《微机原理与接口技术》教学大纲(2013版)

1四川农业大学课程教学大纲学院（系）：信工院计算机系课程名称：微机原理与接口技术课程学分：3学分执笔人：蒲海波审订人：李军修（制）订日期：2013年07月2课程说明课程英文名称ThePrinciple&ApplicationofMicrocomputer主要先修课程电路、模拟电子线路、数字电路与数字逻辑、汇编语言程序设计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。主要教材《微型计算机系统原理及应用（第四版）》，钱晓捷，机械工业出版社参考教材《微型计算机系统原理及应用（第四版）》，周明德，清华大学出版社《微型计算机原理及应用（第三版）》，郑学坚周斌，清华大学出版社《微型计算机原理与接口技术》，吴秀清周荷琴，中国科学技术大学出版社《微型计算机原理与接口技术》，冯博琴，清华大学出版社考核方式必修：闭卷笔试（40%）+实验（40%）+平时（20%）课程简介本课程主要介绍Intelx86系列微型计算机系统的构成原理和相关接口技术，在系统分析Intelx86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基本应用能力、模拟/数字电路方面的基础知识以及用汇编语言进行程序设计的基本能力。课程的教学采用课堂讲授、课外自学和实验教学相结合的方式进行。3一、课程的地位与作用“微机原理与接口技术”是计算机科学与技术专业、电气信息类及通信工程专业本科生教学的主要学科专业基础课之一。无论是从事计算机应用、自动化、电子信息工程、通信工程、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计算机类及电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和接口技术主题，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，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，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，包括计数器/定时器8253的结构和应用、并行接口8255A的工作原理及编程应用方法，一般简易键盘的工作原理及接口编程、LED显示器的工作原理及编程。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介绍及分析。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、先行课·数字逻辑·汇编语言程序设计·计算机组成原理四、使用教材及参考教材使用教材：《微型计算机系统原理及应用（第四版）》，钱晓捷，机械工业出版社参考教材：《微型计算机原理及应用（第三版）》，郑学坚周斌，清华大学出版社《微型计算机原理与接口技术》，吴秀清周荷琴，中国科学技术大学出版社《微型计算机原理与接口技术》，冯博琴，清华大学出版社《微型计算机原理及接口技术》，钱晓捷陈涛，北京：机械工业出版社《现代计算机接口技术（第二版）》，洪志全洪学海，电子工业出版社《微型计算机系统原理及应用（第四版）》，周明德，清华大学出版社4五、课堂讲授学时分配课程分段标识章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22IA-32结构处理器438086的指令系统04汇编语言程序设计05处理器总线时序和系统总线46主存储器系统07基本输入输出接口48中断系统69定时/计数器控制器接口410并行接口8255及其应用611串行接口与通信012D/A、A/D转换与接口技术0总计305六、课程内容(重点△，难点★，选修※)1微型计算机系统概述（2学时）1.1微型计算机的概念（1学时）（1）什么是微型计算机：重点要让让学生明确：微机与PC机的关系：PC机只是微机中的一种，是我们最熟悉、最典型的微机产品（2）微型计算机的发展（3）微型计算机的特点1.2微型计算机的系统组成（1学时）（1）微机基本结构（2）微机中的CPU如何工作（3）微机的硬件组成及微机中常用的硬件（4）微机中的总线2IA-32结构处理器（4学时）2．1IA-32的概要历史：（1）从8086到P4处理器的研发时间及功能特点2．2IA-32的功能结构（1）8086的功能结构△（2）80386的功能结构（3）80486的功能结构2．3IA-32的执行环境（1）执行环境的概念（2）IA-32的操作模式（3）80X86的实地址方式及保护虚地址方式△3※8086的指令系统（0学时）4※汇编语言程序设计（0学时）5处理器总线时序和系统总线（4学时）5.1△Intelx86CPU引脚及其功能（1）Intelx86CPU的工作模式与系统构成6（2）最小组态下的引脚信号（3）最大组态下的引脚信号（4）最小组态和最大组态的比较5.2※IA-32微处理器的工作状态5.3★Intel8086CPU时序分析（1）时序的基本概念（2）★8086的典型时序分析5.4系统总线（1）总线的概念（2）总线的分类（3）总线的主要类型（4）总线的操作过程（5）总线的数据传输过程（6）微机中常见的系统总线6※主存储器及其接口电路（0学时）6.1半导体存储器的分类（1）存储器概述（2）半导体存储器的分类6.2△读写存储器RAM（1）RAM的结构（2）地址译码方式（3）△★RAM与CPU的连接（4）△★存储器芯片的扩展（5）存储器与CPU的时序配合6.3现代RAM（1）EDORAM（2）SRAM（3）RambusDRAM（4）DDRSDRAM6.4只读存储器ROM（1）掩模ROM（2）可编程的ROM（3）可擦除可编程序的ROM7（4）电可擦除可编程序的ROM（5）快擦型存储器(F1ashMemory)7基本输入输出接口（不含DMA）（4学时）7.1概述（1）接口的概念（2）I/O接口的主要功能及典型结构（3）I/O的寻址方式7.2★微型计算机的数字电路基础（2学时）（1）常见的门电路：与、或、非门及其组合（2）触发器：D型触发器（3）译码器：3-8译码器（4）计算机中如何实现译码寻址的：固定式译码跳线式译码开关式译码7.3△CPU与I/O的数据传送方式（1）无条件传送（2）查询传送（2）中断传送（3）DMA方式8△★中断系统（6学时）8.1△80X86CPU的中断系统（1）80X86CPU的中断系统的分类：内部中断与外部中断（2）中断的响应过程（3）△中断向量表及中断向量在向量表中的位置（4）△中断优先级及实现方法：软件方法、硬件方法8.2△中断控制器8259A的功能结构及工作方式（1）8259A的外部引脚（2）△8259A的内部结构（3）8259A的级连方式（4）8259A的工作方式8.3△★8259A的编程（1）△★初始化编程及其命令字ICW8（2）△★操作方式编程及其命令字OCW（3）命令小结：写入的端口及顺序、特征位8.48259A在PC机中的应用9定时/计数器控制器接口（4学时）9.1概述（1）定时功能的实现方法（2）8253/8254定时计数器的主要功能（3）△8253/8254的内部结构和引脚9.28253的方式控制字9.3△8253/8254的工作方式（1）各工作方式的工作过程及特点（2）工作方式小结9.48253/8254的编程及应用（1）△8253/8254的编程（2）8253/8254在PC机中的应用（3）★8253/8254在其它场合的应用10并行接口8255及其应用（6学时）10.1可编程并行接口芯片8255A的功能及结构（1）并行的概念（2）8255A的功能及结构10.28255A的工作方式及编程（1）方式0、1、2的的概要介绍（2）8255A的控制字格式（3）对C口的按位置位/复位命令字（4）读端口C的状态字及对端口C的操作小结（5）读写数据口A、B10.3△方式0及其应用（1）0方式的输入、输出时序（2）△0方式的应用实例10.4★方式1及其应用（1）方式1的输入及引脚9（2）方式1的输出及引脚（3）方式1的状态字10.5★方式2及其应用（1）方式2的双向引脚（2）方式2的双向时序（3）方式2的状态字10.68255A的应用（1）8255A在PC机上的应用（2）用8255A方式1与打印机接口10.7微机与键盘的接口（1）△★简易键盘的工作原理及对按键的处理程序（2）PC机键盘的工作原理10.8显示器与键盘的接口（1）LED显示器的工作原理及接口技术（2）△单个LED数码管的显示（3）多个LED数码管的显示11※串行接口与通信（0学时）11.1串行接口与通信概述（1）串行通信接口（2）串行通信规程（3）通信总线标准11.2可编程串行接口芯片8251A（1）8251A基本性能（2）△8251A内部结构（3）8251A引脚功能（4）△★8251A编程（5）△8251A应用举例12※D/A、A/D转换与接口技术（0学时）12.1从物理信号到电信号的转换12.2△D/A转换器的一般工作原理（1）△解码原理10（2）△★D/A转换器的基本结构12.3数/模转换器芯片（DAC）及其接口技术（1）D/A的性能参数和术语（2）△★D/A芯片及其与CPU接口（3）△数/模转换器芯片和微处理器的接口需要注意的问题12.4模/数转换芯片（ADC）及其接口技术（1）采样和量化（2）A/D的工作原理（3）A/D的性能参数和术语（4）△★A/D芯片及其与CPU接口（5）△模/数转换器芯片和微处理器的接口需要注意的问题11七、所开实验说明必开实验项目序号项目名称学时1系统认识实验228259A中断系统实验238253定时器应用实验；248255并行接口应用实验258255键盘及显示接口实验；26自主设计综合实验（1）27自主设计综合实验（2）2合计14