微机原理教学大纲1 课程的基本描述课程名称：微机原理Computer principle and connection technology课程编号：5301C27课程性质：学科基础课适用专业：测控技术与仪器参考教材：冯博琴 主编、微型计算机原理与接口技术 北京清华大学出版社总 学 时：40学时理论学时：32学时实验学时：8学时课程设计：0学 分：2学分开课学期：第5学期前导课程：计算机文化基础， 数字电路，逻辑电路后续课程：单片机应用、2 教学定位2.1 能力培养目标 微机原理课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术基础课程，也是理工科学生学习和掌握计算机硬件基础知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的入门课程，是高校计算机教育“软硬两条腿”中不可缺少的一部分。课程教学的目标是通过循序渐进、适当综合循环提高的教学和实践活动，培养学生掌握先进的微处理器芯片结构、计算机系统构成、接口技术及其应用编程方法以及微型计算机应用系统的实现技术，同时掌握微机技术新的发展趋势。使学生具有扎实的理论基础和宽广的系统知识，具有研究开发基于本专业知识的计算机应用系统的能力。2.2 课程的主要特点 本课程是电类专业（非计算机专业）一门必修专业基础课。课程内容丰富，知识面广，实用性强。主要讲授微型计算机的基本工作原理、特点、系统组成及接口技术，等基本硬件知识。不仅要使学生掌握微型计算机的基本原理，还要求学生对典型机型IBMPC机的系统原理亦有一定了解。课程内容兼顾硬件和软件两个方面，具有实践性强、涉及知识面广的特点。为学生今后分析和设计微机应用系统打好基础。主要描述课程讲述的背景、讲授的知识和主要教学目标。 1.注重理论联系实际，努力将微型计算机原理与电类实际应用相结合。在介绍微机原理基础理论知识同时，还给出大量的应用事例及注释,使学生能够较为容易地理解和掌握汇编语言程序设计的思想.2.循序渐进，难易结合。,在内容次序的安排由浅入深, 突出重点.3.结构合理,内容精练。以面向应用为主,在例题、接口电路等的选择上，尽量考虑与实际工程应用相结合，插入大量的电路连接图、结构图、时序图和详细的分析说明。4.常用外设介绍，较为系统地介绍了微型计算机常用的外部设备。2.3 教学定位 作为一所以工为主、理工结合，多学科协调发展，特色显著的重点大学，学校极为重视培养学生的实践能力与创新能力。“微型计算机原理及接口技术”是我校非计算机类本科生一门重要的专业基础课，也是信息学科各专业的平台课程。课程的任务是使学生从理论和实践上掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术，建立微机系统的整体概念，具有运用现代微机技术进行软、硬件系统开发的能力。 计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂的系统，软、硬件知识相辅相成，都包含丰富的知识和先进的技术。微型计算机原理及接口技术课程内容的特点就是知识先进性和知识系统性的统一，因而课程教学内容多、信息量大，并具有很强的工程实践性。本课程通过课堂教学和各层次的实验教学相结合，对提高学生的计算机硬件应用水平、系统综合能力、动手能力以及与应用系统相关的软件编程与调试能力等方面有积极的推进作用。3 知识点与学时分配 微机原理课程以Intel x86CPU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；Intel x86CPU的指令系统、汇编语言程序设计方法和技巧；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，从而使学生能清楚的了解微机系统的结构与工作流程，将软硬件知识融会贯通，建立起应用系统的概念，能够进行微机应用系统设计方面的工作。课程分为以下4个知识模块，理论课学时数为32，实验教学学时数为8。3.1 CPU的结构 Intel x86CPU的结构特点、基本组成和体系结构 微型计算机的基础知识；计算机系统的组成和各部分的作用；Intel x86CPU的结构特点、引脚功能、系统组成和工作时序。 共6学时3.2 软件Intel x86CPU的指令系统和汇编程序设计 Intel x86CPU的寻址方式和指令格式；指令系统和伪指令语句；汇编源程序框架结构；程序设计方法与BIOS、DOS 功能调用；程序设计举例。共16学时3.3 存储器存储器的基本工作原理及其与微处理器的连接 各类存储器的基本工作原理及特点；存贮器在微机系统中的连接与扩充方法。共6学时3.4 输入输出和中断基本输入输出技术和中断程序设计 通用I/O接口的组成；输入和输出的传送方式；微机系统中的中断结构、中断原理、工作过程和8259A的编程与应用；中断程序设计方法。共4学时3.5 其它学时实验(学时：8学时)4 讲授提示及方法4.1 CPU的结构重点：补码的运算 有符号数和无符号数的溢出的判 掌握8088/8086CPU的基本组成和体系结构 掌握物理地址与逻辑地址之间的关系及段寄存器的概念 了解8088/8086的工作时序 了解总线技术难点：补码的概念及其运算 物理地址与逻辑地址之间的关系8088/8086的工作时序讲授提示与方法：这部分内容相对简单，但由于它是课程的基础，因此要求学生必须掌握微机系统总线结构的概念，理解微处理器的工作方式及总线时序。4.2 软件重点：掌握几种常用的指令寻址方式 掌握指令系统中指令的应用 汇编语言源程序的基本语法 常用的伪指令 基本的DOS功能调用 基本的程序设计难点：指令寻址方式 指令的应用 伪指令 基本的DOS功能调用 程序设计讲授提示与方法：需要理解各种寻址方式的意义，特别是在内存分段管理方式下的操作数寻址方式、物理地址、逻辑地址以及相互关系，掌握指令的功能及用汇编语言进行程序设计的方法。为强化对指令的理解，课堂教学需配备合适的程序设计例子。一定要重视实验，通过编程上机加深对指令伪指令、基于BIOS与DOS功能调用的控制台I/O的理解，熟悉汇编语言程序设计的全过程，培养汇编语言程序设计与调试的能力。4.3 存储器重点：半导体存储芯片的外部特性及其与系统的连接 存储器的扩展技术 只读存储器难点：半导体存储芯片与系统的连接 存储器的扩展技术讲授提示与方法：理解各类存储器的构成特点、读写时序是选择存储器芯片的基础，而存储器与微处理器的连接更是配置系统存储器的关键问题，译码器设计、控制信号的正确连接既是重点也是这部分的难点。4.4 输入输出和中断重点：I/O接口的编址方式及译码 简单接口电路的连接 输入输出的控制方式 中断系统基本概念 8259A的初始化难点：中断 8259A的初始化讲授提示与方法：“中断”技术是本课程的难点，需要通过认真做习题和实验加深对Intelx86CPU中断系统的理解，培养微机应用系统的中断子程序设计和调试的能力。5 习题与实验设计5.1 习题设计 本课程概念多、比较抽象、定理证明和应用有一定难度，这些知识不经过学生的独立思考和多做练习是无法牢固掌握的。因此为了学生进一步理解课堂教学内容，必须督促学生完成适量的习题。这些习题必须要在数量上和难度上进行认真合理的选择。首先，所选习题数量不宜过多，尽量做到少而精，具备综合性、典型性、实际应用性等特点，各个题的选取都要有明确的目的性，结果是让学生通过解题更牢固地掌握所学到的知识点。其次，要难度适中，应当多侧重于课堂讲授中的重点和难点问题，然后再根据教师自己的教学经验和学生反馈的情况来选择有代表性的习题进行讲解，这样做不仅可以有针对性地提高学生的解题能力，而且还有利于学生对重要知识点进行理解和把握。 在整个课程学习期间，基本做到每四个学时布置一次作业。5.2 实验设计基本实验:共8学时，4次实验。实验内容覆盖汇编语言程序设计与调试，简单输入输出接口电路设计，可编程定时/计数器、中断控制器。实验项目：实验一 算术逻辑运算及移位操作（2学时） 1、熟悉算术逻辑运算指令和移位指令的功能；2、了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响；3、利用TD.EXE调试工具来调试汇编语言程序。实验类型：设计 实验二 直线程序设计（2学时）1、学习8086汇编语言程序的基本结构和程序设计的基本方法；2、熟悉建立、汇编、链接、调试和运行8086汇编语言程序的全过程。实验类型：设计实验三 分支及循环程序设计 (2学时) 1、学习提示信息的显示及键盘输入字符的方法；2、掌握分支程序和循环程序的设计方法。实验类型：设计实验四 8255并行接口（硬件实验）(2学时) 1、学习通过PC总线、驱动器、地址译码器在机外扩展芯片的方法；2、熟悉PC接口电路板及实验平台的结构，掌握使用方法；3、进一步了解8255并行接口的工作原理、工作方式及基本编程；4、学习8255并行接口的使用方法。实验类型：设计针对课程特点及教学目标，阐明实验涵盖的内容、实验类型、学时分配、以及每项实验要达到的目标。6 考核与成绩记载6.1 考核的方式及成绩的评定 本课程期末考试采用笔试。 平时成绩按10分计，实验课30分计，期末考试按60分计。6.2 考题的设计 计考试题要注重能督促学生在本课程的学习过程中掌握基本概念、方法和原理，尤其是要求学生能对其进行灵活运用。考题可分为三种类型，既要考察学生对基本概念和原理的掌握程度，又要考察综合运用，对实际问题进行分析并加以解决。 概念题：考察学生对基本概念掌握的程度。这个类型的试题可以采用填空、选择、判断对错并改正等形式。 思考题：考察学生灵活运用基本方法求解问题的能力。 编程题：考察学生灵活运用基本原理和方法进行推理构造的能力。