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微機原理范文1
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)07-0074-03
0 引 言
微機原理及應用和單片機原理及應用是現今大多數院校自動化、電氣自動化等信息工程類專業的重要課程。微機原理偏向于原理性的介紹，涉及的實驗比較簡單；而單片機則更偏向于應用性，涉及的實驗較多。這兩門課程的實驗過程及使用的芯片及編程的的方式非常類似。大多數院校選擇先開設微機原理的課程，在隨后的一個學期開設單片機的課程。這樣的選擇在邏輯上沒有錯誤，可畢竟這兩門課程有很大的相似之處，但又有各自的特點。微機原理和單片機的內容既相關又有明顯的區別，前后開課會使得學生可能產生忘了前面、記不住后面的感覺，同時兩門課的相似點又使得學生區分不清，對內容產生混淆。而實驗的環節，用的實驗箱不同，雖然芯片不同，學生也僅僅為做而做。在實際教學中，會經常碰到學生提出“微機原理的匯編語言編程要分段(segment)，而單片機的匯編語言編程為何不分段”、“微機原理課里的標志寄存器有16位，為什么單片機里才有8位”等問題。此外，這兩門課一般都由同一位教師講授，教師備課時不由得對比著備課，在教學中自然把兩門課相關知識點進行描述或比較，使得單一門課程的教學時間無形中被占用。對此，以筆者實際的教學經驗，現對這兩門課程的教學改革進行一些探討。
1 課程改革思路
微機原理及應用課程主要是幫助學生理解計算機的原理和結構，通過學習，使學生熟悉一款比較經典的CPU和以該CPU為中心的總線、存儲器存儲過程等數據處理以及用匯編語言編寫程序的方法；同時，還涉及了諸如8255、8259A等一些芯片的運用及接口編程知識，微機原理及應用偏向于原理性的闡述。而單片機原理及應用課程主要是針對某類型已經非常成熟的單片機型號，幫助學生學會如何使用單片微型機以及針對實現不同的功能進行編程的知識，該課程更偏向于應用。
這兩門課程的內容既有很大交叉，又有各自的特點：微機原理及應用理論更系統，單片機應用性更強。獨立開設兩門課程，不可避免地會出現知識點的重復和各自重點的缺失。由此，針對這兩門課程授課過程中的不足，筆者有了對這兩門課程進行改革的想法。即：同步開課，結合實際教授理論內容，合理分配實驗學時等。
2 教學方面
2.1 教學內容
在理論教學方面，筆者對微機原理和單片機的教學內容進行了整合。微機原理基于馮·諾依曼結構，這種理論更易于學生了解計算機體系和計算機系統的工作方式；單片機本質上也是計算機系統，只是性能弱，功能單一。因此，在理論講課過程中，應該以微機原理為主，同時針對微機原理和單片機的明顯不同，比如同是45H，在微機原理中是立即數，在單片機中是存儲的地址等，在這方面加以重點講解。微機原理的內容較多，涉及面廣，如果對知識點面面俱到，不僅時間不夠，而且學生的學習積極性肯定不高。單片機原理課程主要基于80C51單片機進行講解，并介紹單片機的特點、在片資源、匯編語言編程、片內接口及中斷、通信及A/D、D/A轉換等。在這當中，肯定會遇到一些和微機原理相沖突的地方，不論講解與否，勢必會影響到后續課程講授的連貫和流暢，因此，必須要對相關內容進行取舍。
微機原理范文2
關鍵詞：微機原理與接口技術；教學改革；實驗教學
微機原理與接口技術是高等學校電子信息類專業的主干本科專業課程。該課的教學目的是，通過本課程的學習，學生從應用的角度出發，在理論和實踐的基礎上掌握微型計算機的基本組成、工作原理、匯編語言程序設計、接口電路及硬件的連接，建立系統的整體概念，具有微機應用系統軟、硬件開發的初步能力[1]。可見，課程內容兼顧了硬件和軟件兩方面的特點，具有涉及的知識面廣、實踐性強的特點，而且隨著當代信息科學技術的發展和社會對人才要求的提高，各種新型的微型計算機技術和虛擬仿真和設計技術大量使用[2-4]，所以有必要對這門課程進行教學改革和優化[5-7]，達到教學相長的目的。
1課程內容與結構優化
微機原理與接口技術課程以高級語言程序設計、數字/模擬電子技術為前級課程，概念多、專有名詞多、接口芯片多，學生普遍反映課程內容抽象，學起來較困難，從而失去了學習的信心，教學效果不理想。但是該課程是后續課程，如單片機技術、可編程控制器原理及應用、DSP原理及應用、嵌入式系統設計、計算機控制技術等課程學習的重要基礎，具有重要的地位，如圖1所示。因此，對該課程的教學內容和結構進行優化具有很大意義。
計算機科學發展迅猛，新技術層出不窮，從八十年代初的8位機Z80模型機到現在的Pentium系列模型機或高端嵌入式技術，相應地，微機課程的教學對基礎性、先進性和前沿性都有很高的要求，要求對傳統和現代的內容進行協調。
大學專業課程教學不同于職業技術培訓[8]，必須強調培養學生的專業基礎和分析能力，為進一步的深造作應有的準備，而不能盲目追求最新或最實用技術的講解介紹。因此，微機原理教學內容組織的指導思想是：從熟悉基本原理、基本概念入手，培養學生的分析和擴展能力，在保證基礎的前提下，注意引入計算機發展中涌現的新技術，科學合理地更新課程內容，保持先進性和時代性。
首先，由于這門課程概念多、比較抽象、內容相對枯燥，在具體課程內容組織中，教師仍舊以Intel的16位微處理器8086為主，詳細講解其執行部件EU和總線接口部件BIU架構、管腳定義與作用、各種總線操作時序、指令系統和匯編程序設計方法。在I/O接口部分，則以并行接口、串行接口和定時器/計數器接口為例，教師重點講解I/O接口的基本原理及典型電路。因為以8086 CPU為核心的講授在內容和方法上都比較成熟，有利于基本概念和基本原理的引入介紹。教學實踐證明，如果一下子將教學內容全面提升到32位，如Pentium系列微機，則很多概念和技術成了沒有根基的東西，學生糾纏于高端CPU的技術細節中，無法理解和領會微機硬件結構和接口技術發展的過程，學習起來難度太大，無法達到應有的教學效果。
其次，在教學內容中適當地補充最新的微機技術，并保持對國外原版計算機系列優秀教材的關注，主動學習和消化吸收其先進的技術和方法，將之引入課程教學中。例如，筆者在教學中將ARM32位嵌入式芯片的開發技術引入到課程內容講解中，使大學的課程教學能和現階段主流項目研發中使用的技術相銜接，開闊了學生的視野，也為學生走出課堂、適應社會技術發展作準備。
2課堂教學方式優化
2.1靈活應用多媒體教學輔助手段
在教學中，良好的教學方式和手段是通過課程內容傳授培養學生能力和素質的保證。在微機原理課堂教學中，相當多的內容只是用文字描述和定義，其對象看不見、摸不著，學生普遍感覺比較抽象和枯燥，只知其然不知其所以然。因此，必須要摒棄傳統照本宣科的講授方法，通過多媒體輔助教學手段的靈活應用加以改變。多媒體技術是先進的計算機技術與視頻、音頻和通信等技術融為一體而形成的新技術。通過使用多媒體教學手段，把文字、圖形、聲音、動畫等媒體形式有機地組合在一起，抽象知識具體化和形象化，可以有效加強學生的理解和記憶。
例如，在講授指令系統的尋址方式時，教師可以把執行部件EU、接口部件BIU和存儲器等部件執行不同尋址方式指令的變化，做成Flash課件演示。讓學生清楚地了解指令執行過程中EU、BIU中的寄存器等部件以及存儲器存儲單元中內容的變化，并理解各部件之間的構造、功能和指令執行過程中的互相配合過程。這樣一來，學生通過感性的認識，可以記得更加牢靠。
2.2引入現代仿真技術加強教學
隨著計算機技術的發展，虛擬儀器和仿真技術已經成為現代科學研究和技術開發的利器。同樣，將這些現代仿真技術引入課堂教學中，彌補課堂教學中只有枯燥講解而缺乏實際操作環境的不足，可以大大提高教學質量。
例如，EMU8086仿真軟件可以很好地輔助課堂教學。EMU8086是基于8086 CPU的仿真軟件，與8086的功能十分相近，其內部集成了匯編程序編輯器、匯編器、連接器、參考資料、例程、學習指南和虛擬硬件等。它能模擬真實微處理器的每一步驟，并顯示內部寄存器、存儲器、堆棧、變量和標志寄存器，而且其中任何一個數值都可通過鼠標雙擊來改變。同時，它還虛擬了微機顯示器、交通紅綠燈、直流步進電機、LED等外設，因此是一款可以很好地輔助微機原理教學的仿真軟件。圖2所示是筆者將EMU8086用于輔助匯編語言程序設計教學的例子。由圖可知，程序可以單步執行或全速執行，每步執行過程中，各寄存器內容變化一目了然，學生可以設置觀察窗口觀察變量與堆棧變化等。其他的仿真軟件有Proteus等。
2.3加強網絡教學平臺的應用
為了延伸課堂教學，打破課堂教學時間和空間的限制，筆者將網絡技術的發展引入微機原理課程的教學中，建立了網絡教室。課堂教學的每個課件和多媒體動畫都會上傳到網絡教室中，學生可以在課前下載預習，提高課堂的參與度。同時，網絡教室也提供工程項目技術資料、課外擴展閱讀材料以及其他相關英文資源、國外著名高校的課堂講課錄像等，學生在這里可以獲取原汁原味的國外相關技術知識。網絡教室不僅提供了一個資源共享的網絡平臺，還可以使老師和學生突破時空局限，通過網上授課、網上提問、網上作答甚至網上實驗和網上考試等，更大程度地提高學生與老師交流的便利性。
3實踐教學環節優化
3.1上機實習和操作實驗結合，增加設計性實驗
如前所述，微機原理與接口技術是實踐性和操作性很強的課程，實驗環節是課程教學的重要方面。筆者根據教學實際需要，把實驗劃分成上機實習和操作實驗兩部分。
上機實習是理論課程的上機作業，主要針對指令系統和匯編語言程序設計的學習。由淺入深地分為驗證性題目和設計性題目。在教學實踐中，筆者要求學生在個人電腦上安裝EMU8086仿真軟件，進行程序的編制和調試，并最終提交上機實習報告。
操作實驗需要到實驗室進行，實驗內容也是由淺入深地分為I/O接口基礎實驗和設計性綜合實驗兩部分。主要針對微機I/O接口的學習和系統綜合設計能力培養。I/O接口基礎實驗是為了鞏固學生對基礎理論知識的理解，并培養學生基本的實驗操作技能和方法；設計性綜合實驗是以某一設計目標為導向的開放性設計題目，學生也可以在教師的指導下自擬設計性實驗題目。
以前的微機原理實驗教學都是在設定好的條件和環境下進行驗證性實驗，學生學習的積極性和創造力都沒有得到發揮。筆者進行實踐教學環節的優化，將上機實習和操作實驗靈活結合，有效地協調教學內容多和教學學時數逐步減少的矛盾，有利于學生課后的學習思考、鞏固加深。而且設計性實驗的開出可以鍛煉學生的綜合程序設計能力和綜合創新能力。
3.2先進虛擬仿真技術在實驗中的應用
根據實際教學經驗，在操作實驗中，因為實驗時間較短，學生沒有充分時間對一些異?，F象或程序預期輸出和實際輸出不相符的情況進行仔細觀測、研究和試驗，只得草草收兵?；蛴捎趯嶒炘O備的大部分連線已經固定，學生實際連線操作較少或較簡單，實驗未能使學生對理論課程內容有深刻的感性理解。甚至由于實驗設備接口的頻繁插拔，造成設備的損壞而一時難以修復，導致實驗無法繼續進行。
因此，我們在課程教學，特別是實驗教學中引入了先進的虛擬儀器仿真技術-Proteus，來彌補實驗室實驗的缺陷，增加實驗的靈活性，加深學生對課程內容的理解。
Proteus是一款嵌入式系統設計和仿真軟件，可以分析、仿真各種模擬器件和集成電路，同時提供示波器、邏輯分析儀、信號發生器等虛擬儀器儀表。在Proteus7.5SP3版本中，已經開始提供對8086芯片及相關接口的支持，可以用于微機原理實驗教學的虛擬仿真。圖3給出了一個利用8086 CPU、8255A，8251A和8253A進行綜合設計的仿真原理圖，加上相應匯編程序，則可實現計算器的仿真。
同樣地，我們可以利用Proteus實現微機原理實驗教學中的內存擴展、并行接口、串行接口、A/D和D/A轉換、中斷等實驗。同時，也可以利用Proteus仿真軟件進行開放性實驗的設計，提高學生的綜合知識應用能力。
4結論
從實際教學效果來看，通過從課程內容與結構的優化、課堂教學方式的優化和實踐教學環節的優化三個方面對微機原理與接口技術課程進行改革后，學生學習的積極主動性有了明顯提高，課堂氣氛活躍，參與度高。對相關后續課程和設計的跟蹤調查也表明，學生在此課程中普遍提高了知識綜合和設計能力。
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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)
微機原理范文3
論文關鍵詞：微機原理及應用,教學改革
1 理論教學改革
該課程主要介紹計算機中微處理器的工作原理、匯編語言和接口技術，課程設計的內容多而廣，而幾年幾次調整對微機原理理論課時的壓縮，要求在有限的時間內上好一堂課，突出課程的重點、講清課程的難點、保證教學質量，是擺在教師面前的一個重要課題。
1.1注重知識的前沿性
8086/8086微處理器及其體系結構，為實施16位微機為主、32位微機為輔的教學體系，兼顧基礎性和先進性、前沿性要求，應對教學內容進行科學合理的安排。但對當今新型的微處理器也作了很好的介紹，盡管PC機 的存儲容量已經成幾何級數增加，外設也越來越豐富，但它們的基本存儲單元的工作原理并沒有變，構成存儲器的原理沒有變，存儲器與CPU的接口原理和方法也沒有變，PC機與外設的接口方法沒有變，中斷的工作原理和處理方法亦沒有變，因此，在教材講解過程中仍然以16位為主。采用對比法介紹32位微處理器的區別，比如80386芯片中的保護虛地址方式，在80486以上芯片中增加的數字協處理器指令等。
1.2合理調整教學內容
我校開設本課程的專業有計算機科學與技術、測量控制與自動化、機械工程和材料工程4個專業。不同專業教學大綱課時的安排也是不相同的通常一個老師要同時授課2不同專業的學生，要求合理安排教學內容。例如：對于機械工程和材料工程的學生要加強指令系統和匯編語言程序設計方法（模塊化程序設計技術）的學習。針對測量控制與自動化和計算機專業的學生這部分內容在前序課程匯編語言有詳細介紹，可與相關課程的教師溝通，劃分好各課程的邊界關系，以減少重復。本課程中可將此部分內容壓縮講解其重點，引導學生去回憶或者復習。測量控制與自動化同時也要加強對數模轉換和模數轉換的學習。
1.3 采用多種教學方法
形象、生動的比喻有助于學生對枯燥、抽象內容的理解；微機原理的概念抽象，學生難以理解。我們可以考慮把這些概念和現實中的事情聯系起來，用現實的事例來比喻那些枯燥的概念，讓學生較輕松的接受。例如：中斷的概念書本上介紹了很長一段。學生一看就覺得繁瑣，那我們就可以去比如上課時突然有個電話。那上課這段時間是我們正在完成的一個事件，在上課途中來個電話，那么如果接了電話這個事件，說明產生了中斷，如果沒有接電話，說明不響應這個中斷時間。也就是說電話這個事件它必須是個緊急的電話。也就是它的優先級要高于我們正在上課的這個事件，否則不響應。
歸納法、對比法等把復雜、枯燥的問題簡單化、形象化，使學生容易接受新知識。在認真分析后面幾章有關接口技術的介紹，主要是對芯片的學習，涉及的芯片有8237、8259、8255、8253等等，芯片種類繁多，很容易讓學生覺得枯燥乏味、抽象難學，于是就會有避重就輕的畏難情緒。因此要注意各種芯片的歸納，可以有效的將各種知識點串起來。芯片的學習只要芯片內部寄存器的組成、外部引腳功能、芯片的初始化編程三方面的內容，在介紹各芯片時都可以采用“兩側分析法”。因為接口芯片的處于CPU和外設之間。與CPU連接即是和系統的三大總線來分析它的引腳功能，和外設的連接是區分與它們的功能的不同。其次要采用新舊知識對比法，例如：我們要求掌握的芯片有8237A.這種芯片的學習可以參考CPU的學習加以對比，這是因為它們都可以成為系統的主控制，控制系統總線，所以在8237學習時會介紹它的引腳功能、工作時序都和CPU類比記憶。
2 實驗教學改革
微機原理及應用實驗包括兩部分：軟件實驗通過編寫程序、上機調試、運行的過程，來提高學生程序閱讀和編寫的能力；硬件實驗主要是通過對接口芯片的編程控制，來培養學生硬件設計和接口程序編寫的能力．通過實驗可以加強學生對理論知識的理解，提高學生的動手和綜合運用能力。
2.1精選實驗項目、合理設置實驗內容
長期以來《微機原理及應用》課程的實驗是以驗證型為主的。實驗課時，教師統一講解，學生按實驗指導書的步驟按部就班地完成實驗，實驗指導書上有詳細的電路連接圖和編寫程序，有些學生就直接按照書本的程序編寫、調試，沒有對實驗進行分析。這樣雖然能保證學生完成實驗，但無法充分調動學生的學習積極行，不能使學生理解實驗中的真正內涵，很難綜合應用所學知識，抑制了學生創新思維、創新意識和創新能力。因此采取由淺入深、由簡到繁的步驟實現理論知識傳授到實際應用、綜合能力逐步提高的過程轉變。例如：中斷實驗要求每次響應外部中斷IRQ7時，顯示字符7，中斷10次后程序退出。這個實驗的核心就讓學生學會中斷向量的裝入以及學會屏蔽和開放中斷的程序編寫；在此可以將書本上給出的題目加以改動，將響應中斷變為IRQ6，顯示字符6，中斷5次退出，這時學生不再盲目的按照書本程序來做，將會認真去思考如何編寫改動后的題目，進行程序設計，從而達到對獨立應用知識能力的培養。
2.2創建開放性實驗環境
為了提高學生綜合設計實驗，解決實踐教學時間短這一難題，我校嘗試創建開放性實驗環境，提高學生的創新意識。實驗室一般是在課程快要結束時安排實驗教學，在前面半學期和期末結束的幾周實驗室都是空閑的，可以用來建立開放性的實驗，允許各個專業、年級的學生結合課程學習及自己的專業特點、時間安排或興趣愛好提出實驗題目、設計實驗方案或實驗構想，并可在一個較寬松的實驗環境和時間內完成，實驗室全天開放，供學生自由選擇實驗時間，這就彌補了理論教學與實踐教學爭時間的問題。設置這樣的實驗環境和條件，有利于培養學生主動學習的能力和創新能力。讓學生根據自己的能力、興趣自己動手連接硬件，編寫一些自己喜愛的模擬實用程序，如電子發生器實驗、模擬報警系統的中斷控制器實驗、模擬交通紅綠燈的定時器實驗等。以充分激發學生的創新潛力。
2.3實驗成績的考核
對實踐教學的每一環節都應該制定詳細的教學目標、任務和考核方式。目前，在我院教師中存在的普遍現象就是以實驗報告的成績作為最終實驗成績。這樣的考核方式導致很多學生缺乏實踐的積極性，來到課堂的不積極主動，沒來做實驗的交了報告也能過關，因此，實踐一直處于一個不被學生重視的位置。例如，在每一實踐教學環節，做出如下考核形式：編寫出正確的程序占60%；實驗報告占30%；平時表現及出勤占10%；并且每次實驗嚴格按照這樣考核形式執行，如果有一半以上的實驗任務沒有完成，最終考核指標沒有達標就需要重修，給學生一定的壓力，使學生能夠認真對待該環節，提高實踐效率。
3 結束
總之，微機原理及應用所涉及的知識內容多而廣，要求教師不斷改進教學方法以提高教學質量，從而使學生具有一定的計算機硬件的開發能力和應用知識的能力，為后續課程打下良好的基礎。
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微機原理范文4
【關鍵詞】微機原理與接口技術；教學改革；實踐教學
0.引言
關于微機原理與接口設計這門課程的學習，學生需要以應用的角度出發，在理論和實踐的基礎上掌握微型計算機的基本組成、匯編語言程序設計、工作原理、接口電路及硬件的連接等方面，同時在一定程度上還需要具備微機應用系軟件和硬件開發的能力。由此可見，應用性強、內容豐富、教與學難度大、技術更新快是該課程的特點，加之計算機技術于微型計算機系統的迅速發展，新的微機接口技術也在不斷涌現，所以有必要對這門課程進行教學改革和優化，起到教學相長的目的。
1.課堂內容與結構的優化
微機原理與接口技術課程中因為概念多、接口芯片多、專有名詞多導致課程內容比較抽象，學生學習起來會有一定的困難。隨著高新技術的層出不窮和計算機科學的迅猛發展，微機課程的教學在基礎性、前沿性、先進性方面有很高的要求，需要對課程內容中的傳統內容和現代內容進行合理的協調。大學專業課程教學與職業技術培訓不同，學生的專業基礎和分析能力必須是教學中的重點，不能盲目追求與最新技術的講解。在微機原理與接口技術的教學中需要遵循從熟悉基本原理和概念著手，注意引用計算機中的新技術，及時更新課程內容，保持其先進性和時代性。具體做法如下：
第一，針對課程概念多、內容枯燥的問題，在具體實施課堂內容的組織時，教師可以采取重點講解Intel的16位微處理器8086，對于其中相對重要的知識點包括部件結構BIU架構、執行部件EU、管腳定義與作用、指令系統、匯編程序設計方法等在內的知識實行詳細的講解。由于在8086CUP講授上的方法和內容都比較成熟，所以對基本原理和概念的引用相對比較方便，而若是采用將教學內容的講解全面提升到32位，就會加大學習難度，很容易導致概念和技術成為沒有根基的東西，學生也就很難理解微機硬件結構和接口技術發展的過程，從而難以收到好的教學效果。第二，關注計算機的新技術，將一些最新的微機技術適當的補充到教學內容中，借鑒和吸收國外計算機教材中的優秀理念。
2.課堂教學方式優化
2.1合理應用多媒體教學輔助手段
在課堂的傳授中合理應用良好的教學方式和手段可以有效提高學生的學習能力和素質。在微機原理與接口的課堂教學中，大部分的內容都只是用文字進行描述和定義，學生對于這種看不見摸不著的知識很容易產生厭煩的心理，學習時大多也只是知其然而不知其所以然。對于這種現象，我們需要摒棄那種照本宣科的授課方式，合理引用多媒體技術進行教學輔助以幫助學生更有效的學習。多媒體教學中包含了文字、圖形、聲音、動畫在內的多種形式，能讓抽象知識變得具體化和形象化，對學生的記憶和理解上有很大幫助。例如，在講授指令系統的尋址方式時，教師可以將不同的尋址方式EU、BIU等部件做成Flash課件的方式。
2.2靈活引入現代仿真技術來加強教學
目前，虛擬儀器和仿真技術已經成為了現代科學研究和技術開發中的一大利器。而將這些仿真技術靈活引入到課堂教學中，同樣也能發揮很大的作用，強化了課堂教學中的實際操作能力，提高了課堂教學質量。就EMU8086仿真軟件來說，它不僅能模擬真實微處理器中的每一個步驟，顯示出存儲器、寄存器、變量、標志寄存器、堆棧，而且能虛擬外設，如交通紅綠燈、LED、微機顯示器等?？梢苑Q得上是一款極佳的輔助微機原理教學的仿真軟件。
2.3強化網絡教學平臺的應用
加強網絡教學平臺的應用可以打破課堂教學時間和空間上的限制，對課堂教學進行延伸。關于這一點，可以實施建立網絡教室，而網絡教室的建立具備三方面的優勢。第一，將課堂教學中的每個課件和多媒體動畫傳入網絡教室中，學生可以通過下載后進行課前預習和課后溫習的工作。第二，在網絡教室中還可以提供一些國內外課堂的優秀講課錄像和工程項目技術資料等，幫助學生輕松獲取國內外相關技術知識。第三，網絡教室為教師和學生提供了一個資源共享的平臺，利用網上交流、網上提問、網上授課等方式能有效提高師生間的互動和交流。
3.教學實驗改革與實踐
一直強調微機原理與接口技術是一門實踐性很強的課程，所以在實際的教學中需要根據教學內容和進度，合理安排實驗教學，讓理論和實踐實現統一。在實驗教學中，對于教學內容要結合實用性和創新性原則來進行合理的選擇，讓學生在熟悉基礎知識和理論的基礎上，分析問題和解決問題的能力也得到進一步提高。根據難度和循序漸進的原則，實驗內容可以劃分為驗證性實驗、設計性實驗、創新性實驗三部分。
3.1驗證性實驗
驗證性實驗的內容包含基本匯編程序設計、可編程并行接口、中斷與定時等。驗證性實驗包括基礎部分和提高部分，驗證性實驗不僅要求學生按照書中的要求、步驟完成實驗的基礎部分，還要求學生在有效完成實驗基礎部分的基礎上作出小的改進，達到提高部分的要求。這樣一來，學生通過驗證性實驗的學生能對微機原理和接口芯片的相關工作原理有一個更深層次的認識，既提高了學生學習的積極性，又幫助學生提高了分析問題和解決問題的能力。
3.2設計性實驗
設計性實驗是對驗證性實驗的一次深入，有利于培養學生綜合運用所學知識的能力。設計性實驗的內容包含D/A轉換、A/D轉換、鍵盤與顯示等方面的硬件和軟件設計。在設計性實驗中，要求學生運用所學知識對軟件編程、軟硬件調試、硬件電路設計。
3.3創新設計實驗
創新性設計實驗是這三種實驗內容中難度最大的一個，在進行實驗的時候，教師需根據學生的學習能力將學生進行小組的劃分，教師提供多方面的實驗課題讓學生自行選擇，并依據每小組的實際情況下達不同的任務，并在實驗的過程中，及時解決學生的疑難問題，打開學生創作思維，指導學生有效完成實驗。創新性實驗不僅讓學生深入了解了微機系統的設計開發過程，而且還培養了學生的團結協作能力和創新能力。
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微機原理范文5
關鍵詞：微機原理；接口技術；Proteus；虛擬仿真
“微型計算機原理與接口技術”作為計算機專業基礎課程之一，其重要性越來越突出?！拔⑿陀嬎銠C原理與接口技術”主要內容是微型計算機的基本工作原理、系統的組成、接口技術和基本的匯編語言程序設計知識。
隨著微接口技術的發展，接口已經成為直接影響計算機推廣的關鍵。嵌入式產品的開發與應用中的硬件方面是微機接口電路開發與應用的重要內容，因而微機接口技術是本專業大學生必須掌握的基本技能。學生應采用理論與實踐相結合的方法，在理論指導下，加強動手實驗，在實踐中鞏固理論，進而全面掌握微機接口理論，并掌握實際應用開發能力。
一、Proteus軟件介紹
Proteus仿真軟件是系統設計與仿真平臺，它包含2個軟件包，ARES是布線編輯軟件包，ISIS是原理圖編輯與仿真軟件包。Proteus對8086 CPU及相關接口芯片提供了支持。電路仿真和原理圖設計兩個功能模塊是“微型計算機原理與接口技術”教學和實驗仿真中的主要內容。Proteus軟件有豐富的器件庫，超過27000種元器件，它的原理圖設計功能非常強。Proteus軟件具有智能化的器件搜索和連線功能，因而提高了使用效率。Proteus軟件具有完善的電路仿真功能，有很多的激勵源，例如直流、正弦、指數信號以及大量的虛擬儀器。線路上變化的信號可以用圖形的方式實時顯示，可以分析電路的多項指標。
二、Proteus軟件在教學中的應用
1.仿真方法
Proteus軟件運行ISIS后，進入軟件的主界面。首先要設置view圖形界面的大小和system下的顏色、捕捉對齊等項目。
Proteus軟件的儀表資源有圖形顯示功能，它的功能與示波器類似。Proteus的元件資源有數字和模擬、交流和直流等。Proteus的調試手段有系統總體效果和分步調試。
2.仿真實例
由微處理器組成的微型計算機，一般包括CPU系統、存儲器、定時電路、I/O接口電路以及連接各部分的系統總線等幾大部分。而CPU系統除了核心器件微處理器之外，還應有保證CPU正常運行及與存儲器和I/O接口相匹配的各種芯片，如時鐘發生器、總線驅動和控制器、地址鎖存器，數據收發器及系統等待控制電路等。8255的數據總線連接到CPU的AD0～AD7引腳，進行CPU和8255之間的數據交換。用CPU的A1連接到8255的A0，CPU的A2連接到8255的A1，實現8255內容寄存器的選擇。8255的A口低4位作為鍵盤的行信號，同時A口低4位作為4個8段數碼管的位選擇線，8255的B口8位連接8段德牘艿8位段信號，8255的C口低4位連接鍵盤的列信號。按鍵信息傳送到8255，然后通過8255送到CPU，CPU將收到的按鍵信息傳送到8255，再通過8255傳送到8段數碼管上顯示。硬件原理圖及仿真結果如圖1所示。軟件的實現思路是對8255的A口進行讀取操作，讀取鍵盤的按鍵信息，將讀到的信息進行判斷，識別按鍵值；然后根據鍵值輸出8段數碼管的字形碼到8255的B口，按鍵值就在8段數碼管上顯示出來。通過引入仿真軟件，教師可以帶領學生真正理解8255的功能以及具體的編程和使用方法。
三、結語
Proteus能實現的仿真內容比較豐富，有8086系統中的內存、I/O接口芯片與CPU的連接等內容。在教學過程中引入Proteus，可以幫助學生理解CPU以及各類接口芯片的功能，學習各類接口的硬件連接和軟件編程；可以顯著提高課堂的教學效果，幫助學生理解相關內容。筆者建議學生自學Proteus的相關知識，并擴展應用到單片機等內容的學習中。Proteus不僅可以用于學習時的仿真，在真正的產品設計中也可以用來設計和仿真。在教學中引入Proteus軟件，不僅提高了課堂教學效率，也為學生將來從事相關的設計工作打下了基礎。
參考文獻：
[1]吉向東，李新鄂.基于Proteus的微機原理實驗仿真[J].信息技術，2010（2）：36-39.
微機原理范文6
摘要：本文根據筆者的親身體驗，結合實際具體分析了給數學系學生講授微機原理課程的指導思想、技術特點、知識結構以及所遇到的問題和解決方法，系統闡述了學習該課程的重要意義。
關鍵詞：微機原理；教學大綱；實驗；成績
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1引言
2006年春，我校數學科學學院領導面對本科生就業形式的嚴峻局面，系統分析了本科生就業之愈演愈烈的市場化趨勢，同時響應學生對學習計算機知識的強烈要求，決定開設“微機原理”選修課，計劃安排54學時，筆者擔任主講教師。
一般認為，“微機原理”的前導課程是：“電路分析”、“模擬電子技術”和“數字電子技術”。而數學專業的學生完全沒有接受過這些課程的訓練，為此，筆者經過寒假期間一個月的精心策劃，擬訂了一套教學大綱。但要在54個學時完成教學任務，尤其是針對這些沒有經過專業電子技術訓練的授課對象，必須要有嚴格的教學計劃和周到的實驗準備。限于經費和實驗場地，筆者申請購買了兩套清華大學科教儀器廠生產的TPC2003A實驗設備，一套用于課堂演示實驗，一套用于興趣小組課后實驗練習。
18周教學(每周3學時)完成過后，選修該課程的近40名學生的考試通過率超過了85%，教師得到的由學生參與的教學質量評估分數達到86.9分，獲得絕大多數學生的認可。更可喜的是，董建強同學的畢業設計“北京市花園橋路通燈設計”運用計算機工作原理和接口技術，結合線性優化理論，成功編寫了匯編語言程序，并在TPC2003A演示實現，在眾多畢業生中脫穎而出，經專家評審，被評為校級優秀畢業設計。
2教學指導思想的確立
目前還沒有專門為數學專業編寫的“微機原理”教材，當然也無此必要。教學的關鍵取決于授課教師的理論素養、知識結構、教學指導思想和課堂授課經驗。筆者曾長期擔任數學專業的“C語言程序設計”和“數據結構”的教學工作，深感學生計算機基本知識的匱乏。譬如對變量的理解長期局限于邏輯符號，對存儲空間沒有意識，難以建立牢固的指針概念，“數據結構”所確立的數據存儲模式不能形成物理概念，缺乏基本的計算機思維；同時，對文件的訪問技術也無法深入到物理層面，至于鍵盤訪問等接口技術更是難以貫徹。致使授課教師不得不花費大量時間為學生建立計算機的物理操作觀念，勢必延誤正常教學工作的順利進行。因而導致“C語言程序設計”課程由原來的54學時擴展為72學時，但依然未能從根本上解決問題。
鑒于以上原因，筆者將“微機原理”課程教學的基本指導思想定位為：以培養數學專業學生的計算機修養為主旨，把握計算機各個邏輯模塊的總線結構，建立數據存儲的物理觀念，了解數據運算的物理流程，確立CPU和存儲器的核心地位，解決基本的數據輸入輸出問題。
長期以來，從事“微機原理”教學工作的教師有意無意地堅守著這樣一個觀念：學習“微機原理”課程的目的是讓學生掌握計算機的硬件組織原理，為將來從事計算機硬件的設計工作打下堅實的基礎。從教材編寫到課堂教學以及實驗操作過程，這個觀念牢牢地占據著統治地位。不光是教師講課辛苦，就是學生也不堪重負。在這個觀念的主導下，很多信息工程類的非硬件專業開始壓縮甚至砍掉這門重要的計算機基礎課程，偏向于軟件編程。如前所述，在傳統的教學觀念里，一個專業要開設這門課程，就要另外開設三門以上的前導課程，不但占用大量的教學資源，而且短時期似乎看不到什么效果。致使許多專業陷入非常難堪的境地，而“微機原理”則變成了專業教學課程中的雞肋。
導致以上尷尬局面的根本原因，就是忽略了“微機原理”在培養學生計算機修養上的重要作用。程序設計尤其是基于面向對象的現代程序設計技術要求學生必須深入理解計算機的物理工作流程，在進程管理、輸入輸出管理、文件管理以及CPU的使用技術上，如果沒有底層知識，是無法基于現有的操作系統編寫出健壯、高效的應用程序。
3授課大綱的擬訂與教學實踐
教學大綱是在明確的教學指導思想的基礎上完成的。首先，建立總線結構思想。這是從通信角度把握計算機各個邏輯模塊統一協調工作的整體操作思路?？偩€結構確定計算機的基本組成原則，建立各種總線類型的分工，使計算機的各個模塊形成一個有機整體?？偩€結構必然存在競爭冒險，為了規避信號沖突，必須考慮優先級問題。通過總線結構的深入講解，使學生對計算機產生整體概念，突顯系統分析思維，避免在后續課程中陷入先入為主，無法建立計算機系統思維的混亂局面。但總線結構的教學重點放在總線分類和相互關系上，旨在把握計算機整體結構，認識到CPU、存儲器、I/O接口等在通信關系上的統一性和操作上的一致性。對總線控制的CPU控制和DMA控制只做技術性介紹。使學生理解CPU為什么要放棄對總線的控制權以及DMA控制器存在的意義。當然，課程一開始就講解總線結構會使許多同行難以接受，因為大多數教材將這一部分內容放在整個課程的后三分之一。然而，從培養學生的計算機修養、建立計算機思維的角度考慮，放到第一部分講解是符合知識的建立過程的，那就是先規劃整體，再分塊創建，形成一棵完整的關于計算機結構的知識樹，總線結構正是這棵樹的根。
其次，筆者在教學過程中著重確立了CPU和存儲器的核心地位。深入講解CPU與存儲器是一個不可分割的整體，是一切算法實現的核心。重點放在CPU和存儲器的相互關系的講解上，決不過多地糾纏時序過程。在物理實體上形成一個較高的抽象，使CPU和存儲器的講解保持在同一個授課層面上，而不是象傳統教材中將兩者遠遠分離，比如某著名教材《微型計算機技術及應用》將處理器放在第2章，而存儲器放在第12章，這也是傳統的授課方案，強調“按部就班”。然而筆者在具體教學過程中注重于CPU和存儲器的邏輯結構。對于前者，是以ALU為中心的寄存器的集合，實現一個基本算法單元；對于后者，深入講解物理地址和邏輯地址的關系，充分建立尋址空間的概念。筆者始終以1MB的存儲空間為例，務必使學生明白CPU的基本尋址方案，讓學生理解一個復雜的算法的實現不單是依靠CPU自身，而是與數據的存儲策略密切相關的。這樣，不但為“C語言程序設計”課程的指針變量的建立埋下伏筆，也為“數據結構”課程的深入理解奠定思想基礎。
再次，將系統指令和匯編語言緊密結合，既強調助記符觀念又綜合語言體系。尤其是在建立變量概念的時候，緊密結合存儲單元，體現數據的物理性的一面。學生對變量理解的深度將直接影響到對后續課程的學習，特別是“C語言程序設計”。如果學生的理解僅限于邏輯符號層次上，或者對數據的認識沒有物理概念，就無法靈活使用變量，在算法實現上往往陷入絕境，必然阻礙計算機素養的提高。因此，筆者結合匯編語言實例，既深入探討變量的地址尋址本質，又強調變量的空間屬性，使學生意識到，在計算機內部，變量只是CPU獲得數據的一種方法，程序通過對變量的引用而實現數據的運算，與數學上的變量概念有著本質的區別。程序中的變量既封裝了地址，又封裝了操作類型。關于數據類型，在系統指令的講解中就已經深入貫徹，使學生明白，數據類型的規劃實際上是數據存儲和CPU運算的特點決定的，必須在程序設計中嚴格劃分，否則CPU將混淆指令，在數據獲取上也會出現錯誤。這里要著重區分二進制數值與ASCII碼字符的差異。根據以往的授課經驗，多數學生不能正確認識ASCII的作用。筆者曾在為數學專業研究生補習C語言知識的時候，問及ASCII中英文Interchange的交換雙方各是誰？是誰與誰的交換？竟無人知曉，學生的計算機修養之低下可見一斑。顯然，對數據類型概念的這種原理性解釋，對學生掌握各種高級語言有著指導性的意義。不過，筆者并沒有花太多時間講解匯編語言的程序設計，而是通過例題和演示實驗加強學生對程序概念的理解。因此，筆者在大綱中并不要求學生掌握匯編語言的程序設計，只要求能讀懂一般難度的匯編程序，初步建立結構化程序思想。這在系統指令中也有所體現，過于復雜的運算指令以及不常用的條件控制指令等完全擯棄不講。在一般教材中所介紹的指令集合，只選擇其中一個不大的子集，倘若在匯編程序中涉及到了沒有學習過的指令，就臨時介紹?？傊?，講授過程緊緊圍繞“培養學生計算機素養”這個主題，并不要求學生會編寫復雜的匯編語言程序，不過多糾纏指令是本大綱的一個基本特點。
最后，是輸入、輸出接口芯片和中斷技術的運用。接口在計算機中之所以存在的一個基本理由，就是外部設備如何實現對計算機主機(CPU和存儲器)的數據輸入和輸出。歸根結底，一切被處理的數據都來源于外設，也最終歸口于外設。限于學時，筆者僅講解了三個基本芯片：并行接口8255A，串行通信接口8251A，以及定時器8253。對于8255A芯片，重點介紹了方式0和方式1兩種工作模式；對于8251A，也只著重介紹了異步通信模式；而對于8253，只強調了中斷觸發脈沖的作用和典型波形的生成功能。對中斷控制器僅做簡單介紹，旨在闡明中斷的優先級處理過程，重點放在理解中斷操作在計算機輸入、輸出的重要意義。具體講解的過程，完全依賴實例和演示實驗，更多地闡述各芯片寄存器的作用及CPU對芯片和寄存器的尋址方法，并對比與存儲器尋址的不同之處。通過介紹輸入、輸出指令完成芯片功能的初始化，讓學生理解芯片工作的“可編程性”。同時，也讓學生認識到計算機的輸入、輸出相對于算法而言是一個完全獨立的部分。另外再介紹芯片地址在操作系統中被名稱化，通過專有名稱尋址外設是基于操作系統程序編寫的一般性原則，并結合C語言的鍵盤和顯示器訪問來說明接口在高級語言體系中的運用過程。
4實驗問題
“微機原理”是一門實驗性極強的課程，在數學專業，不可能建立專有的實驗機房，而且也不能過高估計學生的動手能力。但學生在“大學物理”課程中已經有了一定的實踐經驗，多數學生在中學做過電路的實驗，可以較順利理解電平概念。由于學時的限制，筆者普遍采用了演示實驗或利用FLASH技術將實驗過程投影到屏幕，對學生理解數據的物理存在和CPU對數據的尋址及簡單運算過程具有很大的幫助作用。集體實驗的參與過程非常少，只是在匯編語言的講解過程中采用，利用宏匯編系統環境和Debug技術加深學生使用存儲器的能力，鞏固對變量的各項屬性的理解。
除了以演示實驗為主之外，在學生中組織興趣小組，教師利用業余時間指導那些對計算機有強烈愛好的學生做接口實驗。結果發現，這部分學生迅速成為了“微機原理”課程學習的骨干力量，并帶動了整個班級的學習積極性，個別同學表現出了超強的實驗動手能力，較高水平地完成了各個實驗項目，董建強同學就是其中較為突出的一個。他在后來的畢業設計中對北京市花園橋路口的交通流量建立了合理的數學模型，結合并行接口知識，成功編寫了匯編語言源程序，并取得了優異的成績。興趣小組的另外一位同學李冬松，畢業后順利進入了某著名電話公司的北京研究所，從事英漢電子詞典的底層編程工作，據他后來說，“微機原理”的硬件知識是他戰勝眾多競爭對手的法寶。由于沒有有效的課時分配，他們都是利用暑假完成了全部實驗內容。
5成績考核
成績考核是整個教學過程中重要的一環。雖然注重平時成績，但期末考試成績依然占了相當大的比重?？荚噧热萃耆瀼亟虒W指導思想，集中考察學生對數據存在的物理概念及其CPU尋址的理解程度，強調變量的類型定義及引用，包括一些基礎算法的結構化理念，輸入、輸出的基本過程和中斷概念。從試題類型而言，選擇題、判斷題和程序填空占了70%，簡答題和接口設計占30%。既強調概念理解又涉及實際應用，但放棄了時序、硬件組織、外部設備等內容的考核，圍繞大綱和教學內容，注重計算機的邏輯思維，而不是細微的電平化的數據傳輸過程。物理組成為邏輯服務，不陷入到物理細節，而注重邏輯的物理化是筆者的基本教學思路，也是成績考核的基本方針。
參考文獻
[1] 錢曉捷. 匯編語言程序設計(第二版)[M]. 北京:電子工業出版社,2003.
