《微機原理及應用》課程是計算機科學與技術專業的技術基礎課,該課程介紹微型計算機的組成及工作原理,建立微型機硬件體系結構的概念,掌握彙編語言程序設計方法,掌握微型機軟硬件擴展的基礎知識和分析方法。
教學目的:
微機原理及應用課程是為滿足計算機應用領域對計算機應用人才的需要而設置的,是一門實踐性很強的課程。通過本課程的學習,學生將能夠較深入地瞭解微機系統的組成及工作原理,學會分析和設計典型接口(包括軟硬件)的方法。該課程致力於培養學生分析問題和解決問題的能力,並使其具有微機應用系統的分析能力和初步設計能力,
本課程的先修課程是數字邏輯電路、計算機組成原理,通過這些課程的學習,學生將具有計算機的基礎知識、數字邏輯電路的基本概念和基本的分析設計能力、計算機各個組成部分的工作原理等方面的準備知識。
本課程的相關課程是彙編語言程序設計,要具有微機應用系統的分析能力和初步設計能力,必須具有彙編語言程序的讀寫能力。本課程中,指令系統作為微處理器的一個特性進行概括性介紹,而彙編語言應用程序與硬件電路的工作密不可分,所以彙編語言應用程序的讀寫是本課程的主要內容之一。至於指令系統的詳解和編程方法,則是彙編語言程序設計課程的主要內容。
本課程的後繼課程是計算機系統結構、計算機接口技術、單片機原理及應用、計算機外部設備、計算機控制技術等課程。
教學內容:
第1章 緒論
本章主要介紹一些有關微機系統組成的基本概念,包括微處理器的發展概況、發展趨勢,微型計算機的分類,特點和應用範圍。簡要介紹計算機中的計數制,帶符號二進制數、無符號二進制數的算術及邏輯運算,ASCII碼與BCD碼,介紹微機中常用術語。
1.1 概述
微處理器的發展概況,微處理器的趨勢發展,微型計算機的應用範圍,Intel主要CPU芯片。
1.2 計算機中的數制
數制定義,二進制、十進制、十六進制特點及其轉換關係。
1.3 無符號二進制數的算術運算和邏輯運算
無符號二進制數的算術運算和邏輯運算關係。
1.4 帶符號二進制數的表示及運算
原碼、反碼、補碼及其轉換關係。
1.5 二進制編碼
ASCII碼與BCD碼。
1.6 常用術語解釋
數據位、字節、字、主頻等。
第2章 微型計算機基礎
本章主要介紹微型計算機的概念結構,微型計算機的工作過程,微處理器8088的結構特點,寄存器結構,指令系統和工作時序,以及8088系統的存儲器組織,微機中的單總線結構與雙總線結構,高性能微處理器特點。
2.1 微型計算機基本結構
微型計算機的概念結構,微型計算機的工作過程。
2.2 8088/8086微處理器
8088/8086微處理器概述,指令流水線,外部引腳及其功能,功能結構,最小模式和最大模式的概念,存儲器組織,總線週期的概念,工作時序。
2.3 系統總線
總線技術,常見系統總線,8088系統總線。
2.4 新型CPU簡介
80286、80386、80486微處理器主要結構與特點。
第3章 指令系統
本章主要介紹8086的尋址方式,包括立即數尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址等,指令格式,指令系統,包括傳送指令、算術運算指令、邏輯運算和移位指令、串操作指令、控制轉移指令等。
3.1 概述
指令系統的概況。
3.2 8086的尋址方式
立即數尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址等。
3.3 8086指令系統
傳送指令、算術運算指令、邏輯運算和移位指令、串操作指令、控制轉移指令等。
第4章 彙編語言程序設計
本章主要介紹彙編語言源程序結構,偽指令,DOS功能調用,彙編語言程序設計過程,常見程序設計方法。
4.1 彙編語言源程序
彙編語言源程序結構。
4.2 偽指令
數據定義、符號定義、段定義、過程定義偽指令。
4.3 DOS功能調用
功能調用方法,INT 21H功能調用。
4.4 彙編語言程序設計基礎
彙編語言程序設計過程,彙編語言程序調試DEBUG。
4.5 常見程序設計舉例
常見程序設計方法。
第5章 存儲器系統
本章主要介紹存儲器的一般概念,存儲器的分類,隨機存儲器,只讀存儲器,存儲器擴展技術,高速緩衝存儲器結構及原理,PC機中的存儲器管理,外部存儲器工作原理。
5.1 概述
存儲器的一般概念,存儲器的分類,存儲器芯片的主要技術指標。
5.2 隨機存儲器
靜態隨機存儲器,動態隨機存儲器,存儲器擴展技術。
5.3 只讀存儲器
EPROM,EEPROM,閃存。
5.4 高速緩衝存儲器
cache的工作原理,高速緩存與主存的存取一致性,cache的分級體系結構。
5.5 存儲器管理
IBM PC/XT中的存儲空間分配,擴展存儲器及其管理,DOS環境下的內存管理,虛擬存儲器。
5.6 外存儲器簡介
硬盤及硬盤驅動器,軟盤及軟盤驅動器,光盤。
第6章 輸入輸出和中斷技術
本章主要介紹I/O接口的編址方式,輸入輸出的控制方式,中斷技術,可編程中斷控制器8259結構、工作過程、初始化編程方法及其應用程序設計。
6.1 輸入輸出接口
I/O接口的編址方式,I/O接口地址的譯碼,I/O數據的傳送方式。
6.2 簡單接口電路
接口電路的基本構成,三態門接口,鎖存器接口芯片,簡單接口的應用舉例。
6.3 輸入輸出的控制方式
無條件傳送方式,查詢方式,中斷方式,直接存儲器存取方式。
6.4 中斷技術
中斷的基本概念,8086/8088的中斷系統。
6.5 可編程中斷控制器8259A
8259A的引線及內部結構,工作過程,工作方式,初始化編程,中斷程序設計。
第7章 常用數字接口電路
本章主要介紹接口電路的基本概念,8253、8255、8250等接口芯片的功能結構、工作原理、工作方式、控制字格式、硬件連接、初始化編程,及其應用系統的分析與設計。
7.1 接口電路概述
為什麼要用接口電路,CPU和輸入/輸出設備之間的信號,接口部件的I/O端口,接口的功能以及在系統中的連接。
7.2 可編程定時計數器8253
8253的外部引線及內部結構,工作方式,控制字,8253的應用。
7.3 可編程並行接口8255
8255的引線及結構,工作方式,方式控制字及狀態字,8255的應用
7.4 可編程串行通信接口8250
串行通信基本概念,串行通信的接口標準,可編程串行通信接口8250結構、工作原理、控制字格式、初始化編程。
第8章 模擬量的輸入輸出
本章主要介紹模擬量輸入輸出通道概念、與基本組成,D/A轉換方法,A/D轉換基本過程,D/A、A/D等接口芯片的功能結構、工作原理、工作方式、硬件連接,及其應用系統的分析與設計。
8.1 模擬量輸入輸出通道的組成
模擬量的輸入通道,模擬量的輸出通道。
8.2 數/模轉換器
數/模轉換器的基本原理及技術指標,典型數/模轉換器芯片DAC0832及其與系統的連接。
8.3 模/數轉換器
A/D轉換過程,數/模轉換器的分類、基本原理及技術指標,典型數/模轉換器芯片ADC0809及其與系統的連接。
第9章 常用外設及多媒體技術
本章主要介紹一些常用外部設備的主要結構、工作原理、使用特點,多媒體技術的基本概念及其主要技術組成,解壓縮技術。
9.1 常用外部設備
鍵盤,鼠標,顯示器,打印機,網卡,調製解調器。
9.2 多媒體技術
多媒體技術概述,多媒體的質量度量和帶寬問題,解壓縮技術
課程教材:
《微型計算機原理與接口技術》主編:馮博琴 出版:清華大學出版社
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