《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)大綱計(jì)算機(jī)(2011年)

1、微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教學(xué)大綱課程名稱：微機(jī)原理與接口技術(shù)課程編號(hào)：210161英 文 名：Principles of MicroComputer and Interface Technology課程類別：專業(yè)主干課學(xué) 分：4學(xué)分課 時(shí)：72課時(shí)選定教材：王克義，微機(jī)原理結(jié)構(gòu)、編程與接口，北京：清華大學(xué)出版社 2009課程概述：本課程以Intel系列微處理器為背景，介紹微機(jī)系統(tǒng)原理、Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)、8086指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)、主存儲(chǔ)器及與CPU的接口、IO端口的地址譯碼、CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式，中斷控制器及中斷技術(shù)應(yīng)用、DMA控制器及應(yīng)用、并行接口及應(yīng)用、串行接口及

2、應(yīng)用，定時(shí)器計(jì)數(shù)器/計(jì)數(shù)器接口及應(yīng)用、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口及應(yīng)用、微計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)。課程內(nèi)容，涉及知識(shí)面廣,實(shí)用性較強(qiáng)。教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng)的工作原理、掌握常用接口芯片的使用；能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的微機(jī)接口電路，編寫相應(yīng)的匯編語言程序，為后繼課程的學(xué)習(xí)及未來從事微機(jī)硬件及軟件開發(fā)打下基礎(chǔ)。教學(xué)方法：以多媒體教學(xué)為主，充分利用多媒體教學(xué)的大信息量、圖文聲像并茂等特點(diǎn)來突破教學(xué)難點(diǎn)，多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣。各章教學(xué)要求及教學(xué)要點(diǎn)第一章 微型計(jì)算機(jī)概述課時(shí)分配: 2課時(shí)教學(xué)要求：了解微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域；掌握微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，

3、了解微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概況及應(yīng)用領(lǐng)域，了解80x86微處理器系列概況，教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 微型計(jì)算機(jī)的基本概念一、微型計(jì)算機(jī)的基本概念二、微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三、微型計(jì)算機(jī)的分類四、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第二節(jié) 微處理器及發(fā)展概況一、8086、80386、80486處理器二、Pentium處理器三、Pentium II處理器 四、Pentium III處理器五、Intel Pentium 4處理器六、Intel超線程處理器七、Intel雙核技術(shù)處理器思考題：1.畫出微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖，并說明各組成部分完成的基本功能。2.解釋下列名詞：微處理器；微型計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3.微處理器；微型計(jì)算機(jī)；微型

4、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有何不同？第二章 微處理器的編程結(jié)構(gòu)課時(shí)分配: 4課時(shí)教學(xué)要求： 使學(xué)生理解并掌握微處理器的特點(diǎn)及其三種工作模式，實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址及I/O地址空間。8086CPU的寄存器、邏輯地址、物理地址及相互之間關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 微處理器的工作模式 一、實(shí)模式二、保護(hù)模式三、虛擬8086模式 第二節(jié) 微處理器的編程結(jié)構(gòu)一、程序可見寄存器二、80x86/Pentium處理器的寄存器模型第三節(jié) 實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址 一、實(shí)模式下的存儲(chǔ)器地址空間 二、存儲(chǔ)器分段技術(shù) 三、實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址 四、實(shí)模式I/O地址空間思考題：1.8086CPU內(nèi)部分成哪兩大部件，它們各自的組成和功能是什么？2

5、.8086的存儲(chǔ)器是如何組織的？地址如何形成？3.段寄存器CS=1200H，指令指針寄存器IP=FF00H，此時(shí)，指令的物理地址為多少？4.實(shí)模式和保護(hù)模式下的工作有何區(qū)別？5.簡(jiǎn)述8086實(shí)模式下的物理地址形成過程。第三章 尋址方式與指令系統(tǒng)課時(shí)分配: 8課時(shí)教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握8086指令操作數(shù)的各種尋址方式；熟練掌握數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯運(yùn)算指令、移位指令、控制轉(zhuǎn)移指令使用，了解其它指令的使用。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 基本數(shù)據(jù)類型一、字、雙字的對(duì)齊二、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型三、指針數(shù)據(jù)類型四、串?dāng)?shù)據(jù)類型第二節(jié) 8086的指令格式一、立即數(shù)二、寄存器操作數(shù)三、存儲(chǔ)器操作數(shù)四、I/O端口尋址第三節(jié) 808

6、6指令系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)傳送指令二、二進(jìn)制算術(shù)指令三、十進(jìn)制算術(shù)指令四、邏輯指令五、移位和循環(huán)移位指令六、控制轉(zhuǎn)移指令七、串指令八、標(biāo)志控制操作九段寄存器指令思考題：1. 什么是指令及指令系統(tǒng)？什么是尋址方式？ 2. 80x86系列的尋址方式主要有哪幾種？3. 有效地址由哪幾部分組成？如何根據(jù)不同的尋址方式確定源/目的操作數(shù)的有效地址及物理地址？ 4. MOV指令對(duì)源/目的操作數(shù)有何限制？ 5. 基址變址尋址時(shí)所使用的基址寄存器和變址寄存器分別有哪幾種？6. 移位指令默認(rèn)使用的寄存器是哪個(gè)？7. 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令執(zhí)行后對(duì)狀態(tài)標(biāo)志SF、ZF、CF、OF有何影響。8. 用乘法指令時(shí)，特別要注意先判

7、斷用有符號(hào)數(shù)乘法指令還是無符號(hào)數(shù)乘法指令，這是為什么？第四章 匯編語言的基本語法課時(shí)分配: 4課時(shí)教學(xué)要求：掌握匯編語言源程序的書寫格式；偽指令的使用，了解宏匯編與條件匯編； 教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 匯編語言的格式及語句行的構(gòu)成一、指示性語句二、指令語句三、語句行的構(gòu)成四、匯編語言的上機(jī)過程第二節(jié) 宏匯編與條件匯編一、 宏定義二、 宏調(diào)用與宏展開三、DOS與BIOS功能調(diào)用三、 條件匯編思考題：1. 什么是偽指令？它和指令有何區(qū)別？ 2.常用的符號(hào)定義偽指令、數(shù)據(jù)定義偽指令、段定義偽指令和過程定義偽指令的功能、格式和使用方法如何？3. dw和dd偽操作用于定義地址時(shí)的使用方法和作用如何？4. 匯編程

8、序的主要功能是什么？ 5. 在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行匯編源程序的步驟如何？6. 地址計(jì)數(shù)器$用于指令和偽指令中有何區(qū)別？7. 等價(jià)偽操作EQU和等號(hào)偽操作有何區(qū)別？其作用是什么？第五章 匯編語言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用課時(shí)分配: 8課時(shí)教學(xué)要求：掌握匯編語言程序的設(shè)計(jì)方法，包括順序程序設(shè)計(jì)、分支程序設(shè)計(jì)、循環(huán)程序設(shè)計(jì)、子程序設(shè)計(jì)的方法。第一節(jié)匯編語言程序設(shè)計(jì)方法一、順序程序設(shè)計(jì)二、分支程序設(shè)計(jì)三、循環(huán)程序設(shè)計(jì)四、子程序設(shè)計(jì)第二節(jié)Windows匯編語言程序設(shè)計(jì)方法一、基本概念介紹二、Windows匯編語言程序的基本框架三、Windows匯編的上機(jī)過程四、匯編語言與高級(jí)語言的混合編程思考題：1. 分支控制的方法有哪些

9、？ 2.子程序參數(shù)傳遞的方法有哪些？各自的特點(diǎn)是什么？3. 匯編語言嵌入高級(jí)語言的方法有哪些？第六章 微處理器的內(nèi)部組成及外部功能特性課時(shí)分配:4課時(shí)教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握8086/8088CPU最小模式系統(tǒng)引腳功能、存儲(chǔ)器讀/寫時(shí)序、I/O 口時(shí)序。熟悉掌握指令周期、總線周期和T狀態(tài)的相互關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容：一、微處理器的內(nèi)部組成二、微處理器的引腳功能三、微處理器的時(shí)序思考題：1.什么是最大模式？什么是最小模式？用什么方法將8086置為最大模式和最小模式？2.總線周期的含義是什么？8086的基本總線周期由幾個(gè)時(shí)鐘周期完成？若某8086CPU時(shí)鐘頻率為20MHZ，試問一個(gè)時(shí)鐘周期是多少？個(gè)基本

10、總線周期是多少？它每秒鐘最多可以同內(nèi)存進(jìn)行多少次數(shù)據(jù)交換。3.簡(jiǎn)述8086CPU最小模式下控制數(shù)據(jù)流方向的信號(hào)有哪幾個(gè)？其存儲(chǔ)器讀周期中，地址、M/、ALE、信號(hào)，及CPU采樣數(shù)據(jù)總線的時(shí)刻？以及存儲(chǔ)器寫周期中，地址、M/、ALE、數(shù)據(jù)、信號(hào)，出現(xiàn)的時(shí)刻。4.當(dāng)選定的存儲(chǔ)器或輸入/輸出設(shè)備與CPU的工作速度不相匹配時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)Tw等待周期的插入？插入的Tw周期個(gè)數(shù)由什么決定？5.8086CPU向內(nèi)存奇地址寫一個(gè)字需要幾個(gè)總線周期？信號(hào)何時(shí)輸出低電平。向內(nèi)存偶地址寫一個(gè)字需要幾個(gè)總線周期？第七章 I/O接口課時(shí)分配:5課時(shí)教學(xué)要求：理解接口電路的功能，掌握微型機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸方式及工作原理，掌

11、握I/O端口地址譯碼電路的設(shè)計(jì)方法。理解8237的特點(diǎn)、工作模式、工作類型及編程。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 概述一、I/O端口的編址及輸入輸出的尋址方式二、I/O接口電路的基本構(gòu)成三、CPU與I/O設(shè)備之間的接口信息四、CPU的輸入輸出時(shí)序五、CPU與接口電路間數(shù)據(jù)傳送的形式六、IBM PC的外設(shè)接口與現(xiàn)代PC的外設(shè)接口第二節(jié)CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送的方式一、查詢傳送方式二、中斷傳送方式三、直接數(shù)據(jù)通道傳送(DMA)第三節(jié)DMA控制器一、8237的主要功能二、8237的結(jié)構(gòu)三、8237的工作周期四、8237的引線五、8237的工作方式六8237的寄存器組和編程第四節(jié) I/O端口的地址分配與地址譯碼一、I/

12、O接口電路的分類二、I/O端口地址的選用原則三、I/O地址譯碼方法四、I/O地址譯碼電路的幾種方式思考題：1.什么是接口電路？微機(jī)與外設(shè)之間為什么要用接口電路？2.簡(jiǎn)述接口電路的主要功能？3.什么是端口？I/O端口的尋址方式有哪兩種？其優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么？4.微機(jī)和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送方式主要有哪幾種方式？5.簡(jiǎn)述DMA方式傳送的原理。6.DMA控制器8237A內(nèi)部包括幾個(gè)獨(dú)立的通道？每次DMA傳輸時(shí)數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)最大值是多少？用2片8237A構(gòu)成的二級(jí)DMA系統(tǒng)可以得到多少DMA通道。7.I/O地址譯碼方法及地址譯碼電路的方式分別是什么？第八章 中斷課時(shí)分配:5課時(shí)教學(xué)要求：掌握中斷的基本概念，理解8

13、259A中斷控制器的工作原理、掌握8259A初始化編程方法，掌握PC機(jī)硬件中斷程序設(shè)計(jì)方法。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 概述一、為什么要用中斷二、中斷源三、中斷系統(tǒng)的功能第二節(jié)最簡(jiǎn)單的中斷情況一、CPU響應(yīng)中斷的條件二、CPU對(duì)中斷的響應(yīng)第三節(jié)中斷優(yōu)先權(quán)一、用軟件確定中斷優(yōu)先權(quán)二、硬件優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路第四節(jié)8086的中斷方式一、外部中斷二、內(nèi)部中斷三、中斷向量表四、8086中的中斷響應(yīng)和處理過程第五節(jié)中斷控制器Intel 8259A一、功能二、結(jié)構(gòu)三、8259A的引線四、8259A的中斷順序五、8259A的編程六、8259A的工作方式思考題：1.簡(jiǎn)述中斷傳送方式的原理。2.非屏蔽中斷有什么特點(diǎn)？可屏蔽中斷

14、有什么特點(diǎn)？分別用在什么場(chǎng)合？3.什么是中斷向量地址？中斷向量是什么，它存放在哪里？4.簡(jiǎn)述8086可屏蔽中斷的響應(yīng)過程及中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)。5.簡(jiǎn)述8259A的始化編程步驟第九章 并行通信及其接口電路課時(shí)分配:5課時(shí)教學(xué)要求：掌握可編程并行接口芯片8255A的基本結(jié)構(gòu)、工作方式、控制字的含義和作用，能夠根據(jù)應(yīng)用需要，選用工作方式，編寫初始化及應(yīng)用程序。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 可編程的并行輸入/輸出接口芯片8255A-5的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 工作方式選擇.一、方式選擇控制字二、方式選擇舉例三、按位置位/復(fù)位功能第三節(jié) 方式0的功能一、方式0的基本功能二、方式0的時(shí)序第四節(jié) 方式1的功能一、主要功能二、方式1

15、輸入三、方式1輸出第五節(jié)方式2的功能一、主要功能二、時(shí)序三、方式2的控制字第六節(jié)8255A應(yīng)用舉例思考題：1.8255A的三個(gè)端口在使用時(shí)有什么差別？2.可編程并行接口芯片8255A有哪幾種工作方式，其特點(diǎn)什么？3.簡(jiǎn)述8255A的初始化編程步驟。第十章 串行通信及其接口電路課時(shí)分配:5課時(shí)教學(xué)要求：掌握串行通信基礎(chǔ)知識(shí)，包括全雙工方式、半雙工方式、波特率、傳輸距離、同步方式、異步方式、RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)制與解調(diào)器。了解串行異步通信接口芯片8251的基本結(jié)構(gòu)，要求能夠根據(jù)應(yīng)用需要，編寫初始化及串行通訊程序。.教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 串行通信基礎(chǔ)一、串行通信基礎(chǔ)知識(shí)二、串行接口標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-

16、232C接口第二節(jié)Intel 8251A可編程通信接口.一、8251的基本性能二、8251的方框圖三、接口信號(hào).四、8251的編程五、8251應(yīng)用舉例思考題： 1. 什么是串行通信？串行通信有什么特點(diǎn)？ 2. 8251的狀態(tài)字RxRDY=1和TxRDY=1分別表示什么含義？何時(shí)復(fù)位？ 3. 簡(jiǎn)述采用8251的異步通信程序的編寫步驟？ 第十一章 計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路Intel 8253/8254課時(shí)分配:4課時(shí)教學(xué)要求：掌握可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的基本結(jié)構(gòu)、工作方式及特點(diǎn)、控制字的含義和作用，能夠根據(jù)應(yīng)用需要，正確選擇控制字，計(jì)算計(jì)數(shù)初值，編寫初始化程序。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 概述一、主要功能二、

17、8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)三8253的引線第二節(jié)8253的控制字及工作方式一、8253的控制字二、8253的工作方式第三節(jié)8253的應(yīng)用舉例 第四節(jié)Intel 8254思考題：1. 8253的一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的最大值是多少？一個(gè)計(jì)數(shù)器定時(shí)的最大值是多少？二個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)時(shí)最大值分別是多少？2. 簡(jiǎn)述8253的工作方式及初始化編程步驟。第十二章 存儲(chǔ)器及其接口課時(shí)分配:2課時(shí)教學(xué)要求：掌握存儲(chǔ)器接口技術(shù)；掌握虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 存儲(chǔ)器接口技術(shù)一、存儲(chǔ)器擴(kuò)展二、存儲(chǔ)器與CPU的連接三、16位、32位、64位存儲(chǔ)器接口第二節(jié) 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)一、虛擬存儲(chǔ)器的工作原理二、80X86微機(jī)系統(tǒng)中的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)

18、思考題：1. 解釋虛擬存儲(chǔ)技術(shù)中的按需調(diào)頁存儲(chǔ)管理技術(shù)。2. 分別說明80286及80386/80486的虛擬地址與物理地址變換機(jī)制。第十三章 數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換與模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換接口課時(shí)分配:4課時(shí)教學(xué)要求：掌握模擬輸入輸出通道的基礎(chǔ)知識(shí)，D/A轉(zhuǎn)換原理和進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的過程，8位和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本思想，8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過程。掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換器與并口芯片與計(jì)算機(jī)的連接及應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 模擬量輸入與輸出通道一、模擬量輸入通道的組成二、模擬量輸出通道的組成第二節(jié) 數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器.一、D/A轉(zhuǎn)換的基本原理二、D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

19、三、典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片.第三節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口.一、8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口二、12位D/A轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口第四節(jié) 模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器一、A/D轉(zhuǎn)換的基本原理二、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)三、典型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片第五節(jié) 模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器一、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口二、8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口三、12位A/D轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口第六節(jié) D/A、A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例一、D/A轉(zhuǎn)換舉例二、A/D轉(zhuǎn)換舉例思考題：1. D/A、A/D轉(zhuǎn)換器接口的作用是什么？2. 對(duì)一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若參考電壓為+5。12V，當(dāng)CPU向D/A轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)32H時(shí)

20、，D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓理論值是多少？要使D/A轉(zhuǎn)換器輸出-4V的模擬電壓，則相應(yīng)的數(shù)字值應(yīng)為多大？3. 某PC機(jī)上D/A轉(zhuǎn)換器的地址為290H，試分別寫出用其產(chǎn)生鋸齒波、三角波的程序段。4. 對(duì)一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器，若參考電壓為+5V，當(dāng)輸入模擬電壓為1。25V時(shí)，其輸出的數(shù)字量為多大？若已知輸出的數(shù)字量為65H，問輸入的模擬電壓為多少？ 第十四章 80X86保護(hù)模式的軟件體系結(jié)構(gòu)課時(shí)分配:6課時(shí)教學(xué)要求：掌握保護(hù)模式的寄存器模型，掌握保護(hù)模式的存儲(chǔ)器管理和地址轉(zhuǎn)換，了解虛擬8086模式。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 保護(hù)模式概述第二節(jié) 保護(hù)模式的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、 段描述符二、 描述符表三、 段選擇符第三節(jié) 保護(hù)模式的寄存器模型一、描述符表寄存器二、控制寄存器三、任務(wù)寄存器四、改變功能的寄存器第四節(jié) 保護(hù)模式的存儲(chǔ)器管理和地址轉(zhuǎn)換一、 物理地址、線性地址和邏輯地址二、 虛擬地址和虛擬地址空間三、 物理地址和虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換四、 段、頁式地址轉(zhuǎn)換第五節(jié) 虛擬8086模式思考題：1. 頁表的內(nèi)容是什么？2. 描述符主要有哪兩種類型？描述符為多少個(gè)字節(jié)？3. 應(yīng)用程序運(yùn)行在什么保護(hù)級(jí)？4. 寫一指令序列，它將處理器從實(shí)模式轉(zhuǎn)換到保護(hù)模式。5. 保護(hù)模式和虛擬8086任務(wù)能共同存在于80x86多任務(wù)環(huán)境中嗎？6. 什么是多任務(wù)和多用戶系統(tǒng)？試舉例說明？第十五章 高性能微處理器的先進(jìn)技術(shù)及典型結(jié)構(gòu)課時(shí)