《微机原理与接口技术》课程教学大纲计算机资料.docx
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《微机原理与接口技术》课程教学大纲计算机资料
《微机原理与接口技术》课程教学大纲
课程名称:
微机原理与接口技术
课程编号:
210161
英文名:
PrinciplesofMicroComputerandInterfaceTechnology
课程类别:
专业主干课
学 分:
4学分
课时:
72课时
选定教材:
王克义,微机原理—结构、编程与接口,北京:
清华大学出版社2009
课程概述:
本课程以Intel系列微处理器为背景,介绍微机系统原理、Intel系列微处理器结构、8086指令系统和汇编语言程序设计、主存储器及与CPU的接口、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、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,使学生掌握微机系统的工作原理、掌握常用接口芯片的使用;能够根据要求设计简单的微机接口电路,编写相应的汇编语言程序,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:
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。
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,了解80x86微处理器系列概况,
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
四、微型计算机的发展
第二节微处理器及发展概况
一、8086、80386、80486处理器
二、Pentium处理器
三、PentiumII处理器
四、PentiumIII处理器
五、IntelPentium4处理器
六、Intel超线程处理器
七、Intel双核技术处理器
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?
第二章微处理器的编程结构
课时分配:
4课时
教学要求:
使学生理解并掌握微处理器的特点及其三种工作模式,实模式下的存储器寻址及I/O地址空间。
8086CPU的寄存器、逻辑地址、物理地址及相互之间关系。
教学内容:
第一节微处理器的工作模式
一、实模式
二、保护模式
三、虚拟8086模式
第二节微处理器的编程结构
一、程序可见寄存器
二、80x86/Pentium处理器的寄存器模型
第三节实模式下的存储器寻址
一、实模式下的存储器地址空间
二、存储器分段技术
三、实模式下的存储器寻址
四、实模式I/O地址空间
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?
2.8086的存储器是如何组织的?
地址如何形成?
3.段寄存器CS=1200H,指令指针寄存器IP=FF00H,此时,指令的物理地址为多少?
4.实模式和保护模式下的工作有何区别?
5.简述8086实模式下的物理地址形成过程。
第三章寻址方式与指令系统
课时分配:
8课时
教学要求:
使学生理解并掌握8086指令操作数的各种寻址方式;熟练掌握数据传送指令、逻辑运算指令、移位指令、控制转移指令使用,了解其它指令的使用。
教学内容:
第一节基本数据类型
一、字、双字的对齐
二、数字数据类型
三、指针数据类型
四、串数据类型
第二节8086的指令格式
一、立即数
二、寄存器操作数
三、存储器操作数
四、I/O端口寻址
第三节8086指令系统
一、数据传送指令
二、二进制算术指令
三、十进制算术指令
四、逻辑指令
五、移位和循环移位指令
六、控制转移指令
七、串指令
八、标志控制操作
九 段寄存器指令
思考题:
1.什么是指令及指令系统?
什么是寻址方式?
2.80x86系列的寻址方式主要有哪几种?
3.有效地址由哪几部分组成?
如何根据不同的寻址方式确定源/目的操作数的有效地址及物理地址?
4.MOV指令对源/目的操作数有何限制?
5.基址变址寻址时所使用的基址寄存器和变址寄存器分别有哪几种?
6.移位指令默认使用的寄存器是哪个?
7.算术运算和逻辑运算指令执行后对状态标志SF、ZF、CF、OF有何影响。
8.用乘法指令时,特别要注意先判断用有符号数乘法指令还是无符号数乘法指令,这是为什么?
第四章汇编语言的基本语法
课时分配:
4课时
教学要求:
掌握汇编语言源程序的书写格式;伪指令的使用,了解宏汇编与条件汇编;
教学内容:
第一节汇编语言的格式及语句行的构成
一、指示性语句
二、指令语句
三、语句行的构成
四、汇编语言的上机过程
第二节宏汇编与条件汇编
一、宏定义
二、宏调用与宏展开
三、DOS与BIOS功能调用
三、条件汇编
思考题:
1.什么是伪指令?
它和指令有何区别?
2.常用的符号定义伪指令、数据定义伪指令、段定义伪指令和过程定义伪指令的功能、格式和使用方法如何?
3.dw和dd伪操作用于定义地址时的使用方法和作用如何?
4.汇编程序的主要功能是什么?
5.在计算机上运行汇编源程序的步骤如何?
6.地址计数器$用于指令和伪指令中有何区别?
7.等价伪操作EQU和等号伪操作有何区别?
其作用是什么?
第五章汇编语言程序设计及应用
课时分配:
8课时
教学要求:
掌握汇编语言程序的设计方法,包括顺序程序设计、分支程序设计、循环程序设计、子程序设计的方法。
第一节 汇编语言程序设计方法
一、顺序程序设计
二、分支程序设计
三、循环程序设计
四、子程序设计
第二节 Windows汇编语言程序设计方法
一、基本概念介绍
二、Windows汇编语言程序的基本框架
三、Windows汇编的上机过程
四、汇编语言与高级语言的混合编程
思考题:
1.分支控制的方法有哪些?
2. 子程序参数传递的方法有哪些?
各自的特点是什么?
3.汇编语言嵌入高级语言的方法有哪些?
第六章微处理器的内部组成及外部功能特性
课时分配:
4课时
教学要求:
使学生理解并掌握8086/8088CPU最小模式系统引脚功能、存储器读/写时序、I/O口时序。
熟悉掌握指令周期、总线周期和T状态的相互关系。
教学内容:
一、微处理器的内部组成
二、微处理器的引脚功能
三、微处理器的时序
思考题:
1.什么是最大模式?
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?
2.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。
3.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。
4.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?
5.8086CPU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?
第七章I/O接口
课时分配:
5课时
教学要求:
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。
理解8237的特点、工作模式、工作类型及编程。
教学内容:
第一节概述
一、I/O端口的编址及输入输出的寻址方式
二、I/O接口电路的基本构成
三、CPU与I/O设备之间的接口信息
四、CPU的输入输出时序
五、CPU与接口电路间数据传送的形式
六、IBMPC的外设接口与现代PC的外设接口
第二节 CPU与外设数据传送的方式
一、查询传送方式
二、中断传送方式
三、直接数据通道传送(DMA)
第三节 DMA控制器
一、8237的主要功能
二、8237的结构
三、8237的工作周期
四、8237的引线
五、8237的工作方式
六 8237的寄存器组和编程
第四节I/O端口的地址分配与地址译码
一、I/O接口电路的分类
二、I/O端口地址的选用原则
三、I/O地址译码方法
四、I/O地址译码电路的几种方式
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?
3.什么是端口?
I/O端口的寻址方式有哪两种?
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.简述DMA方式传送的原理。
6.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。
7.I/O地址译码方法及地址译码电路的方式分别是什么?
第八章中断
课时分配:
5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。
教学内容:
第一节概述
一、为什么要用中断
二、中断源
三、中断系统的功能
第二节 最简单的中断情况
一、CPU响应中断的条件
二、CPU对中断的响应
第三节 中断优先权
一、用软件确定中断优先权
二、硬件优先权排队电路
第四节 8086的中断方式
一、外部中断
二、内部中断
三、中断向量表
四、8086中的中断响应和处理过程
第五节 中断控制器Intel8259A
一、功能
二、结构
三、8259A的引线
四、8259A的中断顺序
五、8259A的编程
六、8259A的工作方式
思考题:
1.简述中断传送方式的原理。
2.非屏蔽中断有什么特点?
可屏蔽中断有什么特点?
分别用在什么场合?
3.什么是中断向量地址?
中断向量是什么,它存放在哪里?
4.简述8086可屏蔽中断的响应过程及中断服务程序的结构。
5.简述8259A的始化编程步骤
第九章并行通信及其接口电路
课时分配:
5课时
教学要求:
掌握可编程并行接口芯片8255A的基本结构、工作方式、控制字的含义和作用,能够根据应用需要,选用工作方式,编写初始化及应用程序。
教学内容:
第一节可编程的并行输入/输出接口芯片8255A-5的结构
第二节工作方式选择 .
一、方式选择控制字
二、方式选择举例
三、按位置位/复位功能
第三节方式0的功能
一、方式0的基本功能
二、方式0的时序
第四节方式1的功能
一、主要功能
二、方式1输入
三、方式1输出
第五节 方式2的功能
一、主要功能
二、时序
三、方式2的控制字
第六节8255A应用举例
思考题:
1.8255A的三个端口在使用时有什么差别?
2.可编程并行接口芯片8255A有哪几种工作方式,其特点什么?
3.简述8255A的初始化编程步骤。
第十章串行通信及其接口电路
课时分配:
5课时
教学要求:
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:
第一节串行通信基础
一、串行通信基础知识
二、串行接口标准EIARS-232C接口
第二节Intel8251A可编程通信接口 .
一、8251的基本性能
二、8251的方框图
三、接口信号 .
四、8251的编程
五、8251应用举例
思考题:
1.什么是串行通信?
串行通信有什么特点?
2.8251的状态字RxRDY=1和TxRDY=1分别表示什么含义?
何时复位?
3.简述采用8251的异步通信程序的编写步骤?
第十一章计数器和定时器电路Intel8253/8254
课时分配:
4课时
教学要求:
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,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。
教学内容:
第一节概述
一、主要功能
二、8253的内部结构
三 8253的引线
第二节 8253的控制字及工作方式
一、8253的控制字
二、8253的工作方式
第三节8253的应用举例
第四节Intel8254
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。
第十二章存储器及其接口
课时分配:
2课时
教学要求:
掌握存储器接口技术;掌握虚拟存储技术。
教学内容:
第一节存储器接口技术
一、存储器扩展
二、存储器与CPU的连接
三、16位、32位、64位存储器接口
第二节虚拟存储技术
一、虚拟存储器的工作原理
二、80X86微机系统中的虚拟存储技术
思考题:
1.解释虚拟存储技术中的按需调页存储管理技术。
2.分别说明80286及80386/80486的虚拟地址与物理地址变换机制。
第十三章数模(D/A)转换与模数(A/D)转换接口
课时分配:
4课时
教学要求:
掌握模拟输入输出通道的基础知识,D/A转换原理和进行数模转换的过程,8位和12位数模转换器的内部结构及工作原理;掌握模数转换的基本思想,8位模数转换器的内部结构和工作过程。
掌握模数转换器与并口芯片与计算机的连接及应用。
教学内容:
第一节模拟量输入与输出通道
一、模拟量输入通道的组成
二、模拟量输出通道的组成
第二节数模(D/A)转换器.
一、D/A转换的基本原理
二、D/A转换器的主要技术指标
三、典型的D/A转换器芯片.
第三节D/A转换器与微处理器的接口 .
一、8位D/A转换芯片与CPU的接口
二、12位D/A转换芯片与CPU的接口
第四节模数(A/D)转换器
一、A/D转换的基本原理
二、A/D转换器的主要技术指标
三、典型的A/D转换器芯片
第五节模数(A/D)转换器
一、A/D转换器与微处理器的接口
二、8位A/D转换芯片与CPU的接口
三、12位A/D转换芯片与CPU的接口
第六节D/A、A/D转换应用举例
一、D/A转换举例
二、A/D转换举例
思考题:
1.D/A、A/D转换器接口的作用是什么?
2.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?
3.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。
4.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?
第十四章80X86保护模式的软件体系结构
课时分配:
6课时
教学要求:
掌握保护模式的寄存器模型,掌握保护模式的存储器管理和地址转换,了解虚拟8086模式。
教学内容:
第一节保护模式概述
第二节保护模式的主要数据结构
一、段描述符
二、描述符表
三、段选择符
第三节保护模式的寄存器模型
一、描述符表寄存器
二、控制寄存器
三、任务寄存器
四、改变功能的寄存器
第四节保护模式的存储器管理和地址转换
一、物理地址、线性地址和逻辑地址
二、虚拟地址和虚拟地址空间
三、物理地址和虚实地址转换
四、段、页式地址转换
第五节虚拟8086模式
思考题:
1.页表的内容是什么?
2.描述符主要有哪两种类型?
描述符为多少个字节?
3.应用程序运行在什么保护级?
4.写一指令序列,它将处理器从实模式转换到保护模式。
5.保护模式和虚拟8086任务能共同存在于80x86多任务环境中吗?
6.什么是多任务和多用户系统?
试举例说明?
第十五章高性能微处理器的先进技术及典型结构
课时分配:
4课时
教学要求:
掌握流水线中的“相关”及其处理技术,掌握超标量、超长指令字、超级流水线技术以及多核处理器;了解现代PC机的主板典型结构。
教学内容:
第一节 高性能微处理器所采用的先进技术
一、流水线中的“相关”及其处理技术
二、指令级并行
三、超标量、超长指令字结构、超级流水线技术
四、RISC技术
第二节 多核处理器简介
第三节现代PC机主板典型结构
一、芯片组、桥芯片及接口插座
二、PENTIUM PC主板结构
思考题:
1.简述高性能微处理器设计中所采用的各项先进技术。
2.简述流水线中的“相关”及其处理技术。
3.说明RISC的主要特点。
4.简述多核处理器的主要特点。
5.说明在现代PC机主板结构中的南桥芯片和北桥芯片的基本功能。
参考书目:
1.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.
2.王让定等.汇编语言与接口技术(第2版)[M].北京:
清华大学出版社,2006.
3.刘红玲,赵梅主编,《微机原理与接口技术实用教程》[M].北京:
电子工业出版社2008.
4.钱晓捷.汇编语言程序设计学习与解题指南[M].武汉:
华中科技大学出版社,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,2002.8.
6.顾元刚.汇编语言与微机原理教程[M].北京:
电子工业出版社,2000.
7.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.
9.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..
10.沈美明,温冬婵.IBM-PC汇编语言程序设计(第2版)[M].北京:
清华大学出版社,2001.