07153052《微型计算机技术及应用》教学大纲2009-finall.doc

微型计算机技术及应用教学大纲课程编码：07153052课程名称：微型计算机技术及应用英文名称：Microcomputer Technology and Applications开课学期：第5学期学时/学分：96/6课程类型：专业必修课开课专业：计算机科学与技术专业、网络与信息安全专业先修课程： 模拟电路，数字逻辑电路，C语言，计算机组成原理后续课程：计算机体系结构，操作系统选用教材：赵国相 等编著，“微型计算机原理与汇编语言程序设计”，北京：科学出版社，2005.7赵国相 等编著，“微型计算机原理与接口技术” ，北京：科学出版社，2005.3主要参考书：孙德文 主编，微型计算机技术，北京：高等教育出版社，2002.3沈美明 等编著，80X86汇编语言程序设计，北京：清华大学出版社，2002.3执笔人：秦贵和一、课程性质、目的与任务 微机原理、汇编语言程序设计及接口技术三部分内容是计算机科学与技术专业的核心基础课程。在以前的教学体系中大部分院校都分成三门课讲，即“微机原理及应用”、“微型计算机接口技术”和“汇编语言程序设计”。随着集成电路技术的飞速发展，许多大型计算机甚至巨型计算机的成熟技术已逐步下移至微型计算机，促使微型计算机发展非常快，随之带来两个问题。一是微型计算机的结构日趋复杂。这就使微机原理、汇编语言程序设计及接口技术三部分内容彼此相关的程度更加密切、互相交叉融在一起。二是新课程及新内容不断增加，每门课程的学时越来越少。若仍将微机原理、汇编语言程序设计及接口技术三部分内容分为三门课，势必造成在内容上时有冲突，有些内容学生不得不学两遍，甚至还要多。有时还会造成对某些问题或概念理解得不深透。所以，我们将微机原理、汇编语言及接口技术合为一体，即微型计算机技术及应用。通过该课程的学习使学生应掌握的知识点：当今微机领域内具有代表性的新设计、新技术、新思想和新潮流，指令格式，数据的存储方式与寻址方式，子程序调用和返回机制，汇编语言编程技术基础，高速缓冲存储器，虚拟存储器，输入输出基本原理、信号交换、缓冲存储、程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA，中断结构，外部存储器的物理结构及驱动，总线和总线协议，常用外部设备的工作原理及接口。通过该课程的学习使学生建立微机系统的整机概念，加深对微机工作过程的理解，使学生初步具有微机系统软硬件开发的能力。二、教学基本要求本课要求学生了解当今微机领域内具有代表性的新设计、新技术、新思想和新潮流，外部存储器的物理结构及驱动。理解高速缓冲存储器，虚拟存储器，外部存储器的物理结构及驱动，总线和总线协议。掌握指令格式，数据的存储方式与寻址方式，子程序调用和返回机制，汇编语言编程技术基础，输入输出基本原理、信号交换、缓冲存储、程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA，中断结构，常用外部设备的工作原理及接口。学生学习本课后，应具有设计一般硬件系统及编写汇编语言程序的能力。三、各章节内容及学时分配 “微型计算机原理与汇编语言程序设计” 各章节内容及学时分配第一章 绪论 4学时 11 概述 111 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 112 微型机主要性能指标 12 微处理器发展简况 121 第一代微处理器 122 第二代微处理器 123 第三代微处理器 124 第四代微处理器 125 第五代微处理器 习题 一 知识点：通过老师讲授，使学生了解第一、二、四代微处理器的结构特点，掌握8086微处理器的结构特点及功能。 第二章 Pentium系列微处理器的基本结构 10学时 21 Pentium微处理器的基本结构 211 总线接口部件 212 预取缓冲部件 213 整数流水线 214 浮点流水线 215 Cache部件 216 指令译码部件 217 控制部件 218 分段部件 219 分页部件 22 Pentium Pro微处理器 23 Pentium MMX微处理器 24 Pentium II微处理器 25 Pentium III微处理器 26 Pentium 简介 27 Pentium微处理机的编程结构 271 基本结构寄存器 272 系统级寄存器 273 调试寄存器 274 模型专用寄存器 275 浮点部件 28 Pentium微处理器的引脚信号和功能 29 Pentium处理器的总线周期 291 非流水线式读写周期 292 猝发式读写总线周期 293 流水线式读写总线周期 210 Pentium微处理器的操作模式 2101 实地址模式 2102 保护虚拟地址模式 习题 二 知识点：通过老师讲授，使学生了解Pentium系列微处理器的基本结构，理解Pentium处理器的总线周期，掌握Pentium微处理器的引脚信号功能和操作模式。 第三章 Pentium微处理器的指令系统 10学时 31 指令格式 32 寻址方式 321 数据的寻址方式 322 转移地址的寻址方式 33 指令系统 331 数据传送指令 332 算术运算指令 333 BCD码调整指令 334 逻辑运算指令 335 位处理指令 336 控制转移指令 337 条件设置指令(自386起有) 338 串操作指令 339 处理器控制指令 3310 保护模式系统控制指令 习题 三 知识点：通过老师讲授，使学生掌握Pentium微处理器的指令格式 、寻址方式、指令系统。本章属重点内容之一。第四章 汇编语言程序格式 8学时4. 1 汇编语言概述42 汇编语言语句格式43 伪指令 431 程序开始和结束伪指令432 处理器选择伪操作 433 段定义伪操作4. 34 地址计数器伪指令435 数据定义伪指令436 PROC和ENDP过程定义伪指令437 模块连接伪指令44 操作数字段441 常数442 表达式45 汇编语言源程序的结构451 COM文件结构452 EXE文件结构46 汇编语言程序的上机过程461 用EDIT建立ASM文件462 用MASM产生OBJ等文件463 用LINK程序产生EXE文件464 程序的调试和执行习题 四 知识点：通过老师讲授，使学生掌握汇编语言的源程序结构、伪指令和上机过程。本章属重点内容之一。第五章 分支与循环程序设计 4学时51 概述5. 2 分支程序设计521 分支程序的结构形式522 二路分支程序设计方法523 多路分支程序设计方法53 循环程序设计531 循环程序的结构形式532 循环程序的设计方法533 单重循环534 多重循环习题五 知识点：通过老师讲授，使学生掌握分支与循环程序的结构形式及设计方法。本章属重点内容之一。第六章 子程序设计 6学时61 子程序的结构形式611 子程序的定义612 子程序的调用和返回613 现场的保存与恢复614 子程序的参数传送62 嵌套与递归子程序621 子程序的嵌套622 递归子程序习题六 知识点：通过老师讲授，使学生掌握子程序的结构形式及设计方法。本章属重点内容之一。 第七章 高级汇编语言技术 2学时71 结构711 结构的定义712 结构变量的定义713 结构变量及其字段的访问72 记录73 宏汇编731 宏定义732 宏调用733 宏展开734 LOCAL伪指令735 宏操作符736 宏嵌套737 宏指令库7. 38 PURGE伪指令739 宏指令与子程序的区别74 重复汇编741 重复汇编伪指令 742 不定重复汇编伪指令75 条件汇编76 模块化程序设计761 模块化程序设计 762 模块的连接763 模块之间的参数传送77 汇编语言与高级语言的连接771 概述772 C语言与汇编语言程序连接时的系统规则773 C语言与汇编语言程序的连接方法习题七 知识点：通过老师讲授，使学生了解宏指令与子程序的区别及汇编语言与高级语言的连接；通过学生自学，使学生了解重复汇编伪指令、条件汇编伪指令的格式。第八章 内存储器及其接口 6学时81 概述811 微型计算机中存储器的类型812 半导体存储器的主要性能指标813 半导体存储芯片的一般结构82 随机存储器(RAM)8. 21 静态RAM822 动态RAM 823 近几年主存储器的发展及性能简介 8. 3 只读存储器 831 掩膜ROM 832 可编程的PROM 833 可擦除、可编程的EPROM 834 电可擦除的可编程EEPROM 835 快速擦写存储器(FIash Memory) 84 半导体存储器与CPU的接口技术841 存储器芯片与CPU连接时应处理的问题842 地址译码器843 16位微机系统中的内存储器接口 843 32位微机系统中的内存储器接口844 64位微机系统中的内存储器接口 85 高速缓冲存储器Cache 851 Cache的工作原理简介 852 奔腾处理器的高速缓冲存储器习题八知识点：通过老师讲授，使学生掌握半导体存储芯片的一般结构、半导体存储器与CPU的接口技术、高速缓冲存储器的工作原理。本章属重点内容之一。 “微型计算机原理与接口技术” 教学内容及学时分配第一章 Pentium微型计算机的存储器管理 8学时11 概述12 Pentium的分段存储管理121 分段存储管理的基本思想122 段描述符123 全局描述符表及寄存器124 局部描述符表及寄存器125 中断描述符表及寄存器126 段选择符及寄存器127 段间保护128 数据段访问的特权检查129 任务内代码段控制转移及特权检查1210 任务切换及特权检查 1211 向保护模式转换13 Pentium的分页存储管理14 虚拟8086模式习题一 知识点：通过老师讲授，使学生理解Pentium微型计算机的存储器管理。本章属重点内容之一。第二章 输入/输出 6学时21 为什么要用接口电路22 I/O接口的一般编程结构23 CPU与外设之间数据传送的控制方式231 程序查询传送方式232 程序中断方式233 DMA传送方式234 I0处理机方式24 DMA控制器8237A 241 8237A的编程结构及外部引脚功能242 8237A的传送方式243 8237A的工作时序244 8237A的软件命令245 8237A的应用习题 二 知识点：通过老师讲授，使学生掌握CPU与外设之间数据传送的程序查询、程序中断、DMA控制方式和DMA控制器8237A 。本章属重点内容之一。第三章 中断 6学时31 概述311 中断的基本概念312 中断接口电路313 中断处理过程32 Pentium的中断机制321 中断向量表322 可屏蔽中断INTR 323 非屏蔽中断NMI 324 软件中断325 异常简介326 实模式中断处理过程327 保护模式中断操作33 可编程中断控制器8259A 331 8259A的引脚332 多片8259A级联333 8259A的编程结构334 初始化命令字的格式及其功能335 操作命令字的格式及其功能习题三 知识点：通过老师讲授，使学生掌握中断的基本处理过程、Pentium的中断机制、可编程中断控制器8259A。本章属重点内容之一。第四章 总线 2学时41 概述411 总线分类412 总线标准的基本内容413 总线的操作过程414 总线的数据传输方式415 PC系列机中系统总线的发展简介42 ISA总线43 PCI总线431 PCI总线的特点432 PCI总线的系统结构433 PCI总线信号434 PCI总线传输简介435 总线命令436 PCI总线配置空间4. 3. 7 PCI总线的扩展ROM习题四 知识点：通过老师讲授，使学生理解ISA、PCI总线的结构特点。第五章 可编程接口芯片及其应用 4学时51 可编程并行输入输出接口芯片8255A5. 1. 1 8255A的内部结构及引脚功能5. 1. 2 8255A的控制字5. 1. 3 8255A的工作方式5. 1. 4 8255A应用举例5. 2 可编程计数器定时器8253 5. 2. 1 8253的基本功能5. 2. 2 8253的引脚信号与内部结构5. 2. 3 8253的控制字5. 2. 4 8253的工作方式 5. 2. 5 8253的应用举例习题五知识点：通过老师讲授，使学生掌握可编程并行输入输出接口芯片8255A和可编程计数器定时器8253的内部结构、引脚功能及控制方式。本章属重点内容之一。第六章 串行通信和可编程串行接口8251 4学时6. 1 串行通信概述6. 1. 1数字通信系统模型6. 1. 2 串行通信的传送方向6. 1. 3 传输速率6. 1. 4 异步通信与同步通信6. 1. 5 串行通信原理6. 2 RS232C串行通信总线6. 3 通用串行总线USB简介6. 4 可编程串行通信接口芯片8251A 6. 5 串行通信系统实例习题六知识点：通过老师讲授，使学生掌握串行通信原理和可编程串行接口8251的内部结构、引脚功能及控制方式。本章属重点内容之一。第七章 模数转换及数模转换 4学时7. 1 概述7. 2 传感器7. 3 DA转换器731 DA转换器原理732 DA转换器的主要参数733 DA转换器的输入输出特性734 DAC 0832转换器及应用7. 3. 5 DAC l210与CPU的接口7. 4 模数转换741 多路开关742 采样保持器743 模数转换原理744 A/D转换器的主要技术指标745 ADC 0809 八位A/D转换器及应用75 功率开关器件及接口7. 5. 1 光电隔离器7. 5. 2 功率晶体管驱动电路753 可控硅整流器（闸流晶体管）754 机械继电器及接口755 固态继电器及接口技术习题七知识点：通过老师讲授，使学生了解几种常用传感器的工作原理，理解几种常用功率开关器件的工作原理及接口，掌握DA转换器和A/D转换器的工作原理及应用。DA转换器和A/D转换