2013微机教案-祝崇今.doc

教 师 教 案(2013 2014学年第1学期)课 程 名 称：微处理器系统结构与嵌入式系统设计授 课 学 时：80授 课 班 级：电子工程学院任 课 教 师：祝崇今教 师 职 称：讲师教师所在学院：电子工程学院电子科技大学课程名称微处理器系统结构与嵌入式系统设计授课专业班级电子信息科学类, 20110010102011001020年级2011级课程编号(2013-2014-1)-0122050修课人数90课程类型必修课学科基础课 ( ) ； 专业基础课 ( ) ； 专业课 ( )选修课专 选 课 ( ) ； 公选课 ( )授课方式理论课 ( ) ；实践课 ( )考核方式考 试 ( )考 查 ( )是否采用多媒体是是否采用双语否学时分配课堂讲授64学时，实践课16学时名称作者出版社及出版时间教材微处理器系统结构及嵌入式系统设计（第2版）李广军等电子科技大学出版社，2011参考书目1.体系结构（第5版）2.计算机系统结构3.计算机组成原理 4.计算机组织与体系结构-性能设计（第七版）5.ARM体系结构与编程6.ARM体系结构及其嵌入式处理器郭新房等译张晨曦等潘松，潘明编张昆藏等译 杜春雷编著任哲等编著清华大学出版社，2007年高等教育出版社，2008年科学出版社，2007年清华大学出版社，2006年清华大学出版社，2007年北京航空航天大学出版社，2007授课时间周一第3,4节; 周三第5,6节;周四(单周)第1,2节第1章 概述授课学时：2一、教学内容及要求J 内 容1 课程介绍l 本课程讲授的主要内容、改革目标及要求。l 相关知识及本课程在系列课程中的地位。l 有效学习方法。l 推荐参考书。l 教学进度安排。l 课程考核方式。2 计算机基础知识l 无处不在的计算机。l 从微电子技术角度理解计算机的发展。l 嵌入式系统相关概念。J 要 求1 重点掌握内容2 理解内容l 嵌入式计算机与通用计算机的不同。l 微电子技术、通信技术与计算机技术的发展、融合。3 了解内容l 先进的处理器技术。二、教学重点与难点三、课后练习作业：2、3、5、8思考：4、6、9四、 本章参考资料五、 教学后记第2章计算机系统的结构组成与工作原理授课学时：10一、教学内容及要求J 内 容1 计算机系统的基本结构与组成l 现代计算机系统的层次模型。l 计算机组织的模型：计算机组织和体系结构2 计算机系统的工作原理l 冯诺依曼体系结构。l 模型机的系统结构、指令系统、工作流程示例。3 微处理器体系结构的演进l 现代计算机的体系结构的改进：指令集方面、存储器方面、输入/输出方面l 并行处理技术：流水线、超标量、VLIW、多机（处理器）4 计算机体系结构分类。5 计算机系统的性能评测。J 要 求1 重点掌握内容l 冯诺依曼体系结构的特点。l 计算机系统的基本结构、组成及工作流程。l 计算机系统的性能评测指标。2 理解内容l 微处理器体系结构的改进。l 计算机体系结构分类。3 了解内容二、 教学重点与难点J 重 点l 计算机组织的模型：计算机组织和体系结构l 现代计算机的层次结构。l 现代计算机的流水线结构。l 不同的CPU设计策略：CISC和RISC结构。J 难 点 l 计算机工作流程。l 计算机体系结构、计算机组织、计算机实现以及计算机层次结构的关系。三、课后练习作业：26 、14、15思考：1、713 四、 本章参考资料五、 教学后记第3章微处理器体系结构及关键技术授课学时：6一、教学内容及要求J 内 容微处理器的内部结构和功能模块。从设计角度研究微处理器的体系结构、指令系统及其特性。探讨微处理器系统的硬件、软件两者之间的相互影响。J 要 求1 重点掌握内容l 微处理器的HDL设计模型：控制器+数据通路l 计算机指令系统要素：指令格式与寻址方式。l 流水线技术的特点。2 理解内容l 微处理器的设计要素及关键技术。l 随机逻辑体系结构与微码体系结构的对比。l 流水线结构的问题及解决技术。3 了解内容l 超标量体系结构及操作。二、 教学重点与难点J 重 点l 数据通路。l 寻址方式。J 难 点 l 微码体系结构与随机逻辑体系结构的比较。l 微处理器的时序控制及相关部件设计。l 流水线冲突及解决方案。三、课后练习作业：13、5、9、10、11、1315 思考：1.6、4、68、12、16 四、 本章参考资料五、 教学后记第4章总线技术与总线标准授课学时：6一、教学内容及要求J 内 容1 总线技术l 总线要素、分类。l 总线性能指标。l 总线组织结构。l 总线仲裁方式。l 总线周期与时序。2 总线标准l 并行总线标准示例：AMBA、PCIl 串行总线标准示例：RS232、USB、SPIJ 要 求1 重点掌握内容l 高效的多级总线组织形式。l 总线仲裁的目的。l 同步及异步并行总线时序特点。l 异步串行总线控制特点。2 理解内容l 常见SoC总线特点。了解内容l 其他常见并行总线标准特点。l 其他常见串行总线标准特点。二、 教学重点与难点J 重 点l 总线带宽概念及提升总线带宽的技术。l 总线周期与时序。J 难 点 l 并行总线的同步及异步时序。l 异步串行总线（RS232）时序。三、课后练习作业：36、14思考：1、2、7、12、15 四、 本章参考资料五、 教学后记第5章存储器系统授课学时：8一、教学内容及要求J 内 容1 存储器件的分类：存储原理（存储介质）、存取方式（读写策略）2 半导体存储芯片：基本结构、性能指标3 存储系统的层次结构l 存储系统的分层管理l 地址映射技术l 现代计算机的多级存储体系 4 主存储器设计技术l 存储芯片选型l 存储芯片的组织形式：容量；吞吐量l 地址译码技术：两级译码；全译码、部分译码、线译码；固定、可变l 存储器接口设计J 要 求1 重点掌握内容l 半导体存储芯片的性能指标l 分层存储系统的管理l 地址映射技术l 地址译码设计方法l 存储器模块结构及设计2 理解内容l 半导体存储器件的基本读写策略l 半导体存储芯片的内部结构3 了解内容l 不同的半导体存储介质二、 教学重点与难点J 重 点l 存储器子系统的分层管理策略l 地址空间概念，接口电路中译码电路的设计l 主存储器扩展设计J 难 点 l 地址空间与地址映射l 地址分配及地址译码三、课后练习作业：1017 思考：19四、 本章参考资料五、 教学后记第6章输入/输出接口授课学时：8一、教学内容及要求J 内 容1 接口基础：端口编址（地址映射）、地址分配与译码2 信息传输控制方式l 程序控制方式：无条件控制、查询控制l 中断方式l DMA方式l 通道方式3 并行接口设计技术：无握手信号、带握手信号、可编程接口4 串口接口设计技术：UARTJ 要 求1 重点掌握内容l 端口编址技术l 程序控制方式下并行接口技术及接口电路设计方法2 理解内容l 中断接口电路设计l DMA接口电路设计l 异步串行接口设计3 了解内容l 可编程接口设计二、 教学重点与难点J 重 点l 接口的概念，地址空间概念，接口电路中译码电路的设计l 带握手信号的并行接口设计J 难 点 l 地址分配、地址空间及地址译码l 带握手信号的接口结构及工作流程l 中断接口的软硬件实现三、课后练习作业：4 思考：13、514 四、 本章参考资料五、 教学后记第7章ARM微处理器编程模型授课学时：4一、教学内容及要求J 内 容1 ARM体系结构l 体系结构、处理器核、处理器芯片2 ARM编程模型l 处理器：工作状态、运行模式、寄存器组织、异常l 存储器：数据类型、存储格式l I/O组织：存储器映像编址J 要 求1 重点掌握内容2 理解内容l ARM体系结构、处理器核、处理器芯片之间的关系l 处理器运行模式、工作状态、寄存器组织l 存储器组织状态3 了解内容l ARM体系结构的不同版本及代表性处理器二、 教学重点与难点J 重 点l ARM的编程模型J 难 点 l 处理器运行模式、工作状态、寄存器组织三、作业作业：4、5思考：13四、 本章参考资料五、 教学后记第8章ARM汇编指令授课学时：4一、教学内容及要求J 内 容l ARM寻址方式l ARM指令格式：机器指令、汇编指令l ARM指令集J 要 求1 重点掌握内容l ARM常用寻址方式l ARM常用指令：数据传送指令，基本运算指令2 理解内容l ARM指令模型与格式3 了解内容l THUMB指令与ARM指令的区别二、 教学重点与难点J 重 点l ARM常用寻址方式l ARM指令格式及特点l ARM常用指令：数据传送指令，基本运算指令J 难 点 l 常用寻址方式；l 指令结构规律三、作业作业：25、79思考：1、6、10、11四、 本章参考资料 ARM指令集等相关文件，ARM网站及论坛五、 教学后记第9章ARM程序设计授课学时：4一、教学内容及要求J 内 容1 ARM程序开发环境2 ARM汇编语言程序设计技术l 汇编语言程序开发特点l 汇编伪指令l 汇编语句格式l 汇编语言程序结构及实例3 ARM“汇编+C”混合编程技术l ARM工程及程序框架l C/C+语言和汇编语言的混合编程J 要 求1 重点掌握内容l 汇编程序结构要求及特点l ARM汇编语言的常用伪指令l 汇编程序（指令）格式及规范l 汇编语言程序设计技术2 理解内容l ARM程序框架、函数调用l 混合编程二、 教学重点与难点J 重 点l 汇编程序结构及规范l 常用伪指令l 汇编语句格式规范J 难 点 l 混合编程、函数调用三、作业作业：24、6、7、914思考：5、8、1519四、 本章参考资料 ARM指令系统、程序设计及C语言设计相关参考书，ARM论坛及网站。五、 教学后记第10章基于ARM微处理器的硬件系统设计授课学时：5一、教学内容及要求J 内 容1 基于ARM微处理器的系统设计概述2 基于ARM内核的常用微处理器简介：MX21、S3C2440及其他3 ARM微处理器最小硬件系统：电源、时钟、复位、存储器、调试接口4 人机交互接口：键盘与LED接口、LCD显示接口、触摸屏接口5 通信接口：串行通信接口、其他通信接口J 要 求1 重点掌握内容l ARM处理器最小系统的设计l ARM处理器常用接口的程控技术2 理解内容l ARM处理器内核与处理器芯片的结构l 基于ARM的SoC架构二、 教学重点与难点J 重 点l ARM处理器最小硬件系统设计技术l ARM处理器常用接口的程控技术J 难 点 l ARM处理器常用接口的程控技术三、作业作业：4、610思考：13、5四、 本章参考资料 相关ARM处理器芯片资料。五、 教学后记第11章基于ARM微处理器的软件系统设计授课学时：5一、教学内容及要求J 内 容1 嵌入式软件系统结构及工作流程2 嵌入式软件系统的引导和加载l S3C2440启动过程l BootLoader 基本概念l U-boot的分析与移植3 嵌入式Linux操作系统l 嵌入式操作系统l 嵌入式Linux内核4 Linux下驱动程序设计示例：打开、设置、读写、关闭J 要 求1 重点掌握内容l BOOTLOADER的概念与基本移植方法。l 嵌入式操作系统下基本的驱动开发技术。2 理解内容l 嵌入式软件系统结构。l 嵌入式软件的设计流程。3 了解内容l 其他常用嵌入式操作系统及开发技术。二、 教学重点与难点J 重 点l 嵌入式软件系统结构。l BOOTLOADER移植方法。J 难 点 l 嵌入式操作系统内核移植技术。l 嵌入式操作系统驱动开发技术。三、作业四、 本章参考资料 嵌入式操作系统移植与开发的相关资料。五、 教学后记 第12章基于ARM微处理器核的SoC设计授课学时：2一、教学内容及要求J 内 容l 片上芯片设计方法l SOC的片上总线l 基于ARM内核的SOC系统设计J 要 求1 理解内容l 片上系统结构及关键技术l SOC的片上总线2 了解内容l 基于ARM内核的SOC系统设计二、 教学重点与难点J 重 点l 片上芯片总线J 难 点 l 片上系统设计三、作业四、 本章参考资料 SOC相关资料五、 教学后记第14 页 共14页