chap0-微机原理课程介绍

1 微处理器系统结构及嵌入式系统设计 综合性强 偏应用的一门专业技术基础课程 电子工程学院陈客松 2 授课时间 地点周一3 4节 A401 周三3 4节 A401 单周的周四1 2节 A401 实验时间 地点科B 科B 实验时间 另行通知 欢迎各位同学 3 陈客松联系方式 E mail KSChen TELffice 科B517 4 计算机是什么 计算机在哪里 5 计算机的分类 后PC时代 通用计算机 嵌入式计算机 6 嵌入式 计算机 系统 嵌入式系统是一门交叉学科 涉及计算机 微电子 网络 通信 信号处理 传感器等诸多领域 随着现代微电子技术 微机电系统MEMS 片上系统SoC 纳米材料 无线通信技术 信号处理技术 计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展 嵌入式系统向集成化 微型化 智能化 网络化方向发展 7 无所不在的计算机 普适计算 8 9 10 新型的计算机 生物计算机光子计算机量子计算机模糊计算机超导计算机 11 12 13 IT行业的四大定律 1 Moore定律微处理器内晶体管集成度每18个月翻一番2 Bell定律如果保持计算能力不变 微处理器的价格每18个月减少一半 每10年会有一类新的计算设备诞生 巨型机 小型机 工作站 PC到PDA的演变 新一代计算设备 3 Gilder定律未来25年 1996年预言 里 主干网的带宽将每6个月增加一倍 4 Metcalfe定律网络价值同网络用户数的平方成正比 14 节能Powersavings数字生活Digitallife泛在传感器网络UbiquitousSensorNetworks USN 高性能视频会议High PerformanceVideoConferencing数字安全Sybersecurity下一代网络及功效Next GenerationNetworksandEnergyEfficiency远距离协作工具RemoteCollaborationTools智能传送网IntelligentTransportSystems ITS ITU T近几年关注的热门话题 信息的生成 获取 存储 传输 处理及其应用是现代信息科学的六大组成部分 15 计算机的体系结构 1946年 美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的物理学博士Mauchley和电气工程师Eckert领导的小组研制成功世界上第一台数字式电子计算机ENIAC 著名的美籍匈牙利数学家VonNeumann参加了为改进ENIAC而举行的一系列专家会议 研究了新型计算机的体系结构 1949年 英国剑桥大学的威尔克斯等人在EDSAC机上实现了冯 诺依曼模式 直至今天冯 诺依曼体系结构依然是绝大多数数字计算机的基础 冯 诺依曼体系结构冯 诺依曼计算机 16 计算机的组成 1 17 计算机的组成 2 同步数字系统 18 计算机的实现 半导体技术制造技术封装技术装配技术电源技术冷却技术 19 计算机专业系列课程 核心 系统架构 软件基础 本课程涉及主要内容 计算机体系结构与组成原理 微处理器系统结构 嵌入式系统设计技术 硬件基础 20 相关知识及课程 数字逻辑设计 先修 EDA设计技术数模混合IC设计技术汇编语言程序设计C语言程序设计计算机组成原理与系统结构嵌入式系统设计嵌入式操作系统 21 教材及推荐参考书 微处理器系统结构及嵌入式系统设计李广军等 电子工业出版社 2009微机系统原理与接口技术李广军等 电子科技大学出版社 2005系统体系结构 第5版 郭新房等译 StephenD Burd著 清华大学出版社 2007计算机系统结构张晨曦等 高等教育出版社 2008现代计算机组成原理潘松等 科学出版社 2007ARM体系结构与编程杜春雷 清华大学出版社 2007 22 23 教学进度及考核安排 第一章 概述6课时第二章 计算机系统组成与工作原理8课时第三章 微处理器体系结构及关键技术8课时第四章 总线与接口14课时第五章 ARM微处理器体系结构8课时第六章 ARM程序设计技术6课时第七章 基于ARM的嵌入式系统硬件设计技术6课时第八章 基于ARM的嵌入式系统软件设计技术6课时第九章 基于ARM微处理器核的SOC设计2课时上课64学时 包括习题课 实验16学时考核方式 考勤作业10 实验15 期中15 期末 一本书开卷 60 24 课程介绍结束 25 第一章概述 1 1计算机发展 了解 机械式计算机的启蒙时代电子技术和半导体技术的诞生1 2现代计算机系统冯 诺伊曼结构和哈佛结构 掌握 计算机组织的模型 掌握 CISC与RISC结构 掌握 流水线结构 掌握 存储器层次结构 高速缓存和虚拟存储器 理解 多核处理器并行结构 了解 1 3嵌入式系统 了解 嵌入式系统的概念嵌入式系统的特点嵌入式系统的组成嵌入式系统的发展趋势 26 第二章计算机系统组成与工作原理 2 1计算机体系结构 掌握 冯 诺伊曼体系结构对冯 诺伊曼体系结构的改进2 2计算机组成原理 掌握 总线与接口CPU组织存储器组织2 3计算机互连结构 掌握 总线要素总线组织总线仲裁总线带宽总线时序串行总线2 4模型机工作流程 掌握 27 第三章微处理器体系结构及关键技术 3 1微处理器体系结构简介CPU的功能和构成 掌握 微处理器体系结构简介 理解 3 2指令系统设计 掌握 机器指令要素 指令格式 指令类型 寻址方式指令系统设计3 3随机逻辑体系结构 理解 随机逻辑体系结构的特点和操作随机逻辑体系结构指令集的设计3 4微码体系结构 理解 微码体系结构的特点微码机器操作微码结构与随机逻辑结构的比较3 5流水线体系结构 理解 流水线体系结构的特点 性能和操作流水线结构与微码结构的比较3 6超标量体系结构 了解 超标量处理机的概念性结构超标量结构的操作超标量技术的应用 28 第四章计算机总线接口技术 4 1接口设计基础 掌握 地址映射地址译码总线隔离4 2主存储器接口设计技术 掌握 确定存储模块结构分配地址空间接口信号与时序设计4 3外部设备接口设计技术并行接口设计 掌握 串行接口设计 理解 其他常用接口功能 理解 29 第五章ARM体系结构及指令系统 5 1ARM体系结构 了解 ARM概述ARM体系结构版本ARM处理器系列5 2ARM编程模型 理解 数据类型处理器运行模式处理器工作状态寄存器组织异常存储器格式和存储器映射I O中断延迟复位5 3ARM指令系统 掌握 ARM基本寻址方式ARM指令集概述指令的第二源操作数5 4ARM指令集 掌握 5 5Thumb指令集与ARM指令集的区别 了解 30 第六章ARM程序设计 6 1汇编器与汇编语言 掌握 6 2ARM汇编器支持的伪指令 掌握 6 3汇编语言的语句格式 掌握 在汇编语言程序中常用的符号汇编语言程序中的表达式和运算符6 4ARM汇编语言程序设计 掌握 汇编语言的程序结构汇编语言的子程序及其调用汇编语言程序实例6 5ARM汇编语言与C C 的混合编程 理解 ARM工程ARM程序框架C与汇编之间的函数调用C C 语言和汇编语言的混合编程 31 第七章基于ARM核的微处理器芯片简介 7 1ARM926EJ S处理器内核 理解 ARM926EJ S编程模型存储器管理单元MMUcache和写缓冲器紧耦合存储器接口总线接口单元非高速缓存取指指令存储器屏障嵌入式跟踪宏单元电源管理7 2ARM9微处理器飞思卡尔公司MC9328MX21微处理器 理解 Atmel公司的AT91SAM9263微处理器 了解 Samsung公司S3C2440A微处理器 了解 ST公司STR91x微处理器 了解 7 3构造ARM微处理器最小硬件系统 掌握 电源模块时钟模块复位模块存储器模块JTAG调试接口 32 第八章嵌入式系统设计 8 1嵌入式系统简介 了解 8 2设计方法及设计流程 理解 8 3嵌入式处理器 理解 嵌入式处理器种类嵌入式处理器的选择8 4嵌入式软件系统 理解 嵌入式软件系统结构嵌入式软件工作流程嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统的任务嵌入式RTOS的关键技术指标常用的嵌入式RTOS 了解 8 5嵌入式操作系统的移植 掌握 嵌入式Linux操作系统简介嵌入式Linux的移植过程8 6嵌入式系统的测试 了解 33 第九章基于ARM微处理器核的SoC设计 9 1概述 了解 9 2SoC设计 了解 SoC的典型结构 理解 SoC设计中的关键技术SoC技术的优势9 3SoC的片上总线 了解 片上总线的特点 理解 片上总线的接口标准AMBA总线9 4基于ARM内核的SoC系统设计 了解 基于ARM的SoC结构一种基于ARM内核的USB2 0接