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计算机硬件技术基础教学大纲一、课程的地位和性质计算机硬件技术基础高职计算机网络技术专业、计算机软件专业学生的一门重要的专业理论基础课程。本课程主要介绍微型计算机的结构与原理、汇编语言程序设计、微机接口技术的应用等计算机硬件理论知识。本课程是计算机组装与维护、计算机组网技术及综合布线技术、程序设计等课程的先行课，其教学效果直接影响学生后续课程的学习。二、课程目标与任务1. 认识计算机和微型计算机。2. 掌握基本的电路分析及计算、测试方法。3. 知道计算机电路中常用的电路元件、半导体器件及逻辑元件的功能、特性及原理。3. 知道计算机中的数据表示方法和转换。4. 知道计算机硬件基本结构及各部分的原理。5掌握汇编程序的分析方法，培养基本的编程和程序调试能力。6了解计算机的主要外部设备及基本工作原理，知道接口的作用。三、理论教学内容与要求第1章 计算机系统概述1教学目标（1）知识目标l 了解计算机的发展及应用l 理解计算机的结构及工作过程l 掌握计算机的主要性能指标（2）能力目标l 能描述计算机的工作过程l 能描述机器语言、汇编语言、高级语言，区分编译程序、解释程序、汇编程序及汇编源程l 能进行地址线位数和存储容量的换算2教学重点、难点l 微型计算机的系统结构及计算机语言l 微型计算机性能参数。3教学内容：内容摘要知识点计算机的发展及应用计算机的发展历程ENIAC、冯诺依曼、年代划分微型计算机的发展微处理器、发展年代划分计算机的应用科学计算、信息处理、过程控制、CAD、CAI、CAM计算机的结构及工作过程计算机系统硬件系统、软件系统、操作系统计算机的层次结构计算机语言计算机主要性能指标字长、字节、存储容量、MIPS、CPU主频第2章 计算机电路基本元器件1教学目标（1）知识目标l 掌握电阻元件和电路基本理论l 掌握常用半导体器件的结构、原理及应用l 了解直流电源的结构及基本原理（2）能力目标l 能识别并检测电阻、电容、三极管等计算机电路常用元件l 能运用基本电路理论进行简单的电路分析和计算l 能理解译码器、计数器等计算机常用逻辑元件的功能，会进行简单逻辑电路的分析和设计2教学重点、难点l 计算机电路常用元器件的识别及测试l 电阻、电容电路的简单计算3教学内容：内容摘要知识点电阻元件及电路基本理论电阻元件伏安特性、标称参数、基尔霍夫定律串/并联等效、分流、分压电容元件伏安特性、标称参数、串/并联等效电感元件伏安特性常用半导体器件半导体基础知识本征半导体、杂质半导体、自由电子、空穴、PN结二极管单向导电性、阈值电压、导通压降、开关特性、应用半导体三极管结构、放大特性、开关特性、应用场效应管结构、原理、特性直流电源整流原理、滤波原理、稳压原理第3章 计算机中的数 1教学目标（1）知识目标l 掌握常用数制及数制间的相互转换l 掌握十进制数及字符的编码l 理解并掌握机器数及运算l 了解代码校验的组成及校验方法（2）能力目标l 能识别并检测电阻、电容、三极管等计算机电路常用元件l 能运用基本电路理论进行简单的电路分析和计算l 能理解译码器、计数器等计算机常用逻辑元件的功能，会进行简单逻辑电路的分析和设计2教学重点、难点l 数制转换l 定点数、浮点数及定点数的原码、反码、补码表示l 定点数和浮点数的加减运算l CRC码的生成方法3教学内容：内容摘要知识点数制计算机常用数制十进制数、二进制数、十六进制数数制间的相互转换加权法、权分解法十进制数及字符的编码BCD码8421BCD码ASCII码ASCII码值汉字的编码内码、区位码、国标码、点阵码机器数机器数的表示定点数、浮点数机器数的运算定点数的加减运算、浮点数的加减运算代码校验奇偶校验码校验码构成、功能循环冗余校验码（CRC）校验码形成、模2除海明码校验码形成、校验方法第4章 计算机常用逻辑部件 1教学目标（1）知识目标l 掌握常用逻辑门的逻辑功能l 掌握逻辑函数的表示及化简l 理解组合逻辑电路的特点，掌握译码器、编码器、全加器、数据选择器等常用组合逻辑部件的逻辑功能l 理解时序逻辑电路的特点，掌握计数器、寄存器等常用时序逻辑部件的逻辑功能（2）能力目标l 理解常用逻辑元件的逻辑功能l 能应用基本逻辑门进行简单辑电路的分析和设计l 能利用集成逻辑元件进行常用逻辑电路的设计2教学重点、难点基本逻辑运算l 常用逻辑门及触发器的功能l 组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法l 常用逻辑元件及功能3教学内容：内容摘要知识点常用逻辑门基本逻辑运算与运算、或运算、非运算、与非运算、异或运算常用逻辑门与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、与或非门逻辑函数真值表、表达式、逻辑图、波形图、卡诺图、最小项、逻辑相邻组合逻辑电路组合逻辑电路的分析和设计方法分析/设计步骤、逻辑函数化简常用组合逻辑部件译码器、编码器、全加器、数据选择器时序逻辑电路触发器RS触发器、JK触发器、D触发器时序逻辑电路的分析方法分析/设计步骤常用时序逻辑部件计数器、寄存器、集成计数器及及应用第5章 计算机硬件结构及原理1教学目标（1）知识目标l 掌握总线的概念及作用l 了解运算器的结构及原理l 理解存储器的存储原理，掌握存储器的扩展方法l 理解存储体系、存储层次结构及Cache的作用l 理解控制器的结构组成及各部分的作用，掌握8086的内部结构及各部分的功能（2）能力目标l 理解运算器、存储器、控制器的组成及功能l 能从原理上区分随机存储器和各种只读存储器l 能进行存储器的设计和计算l 理解高速缓冲存储器（Cache）的功能及作用2教学重点、难点l 总线的作用及工作原理l ALU及定点运算器l 存储器扩展及存储技术的实现l 8086CPU3教学内容：内容摘要知识点总线总线的原理及三态门总线、主模块、总线带宽、总线位宽、总线频率总线分类及总线标准系统总线、数据总线、地址总线、控制总线、PCI总线、AGP总线缓冲器总线控制原则运算器算术逻辑运算部件（ALU）ALU定点运算器单总线结构、双总线结构、三总线结构存储器存储器的分类随机存储器、只读存储器、顺序存储器、辅助存储器静态随机存储器（SRAM）存储单元存储原理、存储器构成、片选信号动态随机存储器（DRAM）存储原理、刷新只读存储器ROM、PROM、EPROM、EEPROM存储体系结构存储器的层次结构存储性能指标、存储层次高速缓冲存储器Cache、命中率、地址映像、全相联映像、直接映像、给相联映像外存储器软盘、硬盘、扇区、磁道、柱面、CD-ROM、DVD、倍速虚拟存储器虚拟存储器控制器控制器的工作原理控制器的功能控制器的组成程序计数器、指令寄存器、指令译码器指令的执行过程指令的执行过程控制器的控制方式同步方式、异步方式、联合控制方式微程序控制器微程序、微指令、微命令、微操作、控制存储器8086的内部结构段寄存器、通用寄存器、IP、BP、SP、SI、DI、物理地址、逻辑地址第6章 指令系统与汇编语言基础1教学目标（1）知识目标l 掌握汇编语言格式及语法要求l 掌握8086指令格式及寻址方式l 理解并熟记8086指令功能及用法l 掌握汇编语言程序设计（2）能力目标l 熟练使用8086汇编指令l 能进行简单汇编语言程序及调试2教学重点、难点l 8086指令的功能及应用l 汇编语言的程序格式及语法要求l 汇编语言程序设计3教学内容：内容摘要知识点汇编语言基础汇编语言概述汇编语言、汇编源程序、汇编程序汇编语言的程序格式段、伪指令、标识符、保留字、变量、标号上机步骤编译、链接、运行指令格式及寻址方式指令格式零地址指令、一地址指令、二地址指令、操作码地址码8086的寻址方式立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对基址变址寻址8086的指令系统数据传送指令MOV、PUSH/POP、LEA、XCHG算术运算指令加法指令、减法指令、乘法指令、除法指令位操作指令逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑异或、测试指令算术移位指令、逻辑移位指令转移指令无条件转移指令、条件转移指令循环指令LOOP、LOOPZ、LOOPNZ、REP处理器控制指令CLI、STI、CLD、STD输入/输出DOS功能调用调用方式程序设计举例顺序程序设计顺序程序设计思想分支程序设计分支程序设计思想循环程序设计循环初值、循环体、循环控制子程序设计定义、调用、参数传递、返回第7章 接口与外部设备1教学目标（1）知识目标l 理解接口的功能及作用l 理解无条件传送方式、程序查询方式、中断方式、DMA的传送特点l 掌握8255A等典型接口的结构、功能及应用l 了解IDE、SCSI、USB等标准接口的特点及作用l 了解常用外部设备的结构及原理（2）能力目标l 能理解接口的功能l 能用8255A进行简单接口设计l 能描述常用外设的结构原理2教学重点、难点l 数据传送方式与接口的结构l 可编程并行接口芯片8255A3教学内容：内容摘要知识点接口概述接口的定义接口、端口接口的功能接口功能主机与外设的数据传送方式无条件传送方式、程序查询方式、中断方式、DMA方式、中断向量、中断向量表、中断类型码、中断优先级典型接口电路并行接口8255A串行接口波特率、波特率因子、同步传输、异步传输、8251其他标准接口IDE/ATA接口IDE的特点、功能SCSI接口功能、特点USB接口功能、特点IEEE1394接口功能、特点基本外部设备键盘种类、结构、键码扫描方式鼠标种类、结构、原理扫描仪性能指标显示器CRT显示器、LCD显示器、性能指标打印机针式打印机、喷墨打印机、光打印机四、课内实践教学要求 1.基本技能训练实验项目学时能力目标项目一 电路元件识别及检测2能识别常用电路元件，会检测好坏和极性项目二 半导体元件识别及检测2能识别二极管、三极管，会测试三极管管脚项目三 电路检测及分析2能用万用表检测电路，分析电路状态项目四 逻辑元件识别及连接2能识别集成逻辑门，会测试逻辑功能项目五 译码器及应用2能用集成译码器进行组合逻辑电路设计项目六 计数器4能用集成计数器构成N进制计数器项目七 集成移位寄存器2控制移位寄存器，观察移位操作过程项目八 半导体存储器2能模拟计算机进行存储器存取控制项目九 运算器2能模拟计算机控制运算器完成算术/逻辑运算项目十 汇编语言上机练习4能用集成编译器编辑、调试运行汇编语言程序项目十一 并行接口2能用并行接口设计简单显示装置项目十二 微型计算机接口识别及连接2能识别并连接微型计算机常用接口总计282综合技能训练实验项目学时能力目标项目1 基本维修技能训练4学习常用工具的使用，能进行电子电路板焊接项目2 数字电子计时器的设计6能进行数字电子计时器的硬件电路设计项目3 汇编综合程序设计4能进行实用汇编语言程序的设计及调试项目4 十字路口交通灯设计8能独立完成交通灯硬件及软件设计项目五 声光报警器设计6能独立完成声光报警器的硬件及软件设计总计28五、教学时数分配序 号授课内容学时分配讲课实践理论教学1计算机系统概述2技能训练28-2计算机电路基本元器件1063计算机中的数824计算机常用逻辑部件1285计算机硬件结构及原理1246指令系统与汇编语言基础1447接口与外部设备104实训1基本维修技能训练-综合实训2842数字电子计时器的设计-63汇编综合程序设计-44十字路口交通灯设计-85声光报警器设计-6合计6856六、本课程与其它课程的联系 先修课程：本课程是计算机网络技术及软件技术专业的专业理论甚础课，是一门硬件基础理论的整合课程，各知识模块能够很好地实现层次衔接，学生只要有一定的物理分析基础即可。后续课程：网络技术、系统程序设计、综合布线。七、课程特点和教学法建议本课程是一门计算机硬件技术基础理论的整合课程，知识点较多，理论性较强。教学中应注重基本知识、基本理论的传授和基本技能的培养。理论性较强的原理等知识内容，建议采用问题牵引，启发学生思维。注重理论联系实际，引导学生见其行，知其然，思其源；知识结构衔接紧凑、具有因果关系的知识内容，建议采取线索教学的方法，引导学生层层深入，逐步扩充知识容量；同型异类的知识内容，应侧重基本方法的传授，通过类比引导学生融会贯通、举一反三；实践教学则以采用任务驱动，以学生独立操作为主，教师指导为辅。八、课程评价方案本课程将采取理论教学与综合实训分别考核的评价方式。1.理论考核以笔试为主，再结合平时学习表现、出勤情况、实验完成情况等综合评定成绩。笔试试题中的操作技能测试的题型所占比例在15%左右。成绩构成为： 出勤：10% 课堂表现：10% 作业：10% 实验：20% 期末考试：50%2.综合实训考核以现场考核和实训报告为主，结合平时出勤、实训表现，综合评价。成绩构成为： 出勤：10