微机原理与接口技术论文_中华文本库
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微机原理与接口技术
根据微处理器的最新发展（超线程技术、双核技术） ，从 Intel 系列微处理器整体着眼，又 落实到最基本、最常用的 8086 处理器，介绍了微机系统原理、Intel 系列微处理器结构、 8086 指令系统和汇编语言程序设计、主存储器及与 CPU 的接口、输入输出、中断以及常用 的微机接口电路和数模(D/A)转换与模数(A/D)转换接口。
超线程技术(HT)即超线程技术
超线程技术就是利用特殊的硬件指令， 把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片， 让单个处理器 都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了 CPU 的闲置时间，提高 的 CPU 的运行效率。 1 效能提升 一般很多人都会认为， 采用超线程技术， 就能使得系统效能大幅提升， 但是事实真是如此么？ 不要忘了我们前面说到的超线程技术实现的必要条件， 这可是超线程技术发挥应有效能的前 提条件。除了操作系统支持之外，还必须要软件的支持。从这点我们就可以看出，就软件现 状来说，支持双处理器技术的软件毕竟还在少数。对于大多数软件来说，由于设计的原理不 同， 还并不能从超线程技术上得到直接的好处。 因为超线程技术是在线程级别上并行处理命 令，按线程动态分配处理器等资源。该技术的核心理念是“并行度（Parallelism），也就 ” 是提高命令执行的并行度、提高每个时钟的效率。这就需要软件在设计上线程化，提高并行 处理的能力。而 PC 上的应用程序几乎没有为此作出相应的优化，采用超线程技术并不能获 得效能的大幅提升。 上面说的只是软件支持的现状， 操作系统在这个方面则没有太大的问题， 毕竟 Windows 的某些版本、Linux 都是支持多处理器的操作系统。并且随着 Intel 支持超线 程技术的处理器面世之后， 凭借 Intel 处理器的号召力， 必然会引起应用程序设计上的改变， 必然会有更多的支持并行线程处理的软件面世， 届时， 当然是支持超线程处理器大显身手的 时候了。那时候，普通用户才能够从超线程技术中得到最直接的好处。 2 必然性 提升 CPU 性能需要。 尽管提高 CPU 的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善 CPU 性能， 但 这样的 CPU 性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因，CPU 的执行 单元都没有被充分使用。如果 CPU 不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈） ，其执行单元利用 率会明显下降。另外就是大多数执行线程缺乏 ILP（Instruction-Level Parallelism，多 种指令同时执行）支持。这些都造成了 CPU 的性能没有得到全部的发挥。因此，Intel 则采 用另一个思路去提高 CPU 的性能， CPU 可以同时执行多重线程，
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微机原理与接口技术第二版课后习题答案,龚尚福版
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考试点：?1199西安交通大学精品课程 :: 计算机硬件技术
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《微型计算机原理与接口技术》课程介绍
《微型计算机原理与接口技术》课程从1996年开始建设，它是教育部非计算机专业计算机基础课程教学指导委员会指定的计算机基础的6门核心课程之一。
本课程的教学目标主要是使学生获得计算机硬件技术方面的基础知识、基本思想和基本方法技能，培养学生利用硬件与软件相结合的方法分析解决本专业领域问题的思维方式和初步能力，为学习后续课程和以后跟踪计算机技术的新发展，进一步学习和应用相关方面的新知识、新技术打下必要基础。
本课程以PC系列微机作为主要背景机进行教学。课程包括微机硬件组成及工作原理，微机接口技术，微机应用技术三大部分内容。
1、分类分层次的教学和实验。对能动和机械类专业学生，强调与工业实际应用相结合，加强汇编语言程序设计和接口电路设计等部分的理论教学及实际操作，提高系统软硬件的设计能力；对其他非电类理工科专业，则以微机硬件系统的整体构成和工作原理为主要教学内容。
2、定位明确的教材建设。分别编写了面向经管类、理科类和能动机械类专业的教材和实验教材。其中一本教材获得了国家级优秀教材二等奖，一本为国家十五规划教材。
3、丰富的教学资源，促进学生自主设计和动手能力的提高。实现了文字主/辅教材、CAI课件、网络课件、网络教学资源、实验环境及设备等多种教育资源的综合配套，构成了立体化的教学体系。这些丰富的资源并结合三层次实验教学，使学生更好地掌握了所学知识，提高了学生的实际动手和自主设计能力。
西安交通大学精品课程 计算机硬件技术
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微机原理与接口技术陈启军同济大学2008 年校级精品课程
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北方民族大学
北京交通大学
湖北工业大学
合肥工业大学
南昆士兰大学
名古屋大学
麻省理工学院
塔夫茨大学
名古屋大学
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教学内容本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
　　同济大学是一所历史悠久的全国重点高校，并在2005年进入国家985二期重点建设高校的行列。为适应我校高水平研究型大学的办学定位，同济大学电子与信息工程学院确立了"以信息科学的理论为基础，培养微处理器领域内的高层次、高素质、具有可持续发展能力和创新能力的研究型、复合型高级工程技术人才"的人才培养目标，并在长期建设发展过程逐步形成了"突出创新实践特色的工程人才培养"的鲜明特色。随着社会对信息类人才需求的不断增加，毕业生供不应求，学生生源情况良好，在全国高校中也一直居于前列。
　　微机原理与接口技术课程是电气信息类本科生的主要专业基础课之一，其教学的目地主要是使学生系统地掌握微型计算机的结构和工作原理，了解计算机技术的发展趋势和技术走向，初步掌握应用计算机技术解决一些典型实际问题，能够独立从事这方面系统的设计。在整个本科课程体系设计中，本课程居于承前启后的关键作用，它前承数字电路及其设计(或数字逻辑)课程，后起数字信号处理、计算机控制系统、嵌入式系统、现场总线技术及其应用等课程。在教学的内容上，本课程较后续的微控制器和嵌入式系统等课程更加强调知识的基础性、系统性和先进性。该课程是信息类专业课程体系中要的专业主干基础课，开设在大学三年级上学期，应用领域广泛，涉及汽车、建筑、环境、医药、交通、材料、半导体、信息处理等众多学科领域，与当前多学科交叉融合的趋势相一致，特别要求学生具备扎实的基础理论、很强的实践动手能力和突出的知识融合能力和创新能力。
　　与学校的发展和生源的质量相适应，本课程的建设也不仅仅是定位在专业基础知识的传授，而是上升到能力培养和素质教育层面。通过本课程的参与，激发学生的兴趣，培养学生自学习、自组织和自适应的能力，培养学生科学的思维方式和处理问题、解决问题的能力，在教学中能达到理论、实践和能力的统一。
　　本课程教学课程目标为：错误！未找到引用源。就知识体系而言，使学生建立针对微处理器的从原理到应用的系统化认识，即了解微处理的发展历程，掌握微处理的基本架构和原理、掌握汇编语言特点及其编程原则、熟悉微处理典型接口技术和控制手段；错误！未找到引用源。就能力培养而言，要培养学生的创新意识和创新能力，引导学生勤思考、能动手、敢创新，使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力，适应终身学习的能力需要。这一目标定位决定了本课程从教学内容到教学模式到课程资源建设的全面创新。
知识模块顺序及对应的学时
(1) 理论教学知识模块顺序及对应的学时
　　本课程理论教学学时为60学时,理论教学内容分为三大模块：微处理器基础、汇编语言、接口技术。各教学模块内容及学时分配如下：
l 微处理器基础：10学时
u 绪论，2学时，包括微处理器发展简史，总线理论，基于微处理器的计算机系统等。
u 编码：2学时，包括数值进制、编码格式、格式转换与表达等
u 微处理器的体系结构，6学时；包括8086体系结构、实模式地址寻址、存储器寻址方式、保护模式、分页机制等。
l 汇编语言：14学时
u 机器指令系统与指令编码，2学士
u 移动指令，4学时
u 算术与逻辑指令，4学时
u 程序控制指令，2学时
u 汇编语言，2学时，包括内存模型、编译与连接、汇编语言规范等
l 接口技术：36学时
u 微处理器的硬件规范，4学时，包括8086引脚功能、时钟发生器、总线缓冲及锁存、总线状态和时序、最小与最大模式。
u 存储器接口，4学时，包括存储器件、地址译码、8/16/32/64位存储器接口、DRAM的内部结构与DRAM控制接口电路等。
u I/O接口基础，4学时，包括独立与存储器映像I/O、I/O接口的要素、握手信号、接口的电气特性、端口地址译码
u 扩展IO接口，10学时，包括可编程并行接口82C55、可编程键盘/显示器接口8279、可编程计数/定时器8254、可编程通信接口16550；数/模转换器与模/数转换器。
u 中断，6学时，包括中断操作、中断系统的硬件支持、可编程中断控制器8259A、中断实例。
u DMA控制与总线接口，4学时，基本的DMA操作、DMA控制器8237、共享总线操作、ISA/PCI/USB/AGP及并行总线等常见总线接口、磁盘和光盘系统、视频显示器、实例等。
u 算术协处理器与MMX技术，2学时，包括算术协处理器的数据格式、80X87的体系结构和指令集、算术协处理器的编程、MMX技术等内容。
u 80x86及Pentium系列微处理器，2学时，包括先进80x86系列微处理器新增功能、实时操作系统等内容。
　　其中，《微机原理与接口技术》教案 （不包括以前使用的教案）自采用英文版教材以来，进行了大幅变动，以跟踪国内外著名高校的微机原理和接口技术教学中的主体内容为蓝本，依据同济大学课程建设规划，采用全英文教案，教学效果良好。
(2) 实验教学设计
　　本课程实验教学学时12学时，创新实践教学学时5学时以及课外自主研学部分，总实验时数为17学时。其中课外自主研学部分不限学时，由学生在课外完成。实验教学主要包括汇编语言编程、地址译码、接口设计与扩展等内容。
　　实验教学分为基本实验、综合实验、高级综合实践三大模块。在实验安排中学生可以从列表中自由选择实验项目，对于实践技能强的学生，在实验之余可以开展多选列表中的实验项目。各实验模块内容及学时分配如下：
A) 基本实验：8学时，分为两大类：汇编语言实验（2学时）和接口技术实验（6学时）
u 汇编语言实验，要求至少完成下列实验项目列表中的两个实验
u 显示程序设计实验
u 数码转换类实验
u 运算类程序设计实验
u 分支、循环类程序设计实验
u 排序程序设计实验
u 子程序设计实验
u 接口技术实验，要求至少完成下列实验项目列表中的前6个实验。
u 基本I/O与地址译码接口电路设计实验
u 存储器扩展实验
u 可编程串行通信接口实验
u 8255并口控制器应用实验
u 8259中断控制器应用实验
u 8254时钟控制实验
u A/D与D/A实验等
u 8237 DMA控制器应用实验
u 总线控制实验
B) 综合实验：2学时，要求至少完成下列实验项目列表中的1个实验
u 可编程计数器/定时器与中断控制的综合实验
u 采用中断控制的数据采集系统实验
u 电子发声设计实验
u 点阵LED显示设计实验
u 键盘扫描及显示设计实验
C) 高级综合实践：2学时，要求至少完成下列实验项目列表中的1个实验。
u 步进电机控制实验
u 直流电机PID闭环控制实验
u 温度PID闭环控制实验。
(3) 创新实践教学，5学时
　　创新实践教学主要包括学生的创新实践活动和创新性实验项目，由学生在整个学期内完成，总共有5学时，可以在实验室提供的选作类实验项目中选择或者通过竞赛、实训等手段开展。典型的实验项目（要求用汇编程序设计完成）有：
u 智能机器人系统通信与控制模块设计；
u 智能小车典型控制模块设计；
u 倒立摆底层控制系统优化设计；
u 图形界面下的鼠标控制软件。
　　以上实验可由信息类平台各专业根据自己的特点选择搭配，并且已经申请了基于可编程硬件技术的积木块式同济大学微机原理精品实验建设项目，在教学平台和实验设计方面展开更深入的实验教学探索。
课程的重点、难点及解决办法
　　本课程的主要教学内容及相关内容主要可以分成五大板块：微处理原理，汇编语言，接口技术，新技术和未来趋势以及相应的创新实践。
本课程的重点在于：
　　(1) 对微处理体系架构的讲解，强化微处理器架构的系统整体性，使学生从系统性角度理解体系架构设计及其工作机理，同时强调微处理器在各个信息处理环节（如控制、驱动、滤波、补偿、反馈等）中扮演的角色，由整体到具体、由抽象到具体，避免陷入细节学习，本末倒置。
　　(2) 对微处理器指令系统的讲解，使得学生从典型的指令系统学习中理解指令设计的一般原则、与高级语言指令和操作系统设计的呼应关系以及编译、链接过程，从具体到抽象，从纷纭繁杂到分类学习，以达到在微处理器指令系统学习中举一反三、灵活运用的目的。
　　(3) 对接口技术的讲解，使得学生可以从器件的电学特性角度、利用电路知识实现微处理器功能扩展，并基于常用典型接口进行系统定制、选型与优化，掌握微处理器系统使用与设计的一般原则，从理论学习到系统实践、从功能设计到工程设计，学会在实际的工程问题中会选、会用，培养并强化学生的工程应用意识。
　　(4) 创新实践环节的训练和指导，实践环节要体现课堂教学中的普遍原理和普遍技术，通过理论原理和实际系统的对比加深对课上教学内容的理解；同时要训练学生的实际技能，能够独立完成一个小系统的设计、开发和调试工作。并基于学院先进的视角教学环境和社会资源，将科研成果应用到实验建设和创新实验室建设中,从实验教学、课外研学、创新实践三个方面开展课程设计,并在实践训练方面形成从创新性实验&自主性课外研学&高水平科研训练的上升式训练模式。
本课程难点在于：
　　(1) 如何处理快速的技术发展和有限的教学学时之间的矛盾问题。本课程知识点多，如何在一线教学中体现少而精的教学原则，让学生在有限的学时内最大程度的把握这个领域的基本思路、原理和技术并灵活运用就非常有挑战性；教学过程中，使学生树立系统观念和工程意识是难点之一。
　　(2) 课程采用英文原版经典教材进行教学，英文专业术语众多，既具基础性,又具前瞻性，学生在三上刚刚进入专业教育阶段时学习有一定的难度和梯度。如何带领学生克服学习困难，帮助学生建立系统、完整的专业基础理论体系，培养学生初步的系统分析与设计能力，还引导学生树立用英语来学好专业课程，提高英语专业阅读和综合运用能力，以及跟踪学习前沿知识的能力，培养学生利用英语获取专业信息能力，开拓学生专业学术视野，以及培养学生创新思维和动手实践能力等方面则是难点之二。
　　(3) 本课程实践特色突出，良好的教学效果离不开大量的实验环节和创新实践，但实验的顺利进行又依赖于学生是否掌握了相关的实验技能，比如说汇编语言程序的开发和调试，相应硬件集成电路芯片特性的了解等。这些都是需要学生在课下花费大量时间才能训练出来的。因此，如何利用现有学院实验与实践环境优势，将科研成果有效地融合到教学和实践中，引导学生并培养学生创新实践能力，将理论学习与工程具体问题联系，这是难点之三。
为解决以上矛盾，采用了以下方法：
　　(1) 根据课程特点和教学体会，借助英文原版经典教材，结合国内优秀中文辅助教材，以协调基础性和前沿性、原理性与创新性之间的关系，同时精选教学内容，进行总结和抽象，从纷繁的知识点中提取最主要的精华，并在教学时适当区分带有普遍性的基础原理和特定的应用实例，着重原理性教学；
　　(2) 利用教师的科研优势，强化案例教学，使学生获得更多应用和实践的直观感受。以课堂教学为本，通过强化课堂研讨环节，促进研究性学习的开展，通过将教学由课堂扩展到课外。通过广泛查阅资料和充分交流，开展综合性实验设计和创新性实践活动，激发学生的兴趣，开阔学生在微处理器应用及相关新技术发展方面的眼界，并引导学生逐步掌握研究性学习的基本方法；
　　&(3) 贯彻理论联系实际的原则，加强实验环节特别是增加课堂外综合性实验的数量，为学生在所安排的正规课堂实验外，提供锻炼的机会。课堂外综合性实验均以小组协作的方式完成；鼓励并直接指导学生的课外研学和科技创新活动，通过实践综合利用所学知识以及拓展新的知识能力，并培养工程意识。
　　(4) 利用科研资源和科研成果进行实验建设和网络课件建设，为学生自主学习和研究性学习提供资源支持；通过开放学科实验室，构建由创新性实验、开放性自主研学、高水平主题研学等环节组成的多层次、开放性实践环境，有效实现课内课外的有机衔接，并形成渐进上升式训练模式，使学生一边研究、一边学习，一边实践，理论和实践相互促进。
　　（5）针对实验与创新实践的评价和评估，其课程考核分为实验部分成绩和课程考试成绩。其中实验部分成绩依据学生在实验过程中的动手能力、分析与解决问题能力等给予不同的权重。
l 基本实验
n 实验操作技能考核，主要考核学生实验操作、实验仪器使用、实验过程记录等内容。由专职实验员记录学生每次实验的情况，并汇总成为实验课成绩。
n 实验排障技能考核，主要考核学生问题分析、方案选择与实验评价等内容。针对实验过程中的障碍性问题，要求在实验过程中解决，并对解决方案进行现场评价记分。
n 实验报告考核，主要考核实验报告撰写、问题描述、实验扩展以及文档规范性等内容。要求学生以文档形式给出，由指导教师对其实验报告进行阅读评分。
l 综合实验与高级综合实践项目
n 团队合作考核，主要依据团队组织情况、实验进展安排、结果分析与处理等内容进行考核。对于实验过程中动手能力较强的团队，其团队成员成绩计入的权重也较大。
n 报告表达技能考核，主要考核其报告撰写、表述、演示等内容，考核方法为安排2-4节课的时间专门用于演示和交流。演示时老师会随机从每个组中抽一位同学代表该组上台介绍并答辩。完成得早、功能上有特色的组将在最后总成绩中适当加分。
l 创新实践项目
　　由于创新实践项目持续时间较长，不在课程成绩内加以考核。转而通过学生以论文、专利、竞赛成绩等形式记录，电子与信息工程学院将在学生进行奖学金、高级深造（进入研究生学习）、出国交流、就业与创业等进行加权处理，提高学生的竞争力，为学生提供更广阔的研究、学习和实践空间。实际应用效果表明，学生们对该类实验的兴趣很大，虽然要花费更多的时间，但是普遍感觉确实有所提高。答辩现场的气氛也很热烈，学生参与的积极性很高。
实践教学活动的设计思想与效果
　　实践性教学在本门课教学中是一个不可缺少的重要环节，一方面，它承担着原理验证性的责任，以强化学习的效果，另一方面，它也承担着原型设计的任务，直接训练学生的相关技能。
实践教学活动的设计思想：
　　(1) 强化学生技能训练，打破课堂教学和实验教学的界限，将课堂向实验室延伸，将课内向课外延伸，形成理论教学、实验教学、课外研学、创新实践四位一体的教学体系，并在实践训练方面形成从创新性实验&自主性课外研学&高水平科研训练的上升式训练模式。
　　(2) 基于计算机与信息技术国家实验教学示范中心、大学生电子信息科技创新基地以及先进的微机原理与接口技术实验室，创造良好的实验教学环境，加大综合型、设计型、开放型实验的比例，初步将研究性学习拓展到课程实验。
　　(3) 不断将科研成果应用到实验建设和创新实验室建设中，将课堂教学与课外研学、学科竞赛有机结合，形成研究性学习的氛围，促进学生自主研学能力的提高。鼓励学生参加SITP大学生创新计划和创业创新实践，并以科研研究、教学研究、竞赛与实训、专利、论文等形式形成新的研究成果。
实践教学活动的效果：
　　(1) 本课程中所开设的综合性、设计型实验为后续的自动控制系统设计、自动化仪表与过程控制系统、嵌入式系统、现场总线技术及其应用、电子可编程器件等课程学习带来很大便利，学生对微机原理与接口技术的典型设计方法和工程应用有了直观的认识和扎实的基础。本课程中的实验教学分为验证性实验和综合性实验，学生通过汇编语言和基本接口技术的学习和实践，掌握基本单元的电路设计与指令字控制。这部分内容是必修内容。指导教师在实验环节中故意设置问题点，鼓励学生采用不同的解决方案来解决问题，从而掌握同种功能的不同实现方式，并评估不同实现方式的性能优越。这大大扭转了学生实验的被动性，激发学生探索实验的兴趣。从单个实验知识点的动手练习和排障，到多实验知识点的融合训练，再结合典型的工程应用问题处理，达到了提升其工程设计技能和再创新技能的目的，其自主性课外研学能力得到提高。
　　(2) 利用科研成果开发设计型、创新型实验项目、提供高水平主题研学项目、开发综合实验设备等，有效提升了实验教学资源的层次和水平，对辅助理论教学、开阔学生眼界、培养工程意识起到了良好的促进作用。同时通过课外研学实践学习，培养学生团队合作理念。在课程教学过程中面向学生布置适量的课程课题，如智能壁橱、鼠标控制等。学生以团队方式进行课题研究，在课程学习之余，掌握工程应用课题的分析、概算、设计、测试、维护等全生命过程。有效地培养了学生工程过程控制与管理理念，锻炼了学生的实战技能。
　　(3) 通过建设多媒体课程网站，开放国家示范教学中心、大学生科技创新基地实验室和开放学科研究室，为学生创造了良好的自主研学环境。学生自主学习积极性提高，每届有大量学生在专业方向课学习之前即申报大学生科研训练计划项目，或主动要求参加教师的科研项目，自主学习和探索创新能力得到很大提高。创新意识和能力增强，在历届全国机器人足球赛、电子设计竞赛、飞斯卡尔智能车竞赛、嵌入式系统竞赛等高水平学科竞赛中获得30余项奖励，以本科生为主体申报专利4项，在国际会议和国内重要刊物上发表有关课程应用的学术论文近10篇。
　　(4) 毕业生(含已就业的本科学生和进入研究生学习的学生)信息反馈表明，微机原理与接口技术课程已经成为专业学习中最有用的课程之一，课程授课教师也被学生评选为"我最喜爱的教师"。通过鼓励学生利用课程知识在具体工程应用领域内开展创新实践活动，如新实验项目开发、智能汽车控制架构设计与实现、机器人行走控制模块等，并通过实验教学研究、科技竞赛、专利、论文等研究成果表现出来，使得学生在微处理器应用领域有较强的实践能力，本课程由创新性实验教学、开放性自主研学和高水平科研训练所组成的多层次、立体化、渐进上升式实践训练模式在学生能力培养方面所起的促进作用，效果显著。
　　(5) 基于本科二年级的专业基础实习对校内课程学习进行必要补充和延伸。通过基础实习实践环节目，让学生有机会近距离地接触先进科学技术和现代化工业、农业；切身体会到"信息化带动工业化"，"信息与控制交融"的发展趋势，了解到所学课程的应用背景，同时也为进一步学习作好铺垫和准备，提高学生的学习积极性和自觉性。
　　(6) 申请了同济大学微机原理与接口技术精品实验课程，利用学校优势资源，进一步开展实验建设研究，如实验方法、实验项目设置、创新实验项目整合等。通过渐进式实验项目积累与改进，有利于学生的实验技能训练和实验建设探索。您尚未登陆，请您先登录，如果没有帐号，请先注册。确认要删除吗?确认要删除吗?