《微机原理及应用》课程教学大纲

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《微机原理及应用》课程教学大纲
[课程代码]：
[英文译名]：MicroComputer Theory and Application
[适用专业]：计算机科学与技术
[适用层次]：本科
[学 分 数]：6                    [总学时数]：96

 一、本课程教学目的和任务
        本课程是全国网络教育计算机科学与技术及相关专业本科生的主干专业课。其目的在于使学生了解计算机的原理，建立计算机系统的整体概念，增强学生对计算机硬件结构的认识，培养学生利用微型计算机解决实际问题的能力，同时使学生对微型计算机有关的接口芯片的工作原理和应用方法有一定的认识，为从事系统的软件硬件设计奠定必要的理论基础。

二、本课程的基本要求
     1、掌握数制、布尔代数以及简单的二进制运算知识；
     2、掌握微型计算机的的基本组成电路的基本原理，了解总线结构和控制字的概念以及信息流通的过程；
     3、了解16位以及32位微处理器的结构、工作原理以及8086/8088型CPU的助记符语言和指令系统；
     4、掌握微型计算机的汇编语言程序设计的方法；
     5、掌握微型计算机相关接口部件的简单编程方法。

三、本课程与其他课程的关系（前修课程要求，后继课程等）
前修课程：《计算机导论》、《模拟电路》、《数字电路》、《程序设计方法》
后继课程：微机接口技术与应用、单片机原理与应用

四、课程内容（重点及必须掌握内容）

第一章 计算机基础知识
知识点：
1． 数制的基与权，数制的转换方法；
2． 基本的逻辑电路（非门、或门、与门）；
3． 布尔代数的基本运算规律；
4． 摩根定理；
5． 二进制数基本运算的实现及其电路实现；
6． 全加器、半加器的的原理图及其主要区别。
重点：数制的转换，布尔代数的基本运算，原码、反码及补码的转换。
基本层次：理解数制的基本概念和在计算机设计与使用中常用的几种数制，掌握二进制与十进制两种数制数制之间的转换方法，认识组成逻辑电路的三种最基本的门电路，掌握基本的逻辑运算的方法及二进制数的基本加减运算。

第二章 微型计算机的基本组成电路
知识点：
1． 算术逻辑单元（arithmatic logic unit，ALU）的符号表示；
2． 常见的几种触发器（ trigger）类型、简单构成及其电路原理，JK触发器的动作状态；
3． 寄存器（register）与触发器的关系，常见寄存器（缓冲寄存器、移位寄存器、计数器、累加器）的作用、工作原理及其电路结构；
4． 三态门的设计目的及其基本组成电路，三态输出电路的逻辑表；
5． 总线结构的原理图；
6． 只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）的原理及其各自的特点和作用；
7． 控制字的意义
8． “地址”概念建立的原因及译码器的用处。
重点：常见寄存器的工作原理及电路结构，三态输出电路的逻辑表，触发器、寄存器及存储器之间的关系，控制字的意义。
基本层次：能对微型计算机中最常见的基本电路部件算术逻辑单元、触发器、寄存器、存储器以及总线结构等的名称、作用及电路原理有一个简单的认识，掌握常见触发器的不同动作，了解触发器、寄存器及存储器之间的关系，掌握常见寄存器的工作原理及电路结构，掌握可控计数器、环型计数器以及程序计数器的基本功能，了解只读存储器和随机存取存储器的区别，理解“地址”在微型计算机中的作用，掌握控制字的意义。

第三章  微型计算机的基本工作原理
知识点：
1． 程序计数器PC，存储地址寄存器MAR，可编程序只读寄存器PROM、指令寄存器IR等基本部件；
2． 指令系统的意义；
3． 程序设计的步骤；
4． 控制部件的功能及其结构；
5． 控制矩阵产生控制字的过程；
6． 控制部件的扩展方法；
7． 流水线技术，高速缓冲存储器，虚拟存储器。
重点：执行指令的例行程序，程序设计的步骤。
基本层次：了解程序计数器PC的内容的意义，掌握程序设计的基本步骤，掌握机器周期、取指周期和执行周期的概念，掌握控制部件包括的主要环节以及它们各自的用处，掌握子程序计数器的作用，掌握程序及数据的输入，了解控制部件的扩展方法，了解流水线技术、高速缓冲存储器以及虚拟存储器技术。

第四章  16位微处理器
 知识点：本章以讲解16位8086/8088位处理器为中心，主要有以下知识点：
1． 总线接口部件BIU（bus interface unit）的功能及组成部分；
2． 执行部件EU（execution unit）的功能、特点及其组成部分；
3． 总线接口部件和执行部件工作的管理原则；
4． 存储器的分段，物理地址，逻辑地址；
5． 8086总线的工作周期；
6． 8086/8088各引脚信号及其功能；
7． 主处理器、协处理器、最大工作模式、最小工作模式的基本概念；
8． 8086最基本的操作；
9． 8086/8088系统引入的中断，中断向量的概念等。
重点：存储器的分段，逻辑地址与物理地址的转换，总线操作，中断操作。
基本层次：掌握执行部件的功能、基本组成部分及其主要特点，了解8086的标志的分类及其功能；掌握总线接口部件BIU的功能及其各组成部分，了解其基本特点；理解总线接口部件和执行部件的管理原则；掌握存储器分段的方法以及存储器中逻辑地址与物理地址的转换方法；了解和掌握总线周期的相关知识；掌握8086/8088的两种工作模式；了解8086的几种基本操作，掌握中断向量的概念，理解中断向量表的含义，掌握可屏蔽中断的响应过程；掌握8086CPU和8088CPU的异同。

第五章  86系列微型计算机的指令系统
知识点：
1． 指令的含义，86系列汇编语言指令语句格式；
2． 86系列CPU的寻址方式；
3． 各种指令的使用方法；
重点：指令格式，各种寻址方式的不同使用情况，传送类指令的不同使用场合及使用方法，数据操作类指令的使用方法，串操作指令的使用。
基本层次：掌握86系列汇编语言指令语句格式，正确使用86系列CPU的各              种寻址方式，掌握传送类指令的不同使用场合及使用方法，掌握数据操作类指令的使用方法，掌握串操作指令的使用。

第六章  微型计算机的程序设计
知识点：
1． 汇编语言程序设计基本步骤；
2． 简单程序的设计；
3． 分支程序的设计；
4． 循环程序的设计；
5． 子程序的设计；
6． 查表程序的设计。
重点：分支程序的设计，循环程序的设计，子程序的设计，查表程序的设计。
基本层次：掌握汇编语言程序设计基本步骤，掌握简单程序的设计方法，掌握分支程序的设计，掌握循环程序的设计，掌握子程序的设计，掌握查表程序的设计。

第七章  微型计算机汇编语言及汇编程序
知识点：
1． 伪指令语句格式；
2． 常数，变量，标号等的使用；
3． 运算符的分类，表达式的组成；
4． 伪指令的分类及各自作用；
5． 系统功能调用方法；
6． 汇编程序的功能，汇编的过程；
7． 汇编程序调试。
重点：伪指令语句的格式，常数、变量、标号、表达式以及运算符的使用方法，系统功能调用，汇编的过程。
基本层次：掌握伪指令语句的格式，掌握常数、变量、标号、表达式以及运算符的正确使用方法，了解宏语句的功能，掌握宏指令的步骤，掌握系统功能调用，掌握汇编程序的功能以及汇编的过程，掌握调试程序的方法。

第八章  输入输出接口
知识点：
1． 计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号的基本类型，可采用的输入输出控制方式；
2． 并行通信与串行通信的基本概念，并行接口的输入输出过程；
3． 可编程并行通信接口芯片8255A的内部结构及其功能；
4． 8255A芯片的控制字及其工作方式；
5． 串行通信线路的工作方式，串行通信数据的收发方式；
6． 波特率的概念；
7． 可编程串行通信接口芯片8251A的内部结构及其功能；
8． 8251A芯片的控制字及其工作方式等。
重点：微机系统中可采用的输入/输出控制方式，8255A芯片的控制字及其工作方式，串行通信数据的收发方式，8251A芯片的控制字及其工作方式。
基本层次：掌握计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号的4种基本类型，熟悉在微机系统中可采用的4种输入/输出控制方式，掌握并行通信与串行通信的基本概念，了解并行接口的输入输出过程，了解可编程并行通信接口芯片8255A的内部结构及其功能，掌握8255A芯片的控制字及其3种基本工作方式，掌握串行通信线路的3种工作方式，掌握串行通信数据的收发方式，掌握波特率的概念，了解可编程串行通信接口芯片8251A的内部结构及其功能，了解8251A芯片的控制字及其工作方式。

第九章  中断控制器、计数/定时控制器
知识点：
1． 8259A芯片的内部结构，8259A芯片的级联，8259A芯片的工作方式；
2． 8259A芯片中对中断优先权的管理；
3． 8259A芯片的控制字及其工作方式；
4． 8253芯片的内部结构，8253芯片的工作方式；
重点：8086 CPU对中断的响应和处理过程，8253的6种工作方式。
基本层次：了解8259A芯片的内部结构，掌握8259A芯片的级联使用的方法，掌握8259A芯片的工作方式，掌握8259A芯片中对中断优先权的管理方式，掌握8259A芯片的控制字及其工作方式，了解8253芯片的内部结构，掌握8253芯片的工作方式。

第十章 A/D及D/A转换器
知识点：
1． D/A转换器的工作原理；
2． 分辨率等常用性能指标的含义；
3． DAC 0832 的结构及工作方式；
4． A/D转换器的工作原理；
5． 采样，保持，量化，编码等的基本原理；
重点：DAC 0832的工作方式。
基本层次：了解D/A转换器的工作原理，掌握分辨率等常用性能指标的含义，掌握分辨率和精度的区别，了解DAC 0832 的结构，掌握DAC 0832 的工作方式，了解A/D转换器的工作原理，掌握采样、保持、量化、编码的概念和基本方法，掌握逐次逼近法，了解双积分法、电压频率转换法，了解ADC 0809 的结构，了解ADC 0809与系统总线的连接。

第十一章 32位微处理器
知识点：
1． 80386微处理器的结构；
2． 3级存储体系；
3． 32位微处理器的3种工作方式；
基本层次：了解80386微处理器的结构，掌握3级存储体系，了解32位微处理器的3种工作方式。

五、其他
1、 习题或作业各教学点可根据具体情况选作教材或指导书上的习题
2、 各教学点可根据具体情况按实验指导书中的要求开设实验
序号 拟开出实验项目名称 选项 实验学时数 适用专业
　1 　逻辑电路及布尔代数 必做 　2 计算机科学与技术
　2 　顺序程序设计 　必做 　3 计算机科学与技术
　3 　循环程序设计 　必做 　3 计算机科学与技术
　4 　分支程序设计 　必做 　4 计算机科学与技术
　5 　子程序设计 　必做 　4 计算机科学与技术
六、选用教材及主要参考书（写明名称、编著者、出版社、出版时间）
1、教材
郑学坚、周斌等编著。微型计算机原理及应用（第三版）。清华大学出版社，2001 
2、参考书
载梅萼编著。微型计算机技术及应用。清华大学出版社，1991 
李继灿编著。新编8-16-32位微型计算机原理及应用。清华大学出版社 ，1994
邹逢兴编著。微型计算机接口原理与技术。国防科技大学出版社，1993  
七、学时分配
课程内容 计划
课时 视频
课件 网上答疑学时 面授辅导学时 实
验 作
业 其
它 小
计
计算机基础知识 8    2   
微型计算机的基本组成电路 4       
微型计算机的基本工作原理 6       
16位微处理器 8       
86系列微型计算机的指令系统 10       
微型计算机的程序设计 14    6   
微型计算机汇编语言及汇编程序 10    8   
输入输出接口 6       
中断控制器、计数/定时控制器 8       
A/D及D/A转换器 4       
32位微处理器 2       

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