《微机系统》新教材目录

一门课程的改革成败关键在于有无一本好的教材。新的教材将在近期出版。主要内容包括：

第一部分，是在传统 16位微机教材基础上精简和发展而来,虽然全书以386体系结构主背景，但第一部分仅细讲实模式（8086）有关内容。包括：微处理器组织， 微处理器指令集，汇编语言编程和输入和输出方式。

第二部分主要为操作系统与 386CPU对它的支持。包括：进程与线程，主存储器、高速缓存与虚拟存储器，386体系结构处理器对操作系统的支持， 精简指令集与超标量处理器技术。

第三部分主要是应用技术。包括：文件管理与安全性，总线技术，微机系统实用接口技术和嵌入式微机系统简介。

其中第一部分保留了原教学体系所用教材的内容。改革必须有连续性，好的可用的留下，落后的无用的放弃，哲学上叫做“扬弃”。这样做一方面是为了实验室工作的连续性，另一方面也是应该保留的。

概述

**介绍微机系统的基本概念和背景知识，介绍本书的教学体系。

1.1 计算机系统的分层结构概念:

**指出分层结构是计算机的一个基本概念，本书的内容在最低两层——“硬件”和“操作系统的主要功能”

**计算机体系结构和计算机组织的概念，体系结构的生命期，软件虚拟机的层次概念，计算机组织的层次概念。

1.2 微型计算机的发展与性能分析

**微处理器芯片的发展（Intel为代表）, 微型计算机的系统性能和cpu性能，微机系统的性能测试方法，cpu评测方法。

1.3 操作系统的基本概念

**操作系统的定义，操作系统作为用户与计算机的接口，操作系统作为资源管理器，操作系统的类型、功能、发展及硬件支持。

**要指出进程和存储器管理这两大功能与计算机体系结构密切相关。

**本教材中以Windows 2000 和Linux为代表。

1.4 本书内容的组织

**介绍本书的主要内容的组织和相互之间的内在联系，既介绍本书的教学体系，给读者指出学习本教材的基本思路。

第二章 微处理器的组织

**第二章至第五章为第一部分，是在传统16位微机教材基础上精简和发展而来,虽然全书以386体系结构主背景，但第一部分仅细讲实模式（8086）有关内容，保护模式在第二部分中讲

**为了便于学生理解本章首先采用8086微处理器组织

2.1、微机的基本功能——执行程序： 取指周期和执行周期

2.2、8086微处理器组织（运算器、控制器、寄存器和片内总线重新组合成执行部分和总线接口部分）：总线接口部分、执行部分、如何协同工作、总线周期

2.3、8086微处理器引脚信号（包括奇偶地址和字、字节访问）和系统组成——最小模式和最大模式

2.4、8086微处理器存储器组织（包括物理地址形成、按信息分段存储）和I/O组织

2.5、8086微处理器总线操作与时序

2.6、微处理器经典技术：微程序式控制，流水线技术——基本概念、流水线中的相关性与实例

第三章 微处理器指令集

**注意介绍指令集基本概念，以8086指令集为实例，与传统讲8086指令系统方法稍有不同

3.1、机器指令特征：机器指令的结构与表示，指令的分类——按功能分和按操作数存储方式分，地址数目，指令集结构设计

3.2、操作数类型：地址、数值、字符、逻辑数据

3.3、寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、偏移寻址

3.4、指令格式与执行时间

3.5、8086指令系统：数据传送、算术、逻辑、转换、I/O、系统控制、控制传递、软中断

3.6、PⅡ处理器:寄存器组织，PⅡ数据类型和PⅡ指令格式，流水线技术——基本概念、流水线中的相关性与实例,浮点部件与指令集，多媒体(MMX)指令体系（SIMD技术）

第四章 汇编语言编程

**本章内容广度与深度掌握要适中

4.1、宏汇编语言的基础知识：伪指令，常量、变量和标号、运算符与表达式

4.2、汇编语言的基本编程方法：典型算法、宏与子程序

4.3、汇编程序的功能及汇编过程

4.4、系统资源调用与软中断

**基本输入输出系统（BIOS）和操作系统底层功能调用相关知识，对涉及底层控制的人员是重要的，尤其是工控机（非智能卡）实时控制应用，但智能卡应用更广，只做有限的介绍。保留它也利于理解操作系统硬件管家的作用。

4.5、汇编语言程序框架：以80X86系列实模式为例

4.6、多模块程序设计

4.7、汇编语言程序实例

第五章 输入和输出方式

**本章接触可编程接口芯片，与实验配合，在实验中细讲

5.1、外部设备和输入输出模块

5.2、可编程I/O模块与典型接口电路

5.3、中断处理：中断系统与8086中断系统，中断与异常，中断响应与控制方法，优先级与菊花链结构，中断控制芯片（8259）及应用

5.4、存储器直接存取(DMA)，DMA控制芯片（8237）及应用

5.5、其他典型接口芯片：并行接口芯片（8255）、串行接口芯片（8251）、计数器与定时器接口芯片（8253）、模拟接口（A/D与D/A转换）

第六章 进程与线程

**从第六章到第十一章为第二部分

**从本章开始接触操作系统。为了和硬件、386体系结构相结合，首先介绍进程最基本知识，而并发性讨论放在第九章

6.1、进程状态

6.2、进程描述：操作系统的控制结构、进程控制结构

6.3、进程控制：内核与用户模式，进程创建，进程切换——上下文环境，操作系统执行方式

6.4、线程；多线程、线程功能特征、方案

6.5、对称多处理（SMP）体系结构与组织

6.6、微内核体系结构和设计

6.7、Windows2000的线程和SMP管理

*6.8、Linux的进程与线程管理

第七章 内存储器与存储器管理

**Cache 和虚拟存储器技术是计算机技术发展史中少量引人瞩目的真正变革，是本章必须讲清的重点

7.1、存储器的分层结构

7.2、主存储器：分类、模块组织

7.3、高速缓存（Cache）：基本知识——映象规则、查找算法、替换算法、写策略、Cache结构与性能分析；Cache技术的发展；PentiumⅡ的Cache组织

7.4、高级DRAM：增强型DRAM、同步DRAM、Rambus

7.5、存储器管理需求：全定位、保护、共享、逻辑组织和物理组织

7.6、存储器分区、分页和分段；

7.7、虚拟存储器：硬件和控制结构；操作系统虚拟存储器管理；Windows2000存储器管理——W2k虚地址映射和页面调度

**本章将分属计算机组织与结构和操作系统的内容联系起来讲，从教学上看可一气呵成，顺理成章

第八章 386体系结构处理器对操作系统的支持

**为了便于教学，这里只是全部支持的主要部分;不采用传统的按386硬件组织方式从寄存器开始分块讲解的方法，而是按操作系统多线程管理的思路逐步展开

8.1、保护地址模式——64T虚地址空间访问：选择子与描述符

8.2、保护地址模式——分页机制与物理内存地址分配（地址变换）：分页寄存器、页目录与页表

8.3、分时多任务和保护机制：任务寄存器，特权规则与数据访问，控制转移与调用门描述符，任务切换、任务门与任务状态表

8.4、中断处理：中断描述符表(IDT)与描述符( 中断门、自陷门), 中断任务与中断过程

8.5、虚拟86方式

8.6、386体系结构及Pentium系列的增强

*第九章 多进程并发性管理与调度

**这里仅概念性讨论进程的并发性管理和单处理器调度

9.1、多进程的并发原理：资源共享与资源争用，临界区

9.2、进程的互斥和同步：软件方法、硬件支持

9.3、消息与消息传递

9.4、死锁与饥饿：死锁原理、死锁的防止与避免、死锁的检测

9.5、Windows2000的并发和消息机制

9.6、进程调度：调度类型——长程、中程、短程，调度算法——短程调度检测、优先级、抢先与非抢先方式、调度策略

9.7、实时调度：实时操作系统、实时与限时调度

9.8、Windows2000的调度：进程和线程优先级，处理器调度

9.9、Linux 的调度

第十章 精简指令集与超标量处理器技术

**精简指令集以PowerPc为背景，但重点放在超标量技术，以完成PentiumⅡ微处理器全面讲解

10.1、精简指令集（RISC）结构：含与CISC的对比

10.2、RISC流水线技术

10.3、RISC和CISC的争论

10.4、超标量设计思想：指令级并行，指令发射策略，转移预测，超标量执行，超标量实现

10.5、PentiumⅡ微处理器：取指令与译码，重排序，派遣/执行单元，回收单元，转移预测

*第十一章 文件管理与安全性

**文件在传统微机系统课程中也有少数教材涉及，对非计算机专业放在这门课程中应是比较合适，也使操作系统知识讲解比较全面

11.1、文件组织和访问

11.2、文件目录

11.3、文件共享

11.4、Windows2000文件系统：NTFS编程，NTFS卷，文件结构保护，可恢复性

11.5、保护、入侵与恶性软件

11.6、Windows2000的安全机制

第十二章 总线技术

**从第十二章到第十四章为第三部分

**本章从组织原理上讲总线，实例只用主流的PCI

12.1、总线互连结构：总线的分类——片内总线、系统总线（数据、地址、控制）和通信总线，系统总线结构，多总线分级结构，总线的特征，总线的性能指标

12.2、总线的控制：仲裁与时序

12.3、PCI（Peripheral Component Interconnect外围设备互连）总线：总线结构、PCI命令、时序、仲裁

**片内总线已主要放第二章中讲

第十三章 微机系统实用接口技术

**本章内容要求新，以现在主流机型为背景

13.1、主板与芯片组

13.2、磁盘：IDE和SCSI接口，数据组织与格式化，物理特性，性能参数，逻辑盘，磁盘调度，磁盘接口与高速缓冲区，磁盘冗余阵列（工作站与服务器）

13.3、光存储器：CD-ROM、DVD、可擦光盘、WORM

13.4、显卡与监视器，AGP接口

13.5、串行口与通信：RS232、USB1.1与2.0、FireWire（IEEE1394）

13.6、键盘，鼠标

13.7、并行口与打印机

13.8、多媒体技术

13.9、即插即用技术

*第十四章 嵌入式微机系统简介

**这里主要是介绍微处理器和系统的新发展，知识性的，也与第四章和第十章相关内容呼应

14.1嵌入式微机系统概念

**可包括系统芯片（System on chip）、数字信号处理器(DSP)的概念

14.2嵌入式系统中的操作系统：Windows CE,基于Linux核心的实时操作系统

14.3嵌入式系统硬件/软件协同设计

附录 A 计算机算法简介

**介绍整数和浮点数表示与运算，重点在浮点数IEEE 754标准。

附录 B Pentium系列微处理器简介

**介绍从Pentium 到 P4的技术发展过程。

附录 C PC机底层系统资源简介

**介绍BIOS和DOS系统功能（软中断）调用。