課程資料

7891 微處理機與界面技術			開課學期：1071		開課班級： 資工系 3B
授課教師：周立平	選修	學期課	學分數：3.0	大義 0721 星期二 15:10-18:00

7891 MICROPROCESSOR AND INTERFACING			2018 Fall		Department of Computer Science and Information Engineering 3B
Professor：CHOU, LI-PING	Elective	Semester	Credits: 3.0	Da Yi 0721 Tuesday 15:10-18:00

發展願景

傳揚中華文化，促進跨領域創新，與時精進，邁向國際
It is our objective to promote Chinese culture, enhance cross-disciplinary innovation, seek constant advancement, and embrace global community.

辦學宗旨

秉承質樸堅毅校訓，承東西之道統，集中外之精華，研究高深學術, 培養專業人才，服務社會，致力中華文化之發揚, 促進國家發展.
Based on our motto—“Temperament, Simplicity, Strength, and Tenacity,” “inheriting the merits of the East and the West” and “absorbing the essence of Chinese and foreign cultures,” we make it our mission to pursue advanced research, develop professional talents, serve the society, promote Chinese culture and support national development.

校教育目標
校基本素養
校核心能力

院教育目標

研究創新、科技興國
發展產業、學以致用
培育優秀青年工程師

院核心能力

科學理論與工程知識
系統設計與資通科技
實驗分析與實踐技能
創新整合與終身學習
工程倫理與社會責任
計畫管理與團隊合作

系教育目標

奠定資訊工程基礎專業知識
培養資訊工程實務應用技能
訓練團隊合作與終身學習能力

系核心能力

應用數學、資訊科學與工程知識解決問題之能力
撰寫程式與設計系統以解決問題之能力
資訊系統規劃、設計、實作、測試、整合與成果展示之能力
團隊合作與有效溝通以解決問題之能力
具備人文與科學並重之素養，以及遵守專業倫理與尊重智慧財產權之觀念
關注科技發展與時事資訊，並理解科技對環境、社會、國家及全球之影響
主動積極與持續學習之習慣與能力

課程目標

1.建立完整的微算機原理與相關的基本知識，2.進而使用與設計各種微處理器系統。

課程能力

撰寫程式與設計系統以解決問題之能力 (比重 30%)
資訊系統規劃、設計、實作、測試、整合與成果展示之能力 (比重 20%)
團隊合作與有效溝通以解決問題之能力 (比重 30%)
關注科技發展與時事資訊，並理解科技對環境、社會、國家及全球之影響 (比重 20%)

課程概述

這個課程主要是典型微處理機系統，除了介紹一般微處理機的相關原理外，內容更涵蓋了微處理機的架構、操作、程式規劃。 This course mainly cover some classical microprocessor. It contains the principles of microprocessor and even more like the structure, operation and programming of microprocessors.

授課內容

這個課程主要是探討典型微處理機系統的基本概念，除了介紹一般微處理機的相關原理外，內容更涵蓋了微處理機的架構、操作、程式規劃，以及各族群成員間的介面方式。

本課程內容是針對微處理機相關課程所設計，可做為一學期或兩學期課程的課程，提供讀者學習微處理機的理論及實際的應用。對於本書每個主題所需要的背景知識，都會做事前的重點複習，使讀者能有條理的學習，不會因無數位電路等技術背景而不得其門而入。

以80x86系列微處理器為題材，建立讀者完整的微算機原理與相關的基本知識，進而使用與設計各種微處理器系統。內容由淺入深將80X86微處理器的指令分類，並以豐富的程式實例，闡述每一指令的動作與應用，且專章討論80X86CPU的硬體功能、界面、時序、浮點運算(FPU)、多媒體運算(MMX、SSE、S-SE2)、中斷要求與處理、可規劃中斷要求控制器、軟體中斷要求指令應用、保護模式與多工作業原理。

The CPU  Training Course teaches attendees:
Basic principles of adult continuing education
Effective verbal and nonverbal presentation skills
How to develop supporting audio-visual materials
How to serve as a knowledge resource for business partners


The digital design process and HDLs. VHDL synchronous design: structure, control statements, loops, state machine design, arithmetic. Digital design for simple programmable logic devices. Digital system simulation and functional verification. Memory, principles, internal structure, usage. Random access memory including internal structure, timing and integration: SRAM, DRAM, SDRAM, Rambus, DDRDRAM. ALUs, ALU sub-blocks. Inputs:metastability – principles, analysis and synchronization circuits. Synchronising high speed data transfer. Counters and registers. Linear feedback shift registers; principles, usage, design.

第1章：微處理機原理

從微處理機系統發展的介紹開始，描述微處理機的設計方法、演變、資料儲存方法，並對數位系統的階層式設計做簡單的複習，最後說明基本的微處理機結構。

第2章：微處理機的組成要素

以典型的8位元微處理機模型來辨識微處理機方塊圖中的主要部分，並解釋方塊圖與程式模型間的差異。

第3章：微處理機的指令與程式

以使用者的角度對微處理機的組織與架構加以描述，除了定義指令集、運算碼與助憶符號等名詞外，同時也介紹可使用的指令格式，以及從記憶體提取資料的定址模式。

第4章：微處理機的通訊

從基本的輸入/輸出(I/O)埠使用開始，介紹微處理機與週邊通訊的方法，這包含輪詢法、中斷法、直接記憶體存取。最後並從基本匯流排的觀念來說明匯流排的標準與設計考慮，並介紹一些較著名的匯流排。

第5章：微處理機的輸入與輸出

從解釋如何使用ASCII碼與資料通訊協定做資料傳輸開始，介紹串列與並列通訊定義下的資料傳輸，同時比較兩者在傳輸上的差異，最後並介紹各類的輸入/輸出介面與裝置。

第6章：高階微處理機

先對各類型的高階微處理機做廣泛性的介紹，然後深入探討Intel 8088/86微處理機。另外也討論時脈產生器8284與匯流排控制器8288，並比較80x86系列微處理機的架構與硬體電路，以及簡介Motorola與RISC微處理機。

第7章：微處理機的程式設計

從介紹微處理機系統的程式設計概念開始，解釋計算機程式的一般作用，然後說明80x86組合語言的指令集，以及如何寫出簡單的組合語言程式。

第8章：記憶體

描述半導體、磁性與光學記憶體的基本工作原理，並討論當作特殊類型記憶體使用的可規劃元件結構，最後說明如何在系統應用中使用記憶體元件。

第9章：數位與類比的轉換

說明數位系統如何與實際世界元件相互協調動作，以便依要求一起執行工作；同時也介紹一些D/A與A/D轉換方法。

第10章：單晶片微電腦

介紹有關8051的內部硬體架構、組織與指令分析，並說明輸入/輸出埠、中斷、計時/計數器與串列埠等功能的應用。

補充教材目錄:
第一章介紹MCS-51晶片架構，第二章介紹MCS-51指令集與定址模式，第三章介紹基本輸入/輸出，藉由七個基本實驗，讓使用者瞭解89C51單晶片之控制，第四章介紹中斷，第五章介紹計時/計數器，第六章介紹串列埠之使用，第七章介紹文字型液晶顯示器之控制，第八章介紹數位/類比轉換器，第九章介紹類比/數位轉換器，第十章介紹步進馬達之控制。

補充教材目錄:
第一章　簡介
1.1　數碼與文數字瑪
1.2　數系轉換
1.3　二進制算術
1.4　浮點數算術
1.5　個人電腦系統結構
1.6　80x86微處理器
1.7　參考資料
1.8　習題
第二章　電腦結構與組合語言
2.1　電腦基本功能與原理
2.2　組譯程式與組合語言程式
2.3　組合語言程式的建立與執行
2.4　組液程式假指令
2.5　組譯程式與組譯程序
2.6　參考資料
2.7　習題
第三章　CPU規劃模式
3.1　規劃模式
3.2　資料類型與記憶器組織
3.3　定址方式
3.4　指令格式與編碼
3.5　保護模式位址的形成
3.6　參考資料
3.7　習題
第四章　基本組合語言程式設計
4.1　定址方式與指令使用
4.2　資料轉移指令
4.3　算術運算指令
4.4　分歧（跳躍）指令
4.5　參考資料
4.6　習題
第五章　組合語言程式設計
5.1　邏輯運算指令
5.2　位元運算指令
5.3　移位與循環移位指令
5.4　符號擴展與其相關指令
5.5　字元串運算指令
5.6　CPU控制與旗號位元指令
5.7　參考資料
5.8　習題
第六章　模組化程式設計
6.1　程式設計技巧
6.2　程式的連結與模組宣告
6.3　副程式
6.4　巨集指令
6.5　參考資料
6.6　習題
第七章　CPU硬體模式
7.1　8086硬體模式
7.2　80286硬體模式
7.3　80386硬體模式
7.4　80486硬體模式
7.5　Pentium硬體模式
7.6　參考資料
7.7　習題
第八章　記憶器元件與界面設計
8.1　CPU與記憶器界接
8.2　SRAM
8.3　EPROM
8.4　EEPROM/快閃記憶體
8.5　DRAM
8.6　參考資料
8.7　習體
第九章　中斷要求與處理
9.1　中斷要求與處理
9.2　多重中斷要求與優先權
9.3　可規劃中斷要求控制器(82C59A)
9.4　軟體中斷與TRAP
9.5　參考資料
9.6　習題
第十章　基本I/O觀念與界面
10.1　I/O基本結構
10.2　I/O資料轉移方式
10.3　鍵盤電路設計
10.4　顯示器電路
10.5　實際的界面問題
10.6　參考資料
10.7　習題
第十一章　並列I/O與界面
11.1　並列資料轉移
11.2　可規劃並列週邊界面(82C55A)
11.3　可規劃定時器/計時器(82C54)
11.4　可規劃鍵盤/顯示器界面晶片(8279)
11.5　DMA控制器(82C37A)
11.6　參考資料
11.7　習題
第十二章　串列I/O與界面
12.1　串列資料轉移
12.2　串列界面標準
12.3　USART(8251A)
12.4　NS16550與推動程式
12.5　參考資料
12.6　習題
第十三章　浮點運算處理器
13.1　NDP(FPU)軟體模式
13.2　基本指令組與程式設計
13.3　高等數學函數指令組
13.4　處理器控制指令
13.5　參考資料
13.6　習題
第十四章　微處理器系統
14.1　映像顯示系統
14.2　繪圖模式顯示器
14.3　列表機界面與推動程式
14.4　輔助記憶器系統
14.5　PC BIOS與DOS系統呼叫
14.6　參考資料
14.7　習題
第十五章　匯流排界面與標準
15.1　連結網路基本原理
15.2　ISA/EISA匯流排
15.3　局部匯流排
15.4　I/O匯流排
15.5　PCMCIA匯流排
15.6　參考資料
15.7　習題
第十六章　保護模式與多工作業
16.1　節區記憶器管理單元
16.2　分頁記憶器管理單元
16.3　保護動作
16.4　工作控制權的轉移
16.5　多工作業
16.6　中斷要求與例外處理
16.7　虛擬86模式
16.8　參考資料
16.9　習題

授課方式

按照學校相關規定或課程使用投影片講解

評量方式

課程能力 /評量方式	撰寫程式與設計系統以解決問題之能力 (比重 30%)	資訊系統規劃、設計、實作、測試、整合與成果展示之能力 (比重 20%)	團隊合作與有效溝通以解決問題之能力 (比重 30%)	關注科技發展與時事資訊，並理解科技對環境、社會、國家及全球之影響 (比重 20%)
出席紀錄考核評量10%刪除	30%	20%	30%	20%
實做評量20%刪除	30%	20%	30%	20%
期中報告30%刪除	30%	20%	30%	20%
期末考40%刪除	30%	20%	30%	20%

上課用書

（師生應遵守智慧財產權及不得非法影印）
課本:

參考書目

（師生應遵守智慧財產權及不得非法影印）
參考書籍:
微算機原理與應用－80x86/Pentium 系列軟體、硬體、界面、系統(修訂版)
by 林銘波

Intel Microprocessors, The (8th Edition) (Hardcover)
by Barry B. Brey
Publisher: Prentice Hall; 8 edition (June 28, 2008)
ISBN-10: 0135026458
ISBN-13: 978-0135026458

Intel 系列微處理器架構，規劃與界面, 6/e (The Intel Microprocessors 8086/8088,80186/80188,80286,80386,80486 Pentium,Pentium Pro Processor,Pentium II,Pentium III,and Pentium 4:Architecture, Programming,
by 駱詩軒、曹恆偉、李俊毅、郭建宏、陳建中

嵌入式系統─I/O 界面軟硬體實務 by 黃國勝

數位系統實習-Quartus II 陸自強
HDL chip design (Douglas J. Smith), Doone Publications
Principles of digital design (Daniel D. Gajski), Prentice Hall
Modeling, synthesis, and rapid prototyping with the Verilog HDL (Michael. D. Ciletti), Prentice Hall

其他相關書籍或資料

課程需求

要分組討論

輔導時間

• 星期一 11:00-12:00 15:00-16:00
• 星期二 14:00-15:00 18:00-19:00
• 星期三 17:00-18:00
• 星期四 08:00-09:00

教師聯絡資訊

Email：zlp@ulive.pccu.edu.tw
分機：33532

課程進度

1. 數位電路的設計觀念

2. Verilog硬體描述語言簡介

3. Verilog的模組與架構

4. 能否用於電路合成的Verilog語法

5. Verilog的敘述

6. Verilog電路設計的基本觀念

7. 循序邏輯電路

8. 組合邏輯電路與簡易的算術邏輯運算

9. 期中考

10. 有限狀態機器與簡易的CPU設計

11. 進階設計概念

12. 進階設計概念

13. 記憶體設計與應用

14. 記憶體設計與應用

15. Verilog的檔案處理與除錯輔助功能

16. Verilog的檔案處理與除錯輔助功能

17. 綜合應用

18. 期末考