本课程注重基础知识与新技术的融合、理论到实践的转化，目标是使学生掌握利用微型计算机构成应用系统时应具有的技术和设计方法，具有软硬件系统设计的工程实践学习经历，了解本专业的前沿发展现状和趋势。

本课程目标与毕业要求如下：

1.  掌握微型计算机基础理论，并能通过实验对微机应用系统设计方案和模型进行推理和验证。（支撑毕业要求1. 3）

2.  能够分析计算机领域复杂工程问题，解决微机应用系统设计过程中的关键影响因素（诸如主存设计、I/O设计，特别是在多核多线程环境下的系统设计），验证解决方案的合理性。（支撑毕业要求2.4）

3.  具备基本的微机硬件系统设计与开发能力，可设计并实现一定功能的微机应用系统。（支撑毕业要求3.2）

4.  能够基于微机设计的基础理论和方法，选择研究路线，设计可行的实验方案。（支撑毕业要求4.2）

（一）绪论（自学）

基本内容包括：

（1）微型计算机的概念；

（2）微处理器的发展；

（3）微型计算机的发展；

（4）微型计算机基本组成。

1．基本要求

（1）了解微处理器和微型计算机的发展；

（2）了解微型计算机基本组成。

2．重点

重点：微型计算机的基本组成。

3．作业及课外学习要求

本章内容课外自学。

（二）Intel单核/多核微处理器（6学时）

基本内容包括：

（1）单核处理器8086体系结构，系统总线的概念及8086微机系统总线的形成；

（2）多核处理器体系结构及并行技术；

（3）基于Intel微处理器的PC机体系结构。

1．基本要求

（1）了解单核处理器8086的内部和外部结构，掌握主要信号线、内部寄存器和标志位；

（2）掌握80x86系统存储器组织方式；

（3）掌握单核处理器8086的总线时序和系统总线的形成；

（4）了解80x86系列微处理器结构的发展、多核处理器Core i7体系结构及并行技术；

（5）了解基于Intel微处理器的PC机体系结构。

2．重点、难点

重点：单核处理器8086的数据、地址和控制线；内部寄存器和标志位；时序和系统总线的形成。

难点：单核处理器8086的总线时序和系统总线的形成。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（三）Intel指令系统与程序设计（8学时+4学时）

基本内容包括：

（1）Intel指令系统的发展；

（2）Intel指令的寻址方式；

（3）Intel指令系统；

（4）汇编语言及源程序结构；

（5）汇编语言与C语言的接口；

（6）单核处理器平台的程序设计；

（7）多核处理器平台的程序设计。

1．基本要求

（1）了解Intel指令系统的发展；

（2）掌握Intel 16位指令系统的寻址方式；

（3）掌握Intel 16位指令系统；

（4）掌握汇编语言及源程序结构；

（5）了解汇编语言与C语言的接口；

（6）掌握单核处理器平台的程序设计；

（7）了解多核处理器平台的程序设计。

2．重点、难点

重点：指令系统的寻址方式和指令功能，单核处理器平台的程序设计。

难点：程序设计实现。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（四）总线技术（4学时）

基本内容包括：

（1）总线的基本概念；

（2）典型的标准化总线；

（3）总线的驱动与控制。

1．基本要求

（1）了解总线的基本概念；

（2）了解典型的标准化总线，包括ISA、PCI、RS232、USB等系统总线和通信总线；

（3）掌握总线驱动与控制的相关概念及设计方法。

2．重点、难点

重点：总线的基本概念，总线驱动与控制的相关概念及设计方法。

难点：总线驱动与控制的设计。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（五）存储技术（8学时）

基本内容包括：

（1）半导体存储器的分类与主要技术指标；

（2）异步、同步SRAM半导体存储器芯片及存储器接口设计；

（3）异步DRAM、SDRAM、DDR SDRAM半导体存储器芯片及存储器接口设计；

（4）可擦除只读存储器EPROM、EEPROM芯片及存储器接口设计；

（5）Intel 16/32/64位微机系统的主存设计；

（6）Intel微机系统的存储体系。

1．基本要求

（1）了解半导体存储器的分类与主要技术指标；

（2）掌握异步SRAM半导体存储器芯片及存储器接口设计；

（3）了解异步DRAM、SDRAM、DDR SDRAM半导体存储器芯片及存储器接口设计；

（4）掌握可擦除只读存储器EPROM、EEPROM芯片及存储器接口设计；

（5）掌握Intel 16/32/64位微机系统的主存设计；

（6）了解Intel微机系统的存储体系。

2．重点、难点

重点：异步SRAM、EPROM、EEPROM芯片外部特性及存储器接口设计，Intel 16/32/64位微机系统的主存设计。

难点：面向系统总线的16/32/64位微机系统的主存设计。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（六）输入/输出技术（8学时+4学时）

基本内容包括：

（1）接口的组成及功能；

（2）微机系统中常用输入/输出控制方式（程序查询、中断、直接存储器存取方式）的概念、实现及应用。

1．基本要求

（1）了解接口的组成及功能，外设接口的基本模型、接口的编址方式；

（2）掌握程序查询方式的概念，掌握微机中无条件传送方式、查询方式的接口硬件和软件设计；

（3）掌握中断方式的概念，掌握80x86的中断系统和中断控制器的应用，掌握微机中断方式的接口硬件和软件设计要点；

（4）了解DMA方式的一般过程、工作原理、DMAC的基本结构。

2．重点、难点

重点：程序查询方式的接口设计；中断方式的概念和接口设计。

难点：微机中断方式的接口硬件和软件设计。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（七）常用接口器件（6学时+4学时）

基本内容包括：

典型接口芯片8255、8253、16550及应用。

1．基本要求

（1）掌握可编程并行接口8255的外部特性、工作方式和应用；

（2）掌握可编程定时器8253的外部特性、工作方式和应用；

（3）了解串行通信的概念，了解可编程串行接口16550的外部特性、工作方式和应用。

2．重点、难点

重点：可编程接口8255、8253的工作方式和接口设计。

难点：可编程接口8255、8253的工作方式、内部控制字和初始化。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（八）基于总线的I/O接口设计（6学时+4学时）

基本内容包括：

（1）基于ISA、PCI、USB总线进行I/O接口设计的基本方法；

（2）基于ISA总线的LED、非编码键盘、光电隔离器、A/D、D/A接口设计方法。

1．基本要求

（1）掌握ISA总线上LED接口的设计方法；

（2）掌握ISA总线上非编码键盘接口的设计方法；

（3）了解ISA总线上光电隔离接口的设计方法；

（4）掌握ISA总线上A/D、D/A变换器的工作原理、技术指标，掌握A/D、D/A接口的设计方法；

（5）了解ISA总线上步进电机接口的设计方法；

（6）了解PCI、USB总线上I/O接口的设计方法。

2．重点、难点

重点：基于ISA总线的LED、非编码键盘、A/D、D/A接口设计。

难点：基于ISA总线的A/D接口设计。

3．作业及课外学习要求

课前预习、课后复习本章内容，完成教师指定的作业，课外阅读参考文献中相关内容。

（九）设备驱动程序设计（自学）

基本内容包括：

（1）设备驱动程序概念；

（2）设备驱动程序设计方法。

1．基本要求

（1）了解设备驱动程序概念、模型；

（2）了解常用设备驱动程序设计方法。

2．重点、难点

重点：设备驱动程序设计方法。

难点：设备驱动程序模型与操作系统的关系。

3．作业及课外学习要求

本章内容课外自学。

参考书目：

1．[美] BarryB.Brey著，金惠华等译，《Intel微处理器结构、编程与接口（第八版）》, 机械工业出版社，2010年。

2．[美] Kip R. Irvine著，Assembly Language for x86 Processors 8th，机械工业出版社，2021年。

最终成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩组合而成，各部分所占比例如下：

期末考试成绩：65%。主要考核本课程基础知识的掌握程度。书面闭卷考试形式。题型为选择题、填空题、计算题、综合设计题等。

平时考核成绩：15%。主要由小考测试成绩、作业情况、听课情况等确定。

实验成绩：20%。由学院实验室提供，实验室老师根据学生的实验结果评定实验成绩。