天津大学《计算机硬件技术基础》课程教学大纲

天津大学《计算机硬件技术基础》课程教学大纲

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（非电类各专业，2009.2）

课程编号：2040420

学时：48 (讲课32 实验16) 学分：2.5

适用专业：微型计算机硬件技术基础 迟丽华 天津大学出版社 实验指导书：计算机硬件技术基础实验指导书 天津大学硬件实验室 一、课程性质、目的和任务

《计算机硬件技术基础》是为全校非电类各专业本科生开设的一门计算机公共基础课。

本课程的目的是使学生初步明确计算机硬件的体系结构，从概念、基本功能、外部特性、标准等方面了解计算机及其外部设备，重点是微型计算机硬件结构及工作原理，包括计算机工作原理、微机的基本指令系统、汇编程序设计的一般概念，微处理器、存储器、总线及接口电路、外部设备等。

通过本门课程的学习，要对计算机硬件系统的结构和工作原理有一个总体了解，掌握组成PC系统的主要部件和常用外部设备的基本功能、特点、性能指标和使用方法，了解现代计算机的特点和未来计算机的发展趋势，明确汇编语言程序设计的方法。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，为培养学生在本专业或相关领域中使用计算机进行控制等应用的开发打下基础。 二、教学基本要求

1、本课程是全校非计算机各专业必修课，宜安排在第3或4学期。

2、了解计算机硬件系统的基本组成、工作原理，性能指标和硬件领域里新技术、新知识。 3、全校非电类各专业统一大纲、统一内容、统一要求、统一考试。 4、既有理论，又要通过实验手段，做到理论与实践相结合。 5、讲课使用课件，全部采用多媒体大屏幕投影方式。 6、先修课程为《大学计算机基础》。 三、教学内容

第1章 微型计算机系统概述及基础知识(4学时)

计算机系统的组成。冯·诺依曼计算机的特点，计算机的一般工作过程。 计算机中的常用计数制、编码及其相互的转换。

二进制数的算术运算和逻辑运算、基本逻辑门及译码器。 有符号数的表示及运算。 二进制数运算中的溢出问题。 定点数与浮点数的表示方法。

说明：教学重点是冯·诺依曼计算机的特点，明确数值和字符在计算机中如何表示。包括原码、反码、补码、BCD码和ASCII码，数的定点与浮点表示法。掌握计数制及不同进位计制之间的转换。

第2章 微处理器基础(3学时)

8086微处理器的组成、引脚功能、工作原理。 8086内部寄存器组。

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8086的存储器组织。

说明：重点明确内部寄存器组的名称和作用、存储器组织方式以及并行流水线的工作方式。 第3章 80X86微处理器(3学时)

80X86系列微处理器的结构特点。 80X86微处理器系统组成。 工作模式与地址变换。

Pentium微处理器和多核处理器简介。

说明：重点明确内部寄存器组的名称和作用、工作模式与地址变换。 第4章 指令系统 (8学时)

指令及指令系统、指令格式、指令中操作数的类型。 寻址方式。六大类指令。

说明：要求掌握操作数的寻址方式和常用指令。常用指令包括数据传送指令、地址传送LEA指令、算术运算、逻辑运算指令、移位指令、POP和PUSH指令、常用的转移指令和循环控制指令、常用系统功能调用指令。

第5章 汇编语言与程序设计(4学时)

设计汇编语言程序的步骤、汇编语言源程序结构、汇编语言语句格式。 常用伪指令。

汇编语言程序设计（顺序结构、分支结构、循环结构、子程序）。 说明：教学目标是让学生能够阅读和编写一般的汇编语言源程序。 第6章 总线结构 (2学时)

总线的基本概念和分类。

总线的类型、系统结构、层次结构。

总线技术，包括总线的主要功能及原理，性能指标。 常用系统总线标准。

外部总线，重点介绍通用串行总线（USB）。

说明：要求明确总线的作用及其类型。了解常见的系统总线和常见的外部总线。 第7章 存储器(3学时)

微型机存储系统的概念，包括存储系统的体系结构、存储器的分类及其特点、性能指标。 半导体存储芯片的外部特性，包括RAM、ROM、存储器扩展、存储器与系统连接。 高速缓存Cache的一般概念、工作原理。 存储器管理技术。 外存简介。

说明：教学重点是内存储器的分类，RAM和ROM分类和特点，静态存储器SRAM和动态随机存储器DRAM特点。存储器芯片的译码方式。存储器的扩展技术。对新型内存和外存只要求了解。

第8章 输入输出技术(2学时)

输入输出系统和基本输入输出方法。包括输入输出系统的特点和功能、I/O端口、编址方式

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以及基本输入输出方法。

中断控制技术。包括中断的基本概念、中断响应、8086/8088中断系统、中断控制器8259A。 说明：教学重点是I/O端口的编址方式和中断控制技术。了解基本的输入输出方法。 第9章 常用接口芯片(3学时)

可编程计数器/定时器8254芯片的工作原理、工作方式、控制字和基本应用。 数模(D/A)转换芯片的工作原理和基本应用。 模数(A/D)转换芯片的工作原理和基本应用。

说明：教学重点是8254可编程数字芯片的原理和应用，D/A转换器的0832工作原理和应用。 四、实验

实验一：熟悉汇编语言上机环境，进行汇编语言程序设计（顺序结构，选择结构）。 实验二：汇编语言程序设计（循环结构及输入输出）。 实验三：常用接口（8254/8255）应用。 实验四：D/A与A/D转换。

六、考试

1． 考试方法：笔试80% + 平时作业5% + 实验15% 2． 笔试题型包括：

1）单项选择题 2）填空题 3）计算题 4）简答题 5）编程题

2009-2-2