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微机原理范文1
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)07-0074-03
0 引 言
微机原理及应用和单片机原理及应用是现今大多数院校自动化、电气自动化等信息工程类专业的重要课程。微机原理偏向于原理性的介绍，涉及的实验比较简单；而单片机则更偏向于应用性，涉及的实验较多。这两门课程的实验过程及使用的芯片及编程的的方式非常类似。大多数院校选择先开设微机原理的课程，在随后的一个学期开设单片机的课程。这样的选择在逻辑上没有错误，可毕竟这两门课程有很大的相似之处，但又有各自的特点。微机原理和单片机的内容既相关又有明显的区别，前后开课会使得学生可能产生忘了前面、记不住后面的感觉，同时两门课的相似点又使得学生区分不清，对内容产生混淆。而实验的环节，用的实验箱不同，虽然芯片不同，学生也仅仅为做而做。在实际教学中，会经常碰到学生提出“微机原理的汇编语言编程要分段(segment)，而单片机的汇编语言编程为何不分段”、“微机原理课里的标志寄存器有16位，为什么单片机里才有8位”等问题。此外，这两门课一般都由同一位教师讲授，教师备课时不由得对比着备课，在教学中自然把两门课相关知识点进行描述或比较，使得单一门课程的教学时间无形中被占用。对此，以笔者实际的教学经验，现对这两门课程的教学改革进行一些探讨。
1 课程改革思路
微机原理及应用课程主要是帮助学生理解计算机的原理和结构，通过学习，使学生熟悉一款比较经典的CPU和以该CPU为中心的总线、存储器存储过程等数据处理以及用汇编语言编写程序的方法；同时，还涉及了诸如8255、8259A等一些芯片的运用及接口编程知识，微机原理及应用偏向于原理性的阐述。而单片机原理及应用课程主要是针对某类型已经非常成熟的单片机型号，帮助学生学会如何使用单片微型机以及针对实现不同的功能进行编程的知识，该课程更偏向于应用。
这两门课程的内容既有很大交叉，又有各自的特点：微机原理及应用理论更系统，单片机应用性更强。独立开设两门课程，不可避免地会出现知识点的重复和各自重点的缺失。由此，针对这两门课程授课过程中的不足，笔者有了对这两门课程进行改革的想法。即：同步开课，结合实际教授理论内容，合理分配实验学时等。
2 教学方面
2.1 教学内容
在理论教学方面，笔者对微机原理和单片机的教学内容进行了整合。微机原理基于冯·诺依曼结构，这种理论更易于学生了解计算机体系和计算机系统的工作方式；单片机本质上也是计算机系统，只是性能弱，功能单一。因此，在理论讲课过程中，应该以微机原理为主，同时针对微机原理和单片机的明显不同，比如同是45H，在微机原理中是立即数，在单片机中是存储的地址等，在这方面加以重点讲解。微机原理的内容较多，涉及面广，如果对知识点面面俱到，不仅时间不够，而且学生的学习积极性肯定不高。单片机原理课程主要基于80C51单片机进行讲解，并介绍单片机的特点、在片资源、汇编语言编程、片内接口及中断、通信及A/D、D/A转换等。在这当中，肯定会遇到一些和微机原理相冲突的地方，不论讲解与否，势必会影响到后续课程讲授的连贯和流畅，因此，必须要对相关内容进行取舍。
微机原理范文2
关键词：微机原理与接口技术；教学改革；实验教学
微机原理与接口技术是高等学校电子信息类专业的主干本科专业课程。该课的教学目的是，通过本课程的学习，学生从应用的角度出发，在理论和实践的基础上掌握微型计算机的基本组成、工作原理、汇编语言程序设计、接口电路及硬件的连接，建立系统的整体概念，具有微机应用系统软、硬件开发的初步能力[1]。可见，课程内容兼顾了硬件和软件两方面的特点，具有涉及的知识面广、实践性强的特点，而且随着当代信息科学技术的发展和社会对人才要求的提高，各种新型的微型计算机技术和虚拟仿真和设计技术大量使用[2-4]，所以有必要对这门课程进行教学改革和优化[5-7]，达到教学相长的目的。
1课程内容与结构优化
微机原理与接口技术课程以高级语言程序设计、数字/模拟电子技术为前级课程，概念多、专有名词多、接口芯片多，学生普遍反映课程内容抽象，学起来较困难，从而失去了学习的信心，教学效果不理想。但是该课程是后续课程，如单片机技术、可编程控制器原理及应用、DSP原理及应用、嵌入式系统设计、计算机控制技术等课程学习的重要基础，具有重要的地位，如图1所示。因此，对该课程的教学内容和结构进行优化具有很大意义。
计算机科学发展迅猛，新技术层出不穷，从八十年代初的8位机Z80模型机到现在的Pentium系列模型机或高端嵌入式技术，相应地，微机课程的教学对基础性、先进性和前沿性都有很高的要求，要求对传统和现代的内容进行协调。
大学专业课程教学不同于职业技术培训[8]，必须强调培养学生的专业基础和分析能力，为进一步的深造作应有的准备，而不能盲目追求最新或最实用技术的讲解介绍。因此，微机原理教学内容组织的指导思想是：从熟悉基本原理、基本概念入手，培养学生的分析和扩展能力，在保证基础的前提下，注意引入计算机发展中涌现的新技术，科学合理地更新课程内容，保持先进性和时代性。
首先，由于这门课程概念多、比较抽象、内容相对枯燥，在具体课程内容组织中，教师仍旧以Intel的16位微处理器8086为主，详细讲解其执行部件EU和总线接口部件BIU架构、管脚定义与作用、各种总线操作时序、指令系统和汇编程序设计方法。在I/O接口部分，则以并行接口、串行接口和定时器/计数器接口为例，教师重点讲解I/O接口的基本原理及典型电路。因为以8086 CPU为核心的讲授在内容和方法上都比较成熟，有利于基本概念和基本原理的引入介绍。教学实践证明，如果一下子将教学内容全面提升到32位，如Pentium系列微机，则很多概念和技术成了没有根基的东西，学生纠缠于高端CPU的技术细节中，无法理解和领会微机硬件结构和接口技术发展的过程，学习起来难度太大，无法达到应有的教学效果。
其次，在教学内容中适当地补充最新的微机技术，并保持对国外原版计算机系列优秀教材的关注，主动学习和消化吸收其先进的技术和方法，将之引入课程教学中。例如，笔者在教学中将ARM32位嵌入式芯片的开发技术引入到课程内容讲解中，使大学的课程教学能和现阶段主流项目研发中使用的技术相衔接，开阔了学生的视野，也为学生走出课堂、适应社会技术发展作准备。
2课堂教学方式优化
2.1灵活应用多媒体教学辅助手段
在教学中，良好的教学方式和手段是通过课程内容传授培养学生能力和素质的保证。在微机原理课堂教学中，相当多的内容只是用文字描述和定义，其对象看不见、摸不着，学生普遍感觉比较抽象和枯燥，只知其然不知其所以然。因此，必须要摒弃传统照本宣科的讲授方法，通过多媒体辅助教学手段的灵活应用加以改变。多媒体技术是先进的计算机技术与视频、音频和通信等技术融为一体而形成的新技术。通过使用多媒体教学手段，把文字、图形、声音、动画等媒体形式有机地组合在一起，抽象知识具体化和形象化，可以有效加强学生的理解和记忆。
例如，在讲授指令系统的寻址方式时，教师可以把执行部件EU、接口部件BIU和存储器等部件执行不同寻址方式指令的变化，做成Flash课件演示。让学生清楚地了解指令执行过程中EU、BIU中的寄存器等部件以及存储器存储单元中内容的变化，并理解各部件之间的构造、功能和指令执行过程中的互相配合过程。这样一来，学生通过感性的认识，可以记得更加牢靠。
2.2引入现代仿真技术加强教学
随着计算机技术的发展，虚拟仪器和仿真技术已经成为现代科学研究和技术开发的利器。同样，将这些现代仿真技术引入课堂教学中，弥补课堂教学中只有枯燥讲解而缺乏实际操作环境的不足，可以大大提高教学质量。
例如，EMU8086仿真软件可以很好地辅助课堂教学。EMU8086是基于8086 CPU的仿真软件，与8086的功能十分相近，其内部集成了汇编程序编辑器、汇编器、连接器、参考资料、例程、学习指南和虚拟硬件等。它能模拟真实微处理器的每一步骤，并显示内部寄存器、存储器、堆栈、变量和标志寄存器，而且其中任何一个数值都可通过鼠标双击来改变。同时，它还虚拟了微机显示器、交通红绿灯、直流步进电机、LED等外设，因此是一款可以很好地辅助微机原理教学的仿真软件。图2所示是笔者将EMU8086用于辅助汇编语言程序设计教学的例子。由图可知，程序可以单步执行或全速执行，每步执行过程中，各寄存器内容变化一目了然，学生可以设置观察窗口观察变量与堆栈变化等。其他的仿真软件有Proteus等。
2.3加强网络教学平台的应用
为了延伸课堂教学，打破课堂教学时间和空间的限制，笔者将网络技术的发展引入微机原理课程的教学中，建立了网络教室。课堂教学的每个课件和多媒体动画都会上传到网络教室中，学生可以在课前下载预习，提高课堂的参与度。同时，网络教室也提供工程项目技术资料、课外扩展阅读材料以及其他相关英文资源、国外著名高校的课堂讲课录像等，学生在这里可以获取原汁原味的国外相关技术知识。网络教室不仅提供了一个资源共享的网络平台，还可以使老师和学生突破时空局限，通过网上授课、网上提问、网上作答甚至网上实验和网上考试等，更大程度地提高学生与老师交流的便利性。
3实践教学环节优化
3.1上机实习和操作实验结合，增加设计性实验
如前所述，微机原理与接口技术是实践性和操作性很强的课程，实验环节是课程教学的重要方面。笔者根据教学实际需要，把实验划分成上机实习和操作实验两部分。
上机实习是理论课程的上机作业，主要针对指令系统和汇编语言程序设计的学习。由浅入深地分为验证性题目和设计性题目。在教学实践中，笔者要求学生在个人电脑上安装EMU8086仿真软件，进行程序的编制和调试，并最终提交上机实习报告。
操作实验需要到实验室进行，实验内容也是由浅入深地分为I/O接口基础实验和设计性综合实验两部分。主要针对微机I/O接口的学习和系统综合设计能力培养。I/O接口基础实验是为了巩固学生对基础理论知识的理解，并培养学生基本的实验操作技能和方法；设计性综合实验是以某一设计目标为导向的开放性设计题目，学生也可以在教师的指导下自拟设计性实验题目。
以前的微机原理实验教学都是在设定好的条件和环境下进行验证性实验，学生学习的积极性和创造力都没有得到发挥。笔者进行实践教学环节的优化，将上机实习和操作实验灵活结合，有效地协调教学内容多和教学学时数逐步减少的矛盾，有利于学生课后的学习思考、巩固加深。而且设计性实验的开出可以锻炼学生的综合程序设计能力和综合创新能力。
3.2先进虚拟仿真技术在实验中的应用
根据实际教学经验，在操作实验中，因为实验时间较短，学生没有充分时间对一些异常现象或程序预期输出和实际输出不相符的情况进行仔细观测、研究和试验，只得草草收兵。或由于实验设备的大部分连线已经固定，学生实际连线操作较少或较简单，实验未能使学生对理论课程内容有深刻的感性理解。甚至由于实验设备接口的频繁插拔，造成设备的损坏而一时难以修复，导致实验无法继续进行。
因此，我们在课程教学，特别是实验教学中引入了先进的虚拟仪器仿真技术-Proteus，来弥补实验室实验的缺陷，增加实验的灵活性，加深学生对课程内容的理解。
Proteus是一款嵌入式系统设计和仿真软件，可以分析、仿真各种模拟器件和集成电路，同时提供示波器、逻辑分析仪、信号发生器等虚拟仪器仪表。在Proteus7.5SP3版本中，已经开始提供对8086芯片及相关接口的支持，可以用于微机原理实验教学的虚拟仿真。图3给出了一个利用8086 CPU、8255A，8251A和8253A进行综合设计的仿真原理图，加上相应汇编程序，则可实现计算器的仿真。
同样地，我们可以利用Proteus实现微机原理实验教学中的内存扩展、并行接口、串行接口、A/D和D/A转换、中断等实验。同时，也可以利用Proteus仿真软件进行开放性实验的设计，提高学生的综合知识应用能力。
4结论
从实际教学效果来看，通过从课程内容与结构的优化、课堂教学方式的优化和实践教学环节的优化三个方面对微机原理与接口技术课程进行改革后，学生学习的积极主动性有了明显提高，课堂气氛活跃，参与度高。对相关后续课程和设计的跟踪调查也表明，学生在此课程中普遍提高了知识综合和设计能力。
参考文献：
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Exploration on Teaching Optimization of Microcomputer Principle and Interface Technology
CHEN Zhiming
(Department of Electronic Science, Huizhou University, Huizhou 516007, China)
微机原理范文3
论文关键词：微机原理及应用,教学改革
1 理论教学改革
该课程主要介绍计算机中微处理器的工作原理、汇编语言和接口技术，课程设计的内容多而广，而几年几次调整对微机原理理论课时的压缩，要求在有限的时间内上好一堂课，突出课程的重点、讲清课程的难点、保证教学质量，是摆在教师面前的一个重要课题。
1.1注重知识的前沿性
8086/8086微处理器及其体系结构，为实施16位微机为主、32位微机为辅的教学体系，兼顾基础性和先进性、前沿性要求，应对教学内容进行科学合理的安排。但对当今新型的微处理器也作了很好的介绍，尽管PC机 的存储容量已经成几何级数增加，外设也越来越丰富，但它们的基本存储单元的工作原理并没有变，构成存储器的原理没有变，存储器与CPU的接口原理和方法也没有变，PC机与外设的接口方法没有变，中断的工作原理和处理方法亦没有变，因此，在教材讲解过程中仍然以16位为主。采用对比法介绍32位微处理器的区别，比如80386芯片中的保护虚地址方式，在80486以上芯片中增加的数字协处理器指令等。
1.2合理调整教学内容
我校开设本课程的专业有计算机科学与技术、测量控制与自动化、机械工程和材料工程4个专业。不同专业教学大纲课时的安排也是不相同的通常一个老师要同时授课2不同专业的学生，要求合理安排教学内容。例如：对于机械工程和材料工程的学生要加强指令系统和汇编语言程序设计方法（模块化程序设计技术）的学习。针对测量控制与自动化和计算机专业的学生这部分内容在前序课程汇编语言有详细介绍，可与相关课程的教师沟通，划分好各课程的边界关系，以减少重复。本课程中可将此部分内容压缩讲解其重点，引导学生去回忆或者复习。测量控制与自动化同时也要加强对数模转换和模数转换的学习。
1.3 采用多种教学方法
形象、生动的比喻有助于学生对枯燥、抽象内容的理解；微机原理的概念抽象，学生难以理解。我们可以考虑把这些概念和现实中的事情联系起来，用现实的事例来比喻那些枯燥的概念，让学生较轻松的接受。例如：中断的概念书本上介绍了很长一段。学生一看就觉得繁琐，那我们就可以去比如上课时突然有个电话。那上课这段时间是我们正在完成的一个事件，在上课途中来个电话，那么如果接了电话这个事件，说明产生了中断，如果没有接电话，说明不响应这个中断时间。也就是说电话这个事件它必须是个紧急的电话。也就是它的优先级要高于我们正在上课的这个事件，否则不响应。
归纳法、对比法等把复杂、枯燥的问题简单化、形象化，使学生容易接受新知识。在认真分析后面几章有关接口技术的介绍，主要是对芯片的学习，涉及的芯片有8237、8259、8255、8253等等，芯片种类繁多，很容易让学生觉得枯燥乏味、抽象难学，于是就会有避重就轻的畏难情绪。因此要注意各种芯片的归纳，可以有效的将各种知识点串起来。芯片的学习只要芯片内部寄存器的组成、外部引脚功能、芯片的初始化编程三方面的内容，在介绍各芯片时都可以采用“两侧分析法”。因为接口芯片的处于CPU和外设之间。与CPU连接即是和系统的三大总线来分析它的引脚功能，和外设的连接是区分与它们的功能的不同。其次要采用新旧知识对比法，例如：我们要求掌握的芯片有8237A.这种芯片的学习可以参考CPU的学习加以对比，这是因为它们都可以成为系统的主控制，控制系统总线，所以在8237学习时会介绍它的引脚功能、工作时序都和CPU类比记忆。
2 实验教学改革
微机原理及应用实验包括两部分：软件实验通过编写程序、上机调试、运行的过程，来提高学生程序阅读和编写的能力；硬件实验主要是通过对接口芯片的编程控制，来培养学生硬件设计和接口程序编写的能力．通过实验可以加强学生对理论知识的理解，提高学生的动手和综合运用能力。
2.1精选实验项目、合理设置实验内容
长期以来《微机原理及应用》课程的实验是以验证型为主的。实验课时，教师统一讲解，学生按实验指导书的步骤按部就班地完成实验，实验指导书上有详细的电路连接图和编写程序，有些学生就直接按照书本的程序编写、调试，没有对实验进行分析。这样虽然能保证学生完成实验，但无法充分调动学生的学习积极行，不能使学生理解实验中的真正内涵，很难综合应用所学知识，抑制了学生创新思维、创新意识和创新能力。因此采取由浅入深、由简到繁的步骤实现理论知识传授到实际应用、综合能力逐步提高的过程转变。例如：中断实验要求每次响应外部中断IRQ7时，显示字符7，中断10次后程序退出。这个实验的核心就让学生学会中断向量的装入以及学会屏蔽和开放中断的程序编写；在此可以将书本上给出的题目加以改动，将响应中断变为IRQ6，显示字符6，中断5次退出，这时学生不再盲目的按照书本程序来做，将会认真去思考如何编写改动后的题目，进行程序设计，从而达到对独立应用知识能力的培养。
2.2创建开放性实验环境
为了提高学生综合设计实验，解决实践教学时间短这一难题，我校尝试创建开放性实验环境，提高学生的创新意识。实验室一般是在课程快要结束时安排实验教学，在前面半学期和期末结束的几周实验室都是空闲的，可以用来建立开放性的实验，允许各个专业、年级的学生结合课程学习及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案或实验构想，并可在一个较宽松的实验环境和时间内完成，实验室全天开放，供学生自由选择实验时间，这就弥补了理论教学与实践教学争时间的问题。设置这样的实验环境和条件，有利于培养学生主动学习的能力和创新能力。让学生根据自己的能力、兴趣自己动手连接硬件，编写一些自己喜爱的模拟实用程序，如电子发生器实验、模拟报警系统的中断控制器实验、模拟交通红绿灯的定时器实验等。以充分激发学生的创新潜力。
2.3实验成绩的考核
对实践教学的每一环节都应该制定详细的教学目标、任务和考核方式。目前，在我院教师中存在的普遍现象就是以实验报告的成绩作为最终实验成绩。这样的考核方式导致很多学生缺乏实践的积极性，来到课堂的不积极主动，没来做实验的交了报告也能过关，因此，实践一直处于一个不被学生重视的位置。例如，在每一实践教学环节，做出如下考核形式：编写出正确的程序占60%；实验报告占30%；平时表现及出勤占10%；并且每次实验严格按照这样考核形式执行，如果有一半以上的实验任务没有完成，最终考核指标没有达标就需要重修，给学生一定的压力，使学生能够认真对待该环节，提高实践效率。
3 结束
总之，微机原理及应用所涉及的知识内容多而广，要求教师不断改进教学方法以提高教学质量，从而使学生具有一定的计算机硬件的开发能力和应用知识的能力，为后续课程打下良好的基础。
参考文献
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微机原理范文4
【关键词】微机原理与接口技术；教学改革；实践教学
0.引言
关于微机原理与接口设计这门课程的学习，学生需要以应用的角度出发，在理论和实践的基础上掌握微型计算机的基本组成、汇编语言程序设计、工作原理、接口电路及硬件的连接等方面，同时在一定程度上还需要具备微机应用系软件和硬件开发的能力。由此可见，应用性强、内容丰富、教与学难度大、技术更新快是该课程的特点，加之计算机技术于微型计算机系统的迅速发展，新的微机接口技术也在不断涌现，所以有必要对这门课程进行教学改革和优化，起到教学相长的目的。
1.课堂内容与结构的优化
微机原理与接口技术课程中因为概念多、接口芯片多、专有名词多导致课程内容比较抽象，学生学习起来会有一定的困难。随着高新技术的层出不穷和计算机科学的迅猛发展，微机课程的教学在基础性、前沿性、先进性方面有很高的要求，需要对课程内容中的传统内容和现代内容进行合理的协调。大学专业课程教学与职业技术培训不同，学生的专业基础和分析能力必须是教学中的重点，不能盲目追求与最新技术的讲解。在微机原理与接口技术的教学中需要遵循从熟悉基本原理和概念着手，注意引用计算机中的新技术，及时更新课程内容，保持其先进性和时代性。具体做法如下：
第一，针对课程概念多、内容枯燥的问题，在具体实施课堂内容的组织时，教师可以采取重点讲解Intel的16位微处理器8086，对于其中相对重要的知识点包括部件结构BIU架构、执行部件EU、管脚定义与作用、指令系统、汇编程序设计方法等在内的知识实行详细的讲解。由于在8086CUP讲授上的方法和内容都比较成熟，所以对基本原理和概念的引用相对比较方便，而若是采用将教学内容的讲解全面提升到32位，就会加大学习难度，很容易导致概念和技术成为没有根基的东西，学生也就很难理解微机硬件结构和接口技术发展的过程，从而难以收到好的教学效果。第二，关注计算机的新技术，将一些最新的微机技术适当的补充到教学内容中，借鉴和吸收国外计算机教材中的优秀理念。
2.课堂教学方式优化
2.1合理应用多媒体教学辅助手段
在课堂的传授中合理应用良好的教学方式和手段可以有效提高学生的学习能力和素质。在微机原理与接口的课堂教学中，大部分的内容都只是用文字进行描述和定义，学生对于这种看不见摸不着的知识很容易产生厌烦的心理，学习时大多也只是知其然而不知其所以然。对于这种现象，我们需要摒弃那种照本宣科的授课方式，合理引用多媒体技术进行教学辅助以帮助学生更有效的学习。多媒体教学中包含了文字、图形、声音、动画在内的多种形式，能让抽象知识变得具体化和形象化，对学生的记忆和理解上有很大帮助。例如，在讲授指令系统的寻址方式时，教师可以将不同的寻址方式EU、BIU等部件做成Flash课件的方式。
2.2灵活引入现代仿真技术来加强教学
目前，虚拟仪器和仿真技术已经成为了现代科学研究和技术开发中的一大利器。而将这些仿真技术灵活引入到课堂教学中，同样也能发挥很大的作用，强化了课堂教学中的实际操作能力，提高了课堂教学质量。就EMU8086仿真软件来说，它不仅能模拟真实微处理器中的每一个步骤，显示出存储器、寄存器、变量、标志寄存器、堆栈，而且能虚拟外设，如交通红绿灯、LED、微机显示器等。可以称得上是一款极佳的辅助微机原理教学的仿真软件。
2.3强化网络教学平台的应用
加强网络教学平台的应用可以打破课堂教学时间和空间上的限制，对课堂教学进行延伸。关于这一点，可以实施建立网络教室，而网络教室的建立具备三方面的优势。第一，将课堂教学中的每个课件和多媒体动画传入网络教室中，学生可以通过下载后进行课前预习和课后温习的工作。第二，在网络教室中还可以提供一些国内外课堂的优秀讲课录像和工程项目技术资料等，帮助学生轻松获取国内外相关技术知识。第三，网络教室为教师和学生提供了一个资源共享的平台，利用网上交流、网上提问、网上授课等方式能有效提高师生间的互动和交流。
3.教学实验改革与实践
一直强调微机原理与接口技术是一门实践性很强的课程，所以在实际的教学中需要根据教学内容和进度，合理安排实验教学，让理论和实践实现统一。在实验教学中，对于教学内容要结合实用性和创新性原则来进行合理的选择，让学生在熟悉基础知识和理论的基础上，分析问题和解决问题的能力也得到进一步提高。根据难度和循序渐进的原则，实验内容可以划分为验证性实验、设计性实验、创新性实验三部分。
3.1验证性实验
验证性实验的内容包含基本汇编程序设计、可编程并行接口、中断与定时等。验证性实验包括基础部分和提高部分，验证性实验不仅要求学生按照书中的要求、步骤完成实验的基础部分，还要求学生在有效完成实验基础部分的基础上作出小的改进，达到提高部分的要求。这样一来，学生通过验证性实验的学生能对微机原理和接口芯片的相关工作原理有一个更深层次的认识，既提高了学生学习的积极性，又帮助学生提高了分析问题和解决问题的能力。
3.2设计性实验
设计性实验是对验证性实验的一次深入，有利于培养学生综合运用所学知识的能力。设计性实验的内容包含D/A转换、A/D转换、键盘与显示等方面的硬件和软件设计。在设计性实验中，要求学生运用所学知识对软件编程、软硬件调试、硬件电路设计。
3.3创新设计实验
创新性设计实验是这三种实验内容中难度最大的一个，在进行实验的时候，教师需根据学生的学习能力将学生进行小组的划分，教师提供多方面的实验课题让学生自行选择，并依据每小组的实际情况下达不同的任务，并在实验的过程中，及时解决学生的疑难问题，打开学生创作思维，指导学生有效完成实验。创新性实验不仅让学生深入了解了微机系统的设计开发过程，而且还培养了学生的团结协作能力和创新能力。
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微机原理范文5
关键词：微机原理；接口技术；Proteus；虚拟仿真
“微型计算机原理与接口技术”作为计算机专业基础课程之一，其重要性越来越突出。“微型计算机原理与接口技术”主要内容是微型计算机的基本工作原理、系统的组成、接口技术和基本的汇编语言程序设计知识。
随着微接口技术的发展，接口已经成为直接影响计算机推广的关键。嵌入式产品的开发与应用中的硬件方面是微机接口电路开发与应用的重要内容，因而微机接口技术是本专业大学生必须掌握的基本技能。学生应采用理论与实践相结合的方法，在理论指导下，加强动手实验，在实践中巩固理论，进而全面掌握微机接口理论，并掌握实际应用开发能力。
一、Proteus软件介绍
Proteus仿真软件是系统设计与仿真平台，它包含2个软件包，ARES是布线编辑软件包，ISIS是原理图编辑与仿真软件包。Proteus对8086 CPU及相关接口芯片提供了支持。电路仿真和原理图设计两个功能模块是“微型计算机原理与接口技术”教学和实验仿真中的主要内容。Proteus软件有丰富的器件库，超过27000种元器件，它的原理图设计功能非常强。Proteus软件具有智能化的器件搜索和连线功能，因而提高了使用效率。Proteus软件具有完善的电路仿真功能，有很多的激励源，例如直流、正弦、指数信号以及大量的虚拟仪器。线路上变化的信号可以用图形的方式实时显示，可以分析电路的多项指标。
二、Proteus软件在教学中的应用
1.仿真方法
Proteus软件运行ISIS后，进入软件的主界面。首先要设置view图形界面的大小和system下的颜色、捕捉对齐等项目。
Proteus软件的仪表资源有图形显示功能，它的功能与示波器类似。Proteus的元件资源有数字和模拟、交流和直流等。Proteus的调试手段有系统总体效果和分步调试。
2.仿真实例
由微处理器组成的微型计算机，一般包括CPU系统、存储器、定时电路、I/O接口电路以及连接各部分的系统总线等几大部分。而CPU系统除了核心器件微处理器之外，还应有保证CPU正常运行及与存储器和I/O接口相匹配的各种芯片，如时钟发生器、总线驱动和控制器、地址锁存器，数据收发器及系统等待控制电路等。8255的数据总线连接到CPU的AD0～AD7引脚，进行CPU和8255之间的数据交换。用CPU的A1连接到8255的A0，CPU的A2连接到8255的A1，实现8255内容寄存器的选择。8255的A口低4位作为键盘的行信号，同时A口低4位作为4个8段数码管的位选择线，8255的B口8位连接8段德牍艿8位段信号，8255的C口低4位连接键盘的列信号。按键信息传送到8255，然后通过8255送到CPU，CPU将收到的按键信息传送到8255，再通过8255传送到8段数码管上显示。硬件原理图及仿真结果如图1所示。软件的实现思路是对8255的A口进行读取操作，读取键盘的按键信息，将读到的信息进行判断，识别按键值；然后根据键值输出8段数码管的字形码到8255的B口，按键值就在8段数码管上显示出来。通过引入仿真软件，教师可以带领学生真正理解8255的功能以及具体的编程和使用方法。
三、结语
Proteus能实现的仿真内容比较丰富，有8086系统中的内存、I/O接口芯片与CPU的连接等内容。在教学过程中引入Proteus，可以帮助学生理解CPU以及各类接口芯片的功能，学习各类接口的硬件连接和软件编程；可以显著提高课堂的教学效果，帮助学生理解相关内容。笔者建议学生自学Proteus的相关知识，并扩展应用到单片机等内容的学习中。Proteus不仅可以用于学习时的仿真，在真正的产品设计中也可以用来设计和仿真。在教学中引入Proteus软件，不仅提高了课堂教学效率，也为学生将来从事相关的设计工作打下了基础。
参考文献：
[1]吉向东，李新鄂.基于Proteus的微机原理实验仿真[J].信息技术，2010（2）：36-39.
微机原理范文6
摘要：本文根据笔者的亲身体验，结合实际具体分析了给数学系学生讲授微机原理课程的指导思想、技术特点、知识结构以及所遇到的问题和解决方法，系统阐述了学习该课程的重要意义。
关键词：微机原理；教学大纲；实验；成绩
中图分类号：G642
文献标识码：B
1引言
2006年春，我校数学科学学院领导面对本科生就业形式的严峻局面，系统分析了本科生就业之愈演愈烈的市场化趋势，同时响应学生对学习计算机知识的强烈要求，决定开设“微机原理”选修课，计划安排54学时，笔者担任主讲教师。
一般认为，“微机原理”的前导课程是：“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”。而数学专业的学生完全没有接受过这些课程的训练，为此，笔者经过寒假期间一个月的精心策划，拟订了一套教学大纲。但要在54个学时完成教学任务，尤其是针对这些没有经过专业电子技术训练的授课对象，必须要有严格的教学计划和周到的实验准备。限于经费和实验场地，笔者申请购买了两套清华大学科教仪器厂生产的TPC2003A实验设备，一套用于课堂演示实验，一套用于兴趣小组课后实验练习。
18周教学(每周3学时)完成过后，选修该课程的近40名学生的考试通过率超过了85%，教师得到的由学生参与的教学质量评估分数达到86.9分，获得绝大多数学生的认可。更可喜的是，董建强同学的毕业设计“北京市花园桥路通灯设计”运用计算机工作原理和接口技术，结合线性优化理论，成功编写了汇编语言程序，并在TPC2003A演示实现，在众多毕业生中脱颖而出，经专家评审，被评为校级优秀毕业设计。
2教学指导思想的确立
目前还没有专门为数学专业编写的“微机原理”教材，当然也无此必要。教学的关键取决于授课教师的理论素养、知识结构、教学指导思想和课堂授课经验。笔者曾长期担任数学专业的“C语言程序设计”和“数据结构”的教学工作，深感学生计算机基本知识的匮乏。譬如对变量的理解长期局限于逻辑符号，对存储空间没有意识，难以建立牢固的指针概念，“数据结构”所确立的数据存储模式不能形成物理概念，缺乏基本的计算机思维；同时，对文件的访问技术也无法深入到物理层面，至于键盘访问等接口技术更是难以贯彻。致使授课教师不得不花费大量时间为学生建立计算机的物理操作观念，势必延误正常教学工作的顺利进行。因而导致“C语言程序设计”课程由原来的54学时扩展为72学时，但依然未能从根本上解决问题。
鉴于以上原因，笔者将“微机原理”课程教学的基本指导思想定位为：以培养数学专业学生的计算机修养为主旨，把握计算机各个逻辑模块的总线结构，建立数据存储的物理观念，了解数据运算的物理流程，确立CPU和存储器的核心地位，解决基本的数据输入输出问题。
长期以来，从事“微机原理”教学工作的教师有意无意地坚守着这样一个观念：学习“微机原理”课程的目的是让学生掌握计算机的硬件组织原理，为将来从事计算机硬件的设计工作打下坚实的基础。从教材编写到课堂教学以及实验操作过程，这个观念牢牢地占据着统治地位。不光是教师讲课辛苦，就是学生也不堪重负。在这个观念的主导下，很多信息工程类的非硬件专业开始压缩甚至砍掉这门重要的计算机基础课程，偏向于软件编程。如前所述，在传统的教学观念里，一个专业要开设这门课程，就要另外开设三门以上的前导课程，不但占用大量的教学资源，而且短时期似乎看不到什么效果。致使许多专业陷入非常难堪的境地，而“微机原理”则变成了专业教学课程中的鸡肋。
导致以上尴尬局面的根本原因，就是忽略了“微机原理”在培养学生计算机修养上的重要作用。程序设计尤其是基于面向对象的现代程序设计技术要求学生必须深入理解计算机的物理工作流程，在进程管理、输入输出管理、文件管理以及CPU的使用技术上，如果没有底层知识，是无法基于现有的操作系统编写出健壮、高效的应用程序。
3授课大纲的拟订与教学实践
教学大纲是在明确的教学指导思想的基础上完成的。首先，建立总线结构思想。这是从通信角度把握计算机各个逻辑模块统一协调工作的整体操作思路。总线结构确定计算机的基本组成原则，建立各种总线类型的分工，使计算机的各个模块形成一个有机整体。总线结构必然存在竞争冒险，为了规避信号冲突，必须考虑优先级问题。通过总线结构的深入讲解，使学生对计算机产生整体概念，突显系统分析思维，避免在后续课程中陷入先入为主，无法建立计算机系统思维的混乱局面。但总线结构的教学重点放在总线分类和相互关系上，旨在把握计算机整体结构，认识到CPU、存储器、I/O接口等在通信关系上的统一性和操作上的一致性。对总线控制的CPU控制和DMA控制只做技术性介绍。使学生理解CPU为什么要放弃对总线的控制权以及DMA控制器存在的意义。当然，课程一开始就讲解总线结构会使许多同行难以接受，因为大多数教材将这一部分内容放在整个课程的后三分之一。然而，从培养学生的计算机修养、建立计算机思维的角度考虑，放到第一部分讲解是符合知识的建立过程的，那就是先规划整体，再分块创建，形成一棵完整的关于计算机结构的知识树，总线结构正是这棵树的根。
其次，笔者在教学过程中着重确立了CPU和存储器的核心地位。深入讲解CPU与存储器是一个不可分割的整体，是一切算法实现的核心。重点放在CPU和存储器的相互关系的讲解上，决不过多地纠缠时序过程。在物理实体上形成一个较高的抽象，使CPU和存储器的讲解保持在同一个授课层面上，而不是象传统教材中将两者远远分离，比如某著名教材《微型计算机技术及应用》将处理器放在第2章，而存储器放在第12章，这也是传统的授课方案，强调“按部就班”。然而笔者在具体教学过程中注重于CPU和存储器的逻辑结构。对于前者，是以ALU为中心的寄存器的集合，实现一个基本算法单元；对于后者，深入讲解物理地址和逻辑地址的关系，充分建立寻址空间的概念。笔者始终以1MB的存储空间为例，务必使学生明白CPU的基本寻址方案，让学生理解一个复杂的算法的实现不单是依靠CPU自身，而是与数据的存储策略密切相关的。这样，不但为“C语言程序设计”课程的指针变量的建立埋下伏笔，也为“数据结构”课程的深入理解奠定思想基础。
再次，将系统指令和汇编语言紧密结合，既强调助记符观念又综合语言体系。尤其是在建立变量概念的时候，紧密结合存储单元，体现数据的物理性的一面。学生对变量理解的深度将直接影响到对后续课程的学习，特别是“C语言程序设计”。如果学生的理解仅限于逻辑符号层次上，或者对数据的认识没有物理概念，就无法灵活使用变量，在算法实现上往往陷入绝境，必然阻碍计算机素养的提高。因此，笔者结合汇编语言实例，既深入探讨变量的地址寻址本质，又强调变量的空间属性，使学生意识到，在计算机内部，变量只是CPU获得数据的一种方法，程序通过对变量的引用而实现数据的运算，与数学上的变量概念有着本质的区别。程序中的变量既封装了地址，又封装了操作类型。关于数据类型，在系统指令的讲解中就已经深入贯彻，使学生明白，数据类型的规划实际上是数据存储和CPU运算的特点决定的，必须在程序设计中严格划分，否则CPU将混淆指令，在数据获取上也会出现错误。这里要着重区分二进制数值与ASCII码字符的差异。根据以往的授课经验，多数学生不能正确认识ASCII的作用。笔者曾在为数学专业研究生补习C语言知识的时候，问及ASCII中英文Interchange的交换双方各是谁？是谁与谁的交换？竟无人知晓，学生的计算机修养之低下可见一斑。显然，对数据类型概念的这种原理性解释，对学生掌握各种高级语言有着指导性的意义。不过，笔者并没有花太多时间讲解汇编语言的程序设计，而是通过例题和演示实验加强学生对程序概念的理解。因此，笔者在大纲中并不要求学生掌握汇编语言的程序设计，只要求能读懂一般难度的汇编程序，初步建立结构化程序思想。这在系统指令中也有所体现，过于复杂的运算指令以及不常用的条件控制指令等完全摈弃不讲。在一般教材中所介绍的指令集合，只选择其中一个不大的子集，倘若在汇编程序中涉及到了没有学习过的指令，就临时介绍。总之，讲授过程紧紧围绕“培养学生计算机素养”这个主题，并不要求学生会编写复杂的汇编语言程序，不过多纠缠指令是本大纲的一个基本特点。
最后，是输入、输出接口芯片和中断技术的运用。接口在计算机中之所以存在的一个基本理由，就是外部设备如何实现对计算机主机(CPU和存储器)的数据输入和输出。归根结底，一切被处理的数据都来源于外设，也最终归口于外设。限于学时，笔者仅讲解了三个基本芯片：并行接口8255A，串行通信接口8251A，以及定时器8253。对于8255A芯片，重点介绍了方式0和方式1两种工作模式；对于8251A，也只着重介绍了异步通信模式；而对于8253，只强调了中断触发脉冲的作用和典型波形的生成功能。对中断控制器仅做简单介绍，旨在阐明中断的优先级处理过程，重点放在理解中断操作在计算机输入、输出的重要意义。具体讲解的过程，完全依赖实例和演示实验，更多地阐述各芯片寄存器的作用及CPU对芯片和寄存器的寻址方法，并对比与存储器寻址的不同之处。通过介绍输入、输出指令完成芯片功能的初始化，让学生理解芯片工作的“可编程性”。同时，也让学生认识到计算机的输入、输出相对于算法而言是一个完全独立的部分。另外再介绍芯片地址在操作系统中被名称化，通过专有名称寻址外设是基于操作系统程序编写的一般性原则，并结合C语言的键盘和显示器访问来说明接口在高级语言体系中的运用过程。
4实验问题
“微机原理”是一门实验性极强的课程，在数学专业，不可能建立专有的实验机房，而且也不能过高估计学生的动手能力。但学生在“大学物理”课程中已经有了一定的实践经验，多数学生在中学做过电路的实验，可以较顺利理解电平概念。由于学时的限制，笔者普遍采用了演示实验或利用FLASH技术将实验过程投影到屏幕，对学生理解数据的物理存在和CPU对数据的寻址及简单运算过程具有很大的帮助作用。集体实验的参与过程非常少，只是在汇编语言的讲解过程中采用，利用宏汇编系统环境和Debug技术加深学生使用存储器的能力，巩固对变量的各项属性的理解。
除了以演示实验为主之外，在学生中组织兴趣小组，教师利用业余时间指导那些对计算机有强烈爱好的学生做接口实验。结果发现，这部分学生迅速成为了“微机原理”课程学习的骨干力量，并带动了整个班级的学习积极性，个别同学表现出了超强的实验动手能力，较高水平地完成了各个实验项目，董建强同学就是其中较为突出的一个。他在后来的毕业设计中对北京市花园桥路口的交通流量建立了合理的数学模型，结合并行接口知识，成功编写了汇编语言源程序，并取得了优异的成绩。兴趣小组的另外一位同学李冬松，毕业后顺利进入了某著名电话公司的北京研究所，从事英汉电子词典的底层编程工作，据他后来说，“微机原理”的硬件知识是他战胜众多竞争对手的法宝。由于没有有效的课时分配，他们都是利用暑假完成了全部实验内容。
5成绩考核
成绩考核是整个教学过程中重要的一环。虽然注重平时成绩，但期末考试成绩依然占了相当大的比重。考试内容完全贯彻教学指导思想，集中考察学生对数据存在的物理概念及其CPU寻址的理解程度，强调变量的类型定义及引用，包括一些基础算法的结构化理念，输入、输出的基本过程和中断概念。从试题类型而言，选择题、判断题和程序填空占了70%，简答题和接口设计占30%。既强调概念理解又涉及实际应用，但放弃了时序、硬件组织、外部设备等内容的考核，围绕大纲和教学内容，注重计算机的逻辑思维，而不是细微的电平化的数据传输过程。物理组成为逻辑服务，不陷入到物理细节，而注重逻辑的物理化是笔者的基本教学思路，也是成绩考核的基本方针。
参考文献
[1] 钱晓捷. 汇编语言程序设计(第二版)[M]. 北京:电子工业出版社,2003.
