《微机原理与接口技术》课程教学大纲计算机(2011年)

1《微机原理与接口技术》课程教学大纲课程名称：微机原理与接口技术课程编号：210161英文名：PrinciplesofMicroComputerandInterfaceTechnology课程类别：专业主干课学分：4学分课时：72课时选定教材：王克义，微机原理—结构、编程与接口，北京：清华大学出版社2009课程概述：本课程以Intel系列微处理器为背景，介绍微机系统原理、Intel系列微处理器结构、8086指令系统和汇编语言程序设计、主存储器及与CPU的接口、I／O端口的地址译码、CPU和外设之间的数据传送方式，中断控制器及中断技术应用、DMA控制器及应用、并行接口及应用、串行接口及应用，定时器计数器/计数器接口及应用、模/数和数/模转换接口及应用、微计算机发展的新技术。课程内容，涉及知识面广,实用性较强。教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握微机系统的工作原理、掌握常用接口芯片的使用；能够根据要求设计简单的微机接口电路，编写相应的汇编语言程序，为后继课程的学习及未来从事微机硬件及软件开发打下基础。教学方法：以多媒体教学为主，充分利用多媒体教学的大信息量、图文声像并茂等特点来突破教学难点，多角度调动学生的注意力和学习兴趣。各章教学要求及教学要点第一章微型计算机概述课时分配:2课时教学要求：了解微型计算机的特点及应用领域；掌握微处理器、微型计算机、微型计算机系统的概念，了解微型计算机发展概况及应用领域，了解80x86微处理器系列概况，教学内容：第一节微型计算机的基本概念一、微型计算机的基本概念二、微型计算机的基本结构三、微型计算机的分类四、微型计算机的发展2第二节微处理器及发展概况一、8086、80386、80486处理器二、Pentium处理器三、PentiumII处理器四、PentiumIII处理器五、IntelPentium4处理器六、Intel超线程处理器七、Intel双核技术处理器思考题：1.画出微型计算机的基本结构图，并说明各组成部分完成的基本功能。2.解释下列名词：微处理器；微型计算机；微型计算机系统。3.微处理器；微型计算机；微型计算机系统有何不同？第二章微处理器的编程结构课时分配:4课时教学要求：使学生理解并掌握微处理器的特点及其三种工作模式，实模式下的存储器寻址及I/O地址空间。8086CPU的寄存器、逻辑地址、物理地址及相互之间关系。教学内容：第一节微处理器的工作模式一、实模式二、保护模式三、虚拟8086模式第二节微处理器的编程结构一、程序可见寄存器二、80x86/Pentium处理器的寄存器模型第三节实模式下的存储器寻址一、实模式下的存储器地址空间二、存储器分段技术三、实模式下的存储器寻址四、实模式I/O地址空间3思考题：1.8086CPU内部分成哪两大部件，它们各自的组成和功能是什么？2.8086的存储器是如何组织的？地址如何形成？3.段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少？4.实模式和保护模式下的工作有何区别？5.简述8086实模式下的物理地址形成过程。第三章寻址方式与指令系统课时分配:8课时教学要求：使学生理解并掌握8086指令操作数的各种寻址方式；熟练掌握数据传送指令、逻辑运算指令、移位指令、控制转移指令使用，了解其它指令的使用。教学内容：第一节基本数据类型一、字、双字的对齐二、数字数据类型三、指针数据类型四、串数据类型第二节8086的指令格式一、立即数二、寄存器操作数三、存储器操作数四、I/O端口寻址第三节8086指令系统一、数据传送指令二、二进制算术指令三、十进制算术指令四、逻辑指令五、移位和循环移位指令六、控制转移指令七、串指令八、标志控制操作九段寄存器指令4思考题：1.什么是指令及指令系统？什么是寻址方式？2.80x86系列的寻址方式主要有哪几种？3.有效地址由哪几部分组成？如何根据不同的寻址方式确定源/目的操作数的有效地址及物理地址？4.MOV指令对源/目的操作数有何限制？5.基址变址寻址时所使用的基址寄存器和变址寄存器分别有哪几种？6.移位指令默认使用的寄存器是哪个？7.算术运算和逻辑运算指令执行后对状态标志SF、ZF、CF、OF有何影响。8.用乘法指令时，特别要注意先判断用有符号数乘法指令还是无符号数乘法指令，这是为什么？第四章汇编语言的基本语法课时分配:4课时教学要求：掌握汇编语言源程序的书写格式；伪指令的使用，了解宏汇编与条件汇编；教学内容：第一节汇编语言的格式及语句行的构成一、指示性语句二、指令语句三、语句行的构成四、汇编语言的上机过程第二节宏汇编与条件汇编一、宏定义二、宏调用与宏展开三、DOS与BIOS功能调用三、条件汇编思考题：1.什么是伪指令？它和指令有何区别？2.常用的符号定义伪指令、数据定义伪指令、段定义伪指令和过程定义伪指令的功能、格式和使用方法如何？3.dw和dd伪操作用于定义地址时的使用方法和作用如何？4.汇编程序的主要功能是什么？5.在计算机上运行汇编源程序的步骤如何？56.地址计数器$用于指令和伪指令中有何区别？7.等价伪操作EQU和等号伪操作有何区别？其作用是什么？第五章汇编语言程序设计及应用课时分配:8课时教学要求：掌握汇编语言程序的设计方法，包括顺序程序设计、分支程序设计、循环程序设计、子程序设计的方法。第一节汇编语言程序设计方法一、顺序程序设计二、分支程序设计三、循环程序设计四、子程序设计第二节Windows汇编语言程序设计方法一、基本概念介绍二、Windows汇编语言程序的基本框架三、Windows汇编的上机过程四、汇编语言与高级语言的混合编程思考题：1.分支控制的方法有哪些？2.子程序参数传递的方法有哪些？各自的特点是什么？3.汇编语言嵌入高级语言的方法有哪些？第六章微处理器的内部组成及外部功能特性课时分配:4课时教学要求：使学生理解并掌握8086/8088CPU最小模式系统引脚功能、存储器读/写时序、I/O口时序。熟悉掌握指令周期、总线周期和T状态的相互关系。教学内容：一、微处理器的内部组成二、微处理器的引脚功能三、微处理器的时序6思考题：1.什么是最大模式？什么是最小模式？用什么方法将8086置为最大模式和最小模式？2.总线周期的含义是什么？8086的基本总线周期由几个时钟周期完成？若某8086CPU时钟频率为20MHZ，试问一个时钟周期是多少？－个基本总线周期是多少？它每秒钟最多可以同内存进行多少次数据交换。3.简述8086CPU最小模式下控制数据流方向的信号有哪几个？其存储器读周期中，地址、M/IO、ALE、RD信号，及CPU采样数据总线的时刻？以及存储器写周期中，地址、M/IO、ALE、数据、WR信号，出现的时刻。4.当选定的存储器或输入/输出设备与CPU的工作速度不相匹配时，如何实现Tw等待周期的插入？插入的Tw周期个数由什么决定？5.8086CPU向内存奇地址写一个字需要几个总线周期？BHE信号何时输出低电平。向内存偶地址写一个字需要几个总线周期？第七章I/O接口课时分配:5课时教学要求：理解接口电路的功能，掌握微型机与外设的数据传输方式及工作原理，掌握I/O端口地址译码电路的设计方法。理解8237的特点、工作模式、工作类型及编程。教学内容：第一节概述一、I/O端口的编址及输入输出的寻址方式二、I/O接口电路的基本构成三、CPU与I/O设备之间的接口信息四、CPU的输入输出时序五、CPU与接口电路间数据传送的形式六、IBMPC的外设接口与现代PC的外设接口第二节CPU与外设数据传送的方式一、查询传送方式二、中断传送方式三、直接数据通道传送(DMA)第三节DMA控制器一、8237的主要功能二、8237的结构三、8237的工作周期7四、8237的引线五、8237的工作方式六8237的寄存器组和编程第四节I/O端口的地址分配与地址译码一、I/O接口电路的分类二、I/O端口地址的选用原则三、I/O地址译码方法四、I/O地址译码电路的几种方式思考题：1.什么是接口电路？微机与外设之间为什么要用接口电路？2.简述接口电路的主要功能？3.什么是端口？I/O端口的寻址方式有哪两种？其优缺点分别是什么？4.微机和外设之间数据传送方式主要有哪几种方式？5.简述DMA方式传送的原理。6.DMA控制器8237A内部包括几个独立的通道？每次DMA传输时数据字节数最大值是多少？用2片8237A构成的二级DMA系统可以得到多少DMA通道。7.I/O地址译码方法及地址译码电路的方式分别是什么？第八章中断课时分配:5课时教学要求：掌握中断的基本概念，理解8259A中断控制器的工作原理、掌握8259A初始化编程方法，掌握PC机硬件中断程序设计方法。教学内容：第一节概述一、为什么要用中断二、中断源三、中断系统的功能第二节最简单的中断情况一、CPU响应中断的条件二、CPU对中断的响应第三节中断优先权一、用软件确定中断优先权二、硬件优先权排队电路第四节8086的中断方式一、外部中断二、内部中断8三、中断向量表四、8086中的中断响应和处理过程第五节中断控制器Intel8259A一、功能二、结构三、8259A的引线四、8259A的中断顺序五、8259A的编程六、8259A的工作方式思考题：1.简述中断传送方式的原理。2.非屏蔽中断有什么特点？可屏蔽中断有什么特点？分别用在什么场合？3.什么是中断向量地址？中断向量是什么，它存放在哪里？4.简述8086可屏蔽中断的响应过程及中断服务程序的结构。5.简述8259A的始化编程步骤第九章并行通信及其接口电路课时分配:5课时教学要求：掌握可编程并行接口芯片8255A的基本结构、工作方式、控制字的含义和作用，能够根据应用需要，选用工作方式，编写初始化及应用程序。教学内容：第一节可编程的并行输入/输出接口芯片8255A-5的结构第二节工作方式选择.一、方式选择控制字二、方式选择举例三、按位置位/复位功能第三节方式0的功能一、方式0的基本功能二、方式0的时序第四节方式1的功能一、主要功能二、方式1输入三、方式1输出第五节方式2的功能一、主要功能二、时序9三、方式2的控制字第六节8255A应用举例思考题：1.8255A的三个端口在使用时有什么差别？2.可编程并行接口芯片8255A有哪几种工作方式，其特点什么？3.简述8255A的初始化编程步骤。第十章串行通信及其接口电路课时分配:5课时教学要求：掌握串行通信基础知识，包括全双工方式、半双工方式、波特率、传输距离、同步方式、异步方式、RS-232-C标准、调制与解调器。了解串行异步通信接口芯片8251的基本结构，要求能够根据应用需要，编写初始化及串行通讯程序。.教学内容：第一节串行通信基础一、串行通信基础知识二、串行接口标准EIARS-232C接口第二节Intel8251A可编程通信接口.一、8251的基本性能二、8251的方框图三、接口信号.四、8251的编程五、8251应用举例思考题：1.什么是串行通信？串行通信有什么特点？2.8251的状态字RxRDY=1和TxRDY=1分别表示什么含义？何时复位？3.简述采用8251的异步通信程序的编写步骤？第十一章计数器和定时器电路Intel8253/8254课时分配:4课时教学要求：掌握可编程定时/计数器8253的基本结构、工作方式及特点、控制字的含义和作用，能够根据应用需要，正确选择控制字，计算计数初值，编写初始化程序。教学内容：第一节概述一、主要功能10二、8253的内部结构三8253的引线第二节8253的控制字及工作方式一、8253的控制字二、8253的工作方式第三节8253的应用举例第四节Intel8254思考题：1.8253的一个计数器计数的最大值是多少？一个计数器定时的最大值是多少？二个计数器级联时最大值分别是多少？2.简述8253的工作方式及初始化编程步骤。第十二章存储器及其接口课时分配:2课时教学要求：掌握存储器接口技术；掌握虚拟存储技术。教学内容：第一节存储器接口技术一、存储器扩展二、存储器与CPU的连接三、16位、32位、64位存储器接口第二节虚拟存储技术一、虚拟存储器