Microsoft Word - 教学大纲 （1）

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1 教 学 大 纲 2015 版 首 都 师 范 大 学 信 息 工 程 学 院

2 目 录 C 语 言 程 序 设 计 教 学 大 纲... 1 C 语 言 程 序 设 计 实 验 教 学 大 纲... 5 DSP 原 理 及 应 用 教 学 大 纲... 6 DSP 原 理 与 应 用 实 验 教 学 大 纲... 8 SOPC 设 计 与 实 践 教 学 大 纲... 9 编 译 原 理 教 学 大 纲 操 作 系 统 教 学 大 纲 操 作 系 统 实 验 教 学 大 纲 程 序 设 计 综 合 设 计 实 践 教 学 大 纲 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 教 学 大 纲 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 实 验 教 学 大 纲 电 磁 场 与 电 磁 波 教 学 大 纲 电 路 原 理 教 学 大 纲 电 路 原 理 实 验 教 学 大 纲 电 子 测 量 原 理 教 学 大 纲 电 子 测 量 原 理 实 验 教 学 大 纲 电 子 工 艺 实 习 教 学 大 纲 电 子 技 术 课 程 设 计 教 学 大 纲 仿 真 建 模 与 MATLAB 教 学 大 纲 高 频 电 子 线 路 教 学 大 纲 高 频 电 子 线 路 实 验 教 学 大 纲 汇 编 语 言 程 序 设 计 教 学 大 纲 机 器 人 控 制 教 学 大 纲 计 算 机 接 口 技 术 教 学 大 纲 计 算 机 视 觉 教 学 大 纲 计 算 机 网 络 实 验 教 学 大 纲 计 算 机 网 络 原 理 教 学 大 纲 计 算 机 组 成 原 理 教 学 大 纲 计 算 机 组 成 原 理 实 验 教 学 大 纲 教 学 设 计 教 学 大 纲 教 育 教 学 实 践 教 学 大 纲 教 育 实 习 教 学 大 纲 可 编 程 逻 辑 器 件 与 HDL 教 学 大 纲 面 向 对 象 程 序 设 计 教 学 大 纲 面 向 对 象 程 序 设 计 实 验 教 学 大 纲 模 拟 电 子 技 术 基 础 教 学 大 纲 模 拟 电 子 技 术 基 础 实 验 教 学 大 纲 嵌 入 式 操 作 系 统 与 驱 动 程 序 设 计 教 学 大 纲 嵌 入 式 系 统 基 础 教 学 大 纲 嵌 入 式 系 统 基 础 实 验 教 学 大 纲 嵌 入 式 系 统 应 用 教 学 大 纲 人 工 智 能 原 理 教 学 大 纲 I

3 软 件 测 试 技 术 教 学 大 纲 软 件 工 程 实 践 教 学 大 纲 软 件 质 量 管 理 教 学 大 纲 师 范 生 技 能 培 训 教 学 大 纲 数 据 结 构 与 算 法 教 学 大 纲 数 据 结 构 与 算 法 实 验 教 学 大 纲 数 据 库 应 用 系 统 开 发 教 学 大 纲 数 据 库 原 理 教 学 大 纲 数 理 逻 辑 教 学 大 纲 数 字 电 子 技 术 基 础 教 学 大 纲 数 字 电 子 技 术 基 础 实 验 教 学 大 纲 数 字 逻 辑 电 路 教 学 大 纲 数 字 逻 辑 电 路 实 验 教 学 大 纲 数 字 图 像 处 理 教 学 大 纲 数 字 系 统 综 合 设 计 实 践 教 学 大 纲 数 字 信 号 处 理 教 学 大 纲 数 字 信 号 处 理 实 验 教 学 大 纲 通 信 原 理 教 学 大 纲 通 信 原 理 实 验 教 学 大 纲 通 用 技 术 基 础 教 学 大 纲 图 论 教 学 大 纲 网 络 工 程 教 学 大 纲 网 络 基 础 教 学 大 纲 网 络 设 计 与 管 理 实 践 教 学 大 纲 现 代 教 育 技 术 及 应 用 教 学 大 纲 信 号 与 系 统 课 程 教 学 大 纲 信 号 与 系 统 实 验 教 学 大 纲 信 息 技 术 教 育 学 科 教 学 法 教 学 大 纲 学 习 资 源 的 设 计 与 开 发 课 程 教 学 大 纲 智 能 机 器 人 及 其 仿 真 教 学 大 纲 智 能 科 学 教 学 大 纲 智 能 信 息 获 取 技 术 教 学 大 纲 综 合 电 子 系 统 设 计 与 实 践 教 学 大 纲 II

4 C 语 言 程 序 设 计 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 :C 语 言 程 序 设 计 三 预 修 课 程 : 信 息 科 学 导 论 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程 是 信 息 技 术 各 专 业 的 基 础 课 程 本 课 程 介 绍 过 程 型 程 序 设 计 语 言 的 基 本 内 容 程 序 设 计 方 法 学 的 初 步 内 容 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 了 解 计 算 机 学 科 问 题 求 解 的 基 本 特 点 高 级 程 序 设 计 语 言 的 成 分 和 程 序 的 组 成 和 特 点, 学 习 并 掌 握 C 语 言 程 序 的 数 据 表 达 流 程 控 制 算 法 和 程 序 设 计 的 基 本 知 识, 掌 握 一 些 简 单 典 型 算 法, 使 学 生 具 有 一 定 的 设 计 程 序 阅 读 程 序 的 能 力, 为 后 续 课 程 打 好 基 础 五 学 分 学 时 安 排 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 64 学 时,4 学 分 ; 另 有 实 验 课 程 学 时 32 学 时,2 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 进 一 步 深 入 了 解 计 算 机 的 基 本 工 作 原 理, 掌 握 程 序 设 计 语 言 基 本 数 据 表 达 方 式 和 构 造 方 式 数 据 处 理 流 程 控 制 方 式, 掌 握 程 序 的 模 块 化 结 构, 掌 握 程 序 设 计 的 基 本 思 想 和 过 程 在 能 力 方 面, 学 生 应 掌 握 基 本 的 分 析 问 题 和 数 据 表 达 的 能 力, 以 及 算 法 描 述 与 基 本 算 法 实 现 的 能 力, 掌 握 模 块 化 程 序 设 计 方 法 和 程 序 调 试 方 法 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 : C 语 言 程 序 设 计 ( 清 华 大 学 出 版 社, 谭 浩 强 编 著 ) (ISBN ) 参 考 书 : C 程 序 设 计 试 题 汇 编 ( 清 华 大 学 出 版 社, 谭 浩 强 编 著 ) C 语 言 与 习 题 解 答 ( 清 华 大 学 出 版 社, 李 春 堡 编 著 ) C 程 序 设 计 思 想 与 方 法 ( 机 械 工 业 出 版 社, 尹 宝 林 编 著 ) 计 算 机 程 序 设 计 基 础 ( 高 等 教 育 出 版 社, 乔 林 编 著 ) 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 第 一 章 概 述 (2 学 时 ) 1. 什 么 是 程 序 设 计 语 言 2. 计 算 机 的 工 作 过 程 3. 程 序 设 计 语 言 的 发 展 史 4.C 语 言 的 发 展 历 史 5. 一 个 简 单 的 C 语 言 程 序 6. 数 制 与 数 据 在 内 存 的 存 储 形 式 教 学 目 的 和 要 求 了 解 C 语 言 的 特 点 和 C 程 序 的 组 成, 了 解 不 同 的 数 据 在 内 存 的 存 储 形 式 不 同 第 二 章 基 本 数 据 类 型 运 算 符 与 表 达 式 (4 学 时 ) 1

5 1.C 的 数 据 类 型 2. 常 量 与 变 量 3. 整 型 数 据 4. 实 型 数 据 5. 字 符 型 数 据 6. 变 量 赋 初 值 7. 各 类 数 值 型 数 据 间 的 混 合 运 算 8. 算 术 运 算 符 与 算 术 表 达 式 9. 逗 号 运 算 符 与 逗 号 表 达 式 10. 位 运 算 教 学 目 的 和 要 求 学 习 C 的 简 单 数 据 类 型 基 本 运 算 和 各 种 表 达 式 的 含 义, 掌 握 各 种 类 型 的 数 据 在 内 存 的 存 储 方 式 第 三 章 简 单 C 程 序 设 计 (4 学 时 ) 1.C 语 句 概 述 2. 数 据 的 输 出 3. 数 据 的 输 入 教 学 目 的 和 要 求 熟 练 掌 握 数 据 的 输 入 / 出 函 数, 了 解 顺 序 结 构 程 序 特 点 第 四 章 选 择 结 构 程 序 设 计 (5 学 时 ) 1. 关 系 运 算 符 和 关 系 表 达 式 2. 逻 辑 运 算 符 和 逻 辑 表 达 式 3.if 语 句 4. 条 件 表 达 式 5.switch 语 句 教 学 目 的 和 要 求 了 解 分 支 结 构 程 序 特 点, 掌 握 各 种 条 件 表 达 式, 学 会 使 用 if switch 语 句 第 五 章 循 环 控 制 (6 学 时 ) 1.goto 语 句 2.while 语 句 3.do-while 语 句 4.for 语 句 5.break 与 continue 语 句 6. 枚 举 和 迭 代 教 学 目 的 和 要 求 了 解 循 环 结 构 程 序 特 点, 理 解 循 环 的 涵 义, 正 确 使 用 循 环 语 句 测 验 2 学 时 2

6 第 六 章 数 组 (8 学 时 ) 1. 数 组 的 定 义 和 使 用 2. 数 组 的 初 始 化 3. 数 组 的 使 用 4. 字 符 数 组 5. 字 符 串 6. 字 符 串 处 理 函 数 教 学 目 的 和 要 求 理 解 数 组 是 类 型 相 同 用 同 一 个 标 识 符 标 识 的 一 组 数, 学 会 定 义 使 用 数 组, 并 掌 握 顺 序 查 找 折 半 查 找 选 择 排 序 冒 泡 排 序 第 七 章 函 数 (7 学 时 ) 1. 函 数 的 格 式 2. 函 数 的 参 数 3. 函 数 的 返 回 值 4. 函 数 的 调 用 5. 函 数 的 嵌 套 调 用 6. 局 部 变 量 与 全 局 变 量 7. 变 量 的 存 储 类 别 教 学 目 的 和 要 求 理 解 函 数 的 用 途, 学 会 定 义 和 调 用 函 数 ; 学 会 局 部 变 量 和 全 局 变 量 的 定 义 和 使 用 第 八 章 编 译 预 处 理 (1 学 时 ) 1. 宏 定 义 2. 文 件 包 含 教 学 目 的 和 要 求 了 解 编 译 预 处 理 的 目 的, 了 解 文 件 包 含 命 令 的 作 用, 学 会 使 用 宏 定 义 第 九 章 指 针 (8 学 时 ) 1. 指 针 的 概 念 2. 变 量 的 指 针 和 指 向 变 量 的 指 针 变 量 3. 指 向 数 组 元 素 的 指 针 变 量 4. 字 符 串 的 指 针 和 指 向 字 符 串 的 指 针 变 量 5. 二 维 数 组 与 指 针 6. 指 向 函 数 的 指 针 7. 返 回 指 针 的 函 数 8. 指 针 数 组 和 指 向 指 针 的 指 针 教 学 目 的 和 要 求 3

7 掌 握 指 针 的 概 念 和 利 用 指 针 对 数 据 进 行 处 理 的 方 法 第 十 章 结 构 体 与 共 用 体 (8 学 时, 选 讲 2 学 时 ) 结 构 体 类 型 结 构 体 变 量 的 定 义 与 使 用 结 构 体 数 组 4. 指 向 结 构 体 类 型 数 据 的 指 针 5. 链 表 6. 共 用 体 ( 选 讲 ) 7. 枚 举 类 型 ( 选 讲 ) 8. 用 typedef 定 义 类 型 标 识 符 教 学 目 的 和 要 求 理 解 结 构 型 的 涵 义, 掌 握 结 构 型 的 定 义 结 构 型 变 量 的 定 义 和 使 用 ; 掌 握 链 表 的 简 单 操 作 ( 建 立 插 入 删 除 查 找 ), 理 解 typedef 作 用, 掌 握 typedef 的 使 用 方 法 第 十 一 章 文 件 (3 学 时 ) 文 件 的 概 念 和 文 件 类 型 指 针 文 件 的 打 开 与 关 闭 文 件 的 读 写 文 件 定 位 教 学 目 的 和 要 求 了 解 文 件 的 作 用, 学 会 读 写 文 件 第 十 三 章 程 序 开 发 过 程 (3 学 时, 选 讲 ) 软 件 设 计 过 程 软 件 开 发 方 法 程 序 开 发 环 境 编 码 风 格 程 序 测 试 教 学 目 的 和 要 求 掌 握 自 顶 向 下 逐 步 求 精 的 结 构 化 程 序 设 计 方 法 和 模 块 化 程 序 设 计 方 法, 了 解 程 序 测 试 和 调 试 的 重 要 性 九 成 绩 考 核 方 式 可 以 根 据 情 况 在 学 期 中 间 作 1-2 次 小 练 习, 期 末 考 试 采 用 闭 卷 方 式, 时 间 120 分 钟 4

8 C 语 言 程 序 设 计 实 验 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 :C 语 言 程 序 设 计 实 验 三 预 修 课 程 : 信 息 科 学 导 论 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 掌 握 算 法 的 概 念, 能 够 实 现 简 单 的 条 件 循 环 结 构 程 序 设 计, 掌 握 指 针 结 构 体 文 件 的 使 用, 同 时 进 一 步 掌 握 程 序 设 计 语 言 的 程 序 的 组 成, 掌 握 一 定 的 C 语 言 程 序 设 计 的 方 法 和 基 本 技 巧, 学 会 程 序 的 调 试, 培 养 良 好 的 程 序 设 计 的 习 惯, 具 有 一 定 的 程 序 开 发 能 力, 为 后 续 课 程 打 好 基 础 五 学 分 学 时 安 排 本 课 程 讲 授 和 实 验 总 时 数 为 32 学 时,1 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 掌 握 三 种 基 本 的 程 序 框 架, 学 会 数 组 指 针 结 构 体 文 件, 掌 握 算 法 的 概 念, 掌 握 各 类 文 件 的 读 写 方 法 链 表 的 简 单 操 作, 并 能 在 计 算 机 上 实 现 有 关 的 操 作 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 : 自 编 讲 义 C 语 言 程 序 设 计 ( 清 华 大 学 出 版 社, 谭 浩 强 编 著,ISBN ) 参 考 书 : C 语 言 程 序 设 计 案 例 教 程 清 华 大 学 出 版 社 张 基 温 编 著 C 程 序 设 计 课 程 设 计 机 械 工 业 出 版 社 刘 振 安 等 等 著 C 语 言 实 例 解 析 精 粹 人 民 邮 电 出 版 社 曹 衍 龙 等 编 著 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 实 验 名 称 实 验 目 的 学 时 上 机 题 目 C 程 序 的 运 行 1 了 解 C 语 言 程 序 的 特 点 环 境 2 学 会 编 辑 编 译 运 行 一 个 C 语 言 程 序 1 学 会 C 中 变 量 的 类 型 和 定 义 简 单 C 程 序 设 2 熟 悉 变 量 的 简 单 算 术 运 算 计 3 学 会 数 据 的 输 入 / 出 1 了 解 C 中 表 示 真 假 的 方 法 条 件 程 序 设 计 2 正 确 使 用 逻 辑 表 达 式 3 熟 练 掌 握 if 和 switch 语 句 1 掌 握 各 种 循 环 语 句 的 使 用 循 环 程 序 设 计 2 掌 握 用 循 环 实 现 的 一 些 算 法 1 学 会 数 组 的 定 义 和 数 组 元 素 的 使 用 数 组 2 学 会 与 数 组 有 关 的 排 序 和 顺 序 查 找 算 法 3 掌 握 字 符 串 操 作 1 学 会 函 数 的 定 义 和 调 用 5 函 数 2 掌 握 形 参 与 实 参 之 间 的 数 据 传 递 3 掌 握 函 数 嵌 套 调 用 的 方 法 5 2 求 2 个 或 3 个 数 中 的 最 大 数 演 示 乘 法 的 计 算 过 程 三 角 形 判 断 三 种 数 据 的 选 择 排 序

9 指 针 结 构 体 与 链 表 位 运 算 与 文 件 综 合 练 习 4 掌 握 局 部 变 量 与 全 局 变 量 的 概 念 1 学 会 定 义 指 针 变 量 2 掌 握 指 针 变 量 做 参 数 的 方 法 3 掌 握 利 用 指 针 对 数 组 和 字 符 串 操 作 的 方 法 1 掌 握 结 构 型 的 定 义 结 构 型 变 量 的 定 义 和 使 用 ; 2 掌 握 链 表 的 简 单 操 作 ( 建 立 查 找 ) 1 了 解 文 件 的 作 用 2 学 会 读 写 文 件 图 书 管 理 系 统 九 成 绩 考 核 方 式 : 期 末 考 试 采 用 机 试 考 试 方 式 DSP 原 理 及 应 用 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : DSP 原 理 及 应 用 三 先 修 课 程 : 模 拟 电 子 技 术 基 础 数 字 电 子 技 术 基 础 等 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程 通 过 该 课 程 的 学 习, 使 学 生 了 解 DSP 芯 片 的 基 本 原 理 和 常 用 DSP 芯 片 的 应 用, 熟 悉 DSP 芯 片 开 发 工 具 及 使 用, 掌 握 DSP 系 统 的 软 硬 件 设 计 和 应 用 系 统 开 发, 具 备 独 立 从 事 DSP 应 用 开 发 的 能 力 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 32 学 时,2 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 学 会 CCS 软 件 的 使 用, 汇 编 语 言 常 用 指 令 的 应 用,C54X 芯 片 的 内 部 结 构, 及 其 相 关 电 路 的 应 用 设 计 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 TMS320C54X DSP 原 理 及 应 用 ( 乔 瑞 萍 主 编, 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 ) ( 二 ) 参 考 书 DSP 集 成 开 发 与 应 用 实 例 ( 电 子 工 业 出 版 社, 2002, 张 雄 伟, 陈 亮, 主 编 ) 数 字 信 号 微 处 理 器 的 原 理 及 其 开 发 应 用 ( 天 津 大 学 出 版 社, 2001 李 刚 主 编 ) 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 DSP 概 述 (4 学 时 ) 1 常 用 的 数 字 运 算 基 础 2 什 么 是 定 点 数 据 格 式 3 定 点 算 术 运 算 6

10 教 学 目 的 和 要 求 了 解 数 字 信 号 处 理 器 的 基 本 运 算, 并 掌 握 DSP 数 据 运 算 时 定 点 格 式 的 特 殊 要 求 CCS 开 发 工 具 及 应 用 (4 学 时 ) CCS 的 安 装 及 窗 口 开 发 一 个 简 单 的 应 用 程 序 算 法 和 数 据 测 试 的 例 子 教 学 目 的 和 要 求 从 整 体 上 了 解 DSP 的 开 发 软 件 的 安 装 及 使 用, 并 掌 握 如 何 利 用 CCS 来 调 试 开 发 程 序 第 三 章 TMS320C54X 的 CPU 结 构 和 存 储 器 配 置 (6 学 时 ) 1 什 么 是 TMS320C54XDSP 结 构 2 什 么 是 TMS320C54X 的 总 线 结 构 3 什 么 是 TMS320C54X 的 CPU 结 构 4 什 么 是 TMS320C54X 存 储 器 和 I/O 空 间 教 学 目 的 和 要 求 了 解 C54X 系 列 芯 片 的 内 部 结 构, 掌 握 存 储 器 空 间 的 配 置, 了 解 C54X 的 总 线 结 构 第 四 章 指 令 系 统 (6 学 时 ) 1 数 据 寻 址 方 式 2 TMS320C54X 的 指 令 系 统 教 学 目 的 和 要 求 学 习 编 程 语 言 汇 编 语 言 的 数 据 寻 址 方 式, 掌 握 常 用 的 重 要 汇 编 指 令 第 五 章 TMS320C54X 汇 编 语 言 程 序 设 计 (4 学 时 ) 1 TMS320C54X 汇 编 语 言 的 基 本 概 念 2 TMS320C54X 汇 编 语 言 程 序 设 计 的 基 本 方 法. 3 TMS320C54X 汇 编 语 言 程 序 的 编 辑 汇 编 和 链 接 过 程 4 汇 编 器 教 学 目 的 和 要 求 从 整 体 上 对 汇 编 语 言 的 编 译 链 接 过 程 有 一 个 清 晰 的 认 识, 从 而 能 更 深 刻 地 认 识 汇 编 语 言 第 六 章 TMS320C54X 的 引 脚 功 能 流 水 线 结 构 和 外 部 总 线 结 构 (4 学 时 ) 1 TMS320C54x 的 引 脚 和 信 号 说 明 2 流 水 线 结 构 教 学 目 的 和 要 求 学 习 5416 芯 片 的 引 脚 和 常 用 的 作 用, 并 掌 握 内 部 的 流 水 线 工 作 机 制 第 七 章 TMS320C54X 的 片 内 外 设 (4 学 时 ) 1 时 钟 发 生 器 2 中 断 系 统 3 定 时 器 主 机 接 口 教 学 目 的 和 要 求 7

11 学 习 掌 握 芯 片 内 部 的 重 要 外 设 如, 定 时 器, 中 断 发 生 机 制 等 九 成 绩 考 核 方 式 : 大 作 业 + 平 时 作 业 + 考 勤 DSP 原 理 与 应 用 实 验 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 :DSP 原 理 与 应 用 实 验 三 先 修 课 程 : 模 拟 电 子 技 术 数 字 电 子 技 术 等, 与 DSP 原 理 与 应 用 课 程 同 步 开 设 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程, 是 与 必 修 课 程 DSP 原 理 与 应 用 同 步 开 设 的 实 验 课 程 通 过 本 课 程 的 学 习 和 实 践, 培 养 学 生 的 实 际 动 手 能 力, 初 步 掌 握 和 运 用 所 学 到 的 理 论 知 识 来 解 决 实 际 问 题, 通 过 该 课 程 的 学 习, 学 生 能 够 在 学 习 完 数 字 信 号 处 理 的 基 本 理 论 的 基 础 上, 继 续 学 习 以 DSP 微 处 理 器 为 核 心 的 软 硬 件 系 统 设 计 和 系 统 实 现 方 面 的 知 识 跟 踪 前 沿 技 术 发 展, 培 养 学 生 实 践 动 手 和 综 合 设 计 的 能 力 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 主 要 在 实 验 室 进 行, 安 排 总 时 数 为 16 学 时,0.5 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 能 够 熟 练 使 用 CCS 开 发 软 件, 掌 握 汇 编 语 言 和 C 语 言 两 种 编 程 方 式 的 异 同, 熟 悉 常 用 的 基 本 应 用 电 路, 通 过 上 机 实 践, 巩 固 课 堂 所 学 内 容, 增 强 动 手 编 程 能 力 七 教 科 书 DSP 原 理 与 应 用 实 验 教 材 自 编 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 实 验 一 CCS 开 发 环 境 的 使 用 ( 一 )(3 学 时 ) 1. 熟 悉 Code Composer Studio 开 发 环 境 2. 熟 悉 DSP 软 件 开 发 流 程 3. 熟 悉 几 种 主 要 的 调 试 方 法 : 单 步 执 行 编 译 链 接 4. 熟 悉 在 调 试 环 境 下 观 察 指 令 执 行 结 果 的 方 法 实 验 二 CCS 使 用 ( 二 )(3 学 时 ) 1. 熟 悉 Code Composer Studio 开 发 环 境 2. 熟 悉 DSP 软 件 开 发 流 程 3. 熟 悉 几 种 主 要 的 调 试 方 法 : 探 点, 画 图, 动 画 功 能 和 GEL 文 件 4. 熟 悉 在 调 试 环 境 下 观 察 指 令 执 行 结 果 的 方 法 实 验 三 : 编 写 一 个 以 C 语 言 为 基 础 的 DSP 程 序 (3 学 时 ) 1. 学 习 用 标 准 C 语 言 编 制 程 序 ; 了 解 常 用 的 C 语 言 程 序 设 计 方 法 和 组 成 部 分 2. 学 习 编 制 连 接 命 令 文 件, 并 用 来 控 制 代 码 的 连 接 3. 学 会 建 立 和 改 变 map 文 件, 以 及 利 用 它 观 察 DSP 内 存 使 用 情 况 的 方 法 4. 熟 悉 使 用 软 件 仿 真 方 式 调 试 程 序 实 验 四 : 交 通 灯 综 合 控 制 (2 学 时 ) 1. 熟 悉 CCS 的 开 发 环 境 8

12 2. 了 解 SEED-DEC5416 的 硬 件 系 统 3. 掌 握 交 通 灯 逻 辑 在 DSP 中 的 实 现 实 验 五 : 语 音 信 号 的 FIR 滤 波 (3 学 时 ) 1. 熟 悉 ICETEK-VC5416-AE 扩 展 的 语 音 codec 芯 片 TLV320AIC23 的 设 计 和 程 序 控 制 原 理 2. 熟 悉 FIR 滤 波 器 工 作 原 理 及 其 编 程 3. 掌 握 使 用 TI 的 算 法 库 dsplib 提 高 程 序 运 行 效 率 的 方 法 4. 学 习 使 用 CCS 图 形 观 察 窗 口 观 察 和 分 析 语 音 波 形 及 其 频 谱 实 验 六 : 数 字 图 象 边 缘 检 测 (SOBEL 算 子 )(2 学 时 ) 了 解 边 缘 检 测 的 算 法 和 用 途, 学 习 利 用 Sobel 算 子 进 行 边 缘 检 测 的 程 序 设 计 方 法 九 成 绩 考 核 方 式 : 实 验 报 告 + 上 机 考 试 SOPC 设 计 与 实 践 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 :SOPC 设 计 与 实 践 三 预 修 课 程 : 数 字 逻 辑 电 路 EDA C 语 言 程 序 设 计 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 计 算 机 专 业 的 一 门 专 业 选 修 课 程 SOPC 技 术 综 合 设 计 是 一 门 将 计 算 机 软 件 和 硬 件 结 合 的 综 合 性 的 专 业 课, 是 电 子 设 计 自 动 化 EDA 的 后 续 课 程 SOPC 是 一 门 涉 及 许 多 学 科 而 又 广 泛 应 用 于 许 多 领 域 的 新 兴 学 科, 涉 及 EDA 软 件 硬 件 描 述 语 言 FPGA 器 件 计 算 机 组 成 与 接 口 汇 编 语 言 和 C 语 言 嵌 入 式 系 统 开 发 嵌 入 式 操 作 系 统 等 内 容, 本 课 程 重 点 放 在 学 习 SOPC 系 统 开 发 的 设 计 理 念 和 方 法 上, 是 一 门 实 用 技 能 培 养 课 程, 使 学 生 逐 步 提 高 嵌 入 式 系 统 的 设 计 和 开 发 能 力, 培 养 学 生 在 系 统 设 计 与 实 现 方 面 的 研 发 技 能 五 学 分 学 时 安 排 本 课 程 总 学 时 为 32 学 时,2 学 分 大 约 1/3 时 间 用 于 课 堂 讲 授,2/3 时 间 用 于 课 堂 实 验 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 要 求 学 生 掌 握 软 核 可 编 程 片 上 系 统 设 计 仿 真 与 调 试 方 法, 了 解 常 用 软 核 处 理 器 的 基 本 结 构 和 SOPC 设 计 流 程, 掌 握 QuartusII 设 计 工 具 的 使 用 方 法 Nios II 嵌 入 式 系 统 开 发 技 术 Nios II 的 常 用 组 件 与 编 程 掌 握 使 用 SOPC 技 术 设 计 数 字 系 统 和 嵌 入 式 系 统 的 方 法, 培 养 学 生 在 系 统 设 计 与 实 现 方 面 的 研 发 技 能, 掌 握 基 于 SOPC 的 软 硬 件 协 同 设 计 和 验 证 技 术 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 : SOPC 设 计 与 实 践 ( 自 编 实 验 讲 义 ) 参 考 书 : 基 于 FPGA 的 数 字 系 统 设 计 与 实 践 ( 电 子 工 业 出 版 社, 杨 军 等 ) SOPC 技 术 基 础 教 程 ( 清 华 大 学 出 版 社, 侯 建 军 主 编 )(ISBN ) SOPC 技 术 与 应 用 机 械 工 业 出 版 社 江 国 强 编 9

13 SOPC 嵌 入 式 系 统 基 础 教 程 ( 北 航 出 版 社, 周 立 功 主 编 ) 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 第 一 章 概 述 (1 学 时 ) 1.1 SOPC 及 其 技 术 1.2 Nios II 软 核 处 理 器 1.3 Altera 支 持 SOPC 的 FPGA 简 介 了 解 SOPC 的 概 念, 应 用 系 统 的 组 成,Altera 支 持 SOPC 的 FPGA 简 介 掌 握 Nios II 软 核 处 理 器 的 结 构 第 二 章 SOPC 开 发 流 程 及 开 发 平 台 (2 学 时 ) 2.1 SOPC 开 发 流 程 2.2 简 单 SOPC 实 例 开 发 任 务 及 步 骤 2.3 分 析 系 统 需 求 2.4 使 用 QuartusII 建 立 工 程 2.5 使 用 SOPC Builder 创 建 Nios II 系 统 2.6 集 成 Nios II 系 统 到 QuartusII 工 程 2.7 设 置 编 译 选 项 并 编 译 硬 件 系 统 2.8 下 载 硬 件 设 计 到 目 标 FPGA 2.9 使 用 Nios II IDE 建 立 用 户 程 序 2.10 调 试 / 运 行 程 序 熟 练 掌 握 SOPC 硬 件 系 统 开 发 流 程 和 方 法,SOPC Builder 硬 件 开 发 环 境 的 使 用, 熟 练 掌 握 SOPC 软 件 开 发 流 程 和 方 法,Nios II IDE 软 件 开 发 环 境 的 使 用 第 三 章 Nios II 体 系 结 构 (2 学 时 ) 3.1 Nios II 处 理 器 结 构 3.2 Nios II 的 寄 存 器 文 件 3.3 算 术 逻 辑 单 元 (ALU) 3.4 复 位 信 号 3.5 Nios II 处 理 器 运 行 模 式 3.6 异 常 和 中 断 控 制 器 3.7 Nios II 的 异 常 处 理 3.8 存 储 器 与 I/O 3.9 存 储 器 和 外 设 访 问 3.10 Nios II 处 理 器 性 能 掌 握 Nios II 通 用 寄 存 器 和 控 制 寄 存 器, 管 理 模 式 用 户 模 式 调 试 模 式 和 模 式 之 间 的 切 换 等 熟 练 掌 握 硬 件 中 断 软 件 陷 阱 未 实 现 指 令 确 定 异 常 产 生 的 原 因 异 常 嵌 套 与 返 回 和 断 点 处 理 与 返 回 熟 练 掌 握 指 令 和 数 据 总 线 高 速 缓 存 紧 耦 合 存 储 器 地 址 映 射 和 存 储 器 与 外 设 的 访 问 10

14 第 四 章 Nios II 外 围 设 备 (2 学 时 ) 4.1 并 行 输 入 / 输 出 内 核 4.2 SDRAM 控 制 器 内 核 4.3 CFI 控 制 器 内 核 4.4 EPCS 控 制 器 内 核 4.5 定 时 器 内 核 4.6 UART 内 核 4.7 JTAG_ UART 内 核 4.8 SPI 内 核 4.9 DMA 内 核 4.10 带 Avalon 接 口 的 互 斥 内 核 4.11 带 Avalon 接 口 的 邮 箱 内 核 4.12 System ID 内 核 掌 握 SDRAM 定 时 器 CFI PIO JTAG UART 等 控 制 器 熟 练 掌 握 JTAG _UART 第 六 章 Nios II 应 用 程 序 及 其 外 设 HAL 驱 动 开 发 (2 学 时 ) 6.1 Nios II 简 介 6.2 设 置 工 程 系 统 库 属 性 和 编 译 选 项 6.3 调 试 / 运 行 程 序 6.4 下 载 程 序 到 Flash 6.5 硬 件 抽 象 层 HAL 系 统 库 6.6 使 用 HAL 开 发 应 用 程 序 6.7 设 备 驱 动 概 述 6.8 开 发 HAL 下 的 设 备 驱 动 6.9 μc/os-Ⅱ 6.10 Nios II C 语 言 至 硬 件 加 速 编 译 器 C2H 简 介 掌 握 HAL 系 统 库 结 构,HAL 开 发 应 用 程 序,HAL 开 发 设 备 驱 动 程 序 掌 握 μc/os-Ⅱ 在 Nios II 上 的 移 植,Nios II IDE 中 μc/os-Ⅱ 工 程 的 实 现, 设 计 实 例 的 软 硬 件 要 求, 在 Nios II 中 建 立 μc/os-Ⅱ 工 程 第 七 章 Avalon 接 口 规 范 (2 学 时 ) 7.1 Avalon 总 线 简 介 7.2 术 语 和 概 念 7.3 Avalon 信 号 7.4 从 端 口 传 输 7.5 主 端 口 传 输 7.6 流 水 线 传 输 属 性 11

15 7.7 流 控 制 属 性 7.8 三 态 传 输 7.9 突 发 传 输 属 性 7.10 非 传 输 相 关 的 信 号 7.11 地 址 对 齐 了 解 Avalon 接 口 规 范 ; 掌 握 Avalon 从 端 口 传 输 和 主 端 口 传 输, 第 八 章 Nios II 系 统 深 入 设 计 (2 学 时 ) 8.1 定 制 基 于 Avalon 的 用 户 外 设 8.2 定 制 Nios II 用 户 指 令 了 解 定 制 指 令 实 现 方 式, 定 制 指 令 设 计 实 例, 和 定 制 基 于 Avalon 的 用 户 外 设 九 实 验 内 容 : 序 号 实 验 项 目 名 称 实 验 学 时 实 验 类 型 1 SOPC 硬 件 平 台 设 计 3 操 作 2 SOPC 软 件 环 境 +Hello world 3 操 作 3 流 水 灯 3 操 作 4 PIO 外 部 中 断 3 设 计 5 电 子 钟 的 设 计 3 设 计 6 设 计 IP 核 3 设 计 7 自 定 义 指 令 3 综 合 此 课 程 配 备 了 详 细 的 实 验 指 导 书 ( 将 在 第 一 次 上 课 时 把 最 新 的 电 子 版 提 供 给 大 家 ) 本 课 程 辅 助 教 学 网 站 : 十 成 绩 考 核 方 式 : 出 勤 + 平 时 实 验 表 现 + 实 验 报 告 + 大 作 业 其 中 平 时 成 绩 占 总 成 绩 的 50% 课 程 设 计 占 40%, 答 辩 成 绩 占 10% 评 定 标 准 : 优 或 90 分 : 有 完 整 的 符 合 标 准 的 文 档, 文 档 有 条 理 文 笔 通 顺, 格 式 正 确, 其 中 有 总 体 设 计 思 想 的 论 述 ; 程 序 完 全 实 现 设 计 方 案, 设 计 方 案 先 进, 软 件 可 靠 性 好 ; 良 或 80 分 : 有 完 整 的 符 合 标 准 的 文 档, 文 档 有 条 理 文 笔 通 顺, 格 式 正 确 ; 有 完 全 实 现 设 计 方 案 的 软 件, 设 计 方 案 较 先 进 ; 中 或 70 分 : 有 完 整 的 符 合 标 准 的 文 档, 有 基 本 实 现 设 计 方 案 的 软 件, 设 计 方 案 正 确 ; 及 格 或 60 分 : 有 完 整 的 符 合 标 准 的 文 档, 有 基 本 实 现 设 计 方 案 的 软 件, 设 计 方 案 基 本 正 确 ; 不 及 格 或 60 分 以 下 : 没 有 完 整 的 符 合 标 准 的 文 档, 软 件 没 有 基 本 实 现 设 计 方 案, 设 计 12

16 方 案 不 正 确 注 : 提 交 的 电 子 文 档 和 软 件 必 须 是 由 学 生 自 己 独 立 完 成, 雷 同 者 视 其 情 况 扣 分 或 记 零 分 编 译 原 理 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 编 译 原 理 三 先 修 课 程 : 数 理 逻 辑 图 论 程 序 设 计 语 言 数 据 结 构 汇 编 语 言 程 序 设 计 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 / 必 选 课 程 本 课 程 是 计 算 机 专 业 学 生 的 一 门 重 要 专 业 基 础 课, 它 既 有 一 定 的 理 论 性, 又 有 一 定 的 实 践 性, 尤 其 是 本 课 程 的 知 识 与 计 算 机 应 用 中 很 多 领 域 有 紧 密 联 系 与 广 泛 应 用 了 解 与 掌 握 本 课 程 的 基 本 内 容 将 有 利 于 学 生 提 高 专 业 素 质 和 适 应 社 会 多 方 面 需 要 的 能 力 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 既 掌 握 编 译 的 基 本 过 程 基 本 方 法 编 译 系 统 的 组 成, 又 具 有 设 计 实 现 分 析 编 译 程 序 的 初 步 能 力 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 48 学 时,3 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 学 会 编 译 的 基 本 原 理, 熟 悉 编 译 过 程 的 各 个 阶 段 : 词 法 分 析 语 法 分 析 语 义 分 析 和 中 间 代 码 产 生 代 码 优 化 目 标 代 码 生 成 等 的 工 作 原 理 和 方 法 ; 了 解 编 译 程 序 的 基 本 构 造 方 法 和 编 译 新 技 术 的 发 展 趋 势, 并 具 备 一 定 的 编 译 子 模 块 的 实 践 开 发 能 力 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 程 序 设 计 语 言 编 译 原 理 ( 第 3 版 )( 国 防 工 业 出 版 社, 陈 火 旺 等 编 著 ) 参 考 书 编 译 原 理 ( 第 3 版 ), 西 北 工 业 大 学 出 版 社, 蒋 立 源 编 著,ISBN 编 译 技 术 原 理, 国 防 工 业 出 版 社, 姜 文 清 编 著,ISBN 编 译 原 理 技 术 与 工 具 ( 第 二 版 ), 人 民 邮 电 出 版 社, 阿 霍 著,ISBN 编 译 原 理 第 2 版, 机 械 工 业 出 版 社, 赵 建 华 等 译,ISBN 编 译 原 理, 清 华 大 学 出 版 社, 吕 映 芝 编 著,ISBN 编 译 原 理 习 题 与 解 析, 清 华 大 学 出 版 社, 伍 春 香 编 著,ISBN 编 译 原 理 典 型 题 解 析 与 实 战 模 拟, 国 防 科 技 大 学 出 版 社, 刘 春 林 编 著,ISBN X 编 译 原 理 习 题 精 选, 中 国 科 学 技 术 大 学 出 版 社, 陈 意 云 张 昱 编 著,ISBN 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 第 一 章 引 论 (2 学 时 ) 1.1 编 译 程 序 的 基 本 概 念 13

17 1.2 编 译 过 程 1.3 编 译 程 序 结 构 掌 握 编 译 程 序 的 基 本 概 念, 编 译 过 程 的 组 成 编 译 程 序 的 一 般 结 构 以 及 编 译 程 序 生 成 等 概 念 第 二 章 文 法 和 语 言 (4 学 时 ) 2.1 高 级 语 言 语 法 和 语 义 高 级 语 言 的 一 般 特 性 2.2 文 法 符 号 和 符 号 串 文 法 和 语 言 的 定 义 语 法 树 与 二 义 性 了 解 高 级 语 言 的 一 般 特 性, 掌 握 文 法 的 形 式 定 义, 熟 悉 符 号 和 符 号 串 以 及 相 关 运 算 等 概 念, 能 够 利 用 文 法 给 出 所 描 述 的 语 言 以 及 给 定 语 言 构 造 相 应 的 文 法, 学 会 语 法 树 的 构 造 以 及 文 法 二 义 性 的 判 断 方 法 第 三 章 词 法 分 析 (10 学 时 ) 3.1 理 论 基 础 状 态 转 换 图 正 规 表 达 式 与 有 限 自 动 机 一 正 规 式 与 正 规 集 二 确 定 有 限 自 动 机 (DFA) 三 非 确 定 有 限 自 动 机 (NFA) 四 正 规 文 法 与 有 限 自 动 机 的 关 系 五 正 规 式 与 有 限 自 动 机 的 关 系 六 确 定 有 限 自 动 机 的 化 简 熟 悉 状 态 转 换 图 正 规 式 正 规 集 等 相 关 概 念, 掌 握 非 确 定 有 限 自 动 机 NFA 与 确 定 有 限 自 动 机 DFA 的 形 式 定 义, 能 够 熟 练 进 行 NFA 到 DFA 的 等 价 变 换 能 够 根 据 正 规 文 法 构 造 等 价 的 有 限 自 动 机 以 及 根 据 有 限 自 动 机 构 造 相 应 的 正 规 文 法 给 定 正 规 式 能 够 构 造 出 相 应 的 有 限 自 动 机 以 及 根 据 自 动 机 能 写 出 所 能 识 别 的 正 规 式 能 够 熟 练 的 进 行 DFA 的 化 简 第 四 章 语 法 分 析 (12 学 时 ) 4.1 语 法 分 析 概 述 语 法 分 析 器 功 能 语 法 分 析 方 法 4.2 自 上 而 下 分 析 法 一 基 本 思 想 14

18 二 存 在 的 问 题 及 解 决 办 法 4.3 预 测 分 析 法 ( LL(1) 分 析 法 ) 4.4 自 底 向 上 分 析 法 一 自 底 向 上 分 析 法 的 一 般 方 法 二 最 左 归 约 - 规 范 归 约. 4.5 LR 分 析 法 一 LR(0) 分 析 器 的 工 作 过 程 二 LR(0) 分 析 表 的 构 造 三 SLR(1) 分 析 表 的 构 造 四 LR(1) 分 析 表 了 解 语 法 分 析 的 两 种 分 类 方 法, 熟 练 掌 握 自 上 而 下 语 法 分 析 中 的 基 本 思 想, 熟 悉 其 中 存 在 的 问 题 和 解 决 方 法, 能 够 熟 练 运 用 预 测 分 析 法 完 成 自 上 而 下 的 语 法 分 析, 熟 悉 自 下 而 上 语 法 分 析 存 在 的 问 题 和 解 决 方 法, 能 够 熟 练 运 用 各 类 LR 分 析 方 法 进 行 自 下 而 上 的 语 法 分 析 第 五 章 属 性 文 法 和 语 法 制 导 的 翻 译 (4 学 时 ) 5.1 属 性 文 法 一 属 性 文 法 二 综 合 属 性 三 继 承 属 性 5.2 基 于 属 性 文 法 的 处 理 方 法 一 依 赖 图 二 树 遍 历 的 属 性 计 算 方 法 三 一 遍 扫 描 的 处 理 方 法 四 抽 象 语 法 树 (AST) 5.3 S 属 性 文 法 的 自 下 而 上 计 算 5.4 L 属 性 文 法 和 自 顶 向 下 翻 译 熟 悉 属 性 文 法 的 相 关 定 义 以 及 属 性 文 法 的 典 型 处 理 方 法, 熟 练 掌 握 S- 属 性 文 法 和 L- 属 性 文 法 的 相 关 概 念 第 六 章 语 义 分 析 和 中 间 代 码 生 成 (9 学 时 ) 6.1 中 间 语 言 6.2 赋 值 语 句 的 翻 译 一 简 单 算 术 表 达 式 和 赋 值 语 句 二 数 组 元 素 的 引 用 6.3 布 尔 表 达 式 的 翻 译 一 布 尔 表 达 式 二 作 为 条 件 控 制 的 布 尔 表 达 式 6.4 控 制 语 句 的 翻 译 一 控 制 语 句 二 分 支 语 句 15

19 熟 练 掌 握 各 种 中 间 语 言 的 表 示 方 法, 能 够 熟 练 进 行 赋 值 语 句 布 尔 表 达 式 以 及 控 制 语 句 的 翻 译 第 七 章 符 号 表 (3 学 时 ) 符 号 表 的 作 用 与 组 织 一 符 号 表 的 作 用 二 符 号 表 的 组 织 方 式 了 解 符 号 表 的 相 关 定 义 和 组 织 结 构, 熟 悉 典 型 的 符 号 表 的 构 造 方 法 第 八 章 运 行 时 的 存 储 组 织 与 分 配 (4 学 时 ) 8.1 程 序 运 行 时 的 活 动 8.2 运 行 时 存 储 器 的 划 分 一 运 行 时 存 储 器 的 划 分 二 活 动 记 录 三 存 储 分 配 策 略 8.3 静 态 存 储 分 配 8.4 简 单 的 栈 式 存 储 分 配 8.5 嵌 套 过 程 语 言 的 存 储 分 配 一 过 程 的 层 数 二 非 局 部 变 量 的 访 问 的 实 现 了 解 运 行 时 存 储 组 织 和 分 配 的 基 本 机 制, 熟 练 掌 握 活 动 记 录 的 用 途 以 及 嵌 套 过 程 语 言 的 存 储 分 配 方 法 九 成 绩 考 核 方 式 : 笔 试 + 平 时 作 业 + 讨 论 操 作 系 统 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 操 作 系 统 三 先 修 课 程 : 本 课 程 需 要 学 生 先 修 本 科 的 计 算 机 组 成 原 理 ( 课 程 号 ), 掌 握 该 课 程 的 全 部 知 识 同 时, 学 生 应 能 较 好 地 掌 握 C 程 序 的 结 构 和 编 程 ( 课 程 号 ) 因 为 本 课 程 是 注 重 功 能 和 概 念 的 课 程, 学 生 需 要 理 解 如 何 进 行 C 代 码 的 编 译, 理 解 硬 件 的 工 作 机 理, 熟 悉 汇 编 和 数 据 结 构 ( 课 程 号 和 ) 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 操 作 系 统 是 本 科 生 课 程, 它 包 含 了 许 多 设 计 和 实 现 现 代 操 作 系 统 的 基 本 原 理 和 基 本 方 法 16

20 本 课 程 包 含 了 操 作 系 统 的 功 能 和 作 用, 操 作 系 统 发 展 历 史 和 种 类, 进 程 和 线 程 概 念, 进 程 调 度, 存 储 管 理, 文 件 系 统, 设 备 驱 动 和 死 锁 专 题 完 整 的 课 程 分 为 两 个 部 分, 第 一 部 分 详 细 地 介 绍 了 操 作 系 统 的 基 本 概 念, 例 如 进 程 控 制, 进 程 间 的 通 信, 存 储 管 理, 文 件 系 统 和 设 备 管 理 等, 课 程 的 第 二 部 分 包 含 了 实 验, 该 实 验 有 独 立 的 课 程 号 , 选 本 课 程 的 同 学 也 必 须 同 时 选 择 实 验 课 程 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 达 到 如 下 目 的 : 深 入 理 解 操 作 系 统, 并 知 道 我 们 如 何 及 为 什 么 要 这 么 做 学 会 如 何 参 与 系 统 级 的 学 习 及 初 步 的 研 究 方 式 完 成 一 个 一 学 期 的 系 统 学 习 和 实 验 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 64 学 时,4 学 分 独 立 实 验 课 程 18 学 时 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 讲 课, 阅 读 参 考 文 献, 独 立 研 究 以 及 实 验, 学 生 将 会 学 习 到 并 观 测 测 试 到 不 同 的 操 作 系 统 模 块, 以 更 加 加 深 理 解 这 样 一 个 非 常 复 杂 的 大 软 件 的 内 部 工 作 机 制 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 能 够 深 入 全 面 地 了 解 计 算 机 操 作 系 统 的 结 构 及 基 本 原 理, 掌 握 计 算 机 操 作 系 统 的 基 本 概 念 设 计 思 想 和 策 略 算 法 ; 熟 练 使 用 各 种 不 同 类 型 的 计 算 机 操 作 系 统 为 进 一 步 研 究 应 用 和 设 计 计 算 机 操 作 系 统 打 下 坚 实 的 基 础 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 1.Andrew S. Tanenbaum,Modern Operating System 3rd edition. 机 械 工 业 出 版 社 年 10 月, 北 京. ISBN 王 万 森 等, 计 算 机 操 作 系 统 原 理 ( 第 2 版 ). 高 等 教 育 出 版 社.2008 年 5 月 第 2 版, 北 京,ISBN 参 考 书 1. A. Tannenbaum, A. Woodhull. Operating Systems: Design and Implementation, 2nd ed. 1997, Prentice Hall. 2. Curt Schimmel. UNIX Systems for Modern Architectures, 1994, Addison Wesley. 3. M. Beck, H. Böhme, M. Dziadzka, U. Kunitz, R. Magnus, and D. Verworner. Linux Kernel Internals, 1997, Addison Wesley. 4. Marshall K. McKusik, Keith Bostic, Michael J. Karels, John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System, 1996, Addison Wesley. 5. David A. Solomon and Mark Russinovich. Windows internal 5th ed. 6. Scott Maxwell. Linux Core Kernel Commentary, 1999, Coriolis Open Press. 7. John Lions. Commentary on UNIX 6th edition with source code, 1996, Peer-to-Peer Communications. 8. Andrew Burrell. An Introduction to Programming with Threads 9. W. Richard Stevens. Advanced Programming in the Unix Environment, Addison- Wesley, Selected research papers as referred to in class. 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 Modern Operating Systems (3ed) 17

21 Chapter 1 Introduction(4ch) 1.1 Introduction 1.2 History of Operating Systems 1.3 Computer hardware review 1.4 The operating system zoo 1.5 Operating system concepts 1.6 System calls 1.7 Operating system structure 1.8 The world according to C 掌 握 操 作 系 统 的 基 本 概 念 发 展 历 史 和 种 类 体 系 结 构 Chapter 2 Processes and Threads(16ch) 2.1 Processes 2.2 Threads 2.3 Inter-process communication 2.4 Scheduling 2.5 Classical IPC problems 掌 握 操 作 系 统 进 程 概 念, 进 程 表, 进 程 状 态, 进 程 组 织, 互 斥 同 步, 进 程 通 信, 调 度 算 法 熟 悉 经 典 进 程 同 步 互 斥 的 编 程 Chapter 3 Memory Management(16ch) 3.1 No memory abstraction 3.2 A memory abstraction: address spaces 3.3 Virtual memory 3.4 Page replacement algorithms 3.5 Design issues for paging systems 3.6 Implementation issues 3.7 Segmentation 掌 握 操 作 系 统 内 存 管 理 的 概 念, 一 般 内 存 的 管 理 方 式, 虚 拟 内 存 的 管 理 方 式 熟 悉 对 虚 拟 存 储 内 存 分 配 页 面 置 换 的 计 算 Chapter 4 File Systems(8ch) 4.1 Files 4.2 Directories 4.3 File system implementation 4.4 File system management and optimization 18

22 4.5 Example file systems 掌 握 文 件 系 统 的 概 念, 会 分 析 文 件 的 结 构 和 路 径 Chapter 5 Input/Output(8ch) 5.1 Principles of I/O hardware 5.2 Principles of I/O software 5.3 I/O software layers 5.4 Disks 5.5 Clocks 5.6 User interfaces: keyboard, mouse, monitor 5.7 Then clients 5.8 Power management 理 解 外 部 设 备 的 概 念, 层 次 结 构, 管 理 方 式 Chapter 6 Deadlocks(8ch) 6.1 Resource 6.2 Introduction to deadlocks 6.3 The ostrich algorithm 6.4 Deadlock detection and recovery 6.5 Deadlock avoidance 6.6 Deadlock prevention 6.7 Other issues 理 解 死 锁 的 概 念, 掌 握 死 锁 恢 复 的 算 法, 会 银 行 家 算 法 Chapter 7 Multimedia(2ch) 7.1 Introduction to multimedia 7.2 Multimedia files 7.3 Video compression 7.4 Audio compression 7.5 Multimedia process scheduling 7.6 Multimedia file system paradigms 7.7 File placement 7.8 Caching 7.9 Disk scheduling for multimedia 理 解 多 媒 体 操 作 系 统 的 特 点 掌 握 实 时 操 作 系 统 调 度 的 二 种 算 法 19

23 Chapter 8 Multiple Processor Systems(1ch) 8.1 Multi-processors 8.2 Multi-computers 8.3 Virtualization 8.4 Distributed systems 理 解 多 处 理 机 的 概 念 Chapter 9 Security(1ch) 9.1 The security environment 9.2 Basics of cryptography 9.3 Protection mechanisms 9.4 Authentication 9.5 Inside Attacks 9.6 Exploiting code bugs 9.7 Mal-ware 9.8 Defenses 理 解 操 作 系 统 安 全 和 保 护 九 成 绩 考 核 方 式 : 学 生 的 课 程 成 绩 由 以 下 部 分 组 成 : 8% 的 课 程 报 告 / 作 业 ; 12% 的 四 次 小 测 验 ; 60% 的 期 末 考 试 ; 10% 报 告 作 业 讨 论 的 表 现 ; 10% 的 出 勤 情 况 操 作 系 统 实 验 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 操 作 系 统 实 验 三 先 修 课 程 : 本 课 程 需 要 学 生 先 修 本 科 的 计 算 机 组 成 原 理 ( 课 程 号 ), 掌 握 该 课 程 的 全 部 知 识 同 时, 学 生 应 能 较 好 地 掌 握 C 程 序 的 结 构 和 编 程 ( 课 程 号 ) 因 为 本 课 程 是 注 重 功 能 和 概 念 的 课 程, 学 生 需 要 理 解 如 何 进 行 C 代 码 的 编 译, 理 解 硬 件 的 工 作 机 理, 熟 悉 汇 编 和 数 据 结 构 ( 课 程 号 和 ), 事 实 上, 若 学 生 的 先 修 课 程 C 编 程 不 能 达 到 65 分, 您 必 须 首 先 完 成 先 修 课 程 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 操 作 系 统 是 本 科 生 课 程, 它 包 含 了 许 多 设 计 和 实 现 现 代 操 作 系 统 的 基 本 原 理 和 基 本 方 法 20

24 本 课 程 包 含 了 操 作 系 统 的 功 能 和 作 用, 操 作 系 统 发 展 历 史 和 种 类, 进 程 和 线 程 概 念, 进 程 调 度, 存 储 管 理, 文 件 系 统, 设 备 驱 动 和 死 锁 专 题 本 课 程 是 操 作 系 统 的 配 套 实 验 课 程, 选 本 课 程 的 同 学 也 必 须 同 时 选 择 操 作 系 统 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 达 到 如 下 目 的 : 深 入 理 解 操 作 系 统, 并 知 道 我 们 如 何 及 为 什 么 要 这 么 做 学 会 如 何 参 与 系 统 级 的 学 习 及 初 步 的 研 究 方 式 完 成 一 个 一 学 期 的 系 统 学 习 和 实 验 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 独 立 实 验 课 程 总 时 数 为 32 学 时,1 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 讲 课, 阅 读 参 考 文 献, 独 立 研 究 以 及 实 验, 学 生 将 会 学 习 到 并 观 测 测 试 到 不 同 的 操 作 系 统 模 块, 以 更 加 加 深 理 解 这 样 一 个 非 常 复 杂 的 大 软 件 的 内 部 工 作 机 制 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 能 够 深 入 全 面 地 了 解 计 算 机 操 作 系 统 的 结 构 及 基 本 原 理, 掌 握 计 算 机 操 作 系 统 的 基 本 概 念 设 计 思 想 和 策 略 算 法 ; 熟 练 使 用 各 种 不 同 类 型 的 计 算 机 操 作 系 统 为 进 一 步 研 究 应 用 和 设 计 计 算 机 操 作 系 统 打 下 坚 实 的 基 础 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 1.Andrew S. Tanenbaum,Modern Operating System 3rd edition. 机 械 工 业 出 版 社 年 10 月, 北 京. ISBN 王 万 森 等, 计 算 机 操 作 系 统 原 理 ( 第 2 版 ). 高 等 教 育 出 版 社.2008 年 5 月 第 2 版, 北 京,ISBN 参 考 书 1. A. Tannenbaum, A. Woodhull. Operating Systems: Design and Implementation, 2nd ed. 1997, Prentice Hall. 2. Curt Schimmel. UNIX Systems for Modern Architectures, 1994, Addison Wesley. 3. M. Beck, H. Böhme, M. Dziadzka, U. Kunitz, R. Magnus, and D. Verworner. Linux Kernel Internals, 1997, Addison Wesley. 4. Marshall K. McKusik, Keith Bostic, Michael J. Karels, John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System, 1996, Addison Wesley. 5. David A. Solomon and Mark Russinovich. Windows internal 5th ed. 6. Scott Maxwell. Linux Core Kernel Commentary, 1999, Coriolis Open Press. 7. John Lions. Commentary on UNIX 6th edition with source code, 1996, Peer-to-Peer Communications. 8. Andrew Burrell. An Introduction to Programming with Threads 9. W. Richard Stevens. Advanced Programming in the Unix Environment, Addison- Wesley, Selected research papers as referred to in class. 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 实 验 一 Windows 进 程 观 测 (3 课 时 ) 背 景 知 识 21

25 Windows 可 以 识 别 的 应 用 程 序 包 括 控 制 台 应 用 程 序 GUI 应 用 程 序 和 服 务 应 用 程 序 控 制 台 应 用 程 序 可 以 创 建 GUI,GUI 应 用 程 序 可 以 作 为 服 务 来 运 行, 服 务 也 可 以 向 标 准 的 输 出 流 写 入 数 据 不 同 类 型 应 用 程 序 间 的 惟 一 重 要 区 别 是 其 启 动 方 法 操 作 系 统 将 当 前 运 行 的 应 用 程 序 看 作 是 进 程 对 象 利 用 系 统 提 供 的 惟 一 的 称 为 句 柄 (HANDLE) 的 号 码, 就 可 与 进 程 对 象 交 互 这 一 号 码 只 对 当 前 进 程 有 效 实 验 目 的 熟 悉 实 验 环 境, 了 解 命 令 行 等 接 口 方 式, 较 好 地 理 解 进 程 的 概 念 三 实 验 内 容 控 制 台 应 用 程 序 GUI 应 用 程 序 获 得 和 使 用 进 程 的 句 柄 利 用 句 柄 查 出 进 程 的 详 细 信 息 ( 选 作 ) 实 验 二 Windows 进 程 控 制 (3 课 时 ) 背 景 知 识 Windows 所 创 建 的 每 个 进 程 都 从 调 用 CreateProcess() API 函 数 开 始, 该 函 数 的 任 务 是 在 对 象 管 理 器 子 系 统 内 初 始 化 进 程 对 象 每 一 进 程 都 以 调 用 ExitProcess() 或 TerminateProcess() API 函 数 终 止 通 常 应 用 程 序 的 框 架 负 责 调 用 ExitProcess() 函 数 对 于 C++ 运 行 库 来 说, 这 一 调 用 发 生 在 应 用 程 序 的 main() 函 数 返 回 之 后 二 实 验 目 的 学 习 创 建 进 程 观 察 进 程 和 终 止 进 程 的 程 序 设 计 方 法 通 过 创 建 进 程 观 察 正 在 运 行 的 进 程 和 终 止 进 程 的 程 序 设 计 和 调 试 操 作, 进 一 步 理 解 进 程 的 一 生 三 实 验 内 容 创 建 进 程 正 在 运 行 的 进 程 的 信 息 查 询 检 查 并 指 定 进 程 的 优 先 级 ( 选 作 ) 实 验 三 内 核 调 试 器 分 析 进 程 (3 课 时 ) 背 景 知 识 每 个 Windows 进 程 都 是 由 一 个 执 行 体 进 程 (EPROCESS) 块 来 表 示 的 EPROCESS 块 中 除 了 包 含 许 多 与 进 程 有 关 的 属 性 以 外, 还 包 含 和 指 向 了 许 多 其 它 的 相 关 数 据 结 构 内 核 进 程 (KPROCESS) 块 是 EPROCESS 块 的 一 个 组 成 部 分, 而 进 程 环 境 块 (PEB) 则 是 EPROCESS 块 中 指 向 的 一 个 结 构, 它 们 包 含 了 有 关 进 程 对 象 的 额 外 细 节 信 息 KPROCESS 块 ( 有 时 候 也 称 为 PCB, 即 进 程 控 制 块 ) 它 包 含 了 Windows 内 核 在 调 度 线 程 时 所 需 要 的 基 本 信 息 PEB 位 于 用 户 进 程 地 址 空 间 中, 它 包 含 了 映 像 加 载 器 堆 管 理 器 和 其 他 的 Windows 系 统 DLL 所 需 要 的 信 息 二 实 验 目 的 深 入 了 解 进 程 的 内 部 机 理 和 进 程 块 的 结 构 三 实 验 内 容 显 示 一 个 EPROCESS 块 的 格 式 检 查 PEB 使 用 内 核 调 试 器 的!process 命 令 ( 选 作 ) 22

26 实 验 四 内 核 调 试 器 分 析 线 程 (3 课 时 ) 背 景 知 识 在 操 作 系 统 层 次 上,Windows 线 程 是 由 一 个 执 行 体 线 程 (ETHREAD) 块 来 表 示 的 ETHREAD 块 和 它 所 指 向 的 结 构 都 位 于 系 统 地 址 空 间 中, 唯 一 的 例 外 是 线 程 环 境 块 (TEB), 它 位 于 进 程 地 址 空 间 中 而 且,Windows 子 系 统 进 程 为 Windows 进 程 中 创 建 的 每 个 线 程 维 护 了 一 个 平 行 的 结 构 另 外, 对 于 那 些 已 经 调 用 了 任 个 Windows 子 系 统 USER 或 GDI 函 数 的 线 程,Windows 子 系 统 的 内 核 模 式 部 分 (Win32k.sys) 为 每 个 这 样 的 线 程 维 护 了 一 个 数 据 结 构, 称 为 W32THREAD 结 构, 线 程 的 ETHREAD 块 指 向 此 结 构 实 验 目 的 深 入 了 解 线 程 的 结 构 等 相 关 知 识 三 实 验 内 容 显 示 ETHREAD 和 KTHREAD 结 构 检 查 TEB 使 用 内 核 调 试 器 的!thread 命 令.( 选 作 ) 实 验 五 Windows 进 程 / 线 程 同 步 (3 课 时 ) 背 景 知 识 Windows 提 供 的 常 用 对 象 可 分 成 三 类 : 核 心 应 用 服 务 线 程 同 步 和 线 程 间 通 讯 其 中, 开 发 人 员 可 以 使 用 线 程 同 步 对 象 来 协 调 线 程 和 进 程 的 工 作, 以 使 其 共 享 信 息 并 执 行 任 务 此 类 对 象 包 括 互 锁 数 据 临 界 段 事 件 互 斥 体 和 信 号 等 多 线 程 编 程 中 关 键 的 一 步 是 保 护 所 有 的 共 享 资 源, 工 具 主 要 有 互 锁 函 数 临 界 段 和 互 斥 体 等 ; 另 一 个 实 质 性 部 分 是 协 调 线 程 使 其 完 成 应 用 程 序 的 任 务, 为 此, 可 利 用 内 核 中 的 事 件 对 象 和 信 号 实 验 目 的 通 过 对 事 件 和 互 斥 体 对 象 的 使 用, 来 加 深 对 线 程 同 步 的 理 解 三 实 验 内 容 创 通 过 互 斥 体 控 制 父 子 进 程 的 执 行 进 度 创 建 和 打 开 事 件 对 象 在 进 程 间 传 送 信 号 利 用 互 斥 体 保 护 共 享 资 源 ( 选 作 ) 实 验 六 Windows 线 程 间 通 信 (3 课 时 ) 背 景 知 识 Windows 2000/xp 提 供 的 线 程 间 通 讯 类 内 核 对 象 允 许 同 一 进 程 或 跨 进 程 的 线 程 之 间 互 相 发 送 信 息, 包 括 文 件 文 件 映 射 邮 件 位 和 命 名 管 道 等, 其 中 最 常 用 的 是 文 件 和 文 件 映 射 这 类 对 象 允 许 一 个 线 程 很 容 易 地 向 同 一 进 程 或 其 他 进 程 中 的 另 一 线 程 发 送 信 息 二 实 验 目 的 通 过 对 文 件 和 文 件 映 射 对 象 的 使 用, 来 加 深 对 线 程 同 步 的 理 解 三 实 验 内 容 线 程 通 过 文 件 对 象 发 送 数 据 使 用 映 射 文 件 的 内 存 交 换 数 据 的 线 程 ( 选 作 ) 实 验 七 Windows 内 存 结 构 (3 课 时 ) 背 景 知 识 Windows 32 位 操 作 系 统 使 计 算 机 CPU 可 以 用 32 位 地 址 对 32 位 内 存 块 进 行 操 作 内 23

27 存 中 的 每 一 个 字 节 都 可 以 用 一 个 32 位 的 指 针 来 寻 址 这 样, 最 大 的 存 储 空 间 就 是 232 字 节 或 4000 兆 字 节 (4GB) 这 样, 在 Windows 下 运 行 的 每 一 个 应 用 程 序 都 认 为 能 独 占 可 能 的 4GB 大 小 的 空 间 另 一 方 面, 实 际 上 没 有 几 台 机 器 的 RAM 能 达 到 4GB, 更 不 必 说 让 每 个 进 程 都 独 享 4GB 内 存 了 Windows 在 幕 后 将 虚 拟 内 存 (virtual memory,vm) 地 址 映 射 到 了 各 进 程 的 物 理 内 存 地 址 上 而 所 谓 物 理 内 存 是 指 计 算 机 的 RAM 和 由 Windows 分 配 到 用 户 驱 动 器 根 目 录 上 的 换 页 文 件 物 理 内 存 完 全 由 系 统 管 理 二 实 验 目 的 学 习 如 何 在 应 用 程 序 中 管 理 内 存, 体 会 Windows 应 用 程 序 内 存 的 简 单 性 和 自 我 防 护 能 力 三 实 验 内 容 获 取 系 统 的 内 存 设 置 的 信 息 监 视 内 存 池 的 使 用 ( 选 作 ) 实 验 八 内 核 调 试 器 分 析 内 存 (3 课 时 ) 背 景 知 识 如 同 Windows 中 的 绝 大 多 数 组 件 一 样, 内 存 管 理 器 企 图 能 够 自 动 地 为 各 种 规 模 和 类 型 的 系 统 上 的 各 种 变 化 的 负 载 提 供 最 优 的 性 能 控 制 内 存 管 理 器 策 略 决 策 的 许 多 阈 值 和 限 制, 是 在 系 统 引 导 时 根 据 内 存 大 小 和 产 品 类 型 来 计 算 的 实 验 目 的 深 入 了 解 Windows 的 内 存 管 理 三 实 验 内 容 查 看 内 存 使 用 信 息 查 看 内 存 映 射 文 件 诊 断 内 存 池 的 泄 漏 ( 选 作 ) 实 验 九 Windows 虚 拟 内 存 (3 课 时 ) 背 景 知 识 在 Windows 环 境 下,4GB 的 虚 拟 地 址 空 间 被 划 分 成 两 个 部 分 : 低 端 2GB 提 供 给 进 程 使 用, 高 端 2GB 提 供 给 系 统 使 用 这 意 味 着 用 户 的 应 用 程 序 代 码, 包 括 DLL 以 及 进 程 使 用 的 各 种 数 据 等, 都 装 在 用 户 进 程 地 址 空 间 内 ( 低 端 2GB) 用 户 过 程 的 虚 拟 地 址 空 间 也 被 分 成 三 部 分 : 1) 虚 拟 内 存 的 已 调 配 区 (committed) : 具 有 备 用 的 物 理 内 存, 根 据 该 区 域 设 定 的 访 问 权 限, 用 户 可 以 进 行 写 读 或 在 其 中 执 行 程 序 等 操 作 2) 虚 拟 内 存 的 保 留 区 (reserved) : 没 有 备 用 的 物 理 内 存, 但 有 一 定 的 访 问 权 限 3) 虚 拟 内 存 的 自 由 区 (free) : 不 限 定 其 用 途, 有 相 应 的 PAGE_NOACCESS 权 限 二 实 验 目 的 学 习 检 查 虚 拟 内 存 空 间 或 对 其 进 行 操 作 ; 了 解 Windows 的 虚 拟 内 存 的 管 理, 进 而 了 解 进 程 堆 和 Windows 为 使 用 内 存 而 提 供 的 一 些 扩 展 功 能 三 实 验 内 容 检 测 进 程 的 虚 拟 地 址 空 间 虚 拟 内 存 操 作, 分 配 和 使 用 大 块 内 存 ( 选 作 ) 24

28 实 验 十 注 册 表 实 验 (3 课 时 ) 背 景 知 识 配 置 注 册 表 数 据 主 要 在 三 个 时 刻 : 1. 在 引 导 过 程 中, 系 统 读 取 有 关 的 设 置 信 息 2. 在 登 录 过 程 中,Explorer 和 其 他 的 Windows 组 件 读 取 到 每 个 用 户 的 参 数 选 择 3. 在 应 用 程 序 启 动 过 程 中, 它 们 读 取 系 统 全 局 范 围 的 设 置 然 而, 在 其 他 时 间 点 上 也 可 以 读 取 注 册 表, 比 如 在 响 应 注 册 表 值 或 键 的 修 改 请 求 时 Regmon 允 许 你 监 视 注 册 表 的 一 举 一 动 在 Regmon 可 执 行 文 件 中, 监 视 所 有 注 册 表 活 动 的 唯 一 途 径 是 通 过 系 统 调 用 钩 子 (system-call hooking) 机 制 二 实 验 目 的 注 册 表 在 Windows 系 统 的 配 置 和 控 制 方 面 扮 演 了 个 非 常 关 键 的 角 色 它 既 是 系 统 全 面 设 置 的 存 储 仓 库, 也 是 每 个 用 户 的 设 置 信 息 的 存 储 仓 库 通 过 实 验, 可 以 了 解 注 册 表 的 管 理 机 制 三 实 验 内 容 利 用 注 册 表 作 一 些 小 的 改 动 在 一 个 空 闲 的 系 统 上 查 看 注 册 表 的 活 动 使 用 Regmon 来 找 到 应 用 程 序 注 册 表 设 置 ( 选 作 ) 实 验 考 核 (2 学 时 ) 实 验 考 试 方 法 : 上 机 实 验, 指 定 机 位 实 验 考 试 环 境 : 实 验 室 +BB 课 堂, 开 卷, 不 可 携 带 U 盘 和 手 机 等 电 子 设 备 实 验 考 试 内 容 : 对 实 验 的 相 关 内 容 进 行 进 一 步 分 析 和 考 核 九 成 绩 考 核 方 式 : 成 绩 部 分 由 以 下 部 分 组 成 : 70% 的 实 验 报 告 + 实 验 考 核, 20% 的 出 勤 情 况, 10% 的 遵 守 实 验 室 秩 序 ; 实 验 报 告 交 到 BB 课 堂 程 序 设 计 综 合 设 计 实 践 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 程 序 设 计 综 合 设 计 实 践 三 先 修 课 程 : 数 据 结 构 与 算 法 面 向 对 象 程 序 设 计 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 计 算 机 类 相 关 专 业 本 科 生 开 设 的 软 件 综 合 实 践 课 程 课 程 目 的 是 将 数 据 结 构 与 算 法 面 向 对 象 程 序 设 计 等 课 程 的 知 识 融 于 解 决 问 题 的 方 法 中, 结 合 面 向 对 象 分 析 设 计 建 模 的 基 础 知 识, 培 养 学 生 了 解 系 统 分 析 基 本 方 法, 学 会 利 用 所 学 软 件 的 有 关 理 论 知 识 解 决 一 般 软 件 系 统 问 题 的 能 力 本 课 程 的 主 要 任 务 是 通 过 带 领 学 生 完 整 的 体 验 一 个 小 型 系 统 的 设 计 与 开 发 过 程, 并 在 分 析 设 计 编 码 实 现 等 阶 段 设 置 结 点, 每 个 结 点 设 计 出 完 成 的 分 目 标, 给 出 学 生 应 提 交 的 25

29 提 交 物 ( 每 种 提 交 物 给 出 参 考 模 板 ), 学 生 按 照 模 板 提 交 系 统 阶 段 完 成 物 通 过 几 个 阶 段 的 讲 解 和 学 生 的 实 践, 一 方 面 培 养 学 生 综 合 应 用 所 学 专 业 基 础 理 论 课, 一 方 面 在 实 践 中 提 高 学 生 的 工 程 经 验 通 过 本 课 程 的 学 习, 培 养 学 生 分 析 问 题 解 决 问 题 的 能 力, 学 会 综 合 应 用 所 学 专 业 基 础 理 论 课 通 过 从 头 到 尾 的 实 践 软 件 工 程 的 各 个 环 节 ( 需 求 分 析, 概 要 设 计, 详 细 设 计, 编 码, 测 试 提 交 ), 从 而 使 学 生 能 深 刻 理 解 和 领 会 软 件 开 发 的 生 命 周 期 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 48 学 时,1.5 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 基 本 概 念 : 软 件 生 命 周 期 ; 需 求 分 析 ; 总 体 设 计 ; 详 细 设 计 ; 编 码 实 现 ; 测 试 提 交 基 本 技 能 : 掌 握 使 用 UML 的 用 例 图 分 析 和 描 述 所 设 计 程 序 的 需 求 ; 掌 握 使 用 UML 的 类 图 类 之 间 的 静 态 关 联 和 时 序 图 以 及 功 能 活 动 图 进 行 程 序 的 总 体 设 计 和 对 象 设 计 ; 掌 握 综 合 合 理 地 使 用 面 向 对 象 的 各 种 概 念 方 法 数 据 结 构 所 学 的 算 法 和 数 据 设 计 方 法 及 数 据 库 基 本 设 计 方 法 实 现 程 序 的 详 细 设 计 编 码 和 调 试 ; 了 解 程 序 测 试 的 必 要 性 和 重 要 性, 程 序 测 试 的 目 标 基 本 内 容 和 方 法 ; 制 定 程 序 的 简 单 测 试 方 案 并 完 成 对 程 序 的 简 单 测 试 ; 学 习 编 写 由 需 求 分 析 总 体 设 计 详 细 设 计 和 程 序 测 试 组 成 的 程 序 开 发 文 档 以 及 程 序 的 简 单 使 用 手 册 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 : 面 向 对 象 程 序 设 计 综 合 实 践 骆 力 明 徐 敏 谭 小 慧 张 汉 煜 编 著 电 子 工 业 出 版 社 出 版 参 考 书 : 面 向 对 象 程 序 设 计 与 VC++ 实 践 新 世 纪 计 算 机 类 本 科 系 列 教 材 揣 锦 华 编 著 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 面 向 对 象 程 序 设 计 (C++) 学 习 与 实 践 张 俊 等 主 编 武 汉 大 学 出 版 社 项 目 实 践 精 解 :IT 项 目 的 面 向 对 象 开 发 及 管 理 电 子 政 务 梁 震 戈, 梁 立 新, 王 文 君 著 电 子 工 业 出 版 社 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 第 一 章 面 向 对 象 程 序 设 计 的 实 现 方 法 和 步 骤 (10 学 时 ) 26

30 目 的 : 通 过 本 章 的 学 习, 要 求 学 生 能 掌 握 软 件 工 程 的 基 本 概 念 基 本 原 理 开 发 软 件 项 目 的 工 程 化 的 方 法 和 技 术 及 在 开 发 过 程 中 应 遵 循 的 流 程 准 则 标 准 和 规 范 等 ; 学 生 应 能 掌 握 开 发 高 质 量 软 件 的 方 法, 以 及 有 效 地 策 划 和 管 理 软 件 开 发 活 动, 为 学 生 参 加 大 型 软 件 开 发 项 目 打 下 坚 实 的 理 论 基 础 教 学 内 容 以 及 要 求 : 软 件 工 程 概 述 ( 了 解 ) 软 件 过 程 ( 了 解 ) 软 件 的 生 命 周 期 ; ( 理 解 ) 软 件 的 建 模 ; ( 掌 握 ) 软 件 的 编 码 和 调 试 ; ( 掌 握 ) 软 件 的 测 试 方 法 ; ( 了 解 ) 重 点 : 掌 握 使 用 统 一 建 模 语 言 (UML) 建 立 软 件 模 型 了 解 面 向 对 象 分 析 设 计 的 一 般 方 法 第 二 章 程 序 设 计 案 例 分 析 (16 学 时 ) 目 的 : 教 师 使 用 相 关 案 例 讲 解 软 件 的 整 个 生 命 周 期 开 发 流 程, 并 介 绍 用 UML 的 各 种 图 来 描 述 软 件 建 模 方 法 ; 学 生 学 习 软 件 需 求 分 析 总 体 设 计 详 细 设 计 编 码 算 法 实 现 调 试 和 测 试 的 各 种 方 法 和 技 能 教 学 内 容 以 及 要 求 : 系 统 需 求 分 析 用 例 图 ( 掌 握 ) 系 统 总 体 设 计 类 的 静 态 设 计 类 图 ( 掌 握 ) 类 的 动 态 设 计 顺 序 图 活 动 图 ( 掌 握 ) 系 统 详 细 设 计 类 的 详 细 设 计 ; ( 掌 握 ) 主 要 功 能 函 数 的 算 法 ; ( 掌 握 ) 程 序 主 函 数 的 算 法 流 程 ; ( 掌 握 ) 系 统 测 试 操 作 界 面 测 试 ; ( 掌 握 ) 功 能 测 试 ; ( 掌 握 ) 内 存 泄 露 测 试 ; ( 掌 握 ) CPU 占 用 测 试 ( 掌 握 ) 5. 程 序 操 作 说 明 ( 掌 握 ) 重 点 : 使 用 UML 的 用 例 图 类 图 顺 序 图 活 动 图 描 述 软 件 的 模 型 学 会 编 写 系 统 需 求 规 格 说 明 书 系 统 分 析 设 计 文 档 软 件 测 试 文 档 等 软 件 开 发 文 档 第 三 章 实 践 题 目 和 实 践 要 求 (16) 目 的 : 分 阶 段 的 给 出 实 践 题 目 ( 包 含 功 能 要 求 设 计 提 示 ) 供 学 生 选 择, 学 生 以 个 人 和 小 组 的 形 式 完 成 教 学 内 容 以 及 要 求 : 27

31 实 践 题 目 功 能 要 求 ( 理 解 ) 设 计 提 示 ( 了 解 ) 2. 实 践 要 求 ; ( 了 解 ) 3. 考 核 标 准 ; ( 了 解 ) 重 点 : 理 解 实 践 题 目 的 功 能 要 求, 掌 握 团 队 分 工 及 协 作 的 方 法 以 共 同 完 成 实 践 要 求 ; 答 辩 及 阶 段 验 收 检 查 (6 学 时 ) 对 项 目 实 施 的 每 个 重 要 阶 段 进 行 检 查, 对 最 后 提 交 的 完 成 物 进 行 小 组 答 辩 与 验 收 九 考 核 方 法 : 首 先 自 由 组 合 建 立 小 组 ( 建 议 三 人 为 一 组 ), 然 后 以 小 组 以 及 个 人 的 形 式 完 成 实 践 项 目, 实 践 项 目 分 为 三 个 部 分, 让 学 生 循 序 渐 进 的 完 成 大 作 业, 每 个 部 分 的 训 练 侧 重 点 各 不 相 同, 让 每 个 学 生 有 机 会 参 与 到 软 件 设 计 实 现 的 各 个 环 节 和 流 程 第 一 部 分 : 以 个 人 形 式 完 成 一 个 中 等 难 度 和 工 作 量 的 面 向 对 象 编 程 项 目, 考 核 目 标 是 编 码, 每 个 同 学 提 交 最 终 项 目 源 码, 不 需 要 任 何 设 计 文 档 第 二 部 分 : 教 师 提 供 一 个 综 合 性 的 大 型 项 目 的 分 析 设 计 文 档, 项 目 程 序 框 架 及 部 分 源 代 码, 每 位 同 学 参 考 提 供 的 文 档 资 料, 完 成 项 目 的 其 他 源 代 码, 使 得 程 序 可 以 按 照 文 档 要 求 正 常 运 行 这 一 部 分 是 训 练 学 生 阅 读 并 理 解 规 范 的 分 析 设 计 文 档, 并 能 够 按 照 设 计 文 档 的 指 导 完 成 项 目 的 实 现 ( 小 组 同 学 可 以 讨 论 相 互 帮 助 ) 第 三 部 分 : 教 师 提 出 项 目 的 要 求 任 务, 不 提 供 任 何 参 考 资 料, 学 生 以 小 组 的 形 式 按 软 件 工 程 的 流 程 完 成 软 件 需 求 分 析 模 型 设 计 编 程 实 现 测 试 以 及 文 档 工 作 实 践 任 务 的 第 一 二 部 分 在 课 程 内 完 成 并 提 交, 第 三 部 分 在 课 下 完 成, 提 交 和 答 辩 在 课 外 由 教 师 安 排 完 成 具 体 考 核 标 准 如 下 : 软 件 模 型 :35% 程 序 文 档 :20% 程 序 编 码 :30% 答 辩 表 现 :15% 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 (Principles and Interface Technique of MCU) 三 预 修 课 程 : 模 拟 电 子 技 术 基 础 数 字 电 子 技 术 基 础 C 语 言 程 序 设 计 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程 是 电 子 信 息 工 程 专 业 的 专 业 课 程 通 过 本 课 的 学 习 和 实 践, 使 学 生 正 确 理 解 单 片 机 的 基 本 概 念 基 本 原 理, 深 化 对 计 算 机 系 统 的 结 构 组 成 及 工 作 原 理 的 认 识, 掌 握 单 片 机 系 统 中 硬 件 电 路 的 设 计 和 软 件 编 程 方 法, 掌 握 单 片 机 程 序 设 计 和 接 口 电 路 应 用 的 基 本 方 法, 并 能 综 合 运 用 单 片 机 的 软 硬 件 技 术 分 析 实 际 问 题, 为 工 业 生 产 科 学 研 究 等 领 域 的 单 片 机 应 用 和 开 发 打 下 良 好 基 础 五 学 分 学 时 安 排 本 课 程 讲 授 总 时 数 为 48 学 时,3 学 分 28

32 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 熟 悉 和 掌 握 MCS-51 单 片 机 的 内 部 结 构 和 工 作 原 理 指 令 系 统 汇 编 语 言 程 序 设 计 存 储 器 扩 展 和 中 断 系 统 I/O 接 口 总 线 等 内 容, 初 步 掌 握 单 片 机 系 统 的 硬 件 电 路 设 计 能 力 和 软 件 编 程 能 力 七 教 科 书 参 考 书 教 科 书 : 单 片 机 原 理 及 其 接 口 技 术 第 3 版 胡 汉 才 编 著 清 华 大 学 出 版 社 ISBN: 参 考 书 : 单 片 机 原 理 及 应 用 张 毅 刚 主 编 高 等 教 育 出 版 社 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 李 全 利 编 著 高 等 教 育 出 版 社 MCS-51 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 马 家 辰 等 编 哈 工 大 出 版 社 ATMEL89 系 列 单 片 机 应 用 技 术 余 永 权 编 著 北 航 出 版 社 流 行 单 片 机 实 用 子 程 序 及 应 用 实 例 杨 振 江 等 著 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 第 一 章 微 型 计 算 机 基 础 (3 学 时 ) 1. 微 型 计 算 机 概 述 2. 计 算 机 组 成 原 理 3. 计 算 机 中 数 的 表 示 形 式 4. 计 算 机 中 数 和 字 符 的 编 码 5. 单 片 微 机 概 述 6. 模 型 机 工 作 原 理 教 学 目 的 和 要 求 了 解 微 机 系 统 的 基 本 组 成 和 工 作 原 理, 掌 握 二 进 制 十 进 制 实 例 进 制 数 的 表 示 和 相 互 转 换, 熟 悉 计 算 机 中 数 和 字 符 的 编 码 方 式, 了 解 单 片 机 的 基 本 结 构, 通 过 模 型 机 掌 握 程 序 存 储 顺 序 执 行 的 过 程 第 二 章 MCS-51 单 片 机 结 构 和 时 序 (6 学 时 ) 1.MCS-51 单 片 机 内 部 结 构 和 最 小 系 统 2.MCS-51 单 片 机 工 作 方 式 3.MCS-51 单 片 机 时 序 4.AT89C51 系 列 单 片 机 简 介 教 学 目 的 和 要 求 熟 悉 和 掌 握 MCS-51 单 片 机 的 内 部 结 构 和 工 作 原 理, 硬 件 结 构, 引 脚 定 义, 工 作 方 式, 了 解 单 片 机 时 序 第 三 章 MCS-51 单 片 机 指 令 系 统 (9 学 时 ) 51 单 片 机 的 指 令 格 式 和 分 类 51 单 片 机 寻 址 方 式 51 单 片 机 数 据 传 送 指 令 算 术 运 算 逻 辑 运 算 和 移 位 指 令 控 制 转 移 指 令 位 操 作 指 令 教 学 目 的 和 要 求 29

33 掌 握 MCS-51 系 列 单 片 机 的 寻 址 方 式, 熟 悉 各 种 指 令 的 含 义 功 能 及 用 法, 学 会 用 51 汇 编 语 言 初 步 编 程 第 四 章 汇 编 语 言 程 序 设 计 (6 学 时 ) 1. 汇 编 语 言 的 构 成 : 格 式 构 成 伪 指 令 2. 汇 编 语 言 源 程 序 的 设 计 和 汇 编 3. 简 单 和 分 支 程 序 设 计 4. 循 环 和 查 表 程 序 设 计 5. 子 程 序 和 运 算 程 序 设 计 教 学 目 的 和 要 求 掌 握 简 单 程 序 设 计 分 支 程 序 设 计 循 环 与 查 表 程 序 设 计 等 几 种 典 型 汇 编 语 言 源 程 序 的 设 计 方 法 第 五 章 半 导 体 存 储 器 (6 学 时 ) 1. 半 导 体 存 储 器 的 分 类 作 用 技 术 指 标 2. 只 读 存 储 器 ROM 的 分 类 工 作 原 理 应 用 举 例 3. 随 机 存 储 器 RAM 的 分 类 和 工 作 原 理 应 用 举 例 4.MCS-51 和 外 部 存 储 器 的 连 接 5.MCS-51 的 寻 址 方 法 和 地 址 分 配 教 学 目 的 和 要 求 了 解 ROM RAM 的 分 类 和 特 性, 掌 握 常 用 ROM 芯 片 (2716, A) RAM 芯 片 ( ) 的 工 作 原 理 及 与 8031 的 正 确 连 接 方 法, 掌 握 单 片 机 的 地 址 分 配 和 全 译 码 部 分 译 码 线 选 法 接 法, 会 计 算 基 本 地 址 和 重 叠 地 址 第 六 章 MCS-51 中 断 系 统 (3 学 时 ) 1. 中 断 原 理 概 述 2.MCS-51 的 中 断 系 统 : 中 断 源 中 断 标 志 中 断 请 求 控 制 中 断 响 应 等 3. 中 断 服 务 程 序 的 编 程 教 学 目 的 和 要 求 了 解 中 断 的 概 念, 中 断 系 统 功 能 ; 熟 悉 MCS-51 的 中 断 系 统 的 组 成 工 作 原 理 中 断 的 响 应 过 程 ; 掌 握 51 中 断 编 程 一 般 格 式 第 七 章 MCS-51 的 I/O 接 口 与 扩 展 (9 学 时 ) 1. 接 口 概 述 2. MCS-51 内 部 并 行 口 及 应 用 3. 并 行 I/O 接 口 芯 片 4. 并 行 I/O 接 口 扩 展 5. MCS-51 键 盘 / 显 示 系 统 及 编 程 6. MCS-51 内 部 定 时 器 / 计 数 器 教 学 目 的 和 要 求 掌 握 MCS-51 内 部 并 行 I/O 端 口 及 其 应 用, 掌 握 简 单 I/O 扩 展, 熟 悉 典 型 并 行 可 编 程 I/O 接 口 芯 片 ( ) 应 用, 熟 悉 常 见 I/O 口 电 路 如 键 盘 接 口 LED 数 码 显 示 接 口 及 其 编 程, 了 解 51 内 部 定 时 器 / 计 数 器 的 应 用 第 八 章 MCS-51 对 A/D 和 D/A 的 接 口 (3 学 时 ) 30

34 1. A/D D/A 概 述 2. MCS-51 和 D/A 的 接 口 3. MCS-51 和 A/D 的 接 口 教 学 目 的 和 要 求 了 解 D/A 转 换 器 A/D 转 换 器 的 性 能 指 标 和 种 类 特 点, 了 解 典 型 A/D 变 换 器 与 MCS -51 的 接 口 和 应 用 第 九 章 单 片 机 应 用 系 统 设 计 开 发 (3 学 时 ) 单 片 机 应 用 系 统 的 研 制 步 骤 应 用 实 例 分 析 单 片 机 开 发 系 统 及 其 应 用 教 学 目 的 和 要 求 了 解 单 片 机 应 用 系 统 的 开 发 过 程 及 工 程 应 用 九 成 绩 考 核 方 式 平 时 成 绩 + 期 末 考 试, 期 末 笔 试 时 间 110 分 钟 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 实 验 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 实 验 三 先 修 课 程 : 模 拟 电 子 技 术 基 础 数 字 电 子 技 术 基 础 C 语 言 程 序 设 计 四 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 : 本 课 程 为 必 修 课 程, 是 与 必 修 课 程 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 同 步 开 设 的 实 验 课 程 通 过 本 课 程 的 学 习 和 实 践, 培 养 学 生 的 实 际 动 手 能 力, 初 步 掌 握 和 运 用 所 学 到 的 单 片 机 知 识 解 决 实 际 问 题, 加 深 对 课 堂 教 学 内 容 的 理 解, 为 今 后 进 一 步 学 习 和 工 程 应 用 打 下 基 础 五 本 课 程 讲 授 和 实 验 学 时 本 课 程 主 要 在 实 验 室 进 行, 安 排 总 时 数 为 24 学 时,0.5 学 分 六 本 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 熟 悉 掌 握 基 本 的 汇 编 语 言 编 程 和 单 片 机 程 序 的 仿 真 调 试 过 程, 掌 握 单 片 机 的 基 本 工 作 原 理 和 调 试 方 法, 包 括 简 单 程 序 调 试, 软 件 仿 真, 输 入 输 出 功 能 交 通 灯 编 程 实 现 及 中 断 应 用 等 通 过 上 机 实 践, 提 高 学 生 硬 件 电 路 的 设 计 能 力 和 软 件 编 程 能 力 七 教 材 参 考 书 教 材 : 自 编 单 片 机 原 理 实 验 指 导 教 材 参 考 书 目 : 单 片 机 原 理 及 其 接 口 技 术 胡 汉 才 编 著 清 华 大 学 出 版 社 单 片 机 原 理 及 其 接 口 技 术 学 习 辅 导 与 实 践 教 程 胡 汉 才 编 著 清 华 大 学 出 版 社 流 行 单 片 机 实 用 子 程 序 及 应 用 实 例 杨 振 江 等 著 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 通 过 实 验, 进 一 步 掌 握 单 片 机 的 硬 件 设 计, 学 会 输 入 输 出 口 定 时 器 中 断 控 制 的 接 线 初 始 化 及 使 用 方 法 31

35 学 会 汇 编 语 言 程 序 的 编 制 和 调 试, 掌 握 数 码 转 换 检 索 循 环 等 常 用 程 序 的 编 制 方 法 八 课 程 内 容 与 学 时 分 配 实 验 一 : 仿 真 器 使 用 及 数 据 传 送 指 令 实 验 (3 学 时 ) 实 验 目 的 熟 悉 Wave6000 仿 真 器 及 TSC-51/98 实 验 开 发 系 统 使 用 ; 熟 悉 51 内 部 寄 存 器 和 存 储 单 元, 验 证 51 内 部 外 部 数 据 传 送 指 令 ; 熟 悉 51 汇 编 程 序 的 编 译 调 试 过 程 实 验 内 容 1. 掌 握 正 确 使 用 MCS-51 的 仿 真 软 件 WAVE 掌 握 建 立 新 文 件, 编 写 程 序, 编 译, 单 步 运 行, 正 确 读 出 SFR RAM 中 运 行 结 果 3. 了 解 RS1 RS0 对 R0~R7 工 作 寄 存 器 区 的 影 响, 了 解 PUSH POP 指 令 对 堆 栈 的 影 响 4. 掌 握 常 用 数 据 传 送 指 令 的 功 能 实 验 二 : 算 术 逻 辑 指 令 练 习 (3 学 时 ) 实 验 目 的 熟 悉 算 逻 指 令 的 功 能 弄 清 算 逻 指 令 等 对 标 志 位 的 影 响 掌 握 简 单 编 程 和 仿 真 调 试 实 验 内 容 编 程 实 现 十 六 位 无 符 号 数 的 加 法, 运 行 验 证 结 果 编 程 实 现 BCD 减 法, 运 行 验 证 结 果 3. 利 用 MOVC 指 令 练 习 编 写 查 表 程 序, 学 会 计 算 表 头 偏 移 量 4. 编 写 把 无 符 号 数 X 扩 大 5 倍 的 程 序 5. 选 做 : 其 它 程 序 验 证 运 行 练 习 实 验 三 : 其 它 指 令 功 能 练 习 (3 学 时 ) 实 验 目 的 1. 熟 悉 移 位 指 令 控 制 转 移 类 指 令 的 功 能 2. 熟 悉 逻 辑 运 算 及 位 操 作 指 令 3. 进 一 步 掌 握 编 程 和 仿 真 调 试 方 法 实 验 内 容 1. 移 位 指 令 练 习 2. 数 据 块 传 送 练 习 3. 逻 辑 运 算 练 习 实 验 四 :P1 口 实 验 (3 学 时 ) 实 验 目 的 1. 学 习 P1 口 的 使 用 方 法, 掌 握 LED 和 按 键 的 使 用 2. 学 习 延 时 子 程 序 的 编 写, 编 程 实 现 LED 的 流 水 灯 显 示 3. 学 会 使 用 74LS273 做 扩 展 输 出 口 实 验 内 容 1.P1 口 做 输 出 口, 接 八 只 发 光 二 极 管, 编 写 程 序, 使 发 光 二 极 管 循 环 点 亮 2. 以 74LS273 做 输 出 口, 接 八 只 发 光 二 极 管, 编 写 程 序, 使 发 光 二 极 管 循 环 点 亮 32

36 3.P1.0~P1.3 口 做 输 入 口, 接 4 个 开 关, 编 写 程 序 读 取 开 关 状 态 将 此 状 态 通 过 连 接 在 74LS273 上 的 发 光 二 极 管 上 显 示 出 来 4. 在 步 骤 2 的 基 础 上 改 写 程 序,(1) 使 发 光 二 极 管 反 向 循 环 点 亮 和 交 替 点 亮 ( 闪 烁 ) (2) 修 改 延 时 时 间, 调 整 延 时 参 数, 观 察 显 示 效 果, 确 定 合 适 的 延 时 时 间 实 验 五 : 简 单 的 LED 流 水 灯 实 验 (3 学 时 ) 实 验 目 的 学 习 利 用 I/O 口 外 接 LED 编 程 实 现 节 日 彩 灯 实 验 内 容 1. 学 会 LED 流 水 灯 显 示 编 程, 2. 实 现 两 种 LED 灯 交 替 显 示 方 式 编 程 3. 实 现 交 替 显 示 3 种 以 上 的 LED 流 水 灯 编 程 4. 学 习 循 环 移 位 的 C 语 言 编 程 实 验 六 : 简 单 I/O 口 扩 展 实 验 ( 交 通 灯 控 制 实 验 )(3 学 时 ) 实 验 目 的 1. 学 习 在 单 片 机 系 统 中 扩 展 简 单 I/O 接 口 的 方 法 2. 学 习 数 据 输 出 程 序 的 设 计 方 法 3. 学 习 模 拟 交 通 灯 控 制 的 实 现 方 法 实 验 内 容 用 两 个 74LS273 做 为 输 出 口, 编 程 实 现 控 制 个 发 光 二 极 管 亮 灭, 模 拟 交 通 灯 管 理 实 验 七 : 中 断 实 验 ( 急 救 车 优 先 的 交 通 灯 控 制 实 验 ) (3 学 时 ) 实 验 目 的 1. 学 习 外 部 中 断 技 术 的 基 本 使 用 方 法 2. 学 习 中 断 处 理 程 序 的 编 程 方 法 实 验 内 容 在 实 验 五 的 内 容 的 基 础 上 增 加 允 许 急 救 车 优 先 通 过 的 要 求 有 急 救 车 到 达 时, 两 交 通 信 号 为 全 红, 以 便 让 急 救 车 通 过, 假 定 急 救 车 通 过 路 口 的 时 间 为 4 秒, 急 救 车 通 过 后, 交 通 灯 恢 复 中 断 前 状 态 本 实 验 以 单 脉 冲 ( 下 降 沿 触 发 ) 为 中 断 申 请, 表 示 有 急 救 车 通 过 实 验 八 : 继 电 器 控 制 实 验 (3 学 时 ) 实 验 目 的 1. 学 习 I/O 端 口 的 使 用 方 法 2. 掌 握 继 电 器 的 控 制 的 基 本 方 法 3. 了 解 用 弱 电 控 制 强 电 的 方 法 实 验 内 容 本 实 验 采 用 的 继 电 器 控 制 电 压 是 5V, 控 制 端 为 高 电 平 时, 继 电 器 工 作 常 开 触 点 吸 合, 连 触 点 的 LED 灯 被 点 亮 当 控 制 端 为 低 电 平 时, 继 电 器 不 工 作 执 行 时, 对 应 的 LED 将 随 继 电 器 的 开 关 而 亮 灭 九 成 绩 考 核 方 式 : 平 时 实 验 成 绩 及 考 勤 + 期 末 现 场 操 作 考 核 + 实 验 报 告 三 部 分 组 成 33

37 电 磁 场 与 电 磁 波 教 学 大 纲 一 课 程 编 号 : 二 课 程 名 称 : 电 磁 场 与 电 磁 波 三 先 修 课 程 : 高 等 数 学 大 学 物 理 四 课 程 学 时 : 讲 授 32 学 时,2 学 分 五 课 程 的 性 质 目 的 和 任 务 本 课 程 是 电 子 信 息 工 程 专 业 的 专 业 必 修 课, 该 课 程 的 学 习 是 后 续 课 程 微 波 技 术 与 天 线 高 等 电 磁 理 论 学 习 的 基 础 通 过 该 课 程 的 学 习, 使 学 生 对 宏 观 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 概 念 和 规 律 有 深 入 完 整 的 理 解, 掌 握 麦 克 斯 韦 方 程 组 的 含 义 及 其 应 用, 了 解 媒 质 的 电 磁 特 性 及 电 磁 边 界 条 件, 学 会 定 量 计 算 简 单 电 磁 场 和 电 磁 波 问 题 的 基 本 方 法, 具 备 对 简 单 工 程 电 磁 问 题 的 分 析 能 力 六 课 程 应 掌 握 的 基 本 概 念 基 本 理 论 基 本 技 能 通 过 本 课 程 的 学 习, 学 生 应 该 掌 握 矢 量 基 本 运 算 和 电 磁 学 基 本 理 论, 掌 握 标 量 场 的 梯 度 矢 量 场 的 散 度 矢 量 场 的 旋 度 概 念 及 运 算, 深 刻 领 会 并 熟 练 掌 握 媒 质 中 的 麦 克 斯 韦 方 程 组, 掌 握 电 磁 场 的 边 界 条 件, 熟 练 应 用 镜 像 法 和 分 离 变 量 法 求 解 静 态 电 磁 问 题 七 教 学 方 式 实 践 环 节 的 特 色 本 课 程 含 有 较 多 的 抽 象 概 念 和 定 理, 通 过 教 学 让 学 生 能 逐 步 学 会 分 析 问 题, 解 决 问 题 同 时 通 过 研 究 式 的 钻 研 探 索 乃 至 犯 错 误 的 过 程, 让 学 生 能 从 错 纵 复 杂 的 现 象 中 和 繁 杂 无 序 的 结 果 数 据 中, 寻 找 与 总 结 内 在 关 系 和 规 律 的 能 力 提 高 学 生 的 数 学 和 物 理 素 质, 提 高 他 们 开 展 科 技 活 动 和 社 会 实 践 的 能 力 以 及 开 展 科 研 工 作 的 能 力 教 师 在 教 学 中 应 注 意 重 点 和 难 点 的 重 复, 认 真 布 置 批 改 作 业, 通 过 作 业 和 实 验 巩 固 各 个 知 识 点 八 教 科 书 参 考 书 1. 教 材 工 程 电 磁 场 与 电 磁 波, 丁 君 主 编 高 等 教 育 出 版 社,2005 年 7 月 出 版 电 磁 场 与 电 磁 波 基 础 教 程 ( 第 二 版 ), 符 果 行 编 著, 电 子 工 业 出 版 社, 2014 年 1 月 出 版 2. 参 考 书 目 电 磁 场 与 电 磁 波 ( 第 三 版 ), 谢 处 方 等 编, 高 等 教 育 出 版 社,1999 年 电 磁 场 与 波, 郑 钧 著, 赵 姚 同 等 译, 上 海 交 通 大 学 出 版 社,1985 年 3. 其 他 参 考 资 料 复 印 资 料 课 堂 笔 记 互 联 网 资 料 搜 索 九 课 程 内 容 与 学 时 分 配 本 课 程 主 要 讲 授 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 理 论 和 分 析 方 法, 重 点 放 在 矢 量 分 析 电 磁 学 基 本 理 论 媒 介 的 电 磁 性 质 和 边 界 条 件 静 态 场 分 析 以 及 场 论 和 路 论 等 章 节 第 一 章 矢 量 分 析 (8 学 时 ) 1. 教 学 基 本 要 求 理 解 矢 量 的 概 念 及 表 示 方 法 掌 握 矢 量 基 本 运 算 掌 握 标 量 场 的 梯 度 矢 量 场 的 散 度 矢 量 场 的 旋 度 概 念 理 解 矢 量 微 分 元 并 会 写 出 其 正 确 的 表 达 式 2. 要 求 学 生 掌 握 的 基 本 概 念 理 论 技 能 34

38 通 过 本 章 学 习, 使 学 生 了 解 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 概 念, 掌 握 矢 量 基 本 运 算 和 标 量 场 的 梯 度 矢 量 场 的 散 度 矢 量 场 的 旋 度 的 计 算 方 法 3. 教 学 重 点 和 难 点 教 学 重 点 是 矢 量 基 本 运 算, 矢 量 微 分 元, 标 量 场 的 梯 度 矢 量 场 的 散 度 和 旋 度 教 学 难 点 是 不 同 坐 标 系 中 的 矢 量 微 元 表 示, 梯 度, 散 度 旋 度 的 意 义 4. 教 学 内 容 (1) 矢 量 的 概 念 主 要 知 识 点 : 标 量 ; 矢 量 (2) 矢 量 运 算 主 要 知 识 点 : 矢 量 的 加 法 减 法 标 量 积 矢 量 积 (3) 矢 量 微 分 元 主 要 知 识 点 : 直 角 坐 标 系 ; 圆 柱 坐 标 系 ; 球 坐 标 系 (4) 标 量 场 的 梯 度 主 要 知 识 点 : 标 量 场 的 等 值 面 ; 标 量 场 的 梯 度 (5) 矢 量 场 的 散 度 主 要 知 识 点 : 矢 量 场 的 矢 线 ; 通 量 ; 矢 量 场 的 散 度 ; 散 度 定 理 (6) 矢 量 场 的 旋 度 主 要 知 识 点 : 矢 量 场 的 环 量 ; 矢 量 场 的 旋 度 ; 斯 托 克 斯 定 理 第 二 章 电 磁 实 验 定 律 和 场 量 基 本 方 程 (8 学 时 ) 1. 教 学 基 本 要 求 理 解 静 止 电 荷 稳 恒 电 流 的 实 验 定 律, 了 解 时 变 电 流 的 实 验 定 律 2. 要 求 学 生 掌 握 的 基 本 概 念 理 论 技 能 通 过 本 章 学 习, 使 学 生 理 解 源 量 的 定 义, 理 解 并 应 用 静 电 场 和 静 磁 场 基 本 方 程 3. 教 学 重 点 和 难 点 教 学 重 点 是 电 场 强 度 和 磁 感 应 强 度 的 定 义, 静 电 场 和 静 磁 场 基 本 方 程 的 建 立 教 学 难 点 是 电 场 强 度 和 磁 感 应 强 度 的 积 分 公 式 的 应 用, 位 移 电 流 的 意 义, 静 电 场 和 静 磁 场 基 本 方 程 的 物 理 含 义 及 应 用 4. 教 学 内 容 (1) 源 量 的 定 义 和 定 律 主 要 知 识 点 : 电 荷 和 电 荷 分 布 ; 电 流 和 电 流 密 度 ; 电 荷 守 恒 定 律 与 电 流 连 续 性 方 程 (2) 静 止 电 荷 的 实 验 定 律 主 要 知 识 点 : 库 仑 定 律 和 电 场 强 度 ; 静 电 场 基 本 方 程 (3) 稳 恒 电 流 的 实 验 定 律 主 要 知 识 点 : 安 培 定 律 和 磁 感 应 强 度 ; 静 磁 场 基 本 方 程 (4) 时 变 电 流 的 实 验 定 律 主 要 知 识 点 : 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 第 三 章 静 态 场 (8 学 时 ) 1. 教 学 基 本 要 求 理 解 静 态 场 的 辅 助 位 和 辅 助 位 方 程, 了 解 介 质 中 的 静 态 场 和 导 体 中 的 静 态 场, 掌 握 静 态 场 的 计 算 方 法 2. 要 求 学 生 掌 握 的 基 本 概 念 理 论 技 能 通 过 本 章 学 习, 了 解 电 介 质 的 极 化 现 象 和 极 化 强 度, 理 解 电 介 质 中 电 位 移 矢 量 和 电 场 强 度 的 关 系, 了 解 磁 化 现 象 和 磁 化 强 度, 理 解 磁 介 质 中 矢 量 磁 位 与 磁 感 应 强 度 的 关 系, 熟 练 掌 握 静 态 场 的 计 算 方 法 35

39 3. 教 学 重 点 和 难 点 教 学 重 点 是 静 态 场 的 辅 助 位 和 辅 助 位 方 程, 静 态 场 的 计 算 方 法 教 学 难 点 是 介 质 的 极 化 和 磁 化 现 象 的 理 解 4. 教 学 内 容 (1) 辅 助 位 和 辅 助 位 方 程 主 要 知 识 点 : 静 电 场 的 标 量 电 位 和 标 量 电 位 方 程 ; 静 磁 场 的 矢 量 磁 位 和 矢 量 磁 位 方 程 (2) 介 质 中 的 静 态 场 主 要 知 识 点 : 电 介 质 中 的 静 电 场 ; 磁 介 质 中 的 静 磁 场 (3) 导 体 中 的 静 态 场 主 要 知 识 点 : 导 体 的 传 导 性 和 欧 姆 定 律 ; 导 体 的 能 量 损 耗 和 焦 耳 定 律 ; 稳 恒 电 流 场 的 稳 恒 电 场 方 程 (4) 静 态 场 中 的 导 体 主 要 知 识 点 : 电 容 和 电 容 器 ; 电 感 和 电 感 器 ; 电 阻 和 电 阻 器 (5) 静 态 场 的 计 算 方 法 主 要 知 识 点 : 直 接 积 分 法 ; 镜 像 法 第 四 章 动 态 场 (6 学 时 ) 1. 教 学 基 本 要 求 理 解 动 态 场 基 本 方 程 和 辅 助 动 态 位, 熟 练 掌 握 时 变 电 磁 场 的 能 量 能 流 和 能 量 守 恒 定 律 2. 要 求 学 生 掌 握 的 基 本 概 念 理 论 技 能 通 过 本 章 学 习, 理 解 动 态 场 的 重 要 原 理 和 定 理, 熟 练 应 用 麦 克 斯 韦 方 程 3. 教 学 重 点 和 难 点 教 学 重 点 是 时 变 电 磁 场 的 能 量 能 流 和 能 量 守 恒 定 律 教 学 难 点 是 动 态 场 的 麦 克 斯 韦 方 程 4. 教 学 内 容 (1) 静 态 场 方 程 在 时 变 条 件 下 的 推 广 主 要 知 识 点 : 涡 旋 电 场 ; 位 移 电 流 ; 麦 克 斯 韦 方 程 (2) 辅 助 动 态 位 主 要 知 识 点 : 时 变 电 磁 场 的 标 量 电 位 和 矢 量 磁 位 ; 时 变 电 磁 场 动 态 位 的 波 动 方 程 (3) 时 变 电 磁 场 的 能 量 能 流 和 能 量 守 恒 定 律 主 要 知 识 点 : 变 电 磁 场 的 能 量 ; 能 流 ; 能 量 守 恒 定 律 (4) 动 态 场 的 应 用 主 要 知 识 点 : 电 磁 感 应 在 电 子 感 应 加 速 器 中 的 应 用 ; 电 磁 屏 蔽 在 电 磁 兼 容 技 术 中 的 应 用 ; 冲 激 脉 冲 雷 达 第 五 章 电 磁 波 的 传 播 (2 学 时 ) 1. 教 学 基 本 要 求 理 解 电 磁 波 一 般 波 动 方 程, 了 解 无 线 电 波 的 传 播 2. 要 求 学 生 掌 握 的 基 本 概 念 理 论 技 能 通 过 本 章 学 习, 理 解 电 磁 笔 的 传 播 方 式 3. 教 学 重 点 和 难 点 教 学 重 点 是 电 磁 波 一 般 波 动 方 程 4. 教 学 内 容 (1) 一 般 波 动 方 程 主 要 知 识 点 : 一 般 波 动 方 程 (2) 无 线 电 波 的 传 播 36