《微機原理與接口技術(shù)》第3版 教學(xué)大綱

45-《微機原理與接口技術(shù)》教學(xué)大綱英文名稱：MicrocomputerPrincipleandInterfaceTechnology適用專業(yè)：計算機類專業(yè)、自動化類專業(yè)、電子信息類專業(yè)教材：牟琦.微機原理與接口技術(shù)（第3版）.[M].北京：清華大學(xué)出版社，2018一、課程的性質(zhì)“微機原理與接口技術(shù)”是計算機類、電子信息類、自動化類等相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程內(nèi)容主要包括微型機硬件系統(tǒng)的組成、匯編語言程序設(shè)計、以及接口技術(shù)。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握微型計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解計算機系統(tǒng)硬軟件協(xié)同工作原理，建立計算機系統(tǒng)的整體概念；培養(yǎng)硬件思維方式，提高計算機硬件系統(tǒng)應(yīng)用能力，提高硬軟件協(xié)同開發(fā)能力；對于培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)，培養(yǎng)分析、解決復(fù)雜工程問題的能力具有重要意義。二、課程學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知識目標(biāo)理解微型機硬件系統(tǒng)的組成及工作原理，了解微處理器的分類和發(fā)展；掌握8086CPU結(jié)構(gòu)及工作原理，了解常用的總線標(biāo)準(zhǔn)；了解80X86系列CPU的發(fā)展和特點；理解8086CPU指令系統(tǒng)，掌握匯編語言程序設(shè)計方法；理解I/O系統(tǒng)工作原理，掌握主要工作方式；理解常用可編程接口芯片的工作原理，掌握其應(yīng)用方法；2.能力目標(biāo)能夠熟練編寫匯編語言程序；能夠編寫程序?qū)ΤＳ每删幊探涌谛酒M(jìn)行應(yīng)用；具備微型計算機計算機硬件系統(tǒng)應(yīng)用能力；具備硬軟件協(xié)同開發(fā)能力。三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求1.計算機系統(tǒng)概述介紹計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼，微型計算機中常用的數(shù)字邏輯電路，以及計算機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理等內(nèi)容。使學(xué)生能從總體上對計算機系統(tǒng)有一個初步的了解，為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。(1)教學(xué)內(nèi)容計算機系統(tǒng)中的數(shù)與數(shù)制；二/十進(jìn)制數(shù)的表示范圍、編碼及其運算；計算機系統(tǒng)中的字符編碼；邏輯電路基礎(chǔ)；計算機系統(tǒng)的分類與發(fā)展；計算機系統(tǒng)的組成；計算機系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。(2)教學(xué)重點計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼，計算機系統(tǒng)的組成與工作原理。(3)教學(xué)難點補碼的運算和溢出判斷方法。2.微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)本章主要介紹微型計算機基礎(chǔ)知識，包括指令系統(tǒng)、處理器體系結(jié)構(gòu)、微型計算機基本結(jié)構(gòu)和工作原理、輸入輸出技術(shù)等內(nèi)容，使學(xué)生對微型計算機系統(tǒng)有進(jìn)一步的認(rèn)識，對計算機工作過程有一個全面的概括的理解。(1)教學(xué)內(nèi)容指令系統(tǒng)和處理器體系結(jié)構(gòu)微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微型計算機中的存儲器與地址分配方法I/O信息交換方式程序中斷技術(shù)概念微處理器的發(fā)展和分類微型計算機系統(tǒng)中采用的先進(jìn)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點和發(fā)展(2)教學(xué)重點微處理器中主要寄存器；存儲器地址分配；I/O信息交換方式，程序中斷技術(shù)(3)教學(xué)難點微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，存儲器地址分配，程序中斷處理過程3.80X86微處理器本章以8086為例，介紹了微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部基本引腳、工作方式、總線和時序，以及8086的存儲器組織、中斷系統(tǒng)等內(nèi)容。為學(xué)習(xí)匯編語言程序設(shè)計和接口應(yīng)用技術(shù)打下基礎(chǔ)。(1)教學(xué)內(nèi)容8086微處理器的存儲器組織；8086微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；8086總線工作周期8086的中斷系統(tǒng)8086微處理器外部總線及工作模式；8086微處理器的工作時序。(2)教學(xué)重點8086微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理；存儲器的地址組織；中斷處理過程；8086工作模式及總線周期。(3)教學(xué)難點8086系統(tǒng)的存儲器結(jié)構(gòu)；20位物理地址的形成過程；最小和最大工作模式；中斷向量和中斷處理過程。4.尋址方式與指令系統(tǒng)學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)中主要指令的功能、格式以及使用的方法是學(xué)習(xí)匯編語言的基礎(chǔ)。本章主要介紹8086CPU匯編語言格式、尋址方式、以及8086指令系統(tǒng)中主要指令及其使用方法，通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生鞥個編寫出簡單功能的指令段。(1)教學(xué)內(nèi)容指令格式；8086數(shù)據(jù)尋址方式及指令尋址方式；數(shù)據(jù)傳送指令算術(shù)運算指令邏輯運算指令移位指令串操作指令程序控制指令處理器控制指令(2)教學(xué)重點數(shù)據(jù)尋址方式，指令尋址方式、8086指令系統(tǒng)中主要指令。(3)教學(xué)難點數(shù)據(jù)尋址方式，指令尋址方式。5.匯編語言程序設(shè)計本章主要介紹匯編語言程序結(jié)構(gòu)、基本語法、系統(tǒng)功能調(diào)用等內(nèi)容，使學(xué)生掌握匯編語言程序設(shè)計基本方法，能夠運用匯編語言寫出完整的程序，實現(xiàn)指定的功能，并且能夠運用DEBUG對程序進(jìn)行調(diào)試。(1)教學(xué)內(nèi)容匯編語言程序的基本語法；常用偽指令；系統(tǒng)功能調(diào)用；匯編語言程序設(shè)計方法；宏指令；動態(tài)調(diào)試程序DEBUG(2)教學(xué)重點匯編程序的結(jié)構(gòu)和語法；DOS系統(tǒng)功能調(diào)用(21H)方法；匯編語言程序設(shè)計方法。(3)教學(xué)難點選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計；指令與偽指令的應(yīng)用；動態(tài)調(diào)試程序DEBUG的使用；宏與子程序的應(yīng)用。6.半導(dǎo)體存儲器本章主要介紹半導(dǎo)體存儲器的分類和工作原理，微機系統(tǒng)內(nèi)存儲器的構(gòu)成及與CPU的連接方法、虛擬存儲器、80X86內(nèi)存管理模式等內(nèi)容。使學(xué)生能夠根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，合理選擇半導(dǎo)體存儲器類型，設(shè)計CPU與內(nèi)存儲器的連接方案。(1)教學(xué)內(nèi)容內(nèi)存儲器基本概念、分類和主要技術(shù)指標(biāo)；存儲器的分級結(jié)構(gòu)，CACHE的基本原理；典型存儲芯片結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；存儲器的字位擴展技術(shù)；全地址譯碼和部分地址譯碼的概念及應(yīng)用方法；虛擬存儲器工作原理；80x86內(nèi)存管理模式。(2)教學(xué)重點地址譯碼電路設(shè)計；內(nèi)存儲器的擴展技術(shù)；存儲器的分級結(jié)構(gòu)。(3)教學(xué)難點地址譯碼電路設(shè)計；內(nèi)存儲器的擴展技術(shù)；虛擬存儲器原理；80x86內(nèi)存管理模式。7.輸入和輸出技術(shù)本章介紹輸入/輸出接口的功能和基本結(jié)構(gòu)，輸入/輸出的基本方式，中斷控制器8259的工作要求及其編程，DMA方式的原理，DMA控制器8237工作過程和應(yīng)用。通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠分析不同輸入/輸出方式的優(yōu)缺點，正確設(shè)計I/O系統(tǒng)方案；能夠?qū)?259A、8237編程，完成指定的功能。(1)教學(xué)內(nèi)容I/O接口的概念、功能、編址方式；無條件程序控制方式、有條件程序控制方式；中斷優(yōu)先級及判優(yōu)方式；可編程中斷控制器8259A的外部特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、以及方式控制字DMA的工作原理；DAMC8237的工作原理(2)教學(xué)重點中斷技術(shù)基本原理及其應(yīng)用；DMA工作過程；中斷傳送和DMA傳送的區(qū)別。(3)教學(xué)難點8259A的初始化編程和應(yīng)用。8.常用接口芯片本章主要介紹并行通信和串行通信接口的基本原理，微機常用串行接口、并行接口、定時器的可編程接口芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特性，以及其硬件連接和初始化編程、操作編程等。通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠根據(jù)具體應(yīng)用要求，設(shè)計出串行接口、并行接口、定時器可編程接口芯片與CPU連接方案，并能夠?qū)懗龀跏蓟?、操作程序等?1)教學(xué)內(nèi)容可編程定時計數(shù)器8253的外部引腳、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理；8253的六種工作方式；串行接口技術(shù)基本概念、工作方式、數(shù)據(jù)格式和校驗；可編程串行接口電路8251的工作原理、與CPU的連接及初始化編程；并行接口技術(shù)基本概念、工作方式、數(shù)據(jù)格式；可編程并行接口電路8255的外部引腳、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和工作方式；8255的初始化編程和C口的操作；模擬量、開關(guān)量接口技術(shù)的基本概念和其輸入、輸出通道的組成；.D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理和控制方式，以及DAC0832和系統(tǒng)總線的連接。(2)教學(xué)重點可編程接口芯片8253、8251、8255與CPU的連接；8253的初始化編程；8251工作原理；8255工作原理以及3種工作方式。(3)教學(xué)難點可編程接口芯片8253的初值計算；接口芯片8251、8255的初始化編程和應(yīng)用。四、實驗實驗、上機、課程設(shè)計內(nèi)容：參見教材第9章實驗。五、學(xué)時分配及說明表1學(xué)時分配表序號知識點課內(nèi)講授教學(xué)各環(huán)節(jié)備注上機自學(xué)1計算機系統(tǒng)概述222微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)42380X86微處理器644尋址方式與指令系統(tǒng)865匯編語言程序設(shè)計8686半導(dǎo)體存儲器4247輸入和輸出技術(shù)6