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《微型计算机原理及应用》教学大纲

《微型计算机原理及应用》教学大纲

课程代码：

课程类别： 专业必修课程

授课对象： 计算机类、人工智能类、电子信息类、自动化类等相关本科专业

开课学期： 2 下或 3 上

学 分： 2+1 学分

主讲教师：

指定教材： 王宜怀、李庆利、冯德旺 . 微型计算机原理及应用 — 基于 Arm 微处理器，人民邮电出版

社， 2020 年 1 月， ISBN 978-7-115-53299-2

前导知识 ：高等数学、模拟电子技术与数字电路电子技术

一、教学目的

本课程主要目的在于从底层开始理解微型计算机是如何工作的，属于计算机、人工智能、电子信息、

自动化等理工类本科专业的专业基础课程。在理论层面，要使学生理解微型计算机基本工作原理；在实践

层面，要运用直接与硬件打交道的汇编语言进行编程，理解计算机程序基本运行过程。通过本课程，可使

学生基本理解微型计算机的基本结构、信息表示、系统时钟、三总线、硬件系统、指令系统、汇编语言框

架和汇编程序设计方法，基本理解微型计算机的存储器、串行通信接口、中断系统、定时器、模数与数模

转换、直接存储器存取等，并可以通过汇编语言编程体会其中的工作过程，为高级语言程序设计、微型计

算机应用系统软硬件设计、嵌入式人工智能等提供知识基础。

二、教学内容

第 1 章 微型计算机基本结构及信息表示

【目的要求】

了解微型计算机的基本概况与发展简史、基本结构(包括 CPU 、存储器、 I/O 接口、三总线等基本概

念)；了解微机原理的实践选型；理解和掌握计算机中常用的数制，以及数制之间的转换方法；理解和掌

握计算机中信息的表示方式，包括位、字节、浮点数等基本含义，也包括字符编码方式等基本内容。

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【重点难点】

计算机中信息的表示方式

【教学内容】

1.1 微型计算机概述

1.2 微机原理的实践选型

1.3 数制及数制之间的转换方法

1.4 计算机中信息的基本表示方式

1.5 文字在计算机中的存储方式 — 字符编码

第 2 章 微型计算机的硬件系统

【目的要求】

理解微型计算机的硬件最小系统，理解 CPU 中的寄存器、微型计算机存储器映像，以一个 MCU 芯片

为例，理解微型计算机硬件最小系统的构件化设计方法

【重点难点】

硬件最小系统、 CPU 中的寄存器、存器器映像、通用嵌入式计算机

【教学内容】

2.1 微型计算机的硬件共性结构及基本性能指标

2.2 Arm Cortex-M 微处理器概述

2.3 CPU 内部寄存器与存储器映像

2.4 Arm Cortex-M4 内核的微型计算机芯片实例

2.5 由 STM32L431 构建的通用嵌入式计算机

第 3 章 指令系统

【目的要求】

理解寻址方式，理解基本指令系统，记住几个简单指令；归纳基本指令的理解方法；通过汇编环境了

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解指令对应的机器码，直观的基本理解助记符与机器指令的对应关系；了解 GUN 汇编器的基本语法

【重点难点】

归纳基本指令的理解方法、基本理解助记符与机器指令的对应关系

【教学内容】

3.1 指令保留字与寻址方式

3.2 基本指令系统

3.3 指令集与机器码对应表

3.4 GUN 汇编器的基本语法

第 4 章 汇编语言框架

【目的要求】

理解汇编语言编程框架及各部分作用；理解第一个汇编程序的运行过程；理解软件干预硬件的基本方

法；通过实例完成第一个工程的入门，学会下载程序与调试程序的基本方法

【重点难点】

第一个汇编程序的运行过程； GPIO 构件

【教学内容】

4.1 初识程序运行

4.2 汇编工程框架及执行