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微处理器系统结构与嵌入式系统教学大纲

第一篇：微处理器系统结构与嵌入式系统教学大纲《微处理器系统原理及嵌入式系统设计》课程教学大纲课程编号：20082008学时数：80适用专业：通信工程、网络工程、信息工程学分数：5开课学期：第5学期先修课程：数字逻辑设计及应用、软件设计基础、C语言执笔者：阎波编写日期：2009.12审核人（教学副院长）：一、课程性质和目标授课对象：本科生课程类别：学科基础课教学目标：随着计算机技术、集成电路设计技术和半导体工艺技术的不断提高，计算机领域进入后PC时代，微处理器的应用几乎无处不在；而以应用为中心、软硬件可剪裁的专用计算机系统产品（也即嵌入式系统产品）也已成为我国信息产业新的市场增长点。嵌入式计算机系统设计技术已成为通信、雷达、自控、微电子等研究应用领域的合格工程师应掌握的基本技术和技能。本课程根据高年级本科人才培养、新技术发展与应用的需求而开设，是工科电工电子类非计算机专业的重要专业基础课程，面向全校各专业本科生授课。本课程在加强计算机组成原理与系统结构知识的基础上，选用ARM作为核心芯片，并引入先进的EDA/AISC技术讲解了嵌入式系统的设计技术。通过本课程的学习，使学生建立较全面的计算机基础知识架构，并掌握嵌入式计算机系统原理及接口技术的硬/软件设计核心技术，培养学生嵌入式计算机系统设计开发领域分析问题和解决问题的初步能力，着眼对学生综合能力、特别是创新能力的培养，能够最大限度地激发学生的学习热情和探索未知的兴趣，从而有效提高学生的工程素质。二、课程内容安排和要求（一）教学内容、要求及教学方法本课程的主要内容包括微处理器系统结构和嵌入式系统设计技术两大部分，其中重点为微处理器系统结构相关的基础知识，难点为嵌入式系统设计的核心技术。详细教学内容及要求安排如下：1.微处理器系统概述（6学时）（课件chap0、chap12）理解本课程的研究内容及定位；理解嵌入式计算机系统与通用计算机系统的异同；（教材chap1）理解现代计算机系统的层次结构；（教材chap1）掌握计算机体系结构（指令集、存储器读写、I/O控制方式）和计算机组成原理（CPU结构、存储器组织、总线及接口）涉及的不同领域及其相互之间的关系；（教材chap1）掌握冯·诺依曼体系结构的特征，以及计算机的基本工作原理与工作流程；（教材chap2）掌握现代计算机系统的性能基本评测技术和指标；（教材chap1）理解现代计算机体系结构与组成技术的发展趋势；（教材chap2）了解微电子技术的发展及其对计算机设计技术的影响；（教材chap1）2.微处理器体系结构（8学时）（课件chap3）掌握CPU基本功能及内部结构（体系结构）；（教材chap3）掌握CPU基本硬件（控制单元、数据通路）设计技术（组成原理）；（教材chap2、chap3）掌握指令系统的基本设计要素，包括指令功能、指令格式及寻址方式的确定；（教材chap2、chap3）理解现代计算机系统中CPU体系及组织结构的改进，理解随机逻辑、微码、流水线、超标量等不同微处理器的设计特点；（教材chap3）理解CISC与RISC结构的差异；（教材chap3）理解流水线的工作原理及冲突；（教材chap3）理解微处理器系统硬件与软件两者之间的相互影响；（教材chap3）3.存储系统（8学时）（课件chap24-Mem）掌握现代计算机系统中存储器的分层体系结构（教材chap2）及地址映射技术（教材chap4）；掌握存储器的基本存取原理，包括存储单元工作原理、编址技术及存放技术等；（教材chap2）理解采用不同读写机制的存储技术的特点，如LIFO、FIFO、多端口等；（教材chap2）理解存储器（芯片）的主要性能指标；（教材chap4）掌握主存储器扩展设计技术；（教材chap4）了解现代计算机系统常用的存储技术及存储产品；（教材chap2）4.总线与接口（14学时）（课件chap24-Mem）掌握总线的组织形式及关键要素（带宽、时序、仲裁）；（教材chap2）掌握串行通信（总线）的基本特性；（教材chap2）掌握输入/输出系统基本控制方式的特点及适用条件；（教材chap2）掌握接口电路的基本结构及地址映射、地址译码、总线隔离等关键设计技术；（教材chap4）掌握无条件、查询及中断控制接口的硬件及驱动设计方法；（教材chap4）理解串行接口、定时/计数接口、A/D/A接口、DMA接口及可编程通用接口的结构特点及设计要点；（教材chap4）理解现代计算机系统中输入/输出系统的体系及组织结构的改进；（教材chap2）了解现代计算机系统常用的片上、片外总线标准；5.ARM微处理器体系结构（8学时）（课件chap5）掌握ARM内核的体系结构及其所支持的各种