安徽师范大学微机原理本科教学大纲.docx

1、安徽师范大学微机原理本科教学大纲微机原理与接口技术教学大纲课程性质：专业方向课程先修课程：高级语言程序设计总学时：72理论学时：54实验学时：18（有课程实验）开课学院：皖江学院适用专业：电子信息工程大纲执笔人： 教学院长审定：教研室主任审核：一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程为专业方向必修课授课对象是电子信息工程专业的本科生。本课程的主要任务是使学生了解和掌握微机的基础知识、硬件组成与工作原理、汇编语言程序设计和微机接口技术等内容，提高学生的软、硬件的设计能力以及解决实际问题的动手能力。本课程可让本专业的本科学生学习了解微型计算机系统的工作原理及接口芯片和接口设备的工作原理(以IBM

2、PC/XT为原型机)。在学生学完本课程后能较好地理解微型计算机系统的工作原理，掌握通过自编软件对计算机的运行过程进行实时控制和管理，对各种常用的计算机接口芯片和设备能很好地使用和控制，以达到将计算机应用于实际控制过程的目的。2、课程教学的基本要求（1）掌握微型计算机系统的组成、及各部分的工作原理。（2）掌握8086/8088 CPU的指令系统，并通过汇编语言对指令系统的应用以及对微机的控制。（3）掌握微型计算机内存的结构和工作原理，并能很好地对内存进行扩充。（4）掌握基本的接口电路芯片及其组成电路的工作原理，了解接口电路中采用的一些技术。（5）掌握一些常用的外部设备的工作原理及使用方法，从程序

3、员角度来使用外设的功能。（6）通过实验掌握微机系统的基本原理以及基本接口的使用方法。（7）突出重点，拓宽范围。3、本课程的重点与难点重点：本课程的有关基本理论和基本概念，CPU的结构和工作原理，多种常用接口的结构和工作原理。数据的传送方式，中断操作和DMA操作，串并行通信。难点：中断操作和DMA操作，串并行通信。二、课堂教学时数及课后作业题型分配章 目教 学 内 容教 学时 数教学方式或 手 段课 后 作 业思 考 题练 习 题一微型计算机概述1讲授(多媒体)二16位和32位微处理器8讲授(讨论)、(多媒体)三存储器和高速缓存技术4讲授 (多媒体)四微型计算机和外设的数据传输4讲授(多媒体)五

4、串并行通信和接口技术8讲授(多媒体)六中断控制器、DMA控制器和计数器/定时器10讲授(多媒体)七模/数和数/模转换5讲授(多媒体)八键盘技术和LED6讲授(多媒体)九总线3讲授(多媒体)十主机系统的结构和工作原理3讲授(多媒体)*主要单元分别小结0纳入各章当中讲授*机 动2合 计三、本文第一章 微型计算机概述【教学目的】本章内容是本课程的基础，通过本章学习，使学生明确微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间的关系，主要讲清楚微型计算机的基本结构，了解本门课程的教学要求和学习方法。【重点难点】微处理器、微型计算机和微型机系统的差别，CPU的功能和组成部件，微型计算机的基本结构。第一节 微型

5、计算机的特点和发展第二节 微型机的分类第三节 微处理器、微型计算机和微型计算机系统一、微处理器 二、微型计算机 三、微型计算机系统第四节 微型计算机的应用【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第二章 16位和32位微处理器【教学目的】本章内容是本课程的重点，通过本章学习，使学生明确CPU的编程结构和工作原理，以及8086CPU能够执行的各种操作，特别是中断操作和总线操作。在掌握8086的基础上，以80386 作过渡，对Pentium中的技术作为简单介绍。【重点难点】CPU的编程结构，标志寄存器的含义，CPU的操作时序，CPU的中断分类和中断向量，硬件中断和软件中断的区

6、别，软件中断的特点。第一节 16位微处理器8086一、8086的编程结构 二、8086的引脚信号和工作模式 三、8086的操作和时序 四、8086的存储器编址和I/O编址第二节 32位微处理器80386一、80386的体系结构 二、80386的三种工作方式件 三、80386的寄存器 四、指令流水线和地址流水线 五、80386的虚拟存储机制和片内两级存储管理 六、80386的中断 七、80386的信号和总线状态第三节 32位微处理器Pentium一、Pentium采用的先进技术 二、Pentium的技术特点 三、Pentium的原理结构 四、Pentium的寄存器 五、Pentium的主要信号

7、六、Pentium的总线状态和总线周期 七、Pentium的系列微处理器的技术发展第四节 Itanium微处理器概述【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第三章 存储器和高速缓存技术【教学目的】通过本章学习，使学生了解存储器的矩阵结构及地址译码机制。8位存储器与16位CPU的连接方式和寻址方式，以及存储器的层次化结构的工作原理。了解Cache的工作原理。【重点难点】存储器在微型机系统中的连接、宽度扩充和字节扩充，微型机中存储器的层次化结构，32位微型机系统中的内存组织，Cache的全相联、直接映像和组相联三种组织方式，Cache的数据更新方法，Cache控制器的功能。

8、第一节 存储器和存储器件一、存储器的分类 二、微型计算机内存的行列结构 三、选择存储器件的考虑因素 四、随机存取存储器RAM 五、只读存储器（ROM） 六、存储器在系统中的连接考虑和使用举例 七、存储器的数据宽度扩充和字节数扩充第二节 微型机系统中存储器的体系结构一、层次化的存储器体系结构 二、16位和32位微机系统的内存组织第三节 高档微机系统中的高速缓存技术一、Cache概述 二、Cache的组织方式 三、Cache的数据更新方法 四、Cache控制器82385【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第四章 微型计算机和外设的数据传输【教学目的】本章内容是本课程的重

9、点，通过本章学习，使学生掌握接口电路的功能，CPU和外设之间的三种数据传输方式，中断传输方式的原理和可屏蔽中断的响应过程，DMA方式的原理的功能。【重点难点】接口电路的功能，接口部件和I/O端口，CPU和外设之间的三种数据传输方式、各自优缺点和使用场合，中断传输方式的原理和可屏蔽中断的响应过程，DMA方式的原理和DMA控制器的功能。第一节 为什么要用接口电路第二节 CPU和输入/输出设备之间的信号一、数据信息 二、状态信息 三、控制信息第三节 接口部件的I/O端口第四节 CPU和外设之间的数据传送方式一、程序方式 二、中断方式 三、DMA方式 四、输入/输出过程中提出的几个问题【思考题】参见与

10、实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第五章 串并行通信和接口技术【教学目的】本章内容是本课程的重点，通过本章学习，使学生掌握8255A和8251A的工作原理和使用方法，并以学会使用为目标。【重点难点】串行通信的几种方式，8251A的编程结构和功能结构，8251A和CPU的信号连接以及和外设的信号连接，低档接口芯片和高档数据总线的连接，8251A的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式，8251A的初始化流程，8251A的使用。8255A和CPU的信号连接以及和外设的信号连接，8255A的三种工作方式和设置方法，8255A的C端口置0/置1。第一节 接口的功能以及在系统中的连接一、

11、接口的功能 二、接口与系统的连接第二节 串行接口和串行通信一、串行接口 二、串行通信涉及的几个问题第三节 可编程串行通信接口8251A一、8251A的基本性能 二、8251A的基本工作原理 三、8251A的对外信号 四、8251A的编程 五、8251A编程举例 六、8251A的使用实例第四节 并行通信和并行接口第五节 可编程并行通信接口8255A一、8255A的内部结构 二、8255A的芯片引脚信号 三、8255A的控制字 四、8255A的工作方式 五、8255A应用举例 六、8255A的状态【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第六章 中断控制器、DMA控制器和计数

12、器/定时器【教学目的】本章内容是本课程的重点，通过本章学习，使学生掌握8259、8237A和8253的工作原理和使用方法，并以学会使用为目标。【重点难点】中断控制器8259A的编程结构和工作原理，8259A的工作方式，8259A的初始化命令字、操作命令字及其使用，8259A的初始化流程和初始化编程，主从式8259A中断系统的连接和工作原理。DMA控制器8237A的编程结构和工作原理，8237A的工作模式，8237A的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式，8237A的编程 。计数器/定时器8253的编程结构和工作原理，8253控制寄存器的格式和编程，8253的6种工作模式及其使用。第一节 中

13、断控制器8259A一、8259A的引脚信号、编程结构和工作原理 二、8259A的工作方式 三、 8259A的初始化命令字和操作命令字 四、8259A的使用举例 五、多片8259A组成的主从式中断系统第二节 DMA控制器8237A一、DMA控制器的一般结构和概要 二、DMA控制器8237A的工作原理 三、8237A的编程和使用第三节 计数器/定时器8253一、概述 二、可编程计数器/定时器的工作原理 三、可编程计数器/定时器8253 四、8253应用举例第四节 32位微机系统中的多功能接口芯片82380一、多功能接口芯片82380的组成和信号 二、82380和CPU的连接【思考题】参见与实验讲义

14、合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第七章 模/数和数/模转换【教学目的】通过本章学习，使学生了解A/D转换和D/A转换的工作原理和使用编程方法。【重点难点】D/A转换的原理，D/A转换的分辨率和精度的含义，两类D/A转换芯片的硬件连接和编程。计数式A/D转换、双积分式A/D转换和逐次逼近式A/D的原理，利用软件实现A/D转换的方法，A/D器和系统的连接。采样保持电路的功能，多路转换开关的功能。第一节 概述第二节 数/模（D/A）转换器一、数/模转换的原理 二、数/模转换器件和有关电路第三节 模/数（A/D）转换器一、模/数转换涉及的参数 二、模/数转换的方法和原理 三、模/数转换器和系统

15、连接时要考虑的问题第四节 采样保持电路第五节 多路转换模拟开关【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第八章 键盘技术和LED【教学目的】通过本章学习，使学生了解矩阵键盘和标准键盘的工作原理和应用编程方法，掌握用行扫描法和行反转法识别闭合键的方法。了解和掌握多位LED的工作原理和软件译码方法。【重点难点】键盘的基本工作原理，包括矩阵结构、行扫描法和行反转法识别原理，解决抖动和重键的连锁法和巡回法的原理。LED显示原理和多位显示原理。微型机系统中键盘子系统的工作原理，扩展键盘扫描电路的工作原理。第一节 键盘的基本工作原理一、键盘矩阵 二、键盘的识别 三、抖动和重建问题的解

16、决第二节 LED数字显示一、LED的工作原理 二、多位显示问题的解决第三节 键盘和LED设计实例第四节 微型机的键盘子系统一、扩展键盘和键盘控制器 二、主机的键盘接口电路第五节 键盘中断处理程序一、09H键盘中断处理程序 二、16H键盘中断处理程序第六节 键盘缓冲区【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第九章 总线【教学目的】本章内容是介绍性的拓展知识，不作重点要求。讲解时以局部总线为基础，再概述外部总线，MULTIBUS部分可以自学，MULTIBUS总线对于从事高层次系统设计的研究人员十分重要。【重点难点】总线的分类和性能指标，RS232C总线的电平标准和信号。MU

17、LTIBUS总线的信号分类，MULTIBUS总线的仲裁方式。第一节 总线的分类和性能指标第二节 PC机的局部总线一、局部总线ISA 二、局部总线MCA 三、局部总线EISA 四、局部总线VESA 五、局部总线PCI第三节 微型机系统中的层次化局部总线第四节 外部总线一、外部总线IDE和EIDE 二、外部总线SCSI 三、外部总线RS-232-C 四、通用串行总线USB第五节 系统总线MULTIBUS一、MULTIBUS的信号 二、MULTIBUS的总线操作【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。第十章 主机系统的结构和工作原理【教学目的】本章内容是本课程前面所学内容的一

18、个具体的应用，通过本章学习，使学生了解IBM PC/XT系统及其各个子系统的原理。【重点难点】16位微机的系统结构，包括系统板、CPU子系统、接口部件子系统、ROM和RAM子系统。第一节 16位微机的系统结构一、16位微机系统板概述 二、CPU子系统 三、接口部件子系统 四、IBM PC/XT的62芯总线和外部设备的连接 五、ROM子系统和RAM子系统 第二节 Pentium系统及其主机板一、Pentium的主机系统 二、Pentium主机板的结构【思考题】参见与实验讲义合在一起装订的习题集中的思考题和练习题。【实验内容】实验一、系统认识实验实验二、8259中断控制器应用编程实验实验三、825

19、3定时/计数器应用实验实验四、8255并行接口应用实验实验五、8251串行接口应用和串行通讯应用实验实验五.1、8251串行接口应用实验实验五.2、串行通讯应用实验实验六、步进电机、键盘及显示接口综合应用实验实验六.1、步进电机实验实验六.2、8255键盘及显示接口综合设计实验基本要求：通过实验加强接口的程序设计训练，掌握接口的初始化编程方法和应用编程技巧。对一些常用接口芯片要能够很熟悉地使用它。尚有很多重要实验由于课时数限制无法开设，务必要求同学利用课余时间上机练习。【课程考试】本课程考试采取“闭卷”(占70%)与“平时成绩”(占18%)和 “实验成绩”(占12%)相结合的方式进行。其中，闭

20、卷部分的考试题包括基本概念、基础知识、接口应用设计、存储器应用设计等，题型可采用填空题、选择题、简答题、电路分析题、接口芯片初始化及其应用题等多种形式；实验成绩以学生完成实验的质量和实验报告的质量，作为评分标准。平时成绩主要是平时点名和平时作业的成绩。四、使用教材与教学参考书目【使用教材】戴梅萼、史嘉权，微型计算机技术及应用，清华大学出版社，2003年8月(第3版)微机原理与接口技术实验指导书，学校自编教材，不断地在更新。【教学参考书目】1、周明德，微型计算机IBM PC/XT(0520系列)系统原理及应用，清华大学出版社，1991(修订版)2、郑学坚、周斌，微型计算机原理及应用，清华大学出版社，1995(第二版)3、王士元、吴芝芳，IBM PC/XT长城0520 接口技术及其应用，南开大学出版社，19904、杨素行，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，19955、沈美明、温冬婵编著：IBMPC汇编语言程序设计，清华大学出版社，2001年8月第2版6、苏帆，汇编语言程序设计，华中科技大学出版社，2005年2月