《微机原理与接口技术》教学大纲
文/牟琦
英文名称：Microcomputer Principle andInterfaceTechnology
适用专业：计算机类专业、自动化类专业、电子信息类专业
教材：牟琦.微机原理与接口技术（第3版）.[M].北京：清华大学出版社，2018
一、课程的性质
“微机原理与接口技术”是计算机类、电子信息类、自动化类等相关专业的一门重要的专业基础课程。课程内容主要包括微型机硬件系统的组成、汇编语言程序设计、以及接口技术。通过该课程的学习，使学生能够掌握微型计算机系统的结构，理解计算机系统硬软件协同工作原理，建立计算机系统的整体概念；培养硬件思维方式，提高计算机硬件系统应用能力，提高硬软件协同开发能力；对于培养学生工程素养，培养分析、解决复杂工程问题的能力具有重要意义。
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二、课程学习目标
- 知识目标
- 理解微型机硬件系统的组成及工作原理，了解微处理器的分类和发展；
- 掌握8086CPU结构及工作原理，了解常用的总线标准；
- 了解80X86系列CPU的发展和特点；
- 理解8086CPU指令系统，掌握汇编语言程序设计方法；
- 理解I/O系统工作原理，掌握主要工作方式；
- 理解常用可编程接口芯片的工作原理，掌握其应用方法。
- 能力目标
- 能够熟练编写汇编语言程序；
- 能够编写程序对常用可编程接口芯片进行应用；
- 具备微型计算机计算机硬件系统应用能力；
- 具备硬软件协同开发能力。
三、教学内容及基本要求
1.计算机系统概述
介绍计算机中的数据表示与编码，微型计算机中常用的数字逻辑电路，以及计算机系统的基本结构与工作原理等内容。使学生能从总体上对计算机系统有一个初步的了解，为后续知识的学习奠定基础。
(1) 教学内容
- 计算机系统中的数与数制；
- 二/十进制数的表示范围、编码及其运算；
- 计算机系统中的字符编码；
- 逻辑电路基础；
- 计算机系统的分类与发展；
- 计算机系统的组成；
- 计算机系统的主要性能指标。
(2) 教学重点
计算机中的数据表示与编码，计算机系统的组成与工作原理。
(3) 教学难点
补码的运算和溢出判断方法。
- 微型计算机系统基础
本章主要介绍微型计算机基础知识，包括指令系统、处理器体系结构、微型计算机基本结构和工作原理、输入输出技术等内容，使学生对微型计算机系统有进一步的认识，对计算机工作过程有一个全面的概括的理解。
(1) 教学内容
- 指令系统和处理器体系结构
- 微型计算机系统结构
- 微型计算机中的存储器与地址分配方法
- I/O信息交换方式
- 程序中断技术概念
- 微处理器的发展和分类
- 微型计算机系统中采用的先进技术
- 嵌入式系统的定义、特点和发展
(2) 教学重点
微处理器中主要寄存器；存储器地址分配；I/O信息交换方式，程序中断技术
(3) 教学难点
微型计算机系统结构，存储器地址分配，程序中断处理过程
- 80X86微处理器
本章以8086为例，介绍了微处理器的内部结构、外部基本引脚、工作方式、总线和时序，以及8086的存储器组织、中断系统等内容。为学习汇编语言程序设计和接口应用技术打下基础。
(1) 教学内容
- 8086微处理器的存储器组织；
- 8086微处理器的内部结构；
- 8086总线工作周期
- 8086的中断系统
- 8086微处理器外部总线及工作模式；
- 8086微处理器的工作时序。
(2) 教学重点
8086微处理器的内部结构及工作原理；存储器的地址组织；中断处理过程；8086工作模式及总线周期。
(3) 教学难点
8086系统的存储器结构；20位物理地址的形成过程；最小和最大工作模式；中断向量和中断处理过程。
4.寻址方式与指令系统
学习指令系统中主要指令的功能、格式以及使用的方法是学习汇编语言的基础。本章主要介绍8086CPU汇编语言格式、寻址方式、以及8086指令系统中主要指令及其使用方法，通过本章的学习，使学生鞥个编写出简单功能的指令段。
(1) 教学内容
- 指令格式；
- 8086数据寻址方式及指令寻址方式；
- 数据传送指令
- 算术运算指令
- 逻辑运算指令
- 移位指令
- 串操作指令
- 程序控制指令
- 处理器控制指令
(2) 教学重点
数据寻址方式，指令寻址方式、8086指令系统中主要指令。
(3) 教学难点
数据寻址方式，指令寻址方式。
5.汇编语言程序设计
本章主要介绍汇编语言程序结构、基本语法、系统功能调用等内容，使学生掌握汇编语言程序设计基本方法，能够运用汇编语言写出完整的程序，实现指定的功能，并且能够运用DEBUG对程序进行调试。
(1) 教学内容
- 汇编语言程序的基本语法；
- 常用伪指令；
- 系统功能调用；
- 汇编语言程序设计方法；
- 宏指令；
- 动态调试程序DEBUG
(2) 教学重点
汇编程序的结构和语法；DOS系统功能调用(21H)方法；汇编语言程序设计方法。
(3) 教学难点
选择、循环结构的设计；指令与伪指令的应用；动态调试程序DEBUG的使用；宏与子程序的应用。
6.半导体存储器
本章主要介绍半导体存储器的分类和工作原理，微机系统内存储器的构成及与CPU的连接方法、虚拟存储器、80X86内存管理模式等内容。使学生能够根据应用系统的需要，合理选择半导体存储器类型，设计CPU与内存储器的连接方案。
(1) 教学内容
- 内存储器基本概念、分类和主要技术指标；
- 存储器的分级结构，CACHE的基本原理；
- 典型存储芯片结构与应用；
- 存储器的字位扩展技术；
- 全地址译码和部分地址译码的概念及应用方法；
- 虚拟存储器工作原理；
- 80×86内存管理模式。
(2) 教学重点
地址译码电路设计；内存储器的扩展技术；存储器的分级结构。
(3) 教学难点
地址译码电路设计；内存储器的扩展技术；虚拟存储器原理；80×86内存管理模式。
- 输入和输出技术
本章介绍输入/输出接口的功能和基本结构，输入/输出的基本方式，中断控制器8259的工作要求及其编程，DMA方式的原理，DMA控制器8237工作过程和应用。通过本章的学习，使学生能够分析不同输入/输出方式的优缺点，正确设计I/O系统方案；能够对8259A、8237编程，完成指定的功能。
(1) 教学内容
- I/O接口的概念、功能、编址方式；
- 无条件程序控制方式、有条件程序控制方式；
- 中断优先级及判优方式；
- 可编程中断控制器8259A的外部特性和内部结构、以及方式控制字
- DMA的工作原理；
- DAMC8237的工作原理
(2) 教学重点
中断技术基本原理及其应用；DMA工作过程；中断传送和DMA传送的区别。
(3) 教学难点
8259A的初始化编程和应用。
8.常用接口芯片
本章主要介绍并行通信和串行通信接口的基本原理，微机常用串行接口、并行接口、定时器的可编程接口芯片的内部结构和外部特性，以及其硬件连接和初始化编程、操作编程等。通过本章的学习，使学生能够根据具体应用要求，设计出串行接口、并行接口、定时器可编程接口芯片与CPU连接方案，并能够写出初始化、操作程序等。
(1) 教学内容
- 可编程定时计数器8253的外部引脚、内部结构和工作原理；
- 8253的六种工作方式；
- 串行接口技术基本概念、工作方式、数据格式和校验；
- 可编程串行接口电路8251的工作原理、与CPU的连接及初始化编程；
- 并行接口技术基本概念、工作方式、数据格式
- 可编程并行接口电路8255的外部引脚、内部结构、工作原理和工作方式；
- 8255的初始化编程和C口的操作；
- 模拟量、开关量接口技术的基本概念和其输入、输出通道的组成；
- D/A、A/D转换器的工作原理和控制方式，以及DAC0832和系统总线的连接
(2) 教学重点
可编程接口芯片8253、8251、8255与CPU的连接；8253的初始化编程；8251工作原理；8255工作原理以及3种工作方式。
(3) 教学难点
可编程接口芯片8253的初值计算；接口芯片8251、8255的初始化编程和应用。
四、实验
实验、上机、课程设计内容：参见教材第9章实验。
- 实验一、动态调试程序DEBUG
- 实验二、DOS常用命令及8086指令使用
- 实验三、内存操作数及寻址方法
- 实验四、汇编语言程序上机过程
- 实验五、分支程序
- 实验六、多重循环程序
- 实验七、子程序
- 实验八、存储器扩展实验
- 实验九、中断特性及8259应用编程实验
- 实验十、8259级联实验
- 实验十一、8255并行接口应用实验
- 实验十二、8253定时/计数器应用实验
- 实验十三、8251串行接口应用实验
- 实验十四、自动计数显示系统
五、学时分配及说明
表1学时分配表
| 序号 | 知识点 | 课内讲授 | 教学各环节 | 备注 | |
| 上机 | 自学 | ||||
| 1 | 计算机系统概述 | 2 | 2 | ||
| 2 | 微型计算机系统基础 | 4 | 2 | ||
| 3 | 80X86微处理器 | 6 | 4 | ||
| 4 | 寻址方式与指令系统 | 8 | 6 | ||
| 5 | 汇编语言程序设计 | 8 | 6 | 8 | |
| 6 | 半导体存储器 | 4 | 2 | 4 | |
| 7 | 输入和输出技术 | 6 | 2 | 4 | |
| 8 | 常用接口芯片 | 10 | 6 | 6 | |
| 合计 | 48 | 16 | 36 | ||
| 总计 | 48课内学时+16实验学时+36自学学时 |
六、教学方法与教学手段
教学方法：课堂讲授为主，同时重视实践教学环节，并要求学生完成规定的课外自学内容。
七、考核方法
课程性质：专业基础课、必修
考核方法：考试、闭卷
课程成绩评分办法：平时成绩10%，综合作业或期中考试成绩30%，期末考试成绩60%。
八、教材
作者：牟琦
定价：49.50元
ISBN：9787302498636
本书从工程应用的角度出发，以Intel 8086微处理器为基础，系统阐述微型计算机的基本组成、工作原理及接口技术。 本书主要内容包括微型计算机硬件系统的组成、汇编语言程序设计、总线及接口技术三大部分，全书共分为9章，分别讲述计算机系统概述、微型计算机系统基础、80×86微处理器、寻址方式与指令系统、汇编语言程序设计、半导体存储器、输入/输出技术和常用接口芯片等内容，并给出了一些典型的实验。 本书在内容选择上以微型计算机基础知识为主，同时注重应用，坚持理论联系实际的原则，给出了大量的例题、习题和实验。内容组织和语言表达方面坚持由浅入深、循序渐进、通俗易懂的原则，以适应不同专业、不同层次的读者学习需要。
提供丰富的教学资源，包括授课PPT、教学大纲、考试大纲、实验大纲、习题及答案、模拟试题及答案，以及教学进度、实验方案等。