微机原理及应用 教学大纲.doc

课程教学大纲编号： 1026901 南京理工大学课程教学大纲学 院 （系）： 自动化系 课 程 名 称： 微机原理及应用 课 程 学 分： 6 学分 执 笔 人： 侯晓霞 审 订 人： 戴跃伟 修（制）订日期： 2003年07月 一、课程的地位与作用“微机原理及应用”是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一。无论是从事自动化、电子信息工程、通信工程、计算机应用、电气工程及自动化方面的理论研究还是从事工程实践，都离不开计算机技术。因而在本科阶段打下微型计算机原理和应用方面的坚实基础是非常重要的。二、课程的教学目标与基本要求本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式等，Intelx86CPU的指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧，存储器的组成和I/O接口扩展方法，微机的中断结构、工作过程和8259A的编程与应用，DMA控制器的工作过程和8237的编程结构，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。课程系统介绍了微机中的常用接口原理和应用技术，包括串并行接口8255A和8251A的工作原理及编程应用方法，计数器/定时器8253的结构和应用，A/D、D/A的基本工作原理及应用方法。在此基础上，对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。同时，配以适当的实验教学培养学生的独立分析问题和解决问题的能力，通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。三、课程内容(重点，难点，选修*)1 微型计算机概述1.1 概述1.1.1 微型计算机的发展1.1.2 微型计算机的特点1.2 微机工作过程 1.2.1 微机基本结构1.2.2 微机工作过程1.3 Intel x86微处理器1.3.1 Intel x86CPU的内部结构1.3.2 Intel x86CPU引脚及其功能1.3.3 Intel x86CPU的工作模式与系统构成1.4 Intel x86CPU时序分析1.4.1 基本概念1.4.2 典型时序分析2 Intel x86微处理器平台的指令系统2.1 Intel x86的寻址方式 2.1.1 立即寻址 2.1.2 直接寻址2.1.3 寄存器寻址2.1.4 寄存器间接寻址 2.2.5 变址寻址 2.2.6 基址加变址寻址2.2 Intel x86 指令系统2.2.1 数据传送指令 2.2.2 算术运算指令2.2.3 逻辑运算指令2.2.4 串操作指令 2.2.5 程序控制指令 2.2.6 标志处理及CPU控制类指令2.2.7 *浮点运算指令2.2.8 *MMX和SIMD指令3 汇编语言程序设计3.1 汇编语言的基本元素3.1.1 汇编语言的语句格式3.1.2 汇编语言的运算符3.1.3 表达式3.1.4 汇编语言程序汇编步骤3.2 伪指令3.2.1 定义数据伪指令3.2.2 符号定义伪指令EQU、=、及PURGE3.2.3 段定义伪指令SEGMENT和ENDS3.2.4 设定段寄存器伪指令ASSUME3.2.5 定义过程的伪指令PROC和ENDP3.2.6 宏指令3.2.7 ORG 伪指令3.2.8 汇编结束伪指令END3.3 汇编程序设计3.3.1 简单程序设计3.3.2 分支程序设计3.3.3 循环程序设计3.3.4 子程序设计3.3.5 *MASM与高级语言的接口3.3.6 DOS功能调用4 存储器系统4.1 概述 4.1.1 存储器分类4.1.2 存储器系统结构 4.2 读写存储器RAM 4.2.1 静态RAM 4.2.2 动态RAM4.3 只读存储器ROM4.3.1 掩模ROM4.3.2 可编程的ROM4.3.3 可擦除可编程序的ROM4.3.4 电可擦除可编程序的ROM4.3.5 快擦型存储器(F1ash Memory)4.4 存储器芯片扩展及其与CPU的连接4.4.1 存储器芯片与CPU的连接4.4.2 存储器芯片的扩展4.5 高速缓冲存储器Cache4.5.1 Cache的层次结构4.5.2 Cache的基本工作原理4.5.3 Cache的基本操作4.5.4 地址映象4.5.5 替换策略4.5.6 PIII中采用的Cache技术4.6 虚拟存储器4.6.1 主存-辅存层次结构 4.6.2 虚拟存储器的基本概念 4.6.3 页式虚拟存储器4.6.4 段式虚拟存储器4.6.5 段页式虚拟存储器4.7 *存储保护4.7.1 段页保护机制4.7.2 段限与类型的保护校验4.7.3 特权级4.7.4 指针验证4.7.5 校验对界4.7.6 页面级保护5 中断系统5.1 输入输出数据传输控制方式5.1.1 程序方式5.1.2 中断方式5.1.3 DMA（Direct Memory Access）方式5.2 Intel x86微处理器实模式下的中断操作5.2.1 中断分类与中断类型码5.2.2 中断向量与中断向量表5.2.3 中断响应过程与时序5.3 *Intel x86微处理器保护模式下的中断操作5.3.1 中断描述表5.3.2 保护模式下的中断处理5.3.3 中断门和陷阱门5.3.2 特权级保护5.3.3 通过任务门的中断处理5.4 中断控制器8259A5.4.1 8259A的结构及主要功能5.4.2 8259A的编程5.4.3 8259A的工作方式小结5.4.4 8259A的级联5.4.5 8259A在系统中的应用举例6 DMA控制器和定时/计数器6.1 DMA控制器Intel82376.1.1 DMA概述6.1.2 8237编程结构与工作原理6.1.3 8237引脚功能6.1.4 8237工作方式6.1.5 8237的内部寄存器6.1.6 8237应用6.1.7 DMA33/66/100简介6.2 定时/计数器芯片Intel82536.2.1 8253结构和工作原理6.2.2 8253工作方式6.2.3 8253 编程及应用6.2.4 其他定时/计数芯片6.2.5 定时发声接口与编程7 接口与并行通信7.1 I/O接口概述7.1.1 CPU与I/O接口7.1.2 I/O接口与系统的连接7.2 可编程并行接口芯片8255A7.2.1 并行通信与接口7.2.2 8255A编程结构7.2.3 8255A编程及应用7.3 微机与键盘的接口7.3.1 键盘的工作原理7.3.2 键盘结构与键盘处理7.3.3 微机与键盘的接口7.4 显示器与键盘的接口7.4.1 LED显示器的工作原理及接口技术7.4.2 点阵显示器的工作原理及接口技术8 串行接口与通信8.1 串行接口与通信概述8.1.1 串行通信接口8.1.2 串行通信规程8.1.3 通信总线标准8.2 可编程串行接口芯片8251A8.2.1 8251A基本性能8.2.2 8251A内部结构8.2.3 8251A引脚功能8.2.4 8251A编程8.2.5 8251A应用举例8.3 通用串行接口标准8.3.1 通用串行接口USB8.3.2 1394接口 9 D/A、A/D 转换与接口技术 9.1 从物理信号到电信号的转换9.2 D/A转换器的一般工作原理9.2.1 解码原理 9.2.2 D/A转换器的基本结构 9.3 数/模转换器芯片（DAC）及其接口技术9.3.1 D/A的性能参数和术语 9.3.2 D/A芯片及其与CPU接口9.3.3 数/模转换器芯片和微处理器的接口需要注意的问题9.4 模/数转换芯片（ADC）及其接口技术9.4.1 采样和量化9.4.2 A/D的工作原理9.4.3 A/D的性能参数和术语9.4.4 A/D芯片及其与CPU接口9.4.5 模/数转换器芯片和微处理器的接口需要注意的问题10 总线技术10.1 总线标准与总线体系结构10.1.1 总线分类与结构10.1.2 总线控制方法10.2 PC总线10.2.1 ISA工业标准总线10.2.3 EISA扩展的工业标准结构总线10.2.4 VESA总线10.2.5 PCI总线10.2.6 加速图形端口（AGP）10.3 系统总线11 *高性能计算机新技术简介11.1 流水线技术11.1.1 标量流水工作原理11.1.2 超流水线超标量方法11.1.3 超长指令字(VLIW)技术11.1.4 其它相关技术11.2 RISC、SIMD简介11.2.1 RISC技术11.2.2 SIMD技术11.3 MMX、SSE、SSE2技术11.3.1 MMX技术11.3.2 SSE技术11.3.3 SSE2 技术四、时间分配课程分段标识序号教 学 内 容教学环节（学时）讲课习题实验上机课外小计1微型计算机概述10102Intel x86微处理器平台的指令系统82103汇编语言程序设计82104存储器系统82105中断系统82106DMA控制器和定时/计数器82107接口与并行通信64108串行接口与通信6289D/A、A/D 转换与接口技术 8 2 1010总线技术 4 411高性能计算机新技术简介 2 212课程总复习2213141516总 计7814496五、课程说明课程英文名称The Principle & Application of Microcomputer主要先修课程电路、模拟电子线路、数字电路与数字逻辑、计算机文化基础适用专业类别自动化、计算机应用、电子信息工程、通信工程、工业电气自动化等。根据专业的要求，可按6学分教学，也可分为42进行（即将7、8、9三章按2学分单独开课）。主要教材（作者、教材名称、出版社）微型计算机原理及应用，王建宇等，化学工业出版社，2001.732位微型计算机原理接口技术及其应用, 史新福等，西北工业大学出版社，2000.1考核方式闭卷笔试（80%）+实验（20%）课程简介本课程主要介绍Intel x86系列微型计算机系统的构成原理和相关技术，在系统分析Intel x86系列微处理器的内部结构、工作模式、操作时序的基础上，着重介绍存储器系统构成原理、I/O接口技术和中断管理技术，以及微型计算机系统的构成原理和实用扩展技术。课程将通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生软硬件结合的应用能力。在学习本课程之前应当具备高档微机的