微机原理与汇编语言教学大纲
《微机原理与汇编语言》课程教学大纲一、课程基本信息
二、教学目标和要求
本课程是计算机专业的专业主干课。课程以当今主流微处理器80X86为结合点，分析它的结构特点、操作原理、指令系统以及汇编语言设计的基本方法，为后续课程打下必要的基础。通过本课程的学习，要求学生掌握微型计算机的基本
工作原理、汇编语言程序设计基本方法、微型计算机接口技术、建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力。应能掌握计算机的基本工作原理及汇编语言编程的技能和技巧，养成良好的程序设计风格，为今后的工作打下必要的技术基础。
三、教学难点
重点是8086CPU内部结构，引腿信号及功能，指令系统；汇编语言程序设计；接口的基本技术，接口芯片的内部结构和工作原理。难点是CPU操作时序，各种接口芯片的控制字，模式字的设置及其含义，接口与外设子系统的硬件设计及软件编程。
四、教学内容及基本要求
第一章微型机算计概述 (2学时)
教学目标和要求：理解微型机的分类和发展概况；掌握微处理器、微型计算机和微型机系统的差别；掌握CPU的功能和组成部件；掌握计算机的基本结构。
教学重点和难点：无。
教学方式：（课堂讲授）
第一节微型计算机的特点和发展
一、微型计算机的特点
二、微型计算机的发展
第二节微型机的分类
一、微型计算机的分类
第三节微处理器、微型计算机和微型计算机系统
一、微处理器
二、微型计算机
三、微型计算机系统
第四节微型机算机的应用
一、微型计算机的应用
复习思考题:
1. 微处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么不同?
2. 微型计算机采用总线结构有什么优点?
3. 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?
第二章 16位和32位微处理器 ( 6学时 )
教学目标和要求：
1、掌握：8086微处理器的编程结构，常用引腿信号的功能，8086的中断系统，总线操作及时序;
2、理解：80386的体系结构，三种工作方式，指令流水线和地址流水线，虚拟存储机制和片内两级存储管理；Pentium采用的先进技术，原理结构，技术发展。
教学重点和难点：8086微处理器的结构，内部寄存器的功能，主要的引脚信号及功能，中断响应过程，存储器组织和I/O组织。
教学方式：(课堂讲授6学时)
第一节 16位微处理器8086 (2学时 )
一、8086的编程结构
总线接口部件和执行部件的组成及各自功能,8086总线周期的概念。
二、8086的引腿信号和工作模式
1. 最小模式和最大模式的概念
为了适应各种应用场合，在设计8086/8088CPU芯片时，使它们可以在两种模式下工作，及最小模式和最大模式。
2. 8086/8088的引腿信号和功能
8086/8088CPU有40条引腿，这里介绍在两种模式下公用的32条引腿和他们的传递方向及有效跳变。
3. 最小模式
讲述8086在最小模式下的典型配置及有关引腿信号。
4. 最大模式
讲述8086在最大模式下的典型配置及有关引腿信号。
三、8086的操作和时序
1. 系统复位和启动操作
8086/8088复位时各内部寄存器的值，复位时序，总线信号状态。
2. 总线操作
最小操作下的读写周期，最大操作下的读写周期。
3. 中断操作和中断系统
8086的中断分类，中断向量和中断向量表，硬件中断和软件中断，中断响应总线周期。
4. 最小模式下的总线保持
8086/8088提供了一对专用于最小模式下的总线控制联络信号HOLD和HLDA 总线保持请求响应时序。
5. 最大操作下的总线请求允许
在最大操作下8086/8088提供了总线主模块间传递总线控制权的手段。
四、储存器组织和I/O组织
1. 8086的储存器组织
8086的储存器分段结构，段地址和偏移地址，物理地址的计算方法8086/8088系统中1M存储空间的几个固定部分。
2. 8086的I/O组织
在8086系统中I/O端口采用独立编址的方法用专门的输入输出指令访问。
复习思考题：
1. 8086总线接口部件有什么功能?执行部件有什么功能？
2. 总线周期的含义是什么？8086的基本总线周期由几个时钟组成？如CPU
的时钟频率为24MHz，那么它的一个时钟周期为多少?一个基本总线周期为多少?如主频为15MHz呢?
3. CPU启动时，有哪些特征？如何寻找系统的启动程序?
4. 8086是怎样解决地址线和数据线复用问题的？
5. BHE#信号和A0信号是通过怎样的组合解决存储器和外设端口的读写操作
的?
6. 非屏蔽中断有什么特点？可屏蔽中断有什么特点？分别用在什么场合？第二节 32位微处理器80386 (2学时)
一、80386的体系结构
80386的内部结构和功能部件。
二、80386的三种工作方式
80386的实地址方式、保护方式和虚拟8086方式。
三、80386的寄存器
80386的7类寄存器：通用寄存器、指令指针寄存器和标志寄存器、段寄存器和段描述符寄存器、控制寄存器、系统地址寄存器、调试寄存器和测试寄存器。
四、指令流水线和地址流水线
指令流水线由总线接口部件、指令预取部件、指令译码部件和执行部件构成。
地址流水线由分段部件分页部件和总线接口部件组成。
五、80386的虚拟存储机制和片内两级存储管理
分段管理、分页管理，转换检测缓冲器TLB。
六、80386的中断
在实地址方式下,80386采用8086相同的方式处理中断;在保护方式下80386通过中断描述符表协助中断响应和处理。
七、80386的信号和总线状态
80386的信号,总线周期。
复习思考题：
1.虚拟存储器是一种什么样的存储器?80386的虚拟存储器可以有多大容量?
2.80386有哪三种工作方式?为什么要这么多工作方式?
3.80386的指令流水线由哪些部件组成?它们的主要功能是什么?
4.TLB是一种什么样的功能部件?说明其中存放什么内容,起什么作用?
5.80386的数据线既可传送16位数据，也可传送32位数据，还可传送单字
节数据，具体是如何实现上述传送的?
第三节 32位微处理器Pentium (2学时)
一、 Pentium采用的先进技术
Pentium采用多项先进技术，最重要的是CISC和RISC相结合的技术、超标量流水线技术、分支预测技术。
二、 Pentium的技术特点
论述了Pentium的4项特点。
三、 Pentium的原理结构
Pentium的主要部件，原理结构。
四、 Pentium的寄存器
基本寄存器组、系统寄存器、浮点寄存器。
五、 Pentium的主要信号
地址线及控制信号、数据线及控制信号、总线周期控制信号、Cache控制信号、系统控制信号等。
六、Pentium的总线状态和总线周期
Pentium的6种总线状态，非流水线式读写周期，流水线式读写周期。
七、Pentium系列微处理器的技术发展
复习思考题：
1.Pentium采用了哪些主要的先进技术?
2.分之预测技术的优点是什么?此技术基于怎样的程序设计规律?
3.阐述Pentium中，U流水线和V流水线有什么区别?
4.什么是突发式数据传输?
第三章 16位和32位的微处理器指令系统
教学目标和要求：掌握8086的寻址方式和指令系统，编写简单程序。理解80386的寻址方式和指令系统及Pentium增加的指令。
教学重点和难点：重点掌握数据传送指令，算数运算指令,逻辑指令，输入输出指和控制转移指令，设计出三种结构的汇编语言源程序。
教学方式：（课堂讲授16学时）
第一节 8086的寻址方式和指令系统 ( 8学时 )
一、 8086的寻址方式
立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址。
二、 8086指令系统的概况
指令格式,指令执行时间。
三、 8086指令系统
1. 传送指令：通用传送指令，累加器专用传送指令，地址传送指令，标志传
送指令。
2. 算术运算指令：加法，减法，乘法，除法指令和BCD码操作指令。
3. 逻辑运算和移位指令
逻辑运算指令：与、或、非、异或操作指令，循环指令和非循环指令。
4. 串操作指令
5. 控制转移指令
无条件和有条件转移指令，循环控制指令，子程序调用和返回指令，中断指令，处理器控制指令。
四、8086汇编语言的标志、表达式和伪指令
汇编语言概况，标识符，保留字，表达式，语句，伪指令。程序举例。
复习思考题:
1.在寄存器间接寻址中,如果指令中没有具体指明段地址,那么,段地址如何
确定?
2.使用堆栈操作指令时要注意什么问题?传送指令和交换指令在涉及内存操
作时要注意什么问题?
3.指令和移位指令完成AX乘以20的功能。
4.写简单的条件转移程序。
5.用串指令编写程序完成字符串的比较。
第二节80386的寻址方式和指令系统 (4学时)
一、 80386的寻址方式
讲述80386的九种寻址方式。
二、 80386的指令系统
讲述80386新增加的指令。
数据传送指令、算术运算指令、串操作指令、转移指令、循环和调用指令、条件设置指令、中断指令、标志指令、位处理指令、总线封锁指令、处理器控制和特权指令、支持高级语言的指令、系统设置和测试指令。
复习思考题：
1.80386的有效地址由哪几个分量计算得到?
2.80386的推入堆栈指令比8086有哪些改进?
3.设计两个32位数相乘的程序,将乘积送到ABC指示的内存区。
第三节 80486新增加的指令 (2学时)
一、论述6条新增加的指令
第四节Pentium新增加的指令 (2学时)
一、论述8条新增加的指令
第四章存储器和高速缓存技术 ( 2学时 )
教学目标和要求:掌握微型机中存储器的层次化结构，Cache技术的基本思想和出发点，Cache系统的主要部件，Cache控制器完成的功能。
教学重点和难点：存储器的分类，存储器在系统中的连接，Cache的组织方式和各自的特点，Cache的命中率和数据的一致性。
教学方式：（课堂讲授4学时）
第一节存储器和存储器件 ( 1学时 )
一、存储器的分类
内部存储器,外部存储器。
二、微型计算机内存的行列结构
微型计算机以字节为单位存储信息，在硬件上通过行选择线和列选择线确定内存单元。
三、选择存储器件的考虑因素
选择存储器应考虑的因素：易失性、只读性、存储容量、速度功耗。
四、随机存取存储器RAM
按工作原理分静态RAM和动态RAM。论述它们的结构和工作原理。
五、只读存储器ROM
分别论述掩膜型ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除及可编程ROM(EPROM)、可用电擦除的可编程ROM(EEPROM)、闪烁存储器Flash。
六、存储器在系统中的连接考虑和应用举例
存储器和CPU的连接考虑，SRAM的使用举例，DRAM和DRAM控制器的使用。
七、存储器的数据宽度扩充和字节扩充
讲述数据宽度的扩充连线图，字节数的扩充连线图。
第二节微型机系统中存储器的体系结构 ( 1学时 )
一、层次化的存储器体系结构
按图讲述存储器的层次化总体结构。
二、16位和32位微机系统的内存组织
讲述16位机8086的存储器构成:奇存储体和偶存储体.论述32位微机系统的内存组织.地址的对准操作。
第三节高档微机系统中的高速缓存技术
一、Cache的概述
Cache技术的出发点,论述Cache系统的三个部分.时间区域性和空间区域性。
二、Cache的组织方式
Cache的三种组织方式：全相联方式、直接映像方式、组相联方式。
三、Cache的数据更新方法
通写式、缓冲通写式、回写式。
四、Cache控制器82385
Cache控制器82385的功能：Cache和主存的映像关系，未命中Cache的处理，Cache的数据更新。
复习思考题:
1.DRAM根据什么原理进行刷新?
2.存储器在系统中连接时要考虑哪几方面的问题?
3.微型机系统中存储器的层次化总体结构是如何体现的?
4.Cache技术的基本思想和出发点是什么? 一个Cache系统由哪几个主要部
分组成?
5.Cache的数据一致性指什么? Cache通写式和回写式的含义是什么?
第五章微型计算机和外设的数据传输 ( 4学时 )
教学目标和要求：掌握CPU与外设进行数据传输必须要有接口电路，理解接口的功能，掌握程序方式，中断方式和DMA方式传输数据的原理。
教学重点和难点：接口部件的I/O端口，三种数据传输方式的原理。
教学方式：（课堂讲授4学时）
第一节为什么要用接口电路 ( 1学时 )
一、论述什么叫接口？接口的功能及接口技术。
第二节 CPU和输入输出设备之间的信号( 1学时 )
一、数据信息
数字量、模拟量、开关量。
二、状态信息
状态信息反映了当前外设所处的工作状态。
三、控制信息
CPU通过发送控制信息控制外设的工作。
第三节接口部件的I/O端口 ( 1学时 )
一、论述接口中的寄存器组、端口及端口地址
第四节 CPU和外设之间的数据传递方式 ( 1学时 )
一、程序方式
论述无条件传递方式和条件传递方式。
二、中断方式
论述中断传递方式的原理，中断优先级问题的解决。
三、 DMA方式
论述DMA传送方式的提出，DMA传送的原理。
四、输入输出过程中提出的几个问题
复习思考题:
1.接口电路的作用是什么?按功能可分为几类?
2.为什么有时候可以使2个端口对应1个地址?
3.查询方式传送数据有什么优缺点?中断方式为什么能弥补查询方式的缺点?
4.叙述可屏蔽中断的响应和执行过程。
第六章串并行通信和接口技术 ( 6学时讲授+2学时实验 ) 教学目标和要求：掌握串行通信的工作原理及应用，并行通信的原理及应用。
教学重点和难点：可编程串行通信接口8255A的工作原理及初始化编程，并行通信接口8255A的原理及编程。
教学方式：（课堂讲授6学时、实验2学时）
第一节接口功能以及在系统中的连接 ( 1学时 )
一、接口功能
寻址功能、输入/输出功能、数据转换功能、联络功能、中断管理功能、复
位功能、可编程功能、错误检测功能。
二、接口与系统的连接
按图论述典型的I/O接口和外设连接。
第二节串行接口和串行通信 ( 1学时 )
一、串行接口
可编程串行接口的典型结构。
二、串行通信涉及的几个问题
全双工方式和半双工方式，同步方式和异步方式，串行通信的传输率。
第三节可编程串行通信接口8251A ( 2学时)
一、 8251A的基本性能
通过编程可以工作于同步方式或异步方式，及两种方式下的不同波特率。
二、 8251A的基本工作原理
论述8251A的编程结构，功能结构，发送和接收方式。
三、 8251A的对外信号
8251A和CPU之间的连接信号，8251A与外设之间的连信号。
四、 8251A的编程
8251A的模式寄存器，控制寄存器，状态寄存器及初始化编程。
五、8251A编程举例
异步方式下的初始化程序举例，同步方式下的初始化程序举例，利用状态字进行编程举例。
六、 8251A的使用事例
讲述8251作为CRT接口的实际例子。
第四节并行通信和并行接口
并行通信的方式及应用场合.并行接口与外设的连接。
第五节可编程并行通信接口8255A ( 2学时 )
一、 8255A的内部结构
论述A，B，C三个端口读写控制电路，数据总线控制器。
二、8255的芯片引腿信号
8255A与外设的连接，8255A与CPU的连接。
三、8255A的控制字
论述方式选择控制字，端口C置I/置O控制字。
四 8255A的工作方式
介绍三种工作方式：方式0方式1方式2的工作特点。
五、 8255A的应用举例
用两个具体例子讲述8255A的硬件设计和软件编程。
六、实验教学重点能力培养
本课实验重点培养学生的创新实验动手能力，在充分理解8255A芯片工作原理的基础上，练习熟练编程控制芯片。通过设计交通灯实验，来全面理解掌握并行通信接口芯片8255A的具体使用，让学生能够从接受知识型到综合能力型逐级提高的实验。
复习思考题:
1.什么是同步通信方式?什么是异步通信方式?它们各有什么优缺点?
2.什么叫波特率?什么叫波特率因子?设波特率因子为64，波特率为1200，
那么时钟频率是多少?
3.对8251A进行编程时，必须遵守哪些约定?
4.设计一个采用异步通信方式输出字符的程序段。
5.编写一段程序对8255A设置工作方式。
第七章中断控制器( 6学时 )
教学目标和要求：掌握中断控制器的结构和功能；掌握DMA数据传送的特点及DMAC的基本功能；掌握计算器/定时器的结构及功能。各种接口的用途。
教学重点和难点：中断控制器8259A的编程结构及功能，初始化编程；DMA 控制器8237A的数据传送特点及功能；计算器/定时器8253的六种工作方式和初始化编程。
教学方式：（课堂讲授6学时、实验2学时）
第一节中断控制器8259A ( 6学时 )
一、 8259A的引腿信号，编程结构和工作原理
论述8259A的引腿信号，编程结构及中断响应过程。
二、 8259A的工作方式
8259A的优先级方式，屏蔽中断源的方式。结束中断的方式引入中断请求。
三、8259A的初始化命令字和操作命令字
论述8259A内部七个寄存器的信号及作用，及8259A的初始化编程。
四、 8259A使用举例
关于中断全嵌套方式的例子，关于如何使用中断结束命令的例子，关于特殊屏蔽方式的例子。
五、多片8259A组成的主从式中断系统
按图讲述主从式中断系统。
六、实验教学重点能力培养
本课实验重点培养学生的创新实验动手能力，在充分理解8259芯片工作原理的基础上，练习熟练编程控制芯片。通过中断设计键盘显示实验，
来全面理解掌握中断控制器的具体使用，让学生能够从接受知识型到综合
能力型逐级提高的实验。
第八章 DMA控制器( 4学时 )
教学目标和要求：掌握DMA数据传送的特点及DMAC的基本功能及接口的用途。
教学重点和难点： DMA控制器8237A的数据传送特点及功能。
教学方式：（课堂讲授4学时、实验2学时）
第一节 DMA控制器8237A ( 4学时 )
一、 DMA控制器的一般结构和概要
按图讲述DMA控制器的编程结构和外部连线。
二、 DMA控制器8237A的原理
8237A的编程机构和外部连接，8237A的工作模式和寄存器的格式，8237A 各寄存器对应的端口地址。
三、 8237A的编程和使用
论述8237A初始化的7个步骤.编程举例。
第九章计数器/定时器( 6学时 )
教学目标和要求：掌握计算器/定时器的结构及功能。各种接口的用途。
教学重点和难点：计算器/定时器8253的六种工作方式和初始化编程。
教学方式：（课堂讲授6学时、实验2学时）
第一节计数器/定时器 ( 6学时 )
一、概述
二、可编程计数器/定时器的工作原理
论述计数器/定时器的工作原理，不论定时还是计数工作过程没有根本差别，都是基于计数器的减1工作。
三、可编程计数器/定时器8253
8253的结构和工作原理，8253控制寄存器的格式，8253的六种工作模式。
四、 8253应用举例
8253作为定时器的例子，为模/数转换器提供转换启动信号。
六、实验教学重点能力培养
本课实验重点培养学生的创新实验动手能力，在充分理解8253芯片工作原理的基础上，练习熟练编程控制芯片。通过设计定时器/计数器实验，来全面理解掌握8253芯片的具体使用，让学生能够从接受知识型到综合
能力型逐级提高的实验。
复习思考题：
1.8259A的初始化命令字和操作命令字有什么差别?它们分别对应于编程
结构中哪些寄存器?
2.8259A的全嵌套方式和特殊全嵌套方式有什么差别?各自用在什么场
合?
3.8259A的中断类型码的设置与什么有关?
4.DMA控制器什么时候作为主模块工作?什么时候作为从模块工作?
5.计数器与定时器有什么异同?
6.设定条件对8253进行初始化编程。
第十章模/数和数/模转换( 4学时 )
教学目标和要求：掌握D/A转换的原理，D/A转换的分辨率和精度的含义；掌握两类D/A转换芯片的硬件连接和编程；掌握计数式A/D转换、双积分式A/D
转换和逐次逼近式A/D的原理；掌握利用软件实现A/D转换的方法；掌握A/D器和系统的连接；理解采样保持电路的功能；理解多路转换开关的功能。
教学重点和难点： D/A转换；A/D转换。
教学方式：（课堂讲授4学时）
第一节数/模（D/A）转换器 (2学时)
一、数/模转换的原理
二、数/模转换器件和有关电路
第二节模/数（A/D）转换器 (2学时)
一、数模/数转换涉及的参数
二、数模/数转换的方法和原理
三、模/数转换器和系统连接时要考虑的问题
复习思考题：
1、计数式A/D转换、双积分式A/D转换和逐次逼近式A/D转换的优、缺点。
五、课程教学的有关说明
1 本课程课内外学时比例：1:1.5-2；平均周学时：4
2 采取平时和期末考试综合评定成绩，其中，平时成绩占总成绩的20%，期末考试占80%。
3 针对本课程学时少，内容多，发展快，实践性强的特点，应采取精讲多练和启发式教学。
4 综合成绩排名在10%的同学推荐参加大学生电子大赛。
5 本课程涉及概念多且比较抽象，所以配有一定数量的课外习题作业。
执笔人：审核人：批准人：