《微机原理与接口技术(第2版)》课程教学大纲

《微机原理与接口技术（第2版）》课程教学大纲编写：朱远明编写日期：2017年3月15日审核日期：年月日审核：总课时：112学时课程性质：专业基础课周学时：每周6学时，共20周教材：《微机原理与接口技术（第2版）》王克义编著一、课程的性质、目的和任务微机原理与接口技术是信息与控制工程学院自动化专业、测控技术与仪器专业、电子信息工程专业重要的主干基础课，是理工科学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的入门课程。该课程也是工科非计算机专业计算机硬件教学与计算机软件教学中最重要的一环，是非计算机专业学生学习运用计算机硬件应用知识最主要的课程之一，对提高学生的计算机硬件与软件应用能力尤其关键。在课程内容安排和组织形式上充分考虑各专业人才培养计划对人才培养目标的要求，以及用人单位对岗位的需求，突出该课程的公共专业平台特征。以化学矿山行业为依托，而此等行业岗位中，计算机信息网络技术的应用普及度高，都在采用OA、计算机网络控制和大数据分析，自动化智能化程度相对要求高。故而充分体现出了开设《微机原理与接口技术》课程的重要性和必要性。学习《微机原理与接口技术》课程的前导课程诸如有：计算机文化基础、C语言、电工、电子技术、数字电路与逻辑设计（含二进制换算等）。该课程的后继课程有：单片机应用技术、微机控制技术、PLC技术、热工自动化、微机继电保护、DCS控制系统、发电厂集控运行、嵌入式应用系统、计算机组装与维修等等。通过循序渐进、适当综合循环提高的教学和实践活动，培养学生掌握先进的微处理器芯片结构、计算机系统构成、接口技术及其应用编程方法以及微型计算机实现技术，同时掌握微机技术新的发展趋势。结合实际情况，使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，使学生具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力。二、教学内容及教学基本要求第一章：数在计算机中的表示形式1.微机发展（补充）让学生知道什么是微机及微机从1971年发展至现在的状况及其主流技术简介。讲解中要注意与一般电子计算机的四代发展区分和衔接。2.根据学生情况补充二进制的转换、算术运算、逻辑运算及数字电路等知识和训练。转换人脑十进制常态空间至电脑二进制空间，本课程教学中始终强调让学生适应把大脑当电脑用来理解掌握本全课程内容。3.掌握机器数与真值的区别.4.掌握常见的机器数表示形式:原码、反码、补码、移码，知道数字代码和字符代码。5.理解数的定点表示与浮点表示,掌握IEEE754标准浮点数格式。6.掌握BCD码。7.熟悉二进制信息的计量单位:存储容量单位和信息传输速率单位。重点：微型计算机的发展、计算机中数的表示与编码。难点：机器数换算和浮点数规格化。第二章：计算机的基本结构与工作过程1.计算机的基本结构掌握冯·诺伊曼首先提出的“存储程序”的思想及其首先规定的计算机的“冯·诺伊曼计算机结构”。与即将突破此思想的量子计算机原理等区别。注意以CPU部件为中心向以总线为中心的设计转变。2.计算机的工作流程明白指令和程序概念；由表及里剖析模型计算机结构；理解指令的执行过程。在此基础上掌握计算机的工作流程。3.了解计算机系统的组成。4.掌握微型计算机的分类及主要技术指标5.掌握微型计算机的基本结构及系统组成。重点：存储程序思想、指令和程序概念、计算机基本结构和工作过程。难点：CPU功能部件、指令执行过程和计算机的工作过程。第三章：微处理器的编程结构1.了解微处理器的三种工作模式和相互转换.2.掌握微处理器的编程结构,即各种寄存器功用.3.微处理器的寻址机制理解存储器分段技术;掌握物理地址、逻辑地址、堆栈概念；寻址机制；熟悉16位、32位“段加偏移”建起组合。重点：微处理器的工作模式、微处理器的编程结构（寄存器结构）、实模式下的存储器寻址、堆栈的结构与操作。难点：寄存器功用、寻址机制。第4章:寻址方式与指令系统1.掌握各种寻址方式。2.了解指令编码。3.掌握8086各类指令用法。4.80286～Pentium指令简介。重点：数据寻址方式、转移地址寻址方式、8086指令。难点：寻址方式、8086指令、指令编码格式。第五章：汇编语言基本语法1.汇编语言的特点知道汇编过程.2.汇编语言程序结构和基本语法掌握标志符、保留字、数的表示方法、表达式和运算符、伪指令、过程概念。3.了解ROMBIOS中断调用和DOS系统功能调用。4.掌握汇编语言程序上机调试实操。重点：汇编过程、汇编语言源程序的结构、汇编语言的基本语法、实操。难点：汇编语言源程序的结构、基本语法、过程理解及上机调试。第六章：汇编语言程序设计及应用1．汇编语言程序设计的基本方法及典型应用掌握程序设计的基本步骤和程序基本结构；I/O与通讯、声音与时钟、乐曲程序、鼠标器编程及图形显示实例。2.Windows环境下的汇编语言程序设计理解API、DLL和WIN32编程调试方法。3.汇编语言与高级语言混合编程技术简介了解C语言与汇编语言综合应用方法。重点：汇编语言程序设计的基本方法及典型应用。难点：API、DLL和WIN32编程及C语言与汇编语言综合应用；上机实验。第七章：微处理器的内部结构及外部功能特性1.熟悉微处理器的内部组成结构及相关技术。2.了解微处理器的外部引脚功能。3.理解微处理器的总线时序。重点：微处理器BIU、EU、总线时序基本概念。难点：搞懂微处理器的内部组成结构、技术、时序。第8章：存储器及其接口1.概述存储系统层次、性能指标及其基本结构和数据存储格式。2.了解各种存储器的结构及工作原理。3.理解存储器接口。4.熟悉高速缓存原理。5.熟悉虚拟存储器使用。难点及重点：各种半导体存储器及其典型芯片；存储器接口技术；高速缓存（Cache）技术。第九章：I/O接口技术1.I/O接口技术概述清楚其基本功能、结构编址。2.I/O控制方式掌握三种控制方式（程序、中断、DMA）3.DMA技术掌握DMA控制器基本功能、结构、工作方式、工作过程（8237）4.中断系统掌握基本概念：中断、中断源、响应和处理过程、优先级、分类中断向量表、8259A。（器件编号中含C,为低功耗）难点及重点：I/O接口的基本概念、I/O控制方式、DMA接口技术、中断系统。第十章：并行通信、串行通信及其接口电路1.理解可编程并行接口的组成及工作过程.2.了解可编程并行接口8255A.3.掌握串行通信涉及的常用术语和基本概念.4.熟悉串行通信接口标准:RS-232C和RS-485。5.了解可编程串行通信接口8251A。重点：可编程并行接口电路8255A的结构及工作原理；串行通信的基本概念、可编程串行接口片8251A。难点：实验及其环境。第11章：计数/定时技术、A/D相互转换1.定时和计数三种方法理解。2.了解可编程计数器/定时器8253。3．8253的应用。4.理解计算机自动控制系统的D/A和A/D转换。5.D/A转换器介绍。6.A/D转换器介绍。重点及难点：计算机中定时、计数的基本技术；可编程计数器/定时器8253的结构及工作方式；8253的编程应用。模拟接口的基本知识;DAC和ADC的基本结构、工作原理、主要技术指标及其与CPU的连接方法;DAC和ADC的编程应用实例。第12章;总线技术1.理解总线、分类、标准、仲裁。2.掌握PCI总线。3.掌握USB总线。4.掌握高速总线接口IEEE1394。5.掌握CAN总线。重点：总线的基本概念、常见的总线标准（PCI,USB,IEEE1394)、CAN总线。难点：PCI,USB,IEEE1394、CAN总线。实物和现场实践认知。第十三章：高性能微处理器的先进技术及典型结构1.熟悉高性能微处理器的先进技术（指令级并行、超标量技术、超长指令结构、超级流水线技术RISC技术）。2.了解高性能微处理器举例。3.了解多处理器介绍。4.熟悉现代PC主板典型结构。重点及难点：高性能微处理器的先进技术、高性能微处理器的典型结构。第十四章：嵌入式系统与嵌入式处理器1.熟悉嵌入式系统组成。2.了解嵌入式处理器。3.了解ARM体系结构。4.理解ARM指令系统。5.了解ARM汇编语言程序设计。重点及难点：嵌入式系统的组成、ARM处理器的基本结构、ARM指令系统、ARM汇编语言程序设计。三、学时分配表课程包括理论教学和实验课程两部分，其中理论教学106学时，实验课程6学时，具体知识模块及学时安排如下：随习题课讨论课讲课实验上机堂考核小计（一）微机发展2626（二）二进制的转换、算术运算、逻辑运算等知识和训练。（三）数在计算机中的表示（四）计算机的基本结构与工作过程（五）微处理器的编程结构（六）寻址方式与指令系统（七）汇编语言基本语法（八）汇编语言程序设计及应用（九）微处理器的内部结构及外部功能特性612661266666841266（十）存储器及其接口（十一）I/O接口技术(十二)并行通信、串行通信及其接口电路666666（十三）计数/定时技术、A/D相互转换(十四)总线技术（十五）微处理器的先进技术及典型结构4662666（十六）嵌