微機原理及應(yīng)用教學(xué)大綱

1、課程教學(xué)大綱編號： 1026901 南京理工大學(xué)課程教學(xué)大綱學(xué) 院 （系）： 自動化系 課 程 名 稱： 微機原理及應(yīng)用 課 程 學(xué) 分： 6 學(xué)分 執(zhí) 筆 人： 侯曉霞 審 訂 人： 戴躍偉 修（制）訂日期： 2003年07月 一、課程的地位與作用“微機原理及應(yīng)用”是電氣信息類本科生教學(xué)的主要學(xué)科基礎(chǔ)課之一。無論是從事自動化、電子信息工程、通信工程、計算機應(yīng)用、電氣工程及自動化方面的理論研究還是從事工程實踐，都離不開計算機技術(shù)。因而在本科階段打下微型計算機原理和應(yīng)用方面的堅實基礎(chǔ)是非常重要的。二、課程的教學(xué)目標(biāo)與基本要求本課程緊密結(jié)合電氣信息類的專業(yè)特點，圍繞微型計算機原理和應(yīng)用主題，以In

2、telx86CPU為主線，系統(tǒng)介紹微型計算機的基本知識、基本組成、體系結(jié)構(gòu)和工作模式等，Intelx86CPU的指令系統(tǒng)、匯編語言及程序設(shè)計方法和技巧，存儲器的組成和I/O接口擴展方法，微機的中斷結(jié)構(gòu)、工作過程和8259A的編程與應(yīng)用，DMA控制器的工作過程和8237的編程結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生能較清楚的了解微機的結(jié)構(gòu)與工作流程，建立起系統(tǒng)的概念。課程系統(tǒng)介紹了微機中的常用接口原理和應(yīng)用技術(shù)，包括串并行接口8255A和8251A的工作原理及編程應(yīng)用方法，計數(shù)器/定時器8253的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，A/D、D/A的基本工作原理及應(yīng)用方法。在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)代微機系統(tǒng)中涉及的總線技術(shù)、高速緩存技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸方法、

3、高性能計算機的體系結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)作了簡要分析。同時，配以適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)培養(yǎng)學(xué)生的獨立分析問題和解決問題的能力，通過系統(tǒng)的實踐教學(xué)鍛煉，使學(xué)生具有一定的軟硬件開發(fā)能力，為未來的工作和后繼課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。三、課程內(nèi)容(重點，難點，選修*)1 微型計算機概述1.1 概述1.1.1 微型計算機的發(fā)展1.1.2 微型計算機的特點1.2 微機工作過程 1.2.1 微機基本結(jié)構(gòu)1.2.2 微機工作過程1.3 Intel x86微處理器1.3.1 Intel x86CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.3.2 Intel x86CPU引腳及其功能1.3.3 Intel x86CPU的工作模式與系統(tǒng)構(gòu)成1.4 Intel x

4、86CPU時序分析1.4.1 基本概念1.4.2 典型時序分析2 Intel x86微處理器平臺的指令系統(tǒng)2.1 Intel x86的尋址方式 2.1.1 立即尋址 2.1.2 直接尋址2.1.3 寄存器尋址2.1.4 寄存器間接尋址 2.2.5 變址尋址 2.2.6 基址加變址尋址2.2 Intel x86 指令系統(tǒng)2.2.1 數(shù)據(jù)傳送指令 2.2.2 算術(shù)運算指令2.2.3 邏輯運算指令2.2.4 串操作指令 2.2.5 程序控制指令 2.2.6 標(biāo)志處理及CPU控制類指令2.2.7 *浮點運算指令2.2.8 *MMX和SIMD指令3 匯編語言程序設(shè)計3.1 匯編語言的基本元素3.1.1

5、匯編語言的語句格式3.1.2 匯編語言的運算符3.1.3 表達式3.1.4 匯編語言程序匯編步驟3.2 偽指令3.2.1 定義數(shù)據(jù)偽指令3.2.2 符號定義偽指令EQU、=、及PURGE3.2.3 段定義偽指令SEGMENT和ENDS3.2.4 設(shè)定段寄存器偽指令A(yù)SSUME3.2.5 定義過程的偽指令PROC和ENDP3.2.6 宏指令3.2.7 ORG 偽指令3.2.8 匯編結(jié)束偽指令END3.3 匯編程序設(shè)計3.3.1 簡單程序設(shè)計3.3.2 分支程序設(shè)計3.3.3 循環(huán)程序設(shè)計3.3.4 子程序設(shè)計3.3.5 *MASM與高級語言的接口3.3.6 DOS功能調(diào)用4 存儲器系統(tǒng)4.1 概

6、述 4.1.1 存儲器分類4.1.2 存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4.2 讀寫存儲器RAM 4.2.1 靜態(tài)RAM 4.2.2 動態(tài)RAM4.3 只讀存儲器ROM4.3.1 掩模ROM4.3.2 可編程的ROM4.3.3 可擦除可編程序的ROM4.3.4 電可擦除可編程序的ROM4.3.5 快擦型存儲器(F1ash Memory)4.4 存儲器芯片擴展及其與CPU的連接4.4.1 存儲器芯片與CPU的連接4.4.2 存儲器芯片的擴展4.5 高速緩沖存儲器Cache4.5.1 Cache的層次結(jié)構(gòu)4.5.2 Cache的基本工作原理4.5.3 Cache的基本操作4.5.4 位置映象4.5.5 替換策略4.

7、5.6 PIII中采用的Cache技術(shù)4.6 虛擬存儲器4.6.1 主存-輔存層次結(jié)構(gòu) 4.6.2 虛擬存儲器的基本概念 4.6.3 頁式虛擬存儲器4.6.4 段式虛擬存儲器4.6.5 段頁式虛擬存儲器4.7 *存儲保護4.7.1 段頁保護機制4.7.2 段限與類型的保護校驗4.7.3 特權(quán)級4.7.4 指針驗證4.7.5 校驗對界4.7.6 頁面級保護5 中斷系統(tǒng)5.1 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸控制方式5.1.1 程序方式5.1.2 中斷方式5.1.3 DMA（Direct Memory Access）方式5.2 Intel x86微處理器實模式下的中斷操作5.2.1 中斷分類與中斷類型碼5.2.2

8、 中斷向量與中斷向量表5.2.3 中斷響應(yīng)過程與時序5.3 *Intel x86微處理器保護模式下的中斷操作5.3.1 中斷描述表5.3.2 保護模式下的中斷處理5.3.3 中斷門和陷阱門5.3.2 特權(quán)級保護5.3.3 通過任務(wù)門的中斷處理5.4 中斷控制器8259A5.4.1 8259A的結(jié)構(gòu)及主要功能5.4.2 8259A的編程5.4.3 8259A的工作方式小結(jié)5.4.4 8259A的級聯(lián)5.4.5 8259A在系統(tǒng)中的應(yīng)用舉例6 DMA控制器和定時/計數(shù)器6.1 DMA控制器Intel82376.1.1 DMA概述6.1.2 8237編程結(jié)構(gòu)與工作原理6.1.3 8237引腳功能6.

9、1.4 8237工作方式6.1.5 8237的內(nèi)部寄存器6.1.6 8237應(yīng)用6.1.7 DMA33/66/100簡介6.2 定時/計數(shù)器芯片Intel82536.2.1 8253結(jié)構(gòu)和工作原理6.2.2 8253工作方式6.2.3 8253 編程及應(yīng)用6.2.4 其他定時/計數(shù)芯片6.2.5 定時發(fā)聲接口與編程7 接口與并行通信7.1 I/O接口概述7.1.1 CPU與I/O接口7.1.2 I/O接口與系統(tǒng)的連接7.2 可編程并行接口芯片8255A7.2.1 并行通信與接口7.2.2 8255A編程結(jié)構(gòu)7.2.3 8255A編程及應(yīng)用7.3 微機與鍵盤的接口7.3.1 鍵盤的工作原理7.3

10、.2 鍵盤結(jié)構(gòu)與鍵盤處理7.3.3 微機與鍵盤的接口7.4 顯示器與鍵盤的接口7.4.1 LED顯示器的工作原理及接口技術(shù)7.4.2 點陣顯示器的工作原理及接口技術(shù)8 串行接口與通信8.1 串行接口與通信概述8.1.1 串行通信接口8.1.2 串行通信規(guī)程8.1.3 通信總線標(biāo)準(zhǔn)8.2 可編程串行接口芯片8251A8.2.1 8251A基本性能8.2.2 8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8.2.3 8251A引腳功能8.2.4 8251A編程8.2.5 8251A應(yīng)用舉例8.3 通用串行接口標(biāo)準(zhǔn)8.3.1 通用串行接口USB8.3.2 1394接口 9 D/A、A/D 轉(zhuǎn)換與接口技術(shù) 9.1 從物理信號到電

11、信號的轉(zhuǎn)換9.2 D/A轉(zhuǎn)換器的一般工作原理9.2.1 解碼原理 9.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu) 9.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片（DAC）及其接口技術(shù)9.3.1 D/A的性能參數(shù)和術(shù)語 9.3.2 D/A芯片及其與CPU接口9.3.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片和微處理器的接口需要注意的問題9.4 模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（ADC）及其接口技術(shù)9.4.1 采樣和量化9.4.2 A/D的工作原理9.4.3 A/D的性能參數(shù)和術(shù)語9.4.4 A/D芯片及其與CPU接口9.4.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片和微處理器的接口需要注意的問題10 總線技術(shù)10.1 總線標(biāo)準(zhǔn)與總線體系結(jié)構(gòu)10.1.1 總線分類與結(jié)構(gòu)10.1.2 總線控制

12、方法10.2 PC總線10.2.1 ISA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線10.2.3 EISA擴展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線10.2.4 VESA總線10.2.5 PCI總線10.2.6 加速圖形端口（AGP）10.3 系統(tǒng)總線11 *高性能計算機新技術(shù)簡介11.1 流水線技術(shù)11.1.1 標(biāo)量流水工作原理11.1.2 超流水線超標(biāo)量方法11.1.3 超長指令字(VLIW)技術(shù)11.1.4 其它相關(guān)技術(shù)11.2 RISC、SIMD簡介11.2.1 RISC技術(shù)11.2.2 SIMD技術(shù)11.3 MMX、SSE、SSE2技術(shù)11.3.1 MMX技術(shù)11.3.2 SSE技術(shù)11.3.3 SSE2 技術(shù)四、時間分配課程分段標(biāo)

13、識序號教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)環(huán)節(jié)（學(xué)時）講課習(xí)題實驗上機課外小計1微型計算機概述10102Intel x86微處理器平臺的指令系統(tǒng)82103匯編語言程序設(shè)計82104存儲器系統(tǒng)82105中斷系統(tǒng)82106DMA控制器和定時/計數(shù)器82107接口與并行通信64108串行接口與通信6289D/A、A/D 轉(zhuǎn)換與接口技術(shù) 8 2 1010總線技術(shù) 4 411高性能計算機新技術(shù)簡介 2 212課程總復(fù)習(xí)2213141516總 計7814496五、課程說明課程英文名稱The Principle & Application of Microcomputer主要先修課程電路、模擬電子線路、數(shù)字電路與數(shù)字

14、邏輯、計算機文化基礎(chǔ)適用專業(yè)類別自動化、計算機應(yīng)用、電子信息工程、通信工程、工業(yè)電氣自動化等。根據(jù)專業(yè)的要求，可按6學(xué)分教學(xué)，也可分為42進行（即將7、8、9三章按2學(xué)分單獨開課）。主要教材（整理、教材名稱、出版社）微型計算機原理及應(yīng)用，王建宇等，化學(xué)工業(yè)出版社，2001.732位微型計算機原理接口技術(shù)及其應(yīng)用, 史新福等，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000.1考核方式閉卷筆試（80%）+實驗（20%）課程簡介本課程主要介紹Intel x86系列微型計算機系統(tǒng)的構(gòu)成原理和相關(guān)技術(shù)，在系統(tǒng)分析Intel x86系列微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作模式、操作時序的基礎(chǔ)上，著重介紹存儲器系統(tǒng)構(gòu)成原理、I/O接口技術(shù)和中斷管理技術(shù)，以及微型計算機系統(tǒng)的構(gòu)成原理和實用擴展技術(shù)。課程將通過課堂教學(xué)和一定量的實驗教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生建立起“程序存儲和程序控制”的牢固概念，培養(yǎng)學(xué)生軟硬件結(jié)合的應(yīng)用能力。在學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)當(dāng)具備高檔微機的基本應(yīng)用能力和模擬/數(shù)字電路方面的基礎(chǔ)知識。課程的教學(xué)采用課堂講授、課外自學(xué)和實驗教