臧否,不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理;不宜偏私,使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下:
愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必能裨补阙漏,有所广益。
将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用于昔日,先帝称之曰“能”,是以众议举宠为督:
愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。
先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之、信之,则汉室之隆,可计日而待也
。
臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。
后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。
受命以来,夙夜忧叹,恐托付不效,以伤先帝之明;故五月渡泸,深入不毛。
今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。
若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离,临表涕零,不知所言。